JP4892280B2 - 受信装置及び適応アルゴリズム制御方法 - Google Patents

Description

本発明は受信装置及び適応アルゴリズム制御方法に関し、特に、所望波最適型適応アルゴリズムと空間成分抑圧型適応アルゴリズムを、それぞれの欠点を補いつつ、併用するための技術に関する。

無線信号の受信には、複数のアンテナ素子からなるアレイアンテナが用いられることがある。一般に、アレイアンテナを用いて無線信号を受信する場合、アンテナ素子数が多いほど受信品質がよくなる。アレイアンテナでは、アンテナ数が増すほどアレイ重み計算の自由度が増し、複雑な伝播環境に対応できるようになるためである。

アレイアンテナにおける無線信号の受信は、所定の適応アルゴリズムを利用して行われる。この適応アルゴリズムには様々な種類があるが、代表的なものとしては、既知信号を利用し、所望波の受信を最適化するもの（ここでは、所望波最適型適応アルゴリズムという。）と、受信波を構成する空間成分をその電力に応じて抑圧するもの（ここでは、空間成分抑圧型適応アルゴリズムという。）がある。所望波最適型適応アルゴリズムの具体的な例としては、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error：最小２乗誤差法）が挙げられる。また、空間成分抑圧型適応アルゴリズムの具体的な例としては、ＰＩ（Power Inversion：パワーインバージョン）が挙げられる。

なお、特許文献１には、複数の所望波最適型適応アルゴリズムを切り替えつつ使用する技術が開示されている。
特開平０９−２０５３１６号公報

ところで、所望波最適型適応アルゴリズムは、受信波に強入力の妨害波が含まれていると、適切に最適化できない場合がある。一方、空間成分抑圧型適応アルゴリズムは、所望波を最適化するのではなく、空間成分の電力に応じて空間成分を抑圧しているにすぎないので、所望波を抑圧してしまう場合がある。このように、両適応アルゴリズムには、それぞれ欠点があり、欠点を補う形で併用することが望まれる。

従って、本発明の課題の一つは、所望波最適型適応アルゴリズムと空間成分抑圧型適応アルゴリズムを、それぞれの欠点を補いつつ、併用することを可能とする受信装置及び適応アルゴリズム制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明にかかる受信装置は、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナを備える受信装置であって、前記各アンテナ素子に到来する受信波を、適応アルゴリズムを使用して適応制御する適応制御部と、前記受信波に含まれる不要波の電力レベルを示す不要波電力情報と、前記受信波から取得される、所望波の電力レベルを示す所望波電力情報と、に応じて、前記適応制御部が使用する適応アルゴリズムを、前記受信波を構成する空間成分をその電力に応じて抑圧する空間成分抑圧型適応アルゴリズムに変更する使用適応アルゴリズム変更部と、を含み、前記空間成分抑圧型適応アルゴリズムは、前記受信波を構成する空間成分のうち、前記アンテナ素子の数に応じた数の空間成分を抑圧する適応アルゴリズムであり、前記適応制御部が前記空間成分抑圧型適応アルゴリズムを使用するか否かに応じて、前記受信波を受信する前記アンテナ素子の数を制御するアンテナ素子数制御部をさらに含むことを特徴とする。

これによれば、所望波最適型適応アルゴリズムと空間成分抑圧型適応アルゴリズムを、それぞれの欠点を補いつつ、併用することが可能となる。

また、上記受信装置において、前記所望波電力情報取得部は、前記所望波最適型適応アルゴリズムにより最適化した所望波を用いて、前記所望波電力情報を取得する、こととしてもよい。

これによれば、所望波最適型適応アルゴリズムにより最適化した所望波の電力レベルを、所望波電力情報として用いることができる。

また、上記受信装置において、前記所望波電力情報取得部は、前記各アンテナ素子に到来する受信波を用いて、前記所望波電力情報を取得する、こととしてもよい。

これによれば、所望波最適型適応アルゴリズムによる適応制御を行うか否かにかかわらず、所望波電力情報を取得することができる。

また、上記各受信装置において、前記空間成分抑圧型適応アルゴリズムは、前記受信波を構成する空間成分のうち、最大電力のものを抑圧する適応アルゴリズムであり、前記使用適応アルゴリズム変更部は、前記不要波電力情報取得部により取得される不要波電力情報により示される電力レベルの、前記所望波電力情報取得手段により取得される所望波電力情報により示される電力レベルに対する比率が所定値より大きい場合に、前記適応制御部に、前記空間成分抑圧型適応アルゴリズムを使用させる、こととしてもよい。

このようにしても、所望波最適型適応アルゴリズムと空間成分抑圧型適応アルゴリズムを、それぞれの欠点を補いつつ、併用することが可能となる。

さらに、上記受信装置において、前記空間成分抑圧型適応アルゴリズムは、前記受信波を構成する空間成分のうち、電力の大きいものから順に該受信波を受信する前記アンテナ素子の数に応じた数の空間成分を抑圧する適応アルゴリズムであり、当該受信装置は、前記適応制御部が前記空間成分抑圧型適応アルゴリズムを使用するか否かに応じて、前記受信波を受信する前記アンテナ素子の数を制御するアンテナ素子数制御部、をさらに含む、こととしてもよい。

これによれば、アンテナ素子数に応じた数の空間成分を抑圧する空間成分抑圧型適応アルゴリズムを使用しても、所望波が抑圧されてしまうことがないようにすることができる。

また、本発明にかかる適応アルゴリズム制御方法は、複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナを備える受信装置において使用される適応アルゴリズムを制御するための適応アルゴリズム制御方法であって、前記各アンテナ素子に到来する受信波を、適応アルゴリズムを使用して適応制御する適応制御ステップと、前記受信波に含まれる不要波の電力レベルを示す不要波電力情報と、前記受信波から取得される、所望波の電力レベルを示す所望波電力情報と、に応じて、前記適応制御ステップにおいて使用する適応アルゴリズムを、前記受信波を構成する空間成分をその電力に応じて抑圧する空間成分抑圧型適応アルゴリズムに変更する使用適応アルゴリズム変更ステップと、を含み、前記空間成分抑圧型適応アルゴリズムは、前記受信波を構成する空間成分のうち、前記アンテナ素子の数に応じた数の空間成分を抑圧する適応アルゴリズムであり、前記適応制御ステップにおいて、前記空間成分抑圧型適応アルゴリズムが使用されるか否かに応じて、前記受信波を受信する前記アンテナ素子の数を制御するアンテナ素子数制御ステップをさらに含むことを特徴とする。

［実施の形態１］
本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態にかかる受信装置１ａのシステム構成及び機能ブロックを示す図である。同図に示すように、受信装置１ａは適応制御部２ａを含んでいる。この適応制御部２ａは、４本のアンテナ素子１０（アンテナ素子１０−０，１０−１，１０−２，１０−３）からなるアレイアンテナを備えている。また、適応制御部２ａは、アンテナ素子１０ごとに、乗算器１１（乗算器１１−０，１１−１，１１−２，１１−３）を備えている。

さらに、適応制御部２ａは機能的に、合成器１２、合成器１３、使用適応アルゴリズム変更部１４、ＰＩ制御部１６、ＭＭＳＥ制御部１７、所望波電力情報取得部１８、不要波電力情報取得部１９を含んで構成される。また、使用適応アルゴリズム変更部１４は内部的に、アンテナ素子数制御部１５を含んで構成される。

受信装置１ａは、ＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータである。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットであり、受信装置１ａの各部を制御する処理を行うとともに、後述する各機能を実現する。メモリは本実施の形態を実施するためのプログラムやデータを記憶している。また、ＣＰＵのワークメモリとしても動作する。

この受信装置１ａは、移動体通信システムの基地局装置として使用されるものである。受信装置１ａは、上記アレイアンテナをアダプティブアレイアンテナとして利用し、複数の移動局装置との間でそれぞれ行う通信について、空間分割多重方式による多重化を行う。

アンテナ素子１０−０乃至３は、ここでは所定の周波数の電波を受信するものとする。適応制御部２ａは、通常、各アンテナ素子１０に到来する電波（受信波）を、既知信号を利用し、所望波の受信を最適化する所望波最適型適応アルゴリズムの一種であるＭＭＳＥを使用して適応制御する。

具体的には、受信波は、連続するいくつかのフレームから構成されている。各フレームの所定位置には、既知信号が含まれている。ＭＭＳＥ制御部１７は、この既知信号を保持しており、順次各アンテナ素子１０から入力される各受信波と既知信号の相関値を、順次算出する。この相関値は受信波と既知信号とが同じものであるときに最大値となる。ＭＭＳＥ制御部１７は、こうして算出する相関値を監視することにより、受信波に含まれる既知信号を検出する。そして、こうして検出された既知信号により、受信波中のフレーム位置を検出する。ＭＭＳＥ制御部１７は、こうして検出したフレーム位置に基づき、各アンテナ素子１０で受信された受信波から所望波を抽出し、その電力及び位相に基づき、所望波の受信を最適化するための受信ウエイトを算出する。そして、この受信ウエイトを、各乗算器１１に出力する。

各乗算器１１は、ＭＭＳＥ制御部１７から入力された受信ウエイトを、受信波に乗算する。合成器１２は、各乗算器１１から出力される信号を合成し、使用適応アルゴリズム変更部１４に出力する。以上の処理の結果、合成器１２からは、受信波から不要波成分を取り除いてなる信号が出力される。

適応制御部２ａは、また、上記受信波を、該受信波を構成する空間成分をその電力に応じて抑圧する空間成分抑圧型適応アルゴリズムの一種であるＰＩを使用して適応制御する機能も備えている。

具体的には、ＰＩ制御部１６は、アンテナ素子１０−０及びアンテナ素子１０−１から入力される各受信波に基づき、受信波の空間成分を取得し、さらに各空間成分の電力を取得する。ＰＩ制御部１６は、こうして取得した各空間成分の電力のうち、最も大きいものを打ち消すための受信ウエイトを算出する。そして、この受信ウエイトを、乗算器１１−０及び乗算器１１−１に出力する。

乗算器１１−０及び乗算器１１−１は、ＰＩ制御部１６から入力された受信ウエイトを、受信波に乗算する。合成器１３は、乗算器１１−０及び乗算器１１−１から出力される信号を合成し、使用適応アルゴリズム変更部１４に出力する。以上の処理の結果、合成器１３からは、受信波から特定の空間成分が抑圧されてなる信号が出力される。

所望波電力情報取得部１８は、受信波から、所望波の電力レベルを示す所望波電力情報を取得する。具体的には、所望波電力情報取得部１８は、ＭＭＳＥ制御部１７の制御により最適化した所望波（合成器１２から出力される信号）を用いて、所望波電力情報を取得する。

なお、所望波電力情報取得部１８は、ＭＭＳＥ制御部１７と同様に、既知信号を保持し、各アンテナ素子１０に順次入力される各受信波と既知信号の相関値を、順次算出することとしてもよい。こうすれば、所望波電力情報取得部１８は、ＭＭＳＥ制御部１７の制御により最適化した所望波ではなく、各アンテナ素子１０に到来する受信波を用いて、上記所望波電力情報を取得することができる。

不要波電力情報取得部１９は、受信波に含まれる不要波の電力レベルを示す不要波電力情報を取得する。具体的には、不要波電力情報取得部１９はまず、受信波の受信電力を取得する（不図示）。次に、取得した受信電力と、所望波電力情報取得部１８により取得された所望波電力情報と、に基づいて、不要波電力情報を取得する。より具体的には、受信電力から所望波電力情報により示される電力レベルを減算することにより、不要波電力情報を取得する。

使用適応アルゴリズム変更部１４は、不要波電力情報取得部１９により取得された不要波電力情報と、所望波電力情報取得部１８により取得された所望波電力情報と、に応じて、適応制御部２ａが使用する適応アルゴリズムを、ＭＭＳＥからＰＩに、或いはその逆に変更する。

より具体的には、使用適応アルゴリズム変更部１４は、不要波電力情報取得部１９により取得される不要波電力情報により示される電力レベルの、所望波電力情報取得部１８により取得される所望波電力情報により示される電力レベルに対する比率が所定値より大きい場合に、適応制御部２ａにＰＩを使用させる。一方、そうでない場合には、適応制御部２ａにＭＭＳＥを使用させる。

適応制御部２ａに使用させる適応アルゴリズムをＰＩに変更する場合、使用適応アルゴリズム変更部１４は、ＭＭＳＥ制御部１７の処理を中止させ、ＰＩ制御部１６の処理を開始させる。以後、使用適応アルゴリズム変更部１４は、合成器１３から入力される信号を、後段の図示しない通信処理部に出力する。

一方、適応制御部２ａに使用させる適応アルゴリズムをＭＭＳＥに変更する場合、使用適応アルゴリズム変更部１４は、使用適応アルゴリズム変更部１４は、ＰＩ制御部１６の処理を中止させ、ＭＭＳＥ制御部１７の処理を開始させる。以後、使用適応アルゴリズム変更部１４は、合成器１２から入力される信号を、後段の図示しない通信処理部に出力する。

こうして、使用適応アルゴリズム変更部１４は、適応制御部２ａにＭＭＳＥ又はＰＩのいずれかを使用させる。

ところで、空間成分抑圧型適応アルゴリズムは、受信波を構成する空間成分のうち、電力の大きいものから順に該受信波を受信するアンテナ素子１０の数に応じた数（具体的には、アンテナ素子１０の数−１。）の空間成分を抑圧する適応アルゴリズムである。そこで、アンテナ素子数制御部１５は、空間成分抑圧型適応アルゴリズムを使用するか否かに応じて、かつ受信波に含まれる所望波成分以外の空間成分のうち、その電力が所望波成分よりも大きいものの数に応じて、受信波を受信するアンテナ素子１０の数を制御する。

具体的な例では、アンテナ素子数制御部１５は、受信波に含まれる所望波成分以外の空間成分のうち、その電力が所望波成分よりも大きいものの数をｎとすると、ＰＩ制御部１６が受信ウエイトを算出するために参照する受信波を受信するｎ＋１本のアンテナ素子１０を決定する。なお、図１は、所望波成分より電力の大きい空間成分が１波である場合（すなわち、アンテナ素子１０の数を２とすべき場合）に、アンテナ素子数制御部１５により制御された結果を示したものである。

ＰＩ制御部１６は、算出した受信ウエイトを、これらｎ＋１本のアンテナ素子１０に対応する乗算器１１に出力する。また、合成器１３は、ＰＩ制御部１６により算出された受信ウエイトが乗算された信号を合成して、使用適応アルゴリズム変更部１４に出力する。

以上説明したように、受信装置１ａによれば、所望波最適型適応アルゴリズムと空間成分抑圧型適応アルゴリズムを、それぞれの欠点を補いつつ、併用することが可能となる。

また、所望波最適型適応アルゴリズムにより最適化した所望波の電力レベルを、所望波電力情報として用いることができる一方、所望波最適型適応アルゴリズムによる適応制御を行うか否かにかかわらず、所望波電力情報を取得することも可能となる。

さらに、アンテナ素子数に応じた数の空間成分を抑圧する空間成分抑圧型適応アルゴリズムを使用しても、所望波が抑圧されてしまうことがないようにすることができる。

［実施の形態２］
本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。

図２は、本実施の形態にかかる受信装置１ｂのシステム構成及び機能ブロックを示す図である。同図に示すように、受信装置１ｂは、適応制御部２ａに代えて適応制御部２ｂを含んで構成される。適応制御部２ｂは、適応制御部２ａにおいて、乗算器１１−０を乗算器１１−４及び乗算器１１−６に分離し、かつ乗算器１１−１を乗算器１１−５及び乗算器１１−７に分離した上で、ＰＩ制御部１６による受信ウエイトの乗算後に、ＭＭＳＥ制御部１７による受信波の参照を行うようにしたものである。

これによれば、適応制御部２ｂは、常にＰＩとＭＭＳＥの両方で適応制御を行うことができる。従って、使用適応アルゴリズム変更部１４は、実施の形態１のように、一方の適応アルゴリズムに関する処理を中止させ、他方の適応アルゴリズムに関する処理を開始させる、という処理を行うことなく、適応アルゴリズムを変更することができるようになる。

［実施の形態３］
本発明の実施の形態３について、図面を参照しながら説明する。

図３は、本実施の形態にかかる受信装置１ｃのシステム構成を示す図である。同図に示すように、受信装置１ｃは、８本のアンテナ素子２０（アンテナ素子２０−０，２０−１，２０−２，２０−３，２０−４，２０−５，２０−６，２０−７）からなるアレイアンテナを備えている。

また、受信装置１ｃは、アンテナ素子２０ごとに、マスター（Master）とスレーブ（Slave）の周波数成分取出器２１を各１つずつ備えている。具体的には、各アンテナ素子２０−ｘ（ｘ＝０乃至７）について、それぞれ周波数成分取出器２１−ｘＭ及び２１−ｘＳを備えている。

さらに、受信装置１ｃは、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）２２−０Ｍ，２２−０Ｓ，２２−１Ｍ，２２−１Ｓ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）２３−０，２３−１、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ（Layer 0 Digital Signal Processor）２４−０，２４−１、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−０，２５−１、Ｌ１ＤＳＰ（Layer 1 Digital Signal Processor）２６、シンセサイザー２７−０，２７−１，２７−２，２７−３、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２８を含んで構成される。

受信装置１ｃは、ＣＰＵ及びメモリを備え、コンピュータとしての機能を有している。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットであり、受信装置１ｃの各部を制御する処理を行うとともに、後述する各機能を実現する。メモリは本実施の形態を実施するためのプログラムやデータを記憶している。また、ＣＰＵのワークメモリとしても動作する。

この受信装置１ｃは、移動体通信システムの基地局装置として使用されるものである。受信装置１ｃは、上記アレイアンテナをアダプティブアレイアンテナとして利用し、複数の移動局装置との間でそれぞれ行う通信について、空間分割多重方式による多重化を行う。

また、受信装置１ｃは、４ＲＦ（Radio Frequency）モード、２ＲＦモード、１ＲＦモードのいずれかのモードで動作する。４ＲＦモード、２ＲＦモード、１ＲＦモードは、それぞれ４種類、２種類、１種類の周波数で受信するモードである。図３には、受信装置１ｃが４ＲＦモードで動作している状態を示している。また、図４には、受信装置１ｃが２ＲＦモードで動作している状態を示している。

ＣＰＵ２８は、当該受信装置１ｃを、上記各モードのうちいずれのモードで動作させるかを決定し、該決定に応じて各部を制御する。

具体的には、４ＲＦモードで動作すると決定した場合、ＣＰＵ２８は、全シンセサイザー２７に、互いに異なる周波数の信号を発振させる。さらに、ＣＰＵ２８は、各シンセサイザー２７に対し、それぞれが発振した信号を、互いに異なる４つの周波数成分取出器２１に入力させる。具体的には、シンセサイザー２７−０の発振信号が周波数成分取出器２１−０Ｍ，２１−２Ｍ，２１−４Ｍ，及び２１−６Ｍに、シンセサイザー２７−１の発振信号が周波数成分取出器２１−０Ｓ，２１−２Ｓ，２１−４Ｓ，及び２１−６Ｓに、シンセサイザー２７−２の発振信号が周波数成分取出器２１−１Ｍ，２１−３Ｍ，２１−５Ｍ，及び２１−７Ｍに、シンセサイザー２７−３の発振信号が周波数成分取出器２１−１Ｓ，２１−３Ｓ，２１−５Ｓ，及び２１−７Ｓに、それぞれ入力されるようにする。

また、２ＲＦモードで動作すると決定した場合、ＣＰＵ２８は、シンセサイザー２７−１及び２７−２のみに、互いに異なる周波数の信号を発振させる。さらに、ＣＰＵ２８は、シンセサイザー２７−１及び２７−２が発振した信号を、それぞれ８つの周波数成分取出器２１に入力させる。具体的には、シンセサイザー２７−１の発振信号が全マスター周波数成分取出器２１（周波数成分取出器２１−０Ｍ，２１−１Ｍ，２１−２Ｍ，２１−３Ｍ、周波数成分取出器２１−４Ｍ，２１−５Ｍ，２１−６Ｍ，及び２１−７Ｍ）に、シンセサイザー２７−２の発振信号が全スレーブ周波数成分取出器２１（周波数成分取出器２１−０Ｓ，２１−１Ｓ，２１−２Ｓ，２１−３Ｓ、周波数成分取出器２１−４Ｓ，２１−５Ｓ，２１−６Ｓ，及び２１−７Ｓ）に、それぞれ入力されるようにする。

さらに、１ＲＦモードで動作すると決定した場合には、ＣＰＵ２８は、シンセサイザー２７−１のみに信号を発振させ、該信号を全周波数成分取出器２１に入力させる。

ＣＰＵ２８は、また、後述するようなデジタル信号の出力処理を行うよう、各ＦＰＧＡ２３を制御する。

以下では、４ＲＦモードと２ＲＦモードについて、それぞれ詳細に説明する。

まず、図３に示す４ＲＦモードの場合について説明する。

各アンテナ素子２０は、電波を受信してアナログ信号を取得し、対応する周波数成分取出器２１に出力する。

各周波数成分取出器２１は、シンセサイザー２７−１から入力された信号の周波数に応じて、対応するアンテナ素子２０から入力されたアナログ信号から、その周波数成分を取り出し、対応するＡＤＣ２２に入力する。

その結果、各ＡＤＣ２２は、各周波数成分取出器２１からそれぞれ４系統のアナログ信号の入力を受ける。具体的には、マスター周波数成分取出器２１−ｎＭ（ｎ＝０乃至３）で取得されたアナログ信号がＡＤＣ２２−０Ｍに、スレーブ周波数成分取出器２１−ｎＳ（ｎ＝０乃至３）で取得されたアナログ信号がＡＤＣ２２−０Ｓに、マスター周波数成分取出器２１−ｎＭ（ｎ＝４乃至７）で取得されたアナログ信号がＡＤＣ２２−１Ｍに、スレーブ周波数成分取出器２１−ｎＳ（ｎ＝４乃至７）で取得されたアナログ信号がＡＤＣ２２−１Ｓに、それぞれ入力される。

各ＡＤＣ２２は、入力された各系統のアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換し、対応するＦＰＧＡ２３に出力する。

各ＦＰＧＡ２３は、各ＡＤＣ２２から入力されたデジタル信号の出力先を制御する。ここでは、ＦＰＧＡ２３は、マスターＡＤＣ２２から入力されたデジタル信号を、対応するＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４に入力する。また、スレーブＡＤＣ２２から入力されたデジタル信号を、対応するＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５に入力する。これにより、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−１、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−０、及びＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−１には、各アンテナ素子２０で受信された電波のうち、それぞれ互いに異なる周波数成分に応じたデジタル信号が、４系統ずつ入力されることになる。

各ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４は、入力された４系統のデジタル信号のうち、所定の２系統のみを取得する。このように、本実施の形態では、各ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４の内部処理により、受信波を受信するアンテナ素子の数の制御を行える。そして、取得した２系統のデジタル信号を用いて、ＰＩによる適応制御処理を行う。すなわち、各アンテナ素子２０に到来する受信波を構成する空間成分を、その電力に応じて抑圧する。

具体的には、各ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４は、入力された２系統のデジタル信号に基づき、受信波の空間成分を取得し、さらに各空間成分の電力を取得する。各ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４は、こうして取得した各空間成分の電力のうち、最も大きいものを打ち消すための受信ウエイトを算出する。そして、この受信ウエイトをデジタル信号に乗算する。この乗算の結果得られるデジタル信号は、最大電力の空間成分が抑圧されたものとなる。

各ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４は、こうして得たデジタル信号を、Ｌ１ＤＳＰ２６に出力する。

各ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５は、入力された４系統のデジタル信号を用いて、ＭＭＳＥによる適応制御処理を行う。すなわち、既知信号を利用し、各アンテナ素子２０に到来する受信波に含まれる所望波の受信を最適化する。

具体的には、デジタル信号は、連続するいくつかのフレームから構成されている。各フレームの所定位置には、既知信号が含まれている。各ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５は、この既知信号を保持しており、順次入力される各デジタル信号と既知信号の相関値を、順次算出する。この相関値はデジタル信号と既知信号とが同じものであるときに最大値となる。各ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５は、相関値を監視することにより、デジタル信号に含まれる既知信号を検出する。そして、こうして検出された既知信号により、デジタル信号中のフレーム位置を検出する。各ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５は、こうして検出したフレーム位置に基づき、各アンテナ素子２０で受信された所望波を抽出し、その電力及び位相に基づき、所望波の受信を最適化するための受信ウエイトを算出する。そして、この受信ウエイトをデジタル信号に乗算する。

Ｌ１ＤＳＰ２６は、通常、各ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５から入力されるデジタル信号を用いて、受信データを取得する。

一方で、Ｌ１ＤＳＰ２６は、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５から入力されるデジタル信号を用いて受信データを取得している間、所望波の電力レベルを示す所望波電力情報と、受信波に含まれる不要波（所望波以外の成分）の電力レベルを示す不要波電力情報と、を常時取得する。そして、これらに応じて、受信データを取得するために用いるデジタル信号を、各ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４から入力されるデジタル信号に変更する。こうして、Ｌ１ＤＳＰ２６は、受信波の受信に用いる適応アルゴリズムを変更する。

より具体的には、Ｌ１ＤＳＰ２６は、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−０から入力されるデジタル信号に基づき、上記所望波電力情報及び上記不要波電力情報を取得する。そして、不要波電力情報により示される電力レベルの、所望波電力情報により示される電力レベルに対する比率が所定値より大きい場合に、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０から入力されるデジタル信号を用いて、受信データを取得する。

同様に、Ｌ１ＤＳＰ２６は、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−１から入力されるデジタル信号に基づき、上記所望波電力情報及び上記不要波電力情報を取得する。そして、不要波電力情報により示される電力レベルの、所望波電力情報により示される電力レベルに対する比率が所定値より大きい場合に、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−１から入力されるデジタル信号を用いて、受信データを取得する。

以上説明したように、受信装置１ｃによれば、受信装置１ａ及び１ｂと同様、所望波最適型適応アルゴリズムと空間成分抑圧型適応アルゴリズムを、それぞれの欠点を補いつつ、併用することが可能となる。

また、所望波最適型適応アルゴリズムにより最適化した所望波の電力レベルを、所望波電力情報として用いることができる一方、所望波最適型適応アルゴリズムによる適応制御を行うか否かにかかわらず、所望波電力情報を取得することも可能となる。

さらに、アンテナ素子数に応じた数の空間成分を抑圧する空間成分抑圧型適応アルゴリズムを使用しても、所望波が抑圧されてしまうことがないようにすることができる。

なお、ＣＰＵ２８は、上記適応アルゴリズム変更に連動して、シンセサイザー２７の発振周波数を変更するようにすることが好適である。すなわち、所望波の周波数がｆであるとすると、通常はＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５において、受信波のうち周波数ｆの成分に応じたデジタル信号が取得されるよう、シンセサイザー２７の発振周波数を制御する。一方、Ｌ１ＤＳＰ２６による上記変更があった場合には、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４において、受信波のうち周波数ｆの成分に応じたデジタル信号が取得されるよう、シンセサイザー２７の発振周波数を制御する。こうすることにより、Ｌ１ＤＳＰ２６による適応アルゴリズム変更後も、受信波に含まれる周波数ｆの成分の受信を継続することができる。

また、Ｌ１ＤＳＰ２６は、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４から入力されるデジタル信号に基づき、上記不要波電力情報を取得することとしてもよい。この場合には、例えばシンセサイザー２７−１を所望波の周波数ｆ、シンセサイザー２７−０を周波数ｆの隣接周波数とすることにより、所望波の周波数のみでなく、その隣接周波数について、不要波電力情報を取得することができるようになる。

以下、４ＲＦモードの場合において、受信装置１ｃが行う適応アルゴリズム制御処理について、処理フローを参照しながら再度より詳細に説明する。

図５は、受信装置１ｃの処理フローを示す図である。同図に示すように、受信装置１ｃは、まずシンセサイザー２７−１の発振周波数をｆに設定する（Ｓ１）。次に、受信装置１ｃは、変数Ｃの記憶領域を確保し、０を代入する（Ｓ２）。

受信装置１ｃは、変数Ｃの値が０であれば、以下の処理を行う（Ｓ３）。

受信装置１ｃは、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−０から出力されるデジタル信号のＳ（Signal：所望波）／Ｎ（Noise：不要波）比を取得する（Ｓ４）。そして、このＳ／Ｎ比が０ｄＢ以上であるか否かを判定する（Ｓ５）。

なお、受信波の受信に用いる適応アルゴリズムをＰＩに切り替えるためには、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０に入力されるデジタル信号のＳ／Ｎ比が０ｄＢ以下であることが必要である。しかしながら、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−０から出力されるデジタル信号の所望波成分は入力デジタル信号の系統数に応じた利得（ＭＭＳＥ利得）で増幅されており、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−０から出力されるデジタル信号のＳ／Ｎ比は、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−０に入力されるデジタル信号のＳ／Ｎ比（これはＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０に入力されるデジタル信号のＳ／Ｎ比に等しい。）に比べ、大幅に大きくなっている。このため、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−０から出力されるデジタル信号のＳ／Ｎ比と０ｄＢとを単純に比較しても、有意な結果は得られない。そこで、Ｓ４の処理においては、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−０から出力されるデジタル信号に含まれる所望波成分の電力レベル（Ｓ）から上記ＭＭＳＥ利得分を減じた上で、Ｓ／Ｎ比を取得している。

Ｓ５の判定において、Ｓ／Ｎ比が０ｄＢを上回っていれば（すなわち、所望波の電力レベルが不要波の電力レベルより大きければ）、受信装置１ｃは、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−０から出力されるデジタル信号に基づいて、受信データを取得する（Ｓ６）。一方、０ｄＢ以下であれば（すなわち、所望波の電力レベルが不要波の電力レベル以下であれば）、受信装置１ｃは、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０から出力されるデジタル信号に基づいて、受信データを取得する（Ｓ７）。以上の処理が終了すると、受信装置１ｃは、Ｃを１インクリメントし（Ｓ８）、Ｓ３にその処理を戻す。その結果、受信装置１ｃの処理はＳ１に戻る。

図６も、受信装置１ｃの処理フローを示す図である。受信装置１ｃは、同図に示す処理フローに従い、適応アルゴリズム制御処理を行うこととしてもよい。この適応アルゴリズム制御処理では、受信装置１ｃは、まずシンセサイザー２７−１の発振周波数をｆに設定する（Ｓ１０）。次に、受信装置１ｃは、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０で受信データが取得されているか否かを判定する（Ｓ１１）。すなわち、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０が通信の用に供されているか否かを判定する。

ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０で受信データが取得されている場合、受信装置１ｃは、図５に示した適応アルゴリズム制御処理を行う。一方、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０で受信データが取得されていない場合、受信装置１ｃは、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０を利用して隣接周波数についての不要波電力情報を取得する。

すなわち、受信装置１ｃは、シンセサイザー２７−０の発振周波数をｆ＋９００ｋＨｚ（ｆの隣接周波数）に設定する（Ｓ１２）。そして、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０による適応制御を制限し、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０では適応制御が行われないようにする（Ｓ１３）。次に、受信装置１ｃは、変数Ｃの記憶領域を確保し、０を代入する（Ｓ１４）。

受信装置１ｃは、変数Ｃの値が１以下であれば、以下の処理を行う（Ｓ１５）。

受信装置１ｃは、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０から出力されるデジタル信号に基づいて、ｆの隣接周波数で受信される受信波のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）（不要波ＲＳＳＩと称する。）を取得する。また、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−０から出力されるデジタル信号に基づき、所望波のＲＳＳＩ（所望波ＲＳＳＩと称する。）を取得する。なお、この所望波ＲＳＳＩについても、上記同様、ＭＭＳＥ利得分を減じたものとすることが好適である。受信装置１ｃは、不要波ＲＳＳＩの所望波ＲＳＳＩに対する比率を取得し（Ｓ１６）、この比率と数字１とを比較する（Ｓ１７）。

比較の結果、この比率が１より小さければ（すなわち、所望波の電力レベルが不要波の電力レベルより大きければ）、受信装置１ｃは、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−０から出力されるデジタル信号に基づいて、受信データを取得する（Ｓ１８）。一方、１以上であれば（すなわち、所望波の電力レベルが不要波の電力レベル以下であれば）、受信装置１ｃは、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０から出力されるデジタル信号に基づいて、受信データを取得する（Ｓ１９）。

以上の処理が終了すると、受信装置１ｃは、シンセサイザー２７−０の発振周波数をｆ−９００ｋＨｚ（ｆの隣接周波数）に設定する（Ｓ２０）。そして、Ｃを１インクリメントし（Ｓ２１）、Ｓ１５にその処理を戻す。こうすることにより、受信装置１ｃは、隣接周波数ｆ±９００ｋＨｚについて、上記処理を行う。

次に、図４に示す２ＲＦモードの場合を例にとって説明する。ここでは、４ＲＦモードとの相違点についてのみ説明する。

２ＲＦモードでは、ＡＤＣ２２−０ＭとＡＤＣ２２−１Ｍは、各アンテナ素子２０で受信された電波のうち、同じ周波数（ｆ１とする。）成分に応じたアナログ信号の入力を受ける。同様に、ＡＤＣ２２−０ＳとＡＤＣ２２−１Ｓも、各アンテナ素子２０で受信された電波のうち、同じ周波数（ｆ２とする。）成分に応じたアナログ信号の入力を受ける。

ＦＰＧＡ２３−０は、ＡＤＣ２２−０Ｓから入力されたデジタル信号を、ＦＰＧＡ２３−１に出力する。これにより、ＦＰＧＡ２３−１には、周波数ｆ２に応じたデジタル信号が全て入力されることになる。また、ＦＰＧＡ２３−１は、ＡＤＣ２２−１Ｍから入力されたデジタル信号を、ＦＰＧＡ２３−０に出力する。これにより、ＦＰＧＡ２３−０には、周波数ｆ１に応じたデジタル信号が全て入力されることになる。

ＦＰＧＡ２３−０は、さらに、ＡＤＣ２２−０Ｍ及びＦＰＧＡ２３−１から入力された８系統のデジタル信号を、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−０及びＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−０に入力する。また、ＦＰＧＡ２３−１は、さらに、ＡＤＣ２２−１Ｓ及びＦＰＧＡ２３−０から入力された８系統のデジタル信号を、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４−１及びＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５−１に入力する。

これにより、２ＲＦモードの受信装置１ｃでは、４ＲＦモードの場合と同様な効果が得られる一方、ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ２４とＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５に同じ周波数成分に応じたデジタル信号が入力されることになるので、４ＲＦモードで行ったようなシンセサイザー２７の発振周波数の変更をせずとも、Ｌ１ＤＳＰ２６による適応アルゴリズム変更後も、受信波に含まれる周波数ｆの成分の受信を継続することができる。また、ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ２５は、８系統のデジタル信号を用いてＭＭＳＥによる適応制御処理を行うことができるので、より良い受信品質を得ることができるようになる。

本発明の実施の形態１にかかる受信装置のシステム構成及び機能ブロックを示す図である。 本発明の実施の形態２にかかる受信装置のシステム構成及び機能ブロックを示す図である。 本発明の実施の形態３にかかる受信装置のシステム構成を示す図であり、特に受信装置が４ＲＦモードで動作している場合を示している。 本発明の実施の形態３にかかる受信装置のシステム構成を示す図であり、特に受信装置が２ＲＦモードで動作している場合を示している。 本発明の実施の形態３にかかる受信装置の処理フローを示す図である。 本発明の実施の形態３にかかる受信装置の処理フローを示す図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ 受信装置、２ａ，２ｂ 適応制御部、１０ アンテナ素子、１１ 乗算器、１２，１３ 合成器、１４ 使用適応アルゴリズム変更部、１５ アンテナ素子数制御部、１６ ＰＩ制御部、１７ ＭＭＳＥ制御部、１８ 所望波電力情報取得部、１９ 不要波電力情報取得部、２０ アンテナ素子、２１ 周波数成分取出器、２２ ＡＤＣ、２３ ＦＰＧＡ、２４ ＰＩ用Ｌ０ＤＳＰ、２５ ＭＭＳＥ用Ｌ０ＤＳＰ、２６ Ｌ１ＤＳＰ、２７ シンセサイザー、２８ ＣＰＵ。

Claims (2)

1. 複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナを備える受信装置であって、
   前記各アンテナ素子に到来する受信波を、適応アルゴリズムを使用して適応制御する適応制御部と、
   前記受信波に含まれる不要波の電力レベルを示す不要波電力情報と、前記受信波から取得される、所望波の電力レベルを示す所望波電力情報と、に応じて、前記適応制御部が使用する適応アルゴリズムを、前記受信波を構成する空間成分をその電力に応じて抑圧する空間成分抑圧型適応アルゴリズムに変更する使用適応アルゴリズム変更部と、を含み、
   前記空間成分抑圧型適応アルゴリズムは、前記受信波を構成する空間成分のうち、前記アンテナ素子の数に応じた数の空間成分を抑圧する適応アルゴリズムであり、
   前記適応制御部が前記空間成分抑圧型適応アルゴリズムを使用するか否かに応じて、前記受信波を受信する前記アンテナ素子の数を制御するアンテナ素子数制御部をさらに含むことを特徴とする受信装置。
2. 複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナを備える受信装置において使用される適応アルゴリズムを制御するための適応アルゴリズム制御方法であって、
   前記各アンテナ素子に到来する受信波を、適応アルゴリズムを使用して適応制御する適応制御ステップと、
   前記受信波に含まれる不要波の電力レベルを示す不要波電力情報と、前記受信波から取得される、所望波の電力レベルを示す所望波電力情報と、に応じて、前記適応制御ステップにおいて使用する適応アルゴリズムを、前記受信波を構成する空間成分をその電力に応じて抑圧する空間成分抑圧型適応アルゴリズムに変更する使用適応アルゴリズム変更ステップと、を含み、
   前記空間成分抑圧型適応アルゴリズムは、前記受信波を構成する空間成分のうち、前記アンテナ素子の数に応じた数の空間成分を抑圧する適応アルゴリズムであり、
   前記適応制御ステップにおいて、前記空間成分抑圧型適応アルゴリズムが使用されるか否かに応じて、前記受信波を受信する前記アンテナ素子の数を制御するアンテナ素子数制御ステップをさらに含むことを特徴とする適応アルゴリズム制御方法。

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