(57)【要約】  Ｓ／Ｐ変換器３１は受信された信号を複数列の並列信号に直並列変換し、サイクリックシフトレジスタ３２、複数Ｎ個の乗算器３３−０乃至３３−（Ｎ−１）及び加算器３５はサイクリックシフトレジスタ３２から出力される並列信号に対してそれぞれ所定の重み係数と循環畳込み演算を行って循環畳込み演算後の信号を出力する。等化コントローラ３０は加算器３５から出力される信号を、送信側の信号と同一の信号と比較し、その誤差が実質的に最小となるように上記重み係数を設定し、上記設定された重み係数を用いて送信装置と受信装置との間の通信路特性を等化させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置から送信される信号を受信装置により受信し、上記受信された信号を複数列の並列信号に直並列変換して出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される並列信号及び所定の重み係数に対して循環畳込み演算を行って循環畳込み演算後の信号を出力する演算手段と、
上記演算手段から出力される信号に基づいて、上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化するための上記重み係数を演算して上記演算手段に出力して設定する制御手段とを備え、
上記循環畳込み演算により上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化することを特徴とする通信路等化回路。
【請求項２】
上記送信装置から送信される信号は参照信号を含み、
上記制御手段は、上記演算手段から出力される信号に含まれる参照信号を、上記参照信号と同一の参照信号と比較し、その誤差が実質的に最小となるように上記重み係数を更新することにより上記重み係数を演算して上記演算手段に出力して設定することを特徴とする請求項１記載の通信路等化回路。
【請求項３】
上記演算手段は、
各レジスタで記憶される信号が循環するように接続された複数のレジスタを有し、上記変換手段から出力される並列信号を入力して各レジスタにおいて記憶して出力し、１つのレジスタに記憶された信号を次に接続されたレジスタに出力して記憶するように順次循環させて記憶して出力するサイクリックシフトレジスタと、
上記サイクリックシフトレジスタから出力される並列信号に対して所定の重み係数を乗算して乗算後の信号を出力する乗算手段と、
上記乗算手段から出力される乗算後の信号を加算して、加算後の信号を出力する加算手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の通信路等化回路。
【請求項４】
上記サイクリックシフトレジスタと、上記乗算手段と、上記加算手段とを、１つの高速演算器により構成したことを特徴とする請求項３記載の通信路等化回路。
【請求項５】
送信装置から送信される信号を受信装置により受信し、上記受信された信号を複数列の並列信号に直並列変換して出力するステップと、
上記並列信号及び所定の重み係数に対して循環畳込み演算を行って循環畳込み演算後の信号を出力するステップと、
上記循環畳込み演算後の信号に基づいて、上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化するための上記重み係数を演算して上記循環畳込み演算のための重み係数として設定するステップとを含み、
上記循環畳込み演算により上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化することを特徴とする通信路等化方法。
【請求項６】
上記送信装置から送信される信号は参照信号を含み、
上記重み係数を演算して設定するステップは、上記循環畳込み演算後の信号に含まれる参照信号を、上記参照信号と同一の参照信号と比較し、その誤差が実質的に最小となるように上記重み係数を更新することにより上記重み係数を演算して上記演算手段に出力して設定することを含むことを特徴とする請求項５記載の通信路等化方法。
【請求項７】
送信装置から送信されるトレーニング信号を受信装置により受信し、上記トレーニング信号を複数列の並列信号に直並列変換して出力する変換ステップと、
上記並列信号に対してそれぞれ所定の重み係数と循環畳込み演算を行って循環畳込み演算後の信号を出力する演算ステップと、
上記循環畳込み演算後の信号を、上記トレーニング信号と同一のトレーニング信号と比較し、その誤差が実質的に最小となるように上記重み係数を更新し、上記更新された重み係数を用いて上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化させる等化ステップとを含むことを特徴とする請求項５又は６記載の通信路等化方法。
【請求項８】
上記演算ステップは、
各レジスタで記憶される信号が循環するように接続された複数のレジスタを有するサイクリックシフトレジスタを用いて、上記並列信号を入力して各レジスタにおいて記憶して出力し、１つのレジスタに記憶された信号を次に接続されたレジスタに出力して記憶するように順次循環させて記憶して出力するステップと、
上記サイクリックシフトレジスタから出力される並列信号に対して所定の重み係数を乗算して乗算後の信号を出力するステップと、
上記乗算後の信号を加算して、加算後の信号を出力するステップとを含むことを特徴とする請求項７記載の通信路等化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば無線通信路や有線通信路などの通信回線を等化するための通信路等化装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムでは、送信された信号は障害物により反射され、受信機では、到来時間の異なる複数の信号が受信される。通常、遅延して到来した信号は干渉信号となり性能劣化の大きな要因となる。これを改善する主な手法に等化装置を用い干渉信号を信号処理により除去する方法がある。この手法は、これまでの多くの研究者により研究され多くの成果が報告されている。【０００３】
これまでに研究されてきた等化装置は、主に２つに分類することができる。一つが、線形畳込み演算による等化処理であり、もう一方が周波数領域等化（ＦＤＥ）処理である（例えば、非特許文献２参照。）。図４は従来技術に係る線形畳込み演算による等化回路の構成を示すブロック図である。図４において、線形畳込み演算による等化回路は、シフトレジスタ４１と、複数Ｎ個の乗算器４２−０乃至４２−（Ｎ−１）と、複数Ｎ個の重み係数を記憶する重み係数レジスタ４３−０乃至４３−（Ｎ−１）と、重み係数を調整するためのアルゴリズムを用いた等化コントローラ４０とを備えて構成される。【０００４】
図４において、受信標本列ｒ＝（ｒ０，ｒ１，ｒ２，…）は、順次シフトレジスタ４１に入力される。各標本列に対して乗算器４２−０乃至４２−（Ｎ−１）により各重み係数レジスタ４３−０乃至４３−（Ｎ−１）からの重み係数ｗｉ（ｉ＝０，１，２，…，Ｎ−１）を乗算した後、それらを合成して出力する。これを逐次的に行うことにより、等化フィルタリング後の出力標本系列（ベクトル）ｙを得る。標本系列ｙから重み係数（ベクトル）ｗは、所定の規則に従い演算される。線形畳込みによる等化と、周波数領域等化処理との主な違いは、前者は、等化処理を入力された標本毎に逐次的に行うのに対して、後者は、標本列をブロックに分割しブロック単位で等化処理を行うことである。【０００５】
図５は従来技術に係る周波数領域等化回路の構成を示すブロック図である。図５において、周波数領域等化回路は、直並列変換器（以下、Ｓ／Ｐ変換器という。）５１と、高速フーリエ変換器（ＦＦＴ：Fast Fourier Transformer)５２と、逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transformer）５３と、並直列変換器（以下、Ｐ／Ｓ変換器という。）５４と、複数Ｎ個の重み係数を記憶する重み係数レジスタ４２−０乃至４２−（Ｎ−１）と、周波数領域で重み係数を調整するためのアルゴリズムを用いた等化コントローラ５０とを備えて構成される。【０００６】
図５において、受信標本列（ベクトル）ｒは、Ｓ／Ｐ変換器５１により並列信号列に変換される。その後、並列信号列は高速フーリエ変換器５２により周波数領域の信号（以下、周波数成分信号という。）に変換される。各周波数成分信号に対して乗算器４２−０乃至４２−（Ｎ−１）により重み係数レジスタ４３−０乃至４３−（Ｎ−１）からの重み係数ｗｉ（ｉ＝０，１，２，…，Ｎ−１）を乗算した後、逆フーリエ変換器５３により時間領域の信号へ変換する。その後、時間領域の信号はＰ／Ｓ変換器５４により直列信号列に変換し、出力標本系列（ベクトル）ｙを得る。重み係数ｗｉの更新は、送受信機間で予め決められた信号であるトレーニング信号を送信機から送信し、これを受信機で受信し、受信された信号と予め決められたトレーニング信号との誤差が最小となるように所定の規則に従い重み係数ｗｉを更新する。【０００７】
【特許文献１】特開２００３−０４６４７３号公報。
【特許文献２】特開２００５−２３６７７１号公報。
【特許文献３】米国特許出願公開ＵＳ２００６／００３４３９８−Ａ１公報。
【非特許文献１】山崎友弘ほか，「サイクリックプリフィクスを付加したマルチコード伝送に関する一検討」，電子情報通信学会総合大会後援論文集，Ｂ−５−１１３，ｐｐ．４６６，電子情報通信学会，２００６年３月。
【非特許文献２】T. Walzman et al. "Automatic equalization using the discrete frequency domain", IEEE Transactions on Information Theory, Vol. IT-19, No. 1, pp.59-68, January 1973。
【非特許文献３】S. Haykin, "Adaptive Filter theory", Prentice Hall, 2002。
【非特許文献４】C. Cheng et al., "Hardware efficient fast DCT based on novel cyclic convolution structures", IEEE Transactions on Signal Processing, Vol.54, No.11, pp.4419-4434, November 2006。
【非特許文献５】飯國洋二，「適応信号処理アルゴリズム」，培風館，ｐｐ．２３−３５，２００７年７月発行。
【非特許文献６】A. H. Sayed, "Fundamentals of adaptive filtering", Wiley-IEEE Press, pp.276-277, June 2003.
【非特許文献７】後藤尚久ほか編，「アンテナ・無線ハンドブック」，オーム社，ｐｐ．４０２−４１２，平成１８年１０月。
【非特許文献８】藤本京平ほか，「移動通信用アンテナシステム」，総合電子出版社，ｐｐ．１６４−１８５。
【非特許文献９】青野智之ほか，「エスパアンテナにおけるブラインド適応制御アルゴリズム比較実験」，電子情報通信学会技術研究報告，電子情報通信学会発行，Ｖｏｌ．１０３，Ｎｏ．１２５，２００３年６月，ｐｐ．１−６。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の周波数領域等化処理は、標本列をブロックに分割するため、あるブロック区間にそのブロックの前のブロックの信号が含まれると誤差となり、正確な等化処理が出来なくなってしまう。そのため、周波数領域等化処理では、サイクリックプリフィクス（ＣＰ：Cyclic Prefix)と呼ばれる周期的に拡張した信号がしばしば用いられる。【０００９】
図６は従来技術に係るサイクリックプリフィクス（以下、ＣＰという。）を付加した信号の信号波形を示す図である。図６において、ＴｓとＴｅはそれぞれ、シンボル時間及びＣＰの継続時間を表す。受信機では、周期的に拡張した部分の信号は、復調に用いない。反射波の到来時間差が、ＣＰの区間内であれば、前の信号ブロックからのブロック間干渉（ＩＢＩ：Inter-Block Interference）を受けることなく等化することが可能である。ＣＰの区間は、冗長な信号を送ることになるため、電力ロス及び伝送速度の低下を招くことになるが、マルチコード伝送やＯＦＤＭなどの並列伝送システムなどでは、その影響は小さくなるため、ＣＰは、この様な伝送方法と併用されることが多い。【００１０】
これらの方法の他に、行列演算による手法が非特許文献１及び特許文献３に示されている。この方法は、通信路特性Ｈを行列を用いて表し、その逆行列を演算することにより等化処理を行うものである。特に、ＣＰを付加したシステムでは、通信路特性Ｈを表す行列を巡回行列で表すことができ、最小二乗誤差法（Minimum Mean Square Error；以下、ＭＭＳＥという。）や、ゼロフォーシング法（Zero Forcing；以下、ＺＦ法という。)などに基づいた逆行列演算により等化処理を行うことができる。【００１１】
図７は従来技術に係る行列演算による等化回路の構成を示すブロック図である。図７において、行列演算による等化回路は、Ｓ／Ｐ変換器５１と、行列演算器５５と、Ｐ／Ｓ変換器５４と、等化コントローラ５０とを備えて構成される。ここで、ＣＰの長さをＮｅとし、遅延波の到来遅延時間がこの区間内に収まるとすると、準静的なフェージング通信路の通信路特性（行列）Ｈは次式で表すことができる。なお、当該明細書において、数式がイメージ入力された墨付き括弧の数式番号（数番号）と、数式が文字入力された大括弧の数式番号（数番号）とを混在して用いており、また、当該明細書での一連の数式番号として「式（１）」の形式を用いて数式番号を式の最後部に付与して（付与していない数式も存在する）用いることとする。【００１２】
【数１】
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【００１３】
等化処理における乗算される行列は、ＭＭＳＥ基準に基づくものとＺＦ基準に基づくものでは、それぞれ次式の通りである。なお、行列の上付き添字のＨは複素共役転置である。【００１４】
ＭＭＳＥ：（ＨＨＨ＋σ２Ｉ）ＨＨ      （２）
ＺＦ：（ＨＨＨ）−１ＨＨ      （３）【００１５】
この行列は、通信路の状況により変化するため、トレーニング信号などを使用し、最小平均二乗法（ＬＭＳ：Least Mean Square)や逐次最小二乗法(ＲＬＳ：Recursive Least Squareｓ）などのアルゴリズムを用いて重み係数の更新を行う（例えば、非特許文献３参照。）。【００１６】
以上説明したように、周波数領域等化処理や行列演算による等化処理では、きわめて大きな回路規模を有する等化回路を生成する必要があるという問題点があった。【００１７】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、周波数領域等化処理や行列演算などの従来技術による等化処理に比較して、きわめて小さい回路規模で構成できる通信路等化装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
第１の発明に係る通信路等化装置は、
送信装置から送信される信号を受信装置により受信し、上記受信された信号を複数列の並列信号に直並列変換して出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される並列信号及び所定の重み係数に対して循環畳込み演算を行って循環畳込み演算後の信号を出力する演算手段と、
上記演算手段から出力される信号に基づいて、上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化するための上記重み係数を演算して上記演算手段に出力して設定する制御手段とを備え、
上記循環畳込み演算により上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化することを特徴とする。【００１９】
上記通信路等化装置において、上記送信装置から送信される信号は参照信号を含み、
上記制御手段は、上記演算手段から出力される信号に含まれる参照信号を、上記参照信号と同一の参照信号と比較し、その誤差が実質的に最小となるように上記重み係数を更新することにより上記重み係数を演算して上記演算手段に出力して設定することを特徴とする。【００２０】
また、上記通信路等化装置において、上記演算手段は、
各レジスタで記憶される信号が循環するように接続された複数のレジスタを有し、上記変換手段から出力される並列信号を入力して各レジスタにおいて記憶して出力し、１つのレジスタに記憶された信号を次に接続されたレジスタに出力して記憶するように順次循環させて記憶して出力するサイクリックシフトレジスタと、
上記サイクリックシフトレジスタから出力される並列信号に対して所定の重み係数を乗算して乗算後の信号を出力する乗算手段と、
上記乗算手段から出力される乗算後の信号を加算して、加算後の信号を出力する加算手段とを備えたことを特徴とする。【００２１】
ここで、上記サイクリックシフトレジスタと、上記乗算手段と、上記加算手段とを、１つの高速演算器により構成したことを特徴とする。【００２２】
第２の発明に係る通信路等化方法は、
送信装置から送信される信号を受信装置により受信し、上記受信された信号を複数列の並列信号に直並列変換して出力するステップと、
上記並列信号及び所定の重み係数に対して循環畳込み演算を行って循環畳込み演算後の信号を出力するステップと、
上記循環畳込み演算後の信号に基づいて、上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化するための上記重み係数を演算して上記循環畳込み演算のための重み係数として設定するステップとを含み、
上記循環畳込み演算により上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化することを特徴とする。【００２３】
上記通信路等化方法において、上記送信装置から送信される信号は参照信号を含み、
上記重み係数を演算して設定するステップは、上記循環畳込み演算後の信号に含まれる参照信号を、上記参照信号と同一の参照信号と比較し、その誤差が実質的に最小となるように上記重み係数を更新することにより上記重み係数を演算して上記演算手段に出力して設定することを含むことを特徴とする。【００２４】
また、上記通信路等化方法において、送信装置から送信されるトレーニング信号を受信装置により受信し、上記トレーニング信号を複数列の並列信号に直並列変換して出力する変換ステップと、
上記並列信号に対してそれぞれ所定の重み係数と循環畳込み演算を行って循環畳込み演算後の信号を出力する演算ステップと、
上記循環畳込み演算後の信号を、上記トレーニング信号と同一のトレーニング信号と比較し、その誤差が実質的に最小となるように上記重み係数を更新し、上記更新された重み係数を用いて上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化させる等化ステップとを含むことを特徴とする。【００２５】
さらに、上記通信路等化方法において、上記演算ステップは、
各レジスタで記憶される信号が循環するように接続された複数のレジスタを有するサイクリックシフトレジスタを用いて、上記並列信号を入力して各レジスタにおいて記憶して出力し、１つのレジスタに記憶された信号を次に接続されたレジスタに出力して記憶するように順次循環させて記憶して出力するステップと、
上記サイクリックシフトレジスタから出力される並列信号に対して所定の重み係数を乗算して乗算後の信号を出力するステップと、
上記乗算後の信号を加算して、加算後の信号を出力するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る通信路等化装置及び方法によれば、送信装置から送信される信号を受信装置により受信し、上記受信された信号を複数列の並列信号に直並列変換して出力し、上記並列信号及び所定の重み係数に対して循環畳込み演算を行って循環畳込み演算後の信号を出力し、上記循環畳込み演算後の信号に基づいて、上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化するための上記重み係数を演算して上記循環畳込み演算のための重み係数として設定し、上記循環畳込み演算により上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化する。従って、従来技術に比較して回路規模を大幅に縮小し、これにより、製造コストを大幅に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る無線送信装置の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は（ａ）の無線送信装置からの無線信号を受信するための無線受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の等化回路２４の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の等化回路の変形例である等化回路２４Ａの構成を示すブロック図である。
【図４】従来技術に係る線形畳込み演算による等化回路の構成を示すブロック図である。
【図５】従来技術に係る周波数領域等化回路の構成を示すブロック図である。
【図６】従来技術に係るサイクリックプリフィクスを付加した信号の信号波形を示す図である。
【図７】従来技術に係る行列演算による等化回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１…符号化器、
１２…直並列変換器（Ｓ／Ｐ変換器）、
１３…符号乗算器、
１４…並直列変換器（Ｐ／Ｓ変換器）、
１５…サイクリックプリフィクス付加器（ＣＰ付加器）、
１６…無線送信回路、
１７…アンテナ、
１８，１８Ａ…トレーニング信号発生器、
２１…アンテナ、
２２…無線受信回路、
２３…サイクリックプリフィクス除去器（ＣＰ除去器）、
２４…等化回路、
２５…直並列変換器（Ｓ／Ｐ変換器）、
２６…符号乗算器、
２７…並直列変換器（Ｐ／Ｓ変換器）、
２８…復号器、
３０…等化コントローラ、
３１…直並列変換器（Ｓ／Ｐ変換器）、
３２…サイクリックシフトレジスタ、
３２Ａ…高速循環畳込み演算器、
３３−０乃至３３−（Ｎ−１）…乗算器、
３４−０乃至３４−（Ｎ−１）…重み係数レジスタ、
３５…加算器、
３６…クロック発生器。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。本発明に係る実施形態では、周波数領域等化回路及び行列演算による等化回路の回路規模を縮小するため、循環畳込み演算による等化回路を提案する。【００３０】
図１（ａ）は本発明の実施形態に係る無線送信装置の構成を示すブロック図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の無線送信装置からの無線信号を受信するために設けられ、等化回路２４を備えた無線受信装置の構成を示すブロック図である。また、図２は図１の等化回路２４の構成を示すブロック図である。実施形態に係る等化回路２４は、周波数領域等化回路及び行列演算による等化回路と同等の性能を回路規模を縮小して達成するものである。【００３１】
まず、図１を参照して、ＣＰを用いた無線通信であって、等化回路２４を備えた無線通信システムについて以下、詳細説明する。【００３２】
無線通信システムでは、送信された信号は、反射、散乱され受信機では、遅延時間をもつ複数の信号が受信されることになる。遅延して到来した信号は、干渉信号となり、性能劣化の大きな要因となる。本実施形態では、遅延波による性能劣化を軽減するためにＣＰを付加したマルチコード伝送システムについて説明する。【００３３】
図１（ａ）の無線送信装置では、入力される情報ビット（ベクトル）ｂは、符号化器１１により、冗長ビットが付加された符号化ビット（ベクトル）ｂｃへ変換される。次いで、Ｓ／Ｐ変換器１２により低速な複数Ｍ本の並列信号に変換された後、それぞれ別のブランチへ割り当てられる。それぞれのブランチにおいて異なる符号を乗算した後、それらを合成する。図１（ａ）では、この操作を符号乗算器１３とＰ／Ｓ変換器１４により行っている。合成後の信号であるマルチコード信号（ベクトル）ｓは、乗算する符号セット（行列）をＣとすると、ｓ＝ＣＴｂｃで表される。その後、シンボルの末尾と同じ信号（ＣＰ）をＣＰ付加器１５により送信信号の前に付加することにより信号を周期的に拡張する。当該送信信号は無線送信回路１６により変調や電力増幅された後、アンテナ１７から放射される。【００３４】
ＣＰを付加したシステムでは、無線通信路の伝達関数を、巡回行列を用いて表すことができる。無線通信路の伝達関数（行列）をＨとすると、受信信号（ベクトル）はｒ＝Ｈｓで与えられる。図１（ｂ）の無線受信装置では、当該受信信号を無線受信回路２２により受信して低雑音増幅した後、低域周波数変換、復調などの所定の無線受信処理を実行する。そして、無線送信装置のＣＰ付加器１５で付加したＣＰをＣＰ除去器２３により取り除いた後、等化回路２４により詳細後述する回線等化処理が施された後、Ｓ／Ｐ変換器２５により同一の信号を複数のＭ本のブランチへコピーする。それぞれのブランチにおいて、符号乗算器２６により、無線送信装置で乗算した符号と同一の符号を乗算して出力信号を得る。さらに、Ｐ／Ｓ変換器２７により直列信号に変換し、復号器２８により復号後、受信データを得る。【００３５】
なお、等化回路２４の等化処理のために、無線送信装置では、本来送信すべきデータ送信の前段において、所定のトレーニング信号をトレーニング信号発生器１８により発生させてＣＰ付加器１５の入力端子に入力して送信する一方、無線受信装置では、当該トレーニング信号を含む無線信号を復調してトレーニング信号を抽出した後、等化回路２４の等化コントローラ３０では、復調されたトレーニング信号を、無線送信装置側で発生されるトレーニング信号と同一のトレーニング信号をトレーニング信号発生器１８Ａにより発生されるトレーニング信号と比較することにより、公知の最小平均二乗法や逐次最小二乗法などの所定のアルゴリズムを用いて上記比較結果の誤差が実質的に最小となるように重み係数ｗｉ（ｉ＝０，１，２，…，Ｎ−１）の更新を行う。【００３６】
次いで、図２を参照して、本実施形態に係る等化回路２４について以下に説明する。等化回路２４は、Ｓ／Ｐ変換器３１と、サイクリックシフトレジスタ３２と、複数Ｎ個の乗算器３３−０乃至３３−（Ｎ−１）と、重み係数レジスタ３４−０乃至３４−（Ｎ−１）と、加算器３５と、クロック発生器３６と、等化コントローラ３０とを備えて構成される。【００３７】
図２において、ＣＰ除去器２３から入力されたシリアル形式の標本列（ベクトル）ｒ＝（ｒ０，ｒ１，ｒ２，…，ｒＮ−１)は、Ｓ／Ｐ変換器３１によりＮ個の並列データに変換された後、サイクリックシフトレジスタ３２に入力される。サイクリックシフトレジスタ３２は複数Ｎ個のレジスタ３７−０乃至３７−（Ｎ−１）からなり、先頭部のレジスタ３７−０からの出力データが最後部のレジスタ３７−（Ｎ−１）に入力されてデータが循環（巡回）するように構成されている。すなわち、クロック発生器３６からのクロックに応じて、保持されたデータ値は、次のレジスタへシフトされる。上述のようにサイクリックシフトレジスタ３２の両端が結線されており、サイクリックシフトレジスタ３２内を標本列が循環する形になる。それぞれのレジスタ３７−０乃至３７−（Ｎ−１）に保持された標本値は、重み係数レジスタ３４−０乃至３４−（Ｎ−１）から出力される重み係数ｗｉ（ｉ＝０，１，２，…，Ｎ−１）が乗算され、加算器３５により合成された後、Ｓ／Ｐ変換器２５及び等化コントローラ３０に出力される。等化コントローラ３０は、所定のアルゴリズムに従って、加算器３５からの出力値から、重み係数ｗｉを計算しこれらの値を更新して重み係数レジスタ３４−０乃至３４−（Ｎ−１）を記憶する。すなわち、サイクリックシフトレジスタ３２内のデータ値は、１つのブロックの一周期分のデータ値が循環したらそのデータ値を消去し次のブロックの演算を行う。ここで、サイクリックシフトレジスタ３２とＮ個の乗算器３３−０乃至３３−（Ｎ−１）と加算器３５とにより循環畳込み演算回路を構成している。また、等化コントローラ３０による重み係数ｗｉの更新は、他の従来技術の方法と同様に、無線送信装置側で発生されるトレーニング信号と同一のトレーニング信号をトレーニング信号発生器１８Ａにより発生して、加算器３５から出力されるトレーニング信号を、上記トレーニング信号発生器１８Ａにより発生されるトレーニング信号と比較し、ＬＭＳやＲＬＳなどのアルゴリズムを用いて比較結果の誤差が実質的に最小となるように重み係数ｗｉの更新を行う。以上の構成により、循環畳込み演算を実行することにより回線等化処理を行う。【００３８】
次いで、本実施形態に係る循環畳込み演算等化装置と、周波数領域等化及び行列演算による等化装置との理論的関係について以下に説明する。【００３９】
ここでは、ＭＭＳＥ基準の等化処理を例に挙げて、非特許文献２などによる周波数領域等化処理及び特許文献３による行列演算による等化処理と、本実施形態に係る循環畳込み演算等化処理との関係について述べる。ＭＭＳＥの重み行列は、送信信号（ベクトル）ｓと受信信号（ベクトル）ｙとの誤差を最小にするように行列の重みを選択する。これは、公知の最小二乗問題であり、その解は、次式で表される。【００４０】
【数２】
2008093490.tif 000004
【００４１】
通信路特性Ｈは、式（１）のように巡回行列で表されるので、次式のように書き換えることができる。【００４２】
Ｈ＝ＦΛＦＨ          （６）【００４３】
ここで、行列ＦはＤＦＴ行列を表し、また、行列Λは次式で表される。【００４４】
Λ＝ｄｉａｇ（Ｈ０，Ｈ１，…，ＨＮ−１）      （７）【００４５】
ここで、ｄｉａｇ（・）は引数（・）を有する対角行列を表す。式（６）を式（５）に代入することにより、ＭＭＳＥ基準の重み係数（行列）ｗは、次式のように書き換えられる。【００４６】
ｗ＝Ｆ（Λ２＋σ２Ｉ）−１ΛＨＦＨ      （８）【００４７】
ここで、σ２は雑音電力の分散を表す。また、（Λ２＋σ２Ｉ）−１ΛＨは対角行列なので、ｗは巡回行列となる。ここで、重み係数の巡回行列ｗを次式で表されると仮定する。【００４８】
ｗ＝（ｗ０，ｗ１，ｗ２，…，ｗＮ−１）      （９）【００４９】
このとき、巡回行列ｗの特徴から、その第一列のベクトルｗ０は、次式の関係を満たす。【００５０】
【数３】
2008093490.tif 000005
【００５１】
式（１０）においてのみ、＊は複素共役を表す。このとき、ＭＭＳＥ基準の等化回路の出力信号（ベクトル）ｗｒは次式で表される。【００５２】
【数４】
2008093490.tif 000006
【００５３】
ここで、
【数５】
2008093490.tif 000007
は、それぞれアダマール積、循環畳込みを表す。以上より、周波数領域におけるＭＭＳＥ等化処理及び時間領域における行列演算によるＭＭＳＥ等化処理と、本実施形態に係る循環畳込み演算等化処理は、同一の結果を得ることが確認できる。なお、循環畳込み演算方法については、例えば、非特許文献４において開示されており、当該非特許文献４では、同じ乗算を省いたり、加算に置き換えることにより、演算効率を上げる方法が開示されている。【００５４】
図３は図２の等化回路の変形例に係る等化回路２４Ａの構成を示すブロック図である。図３において、図２に比較して、サイクリックシフトレジスタ３２と、Ｎ個の乗算器３３−０乃至３２−（Ｎ−１）と、加算器３５とを１つの高速循環畳込み演算器３２Ａにより構成したことを特徴としている。当該高速循環畳込み演算器３２Ａは例えばＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）であり、サイクリックシフトレジスタ３２と、Ｎ個の乗算器３３−０乃至３２−（Ｎ−１）と、加算器３５との各演算をプログラムに基づく演算処理で実現するものである。この構成により、図３の等化回路２４Ａは、図２の等化回路２４に比較して演算回数を削減し、時間的に早く演算結果を得ることができるという利点がある。【００５５】
以上の実施形態においては、無線送信装置と無線受信装置との間の無線回線の通信路特性を等化させる等化回路２４，２４Ａについて説明しているが、本発明はこれに限らず、有線回線の通信路特性を等化させる等化回路にも適用できる。【００５６】
以上の実施形態においては、トレーニング信号である参照信号を用いてＬＭＳアルゴリズムやＲＬＳアルゴリズムなど（例えば、非特許文献５参照。）を用いて、送信装置からの受信信号に含まれる参照信号を、上記参照信号と同一の参照信号と比較し、その誤差が実質的に最小となるように、送信装置と受信装置との間の通信路を等化する、循環畳込み演算用重み係数を更新することにより当該重み係数を演算して設定した後、演算された重み係数を用いて参照信号でないデータ信号などの本体信号に対して循環畳込み演算をすることにより、送信装置と受信装置との間の通信路を等化した状態で本体信号を受信することができる。しかしながら、本発明はこれに限らず、送信装置からの受信信号に含まれる参照信号でないデータ信号などの本体信号に基づいて、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）、ＭＭＡ（Multi-Modulus Algorithm）、ＲＣＡ（Reduced Constellation Algorithm）、ＺＦ（Zero Forcing）法などの公知のブラインド適応制御アルゴリズム（例えば、非特許文献６−９参照。）を用いて、送信装置と受信装置との間の通信路を等化する、循環畳込み演算用重み係数を演算してもよい。すなわち、本願発明は、特に、循環畳込み演算により送信装置と受信装置との間の通信路を等化することを特徴とするものである。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上詳述したように、本発明に係る通信路等化装置及び方法によれば、送信装置から送信される信号を受信装置により受信し、上記受信された信号を複数列の並列信号に直並列変換して出力し、上記並列信号及び所定の重み係数に対して循環畳込み演算を行って循環畳込み演算後の信号を出力し、上記循環畳込み演算後の信号に基づいて、上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化するための上記重み係数を演算して上記循環畳込み演算のための重み係数として設定し、上記循環畳込み演算により上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化する。従って、従来技術に比較して回路規模を大幅に縮小し、これにより、製造コストを大幅に低減させることができる。
【図１】
2008093490.tif 000008
【図２】
2008093490.tif 000009
【図３】
2008093490.tif 000010
【図４】
2008093490.tif 000011
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008093490.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月5日(2008.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置から送信される信号を受信装置により受信し、上記受信された信号を複数列の並列信号に直並列変換して出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される並列信号及び所定の重み係数に対して循環畳込み演算を行って循環畳込み演算後の信号を出力する演算手段と、
上記演算手段から出力される信号に基づいて、上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化するための上記重み係数を演算して上記演算手段に出力して設定する制御手段とを備え、
上記循環畳込み演算により上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化することを特徴とする通信路等化回路。
【請求項２】
上記送信装置から送信される信号は参照信号を含み、
上記制御手段は、上記演算手段から出力される信号に含まれる参照信号を、上記参照信号と同一の参照信号と比較し、その誤差が実質的に最小となるように上記重み係数を更新することにより上記重み係数を演算して上記演算手段に出力して設定することを特徴とする請求項１記載の通信路等化回路。
【請求項３】
上記演算手段は、
各レジスタで記憶される信号が循環するように接続された複数のレジスタを有し、上記変換手段から出力される並列信号を入力して各レジスタにおいて記憶して出力し、１つのレジスタに記憶された信号を次に接続されたレジスタに出力して記憶するように順次循環させて記憶して出力するサイクリックシフトレジスタと、
上記サイクリックシフトレジスタから出力される並列信号に対して所定の重み係数を乗算して乗算後の信号を出力する乗算手段と、
上記乗算手段から出力される乗算後の信号を加算して、加算後の信号を出力する加算手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の通信路等化回路。
【請求項４】
上記サイクリックシフトレジスタと、上記乗算手段と、上記加算手段とにより構成される循環畳込みを行う回路を、高速循環畳込みアルゴリズムを使用した１つの高速演算器により構成したことを特徴とする請求項３記載の通信路等化回路。
【請求項５】
送信装置から送信される信号を受信装置により受信し、上記受信された信号を複数列の並列信号に直並列変換して出力するステップと、
上記並列信号及び所定の重み係数に対して循環畳込み演算を行って循環畳込み演算後の信号を出力するステップと、
上記循環畳込み演算後の信号に基づいて、上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化するための上記重み係数を演算して上記循環畳込み演算のための重み係数として設定するステップとを含み、
上記循環畳込み演算により上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化することを特徴とする通信路等化方法。
【請求項６】
上記送信装置から送信される信号は参照信号を含み、
上記重み係数を演算して設定するステップは、上記循環畳込み演算後の信号に含まれる参照信号を、上記参照信号と同一の参照信号と比較し、その誤差が実質的に最小となるように上記重み係数を更新することにより上記重み係数を演算して上記演算手段に出力して設定することを含むことを特徴とする請求項５記載の通信路等化方法。
【請求項７】
送信装置から送信されるトレーニング信号を受信装置により受信し、上記トレーニング信号を複数列の並列信号に直並列変換して出力する変換ステップと、
上記並列信号に対してそれぞれ所定の重み係数と循環畳込み演算を行って循環畳込み演算後の信号を出力する演算ステップと、
上記循環畳込み演算後の信号を、上記トレーニング信号と同一のトレーニング信号と比較し、その誤差が実質的に最小となるように上記重み係数を更新し、上記更新された重み係数を用いて上記送信装置と上記受信装置との間の通信路特性を等化させる等化ステップとを含むことを特徴とする請求項５又は６記載の通信路等化方法。
【請求項８】
上記演算ステップは、
各レジスタで記憶される信号が循環するように接続された複数のレジスタを有するサイクリックシフトレジスタを用いて、上記並列信号を入力して各レジスタにおいて記憶して出力し、１つのレジスタに記憶された信号を次に接続されたレジスタに出力して記憶するように順次循環させて記憶して出力するステップと、
上記サイクリックシフトレジスタから出力される並列信号に対して所定の重み係数を乗算して乗算後の信号を出力するステップと、
上記乗算後の信号を加算して、加算後の信号を出力するステップとを含むことを特徴とする請求項７記載の通信路等化方法。
【国際調査報告】
2008093490.tif 000015
2008093490.tif 000016
2008093490.tif 000017
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