WO2009116545A1

WO2009116545A1 - 受信装置、無線基地局及び受信方法

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Publication number: WO2009116545A1
Application number: PCT/JP2009/055207
Authority: WO
Inventors: プファンオイゲン; 童　方偉
Original assignee: 京セラ株式会社
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2009-09-24
Also published as: JP2009225348A

Abstract

　受信装置は、アンテナウェイトｗ^* ₁～ｗ^* _Rを用いて受信信号を重み付けする。ウェイト制御部（１４０Ａ）は、アンテナウェイトを更新するアンテナウェイト更新部（１４５Ａ）と、最適化アルゴリズムに従ったアンテナウェイトである仮アンテナウェイトｗ’_ｎを算出する仮アンテナウェイト算出部（１４２Ａ）と、前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１を取得する取得部（１４３Ａ）と、前回のアンテナウェイトから仮アンテナウェイトへの変化傾向に従った今回のアンテナウェイトｗ_ｎを算出するアンテナウェイト算出部（１４４Ａ）とを有する。アンテナウェイト算出部（１４４Ａ）は、前回のアンテナウェイトから今回のアンテナウェイトへの変化量を、前回のアンテナウェイトから仮アンテナウェイトへの変化量よりも増加させる。

Description

受信装置、無線基地局及び受信方法

　本発明は、無線通信環境に適応可能な受信装置、無線基地局及び受信方法に関する。

　近年、無線通信システムにおいて、無線通信環境に適応した通信を実現するために、アダプティブアレイアンテナや適応等化器を備える受信装置が広く用いられている。

　アダプティブアレイアンテナは、複数のアンテナ素子からなるアレイアンテナが受信した受信信号を、アンテナウェイトによって重み付けする。これにより、所望波に対するアンテナ利得を増加させるとともに、干渉波に対するアンテナ利得を落ち込ませることができる。

　適応等化器は、受信信号を複数回遅延させるとともに、遅延させた受信信号を等化ウェイトによって重み付けする。その結果、マルチパス伝搬環境によって歪んだ信号を補正（等化）することができる。

　以下では、アンテナウェイト及び等化ウェイトを総称して適宜「ウェイト」という。当該ウェイトは、受信信号の位相及び振幅を調整する複素係数である。

　このようなウェイトの算出には、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）が使用されることが一般的である。

　このような最適化アルゴリズムでは、重み付け後の受信信号と予め定められた参照信号との誤差（具体的には、平均二乗誤差）が最小となるようにウェイトが繰り返し算出される。以下では、当該誤差が最小となるウェイトを「最適ウェイト」という。

　ウェイトが最適ウェイトに収束するまでの時間を短縮することを目的として、次のような手法が提案されている（特許文献１参照）。具体的には、特許文献１に記載の手法では、受信装置の構成に合わせて計算式が修正された修正ＲＬＳを用いてウェイトが繰り返し算出及び更新される。これにより、１回の更新でウェイトが最適ウェイトに近付く度合い（以下、「収束速度」）が向上する。
特開２００５－５９１０号公報（請求項１、第１図）

　しかしながら、特許文献１に記載の手法は、特定の構成の受信装置にのみ適用可能であり、一般的な構成の受信装置に適用することができない。また、特定の最適化アルゴリズムにおける計算式自体を修正するため、他の最適化アルゴリズムに適用することができない。

　つまり、特許文献１に記載の手法では、収束速度を向上させることが可能となる条件が限定されており、汎用性が低い問題があった。

　そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、最適化アルゴリズムを用いてウェイトを繰り返し算出する場合において、汎用性が高い方法によって収束速度を向上させることが可能な受信装置、無線基地局及び受信方法を提供することを目的とする。

　本発明の第１の特徴は、複数のアンテナ素子（アンテナ素子ＡＮＴ_１～ＡＮＴ_Ｒ）を有するアレイアンテナ（アレイアンテナ１１１）と、前記アレイアンテナが受信した受信信号の位相及び振幅を調整するアンテナウェイト（アンテナウェイトｗ^* ₁～ｗ^* _R（＊：複素共役））を用いて前記受信信号を重み付けするアンテナ重み付け部（アンテナ重み付け部１１５）と、前記重み付け後の前記受信信号（出力信号ｙ［ｋ］）と、予め定められた参照信号（参照信号ｄ［ｋ］）との誤差（誤差信号ｅ［ｋ］）を減少させる前記アンテナウェイトを繰り返し算出する最適化アルゴリズムを用いて、前記アンテナウェイトを前記誤差が最小となる最適アンテナウェイトに収束させるウェイト制御部（ウェイト制御部１４０Ａ）とを備える受信装置（受信装置１０Ａ）であって、前記ウェイト制御部は、前記アンテナ重み付け部に設定される前記アンテナウェイトを更新するアンテナウェイト更新部（アンテナウェイト更新部１４５Ａ）と、前記最適化アルゴリズムに従った前記アンテナウェイトである第１アンテナウェイト（仮アンテナウェイトｗ’_ｎ）を算出する第１アンテナウェイト算出部（仮アンテナウェイト算出部１４２Ａ）と、前記アンテナウェイト更新部によって更新される前の前記アンテナウェイトである更新前アンテナウェイト（前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１）を取得するアンテナウェイト取得部（取得部１４３Ａ）と、前記更新前アンテナウェイトから前記第１アンテナウェイトへの変化傾向に従った前記アンテナウェイトである第２アンテナウェイト（今回のアンテナウェイトｗ_ｎ）を算出する第２アンテナウェイト算出部（アンテナウェイト算出部１４４Ａ）とを有し、前記第２アンテナウェイト算出部は、前記更新前アンテナウェイトから前記第２アンテナウェイトへの変化量を、前記更新前アンテナウェイトから前記第１アンテナウェイトへの変化量よりも増加させ、前記アンテナウェイト更新部は、前記第２アンテナウェイトを用いて、前記アンテナ重み付け部に設定される前記アンテナウェイトを更新することを要旨とする。

　このような特徴によれば、最適化アルゴリズムによって算出される第１アンテナウェイトを用いて、第２アンテナウェイトが算出される。第２アンテナウェイトは、更新前アンテナウェイトから第１アンテナウェイトへの変化傾向に従ったアンテナウェイトである。また、第２アンテナウェイトは、第１アンテナウェイトよりも、更新前アンテナウェイトからの変化量が大きい。

　このため、繰り返し計算を行う最適化アルゴリズムであれば、最適化アルゴリズムの種別と無関係に収束速度を向上させることができる。また、アレイアンテナ及びアンテナ重み付け部を有する受信装置であれば、様々な受信装置に対して適用可能である。

　したがって、最適化アルゴリズムを用いてアンテナウェイトを繰り返し算出する場合において、汎用性が高い方法によって収束速度を向上させることが可能となる。

　本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第２アンテナウェイト算出部は、前記更新前アンテナウェイトと前記第１アンテナウェイトとの差分値（ｗ’_ｎ－ｗ_ｎ－１）を算出する差分算出部（差分算出部１４４１Ａ）と、前記差分算出部によって算出された前記差分値に対し、ゼロよりも大きな値である加速因子（加速因子β）を乗算する乗算部（乗算部１４４２Ａ）と、前記更新前アンテナウェイトと、前記乗算部による乗算結果（β（ｗ’_ｎ－ｗ_ｎ－１））との加算結果（ｗ_ｎ－１＋β（ｗ’_ｎ－ｗ_ｎ－１））を前記第２アンテナウェイトとして算出する加算部（加算部１４４３Ａ）とを有す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の特徴に係り、前記ウェイト制御部は、前記アンテナウェイト更新部による更新回数（更新回数ｎ）が所要回数（所要回数ｎ_ｍａｘ）に達したか否かを判定する回数判定部（終了条件判定部１４６Ａ）と、前記更新回数が前記所要回数に達したと判定された場合に、前記アンテナウェイト更新部による更新を終了させる更新制御部（終了条件判定部１４６Ａ）とをさらに備え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の特徴に係り、前記ウェイト制御部は、前記誤差を閾値と比較する閾値比較部（終了条件判定部１４６Ａ）と、前記誤差が前記閾値を下回った場合に、前記アンテナウェイト更新部による更新を終了させる更新制御部（終了条件判定部１４６Ａ）とをさらに備え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の特徴に係り、前記アンテナ重み付け部によって重み付けされた前記受信信号を複数回遅延させるとともに、前記受信信号の位相及び振幅を調整する等化ウェイト（等化ウェイトｃ^* ₀～ｃ^* _M（＊：複素共役））を用いて、遅延させた前記受信信号を重み付けする適応等化器（適応等化器１２０Ａ）をさらに備え、前記ウェイト制御部は、前記適応等化器によって重み付けされた前記受信信号と、前記参照信号との前記誤差を減少させる前記等化ウェイトを繰り返し算出する前記最適化アルゴリズムを用いて、前記等化ウェイトを前記誤差が最小となる最適等化ウェイトに収束させることを要旨とする。

　本発明の第６の特徴は、本発明の第５の特徴に係り、前記ウェイト制御部は、前記アンテナウェイトと前記等化ウェイトとを交互に算出することを要旨とする。

　本発明の第７の特徴は、受信信号を複数回遅延させるとともに、前記受信信号の位相及び振幅を調整する等化ウェイト（等化ウェイトｃ^* ₀～ｃ^* _M（＊：複素共役））を用いて、遅延させた前記受信信号を重み付けする適応等化器（適応等化器１２０Ａ）と、前記重み付け後の前記受信信号（出力信号ｙ［ｋ］）と、予め定められた参照信号（参照信号ｄ［ｋ］）との誤差（誤差信号ｅ［ｋ］）を減少させる前記等化ウェイトを繰り返し算出する最適化アルゴリズムを用いて、前記等化ウェイトを前記誤差が最小となる最適等化ウェイトに収束させるウェイト制御部（ウェイト制御部１４０Ｂ）とを備える受信装置（受信装置１０Ｂ）であって、前記ウェイト制御部は、前記適応等化器に設定される前記等化ウェイトを更新する等化ウェイト更新部（等化ウェイト更新部１４５Ｂ）と、前記最適化アルゴリズムに従った前記等化ウェイトである第１等化ウェイト（仮等化ウェイトｃ’_ｎ）を算出する第１等化ウェイト算出部（仮等化ウェイト算出部１４２Ｂ）と、前記等化ウェイト更新部によって更新される前の前記等化ウェイトである更新前等化ウェイト（前回の等化ウェイトｃ_ｎ－１）を取得する等化ウェイト取得部（取得部１４３Ｂ）と、前記更新前等化ウェイトから前記第１等化ウェイトへの変化傾向に従った前記等化ウェイトである第２等化ウェイト（今回の等化ウェイトｃ_ｎ）を算出する第２等化ウェイト算出部（等化ウェイト算出部１４４Ｂ）とを有し、前記第２等化ウェイト算出部は、前記更新前等化ウェイトから前記第２等化ウェイトへの変化量を、前記更新前等化ウェイトから前記第１等化ウェイトへの変化量よりも増加させ、前記等化ウェイト更新部は、前記第２等化ウェイトを用いて、前記適応等化器に設定される前記等化ウェイトを更新することを要旨とする。

　このような特徴によれば、最適化アルゴリズムによって算出される第１等化ウェイトを用いて、第２等化ウェイトが算出される。第２等化ウェイトは、更新前等化ウェイトから第１等化ウェイトへの変化傾向に従った等化ウェイトである。また、第２等化ウェイトは、第１等化ウェイトよりも、更新前等化ウェイトからの変化量が大きい。

　このため、繰り返し計算を行う最適化アルゴリズムであれば、最適化アルゴリズムの種別と無関係に収束速度を向上させることができる。また、適応等化器を有する受信装置であれば、様々な受信装置に対して適用可能である。

　したがって、最適化アルゴリズムを用いて等化ウェイトを繰り返し算出する場合において、汎用性が高い方法によって収束速度を向上させることが可能となる。

　本発明の第８の特徴は、本発明の第７の特徴に係り、前記第２等化ウェイト算出部は、前記更新前等化ウェイトと前記第１等化ウェイトとの差分値（ｃ’_ｎ－ｃ_ｎ－１）を算出する差分算出部（差分算出部１４４１Ｂ）と、前記差分算出部によって算出された前記差分値に対し、ゼロよりも大きな値である加速因子（加速因子α）を乗算する乗算部（乗算部１４４２Ｂ）と、前記更新前等化ウェイトと、前記乗算部による乗算結果（α（ｃ’_ｎ－ｃ_ｎ－１））との加算結果（ｃ_ｎ－１＋α（ｃ’_ｎ－ｃ_ｎ－１））を前記第２等化ウェイトとして算出する加算部（加算部１４４３Ｂ）とを有することを要旨とする。

　本発明の第９の特徴は、本発明の第７の特徴に係り、前記ウェイト制御部は、前記等化ウェイト更新部による更新回数（更新回数ｎ）が所要回数（所要回数ｎ_ｍａｘ）に達したか否かを判定する回数判定部（終了条件判定部１４６Ｂ）と、前記更新回数が前記所要回数に達したと判定された場合に、前記等化ウェイト更新部による更新を終了させる更新制御部（終了条件判定部１４６Ｂ）とをさらに備えることを要旨とする。

　本発明の第１０の特徴は、本発明の第７の特徴に係り、前記ウェイト制御部は、前記誤差を閾値と比較する閾値比較部（終了条件判定部１４６Ｂ）と、前記誤差が前記閾値を下回った場合に、前記等化ウェイト更新部による更新を終了させる更新制御部（終了条件判定部１４６Ｂ）とをさらに備えることを要旨とする。

　本発明の第１１の特徴は、本発明の第７の特徴に係り、複数のアンテナ素子（アンテナ素子ＡＮＴ_１～ＡＮＴ_Ｒ）を有するアレイアンテナ（アレイアンテナ１１１）と、前記アレイアンテナが受信した受信信号の位相及び振幅を調整するアンテナウェイトを用いて前記受信信号を重み付けするとともに、重み付けした前記受信信号を前記適応等化器に入力するアンテナ重み付け部（アンテナ重み付け部１１５）とをさらに備え、前記ウェイト制御部は、前記アンテナ重み付け部および前記適応等化器によって重み付けされた前記受信信号と、前記参照信号との前記誤差を減少させる前記アンテナウェイトを繰り返し算出する前記最適化アルゴリズムを用いて、前記アンテナウェイトを前記誤差が最小となる最適アンテナウェイトに収束させることを要旨とする。

　本発明の第１２の特徴は、本発明の第１１の特徴に係り、前記ウェイト制御部は、前記アンテナウェイトと前記等化ウェイトとを交互に算出することを要旨とする。

　本発明の第１３の特徴は、本発明の第１～第１２のいずれかの特徴に係る受信装置を備える無線基地局であることを要旨とする。

　本発明の第１４の特徴は、複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナと、前記アレイアンテナが受信した受信信号の位相及び振幅を調整するアンテナウェイトを用いて前記受信信号を重み付けするアンテナ重み付け部と、前記重み付け後の前記受信信号と、予め定められた参照信号との誤差を減少させる前記アンテナウェイトを繰り返し算出する最適化アルゴリズムを用いて、前記アンテナウェイトを前記誤差が最小となる最適アンテナウェイトに収束させるウェイト制御部とを用いた受信方法であって、前記アンテナ重み付け部に設定される前記アンテナウェイトを更新するステップと、前記最適化アルゴリズムに従った前記アンテナウェイトである第１アンテナウェイトを算出するステップと、更新される前の前記アンテナウェイトである更新前アンテナウェイトを取得するステップと、前記更新前アンテナウェイトから前記第１アンテナウェイトへの変化傾向に従った前記アンテナウェイトである第２アンテナウェイトを算出するステップとを有し、前記第２アンテナウェイトを算出するステップでは、前記更新前アンテナウェイトから前記第２アンテナウェイトへの変化量を、前記更新前アンテナウェイトから前記第１アンテナウェイトへの変化量よりも増加させ、前記更新するステップでは、前記第２アンテナウェイトを用いて、前記アンテナ重み付け部に設定される前記アンテナウェイトを更新することを要旨とする。

　本発明の第１５の特徴は、受信信号を複数回遅延させるとともに、前記受信信号の位相及び振幅を調整する等化ウェイトを用いて、遅延させた前記受信信号を重み付けする適応等化器と、前記重み付け後の前記受信信号と、予め定められた参照信号との誤差を減少させる前記等化ウェイトを繰り返し算出する最適化アルゴリズムを用いて、前記等化ウェイトを前記誤差が最小となる最適等化ウェイトに収束させるウェイト制御部とを用いた受信方法であって、前記適応等化器に設定される前記等化ウェイトを更新するステップと、前記最適化アルゴリズムに従った前記等化ウェイトである第１等化ウェイトを算出するステップと、更新される前の前記等化ウェイトである更新前等化ウェイトを取得するステップと、前記更新前等化ウェイトから前記第１等化ウェイトへの変化傾向に従った前記等化ウェイトである第２等化ウェイトを算出するステップとを有し、前記第２等化ウェイトを算出するステップでは、前記更新前等化ウェイトから前記第２等化ウェイトへの変化量を、前記更新前等化ウェイトから前記第１等化ウェイトへの変化量よりも増加させ、前記更新するステップでは、前記第２等化ウェイトを用いて、前記適応等化器に設定される前記等化ウェイトを更新することを要旨とする。

　本発明によれば、最適化アルゴリズムを用いてウェイトを繰り返し算出する場合において、汎用性が高い方法によって収束速度を向上させることが可能な受信装置、無線基地局及び受信方法を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る受信装置の機能ブロック構成図である。図３は、本発明の第１実施形態に係るアンテナウェイト算出部の動作概要を示す概念図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。図５は、本発明の第１実施形態によって得られる効果を説明するための図である。図６は、本発明の第２実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。図７は、本発明の第２実施形態に係る受信装置の機能ブロック構成図である。図８は、本発明の第２実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。図９は、本発明の第３実施形態に係る受信装置の機能ブロック構成図である。図１０は、本発明の第３実施形態に係る受信装置の動作パターン１を示すフローチャートである。図１１は、本発明の第３実施形態に係る受信装置の動作パターン２を示すフローチャートである。図１２は、その他の実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。図１３は、その他の実施形態に係る受信装置の機能ブロック構成図である。図１４は、その他の実施形態に係る受信装置の一部構成を示す機能ブロック構成図である。図１５は、その他の実施形態に係る受信装置の一部構成を示す機能ブロック構成図である。

　次に、図面を参照して、本発明の第１実施形態～第３実施形態を説明する。以下の第１実施形態～第３実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

　［第１実施形態］
　本実施形態では、（１）無線通信システムの全体概略構成、（２）受信装置の構成、（３）ウェイト制御部の動作、（４）作用及び効果、の順に説明する。

　（１）無線通信システムの全体概略構成
　図１は、本実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。図１に示す無線通信システムは、無線基地局１００Ａ、無線基地局３００、無線通信端末２００、及び無線通信端末２１０を有する。

　無線基地局１００Ａ及び無線通信端末２００は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ（ＷｉＭＡＸ（登録商標））又はｉＢｕｒｓｔ（登録商標）に基づく無線通信を実行する（ｉＢｕｒｓｔについては、“High Capacity-Spatial Division Multiple Access (HC-SDMA)”，WTSC － 2005 - 032，ＡＴＩＳ／ＡＮＳＩを参照）。

　無線基地局３００及び無線通信端末２１０は、無線基地局１００Ａ及び無線通信端末２００とは異なる又は同じ無線通信方式に準拠している。無線基地局３００及び無線通信端末２１０からも無線信号が放射されるため、無線基地局１００Ａは、無線通信端末２００からの所望波だけでなく、無線基地局３００及び無線通信端末２１０からの干渉波をも受信することになる。

　無線基地局１００Ａ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１００Ａは、無線通信端末２００の方向にアレイアンテナ１１１の指向性を向けて無線通信端末２００と通信する。これにより、無線通信端末２００からの所望波に対するアンテナ利得を増加させる。

　また、無線基地局１００Ａは、無線通信端末２１０及び無線基地局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点を向ける。これにより、無線通信端末２１０及び無線基地局３００からの干渉波に対するアンテナ利得を落ち込ませる。

　無線通信端末２００によって送信される無線信号には、既知の信号系列（以下、既知信号）が含まれている。また、無線基地局１００Ａには、既知信号と同等の信号系列である参照信号が記憶されている。

　無線基地局１００Ａは、既知信号と参照信号との誤差が最小化するようにアダプティブアレイ制御を実行することによって、無線通信環境に適応した通信を実現可能となる。

　（２）受信装置の構成
　図２は、無線基地局１００Ａに設けられる受信装置１０Ａの機能ブロック構成図である。図２に示すように、受信装置１０Ａは、アダプティブアレイアンテナ１１０、減算器１３０、及びウェイト制御部１４０Ａを有する。

　アダプティブアレイアンテナ１１０は、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。

　減算器１３０は、アダプティブアレイアンテナ１１０の出力信号ｙ［ｋ］と参照信号ｄ［ｋ］との誤差を算出し、誤差信号ｅ［ｋ］を出力する（ｋ：サンプル番号）。

　ウェイト制御部１４０Ａは、例えばトレーニング期間（既知信号期間）において、誤差信号ｅ［ｋ］に応じてアンテナウェイトｗ^* ₁～ｗ^* _R（＊：複素共役）を算出する。

　アンテナウェイトｗ^* ₁～ｗ^* _Rは、アレイアンテナ１１１が受信した受信信号の位相及び振幅を調整する複素係数である。なお、以下では、アンテナウェイトｗ^* ₁～ｗ^* _Rを総称して適宜「アンテナウェイトｗ」という。

　ウェイト制御部１４０Ａは、最小二乗誤差（ＭＭＳＥ）規範に基づく最適化アルゴリズムを用いて、誤差信号ｅ［ｋ］（具体例には、平均二乗誤差<|e[k]|²>）を減少させるアンテナウェイトｗを繰り返し算出する。

　これにより、ウェイト制御部１４０Ａは、誤差が最小となる最適アンテナウェイトｗ_ｏｐｔにアンテナウェイトｗを収束させる。

　また、図２において、ｗ_ｎの“ｎ”は、更新回数を表している。ｗ_ｎが今回のアンテナウェイトであり、ｗ_ｎ－１が前回（直前）のアンテナウェイトである。

　（２．１）アダプティブアレイアンテナの構成
　アダプティブアレイアンテナ１１０は、アレイアンテナ１１１及びアンテナ重み付け部１１５を有する。アレイアンテナ１１１は、アンテナ素子ＡＮＴ_１～ＡＮＴ_Ｒを有する。

　アンテナ重み付け部１１５は、複素乗算器１１２_１～１１２_Ｒ及び加算器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、アンテナ素子ＡＮＴ_１～ＡＮＴ_Ｒが受信した受信信号をアンテナウェイトｗによって重み付けする。

　アンテナウェイトｗが乗算されることにより、アンテナ素子ＡＮＴ_１～ＡＮＴ_Ｒが受信した受信信号の振幅及び位相が制御される。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を合成する。

　（２．２）ウェイト制御部の構成
　ウェイト制御部１４０Ａは、アンテナウェイト記憶部１４１Ａ、仮アンテナウェイト算出部１４２Ａ、取得部１４３Ａ、アンテナウェイト算出部１４４Ａ、アンテナウェイト更新部１４５Ａ、及び終了条件判定部１４６Ａを有する。

　アンテナウェイト更新部１４５Ａは、アンテナ重み付け部１１５に設定されるアンテナウェイトｗ_ｎを更新する。アンテナウェイト記憶部１４１Ａには、前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１、すなわち、アンテナウェイト更新部１４５Ａによって更新される前のアンテナウェイト（更新前アンテナウェイト）が記憶されている。

　仮アンテナウェイト算出部１４２Ａは、最適化アルゴリズムを用いて仮アンテナウェイト（第１アンテナウェイト）ｗ’_ｎを算出する。仮アンテナウェイトｗ’_ｎは、最適化アルゴリズムに従った計算式により算出される通常のアンテナウェイトである。また、仮アンテナウェイトｗ’_ｎは、今回のアンテナウェイト（第２アンテナウェイト）ｗ_ｎの算出に用いられる。

　取得部１４３Ａは、アンテナウェイト記憶部１４１Ａから、前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１を取得する。アンテナウェイト算出部１４４Ａは、仮アンテナウェイトｗ’_ｎと、前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１とに基づいて、今回のアンテナウェイトｗ_ｎを算出する。

　図３は、アンテナウェイト算出部１４４Ａの動作概要を示す概念図である。

　図３に示すように、アンテナウェイト算出部１４４Ａは、前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１から仮アンテナウェイトｗ’_ｎへの変化傾向に従った今回のアンテナウェイトｗ_ｎを算出する。

　ここで、アンテナウェイト算出部１４４Ａは、前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１から今回のアンテナウェイトｗ_ｎへの変化量を、前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１から仮アンテナウェイトｗ’_ｎへの変化量よりも増加させる。その結果、算出された今回のアンテナウェイトｗ_ｎは、最適化アルゴリズムに従った仮アンテナウェイトｗ’_ｎよりも、最適アンテナウェイトｗ_ｏｐｔに近付いている。

　そして、アンテナウェイト更新部１４５Ａは、今回のアンテナウェイトｗ_ｎをアンテナ重み付け部１１５に設定する。

　なお、アンテナウェイト更新部１４５Ａは、ウェイト制御部１４０Ａの動作初期時において、アンテナウェイトｗ（アンテナウェイトｗ^* ₁～ｗ^* _R）のいずれかに固定値Ｃ^* _Wを設定するとともに、アンテナウェイトｗに初期値を設定する。

　終了条件判定部１４６Ａは、アンテナウェイトｗの更新を終了するか否かを判定する。本実施形態では、終了条件判定部１４６Ａは、アンテナウェイトｗの更新回数ｎが所要回数ｎ_ｍａｘに達した場合に、アンテナウェイトｗの更新を終了すると判定する。

　次に、図２及び図３を用いて、アンテナウェイト算出部１４４Ａの詳細構成について説明する。

　アンテナウェイト算出部１４４Ａは、差分算出部１４４１Ａ、乗算部１４４２Ａ、及び加算部１４４３Ａを有する。

　差分算出部１４４１Ａは、前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１と仮アンテナウェイトｗ’_ｎとの差分値（ｗ’_ｎ－ｗ_ｎ－１）を算出する。

　乗算部１４４２Ａは、差分値（ｗ’_ｎ－ｗ_ｎ－１）に対し、ゼロよりも大きな値である加速因子βを乗算する。

　ここで、加速因子βの値を変更することによって収束速度を調整可能である。加速因子βが大きいほど収束速度が速くなるが、収束速度が高速過ぎると、今回のアンテナウェイトｗ_ｎが最適アンテナウェイトｗ_ｏｐｔの近傍まで近付いた際に不安定となる。このため、加速因子βを適宜調整することが好ましい。

　加算部１４４３Ａは、前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１と、乗算部１４４２Ａによる乗算結果（β（ｗ’_ｎ－ｗ_ｎ－１））とを加算する。すなわち、加算部１４４３Ａは、加算結果（ｗ_ｎ－１＋β（ｗ’_ｎ－ｗ_ｎ－１））を今回のアンテナウェイトｗ_ｎとして算出する。

　（３）ウェイト制御部の動作
　次に、図４に示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る受信装置１０Ａの動作について説明する。

　ステップＳ１０１において、終了条件判定部１４６Ａは、更新回数ｎに１を設定する。

　ステップＳ１０２において、仮アンテナウェイト算出部１４２Ａは、最適化アルゴリズムを用いて仮アンテナウェイトｗ’_ｎを算出する。

　ステップＳ１０３において、差分算出部１４４１Ａは、前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１と仮アンテナウェイトｗ’ｎとの差分値（ｗ’_ｎ－ｗ_ｎ－１）を算出する。

　ステップＳ１０４において、乗算部１４４２Ａは、ステップＳ１０３において得られた差分値（ｗ’_ｎ－ｗ_ｎ－１）に対し加速因子βを乗算する。

　ステップＳ１０５において、加算部１４４３Ａは、前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１と、ステップＳ１０４において得られた乗算結果（β（ｗ’_ｎ－ｗ_ｎ－１））とを加算する。

　ステップＳ１０６において、アンテナウェイト更新部１４５Ａは、ステップＳ１０５において得られた加算結果（ｗ_ｎ－１＋β（ｗ’_ｎ－ｗ_ｎ－１））を今回のアンテナウェイトｗ_ｎとしてアンテナ重み付け部１１５に設定する。

　ステップＳ１０７において、終了条件判定部１４６Ａは、アンテナウェイトｗの更新回数ｎが所要回数ｎ_ｍａｘに達したか否かを判定する。アンテナウェイトｗの更新回数ｎが所要回数ｎ_ｍａｘに達した場合、アンテナウェイトｗの更新処理が終了する。

　一方、アンテナウェイトｗの更新回数ｎが所要回数ｎ_ｍａｘ未満である場合、処理がステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、終了条件判定部１４６Ａは、更新回数ｎに１を加算する。

　（４）作用及び効果
　本実施形態によれば、最適化アルゴリズムによって算出される仮アンテナウェイトｗ’_ｎを用いて、今回のアンテナウェイトｗ_ｎが算出される。今回のアンテナウェイトｗ_ｎは、前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１から仮アンテナウェイトｗ’ｎへの変化傾向に従ったアンテナウェイトである。また、今回のアンテナウェイトｗ_ｎは、仮アンテナウェイトｗ’_ｎよりも、前回のアンテナウェイトｗ_ｎ－１からの変化量が大きい。

　このため、繰り返し計算を行う最適化アルゴリズムであれば、最適化アルゴリズムの種別と無関係にアンテナウェイトｗの収束速度を向上させることができる。また、アレイアンテナ１１１及びアンテナ重み付け部１１５を有する受信装置１０Ａであれば、様々な受信装置に対して適用可能である。

　したがって、最適化アルゴリズムを用いてアンテナウェイトｗを繰り返し算出する場合において、汎用性が高い方法によって収束速度を向上させることが可能となる。

　図５は、本実施形態によって得られる効果を説明するための図である。図５に示すように、最適化アルゴリズムを用いるのみの場合における各更新時の収束速度Ａよりも、本実施形態における各更新時の収束速度Ｂは高速になっている。つまり、本実施形態では、誤差信号ｅ［ｋ］（平均二乗誤差<|e[k]|²>）が１回のアンテナウェイトｗの更新で大きく減少している。

　したがって、本実施形態に係る受信装置１０Ａ及び無線基地局１００Ａは、アレイアンテナ１１１の指向性を短時間で無線通信環境に適応させることができる。

　また、本実施形態によれば、加速因子βを用いることによって、収束速度を適宜調整可能となる。

　さらに、本実施形態によれば、更新回数ｎが所要回数ｎ_ｍａｘに達した場合にアンテナウェイトｗの更新を終了させるため、規定時間内でアンテナウェイトｗの更新を終了させることができる。

　［第２実施形態］
　本実施形態では、（１）無線通信システムの全体概略構成、（２）受信装置の構成、（３）ウェイト制御部の動作、（４）作用及び効果、の順で説明する。

　また、本実施形態では、上述した第１実施形態と異なる点を主として説明し、重複する説明を省略する。

　（１）無線通信システムの全体概略構成
　図６は、本実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。本実施形態において、無線基地局１００Ｂには、アレイアンテナではなく通常のアンテナ１１７が設けられている。

　図６に示すように、無線通信端末２００が送信する無線信号は、無線基地局１００Ｂ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１００Ａに到達するパスＰ２とを介して、無線基地局１００Ｂによって受信される。

　すなわち、無線基地局１００ＢがパスＰ１を介して受信した無線信号は先行波（直接波）となる。無線基地局１００ＢがパスＰ２を介して受信した無線信号は遅延波となる。

　遅延波の影響により、無線基地局１００Ｂが受信した受信信号に歪みが生じる。このため、無線基地局１００Ｂは、受信信号を適応的に等化することによって当該歪みを補正する。

　具体例には、無線基地局１００Ｂは、既知信号と参照信号との誤差が最小化するように適応等化制御を実行することによって、無線通信環境に適合した通信を実現可能となる。

　（２）受信装置の構成
　図７は、無線基地局１００Ｂに設けられる受信装置１０Ｂの機能ブロック構成図である。なお、本実施形態では、受信装置１０Ｂを無線基地局１００Ｂに設ける場合について説明するが、受信装置１０Ｂを無線通信端末に設ける構成も可能である。

　図７に示すように、受信装置１０Ｂは、アンテナ１１７、適応等化器１２０Ａ、減算器１３０、及びウェイト制御部１４０Ｂを有する。

　適応等化器１２０Ａは、受信信号の先行波成分と遅延波成分とを位相を揃える機能を有する。具体的には、適応等化器１２０Ａは、アンテナ１１７が受信した受信信号を複数回遅延させるとともに、等化ウェイトｃ^* ₀～ｃ^* _M（＊：複素共役）を用いて、遅延させた受信信号を重み付けする。なお、図示を省略する判定器が、適応等化器１２０Ａの出力信号ｙ［ｋ］に対してシンボル判定を行う。

　等化ウェイトｃ^* ₀～ｃ^* _Mは、受信信号の位相及び振幅を調整する複素係数である。なお、以下では、等化ウェイトｃ^* ₀～ｃ^* _Mを総称して適宜「等化ウェイトｃ」という。

　減算器１３０は、適応等化器１２０Ａの出力信号ｙ［ｋ］と参照信号ｄ［ｋ］との誤差を算出し、誤差信号ｅ［ｋ］を出力する。

　ウェイト制御部１４０Ｂは、ＭＭＳＥ規範に基づく最適化アルゴリズムを用いて、誤差信号ｅ［ｋ］（具体例には、平均二乗誤差<|e[k]|²>）を減少させる等化ウェイトｃを繰り返し算出する。これにより、ウェイト制御部１４０Ｂは、誤差が最小となる最適等化ウェイトｃ_ｏｐｔに等化ウェイトｃを収束させる。

　また、図７において、ｃ_ｎの“ｎ”は、更新回数を表している。ｃ_ｎが今回の等化ウェイトであり、ｃ_ｎ－１が前回（直前）の等化ウェイトである。

　（２．１）適応等化器の構成
　適応等化器１２０Ａは、アンテナ１１７の出力側に接続される。具体的には、適応等化器１２０Ａは、遅延素子１２１_１～１２１_Ｍ、複素乗算器１２２_０～１２２_Ｍ、及び加算器１２３_１～１２３_Ｍを有する。

　遅延素子１２１_１～１２１_Ｍは、直列に接続され、受信信号を遅延させる。複素乗算器１２２_０～１２２_Ｍは、各遅延素子１２１_１～１２１_Ｍからの出力信号に等化ウェイトｃ^* ₀～ｃ^* _Mを乗算する。

　等化ウェイトｃ^* ₀～ｃ^* _Mが乗算されることにより、遅延素子１２１_１～１２１_Ｍからの各出力信号の振幅及び位相が制御される。加算器１２３_１～１２３_Ｍは、複素乗算器１２２_０～１２２_Ｍからの出力信号を合成する。

　（２．２）ウェイト制御部の構成
　ウェイト制御部１４０Ｂは、等化ウェイト記憶部１４１Ｂ、仮等化ウェイト算出部１４２Ｂ、取得部１４３Ｂ、等化ウェイト算出部１４４Ｂ、等化ウェイト更新部１４５Ｂ、及び終了条件判定部１４６Ｂを有する。

　等化ウェイト更新部１４５Ｂは、適応等化器１２０Ａに設定される等化ウェイトｃ_ｎを更新する。等化ウェイト記憶部１４１Ｂには、前回の等化ウェイトｃ_ｎ－１、すなわち、等化ウェイト更新部１４５Ｂによって更新される前の等化ウェイト（更新前等化ウェイト）が記憶されている。

　仮等化ウェイト算出部１４２Ｂは、最適化アルゴリズムを用いて仮等化ウェイト（第１等化ウェイト）ｃ’_ｎを算出する。仮等化ウェイトｃ’_ｎは、最適化アルゴリズムに従った計算式により算出される
通常の等化ウェイトである。また、仮等化ウェイトｃ’_ｎは、今回の等化ウェイト（第２等化ウェイト）ｃ_ｎの算出に用いられる。

　取得部１４３Ｂは、等化ウェイト記憶部１４１Ｂから、前回の等化ウェイトｃ_ｎ－１を取得する。等化ウェイト算出部１４４Ｂは、仮等化ウェイトｃ’_ｎと、前回の等化ウェイトｃ_ｎ－１とに基づいて、今回の等化ウェイトｃ_ｎを算出する。

　等化ウェイト算出部１４４Ｂは、差分算出部１４４１Ｂ、乗算部１４４２Ｂ、及び加算部１４４３Ｂを有する。

　差分算出部１４４１Ｂは、前回の等化ウェイトｃ_ｎ－１と仮等化ウェイトｃ’_ｎとの差分値（ｃ’_ｎ－ｃ_ｎ－１）を算出する。

　乗算部１４４２Ｂは、差分値（ｃ’_ｎ－ｃ_ｎ－１）に対し、ゼロよりも大きな値である加速因子αを乗算する。ここで、加速因子αの値を変更することによって収束速度を調整可能である。

　加算部１４４３Ｂは、前回の等化ウェイトｃ_ｎ－１と、乗算部１４４２Ｂによる乗算結果（α（ｃ’_ｎ－ｃ_ｎ－１））とを加算する。すなわち、加算部１４４３Ｂは、加算結果（ｃ_ｎ－１＋α（ｃ’_ｎ－ｃ_ｎ－１））を今回の等化ウェイトｃ_ｎとして算出する。

　（３）ウェイト制御部の動作
　次に、図８に示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る受信装置１０Ｂの動作について説明する。

　ステップＳ２０１において、終了条件判定部１４６Ｂは、更新回数ｎに１を設定する。

　ステップＳ２０２において、仮等化ウェイト算出部１４２Ｂは、最適化アルゴリズムを用いて仮等化ウェイトｃ’_ｎを算出する。

　ステップＳ２０３において、差分算出部１４４１Ｂは、前回の等化ウェイトｃ_ｎ－１と仮等化ウェイトｃ’ｎとの差分値（ｃ’_ｎ－ｃ_ｎ－１）を算出する。

　ステップＳ２０４において、乗算部１４４２Ｂは、ステップＳ２０３において得られた差分値（ｃ’_ｎ－ｃ_ｎ－１）に対し加速因子αを乗算する。

　ステップＳ２０５において、加算部１４４３Ｂは、前回の等化ウェイトｃ_ｎ－１と、ステップＳ２０４において得られた乗算結果（α（ｃ’_ｎ－ｃ_ｎ－１））とを加算する。

　ステップＳ２０６において、等化ウェイト更新部１４５Ｂは、ステップＳ２０５において得られた加算結果（ｃ_ｎ－１＋α（ｃ’_ｎ－ｃ_ｎ－１））を今回の等化ウェイトｃ_ｎとして適応等化器１２０Ａに設定する。

　ステップＳ２０７において、終了条件判定部１４６Ｂは、等化ウェイトｃの更新回数ｎが所要回数ｎ_ｍａｘに達したか否かを判定する。等化ウェイトｃの更新回数ｎが所要回数ｎ_ｍａｘに達した場合、等化ウェイトｃの更新処理が終了する。

　一方、等化ウェイトｃの更新回数ｎが所要回数ｎ_ｍａｘ未満である場合、処理がステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８において、終了条件判定部１４６Ａは、更新回数ｎに１を加算する。

　（４）作用及び効果
　本実施形態によれば、最適化アルゴリズムによって算出される仮等化ウェイトｃ’_ｎを用いて、今回の等化ウェイトｃ_ｎが算出される。今回の等化ウェイトｃ_ｎは、前回の等化ウェイトｃ_ｎ－１から仮等化ウェイトｃ’_ｎへの変化傾向に従った等化ウェイトである。また、今回の等化ウェイトｃ_ｎは、仮等化ウェイトｃ’_ｎよりも、前回の等化ウェイトｃ_ｎ－１からの変化量が大きい。

　このため、繰り返し計算を行う最適化アルゴリズムであれば、最適化アルゴリズムの種別と無関係に等化ウェイトｃの収束速度を向上させることができる。また、適応等化器１２０Ａを有する受信装置であれば、様々な受信装置に対して適用可能である。

　また、本実施形態によれば、加速因子αを用いることによって、等化ウェイトｃの収束速度を適宜調整可能となる。

　さらに、本実施形態によれば、更新回数ｎが所要回数ｎ_ｍａｘに達した場合に等化ウェイトｃの更新を終了させるため、規定時間内で等化ウェイトｃの更新を終了させることができる。

　［第３実施形態］
　本実施形態では、上述した第１実施形態及び第２実施形態を統合した構成について説明する。具体例には、アンテナウェイトｗと等化ウェイトｃとを交互に更新する構成について説明する。

　本実施形態では、（１）受信装置の構成、（２）初期値設定処理、（３）受信装置の動作、（４）作用及び効果、の順で説明する。なお、本実施形態では、上述した第１実施形態及び第２実施形態と異なる点を主として説明し、重複する説明を省略する。

　（１）受信装置の構成
　図９は、本実施形態に係る受信装置１０Ｃの機能ブロック構成図である。

　図９に示すように、本実施形態に係る受信装置１０Ｃでは、アダプティブアレイアンテナ１１０の出力に適応等化器１２０Ａが直列接続されている。ウェイト制御部１４０Ｃは、第１実施形態及び第２実施形態で説明したウェイト制御部１４０Ａ及びウェイト制御部１４０Ｂのそれぞれの機能を有している。

　適応等化器１２０Ａに入力される受信信号の状態は、アンテナ重み付け部１１５に設定されるアンテナウェイトｗに応じて変化する。

　等化ウェイトｃを算出するためには、アンテナウェイトｗが先に決定され、適応等化器１２０Ａに入力される受信信号の状態が変化しないことが必要である。同様に、アンテナウェイトｗを算出するためには、等化ウェイトｃが先に決定され、適応等化器１２０Ａの特性が変化しないことが必要である。

　そこで、ウェイト制御部１４０Ｃは、アンテナウェイトｗ及び等化ウェイトｃを一括して更新するのではなく、アンテナウェイトｗ及び等化ウェイトｃを交互に更新する。すなわち、ウェイト制御部１４０Ｃは、等化ウェイトｃの算出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の算出時には等化ウェイトｃが変化しないようにする。

　なお、本実施形態では、適応等化器１２０Ａの出力にフィードバック部１２０Ｂが接続されている。フィードバック部１２０Ｂは、判定器によって得られた判定シンボルをフィードバックする判定帰還型等化器（ＤＦＥ）として機能する。フィードバック部１２０Ｂには、トレーニング期間において参照信号ｄ［ｋ］が入力される。

　フィードバック部１２０Ｂは、遅延素子１２５_２～１２５_Ｐ、複素乗算器１２６_１～１２６_Ｐ、及び加算器１２７_１～１２７_Ｐを有する。

　遅延素子１２５_２～１２５_Ｐは、直列に接続され、参照信号ｄ［ｋ］を遅延させる。複素乗算器１２６_１～１２６_Ｐは、遅延素子１２５_２～１２５_Ｐからの各出力信号にウェイトｇ^* ₁～ｇ^* _Ｐを乗算する。加算器１２７_１～１２７_Ｐは、複素乗算器１２６_１～１２６_Ｐからの出力信号を合成する。

　加算器１２５は、適応等化器１２０Ａの出力信号とフィードバック部１２０Ｂの出力信号とを合成する。加算器１２５の出力信号ｙ［ｋ］は、減算器１３０に入力される。減算器１３０は、参照信号ｄ［ｋ］と出力信号ｙ［ｋ］との誤差信号ｅ［ｋ］を生成する。

　（２）初期値設定処理
　次に、ウェイト制御部１４０Ｃによって実行される初期値設定処理について説明する。

　（２．１）アンテナウェイトの初期値設定処理
　最も単純なアンテナウェイトｗの初期値設定方法としては、アンテナウェイトｗを全て同一の値ｗ_r0に設定することが考えられる。

　しかしながら、アンテナウェイトｗの初期値は、アンテナウェイトｗ及び等化ウェイトｃの最適化に要する時間に影響を与える。そこで、アンテナウェイトｗを短時間で最適アンテナウェイトに収束させるために、ウェイト制御部１４０Ｃは、次のような手法によりアンテナウェイトｗの初期値を算出する。

　具体的には、アンテナウェイトｗの初期値計算時において、ウェイト制御部１４０Ｃは、アンテナ重み付け部１１５の出力信号が、適応等化器１２０Ａをそのまま通過するように制御する。

　すなわち、ウェイト制御部１４０Ｃは、適応等化器１２０Ａの複素乗算器１２２_０～１２２_Ｍのうち、複素乗算器１２２_０に入力する等化ウェイトｃ^* ₀を“１”とし、他の等化ウェイトｃ^* ₁～ｃ^* _Mを“０”に設定する。

　複素乗算器１２２_０に入力する等化ウェイトｃ^* ₀を“１”とすることによって、遅延素子１２１_１～１２１_Ｍを通過前の信号が、位相及び振幅が制御されることなく複素乗算器１２２_０を通過する。また、他の等化ウェイトｃ^* ₁～ｃ^* _Mを“０”に設定することによって、遅延素子１２１_１～１２１_Ｍを通過した信号が、複素乗算器１２２₁～１２２_Ｍを通過しなくなる。

　この結果、アンテナ重み付け部１１５の出力信号が、適応等化器１２０Ａにおいて全く変化しない状態にすることができる。このような状態において、ウェイト制御部１４０Ｃは、最適化アルゴリズムを用いて、アンテナウェイトｗの初期値を算出する。

　（２．２）等化ウェイトの初期値設定処理
　等化ウェイトｃを短時間で最適等化ウェイトに収束させるために、ウェイト制御部１４０Ｃは、次の（ａ）又は（ｂ）の手法により等化ウェイトｃの初期値を算出する。

　（ａ）ウェイト制御部１４０Ｃは、（２．１）において説明した手法によりアンテナウェイトｗの初期値を算出する。そして、ウェイト制御部１４０Ｃは、計算されたアンテナウェイトｗの初期値がアンテナ重み付け部１１５に保持された状態で、最適化アルゴリズムを用いて等化ウェイトｃの初期値を算出する。

　（ｂ）ウェイト制御部１４０Ｃは、アンテナウェイトｗのうち、いずれか１つを“１”とし、残りを全て“０”にする。これにより、アダプティブアレイアンテナ１１０を無指向性アンテナと見なすことができる。このような状態において、ウェイト制御部１４０Ｃは、最適化アルゴリズムを用いて、等化ウェイトｃの初期値を算出する。

　（３）受信装置１０Ｃの動作
　次に、図１０及び図１１を参照して、受信装置１０Ｃの概略動作について説明する。具体的には、受信装置１０Ｃの動作パターン１及び動作パターン２について説明する。

　（３．１）動作パターン１
　図１０は、受信装置１０Ｃの動作パターン１を示すフローチャートである。

　ステップＳ３０１において、ウェイト制御部１４０Ｃは、アンテナウェイトｗのいずれか１つ、又は等化ウェイトｃのいずれか１つに固定値を設定する。なお、当該固定値は、ステップＳ３０１以降において更新されないことに留意すべきである。

　ステップＳ３０２において、ウェイト制御部１４０Ｃは、等化ウェイトｃに初期値を設定する。なお、当該初期値は、ステップＳ３０２以降において更新されることに留意すべきである。

　ステップＳ３０３において、ウェイト制御部１４０Ｃは、更新回数ｎに１を設定する。

　ステップＳ３０４において、ウェイト制御部１４０Ｃは、アンテナウェイトｗを算出する。そして、ウェイト制御部１４０Ｃは、計算したアンテナウェイトｗを複素乗算器１１２_１～１１２_Ｒに設定する。

　ステップＳ３０５において、ウェイト制御部１４０Ｃは、等化ウェイトｃを算出する。ウェイト制御部１４０Ｃは、算出した等化ウェイトｃを複素乗算器１２２_０～１２２_Ｍに設定する。

　ステップＳ３０６において、ウェイト制御部１４０Ｃは、更新回数ｎが所要更新回数ｎ_ｍａｘに達したか否かを判定する。更新回数ｎが所要更新回数ｎ_ｍａｘに達したと判定された場合、ウェイト計算処理が終了する。所要更新回数ｎ_ｍａｘは、例えば１０回程度とすることができる。

　一方、更新回数ｎが所要更新回数ｎ_ｍａｘに達していないと判定された場合、処理がステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７において、ウェイト制御部１４０Ｃは、更新回数ｎに１を加算する。その後、処理がステップＳ３０４に戻る。

　（３．２）動作パターン２
　図１１は、受信装置１０Ｃの動作パターン２を示すフローチャートである。

　ステップＳ４０１における処理は、上述したステップＳ３０１と同様である。

　ステップＳ４０２において、ウェイト制御部１４０Ｃは、アンテナウェイトｗに初期値を設定する。なお、当該初期値は、ステップＳ４０２以降において更新されることに留意すべきである。

　ステップＳ４０３において、ウェイト制御部１４０Ｃは、更新回数ｎに１を設定する。

　ステップＳ４０４において、ウェイト制御部１４０Ｃは、等化ウェイトｃ^* ₀～ｃ^* _Mを算出する。ウェイト制御部１４０Ｃは、算出した等化ウェイトｃ^* ₀～ｃ^* _Mを複素乗算器１２２_０～１２２_Ｍに設定する。

　ステップＳ４０５において、ウェイト制御部１４０Ｃは、アンテナウェイトｗを算出する。そして、ウェイト制御部１４０Ｃは、算出したアンテナウェイトｗを複素乗算器１１２_１～１１２_Ｒに設定する。

　ステップＳ４０６において、ウェイト制御部１４０Ｃは、更新回数ｎが所要更新回数ｎ_ｍａｘに達したか否かを判定する。更新回数ｎが所要更新回数ｎ_ｍａｘに達したと判定された場合、ウェイト計算処理が終了する。

　一方、更新回数ｎが所要更新回数ｎ_ｍａｘに達していないと判定された場合、処理がステップＳ４０７に進む。ステップＳ４０７において、ウェイト制御部１４０Ｃは、更新回数ｎに１を加算する。その後、処理がステップＳ４０４に戻る。

　（４）作用及び効果
　本実施形態によれば、ウェイト制御部１４０Ｃは、アンテナウェイトｗ及び等化ウェイトｃを交互に算出する。すなわち、等化ウェイトｃの算出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の算出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。

　したがって、アダプティブアレイアンテナ１１０の出力に適応等化器１２０Ａを直列接続する構成でも、最適化アルゴリズムを用いてアンテナウェイトｗ及び等化ウェイトｃを適切に算出することが可能な受信装置１０Ｃを提供することができる。

　［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及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、実施例及び運用技術が明らかとなる。

　（１）他の適用例
　上述した実施形態では、アンテナウェイトｗ及び等化ウェイトｃを算出する構成について説明した。しかしながら、他のウェイト（制御値）の算出に対しても、以下に述べるように、本発明を適用可能である。

　一般的に、繰り返す演算を次式で表示できる：

　ここで、ξ_ｎ－１はn-1回目の演算対象の値であり、ξ_ｎは現在（n回目）の値である。
[]中のＰ^１ _ｎ－１，Ｐ^２ _ｎ－１，…はξ_ｎを計算するための他の値である。例えば、アダプティブアレーの場合、Ｐ^１ _ｎ－１，Ｐ^２ _ｎ－１，…はアンテナ素子の受信信号や、アレー出力と参照信号との誤差、又は/及びアンテナ素子受信信号の相関マトリクス（相関マトリクスの逆行列）に相当する。

　式（１）中の［Ｐ^１ _ｎ－１，Ｐ^２ _ｎ－１，…］部分を表示上省略すると、簡略的に次式で表示できる。

　つまり、［Ｐ^１ _ｎ－１，Ｐ^２ _ｎ－１，…］部分を無視すれば，前回の計算値ξ_ｎ－１から現在の値ξ_ｎを計算できる。このケースを以下に「基本ケース」と言う。上述した第１実施形態及び第２実施形態は、この基本ケースに該当する。

　上記の拡張として，演算対象が二つξ_ｎとΨ_ｎがあって，交替的に計算する。この場合、繰り返す演算を次式で表示する（表示の便宜上、［Ｐ^１ _ｎ－１，Ｐ^２ _ｎ－１，…］相当の部分を省略する）。

　このケースを以下に「拡張ケース」と言う。上述した第３実施形態は、この拡張ケースに該当する。

　基本ケースでは、まず、式（２）を用いて、現在（n回目）の仮制御・演算対象の値ξ^’ _ｎを計算する。

　そして，本発明を適用し、現在の制御・演算対象の値ξ_ｎを計算する。

　上記過程を繰り返す。

　また、拡張ケースは、以下のようになる。

　Step 1: 式（3）を用いて、現在（n回目）の仮制御・演算対象の値ξ^’ _ｎを計算する。

　Step 2: 本発明を適用し、現在の制御・演算対象の値ξ_ｎを計算する。

　Step 3: ξ_ｎを用いて、式（４）でもう一つの仮の制御・演算対象の値Ψ^’ _ｎを計算する。

　Step 4: 本発明を適用し、現在の制御・演算対象の値Ψ_ｎを計算する。

　上記Step 1 - 4を繰り返す。

　（２）終了条件判定の変更例
　上述した実施形態では、ウェイト制御部１４０Ａ～１４０Ｃは、アンテナウェイトｗ及び等化ウェイトｃの更新回数ｎが所要更新回数ｎ_ｍａｘに達した場合に、ウェイト計算処理を終了させていた。

　しかしながら、ウェイト計算処理の終了条件として、更新回数以外の条件を使用しても良い。図１２は、更新回数以外の条件を終了条件とした場合の動作を示すフローチャートである。

　図１２に示すフローチャートにおいては、所要更新回数ｎ_ｍａｘが判定されていない。その代わりに、ステップＳ５０５において、終了条件判定部１４０Ｃは、誤差信号ｅ［ｋ］に基づく平均二乗誤差が予め定められた閾値を下回ったか否か、又は誤差信号ｅ［ｋ］に基づく平均二乗誤差の低下量が所定量を下回ったか否かを判定する。

　すなわち、ウェイト制御部１４０Ａ～１４０Ｃは、誤差信号ｅ［ｋ］に基づく平均二乗誤差が予め定められた閾値を下回った場合に、アンテナウェイトｗの計算及び等化ウェイトｃの計算を停止させる。

　あるいは、ウェイト制御部１４０Ａ～１４０Ｃは、誤差信号ｅ［ｋ］に基づく平均二乗誤差の低下量が所定量を下回った場合に、アンテナウェイトｗの計算及び等化ウェイトｃの計算を停止させる。

　これにより、アンテナウェイトｗ及び等化ウェイトｃが収束した場合に直ちに繰り返し演算を停止させることができ、処理負荷を削減することができる。

　（３）ウェイト算出部の変更例
　上述した第１実施形態では、ウェイト制御部１４０Ａは、以下の式（１１）に従った計算を実行していた。

　ｗ_ｎ＝ｗ_ｎ－１＋β（ｗ’_ｎ－ｗ_ｎ－１）　　・・・（１１）
　また、上述した第２実施形態では、ウェイト制御部１４０Ｂは、以下の式（１２）に従った計算を実行していた。

　ｃ_ｎ＝ｃ_ｎ－１＋α（ｃ’_ｎ－ｃ_ｎ－１）　　・・・（１２）
　しかしながら、式（１１）及び式（１２）と等価な計算式であれば、式（１１）及び式（１２）を変形した計算式を使用可能である。例えば、式（１１）を変形し、以下の式（１３）を用いることができる。

　ｗ_ｎ＝（１－β）ｗ_ｎ－１＋βｗ’_ｎ　　・・・（１３）
　この場合、アンテナウェイト算出部１４４Ｄは、図１３のように構成される。図１３に示すアンテナウェイト算出部１４４Ｄは、２つの乗算部１４４４，１４４５と、１つの加算部１４４６とを有している。

　（４）ウェイト算出の具体例
　次に、アンテナウェイトｗ及び等化ウェイトｃの計算アルゴリズムについて、具体例を挙げて説明する。一例として、上述した第３実施形態に対応する具体例を説明する。

　図１４に示すように、アンテナ重み付け部１１５に設定される各ウェイト値は、ｗ^* _rによって定義される（１≦ｒ≦Ｒ）。適応等化器１２０Ａに設定される各ウェイト値は、ｃ^* _mによって定義される（０≦ｍ≦Ｍ）。アンテナ重み付け部１１５への入力信号は、ｘ_r[k]によって定義される。

　図１４では、アンテナウェイトｗ^* ₁～ｗ^* _R及び等化ウェイトｃ^* ₀～ｃ^* _Mの曖昧さを回避するために、等化ウェイトｃ^* ₀～ｃ^* _M中のウェイト値ｃ^* _Aが固定値Ｃ^* _Cに設定されている（０≦Ａ≦Ｍ）。あるいは、図１５に示すように、アンテナウェイトｗ^* ₁～ｗ^* _R中のウェイト値ｗ^* _Bが固定値Ｃ^* _wに設定される（０≦Ｂ≦Ｒ）。

　誤差信号ｅ［ｋ］は、以下の式（１４）に示すように、参照信号ｄ［ｋ］（あるいは、参照信号ｄ［ｋ］を遅延させたものｄ［ｋ－Ｄ］）から、適応等化器１２０Ａの出力信号ｙ［ｋ］を減算することによって得られる（０≦Ｄ≦Ｍ）。

　以下においては、以下の４パターンに分けて、本アルゴリズムの詳細について説明する。

　パターン１：等化ウェイトｃ^* _Aに固定値Ｃ^* _Cを設定した後、アンテナウェイトｗ^* ₁～ｗ^* _Rを初期化するパターン。

　パターン２：等化ウェイトｃ^* _Aに固定値Ｃ^* _Cを設定した後、等化ウェイトｃ^* ₀～ｃ^* _Mを初期化するパターン。

　パターン３：アンテナウェイトｗ^* _Bに固定値Ｃ^* _Wを設定した後、アンテナウェイトｗ^* ₁～ｗ^* _Rを初期化するパターン。

　パターン４：アンテナウェイトｗ^* _Bに固定値Ｃ^* _Wを設定した後、等化ウェイトｃ^* ₀～ｃ^* _Mを初期化するパターン。

　（４．２．１）パターン１
　パターン１におけるアルゴリズムを表１に示す。なお、表１で示されたｌは、図２や図７に示されたｎに相当するものである。

　表１において、ｃ^N _lは、以下の式（１５）によって表される。

　ｃ_lは、以下の式（１６）によって表される。

　また、

　である。“Ｗ_ｌ”は、以下の式（１８）によって表される。

　また、“Ｒ”は以下の式（１９）によって表される。

　式（１９）において、ξ[k]は、

　である。ここで、

　である。

　表１において、“ｐ”は以下の式（２２）によって表される。

　表１において、“α”及び“β”は、加速因子を表す。“α”及び“β”としては、任意の複素数が使用できるが、アプリケーションに応じた正の実数としても良い。

　アンテナウェイトｗ及び等化ウェイトｃの安定性を保つために、加速因子α，βの上限値を設けても良い。具体的には、α，βの上限値を“２”とすることができる。

　また、収束速度を向上させるためには、加速因子α，βを０～１の範囲とすることができるが、収束速度を更に向上させるために加速因子α，βを１よりも大きい値としても良い。

　“Ｃ_ｌ”は以下の式（２３）によって表される。

　（４．２．２）パターン２
　パターン２におけるアルゴリズムを表２に示す。

　（４．２．３）パターン３
　パターン３におけるアルゴリズムを表３に示す。

　表３において、

　であり、また、

　である。“Ｗ_ｌ”は、以下の式（２６）によって表される。

　“Ｃ_ｌ”は、以下の式（２７）によって表される。

　（４．２．４）パターン４
　パターン４におけるアルゴリズムを表４に示す。

　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。

　なお、日本国特許出願第２００８－７０１８１（２００８年３月１８日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

　以上のように、本発明に係る受信装置、無線基地局及び受信方法は、最適化アルゴリズムを用いてウェイトを繰り返し算出する場合において、汎用性が高い方法によって収束速度を向上させることができるため、移動体通信などの無線通信において有用である。

Claims

　複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナと、
　前記アレイアンテナが受信した受信信号の位相及び振幅を調整するアンテナウェイトを用いて前記受信信号を重み付けするアンテナ重み付け部と、
　前記重み付け後の前記受信信号と、予め定められた参照信号との誤差を減少させる前記アンテナウェイトを繰り返し算出する最適化アルゴリズムを用いて、前記アンテナウェイトを前記誤差が最小となる最適アンテナウェイトに収束させるウェイト制御部と
を備える受信装置であって、
　前記ウェイト制御部は、
　前記アンテナ重み付け部に設定される前記アンテナウェイトを更新するアンテナウェイト更新部と、
　前記最適化アルゴリズムに従った前記アンテナウェイトである第１アンテナウェイトを算出する第１アンテナウェイト算出部と、
　前記アンテナウェイト更新部によって更新される前の前記アンテナウェイトである更新前アンテナウェイトを取得するアンテナウェイト取得部と、
　前記更新前アンテナウェイトから前記第１アンテナウェイトへの変化傾向に従った前記アンテナウェイトである第２アンテナウェイトを算出する第２アンテナウェイト算出部と
を有し、
　前記第２アンテナウェイト算出部は、前記更新前アンテナウェイトから前記第２アンテナウェイトへの変化量を、前記更新前アンテナウェイトから前記第１アンテナウェイトへの変化量よりも増加させ、
　前記アンテナウェイト更新部は、前記第２アンテナウェイトを用いて、前記アンテナ重み付け部に設定される前記アンテナウェイトを更新する受信装置。
　前記第２アンテナウェイト算出部は、
　前記更新前アンテナウェイトと前記第１アンテナウェイトとの差分値を算出する差分算出部と、
　前記差分算出部によって算出された前記差分値に対し、ゼロよりも大きな値である加速因子を乗算する乗算部と、
　前記更新前アンテナウェイトと、前記乗算部による乗算結果との加算結果を前記第２アンテナウェイトとして算出する加算部と
を有する請求項１に記載の受信装置。
　前記ウェイト制御部は、
　前記アンテナウェイト更新部による更新回数が所要回数に達したか否かを判定する回数判定部と、
　前記更新回数が前記所要回数に達したと判定された場合に、前記アンテナウェイト更新部による更新を終了させる更新制御部と
をさらに備える請求項１に記載の受信装置。
　前記ウェイト制御部は、
　前記誤差を閾値と比較する閾値比較部と、
　前記誤差が前記閾値を下回った場合に、前記アンテナウェイト更新部による更新を終了させる更新制御部と
をさらに備える請求項１に記載の受信装置。
　前記アンテナ重み付け部によって重み付けされた前記受信信号を複数回遅延させるとともに、前記受信信号の位相及び振幅を調整する等化ウェイトを用いて、遅延させた前記受信信号を重み付けする適応等化器をさらに備え、
　前記ウェイト制御部は、前記適応等化器によって重み付けされた前記受信信号と、前記参照信号との前記誤差を減少させる前記等化ウェイトを繰り返し算出する前記最適化アルゴリズムを用いて、前記等化ウェイトを前記誤差が最小となる最適等化ウェイトに収束させる請求項１に記載の受信装置。
　前記ウェイト制御部は、前記アンテナウェイトと前記等化ウェイトとを交互に算出する請求項５に記載の受信装置。
　受信信号を複数回遅延させるとともに、前記受信信号の位相及び振幅を調整する等化ウェイトを用いて、遅延させた前記受信信号を重み付けする適応等化器と、
　前記重み付け後の前記受信信号と、予め定められた参照信号との誤差を減少させる前記等化ウェイトを繰り返し算出する最適化アルゴリズムを用いて、前記等化ウェイトを前記誤差が最小となる最適等化ウェイトに収束させるウェイト制御部と
を備える受信装置であって、
　前記ウェイト制御部は、
　前記適応等化器に設定される前記等化ウェイトを更新する等化ウェイト更新部と、
　前記最適化アルゴリズムに従った前記等化ウェイトである第１等化ウェイトを算出する第１等化ウェイト算出部と、
　前記等化ウェイト更新部によって更新される前の前記等化ウェイトである更新前等化ウェイトを取得する等化ウェイト取得部と、
　前記更新前等化ウェイトから前記第１等化ウェイトへの変化傾向に従った前記等化ウェイトである第２等化ウェイトを算出する第２等化ウェイト算出部と
を有し、
　前記第２等化ウェイト算出部は、前記更新前等化ウェイトから前記第２等化ウェイトへの変化量を、前記更新前等化ウェイトから前記第１等化ウェイトへの変化量よりも増加させ、
　前記等化ウェイト更新部は、前記第２等化ウェイトを用いて、前記適応等化器に設定される前記等化ウェイトを更新する受信装置。
　前記第２等化ウェイト算出部は、
　前記更新前等化ウェイトと前記第１等化ウェイトとの差分値を算出する差分算出部と、
　前記差分算出部によって算出された前記差分値に対し、ゼロよりも大きな値である加速因子を乗算する乗算部と、
　前記更新前等化ウェイトと、前記乗算部による乗算結果との加算結果を前記第２等化ウェイトとして算出する加算部と
を有する請求項７に記載の受信装置。
　前記ウェイト制御部は、
　前記等化ウェイト更新部による更新回数が所要回数に達したか否かを判定する回数判定部と、
　前記更新回数が前記所要回数に達したと判定された場合に、前記等化ウェイト更新部による更新を終了させる更新制御部と
をさらに備える請求項７に記載の受信装置。
　前記ウェイト制御部は、
　前記誤差を閾値と比較する閾値比較部と、
　前記誤差が前記閾値を下回った場合に、前記等化ウェイト更新部による更新を終了させる更新制御部と
をさらに備える請求項７に記載の受信装置。
　複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナと、
　前記アレイアンテナが受信した受信信号の位相及び振幅を調整するアンテナウェイトを用いて前記受信信号を重み付けするとともに、重み付けした前記受信信号を前記適応等化器に入力するアンテナ重み付け部と
をさらに備え、
　前記ウェイト制御部は、前記アンテナ重み付け部および前記適応等化器によって重み付けされた前記受信信号と、前記参照信号との前記誤差を減少させる前記アンテナウェイトを繰り返し算出する前記最適化アルゴリズムを用いて、前記アンテナウェイトを前記誤差が最小となる最適アンテナウェイトに収束させる請求項７に記載の受信装置。
　前記ウェイト制御部は、前記アンテナウェイトと前記等化ウェイトとを交互に算出する請求項１１に記載の受信装置。
　請求項１～１２のいずれかの受信装置を備える無線基地局。
　複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナと、
　前記アレイアンテナが受信した受信信号の位相及び振幅を調整するアンテナウェイトを用いて前記受信信号を重み付けするアンテナ重み付け部と、
　前記重み付け後の前記受信信号と、予め定められた参照信号との誤差を減少させる前記アンテナウェイトを繰り返し算出する最適化アルゴリズムを用いて、前記アンテナウェイトを前記誤差が最小となる最適アンテナウェイトに収束させるウェイト制御部と
を用いた受信方法であって、
　前記アンテナ重み付け部に設定される前記アンテナウェイトを更新するステップと、
　前記最適化アルゴリズムに従った前記アンテナウェイトである第１アンテナウェイトを算出するステップと、
　更新される前の前記アンテナウェイトである更新前アンテナウェイトを取得するステップと、
　前記更新前アンテナウェイトから前記第１アンテナウェイトへの変化傾向に従った前記アンテナウェイトである第２アンテナウェイトを算出するステップと
を有し、
　前記第２アンテナウェイトを算出するステップでは、前記更新前アンテナウェイトから前記第２アンテナウェイトへの変化量を、前記更新前アンテナウェイトから前記第１アンテナウェイトへの変化量よりも増加させ、
　前記更新するステップでは、前記第２アンテナウェイトを用いて、前記アンテナ重み付け部に設定される前記アンテナウェイトを更新する受信方法。
　受信信号を複数回遅延させるとともに、前記受信信号の位相及び振幅を調整する等化ウェイトを用いて、遅延させた前記受信信号を重み付けする適応等化器と、
　前記重み付け後の前記受信信号と、予め定められた参照信号との誤差を減少させる前記等化ウェイトを繰り返し算出する最適化アルゴリズムを用いて、前記等化ウェイトを前記誤差が最小となる最適等化ウェイトに収束させるウェイト制御部と
を用いた受信方法であって、
　前記適応等化器に設定される前記等化ウェイトを更新するステップと、
　前記最適化アルゴリズムに従った前記等化ウェイトである第１等化ウェイトを算出するステップと、
　更新される前の前記等化ウェイトである更新前等化ウェイトを取得するステップと、
　前記更新前等化ウェイトから前記第１等化ウェイトへの変化傾向に従った前記等化ウェイトである第２等化ウェイトを算出するステップと
を有し、
　前記第２等化ウェイトを算出するステップでは、前記更新前等化ウェイトから前記第２等化ウェイトへの変化量を、前記更新前等化ウェイトから前記第１等化ウェイトへの変化量よりも増加させ、
　前記更新するステップでは、前記第２等化ウェイトを用いて、前記適応等化器に設定される前記等化ウェイトを更新する受信方法。