JP4213023B2 - 適応制御装置及び適応制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に適応制御を行う技術分野に関連し、特に複数の可変高周波素子を高速に適応的に制御するための適応制御装置及び適応制御方法に関連する。

この種の技術分野では、複数の高周波素子のインピーダンスに依存して変化する信号に基づいて、各インピーダンスを最適値に適応的に制御することが行われる。例えば、時間と供に変化する通信環境において、複数のアンテナ素子に付随するキャパシタやインダクタ等の高周波素子のインピーダンスを適応制御することで、無線通信が良好に行われる。

図１は、そのような適応制御システムの一例を示す。この例では、Ｍ個のアンテナ素子１０２の各々に高周波素子１０４が接続され、各高周波素子１０４は、制御信号ｘ_１〜ｘ_２Ｍに応じて各自のインピーダンスｚ_１〜ｚ_２Ｍを変化させることが可能である。Ｍ個のアンテナ素子１０２は、合成部１０６に接続される。合成部１０６の出力は、適応制御装置１０８に接続される。各アンテナ素子１０２で受信された信号は、高周波素子１０４の各インピーダンスｚ_１〜ｚ_２Ｍの影響を受けながら合成され、適応制御装置１０８に導入される。適応制御装置１０８では、適切な最適化アルゴリズムを利用して、その合成部１０６からの信号が所望の特性を有するように、制御信号ｘ_１〜ｘ_２Ｍが作成され、各インピーダンスが変化する。これにより、例えばアンテナ素子１０２で受信する複数の到来波の内、干渉波のみを抑圧し、希望波のみを後段で処理することが可能になる。

図２は、適応制御装置で使用することの可能な従来の制御フロー２００を示す。この手法は、摂動（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）法を利用した最適化方法である。制御フロー２００は、ステップ２０２より始まる。ステップ２０４では、複数の素子（インダクタＬ_ｉおよびキャパシタＣ_ｉ）のインピーダンスｚ_ｉ又はそれを設定するための制御信号ｘ_ｉが適切な初期値に設定される。ステップ２０６では、制御対象となる素子を指示するパラメータｍの値が初期値０に設定される。

ステップ２０８では、合成部１０６からの出力信号ｙ（ｚ）（ｚ＝（ｚ_１，ｚ_２，．．．，ｚ_２Ｍ））に依存して変化する評価関数ｆ（ｚ）の値が算出される。この評価関数値は、基準値ｆ_０（ｚ）としてメモリに格納される。評価関数ｆ（ｚ）としては様々な関数を採用することが可能であるが、例えば、次式のように送信信号に定期的に（フレーム毎に）挿入されている既知信号（プリアンブル）ｄと受信信号ｙとの一致度を表す関数とすることが可能である。

この場合において、Ｈは、エルミート共役をとること（ベクトルを転置して複素共役をとること）を意味する。

この式は、規格化された受信信号と規格化された既知信号との内積又はスカラ積を計算することに相当する。従って、この関数値は、絶対値が１以下の実数値をとり、受信信号と既知信号とが一致していれば１になり、それらが直交していれば０になる。

ステップ２１０では、パラメータｍの値が１つインクリメントされる。

ステップ２１２では、ｍ番目の素子のインピーダンスｚ_ｍの値を、ｚ_ｍ＋Δｚ_ｍに変化させる。例えば、ｍの値が１であれば、インダクタＬ_１の値に微小変化が加えられる。このインピーダンスの微小変化Δｚ_ｍに起因して、出力信号ｙ（ｚ）が変化する。

ステップ２１４では、ステップ２０８の計算に使用されたフレームの次のフレームを利用して、評価関数値ｆ（ｚ）が算出される。

ステップ２１６では、インピーダンスｚ_ｍに関する変化の前後における評価関数値ｆ（ｚ）の差分を算出することによって、勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）ベクトル∇ｆを算出する。∇ｆは、２Ｍ個の成分を有するベクトル量であり、各成分は次式により計算される。

（∇ｆ）_ｚｍ＝ｆ（ｚ_１，．．．，ｚ_ｍ＋Δｚ_ｍ，．．．，ｚ_２Ｍ）−ｆ_０（ｚ_１，．．．，ｚ_ｍ，．．．，ｚ_２Ｍ）
ステップ２１８では、微小変化させたｚ_ｍの値を微小変化させる前の値に戻す。

ステップ２２０では、パラメータｍの値が２Ｍ以下であるか否かが判定され、それが２Ｍ以下であればステップ２０８に戻り、勾配ベクトル▽ｆの他の成分を計算する。一方、パラメータｍの値が２Ｍ以下でなければ、すなわち２Ｍより大きいならば、勾配ベクトル▽ｆの総ての成分が算出されたことを意味し、フローはステップ２２２に進む。

ステップ２２２では、この勾配ベクトル▽ｆを利用して、各素子のインピーダンスの値ｚ_ｉが更新される。勾配ベクトル▽ｆは、ｆ曲面上の座標（ｚ_１，ｚ_２，．．．，ｚ_２Ｍ）から、勾配（傾斜）が最も急激に変化する方向を示す。従って、この地点から▽ｆの示す方向に沿って進めば、評価関数値ｆの最大値又は最小値（所望の最適値）に接近することが可能になる。パラメータαは、インピーダンスの値を更新する際に、▽ｆに沿って進むステップ幅を示す。このようにしてインピーダンスｘ_ｉの値が更新される。

ステップ２２４では、前回のインピーダンスと今回の値を比較して、充分に収束しているか否かが判定され、収束していなければ更に更新を行うためにステップ２０６に戻り、収束していればステップ２２６に進んで制御フロー２００は終了する。

このように摂動法を利用して勾配ベクトル▽ｆを計算し、インピーダンスを逐次更新することで、インピーダンスの最適化を図る手法については、例えば、特許文献１、非特許文献１および非特許文献２に記載されている。
特開２００２−１１８４１４号公報 Ｒ．Ｊ．Ｄｉｎｇｅｒ ａｎｄ Ｗ．Ｄ．Ｍｅｙｅｒｓ，"Ａ ｃｏｍｐａｃｔ ＨＦ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ ｕｓｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｖｅｌｙ−ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ ｐａｒａｓｔｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｐａｔｔｅｒｎ ｃｏｎｔｒｏｌ"，Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍ Ｒｅｐｏｒｔ ４７９７，Ｍａｙ １９８２． 程，神谷，大平，「最急勾配法によるエスパアンテナのアダプティブ制御法の検討」，電子情報通信学会 技術報告，Ａ・Ｐ２０００−１２９，２０００年１０月

従来の適応制御システムに使用される可変高周波素子１０４は、高速動作の観点から、バラクタダイオードのような半導体素子で形成するのが一般的である。この種の半導体素子は、例えば１０^−１２秒のような非常に高速な動作を行わせることが可能であるが、比較的多くの電力を消費するという問題点を有する。また、このような半導体素子は、挿入損失が高くなり得ること、アイソレーション特性が低くなり得ること、コスト高になり得ること等の問題点も有する。従って、この種の半導体素子を小型の電子機器に搭載して、上記のような適応制御を行うことは容易ではない。

一方、シリコン加工技術の進展と供に、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）又はナノエレクトロメカニカルシステム（Ｎａｎｏ ＥＭＳ）と呼ばれるものが近年注目されている。マイクロ又はナノオーダーのエレクトロメカニカルシステム（以下、「ＥＭＳ」と略す）は、文字通りマイクロメートル又はナノメートル程度の大きさの微小な機械システムである。例えば、キャパシタの極板間隔を機械的に変更させたり、インダクタの磁芯の挿入量を変化させることで、ＥＭＳを利用した可変高周波素子を構築することが可能である。ＥＭＳを利用した可変高周波素子又は可変インピーダンス素子は、その動作が機械的であることに主に起因して、半導体素子よりも消費電力が少ないだけでなく、アイソレーション特性、挿入損失及びコスト等の観点からも有利である。

しかしながら、ＥＭＳを利用した可変高周波素子は、インピーダンスを変化させるために各自の可動部を動かすことを要するので、半導体素子よりも動作速度が遅い点で不利である。例えば、各々がＥＭＳを利用する４つの素子で可変高周波素子１０４が形成され（２Ｍ＝４）、各素子がインピーダンスを変化させるのに１００μｓｅｃを要するとする。この場合に、１つの素子について、ステップ２１２及びステップ２１８にてインピーダンスを２回変化させるために２００μｓを要するので、ステップ２２２のインピーダンスの更新は、（２回×４素子＋１（更新時））×１００μｓ＝９００μｓ毎に１回しか行われないことになる。

一方、半導体素子よりは遅いが、４μｓのように比較的高速にインピーダンスを変化させ得るＥＭＳを利用した４つの素子で、可変高周波素子１０４が形成されたとする。この場合は、ステップ２２２のインピーダンスの更新は、理論上は、（２回×４素子＋１（更新時））×４μｓ＝３６μｓ毎に１回行うことが可能になる。しかしながら、ステップ２０８やステップ２１４の評価関数の値の計算は、フレームに含まれる既知信号ｄを利用するので、必ずしもそのように高速にインピーダンスを更新させることができるとは限らない。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのような高速無線ＬＡＮ規格でも、２０μｓのフレーム毎に、８μｓのプリアンブルが得られるに過ぎない。従って、上記の場合には、ステップ２２２のインピーダンスの更新は、（２回×４素子＋１（更新時））×２０μｓ＝１８０μｓ（９フレーム）毎に１回しか行われないことになる。

本願の課題は、エレクトロメカニカルシステムより成る複数の可変高周波素子を、高速に適応的に制御することの可能な適応制御装置及び適応制御方法を提供することである。

本願の別の課題は、フレームに含まれるプリアンブルに続くペイロードを利用して、エレクトロメカニカルシステムより成る複数の可変高周波素子を高速に適応的に制御することが可能な適応制御装置及び適応制御方法を提供することである。

上記課題は、本発明による適応制御装置及び適応制御方法により解決される。本発明の一実施例によれば、各々が機械的に動かすことの可能な可動部を有し、各自のインピーダンスを変化させることが可能な複数の可変高周波素子を適応制御する適応制御装置が提供される。本装置は、特に、前記複数の可変高周波素子のインピーダンスを順番に変化させる信号を作成するインピーダンス変更部と、ある可変高周波素子のインピーダンスを変化させた場合に、スカラ関数値の変化する方向が、所望の方向であるか否かを判定する判定部を有する。インピーダンス変更部は、前記判定部の判定結果が肯定的であったならば、前記ある可変高周波素子のインピーダンスを同一方向に更に変化させる信号を作成する第１変更部と、前記判定部の判定結果が否定的であったならば、前記ある可変高周波素子のインピーダンスを逆方向に変化させる信号、又は別の可変高周波素子のインピーダンスを変化させる信号を作成する第２変更部を有する。

本発明によれば、エレクトロメカニカルシステムより成る複数の可変高周波素子を、高速に適応的に制御することが可能になる。

図３は、本願実施例による適応制御装置の主要な機能に関するブロック図を示す。この適応制御装置３００は、例えば図１に示される適応制御装置１０８の代りに使用することが可能である。しかしながら、本発明は、そのような適応アレーアンテナシステムだけでなく、複数の可変高周波素子を適応制御する任意の非線形システムに適用することが可能である。簡単のため、制御対象となる可変高周波素子の総数はＭであり、適応制御装置３００には合成部１０６からのディジタル受信信号ｙ（ｚ）が入力されるものとする。

適応制御装置３００は算出部３０２を有し、算出部は、ディジタル受信信号ｙ（ｚ）を受信し、所定の評価関数Ｅ（ｎ）の値を算出する。評価関数Ｅは、複数の可変高周波素子のインピーダンスｚ_ｉ（ｉ＝１〜Ｍ）に依存して変化するディジタル受信信号ｙ（ｚ）（ｚ＝（ｚ_１，．．．，ｚ_Ｍ））、及び既知信号ｄを利用して算出されるスカラ関数である。既知信号ｄは、送信側及び受信側で予め定められている信号である。

図４は、本願実施例で使用する信号フォーマットである。説明の便宜上、例えば２０μｓの１フレームには、例えば４μｓのシンボルが５つ含まれており、２シンボルがプリアンブル（８μｓ）に割り当てられ、それに続く３シンボル（１２μｓ）がペイロードに割り当てられるものとする。上記の既知信号ｄは、送信信号のプリアンブルに挿入される。

図３に戻って、算出部３０２で計算される評価関数Ｅの関数形としては、様々なものを採用することが可能である。簡単のため、図２のステップ２０８，２１４で使用したような、規格化された受信信号と既知信号の内積が評価関数Ｅとして使用される。従って、評価関数Ｅは、フレーム数（ｎ）及びその時点のインピーダンスベクトルｚ（ｎ）に依存して変化する。評価関数Ｅの他の関数形としては、例えば、受信信号と既知信号の差分の絶対値を利用することも可能である。

適応制御装置３００は、算出部３０２の出力に接続される判定部３０４を有し、判定部は、スカラ関数値の変化する方向（増加方向又は減少方向）を判別する。可変高周波素子のインピーダンスを変化させると、それに応じてディジタル受信信号ｙ（ｚ）が変化し、算出部３０２で算出されるスカラ関数値も変化する。判定部３０４は、このスカラ関数値の変化が、増加方向であるか又は減少方向であるかを判別する。判別手法としては、様々なものがあり得るが、例えば、逐次得られるＫ個のスカラ関数値が、連続的に増加するか否か又は連続的に減少するか否かを判定することで、変化方向を正確に判別することが可能である。

適応制御装置３００は、判定部３０４の出力に接続されるインピーダンス変更部３０６を有し、インピーダンス変更部は、可変高周波素子のインピーダンスを変化させるための信号を作成する。インピーダンス変更部３０６は、判定部３０４の判定結果に応じて、可変高周波素子のインピーダンスを更に同一方向に変化させる第１変更部３０８を有する。すなわち、算出部３０２にて算出されたスカラ関数値の変化が、所与の可変高周波素子のインピーダンスｚ_ｉを増加させたことに起因するならば、第１変更部３０８は、一定条件（後述）の下にその可変高周波素子のインピーダンスｚ_ｉを更に増加させるような制御信号を作成する。逆に、スカラ関数値の変化が、所与の可変高周波素子のインピーダンスｚ_ｉを減少させたことに起因するならば、第１変更部３０８は、一定条件の下にその可変高周波素子のインピーダンスｚ_ｉを更に減少させるような制御信号を作成する。

インピーダンス変更部３０６は第２変更部３１０を有し、第２変更部は、判定部３０４の判定結果に応じて、可変高周波素子のインピーダンスを逆方向に変化させる、又は別の可変高周波素子のインピーダンスを変化させる。例えば、算出部３０２にて算出されたスカラ関数値の変化が、所与の可変高周波素子のインピーダンスｚ_ｉを増加（又は減少）させたことに起因するならば、第２変更部３１０は、一定条件（後述）の下にその可変高周波素子のインピーダンスを減少（又は増加）させるような制御信号を作成する。更に、第２変更部３１０は、一定条件（後述）の下に、判定部３０４の判定結果に応じて、（所与の可変高周波素子とは異なる）別の可変高周波素子のインピーダンスｚ_ｉ＋１を変化させる信号を作成する。

インピーダンス変更部３０６は、ステップサイズ調整部３１２を有し、これは、算出部３０２から得られる情報（特に、フレーム番号ｎ）に基づいて、インピーダンス変更部３０６におけるインピーダンスの変化量Δｚ_ｉ（ｎ）を適宜調整する。

適応制御装置３００は、インピーダンス変更部３０６の出力に接続されるディジタルアナログ変換器３１４（信号形式変換手段）を有し、ディジタルアナログ変換器はインピーダンス変更部３０６からのディジタル信号をアナログ信号に変換する。

適応制御装置３００は、ディジタルアナログ変換器３１４の出力に接続された選択部３１６を有し、これは、可変高周波素子の何れか１つに、ディジタルアナログ変換器３１４の出力を制御信号ｘ_ｉ（ｉ＝１，．．．，Ｍ）として与える。制御信号を受信した可変高周波素子は、その信号の内容に応じて各自の可動部を機械的に動かすことで、各自のインピーダンスの値を調整する。

図５は、本願実施例による適応制御システムの制御フロー５００を示すフローチャートである。簡単のため、本実施例では、評価関数Ｅが最小になるように各素子のインピーダンスを適応制御することを想定する。但し、他の実施例では、評価関数の最大値を求めるような制御も行なわれ得る。制御対象となる可変高周波素子の総数は４であるとする（Ｍ＝４，ｍ＝１，．．．，Ｍ）。しかしながら、本発明は、評価関数値を最小化させるだけでなく、最大化させるシステムに適用することも可能である。また、制御対象となる素子数も任意の数であり得る。

ステップ５０２では、フレーム番号ｎが初期値に０に設定される（ｎ＝０）。

ステップ５０４では、算出部３０２（図３）にてその時点における評価関数Ｅの値（Ｅ（ｎ＝０））が算出される。

ステップ５０６では、素子番号ｍが１に設定され、４つの可変高周波素子の内、１番目のものが指定される（ｍ＝１）。

ステップ５０８では、増減カウンタ値ｃが０に設定される（ｃ＝０）。本実施例における増減カウンタ値ｃは、０，１又は２である。以下に説明されるように、ｃ＝０はインピーダンスを変化させる方向が増加方向であることを意味し、ｃ＝１はインピーダンスを変化させる方向が減少方向であることを意味し、ｃ＝２は目下の素子とは異なる別の素子のインピーダンスを変化させることを意味する。

ステップ５１０では、目下指定されている１つの可変高周波素子のインピーダンスを、所定の量だけ増加させる。インピーダンスの変化量は、フレーム番号ｎによらない一定値でもよいし、フレーム番号ｎに依存する値でもよい。また、インピーダンス変化量は、総ての可変高周波素子について同一の値にすることも可能であるし、素子毎に異なる値にすることも可能である。いずれにせよ、インピーダンスの変化量は、ステップサイズ調整部３１２（図３）にて適宜設定される。なお、インピーダンスの大きさ（絶対値）及び位相の両者を変化させる場合には、各自の変化量を別々に設定及び調整する必要がある。簡単のため、本実施例におけるインピーダンスの変化量Δｚ_ｍは、素子及びフレームによらない一定値であり、位相成分を有しないとする。

ステップ５１２では、フレーム番号ｎを増加させる（インクリメントする）。

ステップ５１４では、評価関数Ｅの値を算出する。ｍ＝１の場合は、ステップ５１０の操作により、Ｍ個の可変高周波素子の内、１番目の素子のインピーダンスｚ_１がプラス方向にΔｚ_ｍだけ変化する。このインピーダンス変化に起因して、算出部３０２（図３）に入力されるディジタル受信信号も変化する。ステップ５１４では、その時点における評価関数Ｅの値を算出する。なお、評価関数Ｅの算出には、フレーム毎に挿入されているプリアンブルが利用されるので、ステップ５１２でフレーム番号が更新される。

ステップ５１６では、評価関数値が所望の方向に変化しているか否かが判定される。本実施例では、評価関数Ｅが最小になるように各素子のインピーダンスを変化させるので、所望の方向は、評価関数Ｅの値が減少する方向である。ステップ５１６では、評価関数Ｅの値が所望の方向とは逆向きに変化したか否かを判定する。このため、ステップ５１６は、Ｋ回連続して評価関数値Ｅが増加したか否かを判別する。具体的には、
Ｅ（ｎ）＞Ｅ（ｎ−１）＞・・・＞Ｅ（ｎ−Ｋ） ・・・（Ａ）
が満たされたか否かが判定される。本実施例ではＫ＝２であるので、ステップ５１６は、３以上のスカラ関数値が連続して増加しているか否かを判定する。Ｋ＝１でも変化方向を判別すること自体は可能であるが、この場合は、Ｅ（ｎ）＞Ｅ（ｎ−１）が満たされるか否かが判断されるに過ぎないので、ノイズ等に影響されやすくなってしまう。Ｋの値を大きくすることで、そのようなノイズの影響を抑制し、評価関数値の変化する方向を正確に判定することが可能になる。但し、Ｋの値を大きくすると、大小比較の回数が増えるので、判定速度あるいは応答速度が遅くなる。この場合において、受信信号に含まれるノイズの多少に応じてＫの値を変化させることが有利である。例えば、信号雑音比（ＳＮＲ）が低いときはＫの値を大きく設定し、ＳＮＲが高いときはＫの値を低くすることで、ノイズの影響に配慮しつつ適応速度を速める（収束性を向上させる）ことが可能になる。（Ａ）式の条件を満たさない場合はステップ５１８に進む。

ステップ５１８では、増減カウンタｃの値が１であるか否かが判定される。ｃ＝０ならば、ステップ５１０に戻り、対象としている素子のインピーダンスｚ_１を増加させ（ステップ５１０）、フレーム番号ｎを更新し（ステップ５１２）、評価関数値Ｅを算出し（ステップ５１４）、（Ａ）式が満たされたか否かを判別する（ステップ５１６）までの一連のステップが行われる。すなわち、矢線５３０に示されるように、（Ａ）の条件が満たされるまで、素子のインピーダンスｚ_１が連続的に増やされる。ステップ５１６で、（Ａ）が満たされると（２回連続して評価関数値が増加すると）、ステップ５２２に進む。

ステップ５２２では、増減カウンタｃの値を１つ増加させる。目下の場合、ｃ＝０であったので、ステップ５２２により増減カウンタｃの値は１になる（ｃ＝１）。

ステップ５２４では、増減カウンタｃの値が２（ｃ＝２）であるか否かが判定される。目下の場合はｃ＝１であるため、ステップ５２０に進む。

ステップ５２０では、ステップ５１０とは逆に、可変高周波素子のインピーダンスをマイナス方向に変化させる。どの程度減少させるかについては、ステップ５１０の場合と同様に、ステップサイズ調整部３１２にて適宜調整される。簡単のため、本実施例におけるインピーダンスの変化量Δｚ_ｍは、素子及びフレームによらない一定値であるとする。以後、ステップ５１２に戻り、フレーム番号ｎの更新（ステップ５１４）、評価関数値の算出（ステップ５１４）を経て、ステップ５１６にて評価関数値の変化方向が判定される。ステップ５２０における操作が、評価関数値を減少させるものであったならば、（Ａ）の条件を満たさないので、ステップ５１８に進む。

ステップ５１８では、増減カウンタｃの値が１であるか否かが判別され、目下の場合はＹｅｓであり、ステップ５２０に進む。以下同様に、素子のインピーダンス（ｚ_１）を減少させ（ステップ５２０）、フレーム番号ｎを更新し（ステップ５１２）、評価関数値を算出し（ステップ５１４）、評価関数値の変化方向を判別する（ステップ５１６）までの一連の処理が行われる。すなわち、矢線５３２に示されるように、（Ａ）式を満たすまで（評価関数値が２回連続して増加するまで）素子のインピーダンスが連続的に減らされる。（Ａ）式を充足すると、ステップ５２２に進む。

ステップ５２２では増減カウンタ値ｃを更に１つ増加させ、ステップ５２４で増減カウンタ値ｃの値が２であるか否かが判定される。目下の場合はＹＥＳであるため、ステップ５２６に進む。

ステップ５２６では、ｍの値を１つ増加させ、別の可変高周波素子（ｍ＝２）を指定する。

ステップ５２８では、目下のｍの値が最大値Ｍ以下であるか否かが判定される。最大値以下であったならば、ステップ５０８に進み、可変高周波素子のインピーダンスｚ_１の場合と同様に、別の可変高周波素子のインピーダンスｚ_２が増加させられ、その後に減少させられる。総ての素子についてインピーダンスを変化させたならば、ｍがＭより大きくなり、制御フローはステップ５０６に進み、素子数を１にリセットし、以後同様の制御手順が行われる。このようにして、各素子のインピーダンスが適応的に調整されてゆく。

なお、図５のフローチャートでは、説明を簡単にするため、制御フローを終了させる手順を省略している。終了させる手順については、例えば、評価関数の値が所定値より低くなった場合に制御フローを終了することが可能である。その後は評価関数値を監視する動作モードに入り、評価関数が所定値より大きくなった場合に制御フローを再開することが可能である。

図６は、図５の制御フロー５００に従って、インピーダンスｚ_ｉ（上側）及び評価関数Ｅの値（下側）が変化してゆく様子を示す。横軸は時間又はフレーム数に相当する。図示されているように、１番目の可変高周波素子のインピーダンスｚ_１を時刻０から増加させている。時刻ｔ_１に至るまでは、インピーダンスｚ_１を増加させるにつれて、評価関数Ｅも減少方向（所望の方向）に変化している。以後、２回連続して評価関数Ｅが増加するまで、インピーダンスｚ_１は連続的に増加させられる。このような処理は、図５の矢線５３０に示されるループに関連する。時刻ｔ_２になると、２回連続して評価関数Ｅが増加している。このため、増減カウンタ値ｃの値を増やし、インピーダンスｚ_１の値を減少させる。この場合も、２回連続して評価関数Ｅが増加するまで、インピーダンスｚ_１は減少させられる。このような処理は、図５の矢線５３２に示されるループに関連する。

時刻ｔ_４になると、２回連続して評価関数Ｅが増加しているので、増減カウンタｃの値を更に増やし、別の可変高周波素子のインピーダンスｚ_２を増加させる。時刻ｔ_５になると、２回連続して評価関数Ｅが増加しているので、増減カウンタ値ｃの値を増やし、インピーダンスｚ_２の値を減少させる。時刻ｔ_６になると、２回連続して評価関数Ｅが増加しているので、増減カウンタ値ｃの値を増やし、次の素子のインピーダンスｚ_３を対象にする。以下同様にして、総ての素子について、インピーダンスを増加及び減少させる操作が反復される。

図７は、本実施例によるインピーダンスの更新時点を示す図である。図４に関連して説明したように、２０μｓの１フレームには、４μｓのシンボルが５つ含まれており、２シンボルがプリアンブル（８μｓ）に割り当てられ、それに続く３シンボル（１２μｓ）がペイロードに割り当てられる。既知信号ｄは、送信信号のプリアンブル（斜線の付された部分）に挿入される。本実施例による可変高周波素子は、エレクトロマイクロシステム（ＥＭＳ）を利用したキャパシタ又はインダクタを有し、このＥＭＳは４μｓ程度で比較的高速にインピーダンスを変化させることが可能であるとする。プリアンブルが得られる毎に評価関数Ｅが算出されるので、本実施例によるインピーダンスを更新する時点は、第１シンボルの終了時点，第２シンボルの終了時点、．．．であり、２０μｓの１フレームにつき２回インピーダンスを更新することが可能である。従って、９フレームでは１８回更新することが可能である。これに対して、図２に示されるような従来の手法では、上述したように１８０μｓ（９フレーム）毎に１回の割合で、４つの素子のインピーダンスを一度に更新する。従って、本実施例によれば、１素子毎に頻繁にインピーダンスを更新させることで、適応制御の高速化を図ることが可能になる。

本実施例では、適応制御の高速化の観点から、プリアンブルが到来する毎に（フレーム毎に）評価関数Ｅを算出し、可変高周波数素子のインピーダンスを変更している。しかしながら、インピーダンスを変更する頻度を少なくすることが可能な動作環境であるならば、必ずしもフレーム毎にインピーダンスを更新する必要はない。例えば、２フレーム毎、３フレーム毎等の所望の間隔で更新することが可能である。

図８は、他の実施例による適応制御システムの制御フロー８００を示すフローチャートである。図５の制御フローと同様に、４つの素子のインピーダンスを制御して（Ｍ＝４）、評価関数Ｅが最小になるようにする。ステップ８０２では、フレーム番号ｎが初期値に０に設定される（ｎ＝０）。

ステップ８０４では、その時点における評価関数Ｅの値（Ｅ（ｎ＝０））が算出される。

ステップ８０６では、４つの可変高周波素子の内、１番目のものが指定される（ｍ＝１）。

ステップ８０８では、フレーム番号ｎが１つインクリメントされる。

ステップ８１０では、増減カウンタ値ｃが０であるか否かが判定される。本実施例における増減カウンタ値ｃは、０又は１である。以下に示されるように、ｃ＝０はインピーダンスを変化させる方向が増加方向であることを意味し、ｃ＝１はインピーダンスを変化させる方向が減少方向であることを意味する。初期状態では増減カウンタ値ｃは０であるため、ステップ８１２に進む。

ステップ８１２では、目下指定されている１つの可変高周波素子のインピーダンスを、ステップサイズ調整部３１２（図３）で設定された所定の量だけ増加させる。簡単のため、本実施例におけるインピーダンスの変化量Δｚ_ｍは、素子及びフレームによらない一定値であるとする。

ステップ８１４では、評価関数Ｅの値を算出する。ステップ８１２の操作により、Ｍ個の可変高周波素子の内、１番目の素子のインピーダンスがΔｚ_ｍだけ変化する。このインピーダンス変化に起因してディジタル受信信号も変化し、その時点における評価関数Ｅの値が算出される。

ステップ８１６では、評価関数値が所望の方向（本実施例では、減少する方向）に変化しているか否かが判定される。図５のステップ５１６と同様に、ステップ８１６でも、Ｋ回連続して評価関数値Ｅが増加するまで（（Ａ）式が満たされるまで）、ｍ番目の素子のインピーダンスｚ_ｍを連続的に変化させる。本実施例では、Ｋ＝２である。（Ａ）式の条件を満たすと、ステップ８１８に進む。

ステップ８１８では、ｍの値を１つ増加させ、別の可変高周波素子（ｍ＝２）を指定する。

ステップ８２０では、目下のｍの値が最大値Ｍ以下であるか否かが判定される。ｍの値が最大値以下であったならば、ステップ８０８に戻り、可変高周波素子のインピーダンスｚ_１の場合と同様に、別の可変高周波素子のインピーダンスｚ_２が増加させられる。総ての素子についてインピーダンスを変化させたならば、ｍがＭより大きくなり、制御フローはステップ８２２に進む。

ステップ８２２では、増減カウンタ値ｃが１つインクリメントされ、目下の場合はｃ＝１となる。

ステップ８２４では、増減カウンタ値ｃが１に等しいか否かが判定され、等しければそのままステップ８０６に進み、等しくなければ（ｃ＝２であれば）、ステップ８２６にて増減カウンタ値ｃを０にリセットした後にステップ８０６に進む。目下の例では、ｃ＝１である。尚、選択的なステップ８２５については後述される。

ステップ８０６では、再び１番目の素子が指定される（ｍ＝１）。

ステップ８０８では、フレーム番号ｎが更新される。

ステップ８１０では、増減カウンタ値ｃが０であるか否かが判定され、目下の場合はｃ＝１であるため、ステップ８２８に進む。

ステップ８２８では、目下指定されている１つの可変高周波素子のインピーダンスを、ステップサイズ調整部３１２（図３）で設定された所定の量だけ減少させる。簡単のため、本実施例におけるインピーダンスの変化量Δｚ_ｍは、素子及びフレームによらない一定値であるとする。

ステップ８１４では、評価関数Ｅの値を算出する。ステップ８２８の操作により、Ｍ＝４個の可変高周波素子の内、１番目の素子のインピーダンスがΔｚ_ｍだけ変化する。このインピーダンス変化に起因してディジタル受信信号も変化し、その時点における評価関数Ｅの値が算出される。

ステップ８１６では、２回連続して評価関数値Ｅが増加するまで（（Ａ）式が満たされるまで）、ｍ番目の素子のインピーダンスｚ_ｍを変化させる。（Ａ）式の条件が満たされると、制御フローはステップ８１８に進む。

ステップ８１８では、制御フローは、ｍの値を１つ増加させ、別の可変高周波素子（ｍ＝２）を指定する。

ステップ８２０では、目下のｍの値が最大値Ｍ以下であるか否かが判定される。最大値以下であったならば、ステップ８０８に戻り、可変高周波素子のインピーダンスｚ_１の場合と同様に、別の可変高周波素子のインピーダンスｚ_２が増加させられる。総ての素子についてインピーダンスを変化させたならば、ｍがＭより大きくなり、制御フローはステップ８２２に進む。

ステップ８２２では、増減カウンタ値ｃが１つインクリメントされ、目下の場合はｃ＝２となる。

ステップ８２４では、増減カウンタ値ｃが１に等しいか否かが判定され、等しければそのままステップ８０６に進み、等しくなければ（ｃ＝２であれば）、ステップ８２６にて増減カウンタ値ｃを０にリセットした後にステップ８０６に進む。目下の例では、ｃ＝２である。

このようにして、可変高周波素子のインピーダンスが制御される。本実施例は、ある素子のインピーダンスを増加させた後に、別の素子のインピーダンスを増加させる。総ての素子についてインピーダンスを増加させた後に、増減カウンタ値ｃを増加させ、１番目の素子から順にインピーダンスを減少させる。

ところで、上記の実施例ではインピーダンスの変化量Δｚ_ｍは一定値であることを想定していたが、変化量Δｚ_ｍはフレーム番号ｎや可変高周波数素子の種類等に依存して変化する値でもよい。例えば、インピーダンスの値を更新する毎に、変化量を小さくすることが可能である。これにより、当初は大きな変化量又はステップサイズΔｚ_ｍ（ｎ）で収束速度を大きくし、その後はステップサイズを小さくして収束の安定性を向上させることが可能になる。例えば、
Δｚ_ｍ（ｎ）＝Δｚ_ｍ（ｎ−１）×Ａ， ０＜Ａ≦１
とすることが可能である。

このように変化量Δｚ_ｍを調整する操作は、例えば、図８にて波線のブロックで示されるような選択的なステップ８２５にて行なうことが可能である。或いは、ステップ８２５にて変化量Δｚ_ｍを算出するのではなく、図１４のステップ８２５’に示されるように、Δｚ_ｍを定めるパラメータを更新することも可能である。図１４では、ステップ８１２，８２８におけるインピーダンスの変化量Δｚ_ｍが、２π/(２^β)（ラジアン）で表現される。但し、パラメータβは自然数（より一般的には１以上の実数）である。そして、ステップ８２５’にて変化量Δｚ_ｍを定めるパラメータβの値が更新される。このようなパラメータβはディジタル移相器のビット幅に関連付けることが可能である。また、フレーム番号ｎの更新頻度と、変化量Δｚ_ｍの更新頻度は、一致していても良いし異なっていても良い。例えば、収束の状況に応じて変化量Δｚ_ｍを変化させるか否か（即ち、選択的なステップ８２５又は８２５’を実行するか否か）を選択することも可能である。いずれにせよ、インピーダンスの変化量Δｚ_ｍの値を粗から細へ徐々に小さくしてゆくことで、インピーダンスの収束性を向上させることが可能になる。

変化量Δｚ_ｍの大きさ又は変化量Δｚ_ｍの変化量の大きさは、適切な任意の値をとり得るが、ＥＭＳを利用した素子のインピーダンスを大きく変化させると、所望の値に達するまでの間に、不要なオーバーシュートやアンダーシュートが生じ得る。従って、インピーダンスの変化量は、そのような不要な変動が生じない範囲内で設定することが望ましい。インピーダンスの大きさ（絶対値）及び位相の両者を変化させる場合には、大きさの変化量及び位相の変化量を個々に定める必要がある。

尚、変化量Δｚ_ｍを定期的に又は不定期的に変化させる操作は、図８に関する実施例に限らず、図５に示される実施例その他の実施例にて行なうことが可能である。

図９は、図８の制御フロー８００に従って、インピーダンスｚ_ｉ（上側）及び評価関数Ｅの値（下側）が変化してゆく様子を示す。横軸は時間又はフレーム数に相当する。図示されているように、１番目の素子のインピーダンスｚ_１が、２回連続して増加するまで増加させられる。時刻ｔ_１で、その条件（Ａ）が満たされると、２番目の素子のインピーダンスｚ_２が増加させられる。時刻ｔ_２で、条件（Ａ）が満たされると、３番目の素子のインピーダンスｚ_３が増加させられる。時刻ｔ_３で、条件（Ａ）が満たされると、４番目の素子のインピーダンスｚ_４が増加させられる。ここまでは、図８の制御フローにおける増減カウンタ値ｃが０である場合の処理に対応する。

４つ総ての素子について、インピーダンスを増加させた後に、増減カウンタ値のインクリメント（ステップ８２２）を経て、再び１番目の素子が指定される（ステップ８０６（ｍ＝１））。今回は、増減カウンタ値ｃは１であるため、素子のインピーダンスは減少させられる。すなわち、１番目の素子のインピーダンスｚ_１は、２回連続して増加するまで減少させられる。時刻ｔ_５で、その条件（Ａ）が満たされると、２番目の素子のインピーダンスｚ_２が減少させられる。以下同様に、総ての素子のインピーダンスが減少させられる。

図５，６に示される実施例では、１つの素子のインピーダンスを増加及び減少させた後に、次の素子のインピーダンスが変化させられる。ある素子のインピーダンスを増加させた後に、（他の素子のインピーダンスを不変にしつつ）直ちにそれを減少させることは、評価関数値Ｅを元の値に戻すことに相当する。これは、過度に増加したインピーダンスを減少させ、最適値に近づけることを意味する。従って、図５，６に示される実施例は、１つの素子のインピーダンスの個々の挙動が、評価関数値Ｅに比較的大きく影響するような動作環境（例えば、制御対象となる素子数が少ない場合）に適している。

これに対して、図８，９に示される実施例では、総ての素子についてインピーダンスを増加させるサイクルが終了した後に、総ての素子についてインピーダンスを減少させるサイクルを実行することで、素子のインピーダンスが調整されている。この場合も、ある素子について見れば、インピーダンスを増加させる操作が行われた後に減少させる操作が行われる。しかし、この場合の減少させる操作は、他の素子のインピーダンスを変化させた後に行われるので、該ある素子のインピーダンスを減少させたとしても、それが評価関数値Ｅを元の値に戻すとは限らない。この実施例は、複数の素子のインピーダンスの全体的な挙動が、評価関数値Ｅに比較的大きく影響するような動作環境（例えば、制御対象となる素子数が多い場合）に適している。

図１０は、上述した実施例に示されるような適応制御装置を、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）システムの無線受信機に適用した場合の実施例を示す。図１０には、本発明に特に関連する主要なブロックが図示されている。本システムは、無線送信機１００２、伝送路１００４及び無線受信機１００６を包含する。無線送信機１００２は、無線送信用のデータシンボル系列の送信信号Ｓ（ｔ）を作成する送信信号生成部１００８を有する。無線送信機１００２は、送信信号生成部１００８の出力に接続され、ＰＳＫ，ＱＡＭ等の変調及び誤り訂正符号化等を行うエンコーダ変調／１０１０を有する。無線送信機１００２は、変調／エンコーダ１０１０の出力に接続され、高速逆フーリエ変換を行う変換部（ＩＦＦＴ部）１０１２を有する。ＩＦＦＴ部１０１２の出力信号（マルチキャリア信号）は、パラレルシリアル変換後に、不図示の無線部及び伝送路１００４を経て、無線受信機１００６の受信部１０１６にて受信される。

受信部１０１６は、複数の可変高周波素子を含む回路であり、例えば適応アレーアンテナを形成する。無線受信機１００６は、受信部１０１６の出力に接続されたアナログディジタル変換器１０１８を有する。無線受信機１００６は、アナログディジタル変換器１０１８の出力に接続された高速フーリエ変換部１０２０を有する。

無線受信機１００６は、アナログディジタル変換器１０１８の出力に接続された送信信号推定部１０２２を有する。送信信号推定部１０２４は、アナログディジタル変換器１０１８の出力に接続されたインパルス応答推定部１０２４を有し、これは、受信信号ｒ（ｔ）と既知信号に基づいて、伝搬路１００４に対するインパルス応答ｈ（ｔ）を推定する。このインパルス応答ｈ（ｔ）は、例えば図１１に示されるような、所定の時間範囲にわたって到来する様々なパス成分を含む。送信信号推定部１０２２は、インパルス応答推定部１０２６で推定されたインパルス応答を修正するインパルス応答修正部１０２６を有する。インパルス応答修正部１０２６は、インパルス応答ｈ（ｔ）に含まれる様々なパス成分の一部を除去することで、図１２に示されるような所望のインパルス応答ｈ’（ｔ）を作成する。除去されるパス成分としては、例えば、インパルス応答ｈ（ｔ）にて、ガードインターバルＧＩを超えて遅れて到来するパス成分や、所定の電力レベルに満たないパス成分（例えば、最大レベルの２０％に満たないパス成分）である。図中これらは点線で示される。

送信信号推定部１０２２は、インパルス応答修正部１０２６の出力に接続された高速フーリエ変換する変換部（ＦＦＴ部）１０２８を有し、これは、修正された時間領域のインパルス応答ｈ’（ｔ）をフーリエ変換し、周波数領域の伝達関数Ｈ’（ｆ）を生成する。送信信号推定部１０２２は、ＩＦＦＴ部１０２８の出力に接続される所望信号作成部１０３０を有し、これは、周波数領域の伝達関数Ｈ’（ｆ）と周波数領域の参照信号Ｓ’（ｆ）に基づいて、所望信号Ｒ’（ｆ）を作成する。所望信号Ｒ’（ｆ）は、参照信号Ｓ’（ｆ）が図１２に示されるような理想的な伝達関数Ｈ’（ｆ）の影響を受けながら伝送路を伝搬した場合に受信されるであろう信号を表す。

一方、無線受信機１００６は、ＦＦＴ部１０２０の出力に接続された復調／デコーダ１０３２を有し、これは、ＰＳＫ，ＱＡＭ復調及び誤り訂正を行うことで正確に復元された復調信号を出力する。無線受信機１００６は、復調／デコーダ１０３２に接続された変調／エンコーダ１０３４を有する。変調／エンコーダ１０３４は、復調された受信信号を再び変調／エンコードすることで、送信された信号のレプリカを作成し、これを参照信号Ｓ’（ｆ）として所望信号作成部１０３０に入力する。

無線受信機１００６は、送信信号推定部１０２２に接続され、所定の評価関数Ｅ（ｎ）を算出する算出部１０３６を有する。本実施例では、評価関数Ｅは、マルチキャリアの受信信号Ｒ（ｆ）と所望信号Ｒ’（ｆ）の差分の絶対値である。無線受信機１００６は、算出部１０３６の出力に接続された最適化制御部１０３８を有し、これは、評価関数Ｅ（ｎ）が小さくなるように受信部１０１６の可変高周波素子のインピーダンスを適応制御する。

本実施例によれば、復調／デコーダ１０３２における誤り訂正後の高精度に復元された復調信号を、評価関数の計算における参照信号に利用することができるので、プリアンブルが到来するのに先立って評価関数の計算を行うことが可能になる。

図１３は、本実施例によるインピーダンスの更新時点を示す図である。図７にて言及したのと同様に、２０μｓの１フレームには、４μｓのシンボルが５つ含まれており、２シンボルがプリアンブル（８μｓ）に割り当てられ、それに続く３シンボル（１２μｓ）がペイロードに割り当てられる。既知信号ｄは、送信信号のプリアンブル（斜線の付された部分）に挿入される。本実施例による可変高周波素子は、エレクトロマイクロシステム（ＥＭＳ）を利用したキャパシタ又はインダクタを有し、このＥＭＳは４μｓ程度で比較的高速にインピーダンスを変化させることが可能であるとする。

本実施例では、プリアンブル以外のペイロードの部分で評価関数Ｅの値が算出されるので、インピーダンスを更新する時点は、第３シンボルの終了時点，第４シンボルの終了時点，第５シンボルの終了時点，．．．であり、２０μｓの１フレームにつき３回インピーダンスを更新することが可能である。従って、９フレームでは２７回更新することが可能である。これに対して、図２に示されるような従来の手法では、上述したように１８０μｓ（９フレーム）毎に１回の割合で、４つの素子のインピーダンスを一度に更新する。従って、本実施例によれば、１素子毎に頻繁にインピーダンスを更新させ、適応制御の更なる高速化を図ることが可能になる。

以上に説明したように、本願実施例によれば、個々の可変高周波素子を１つずつ最適値に近づけてゆき、適応制御の高速化を図ることが可能になる。この点、多数の可変高周波素子に対して勾配ベクトルを算出し、その後にそれらのインピーダンスを一度に更新させる従来の手法と大きく異なる。従来の手法では、素子のインピーダンスを１回更新するために、総ての素子についてインピーダンスを増加及び減少させて勾配ベクトルを算出する必要があるので、長時間を要する。本願実施例は、そのような勾配ベクトルを必要としないので、速やかにインピーダンスの更新を行うことが可能になる。

一実施例によれば、判定部は、逐次得られた３以上のスカラ関数値が、連続的に増加又は減少している場合に、インピーダンス変更部に対して、所定の条件が満たされたことを通知する。逐次得られたＫ個の値を比較することで、ノイズ等の影響を抑制し、スカラ関数値の変化を高精度に判定することが可能になる。Ｋの値は、前記インピーダンスに応じて変化する信号に含まれるノイズの多少に依存して変更され得る。これにより、ノイズの影響に配慮しつつ演算負担を軽減することが可能になる。ノイズ等の影響を更に抑制する観点からは、次式のように、複数のスカラ関数値にわたる平均値Ｅ’（ｎ）を利用することも有意義である：
Ｅ’（ｎ）＝（Ｅ（ｎ）＋Ｅ（ｎ−１）＋・・・＋Ｅ（ｎ−Ｋ＋１））／Ｋ
但し、ｎはフレーム番号を示す。また、次式のように、忘却係数αを利用して線形結合をとることも有利である：
Ｅ’（ｎ）＝αＥ’（ｎ−１）＋（１−α）Ｅ（ｎ）
忘却係数αは、例えば、０．９のような０以上１以下の値をとり得る。

また、連続する３以上のスカラ関数値を比較する代りに、以前に得られたスカラ関数値と今回のスカラ関数値の差分が、所定値を超えたか否かを判定することも可能である。更には、以前に算出したスカラ関数値の平均値と今回算出したスカラ関数値の平均値の差分が、所定値を超えたか否かを判定することも可能である。

一実施例による適応制御装置は、インピーダンス変更部に接続され、可変高周波素子のインピーダンスの変化量を調整するステップサイズ調整部を有する。インピーダンスの変化量は、フレーム番号ｎや可変高周波数素子の種類等に依存して変化する値でもよいし、それらに依存しない一定値とすることも可能である。

一実施例によれば、個々の素子を１つずつ最適値に近づけてゆくので、複数の可変高周波素子に共通する１つの信号形式変換部（例えば、Ｄ／Ａ変換器）を利用することが可能になる。従来の手法では、ステップ２２２にて総ての可変高周波素子のインピーダンスを一度に更新させるので、そのような信号形式変換部を可変高周波素子の個数だけ用意する必要がある。従って、本願実施例は、装置の簡易化の観点からも有利である。

一実施例によれば、複数の可変高周波素子が、適応アレーアンテナを形成するアンテナ素子に接続される。本発明は、適応アレーアンテナに限らず、任意の適応制御系に応用することが可能である。しかしながら、移動通信装置（特に、小型の移動通信装置）では、電力消費を抑制しつつ、高速な適応制御を行う要請が特に強い。従って、本願実施例はそのような小型の移動通信装置に使用される可変高周波回路の適応制御に特に適している。

一実施例によれば、算出部で使用される参照信号が、誤り訂正後の復調信号より成る。硬判定後の高精度に復元された復調信号を参照信号とすることで、プリアンブルに含まれる既知信号を待つことなしに、算出部の演算等を行うことが可能になる。これにより、プリアンブルに続くペイロードの間に、可変高周波素子のインピーダンスを更新することが可能になり、更新可能な時点（タイミング）が増加する。

上述した本願実施例では、可変高周波数素子のインピーダンスを変化させる場合に、最初に増加させ、その後に減少させていた。しかしながら、本発明はそのような態様に限定されず、先に減少させ、その後に増加させることも可能である。また、複数の可変高周波数素子の一部の素子の素子については先に増加させ、他の素子については先に減少させることも可能である。

本願実施例では、複数の可変高周波数素子のインピーダンスを１つずつ順番に変更してゆく場合を説明したが、例えば制御系の対称性等を考慮して、複数の素子を一度に（例えば２つずつ）変更してゆくことも可能である。但し、そのような場合には、Ｄ／Ａ変換部のような信号変換部を、一度に変更する素子数分用意する必要がある。

本願実施例によれば、多数のＥＭＳで形成され、動作特性が適応的に高速に変化し得る可変高周波回路を形成することが可能になる。そのような可変高周波回路は、例えば可変帯域のフィルタ、電圧制御発振器（ＶＣＯ）、可変周波数増幅器等の任意の可変高周波回路であり得る。一般に、移動端末のＲＦ部は、所定の通信規格に合わせて固定されている。例えば、８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ、２ＧＨｚ、２．４ＧＨｚ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのような各種の通信規格が存在し、移動端末のＲＦ部はこれら何れかの規格に適合するように設定される。複数の通信規格に利用可能な移動端末を作成するには、利用する規格の数だけＲＦ部を用意しなければならないのが一般的である。本願実施例によれば、動作特性が適応的に高速に変化し得る可変高周波回路を形成することができるので、複数の通信規格に利用可能な簡易な構成の移動端末を形成することが可能になる。

本発明による適応制御装置及び適応制御方法は、特定の実施形態によらず、様々な適応制御系に適用することが可能である。例えば、一般的に図１に示されるような適応アレーアンテナシステムに適用することが可能である。あるいは、図１５に示されるような簡易型の適応アレーアンテナシステムに本発明を適用することも可能である。図１５に示される実施例では、給電されるＭ個のアンテナ素子の各々に対する可変高周波素子が、各アンテナ素子に直列に接続された１つの可変キャパシタンス素子Ｃ_１〜Ｃ_Ｍから形成されている。一般に可変高周波素子の構成は複雑化及び大型化する傾向にあり、コスト高の一因となっているが、本実施例では可変高周波素子は非常に簡易に構成され得るので、これはコスト等の観点から非常に有利である。

ところで、このような可変高周波素子の構成を採用すると、各アンテナ素子の位相は０〜９０度の範囲内でしか変化させることができなくなる（−ｊ∞＜（ｊωＣ）^−１＜ｊ０，ωは角周波数）。一般的な可変高周波素子のように０〜３６０度の全範囲にわたって位相を変化させることはできず、従って、この形態は調整可能な位相範囲の観点からは機能的に劣ることとなる。しかしながら、位相を変化させ得る範囲が０〜９０度であっても、その程度に変化すれば、各アンテナ素子からの信号を合成部にて等利得合成し、適応制御を行なうこと自体は多くの場合に可能である。尚、本実施例では、可変キャパシタンス素子Ｃ_１〜Ｃ_Ｍが用いられているが、これらの代りに可変インダクタンス素子Ｌ_１〜Ｌ_Ｍを利用することも理論的には可能である。

本実施例によれば、位相を変化させるダイナミックレンジを３６０度より狭くする代りに、可変高周波素子の構成を簡易化し、コスト的に有利にすることが可能である。本実施例は、移動端末のような低コスト化が求められる製品用途に特に有利である。このような製品用途に上述の適応制御手法を組み込むと、速やかな適応制御を行なうことの可能な通信端末を安価に実現することが可能になる。

以下、本願課題を解決する手段を例示的に列挙する。

（付記１） 各々が機械的に動かすことの可能な可動部を有し、各自のインピーダンスを変化させることが可能な複数の可変高周波素子を適応制御する適応制御装置であって、
前記複数の可変高周波素子のインピーダンスに応じて変化する信号、参照信号及び所定のスカラ関数を利用して、スカラ関数値を算出する算出手段と、
前記複数の可変高周波素子のインピーダンスを順番に変化させる信号を作成するインピーダンス変更手段と、
ある可変高周波素子のインピーダンスを変化させた場合に、スカラ関数値の変化する方向が、所望の方向であるか否かを判定する判定手段
を有し、前記インピーダンス変更手段が、
前記判定手段の判定結果が肯定的であったならば、前記ある可変高周波素子のインピーダンスを同一方向に更に変化させる信号を作成する第１手段と、
前記判定手段の判定結果が否定的であったならば、前記ある可変高周波素子のインピーダンスを逆方向に変化させる信号、又は別の可変高周波素子のインピーダンスを変化させる信号を作成する第２手段
を有することを特徴とする適応制御装置。

（付記２） 前記判定手段が、逐次得られた３以上のスカラ関数値が、連続的に増加しているか否か又は連続的に減少しているか否かを判定する手段を有することを特徴とする付記１記載の適応制御装置。

（付記３） 前記判定手段が、逐次得られたＫ個のスカラ関数値が、連続的に増加しているか否か又は連続的に減少しているか否かを判定する手段を有し、前記Ｋの値が、前記インピーダンスに応じて変化する信号に含まれるノイズの多少に依存して変更されることを特徴とする付記１記載の適応制御装置。

（付記４） 前記第２手段が、前記ある可変高周波素子のインピーダンスを逆方向に変化させる信号を作成した後に、依然として前記判定手段の判定結果が否定的であったならば、別の可変高周波素子のインピーダンスを変化させる信号を作成することを特徴とする付記１記載の適応制御装置。

（付記５） 前記インピーダンス変更手段が、前記複数の可変高周波素子に含まれる一部の素子について、各インピーダンスを増加させた後に減少させ、他の素子については各インピーダンスを減少させた後に増加させることを特徴とする付記４記載の適応制御装置。

（付記６） 前記インピーダンス変更手段が、前記複数の可変高周波素子のインピーダンスを一方の方向に順に変化させた後に、前記複数の可変高周波素子のインピーダンスを他方の方向に順に変化させる信号を作成することを特徴とする付記１記載の適応制御装置。

（付記７） 更に、前記複数の可変高周波素子のインピーダンスの変化量を調整するステップサイズ調整手段を有することを特徴とする付記１記載の適応制御装置。

（付記８） 可変高周波素子のインピーダンスを更新する毎に、前記変化量が異なる値をとることを特徴とする付記７記載の適応制御装置。

（付記９） 可変高周波素子のインピーダンスを更新する毎に、前記変化量が、一定の比率で小さくなることを特徴とする付記７記載の適応制御装置。

（付記１０） 更に、前記複数の可変高周波素子のインピーダンスを変化させる信号を各可変高周波素子に与える、前記複数の可変高周波素子に共通する１つの信号形式変換手段を有することを特徴とする付記１記載の適応制御装置。

（付記１１） 前記算出手段が、複数のスカラ関数値にわたる平均値を前記判定手段に出力することを特徴とする付記１記載の適応制御装置。

（付記１２） 前記算出手段が、忘却係数を用いて算出された複数のスカラ関数値の線形結合を前記判定手段に出力することを特徴とする付記１記載の適応制御装置。

（付記１３） 前記複数の可変高周波素子が、適応アレーアンテナを形成する複数のアンテナ素子に接続されることを特徴とする付記１記載の適応制御装置。

（付記１４）
前記複数の可変高周波素子の各々が、給電されるアンテナ素子に直列に接続された可変キャパシタンス素子又は可変インダクタンス素子の一方より成ることを特徴とする付記１３記載の適応制御装置。

（付記１５） 前記参照信号が、誤り訂正後の復調信号より成ることを特徴とする付記１記載の適応制御装置。

（付記１６） 前記複数の可変高周波素子が、移動通信装置の高周波回路を形成することを特徴とする付記１記載の適応制御装置。

（付記１７） 付記１記載の適応制御装置を有し、前記複数の可変高周波素子のインピーダンスに応じて変化する信号が、無線受信信号から得られる無線受信機であって、
前記無線受信信号を利用して伝搬路のインパルス応答を推定するインパルス応答推定手段と、
前記インパルス応答に含まれるパスの一部を除去することで、修正されたインパルス応答を作成する修正手段と、
前記無線受信信号に誤り訂正を行い、復調信号を作成する復調手段と、
前記復調信号を利用して、前記参照信号を作成する参照信号作成手段と、
前記修正されたインパルス応答及び前記参照信号を利用して、当該無線受信機に送信された信号を推定する送信信号推定手段
を有し、無線受信信号及び推定された送信信号の差分に基づいて前記スカラ関数値が算出されることを特徴とする無線受信機。

（付記１８） 各々が機械的に動かすことの可能な可動部を有し、各自のインピーダンスを変化させることが可能な複数の可変高周波素子を適応制御する適応制御方法であって、
前記複数の可変高周波素子の内のある可変高周波素子について、インピーダンスを変化させるステップと、
前記複数の可変高周波素子のインピーダンスに応じて変化する信号、参照信号及び所定のスカラ関数を利用して、スカラ関数値を算出するステップと、
ある可変高周波素子のインピーダンスを変化させた場合に、スカラ関数値の変化する方向が、所望の方向であるか否かを判定するステップと、
判定結果が肯定的であったならば、前記ある可変高周波素子のインピーダンスを同一方向に更に変化させるステップと、
判定結果が否定的であったならば、前記ある可変高周波素子のインピーダンスを逆方向に変化させるステップと、
前記ステップの後に、判定結果が否定的になった場合に、別の可変高周波素子のインピーダンスを変化させるステップ
より成ることを特徴とする適応制御方法。

（付記１９） 各々が機械的に動かすことの可能な可動部を有し、各自のインピーダンスを変化させることが可能な複数の可変高周波素子を適応制御する適応制御方法であって、
前記複数の可変高周波素子の内のある可変高周波素子について、インピーダンスを変化させる第１ステップと、
前記複数の可変高周波素子のインピーダンスに応じて変化する信号、参照信号及び所定のスカラ関数を利用して、スカラ関数値を算出する第２ステップと、
ある可変高周波素子のインピーダンスを変化させた場合に、スカラ関数値の変化する方向が、所望の方向であるか否かを判定する第３ステップと、
判定結果が肯定的であったならば、前記ある可変高周波素子のインピーダンスを同一方向に更に変化させる第４ステップと、
判定結果が否定的であったならば、別の可変高周波素子のインピーダンスを変化させる第５ステップと、
前記第１ステップから前記第５ステップまでを反復することで、前記複数の可変高周波素子のインピーダンスを順番に変化させるステップと、
前記ある可変高周波素子について、インピーダンスを逆方向に変化させるステップと、
前記第２ステップから前記第５ステップまでを反復することで、前記複数の可変高周波素子のインピーダンスを順番に変化させるステップ
より成ることを特徴とする適応制御方法。

適応制御システムの一例を示す図である。 従来の制御フローを示すフローチャートである。 本願実施例による適応制御装置の主要な機能に関するブロック図を示す。 本願実施例で使用する信号フォーマットを示す図である。 本願実施例による適応制御システムの動作を示すフローチャートである。 図５に示される制御フローに従って、インピーダンス及び評価関数の値が変化してゆく様子を示す図である。 本実施例によるインピーダンスの更新時点を示す図である。 他の実施例による適応制御システムの動作を示すフローチャートである。 図８に示される制御フローに従って、インピーダンス及び評価関数の値が変化してゆく様子を示す図である。 本願実施例によるＯＦＤＭ方式の伝送システムを示す図である。 インパルス応答の概念図を示す。 修正されたインパルス応答の概念図を示す。 他の実施例によるインピーダンスの更新時点を示す図である。 他の実施例による適応制御システムの動作を示すフローチャートである。 別の適応制御システムを示す図である。

符号の説明

１０２ アンテナ素子
１０４ 高周波素子
１０６ 合成部
１０８ 適応制御装置
３００ 適応制御装置
３０２ 算出部
３０４ 判定部
３０６ インピーダンス変更
３０８ 第１変更部
３１０ 第２変更部
３１２ ステップサイズ調整部
３１４ ディジタルアナログ変換部
３１６ 選択部
１００２ 無線送信機
１００４ 伝搬路
１００６ 無線受信機
１００８ 送信信号生成部
１０１０ 変調／エンコーダ
１０１２ 高速逆フーリエ変換部
１０１６ 受信部
１０１８ アナログディジタル変換部
１０２０ 高速フーリエ変換部
１０２２ 送信信号推定部
１０２４ インパルス応答推定部
１０２６ インパルス応答修正部
１０２８ 高速フーリエ変換部
１０３０ 所望信号生成部
１０３２ 復調／デコーダ
１０３４ 変調／エンコーダ
１０３６ 算出部
１０３８ 最適化制御部

Claims (11)

1. 各々が機械的に動かすことの可能な可動部を有し、各自のインピーダンスを変化させることが可能な複数の可変高周波素子を適応制御する適応制御装置であって、
   前記複数の可変高周波素子のインピーダンスに応じて変化する信号、参照信号及び所定のスカラ関数を利用して、スカラ関数値を算出する算出手段と、
   前記複数の可変高周波素子のインピーダンスを順番に変化させる信号を作成するインピーダンス変更手段と、
   ある可変高周波素子のインピーダンスを変化させた場合に、スカラ関数値の変化する方向が、所望の方向であるか否かを判定する判定手段
   を有し、前記インピーダンス変更手段が、
   前記判定手段の判定結果が肯定的であったならば、前記ある可変高周波素子のインピーダンスを同一方向に更に変化させる信号を作成する第１手段と、
   前記判定手段の判定結果が否定的であったならば、前記ある可変高周波素子のインピーダンスを逆方向に変化させる信号、又は別の可変高周波素子のインピーダンスを変化させる信号を作成する第２手段
   を有することを特徴とする適応制御装置。
2. 前記判定手段が、逐次得られた３以上のスカラ関数値が、連続的に増加しているか否か又は連続的に減少しているか否かを判定する手段を有することを特徴とする請求項１記載の適応制御装置。
3. 前記判定手段が、逐次得られたＫ個のスカラ関数値が、連続的に増加しているか否か又は連続的に減少しているか否かを判定する手段を有し、前記Ｋの値が、前記インピーダンスに応じて変化する信号に含まれるノイズの多少に依存して変更されることを特徴とする請求項１記載の適応制御装置。
4. 更に、前記複数の可変高周波素子のインピーダンスの変化量を調整するステップサイズ調整手段を有することを特徴とする請求項１記載の適応制御装置。
5. 可変高周波素子のインピーダンスを更新する毎に、前記変化量が異なる値をとることを特徴とする請求項４記載の適応制御装置。
6. 前記複数の可変高周波素子が、適応アレーアンテナを形成する複数のアンテナ素子に接続されることを特徴とする請求項１記載の適応制御装置。
7. 前記複数の可変高周波素子の各々が、給電されるアンテナ素子に直列に接続された可変キャパシタンス素子又は可変インダクタンス素子の一方より成ることを特徴とする請求項６記載の適応制御装置。
8. 前記参照信号が、誤り訂正後の復調信号より成ることを特徴とする請求項１記載の適応制御装置。
9. 前記複数の可変高周波素子が、移動通信装置の高周波回路を形成することを特徴とする請求項１記載の適応制御装置。
10. 各々が機械的に動かすことの可能な可動部を有し、各自のインピーダンスを変化させることが可能な複数の可変高周波素子を適応制御する適応制御方法であって、
    前記複数の可変高周波素子の内のある可変高周波素子について、インピーダンスを変化させるステップと、
    前記複数の可変高周波素子のインピーダンスに応じて変化する信号、参照信号及び所定のスカラ関数を利用して、スカラ関数値を算出するステップと、
    ある可変高周波素子のインピーダンスを変化させた場合に、スカラ関数値の変化する方向が、所望の方向であるか否かを判定するステップと、
    判定結果が肯定的であったならば、前記ある可変高周波素子のインピーダンスを同一方向に更に変化させるステップと、
    判定結果が否定的であったならば、前記ある可変高周波素子のインピーダンスを逆方向に変化させるステップと、
    前記ステップの後に、判定結果が否定的になった場合に、別の可変高周波素子のインピーダンスを変化させるステップ
    より成ることを特徴とする適応制御方法。
11. 各々が機械的に動かすことの可能な可動部を有し、各自のインピーダンスを変化させることが可能な複数の可変高周波素子を適応制御する適応制御方法であって、
    前記複数の可変高周波素子の内のある可変高周波素子について、インピーダンスを変化させる第１ステップと、
    前記複数の可変高周波素子のインピーダンスに応じて変化する信号、参照信号及び所定のスカラ関数を利用して、スカラ関数値を算出する第２ステップと、
    ある可変高周波素子のインピーダンスを変化させた場合に、スカラ関数値の変化する方向が、所望の方向であるか否かを判定する第３ステップと、
    判定結果が肯定的であったならば、前記ある可変高周波素子のインピーダンスを同一方向に更に変化させる第４ステップと、
    判定結果が否定的であったならば、別の可変高周波素子のインピーダンスを変化させる第５ステップと、
    前記第１ステップから前記第５ステップまでを反復することで、前記複数の可変高周波素子のインピーダンスを順番に変化させるステップと、
    前記ある可変高周波素子について、インピーダンスを逆方向に変化させるステップと、
    前記第２ステップから前記第５ステップまでを反復することで、前記複数の可変高周波素子のインピーダンスを順番に変化させるステップ
    より成ることを特徴とする適応制御方法。
    

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