JP4573361B2 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信環境に適応した無線通信を実行する無線通信装置および無線通信方法に関する。

一般的に、無線通信装置が受信する無線信号の状態は、無線通信環境に応じて変化する。例えば、当該無線信号は、送信側の無線通信装置（以下、送信側無線通信装置）からの所望信号に加え、干渉源からの干渉信号を含むことがある。さらに、当該所望信号は、信号伝搬経路が複数形成される場合に、先行波成分（例えば、直接波成分）と、先行波成分よりも遅延した遅延波成分とを含むことがある。

このような無線通信環境に適応した無線通信を実現するために、アダプティブアレイアンテナおよび適応等化器を直列接続した構成の受信機を具備する無線通信装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

アダプティブアレイアンテナは、複数のアンテナ素子を有し、当該アンテナ素子が受信した無線信号に含まれる干渉信号をアンテナウェイトに応じて抑圧（キャンセル）する。適応等化器は、先行波成分と遅延波成分とを等化ウェイトに応じて合成する。アンテナウェイトおよび等化ウェイト（以下、適宜「ウェイト」と略記する）は、受信機に設けられるウェイト計算部によって計算される。

このように、アダプティブアレイアンテナと適応等化器とを直列接続した構成の受信機は、遅延波（遅延波成分）が存在する無線通信環境であれば、アダプティブアレイアンテナが干渉信号を抑圧するとともに、適応等化器が遅延波成分を合成することにより、受信した無線信号の信号品質を最大限に改善できる。
特開２００２−２６１６６９号公報（［００１３］−［００４０］段落、第１図）

しかしながら、アダプティブアレイアンテナと適応等化器とを直列接続した受信機では、遅延波が存在しない（あるいは、殆ど存在しない）無線通信環境において、適応等化器がそのまま動作し続けると、下記のような問題がある。

具体的には、適応等化器における等化処理、およびウェイト計算部における等化ウェイトの計算が電力を消費するため、受信機の消費電力が無駄に増加する問題がある。

また、アダプティブアレイアンテナに設定されるアンテナウェイトと、適応等化器に設定される等化ウェイトとが互いに影響するため、ウェイト計算部におけるウェイトの計算が複雑であることに加え、アンテナウェイトおよび等化ウェイトを最適な値（以下、最適ウェイト）に収束させることが困難である。ウェイトを最適ウェイトに収束させることができない場合には、受信した無線信号の信号品質も逆に劣化する。

そこで、本発明は、アダプティブアレイアンテナと適応等化器とを直列接続した構成の受信機を用いる場合において、受信機が受信した無線信号の信号品質を劣化させることなく、受信機の消費電力を削減するとともに、ウェイトを容易かつ適切に計算できる無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、送信側無線通信装置（例えば無線端末２００）からの所望信号および干渉源（例えば無線端末２１０、無線基地局３００）からの干渉信号を含む無線信号を受信する受信機（受信機１０１）と、前記受信機を制御する制御部（制御部１６０）とを具備し、前記受信機は、複数のアンテナ素子（アンテナ素子ＡＮＴ_１〜ＡＮＴ_Ｒ）を有し、前記アンテナ素子が受信した前記無線信号に含まれる前記干渉信号をアンテナウェイト（アンテナウェイトｗ^*（＊：複素共役））に応じて抑圧するアダプティブアレイアンテナ（アダプティブアレイアンテナ１１０）と、前記アダプティブアレイアンテナが出力する第１出力信号（第１出力信号ｙ_１［ｋ］）に含まれる先行波成分と、前記第１出力信号に含まれ、前記先行波成分よりも遅延した遅延波成分とを等化ウェイト（等化ウェイトｃ^*（＊：複素共役））に応じて合成する適応等化器（適応等化器１２０）と、前記アダプティブアレイアンテナに設定される前記アンテナウェイトと、前記適応等化器に設定される前記等化ウェイトとを計算するウェイト計算部（ウェイト計算部１４０）とを有し、前記適応等化器が出力する第２出力信号（第２出力信号ｙ_２［ｋ］）を前記受信機の出力信号（出力信号Ｏｕｔ）として出力する無線通信装置（例えば無線基地局１００）であって、前記第１出力信号の第１信号品質と前記第２出力信号の第２信号品質とを比較し、前記第１信号品質に対する前記第２信号品質の改善効果が所望以下であるか否かを判定する判定部（判定部１５０）を備え、前記制御部は、前記判定部によって前記改善効果が所望以下であると判定された場合、前記適応等化器への電力供給と、前記ウェイト計算部における前記等化ウェイトの計算とを停止させるとともに、前記第１出力信号を前記受信機の前記出力信号として出力させることを要旨とする。

このような無線通信装置によれば、判定部によって改善効果が所望以下であると判定された場合、制御部は、適応等化器への電力供給と、ウェイト計算部における等化ウェイトの計算とを停止させるとともに、第１出力信号を受信機の出力信号として出力させる。このため、受信機が受信した無線信号の信号品質を劣化させることなく、受信機の消費電力を削減するとともに、ウェイトを容易かつ適切に計算できる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記判定部は、前記制御部が前記電力供給を停止した後において、前記第１信号品質が劣化したか否かを判定し、前記制御部は、前記判定部によって前記第１信号品質が劣化したと判定された場合、前記電力供給と、前記ウェイト計算部における前記等化ウェイトの計算とを再開させるとともに、前記第２出力信号を前記受信機の前記出力信号として出力させることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１または第２の特徴に係り、前記ウェイト計算部は、前記第１信号品質を向上させる前記アンテナウェイトと、前記第２信号品質を向上させる前記等化ウェイトとを交互に計算し、前記制御部が前記ウェイト計算部における前記等化ウェイトの計算を停止させた場合、前記ウェイト計算部は、前記第１信号品質に応じて前記アンテナウェイトのみを繰り返し計算することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第１〜第３の何れか一つの特徴に係り、前記第１出力信号と予め定められた参照信号（参照信号ｄ［ｋ］）との第１誤差（誤差信号ｅ_２［ｋ］）と、前記第２出力信号と前記参照信号との第２誤差（誤差信号ｅ_１［ｋ］）とを計算する誤差計算部（減算器１３１、減算器１３２）をさらに備え、前記第１信号品質は、前記第１誤差に基づく値であり、前記第２信号品質は、前記第２誤差に基づく値であることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第１〜第４の何れか一つの特徴に係り、前記受信機は、前記第１出力信号または前記第２出力信号の何れか一方を前記受信機の前記出力信号として選択する出力選択部（スイッチＳＷ１）を備え、前記出力選択部は、初期状態において前記第２出力信号を前記受信機の前記出力信号として選択し、前記制御部は、前記判定部によって前記改善効果が所望以下であると判定された場合、前記出力選択部に対し、前記第１出力信号を前記受信機の前記出力信号として選択させることを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、送信側無線通信装置からの所望信号および干渉源からの干渉信号を含む無線信号を受信する受信機を具備し、前記受信機は、複数のアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子が受信した前記無線信号に含まれる前記干渉信号をアンテナウェイトに応じて抑圧するアダプティブアレイアンテナと、前記アダプティブアレイアンテナが出力する第１出力信号に含まれる先行波成分と、前記第１出力信号に含まれ、前記先行波成分よりも遅延した遅延波成分とを等化ウェイトに応じて合成する適応等化器と、前記アダプティブアレイアンテナに設定される前記アンテナウェイトと、前記適応等化器に設定される前記等化ウェイトとを計算するウェイト計算部とを有し、前記適応等化器が出力する第２出力信号を前記受信機の出力信号として出力する無線通信装置において用いられる無線通信方法であって、前記第１出力信号の第１信号品質と前記第２出力信号の第２信号品質とを比較し、前記第１信号品質に対する前記第２信号品質の改善効果が所望以下であるか否かを判定するステップ（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）と、前記判定するステップによって前記改善効果が所望以下であると判定された場合、前記適応等化器への電力供給と、前記ウェイト計算部における前記等化ウェイトの計算とを停止させるとともに、前記第１出力信号を前記受信機の前記出力信号として出力させるステップ（ステップＳ１０５）とを備えることを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、送信側無線通信装置（例えば無線端末２００）からの所望信号および干渉源（例えば無線端末２１０、無線基地局３００）からの干渉信号を含む無線信号を受信する受信機（受信機１０１）と、前記受信機を制御する制御部（制御部１６０）とを具備し、前記受信機は、複数のアンテナ素子（アンテナ素子ＡＮＴ_１〜ＡＮＴ_Ｒ）を有し、前記アンテナ素子が受信した前記無線信号に含まれる前記干渉信号をアンテナウェイト（アンテナウェイトｗ^*（＊：複素共役））に応じて抑圧するアダプティブアレイアンテナ（アダプティブアレイアンテナ１１０）と、前記アダプティブアレイアンテナが出力する第１出力信号（入力信号Ｉｎ）に含まれる伝送誤りを訂正する誤り訂正部（誤り訂正部１７０）とを有し、前記誤り訂正部が出力する第２出力信号（出力信号Ｏｕｔ）を前記受信機の出力信号として出力する無線通信装置（例えば無線基地局１００）であって、前記第１出力信号の第１信号品質と前記第２出力信号の第２信号品質とを比較し、前記第１信号品質に対する前記第２信号品質の改善効果が所望以下であるか否かを判定する判定部（判定部１５０）を備え、前記制御部は、前記判定部によって前記改善効果が所望以下であると判定された場合、前記誤り訂正部への電力供給を停止させるとともに、前記第１出力信号を前記受信機の前記出力信号として出力させることを要旨とする。

本発明によれば、アダプティブアレイアンテナと適応等化器とを直列接続した構成の受信機を用いる場合において、受信機が受信した無線信号の信号品質を劣化させることなく、受信機の消費電力を削減するとともに、ウェイトを容易かつ適切に計算できる無線通信装置および無線通信方法を提供できる。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態に係る無線通信装置について説明する。具体的には、（１）無線通信システムの概略構成、（２）無線通信装置の構成、（３）無線通信装置の動作、（４）作用・効果、（５）その他の実施形態について説明する。

以下の実施形態における図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。

（１）無線通信システムの概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信装置である無線基地局１００を含む無線通信システム１の概略構成図である。

図１に示すように、無線基地局１００は、無線端末２００と無線通信を実行する。無線基地局１００は、無線端末２００が送信する所望信号を受信する。すなわち、本実施形態において無線端末２００は、無線基地局１００に所望信号を送信する送信側無線通信装置である。

無線通信システム１は、無線端末２１０および無線基地局３００をさらに有する。無線基地局３００および無線端末２１０は、無線基地局１００および無線端末２００とは異なるまたは同じ無線通信方式に準拠した無線通信を実行する。

無線基地局３００および無線端末２１０からも無線信号が放射されるため、無線基地局１００は、無線端末２００からの所望信号だけでなく、無線基地局３００および無線端末２１０からの干渉信号をも受信することになる。すなわち、本実施形態において無線基地局３００および無線端末２１０は、干渉信号を無線基地局１００に送信する干渉源である。

無線基地局１００は、アレイアンテナ１１１を備え、アレイアンテナ１１１を用いたアダプティブアレイ制御を行う。具体的には、無線基地局１００は、無線端末２００からの所望信号の到来方向にアレイアンテナ１１１の指向性を向けて無線端末２００と通信する。無線基地局１００は、無線端末２１０および無線基地局３００の方向に、アレイアンテナ１１１の指向性が落ち込むようにヌルを向けることによって、無線端末２１０および無線基地局３００からの干渉信号に対するアンテナ利得を落ち込ませる。

図１の例では、無線端末２００が送信する所望信号は、無線基地局１００に直接到達するパスＰ１と、ビルＢなどによる反射後に無線基地局１００に到達するパスＰ２を介して、無線基地局１００によって受信される。

すなわち、無線基地局１００がパスＰ１を介して受信した所望信号は先行波（直接波）となる。無線基地局１００がパスＰ２を介して受信した所望信号は遅延波となる。遅延波の影響により、無線基地局１００が受信した所望信号は、先行波成分および遅延波成分を含む。そのため、無線基地局１００は、遅延波成分に起因する信号歪みを、先行波成分および遅延波成分を合成することによって補正（等化）する適応等化処理を行う。

アダプティブアレイ制御および適応等化処理には、最小平均二乗誤差(ＭＭＳＥ)規範に基づく最適化アルゴリズム、例えば、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）やＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ−Ｓｑｕａｒｅｓ）に基づくアルゴリズムを使用できる。このような最適化アルゴリズムでは、アダプティブアレイ制御および適応等化処理に使用されるウェイトを繰り返し算出及び更新することによって、当該ウェイトが最適ウェイトに収束する。

例えば、無線端末２００によって送信される所望信号には、既知の信号系列（以下、既知信号）が含まれている。このような既知信号は、トレーニングシーケンスとも呼ばれる。無線基地局１００には、既知信号と同等の信号系列である参照信号が予め記憶されている。無線基地局１００は、既知信号と参照信号との誤差が最小化するように、ウェイトを繰り返し計算することによって、無線通信環境に適応した通信を実現する。

（２）無線通信装置の構成
次に、本実施形態に係る無線通信装置である無線基地局１００の構成について説明する。図２は、無線基地局１００の機能ブロック図である。なお、以下では本発明に関連する構成を主に説明する。

図２に示すように、無線基地局１００は、受信機１０１、判定部１５０および制御部１６０を有する。受信機１０１は、無線端末２００からの所望信号と、無線端末２１０および無線基地局３００からの干渉信号とを含む無線信号を受信し、当該無線信号を受信処理した結果を出力信号Ｏｕｔとして出力する。制御部１６０は、判定部１５０における判定結果に基づいて受信機１０１を制御する。なお、図２に示す各機能ブロックには、図示を省略する電力供給部から電力が供給される。

受信機１０１は、アダプティブアレイアンテナ１１０、適応等化器１２０、減算器１３１、減算器１３２、遅延素子１３３、ウェイト計算部１４０、スイッチＳＷ１、およびスイッチＳＷ２を有する。

アダプティブアレイアンテナ１１０は、複数のアンテナ素子ＡＮＴ_１〜ＡＮＴ_Ｒを有し、アンテナ素子ＡＮＴ_１〜ＡＮＴ_Ｒが受信した無線信号（以下、受信信号）に含まれる干渉信号をアンテナウェイトｗ^*（＊：複素共役）に応じて抑圧する。

アダプティブアレイアンテナ１１０は、アンテナ素子ＡＮＴ_１〜ＡＮＴ_Ｒによって構成されるアレイアンテナ１１１と、アンテナウェイトｗ^*を用いた重み付け処理を行うアンテナ重み付け部１１５とを有する。

アンテナ重み付け部１１５は、アレイアンテナ１１１の受信信号ｘ_１［ｋ］〜ｘ_Ｒ［ｋ］の位相および振幅をアンテナウェイトｗ^*に応じて調整する。ここで“ｋ”は、離散的な時間、またはウェイト計算部１４０における繰り返し計算の回数を表わす。アンテナウェイトｗ^*は、複数のウェイト値ｗ^* ₁〜ｗ^* _Rによって構成される。ウェイト値ｗ^* ₁〜ｗ^* _Rは、受信信号の位相および振幅を調整する複素係数である。

アンテナ重み付け部１１５は、複素乗算器１１２_１〜１１２_Ｒおよび加算器１１３を有する。複素乗算器１１２_１〜１１２_Ｒは、アンテナ素子ＡＮＴ_１〜ＡＮＴ_Ｒに対応して設けられる。複素乗算器１１２_１〜１１２_Ｒは、受信信号ｘ_１［ｋ］〜ｘ_Ｒ［ｋ］とウェイト値ｗ^* ₁〜ｗ^* _Rとを乗算する。アンテナウェイトｗ^* ₁〜ｗ^* _Rの乗算、すなわち、重み付けによって、受信信号ｘ_１［ｋ］〜ｘ_Ｒ［ｋ］の振幅および位相が制御される。加算器１１３は、複素乗算器１１２_１〜１１２_Ｒの出力に接続される。加算器１１３は、複素乗算器１１２_１〜１１２_Ｒによって重み付けされた受信信号ｘ_１［ｋ］〜ｘ_Ｒ［ｋ］を合成することによって第１出力信号ｙ_１［ｋ］を生成する。

適応等化器１２０は、アダプティブアレイアンテナ１１０の出力に接続される。適応等化器１２０は、アダプティブアレイアンテナ１１０が出力する第１出力信号ｙ_１［ｋ］に含まれる先行波成分と、第１出力信号ｙ_１［ｋ］に含まれ、先行波成分よりも遅延した遅延波成分とを等化ウェイトｃ^*（＊：複素共役）に応じて合成（同相合成）する。具体的には、適応等化器１２０は、アンテナ重み付け部１１５の第１出力信号ｙ_１［ｋ］を複数回遅延させて、遅延させた第１出力信号ｙ_１［ｋ］の位相および振幅を等化ウェイトｃ^*（＊：複素共役）に応じて調整する適応等化処理を実行する。

等化ウェイトｃ^*は、複数のウェイト値ｃ^* ₀〜ｃ^* _Mによって構成され、タップ係数とも呼ばれる。ウェイト値ｃ^* ₀〜ｃ^* _Mは、第１出力信号ｙ_１［ｋ］の位相および振幅を調整する複素係数である。適応等化器１２０は、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタとして構成されており、遅延素子１２１_１〜１２１_Ｍ、複素乗算器１２２_０〜１２２_Ｍ、および加算器１２３_１〜１２３_Ｍを有する。遅延素子１２１_１〜１２１_Ｍのそれぞれは、直列に接続され、第１出力信号ｙ_１［ｋ］を遅延させる。複素乗算器１２２_０〜１２２_Ｍは、各遅延素子１２１_１〜１２１_Ｍからの出力信号にウェイト値ｃ^* ₀〜ｃ^* _Mを乗算する。加算器１２３_１〜１２３_Ｍは、複素乗算器１２２_０〜１２２_Ｍからの各出力信号を合成することによって第２出力信号ｙ_２［ｋ］を生成する。

スイッチＳＷ１には、第１出力信号ｙ_１［ｋ］および第２出力信号ｙ_２［ｋ］が入力される。スイッチＳＷ１は、制御部１６０によって制御されており、第１出力信号ｙ_１［ｋ］または第２出力信号ｙ_２［ｋ］の何れか一方を出力信号Ｏｕｔとして出力する。すなわち、本実施形態においてスイッチＳＷ１は、出力選択部を構成する。スイッチＳＷ１は、初期状態において第２出力信号ｙ_２［ｋ］を出力信号Ｏｕｔとして選択している。

減算器１３１は、第２出力信号ｙ_２［ｋ］と参照信号ｄ［ｋ］との差を示す誤差信号ｅ_１［ｋ］（第２誤差）を計算する。参照信号ｄ［ｋ］は、図示を省略する参照信号保持部に保持されており、遅延素子１３３における遅延後に減算器１３１に入力される。減算器１３１が出力する誤差信号ｅ_１［ｋ］は、スイッチＳＷ２および判定部１５０に入力される。

減算器１３２は、第１出力信号ｙ_１［ｋ］と参照信号ｄ［ｋ］との差を示す誤差信号ｅ_２［ｋ］（第１誤差）を計算する。減算器１３１が出力する誤差信号ｅ_２［ｋ］は、スイッチＳＷ２および判定部１５０に入力される。本実施形態において減算器１３１および減算器１３２は、誤差計算部を構成する。

スイッチＳＷ２は、制御部１６０によって制御されており、誤差信号ｅ_１［ｋ］または誤差信号ｅ_２［ｋ］の何れか一方をウェイト計算部１４０に入力する。スイッチＳＷ２は、初期状態において誤差信号ｅ_１［ｋ］をウェイト計算部１４０に入力している。

ウェイト計算部１４０は、制御部１６０によって制御されており、誤差信号ｅ_１［ｋ］または誤差信号ｅ_２［ｋ］に基づき、アダプティブアレイアンテナ１１０に設定されるアンテナウェイトｗ^*と、適応等化器１２０に設定される等化ウェイトｃ^*とを最適化アルゴリズムを用いて計算する。

具体的には、ウェイト計算部１４０は、誤差信号ｅ_１［ｋ］が入力された場合には、誤差信号ｅ_１［ｋ］（具体例には、二乗誤差e_１ ^２［ｋ］）を減少させるアンテナウェイトｗ^*および等化ウェイトｃ^*を交互に計算する。また、ウェイト計算部１４０は、誤差信号ｅ_２［ｋ］が入力された場合には、等化ウェイトｃ^*の計算を省略し、誤差信号ｅ_２［ｋ］（具体例には、二乗誤差e_２ ^２［ｋ］）を減少させるアンテナウェイトｗ^*のみを繰り返し計算する。

判定部１５０は、第１出力信号ｙ_１［ｋ］の信号品質（以下、第１信号品質）と、第２出力信号ｙ_２［ｋ］の信号品質（以下、第２信号品質）とを比較する。判定部１５０は、比較結果に応じて、第１信号品質に対する第２信号品質の改善効果（以下、単に「改善効果」という）が所望以下であるか否かを判定する。

本実施形態では、誤差信号ｅ_２［ｋ］を第１出力信号ｙ_１［ｋ］の信号品質の指標とする。誤差信号ｅ_２［ｋ］が小さいほど、第１出力信号ｙ_１［ｋ］の信号品質が良いことを意味する。また、誤差信号ｅ_１［ｋ］を第２出力信号ｙ_２［ｋ］の信号品質の指標とする。誤差信号ｅ_１［ｋ］が小さいほど、第２出力信号ｙ_２［ｋ］の信号品質が良いことを意味する。

制御部１６０は、判定部１５０によって改善効果が所望以下であると判定された場合、適応等化器１２０への電力供給と、ウェイト計算部１４０における等化ウェイトｃ^*の計算とを停止させるとともに、スイッチＳＷ１に対して第１出力信号ｙ_１［ｋ］を受信機１０１の出力信号Ｏｕｔとして出力させる。適応等化器１２０への電力供給を停止させることにより、適応等化器１２０の動作も停止する。

判定部１５０は、制御部１６０が適応等化器１２０への電力供給を停止した後において、第１信号品質が劣化したか否かを判定する。制御部１６０は、判定部１５０によって第１信号品質が劣化したと判定された場合、適応等化器１２０への電力供給と、ウェイト計算部１４０における等化ウェイトｃ^*の計算とを再開させるとともに、スイッチＳＷ１に対して第２出力信号ｙ_２［ｋ］を出力信号Ｏｕｔとして出力させる。適応等化器１２０への電力供給を再開させることにより、適応等化器１２０の動作も再開する。

（３）無線通信装置の動作
次に、本実施形態に係る無線通信装置である無線基地局１００の動作について説明する。図３は、無線基地局１００の動作を示すフローチャートである。

動作の初期において、ウェイト計算部１４０は、参照信号ｄ［ｋ］と第２出力信号ｙ_２［ｋ］との差を表す誤差信号ｅ_１［ｋ］を用いて、アンテナウェイトｗ^*および等化ウェイトｃ^*を交替的に計算する（ステップＳ１０１）。すなわち、ウェイト計算部１４０は、アンテナウェイトｗ^*および等化ウェイトｃ^*を一括して計算するのではなく交互に計算する。これにより、等化ウェイトｃ^*の計算時にはアンテナウェイトｗ^*が変化せず、アンテナウェイトｗ^*の計算時には等化ウェイトｃ^*が変化しないようにすることができる。

なお、この時点では、参照信号ｄ［ｋ］と第１出力信号ｙ_１［ｋ］との差を表す誤差信号ｅ_２［ｋ］は、ウェイト計算部１４０におけるアンテナウェイトｗ^*および等化ウェイトｃ^*の計算に利用されていない。

ウェイト計算部１４０がアンテナウェイトｗ^*および等化ウェイトｃ^*を計算する際、判定部１５０は、常に誤差信号ｅ_１［ｋ］および誤差信号ｅ_２［ｋ］の大きさを下記の式（１）に示すように比較する（ステップＳ１０２）。

ただし、式（１）の比較方法に限らず、例えば下記の式（２）または式（３）のような計算により比較してもよい。

式（１）〜式（３）における“ρ”の値は、第１信号品質に対する第２信号品質の改善効果の指標となる。

ステップＳ１０３において、判定部１５０は、ρが所定の閾値Ｔ_１以下であるか否かを判定する。ρが閾値Ｔ１以下である場合（例えば、ｅ₁ ²［ｋ］≦Ｔ₁ｅ₂ ²［ｋ］）、適応等化器１２０の働きにより、第２信号品質が第１信号品質に比べて向上したことを意味する。この場合、制御部１６０は、ウェイト計算部１４０におけるアンテナウェイトｗ^*および等化ウェイトｃ^*の計算を継続させ、判定部１５０も引続き誤差信号ｅ_１［ｋ］および誤差信号ｅ_２［ｋ］を比較・監視する（ステップＳ１０４）。

ここで、閾値Ｔ１の設定は、適応等化器１２０の計算量、消費電力および収束速度への影響と、適応等化器１２０による信号品質向上とのトレードオフの関係になる。例えば、閾値Ｔ_１は、0．９５〜0．98とすることができる。

一方、ρが閾値Ｔ_１を上回る場合（例えば、ｅ₁ ²［ｋ］＞Ｔ₁ｅ₂ ²［ｋ］）、適応等化器１２０が信号品質の向上に貢献していないか、逆に適応等化器１２０が信号品質を悪化させたことを意味する。この場合、ステップＳ１０５において制御部１６０は、適応等化器１２０に係る動作（ウェイト計算部１４０における等化ウェイトｃ^*の計算、および適応等化器１２０における等化計算）を停止させる。同時に、制御部１６０は、スイッチＳＷ１を第２出力信号ｙ_２［ｋ］側から第１出力信号ｙ_１［ｋ］側に切り替える。また、ウェイト計算部１４０は、誤差信号ｅ_２［ｋ］の値を用いて、アダプティブアレイアンテナ１１０に設定されるアンテナウェイトｗ^*だけを更新する。

ステップＳ１０６以降（すなわち、適応等化器１２０の動作を停止した期間中）において、判定部１５０は、誤差信号ｅ_２［ｋ］（またはｅ₂ ²［ｋ］）の変化を監視する。具体的には、ステップＳ１０７において判定部１５０は、誤差信号ｅ_２［ｋ］（またはｅ₂ ²［ｋ］）が劣化したか否かを判定する。

具体的には、誤差信号ｅ_２［ｋ］が、特に変化せず、または小さくなる傾向であれば（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、アダプティブアレイアンテナ１１０だけで無線通信環境に適応できることを意味する。この場合、制御部１６０は、適応等化器１２０の動作停止を継続させ、第１出力信号ｙ_１［ｋ］を出力信号Ｏｕｔとして出力させる（ステップＳ１０８）。

一方、適応等化器１２０の動作を停止中に、ｅ₂［ｋ］（またはｅ₂ ²［ｋ］）が増大傾向であれば（ステップＳ１０７；ＮＯ）、アダプティブアレイアンテナ１１０だけで無線通信環境に対応しきれないことを意味する。

この場合、制御部１６０は、適応等化器１２０を再び起動し、アダプティブアレイアンテナ１１０と適応等化器１２０とを併用して、受信信号の信号品質を向上させる（ステップＳ１０９）。その際、制御部１６０は、スイッチＳＷ１も第１出力信号ｙ_１［ｋ］側から第２出力信号ｙ_２［ｋ］側に切り替え、第２出力信号ｙ_２［ｋ］を出力信号Ｏｕｔとして出力させる。

そして、判定部１５０は、再び式（１）に従い比較処理を実行し、上記の過程を繰り返す。制御部１６０は、繰り返し回数ｋを監視し、ｋが所定の数に達したら、ウェイト計算を終了させる。なお、ｅ_１ ²［ｋ］またはｅ₂ ²［ｋ］が予め定められた閾値を下回った場合、または、１回の計算におけるｅ_１ ²［ｋ］またはｅ₂ ²［ｋ］の低下量が所定量を下回った場合に、ウェイト計算を終了させてもよい。

（４）作用・効果
以上説明したように、制御部１６０は、適応等化器１２０による改善効果が所望以下である場合、適応等化器１２０への電力供給と、ウェイト計算部１４０における等化ウェイトｃ^*の計算とを停止させるとともに、第１出力信号ｙ_１［ｋ］を出力信号Ｏｕｔとして出力させる。

したがって、適応等化器１２０における等化計算に要する消費電力と、ウェイト計算部１４０における等化ウェイトｃ^*の計算に要する消費電力とを削減できる。また、適応等化器１２０による改善効果が所望を上回る場合には、アダプティブアレイアンテナ１１０および適応等化器１２０を併用した受信処理が継続されるため、受信信号の信号品質を劣化させることがない。

また、アダプティブアレイアンテナ１１０の出力に適応等化器１２０を直列接続する構成では、アンテナウェイトｗ^*および等化ウェイトｃ^*が互いに影響する。このため、アンテナウェイトｗ^*および等化ウェイトｃ^*を交互に計算する必要があり、計算が複雑であるだけでなく、最適ウェイトに収束するまでの時間も長くなる。これは、アンテナ素子ＡＮＴ_１〜ＡＮＴ_Ｒ、または適応等化器１２０のタップ数が多ければ多いほど、収束に長時間を要するのと同じ原理である。本実施形態では、適応等化器１２０による改善効果が所望以下である場合、制御部１６０は、ウェイト計算部１４０における等化ウェイトｃ^*の計算を停止させるため、最適ウェイトに収束するまでの時間を短縮できる。

また、遅延波が無い無線通信環境においては、等化ウェイトｃ^*のウェイト値ｃ^* ₀〜ｃ^* _Mの一つが“１”、他が全部“０”になるはずであるが、ノイズの影響、トレーニングシーケンスの長さ、最適化アルゴリズムの性能等の影響で、一般的に、完全な収束が難しい。収束が不完全の状態でウェイト計算が終了すると、受信機１０１の性能も逆に劣化する。本実施形態では、適応等化器１２０による改善効果が所望以下である場合、制御部１６０は、ウェイト計算部１４０における等化ウェイトｃ^*の計算を停止させるため、収束が不完全の状態になることを回避できる。

このように、本実施形態に係る無線基地局１００によれば、受信信号の信号品質を良好に保ちながら、消費電力を削減すると同時に、収束に要する時間を短縮し、収束不完全による性能劣化の可能性も低減させることができる。

本実施形態では、判定部１５０は、制御部１６０が電力供給を停止した後において、第１信号品質が劣化したか否かを判定する。制御部１６０は、判定部１５０によって第１信号品質が劣化したと判定された場合、適応等化器１２０への電力供給と、ウェイト計算部１４０における等化ウェイトｃ^*の計算とを再開させるとともに、第２出力信号ｙ_２［ｋ］を出力信号Ｏｕｔとして出力させる。

つまり、適応等化器１２０に係る動作を停止させたものの、アダプティブアレイアンテナ１１０だけで無線通信環境に対応しきれない場合には、適応等化器１２０に係る動作を再開させることによって、受信信号の信号品質を良好に保つことができる。

本実施形態では、ウェイト計算部１４０は、所定条件（例えば、繰り返し回数ｋが所定回数に達したこと）を満たすまで、第１信号品質を向上させるアンテナウェイトｗ^*と、第２信号品質を向上させる等化ウェイトｃ^*とを交互に計算する。制御部１６０がウェイト計算部１４０における等化ウェイトｃ^*の計算を停止させた場合、ウェイト計算部１４０は、第１信号品質に応じてアンテナウェイトｗ^*のみを繰り返し計算する。これにより、収束に要する時間をさらに短縮し、収束不完全による性能劣化の可能性もさらに低減させることができる。

（５）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例および運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、アダプティブアレイアンテナ１１０と適応等化器１２０とを直列接続する構成を例に説明したが、アダプティブアレイアンテナ１１０とレーク受信器とを直列接続する構成や、シリアル接続多ステージの干渉キャンセル等々にも応用できる。また、上記には参照信号ｄ［ｋ］との誤差を表す信号を信号品質の評価指標として利用したが、これに限らず、所望信号対干渉・雑音比（ＳＩＮＲ）、所望信号対雑音比（ＳＮＲ）、または搬送波対雑音比（ＣＮＲ）等も利用できる。

さらに、アダプティブアレイアンテナ１１０と適応等化器１２０とを直列接続する構成に限らず、図４に示すように、一つの信号処理ブロックの動作を制御することも可能である。ここでは、入力信号Ｉｎに含まれる伝送誤りを訂正する誤り訂正部１７０を例に説明し、上述した実施形態と異なる点について説明する。ここで、入力信号Ｉｎは、上述した実施形態の第１出力信号ｙ_１［ｋ］とすることができる。誤り訂正部１７０が利用する誤り訂正方法は、どのような種類であっても構わない。図５は、本変更例に係る動作を示すフローチャートである。

動作の初期において、誤り訂正部１７０は、入力信号Ｉｎを誤り訂正し、誤り訂正後の信号を出力信号Ｏｕｔとして出力する（ステップＳ２０１）。判定部１５０は、入力信号Ｉｎおよび出力信号Ｏｕｔのそれぞれの誤り率を計算する（ステップＳ２０２）。そして、判定部１５０は、計算した誤り率を比較する（ステップＳ２０３）。制御部１６０は、入力信号Ｉｎと出力信号Ｏｕｔにおける各誤り率が同じ、または、入力信号Ｉｎの誤り率が許容範囲内であれば、誤り訂正部１７０が不要と判断する。そして、制御部１６０は、誤り訂正部１７０の動作（計算）を停止し、スイッチＳＷを用いて入力信号Ｉｎと出力信号Ｏｕｔとをパスする、すなわち、信号が誤り訂正部１７０を迂回するように制御する（ステップＳ２０５）。その後、判定部１５０は、入力信号Ｉｎの誤り率だけを監視する（ステップＳ２０６）。入力信号Ｉｎの誤り率の変化がなければ（または更に小さくなるなら）、制御部１６０は、誤り訂正部１７０が無くても対応できると判断し、誤り訂正部１７０を停止させたままにする（ステップＳ２０７，Ｓ２０８）。一方、入力信号Ｉｎの誤り率が増大傾向であり、許容範囲外になれば、制御部１６０は誤り訂正部１７０を起動し（ステップＳ２０９）、判定部１５０は再び入力信号Ｉｎと出力信号Ｏｕｔのそれぞれの誤り率を比較する。このような過程を繰り返す。

上述した実施形態では、ウェイト計算部１４０は、アンテナウェイトｗ^*および等化ウェイトｃ^*を交互に計算していたが、これに限らず、最適化アルゴリズムを用いてアンテナウェイトｗ^*および等化ウェイトｃ^*を一括して計算してもよい。

上述した実施形態では、受信機１０１、判定部１５０および制御部１６０を具備する無線基地局１００について説明したが、無線基地局に限らず、受信機１０１、判定部１５０および制御部１６０を無線端末に設けても良い。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線通信装置である無線基地局の機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る無線通信装置である無線基地局の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の変更例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態の変更例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…無線通信システム、１００…無線基地局、１０１…受信機、１１０…アダプティブアレイアンテナ、１１１…アレイアンテナ、１１３…加算器、１１５…アンテナ重み付け部、１２０…適応等化器、１３１，１３２…減算器、１３３…遅延素子、１４０…ウェイト計算部、１５０…判定部、１６０…制御部、１７０…訂正部、２００，２１０…無線端末、３００…無線基地局、１１２_１〜１１２_Ｒ…複素乗算器、１２１_１〜１２１_Ｍ…遅延素子、１２２_０〜１２２_Ｍ…複素乗算器、１２３_１〜１２３_Ｍ…加算器

Claims (6)

1. 送信側無線通信装置からの所望信号および干渉源からの干渉信号を含む無線信号を受信する受信機と、前記受信機を制御する制御部とを具備し、
   前記受信機は、
   複数のアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子が受信した前記無線信号に含まれる前記干渉信号をアンテナウェイトに応じて抑圧するアダプティブアレイアンテナと、
   前記アダプティブアレイアンテナが出力する第１出力信号に含まれる先行波成分と、前記第１出力信号に含まれ、前記先行波成分よりも遅延した遅延波成分とを等化ウェイトに応じて合成する適応等化器と、
   前記アダプティブアレイアンテナに設定される前記アンテナウェイトと、前記適応等化器に設定される前記等化ウェイトとを計算するウェイト計算部と
   を有し、前記適応等化器が出力する第２出力信号を前記受信機の出力信号として出力する無線通信装置であって、
   前記第１出力信号の第１信号品質と前記第２出力信号の第２信号品質とを比較し、前記第１信号品質に対する前記第２信号品質の改善効果が所望以下であるか否かを判定する判定部を備え、
   前記制御部は、前記判定部によって前記改善効果が所望以下であると判定された場合、前記適応等化器への電力供給と、前記ウェイト計算部における前記等化ウェイトの計算とを停止させるとともに、前記第１出力信号を前記受信機の前記出力信号として出力させる無線通信装置。
2. 前記判定部は、前記制御部が前記電力供給を停止した後において、前記第１信号品質が劣化したか否かを判定し、
   前記制御部は、前記判定部によって前記第１信号品質が劣化したと判定された場合、前記電力供給と、前記ウェイト計算部における前記等化ウェイトの計算とを再開させるとともに、前記第２出力信号を前記受信機の前記出力信号として出力させる請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記ウェイト計算部は、前記第１信号品質を向上させる前記アンテナウェイトと、前記第２信号品質を向上させる前記等化ウェイトとを交互に計算し、
   前記制御部が前記ウェイト計算部における前記等化ウェイトの計算を停止させた場合、前記ウェイト計算部は、前記第１信号品質に応じて前記アンテナウェイトのみを繰り返し計算する請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記第１出力信号と予め定められた参照信号との第１誤差と、前記第２出力信号と前記参照信号との第２誤差とを計算する誤差計算部をさらに備え、
   前記第１信号品質は、前記第１誤差に基づく値であり、前記第２信号品質は、前記第２誤差に基づく値である請求項１〜３の何れか一項に記載の無線通信装置。
5. 前記受信機は、前記第１出力信号または前記第２出力信号の何れか一方を前記受信機の前記出力信号として選択する出力選択部を備え、
   前記出力選択部は、初期状態において前記第２出力信号を前記受信機の前記出力信号として選択し、
   前記制御部は、前記判定部によって前記改善効果が所望以下であると判定された場合、前記出力選択部に対し、前記第１出力信号を前記受信機の前記出力信号として選択させる請求項１〜４の何れか一項に記載の無線通信装置。
6. 送信側無線通信装置からの所望信号および干渉源からの干渉信号を含む無線信号を受信する受信機を具備し、
   前記受信機は、
   複数のアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子が受信した前記無線信号に含まれる前記干渉信号をアンテナウェイトに応じて抑圧するアダプティブアレイアンテナと、
   前記アダプティブアレイアンテナが出力する第１出力信号に含まれる先行波成分と、前記第１出力信号に含まれ、前記先行波成分よりも遅延した遅延波成分とを等化ウェイトに応じて合成する適応等化器と、
   前記アダプティブアレイアンテナに設定される前記アンテナウェイトと、前記適応等化器に設定される前記等化ウェイトとを計算するウェイト計算部と
   を有し、前記適応等化器が出力する第２出力信号を前記受信機の出力信号として出力する無線通信装置において用いられる無線通信方法であって、
   前記第１出力信号の第１信号品質と前記第２出力信号の第２信号品質とを比較し、前記第１信号品質に対する前記第２信号品質の改善効果が所望以下であるか否かを判定するステップと、
   前記判定するステップによって前記改善効果が所望以下であると判定された場合、前記適応等化器への電力供給と、前記ウェイト計算部における前記等化ウェイトの計算とを停止させるとともに、前記第１出力信号を前記受信機の前記出力信号として出力させるステップと
   を備える無線通信方法。