(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線通信装置から第２の無線通信装置へ信号を中継する無線中継装置において、
受信アンテナから供給される第１のＲＦ信号に基づいて第１のベースバンド信号を生成する受信部と、
前記受信アンテナにおける回り込み波を模したレプリカ信号を前記第１のベースバンド信号から減算し、第２のベースバンド信号を得るキャンセル部と、
前記第２のベースバンド信号に基づいて第２のＲＦ信号を生成し、送信アンテナに供給する送信部と、
前記第２のＲＦ信号が前記受信アンテナに回り込む第１の伝搬路に対応するウェイトを生成するウェイト生成部と、
前記第２のベースバンド信号に前記ウェイトを乗算することにより、前記キャンセル部に供給するためのレプリカ信号を得るウェイト乗算部と
を具備し、
前記ウェイト生成部は、
前記第１の無線通信装置から前記無線中継装置までの第２の伝搬路と前記第１の伝搬路との組み合わせに対応する第１の伝搬路応答を推定する伝搬路推定部と、
第１の期間に亘る前記第１の伝搬路応答の推定値の時間変動を算出する変動算出部と、
前記第１の伝搬路応答の推定値の時間変動に基づいて前記ウェイトを更新するウェイト更新部と
を具備する、
無線中継装置。
【請求項２】
前記ウェイト生成部は、
前記第１の伝搬路応答の推定値の時間変動に基づいて前記第２の伝搬路に対応する第２の伝搬路応答の推定値を更新する伝搬路更新部
を更に具備し、
前記ウェイト更新部は、前記伝搬路更新部で更新された前記第２の伝搬路応答の推定値に基づいて前記ウェイトを更新する請求項１の無線中継装置。
【請求項３】
前記伝搬路推定部は、前記送信アンテナから前記第２のＲＦ信号が送信されている期間において前記第１の無線通信装置から送信される既知信号に基づいて前記第１の伝搬路応答を推定する、請求項１の無線中継装置。
【請求項４】
前記ウェイト更新部は、前記第２の伝搬路に対応する第２の伝搬路応答の推定値と、前記第１の伝搬路応答の推定値の時間変動とに基づいて前記ウェイトを更新する、請求項１の無線中継装置。
【請求項５】
前記伝搬路推定部は、前記送信アンテナから前記第２のＲＦ信号が送信されていない期間において前記第１の無線通信装置から送信される既知信号及び前記第２のベースバンド信号に基づいて、前記第２の伝搬路に対応する第２の伝搬路応答を推定する、請求項１の無線中継装置。
【請求項６】
前記ウェイト更新部は、前記第１の期間と異なる第２の期間において前記第１の期間に亘る前記第１の伝搬路応答の推定値の時間変動と前記第２の伝搬路に対応する第２の伝搬路応答の推定値とに基づいて前記ウェイトを更新し、前記第１の期間に亘って前記ウェイトの更新を停止する、請求項１の無線中継装置。
【請求項７】
前記第２の期間及び前記第１の期間は交互に繰り返し出現する、請求項６の無線中継装置。
【請求項８】
前記ウェイト生成部は、
前記第２のベースバンド信号に離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を施して周波数領域の信号を得るフーリエ変換部と、
前記ウェイト更新部によって更新されたウェイトに逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）を施し、時間領域のウェイトを前記ウェイト乗算部に供給する逆フーリエ変換部と
を更に具備し、
前記伝搬路推定部は、前記送信アンテナから前記第２のＲＦ信号が送信されている期間において前記第１の無線通信装置から送信される既知信号と前記周波数領域の信号とに基づいて、前記第１の伝搬路応答を周波数領域で推定する、
請求項１の無線中継装置。
【請求項９】
第１の無線通信装置から第２の無線通信装置へ複数のストリームを備える信号を中継する無線中継装置において、
複数の受信アンテナから供給される複数の第１のＲＦ信号に基づいて複数の第１のベースバンド信号を生成する受信部と、
前記複数の受信アンテナにおける回り込み波を模した複数のレプリカ信号を前記複数の第１のベースバンド信号から減算し、複数の第２のベースバンド信号を得るキャンセル部と、
前記複数の第２のベースバンド信号に基づいて複数の第２のＲＦ信号を生成し、複数の送信アンテナに供給する送信部と、
前記複数の第２のＲＦ信号が前記複数の受信アンテナに回り込む複数の第１の伝搬路に対応する複数のウェイトを生成するウェイト生成部と、
前記複数の第２のベースバンド信号に前記複数の受信アンテナの各々に対応する複数のウェイトを乗算してから合成することにより、前記キャンセル部に供給するための複数のレプリカ信号の各々を得るウェイト乗算部と
を具備し、
前記ウェイト生成部は、
前記第１の無線通信装置から前記無線中継装置までの複数の第２の伝搬路と前記複数の第１の伝搬路との組み合わせに対応する第１の伝搬路応答を推定する伝搬路推定部と、
第１の期間に亘る前記第１の伝搬路応答の推定値の時間変動を算出する変動算出部と、
前記第１の伝搬路応答の推定値の時間変動に基づいて前記複数のウェイトを更新するウェイト更新部と
を具備する、
無線中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、無線中継装置における回り込み波のキャンセル技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線中継装置（リピータ）は、親局（中継元）からの受信信号を増幅し、子局（中継先）に送信する。無線中継装置は、セルラシステム（例えば、３ＧＰＰ−ＬＴＥ）、放送システム（例えば、地上デジタル放送システム）などの様々な無線通信システムにおいて利用される。
【０００３】
無線中継装置からの送信信号は、子局だけでなく無線中継装置自身によっても受信される。この無線中継装置から送信されて無線中継装置自身によって受信される信号は、回り込み波と呼ばれる。回り込み波が無線中継装置によって繰り返し増幅されると、系が発振するという問題がある。この問題は、周波数利用効率を高めるために同一の周波数帯で受信及び送信（中継）を行う場合に顕著である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３５５１６０号公報
【特許文献２】特開２００２−７７０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施形態は、回り込み波をキャンセル可能な無線中継装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、無線中継装置は、第１の無線通信装置から第２の無線通信装置へ信号を中継する。無線中継装置は、受信部と、キャンセル部と、送信部と、ウェイト生成部と、ウェイト乗算部とを含む。受信部は、受信アンテナから供給される第１のＲＦ信号に基づいて第１のベースバンド信号を生成する。キャンセル部は、受信アンテナにおける回り込み波を模したレプリカ信号を第１のベースバンド信号から減算し、第２のベースバンド信号を得る。送信部は、第２のベースバンド信号に基づいて第２のＲＦ信号を生成し、送信アンテナに供給する。ウェイト生成部は、第２のベースバンド信号が受信アンテナに回り込む第１の伝搬路に対応するウェイトを生成する。ウェイト乗算部は、第２のベースバンド信号にウェイトを乗算することにより、キャンセル部に供給するためのレプリカ信号を得る。ウェイト生成部は、伝搬路推定部と、ウェイト更新部と、変動算出部と、伝搬路更新部とを含む。伝搬路推定部は、送信アンテナから第２のＲＦ信号が送信されている期間において第１の無線通信装置から送信される既知信号と第２のベースバンド信号とに基づいて、第１の無線通信装置から無線中継装置までの第２の伝搬路と第１の伝搬路との組み合わせに対応する第１の伝搬路応答を推定する。ウェイト更新部は、第２の伝搬路に対応する第２の伝搬路応答と第１の伝搬路応答とに基づいてウェイトを更新する。変動算出部は、第１の伝搬路応答の第１の期間に亘る変動を算出する。伝搬路更新部は、変動に基づいて第２の伝搬路応答を更新する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】比較例の効果の説明図。
【図２】第１の実施形態に係る無線中継装置を例示するブロック図。
【図３】図２のウェイト生成部を例示するブロック図。
【図４】図３のウェイト生成部の動作の説明図。
【図５】第２の実施形態に係る無線中継装置のウェイト生成部を例示するブロック図。
【図６】３ＧＰＰ−ＬＴＥの参照信号の説明図。
【図７】第３の実施形態に係る無線中継装置を例示するブロック図。
【図８】図７のウェイト生成部を例示するブロック図。
【図９】第３の実施形態に係る無線中継装置の効果の説明図。
【図１０】第４の実施形態に係る無線中継装置を例示するブロック図。
【図１１】図１０のウェイト生成部を例示するブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、実施形態について説明する。以降の説明において符号ＸＸＸによって参照される構成要素が複数存在する場合には、符号ＸＸＸ−Ａのように添え字Ａによって個別の構成要素を参照したり、単に符号ＸＸＸによって係る構成要素を総称したりする。尚、各実施形態は、リレー局、ギャップフィラーなどの中継を前提とする種々の無線通信装置として実装できる。
【０００９】
（第１の実施形態）  
図２に示されるように、第１の実施形態に係る無線中継装置１００は、アンテナ１０１、受信ＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部１０２、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１０３、回り込み波キャンセル部１０４、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１０５、送信ＲＦ部１０６、増幅器１０７、送信アンテナ１０８、ウェイト乗算部１０９及びウェイト生成部２００を含む。
【００１０】
無線中継装置１００は、伝搬路２０を介して親局１０からの信号を受信し、図示しない伝搬路を介して図示しない子局に信号を送信する。親局１０は、例えば基地局、放送局などの無線通信装置である。子局は、例えばＵＥ（Ｕｓｅｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）などの無線通信装置である。
【００１１】
受信アンテナ１０１は、親局１０からの信号を伝搬路２０を介して受信する。尚、無線中継装置１００の中継実施期間において、受信アンテナ１０１は、送信アンテナ１０８からの回り込み波も回り込み伝搬路４０を介して受信する。即ち、中継実施期間における受信アンテナ１０１による受信信号には、親局１０からの信号と送信アンテナ１０８からの回り込み波との両方が含まれている。
【００１２】
受信ＲＦ部１０２は、受信アンテナ１０１による受信信号を調整（フィルタリング、低雑音増幅など）し、ダウンコンバートしてベースバンド信号を生成する。ＡＤＣ１０３は、受信ＲＦ部１０２からのベースバンド信号（アナログ信号）を（ダウンサンプルされた）デジタル信号に変換する。
【００１３】
回り込み波キャンセル部１０４は、ＡＤＣ１０３の出力信号から、受信アンテナ１０１における回り込み波を模した信号（以降、レプリカ信号と称する）を減算することにより、回り込み波のキャンセルを実現する。回り込み波キャンセル部１０４の出力信号は、ＤＡＣ１０５に供給されると共に、ウェイト乗算部１０９及びウェイト生成部２００にも供給される。ＤＡＣ１０５は、回り込み波キャンセル部１０４の出力信号（デジタル信号）をアナログ信号に変換する。
【００１４】
送信ＲＦ部１０６は、ＤＡＣ１０５からのアナログ信号を調整（フィルタリングなど）し、アップコンバートしてＲＦ信号を生成する。増幅器１０７は、送信ＲＦ部１０６からのＲＦ信号の電力を増幅し、送信アンテナ１０８に供給する。尚、図１及び他の図において、増幅器１０７は送信ＲＦ部１０６と区別して描かれているが、増幅器１０７は送信ＲＦ部１０６の一部であってもよい。
【００１５】
送信アンテナ１０８は、増幅器１０７からのＲＦ信号を送信する。この送信信号は、図示しない伝搬路を介して図示しない子局によって受信されると共に、回り込み伝搬路４０を介して受信アンテナ１０１によっても受信される。
【００１６】
ウェイト乗算部１０９は、回り込み波キャンセル部１０４からの入力信号に、ウェイト生成部２００からのウェイトを乗算することによりレプリカ信号を得る。ウェイト乗算部１０９は、レプリカ信号を回り込み波キャンセル部１０４に供給する。
【００１７】
ウェイト生成部２００は、回り込み波キャンセル部１０４からの入力信号に基づいて、ウェイトを算出する。ウェイト生成部２００は、ウェイトをウェイト乗算部１０９に供給する。尚、ウェイト生成部２００の詳細は後述される。
【００１８】
以下、本実施形態における回り込み波のキャンセルの原理の理解を容易にするために数式を用いて説明する。尚、以降の解析は、各信号を等価的にベースバンド信号として扱っている。親局１０からの送信信号をＸ（ｚ）と定義する。また、ｚ−１はＺ変換における遅延素子を表す。Ｘ（ｚ）などは、ｚの多項式で表される。伝搬路２０に対応する伝搬路応答をＢ（ｚ）と定義する。送信信号Ｘ（ｚ）は、伝搬路２０の通過により伝搬路応答Ｂ（ｚ）を乗算されて、受信アンテナ１０１によって受信される。回り込み伝搬路４０の伝搬路応答をＲ（ｚ）、ウェイト乗算部１０９によって乗算されるウェイトをＷ（ｚ）と夫々定義する。回り込み波キャンセル部１０４の出力信号、即ち、観測点３０における観測信号をＹ（ｚ）と定義する。増幅器１０７の特性をＫと定義する。ここで、観測信号Ｙ（ｚ）は、下記の数式（１）によって表現できる。
【数１】
0005275383.tif 000002
【００１９】
数式（１）の右辺の第１項は、親局１０からの送信信号に基づく成分を表している。数式（１）の右辺の第２項は、送信アンテナ１０８からの回り込み波に基づく成分を表している。数式（１）の右辺の第３項は、無線中継装置１００内で（例えば、回り込み波キャンセル部１０４の前段で）付加される雑音成分を表している。数式（１）の右辺の第４項は、回り込み波キャンセル部１０４によってキャンセルされるレプリカ信号の成分を表している。数式（１）は、下記の数式（２）に変形できる。
【数２】
0005275383.tif 000003
【００２０】
一方、観測点３０における系全体の伝搬路応答（伝搬路２０及び回り込み伝搬路４０の組み合わせに対応する伝搬路応答）をＨ（ｚ）と定義すると、観測信号Ｙ（ｚ）は下記の数式（３）によっても表現できる。
【数３】
0005275383.tif 000004
【００２１】
数式（２）において、無線中継装置１００のＳＮ比（信号対雑音電力比）が十分に高いならばＢ（ｚ）・Ｘ（ｚ）に対してＱ（ｚ）が十分に小さいので、Ｑ（ｚ）が零であると仮定することができる。係る仮定によれば、数式（２）及び数式（３）に基づいて、伝搬路応答Ｈ（ｚ）は下記の数式（４）によっても表現できる。  
【数４】
0005275383.tif 000005
【００２２】
ここで、数式（４）の分母（１−Ｒ（ｚ）・Ｋ＋Ｗ（ｚ））が零になると、無線中継装置１００において発振が生じる。従って、いかなるＲ（ｚ）が与えられたとしてもこの分母が零とならないことを保証にするために、ウェイトＷ（ｚ）に関して下記の数式（５）を成立させることが望ましい。
【数５】
0005275383.tif 000006
【００２３】
数式（５）が成立することは、下記の数式（６）によって定義される誤差Ｅ（ｚ）が零になることと等価である。即ち、ウェイト生成部２００は、数式（６）の誤差Ｅ（ｚ）が零になるようにウェイトＷ（ｚ）を生成することが望ましい。  
【数６】
0005275383.tif 000007
【００２４】
伝搬路応答Ｈ（ｚ）は、中継実施期間において送信信号Ｘ（ｚ）が参照信号（パイロット信号などの既知信号）である場合の観測信号Ｙ（ｚ）から推定できる。また、伝搬路応答Ｂ（ｚ）は、中継開始前、中継停止期間など（即ち、送信アンテナ１０８から電波が放射されない期間）において送信信号Ｘ（ｚ）が参照信号である場合の観測信号Ｙ（ｚ）から推定できる。ウェイト生成部２００は、例えば数式（６）に従って算出した誤差Ｅ（ｚ）と、現行のウェイトとを用いて、下記の数式（７）に従って更新されたウェイトを生成する。
【数７】
0005275383.tif 000008
【００２５】
数式（７）において、Ｗ及びＥに付されたインデックス（即ち、ｎ，ｎ＋１）は例えばシンボル番号を表す。μは忘却係数を表す。最初のウェイトＷ０（ｚ）は、零であってもよいが、例えば好適なウェイトが既知であるならばその既知ウェイトが使用されてもよい。
【００２６】
ウェイト生成部２００は、図３に示されるように、伝搬路推定部２０１、ウェイト誤差算出部２０２、ウェイト更新部２０３、伝搬路変動算出部２０４、伝搬路更新部２０５及びウェイト制御部２０６を含む。ウェイト制御部２０６は、ウェイト生成部２００の各要素（例えば、ウェイト誤差算出部２０２、ウェイト更新部２０３、伝搬路変動算出部２０４及び伝搬路更新部２０５）を制御する。
【００２７】
伝搬路推定部２０１は、回り込み波キャンセル部１０４からの入力信号（即ち、観測信号Ｙ（ｚ））に基づいて中継実施期間において伝搬路応答Ｈ（ｚ）を推定する。伝搬路推定部２０１は、推定した伝搬路応答Ｈ（ｚ）をウェイト誤差算出部２０２及び伝搬路変動算出部２０４へ出力する。
【００２８】
ウェイト誤差算出部２０２は、例えば上記の数式（６）に従って誤差Ｅ（ｚ）を算出できる。具体的には、ウェイト誤差算出部２０２は、ウェイト制御部２０６によって指定される更新実施期間において、誤差Ｅ（ｚ）を例えばシンボル毎に算出する。ウェイト誤差算出部２０２は、伝搬路推定部２０１からの伝搬路応答Ｈ（ｚ）と、伝搬路更新部２０５からの伝搬路応答Ｂ（ｚ）とを用いて誤差Ｅ（ｚ）を算出する。ウェイト誤差算出部２０２は、算出した誤差Ｅ（ｚ）をウェイト更新部２０３へ出力する。一方、ウェイト誤差算出部２０２は、ウェイト制御部２０６によって指定される更新停止期間において、誤差Ｅ（ｚ）の算出を停止してもよい。
【００２９】
ウェイト更新部２０３は、例えば上記の数式（７）に従ってウェイトＷ（ｚ）を更新できる。具体的には、ウェイト更新部２０３は、ウェイト制御部２０６によって指定される更新実施期間において、現行のウェイトＷ（ｚ）とウェイト誤差算出部２０２からの誤差Ｅ（ｚ）とを用い、更新されたウェイトＷ（ｚ）を例えばシンボル毎に生成する。一方、ウェイト更新部２０３は、ウェイト制御部２０６によって指定される更新停止期間において、ウェイトＷ（ｚ）の更新を停止する。ウェイト更新部２０３は、更新されたウェイトをウェイト乗算部１０９へ出力する。
【００３０】
ここで、誤差Ｅ（ｚ）は、数式（６）から明らかなように、伝搬路応答Ｂ（ｚ）及び伝搬路応答Ｈ（ｚ）に基づいて算出される。しかしながら、中継実施期間において伝搬路推定部２０１は、伝搬路応答Ｈ（ｚ）を推定するものの、伝搬路応答Ｂ（ｚ）を推定しない。従って、中継実施期間において伝搬路応答Ｂ（ｚ）が変動すると、誤差Ｅ（ｚ）を正しく計算することが困難となる。即ち、回り込み波を十分にキャンセルすることが困難となり、発振が生じやすくなる。
【００３１】
例えば、伝搬路応答Ｂ（ｚ）を周期的に再測定（再推定）すれば、伝搬路応答Ｂ（ｚ）の変動に追従できるので、誤差Ｅ（ｚ）を正しく計算し易くなる。但し、伝搬路応答Ｂ（ｚ）を再測定するためには、中継を停止して回り込み波を排除する必要がある。即ち、伝搬路応答Ｂ（ｚ）の再測定は、無線中継装置１００の動作効率を低下させるおそれがある。
【００３２】
図１は、伝搬路応答Ｂ（ｚ）を周期的に再測定した場合に無線中継装置が安定動作（発振せずに動作）した頻度のシミュレーション結果を示している。このシミュレーションは、３ＧＰＰ−ＬＴＥの信号を中継することを仮定し、親局から無線中継装置までのドップラー周波数を５Ｈｚ及び１０Ｈｚと夫々仮定している。このシミュレーションは、以下の要領で実施された。まず、理想的な条件下（例えば、再測定間隔＝１シンボルに設定した状態）で無線中継装置を１００サブフレーム分動作させる。理想的な条件下で発振が生じると「発振」の度数を１カウントし、次の試行に移る。理想的な条件下で発振が生じなければ、再測定間隔を１サブフレームに設定して無線中継装置を再び１００サブフレーム分動作させる。再測定間隔＝１サブフレームで発振が生じれば、「０」の度数を１カウントし、次の試行に移る。一方、再測定間隔＝１サブフレームで発振が生じれば、以下同様に、再測定間隔を１サブフレームずつインクリメントして発振が生じるまで同様の評価を繰り返す。このような評価が１００回試行された。
【００３３】
例えば、再測定間隔を１サブフレームに設定して無線中継装置が安定動作する頻度（１００回中）は、「１」、「２」、「３」、・・・の度数の累積値に等しい。一般化すれば、再測定間隔をＸサブフレームに設定した状態で無線中継装置が安定動作する頻度（１００回中）は、「Ｘ」以上の度数の累積値に等しい。図１によれば、再測定間隔を少なくとも数サブフレーム程度に設定しなければ、無線中継装置を安定動作させることが困難であることが読み取れる。
【００３４】
図１から明らかなように、伝搬路応答Ｂ（ｚ）を周期的に再測定する比較例によれば、数サブフレーム毎に中継を停止させなければ伝搬路応答Ｂ（ｚ）の変動に追従することが困難である。そこで、本実施形態に係る無線中継装置１００は、伝搬路応答Ｂ（ｚ）の再測定を実施することなく（或いは、再測定間隔を比較的大きく設定して）この伝搬路応答Ｂ（ｚ）の変動に追従する。
【００３５】
以下、伝搬路応答Ｂ（ｚ）の変動に追従するための手法を説明する。上記の数式（６）は、下記の数式（８）に変形できる。  
【数８】
0005275383.tif 000009
【００３６】
所与の時点における伝搬路応答Ｈ（ｚ）及び伝搬路応答Ｂ（ｚ）の値をＨ０（ｚ）及びＢ０（ｚ）で表し、異なる時点における伝搬路応答Ｈ（ｚ）及び伝搬路応答Ｂ（ｚ）の値をＨ１（ｚ）及びＢ１（ｚ）で表すこととする。仮に、両時点の間における伝搬路応答Ｒ（ｚ）の変動が緩やか（望ましくは、不変）であり、かつ、ウェイトＷ（ｚ）が更新されないとすれば、両時点における誤差Ｅ（ｚ）は等しい値となる。即ち、数式（８）に基づいて下記の数式（９）が成立する。
【数９】
0005275383.tif 000010
【００３７】
Ｅ（ｚ）の絶対値が１よりも十分に小さければ、伝搬路応答Ｂ（ｚ）の変動（Ｂ１（ｚ）−Ｂ０（ｚ））が伝搬路応答Ｈ（ｚ）の変動（Ｈ１（ｚ）−Ｈ０（ｚ））と同程度であるととみなすことができる。ここで、前述のように、数式（９）を成立させるためには、両時点の間に亘ってウェイトＷ（ｚ）が更新されないことが前提となる。しかしながら、回り込み波をキャンセルするためには、ウェイトＷ（ｚ）の更新も必要である。従って、ウェイト生成部２００において、ウェイトに関して前述の更新停止期間及び更新実施期間の両方が用意される。例えば、更新停止期間及び更新実施期間は、交互に用意される。直前の更新停止期間の終了時における伝搬路応答Ｂ（ｚ）の値をＢ０（ｚ）で表し、現行の更新停止期間の開始時における伝搬路応答Ｈ（ｚ）の値をＨｔ（ｚ）で表し、現行の更新停止期間の終了時における伝搬路応答Ｂ（ｚ）及び伝搬路応答Ｈ（ｚ）の値をＢ１（ｚ）及びＨ１（ｚ）で表すこととすると、下記の数式（１０）が成立する。
【数１０】
0005275383.tif 000011
【００３８】
ここで、αは補正係数である。即ち、伝搬路応答Ｂ（ｚ）の変動（Ｂ１（ｚ）−Ｂ０（ｚ））に要した期間ＴＢは伝搬路応答Ｈ（ｚ）の変動（Ｈ１（ｚ）−Ｈ０（ｚ））に要した期間ＴＨに比べて長いことが考慮され、αによって両期間の差異に起因する変動量の差異が補正される。αは、両期間の比（＝ＴＢ／ＴＨ）に基づく値であってもよいし、設計的或いは実験的に導出された値（例えば、１より大きい値）であってもよい。
【００３９】
３ＧＰＰ−ＬＴＥに関して、更新実施期間及び更新停止期間は、例えば図４に示されるように用意される。図４の例によれば、更新実施期間及び更新停止期間は夫々１／２サブフレーム長（＝１スロット長＝７シンボル長＝０．５ｍｓ）を持つ。図４の例によれば、ＴＢ＝１サブフレーム、ＴＨ＝１／２サブフレームなので、α＝２が用いられる。尚、更新実施期間及び更新停止期間の長さは異なっていてもよいし、一方または両方の長さが可変であってもよい。
【００４０】
図３の伝搬路変動算出部２０４は、上記の数式（９）の左辺に示される伝搬路応答Ｈ（ｚ）の変動を算出する。例えば、伝搬路変動算出部２０４は、ウェイト制御部２０６から指定される更新停止期間の開始時点及び終了時点における伝搬路応答Ｈ（ｚ）の値を伝搬路推定部２０１から入力し、両者の変動を算出する。伝搬路変動算出部２０４は、算出した変動を伝搬路更新部２０５へ出力する。
【００４１】
伝搬路更新部２０５は、上記の数式（１０）に従って、伝搬路応答Ｂ（ｚ）を更新する。例えば、伝搬路更新部２０５は、ウェイト制御部２０６によって指定される更新停止期間の終了時点において、現行の伝搬路応答Ｂ（ｚ）と伝搬路変動算出部２０４からの変動とを用い、更新された伝搬路応答Ｂ（ｚ）を生成する。伝搬路更新部２０５は、更新された伝搬路応答Ｂ（ｚ）をウェイト誤差算出部２０２へ出力する。
【００４２】
以上説明したように、第１の実施形態に係る無線中継装置は、回り込み波キャンセルのためのウェイトに関して更新実施期間及び更新停止期間を用意する。この無線中継装置は、親局から当該無線中継装置までの伝搬路及び回り込み伝搬路の組み合わせに対応する伝搬路応答の更新停止期間に亘る変動を算出する。そして、この無線中継装置は、係る変動に基づいて親局から当該無線中継装置までの伝搬路に対応する伝搬路応答を更新する。従って、本実施形態に係る無線中継装置によれば、中継を停止させることなく、親局から当該無線中継装置までの伝搬路に対応する伝搬路応答の変動に追従し、回り込み波を十分にキャンセルすることができる。即ち、この無線中継装置によれば、発振を予防し、安定動作することができる。尚、本実施形態に係る無線中継装置は、伝搬路応答Ｂ（ｚ）の変動追従に加えて伝搬路応答Ｂ（ｚ）の周期的な再測定を実施してもよい。本実施形態に係る無線中継装置によれば、第３の実施形態において述べられるように、安定動作するために必要な再測定間隔を大きくすることができる。
【００４３】
（第２の実施形態）  
第２の実施形態に係る無線中継装置は、ウェイトを周波数領域で算出（更新）する点が前述の第１の実施形態に係る無線中継装置１００と異なる。以降の説明では、本実施形態において第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。尚、以降の各実施形態において、説明の具体化のために、ウェイトを周波数領域で算出することを前提とするが、ウェイトを時間領域で算出しても勿論よい。
【００４４】
本実施形態に係る無線中継装置は、例えば前述の無線中継装置１００におけるウェイト生成部２００を図５に例示されるウェイト生成部３００に置き換えることによって構成される。ウェイト生成部３００は、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部３０７、伝搬路推定部３０１、ウェイト誤差算出部３０２、ウェイト更新部３０３、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  ＦＦＴ）部３０８、伝搬路変動算出部３０４、伝搬路更新部３０５及びウェイト制御部３０６を含む。ウェイト制御部３０６は、ウェイト生成部３００の各要素（例えば、ウェイト誤差算出部３０２、ウェイト更新部３０３、伝搬路変動算出部３０４及び伝搬路更新部３０５）を制御する。
【００４５】
ＦＦＴ部３０７は、回り込み波キャンセル部１０４の出力信号（即ち、観測信号Ｙ（ｚ））にＦＦＴを施す。具体的には、ＦＦＴ部３０７は、時間領域の信号（観測信号Ｙ（ｚ））のサンプルを所定数蓄積するためのバッファ機能を有し、この蓄積された所定数のサンプルにＦＦＴを施す。即ち、ＦＦＴ部３０７は、観測信号Ｙ（ｚ）を周波数領域の観測信号Ｙ（ｆｋ）に変換する。尚、以降の説明において、ｋは周波数領域におけるサンプル番号を表す。直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ；Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）に関して、ｋはサブキャリア番号と等価である。また、ＦＦＴ部３０７は、離散フーリエ変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行う他の機能部に置き換えられてもよい。
【００４６】
伝搬路推定部３０１は、ＦＦＴ部３０７からの周波数領域の観測信号Ｙ（ｆｋ）に基づいて中継実施期間において周波数領域の伝搬路応答Ｈ（ｆｋ）を推定する。伝搬路推定部３０１は、推定した伝搬路応答Ｈ（ｆｋ）をウェイト誤差算出部２０２及び伝搬路変動算出部２０４へ出力する。
【００４７】
ここで、Ｚ変換の性質上、前述の各数式においてｚにｅｘｐ（ｊ２πｆＴ）を代入することにより、周波数領域での解析を実施できる。ｊは虚数単位を表し、ｆは周波数を表し、Ｔはサンプリング間隔を表す。例えば、数式（３）は、周波数領域に関して下記の数式（１１）に書き換えることができる。
【数１１】
0005275383.tif 000012
【００４８】
ところで、３ＧＰＰ−ＬＴＥは、図６に示すフレームフォーマットを使用する。図６において、アンテナポート１用の参照信号及びアンテナポート２用の参照信号は特定の（相対的な）時間及び周波数において常に送信されており、アンテナポート３用の参照信号、アンテナポート４用の参照信号及びユーザ固有の参照信号は必要に応じて送信される。図６から明らかなように、ＬＴＥのフレームフォーマットでは、参照信号（ＲＳ）は時間方向及び周波数方向に間引かれている。このようなフレームフォーマットが適用される場合、伝搬路推定部３０１は参照信号から導出した伝搬路応答の推定値を用いて、参照信号の存在しない時間及び周波数における伝搬路応答の推定値を補完する機能を持つものとする。
【００４９】
ウェイト誤差算出部３０２は、例えば上記の数式（６）に代えて下記の数式（１２）に従って誤差Ｅ（ｆｋ）を算出できる。  
【数１２】
0005275383.tif 000013
【００５０】
具体的には、ウェイト誤差算出部３０２は、ウェイト制御部３０６によって指定される更新実施期間において、誤差Ｅ（ｆｋ）を例えばシンボル毎に算出する。ウェイト誤差算出部３０２は、伝搬路推定部３０１からの伝搬路応答Ｈ（ｆｋ）と、伝搬路更新部３０５からの伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）とを用いて誤差Ｅ（ｆｋ）を算出する。ウェイト誤差算出部３０２は、算出した誤差Ｅ（ｆｋ）をウェイト更新部３０３へ出力する。一方、ウェイト誤差算出部３０２は、ウェイト制御部３０６によって指定される更新停止期間において、誤差Ｅ（ｆｋ）の算出を停止してもよい。
【００５１】
ウェイト更新部３０３は、例えば上記の数式（７）に代えて下記の数式（１３）に従ってウェイトＷ（ｆｋ）を更新できる。  
【数１３】
0005275383.tif 000014
【００５２】
具体的には、ウェイト更新部３０３は、ウェイト制御部３０６によって指定される更新実施期間において、現行のウェイトＷ（ｆｋ）とウェイト誤差算出部３０２からの誤差Ｅ（ｆｋ）とを用い、更新されたウェイトＷ（ｆｋ）を例えばシンボル毎に生成する。一方、ウェイト更新部３０３は、ウェイト制御部３０６によって指定される更新停止期間において、ウェイトＷ（ｆｋ）の更新を停止する。ウェイト更新部３０３は、更新されたウェイトをＩＦＦＴ部３０８へ出力する。
【００５３】
ＩＦＦＴ部３０８は、ウェイト更新部３０３からのウェイトＷ（ｆｋ）にＩＦＦＴを施す。即ち、ＩＦＦＴ部３０８は、周波数領域のウェイトＷ（ｆｋ）を時間領域のウェイトに変換する。尚、ＩＦＦＴ部３０８が行うＩＦＦＴのサイズの増大に伴って、時間領域のウェイトのサイズ（フィルタ長）が増大するので、処理遅延が問題となるおそれがある。故に、必要に応じて、ＩＦＦＴの出力信号を間引いたり、打ち切ったりすることにより時間領域のウェイトのサイズを小さくしてもよい。ＩＦＦＴ部３０８は、時間領域のウェイトをウェイト乗算部１０９へ出力する。また、ＩＦＦＴ部３０８は、逆離散フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行う他の機能部に置き換えられてもよい。
【００５４】
伝搬路変動算出部３０４は、伝搬路応答Ｈ（ｆｋ）の変動（Ｈ１（ｆｋ）−Ｈｔ（ｆｋ））を算出する。例えば、伝搬路変動算出部３０４は、ウェイト制御部３０６から指定される更新停止期間の開始時点及び終了時点における伝搬路応答Ｈ（ｆｋ）の値を伝搬路推定部３０１から入力し、両者の変動を算出する。伝搬路変動算出部３０４は、算出した変動を伝搬路更新部３０５へ出力する。
【００５５】
伝搬路更新部３０５は、上記の数式（１０）に代えて下記の数式（１４）に従って、伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）を更新する。  
【数１４】
0005275383.tif 000015
【００５６】
例えば、伝搬路更新部３０５は、ウェイト制御部３０６によって指定される更新停止期間の終了時点において、現行の伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）と伝搬路変動算出部３０４からの変動とを用い、更新された伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）を生成する。伝搬路更新部３０５は、更新された伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）をウェイト誤差算出部３０２へ出力する。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態に係る無線中継装置は、ウェイトを周波数領域で算出している。従って、本実施形態に係る無線中継装置によれば、例えばＯＦＤＭを使用するシステム、周波数領域での処理を前提とするシステム（ＬＴＥの上りリンクなど）などにおいて伝搬路応答の変動により効果的に追従できる。
【００５８】
（第３の実施形態）  
第３の実施形態に係る無線中継装置は、中継開始前、中継停止期間などにおいて伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）を推定する点が前述の第１乃至第２の実施形態に係る無線中継装置と異なる。以降の説明では、本実施形態において第１乃至第２の実施形態と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。
【００５９】
本実施形態に係る無線中継装置４００は、図７に示されるように、受信アンテナ１０１、受信ＲＦ部１０２、ＡＤＣ１０３、回り込み波キャンセル部１０４、ＤＡＣ１０５、送信ＲＦ部１０６、増幅器１０７、送信アンテナ１０８、ウェイト乗算部１０９、ウェイト生成部８００及び電力制御部４１０を含む。
【００６０】
電力制御部４１０は、増幅器１０７の動作を制御する。具体的には、電力制御部４１０は、中継開始前、中継停止期間など（即ち、送信アンテナ１０８から電波が放射されない期間）において、増幅器１０７の動作を停止させる。一方、電力制御部４１０は、中継実施期間（即ち、送信アンテナ１０８から電波が放射される期間）において、増幅器１０７を動作させる。また、電力制御部４１０は、ウェイト生成部８００において伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）が推定されたことを検知してから、増幅器１０７を動作させてもよい。
【００６１】
ウェイト生成部８００は、ＦＦＴ部３０７、伝搬路推定部８０１、ウェイト誤差算出部８０２、ウェイト更新部８０３、ＩＦＦＴ部３０８、伝搬路変動算出部３０４、伝搬路更新部３０５及びウェイト制御部８０６を含む。
【００６２】
伝搬路推定部８０１は、中継実施期間において伝搬路推定部３０１と同様に伝搬路推定を行う。更に、伝搬路推定部８０１は、中継開始前、中継停止期間など（即ち、送信アンテナ１０８から電波が放射されない期間）においても伝搬路推定を行う。但し、中継開始前、中継停止期間などにおいて回り込み波は存在しない。従って、この伝搬路推定によって得られる伝搬路応答Ｈ（ｆｋ）は伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）と同じである。伝搬路推定部８０１は、推定した伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）（＝Ｈ（ｆｋ））をウェイト誤差算出部８０２へ出力する。
【００６３】
ウェイト誤差算出部８０２は、中継実施期間においてウェイト誤差算出部３０２と同様にウェイト誤差を算出する。更に、ウェイト誤差算出部８０２は、中継開始前、中継停止期間などにおいて、伝搬路推定部８０１から伝搬路応答Ｈ（ｆｋ）及び伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）を入力する。両者は同じなので、数式（１２）から明らかなように、ウェイト誤差算出部８０２は誤差Ｅ（ｆｋ）＝０と算出することになる。
【００６４】
ウェイト更新部８０３は、中継実施期間においてウェイト更新部３０３と同様にウェイトを更新する。更に、ウェイト更新部８０３は、中継開始前、中継停止期間などにおいて、ウェイト誤差算出部８０２から誤差Ｅ（ｆｋ）（＝０）を入力する。従って、数式（１３）から明らかなように、ウェイト更新部８０３はウェイトを結果的に更新しない。
【００６５】
ウェイト制御部８０６は、ウェイト制御部３０６と同様にウェイト生成部８００の各要素（例えば、ウェイト誤差算出部８０２、ウェイト更新部８０３、伝搬路変動算出部３０４及び伝搬路更新部３０５）を制御する。更に、ウェイト制御部８０６は、電力制御部４１０と連携して動作してもよい。例えば、ウェイト制御部８０６は、電力制御部４１０が増幅器１０７の動作を停止させている期間（即ち、送信アンテナ１０８から電波が放射されない期間）において伝搬路変動算出部３０４及び伝搬路更新部３０５の動作を停止させてもよい。また、ウェイト制御部８０６は、この期間において、伝搬路推定部８０１が推定する伝搬路応答をＢ（ｆｋ）及びＨ（ｆｋ）の両方として扱うようにウェイト誤差算出部８０２に指示してもよい。更に、ウェイト制御部８０６は、伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）が推定されたことを電力制御部４１０に通知してもよい。
【００６６】
無線中継装置４００についてシミュレーションを実施したところ図９に示される結果が得られた。尚、図９のシミュレーションにおけるパラメータ及び諸定義は図１と同じである。図９から明らかなように、無線中継装置４００によれば、再測定間隔を比較的大きく（例えば数十サブフレーム程度に）設定しても安定動作できる。即ち、中継を頻繁に停止させる必要がないので効率的である。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態に係る無線中継装置は、中継開始前、中継停止期間などにおいて伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）を推定し、中継実施期間において前述の第１乃至第２の実施形態と同様にこの伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）の変動に追従する。従って、本実施形態に係る無線中継装置によれば、より正確な伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）を利用して回り込み波を十分にキャンセルすることができる。
【００６８】
尚、本実施形態において、回り込み波を排除する（即ち、送信アンテナ１０８から電波を放射させない）ために増幅器１０７の動作を制御しているが、代替的に他の要素の動作を制御してもよい。例えば、送信ＲＦ部１０６またはＤＡＣ１０５の動作を制御したり、ＤＡＣ１０５の前段でデジタル信号を遮断したりすることによって、回り込み波を排除してもよい。また、中継開始前、中継停止期間などに加えて、または、代替して、無線中継装置４００の電源を投入した場合、何らかの目的で意図的に中継を中断した場合などに本実施形態を利用して伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）を推定することも可能である。
【００６９】
（第４の実施形態）  
図１０に示されるように、第４の実施形態に係る無線中継装置６００は、Ｍ個のアンテナ６０１−１，・・・，６０１−Ｍ（Ｍは２以上の整数）、受信ＲＦ部６０２、Ｍ個のＡＤＣ６０３−１，・・・，６０３−Ｍ、回り込み波キャンセル部６０４、Ｍ個のＤＡＣ６０５−１，・・・，６０５−Ｍ、送信ＲＦ部６０６、増幅器グループ６０７、Ｍ個の送信アンテナ６０８−１，・・・，６０８−Ｍ、ウェイト乗算部６０９、電力制御部６１０及びウェイト生成部７００を含む。無線中継装置６００は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信システムにおいて信号を中継する。
【００７０】
無線中継装置６００は、伝搬路５２０を介して親局５１０からの信号を受信し、図示しない伝搬路を介して図示しない子局に信号を送信する。親局５１０は、例えば基地局、放送局などの無線通信装置である。子局は、例えばＵＥ（Ｕｓｅｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）などの無線通信装置である。親局５１０は、例えば、無線中継装置６００の受信アンテナ６０１と同じ数（即ち、Ｍ個）のストリーム上で信号を送信する。
【００７１】
受信アンテナ６０１−１，・・・，６０１−Ｍは、親局５１０からのＭストリームの信号を伝搬路５２０を介して夫々受信する。尚、無線中継装置６００の中継実施期間において、受信アンテナ６０１−１，・・・，６０１−Ｍは、送信アンテナ６０８−１，・・・，６０８−Ｍからの回り込み波も回り込み伝搬路５４０を介して受信する。即ち、中継実施期間における受信アンテナ６０１−１，・・・，６０１−Ｍによる受信信号には、親局５１０からの信号と送信アンテナ６０８−１，・・・，６０８−Ｍからの回り込み波との両方が含まれている。
【００７２】
受信ＲＦ部６０２は、受信アンテナ６０１−１，・・・，６０１−ＭによるＭ個の受信信号を夫々調整（フィルタリング、低雑音増幅など）し、ダウンコンバートしてＭ個のベースバンド信号を生成する。ＡＤＣ６０３−１，・・・，６０３−Ｍは、受信ＲＦ部６０２からのベースバンド信号（アナログ信号）を夫々（ダウンサンプルされた）デジタル信号に変換する。
【００７３】
回り込み波キャンセル部６０４は、ＡＤＣ６０３−１，・・・，６０３−Ｍの出力信号から、受信アンテナ６０１−１，・・・，６０１−Ｍにおける回り込み波を模したレプリカ信号を夫々減算することにより、回り込み波のキャンセルを実現する。回り込み波キャンセル部６０４のＭ個の出力信号は、ＤＡＣ６０５−１，・・・，６０５−Ｍに夫々供給されると共に、ウェイト乗算部６０９及びウェイト生成部７００にも供給される。ＤＡＣ６０５−１，・・・，ＤＡＣ６０５−Ｍは、回り込み波キャンセル部６０４のＭ個の出力信号（デジタル信号）を夫々アナログ信号に変換する。
【００７４】
送信ＲＦ部６０６は、ＤＡＣ６０５−１，・・・，６０５−ＭからのＭ個のアナログ信号を調整（フィルタリグなど）し、アップコンバートしてＭ個のＲＦ信号を生成する。増幅器グループ６０７は、Ｍ個の電力増幅器を含む。増幅器グループ６０７は、送信ＲＦ部６０６からのＭ個のＲＦ信号の電力を夫々増幅し、送信アンテナ６０８−１，・・・，６０８−Ｍに供給する。尚、図１０において、増幅器グループ６０７は送信ＲＦ部６０６と区別して描かれているが、増幅器グループ６０７は送信ＲＦ部６０６の一部であってもよい。
【００７５】
送信アンテナ６０８−１，・・・，６０８−Ｍは、増幅器グループ６０７からのＭ個のＲＦ信号を夫々送信する。これらの送信信号は、図示しない伝搬路を介して図示しない子局によって受信されると共に、回り込み伝搬路５４０を介して受信アンテナ６０１−１，・・・，６０１−Ｍによっても受信される。
【００７６】
ウェイト乗算部６０９は、回り込み波キャンセル部６０４のＭ個の出力信号に、ウェイト生成部７００からのＭ×Ｍ個のウェイトをＭ個ずつ乗算してから合成（加算）することによりＭ個のレプリカ信号を夫々得る。即ち、ウェイト乗算部６０９は、回り込み波キャンセル部６０４のＭ個の出力信号にＭ個の受信アンテナ６０１−１，・・・，６０１−Ｍの各々に対応するＭ個のウェイトを夫々乗算してから合成することにより、Ｍ個のレプリカ信号の各々を得る。ウェイト乗算部６０９は、Ｍ個のレプリカ信号を回り込み波キャンセル部６０４に供給する。
【００７７】
例えば、ウェイト乗算部６０９は、Ｍ×Ｍ個のＦＩＲフィルタとＭ個の合成器（加算器）とを含む。これらＭ×Ｍ個のＦＩＲフィルタの各々は、回り込み波キャンセル部６０４のＭ個の出力信号のうちのいずれか１つに、ウェイトの要素のうちのいずれか１つを乗算する。各合成器は、対応するＭ個のＦＩＲフィルタの出力信号を合成して、受信アンテナ６０１−１，・・・，６０１−Ｍのうちのいずれか１つにおける回り込み波を模したレプリカ信号を得る。
【００７８】
電力制御部６１０は、増幅器グループ６０７に含まれる各電力増幅器の動作を制御する。具体的には、電力制御部６１０は、中継開始前、中継停止期間など（即ち、送信アンテナ６０８−１，・・・，６０８−Ｍから電波が放射されない期間）において、各電力増幅器の動作を停止させる。一方、電力制御部６１０は、中継実施期間（即ち、送信アンテナ６０８−１，・・・，６０８−Ｍから電波が放射される期間）において、各電力増幅器を動作させる。また、電力制御部６１０は、ウェイト生成部７００において伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）が推定されたことを検知してから、各電力増幅器を動作させてもよい。
【００７９】
ウェイト生成部７００は、回り込み波キャンセル部６０４のＭ個の出力信号に基づいて、Ｍ×Ｍ個のウェイトを算出する。これらＭ×Ｍ個のウェイトは、回り込み波キャンセル部６０４のＭ個の出力信号の各々がＭ個の受信アンテナ６０１−１，・・・，６０１−Ｍの各々に回り込むＭ×Ｍ個の伝搬路（回り込み伝搬路）に対応する。ウェイト生成部７００は、Ｍ×Ｍ個のウェイトをウェイト乗算部６０９に供給する。尚、ウェイト生成部７００の詳細は後述される。
【００８０】
以下、本実施形態における回り込み波のキャンセルの原理の理解を容易にするために数式を用いて説明する。尚、以降の解析は、各信号を等価的にベースバンド信号として扱っている。親局５１０からの送信信号をＸ（ｚ）と定義する。送信信号Ｘ（ｚ）は、Ｍ行１列のベクトルである。以降の説明では、行数×列数の形式でベクトルまたは行列を表現する。また、ｚ−１はＺ変換における遅延素子を表す。伝搬路５２０に対応する伝搬路応答をＢ（ｚ）と定義する。送信信号Ｘ（ｚ）は、伝搬路５２０の通過により伝搬路応答Ｂ（ｚ）を乗算されて、受信アンテナ６０１−１，・・・，６０１−Ｍによって受信される。回り込み伝搬路５４０の伝搬路応答をＲ（ｚ）、ウェイト乗算部６０９によって乗算されるウェイトをＷ（ｚ）と夫々定義する。これら伝搬路応答Ｂ（ｚ）、伝搬路応答Ｒ（ｚ）及びウェイトＷ（ｚ）はいずれもＭ×Ｍの行列である。回り込み波キャンセル部６０４の出力信号、即ち、観測点５３０における観測信号をＹ（ｚ）と定義する。観測信号Ｙ（ｚ）は、Ｍ×１のベクトルである。増幅器グループ６０７内のＭ個の電力増幅器の特性をＫと定義する。Ｋは、Ｍ×Ｍの対角行列である。また、無線中継装置６００のＳＮ比は十分に高く、雑音成分が無視できると仮定する。ここで、観測信号Ｙ（ｚ）は、下記の数式（１５）によって表現できる。
【数１５】
0005275383.tif 000016
【００８１】
数式（１５）の右辺の第１項は、親局５１０からの送信信号に基づく成分を表している。数式（１５）の右辺の第２項は、送信アンテナ６０８−１，・・・，６０８−Ｍからの回り込み波に基づく成分を表している。数式（１５）の右辺の第３項は、回り込み波キャンセル部６０４によってキャンセルされるレプリカ信号の成分を表している。Ｍ×Ｍの単位行列をＩと定義すると、数式（１５）は、下記の数式（１６）に変形できる。
【数１６】
0005275383.tif 000017
【００８２】
ここで、ウェイト生成部７００がウェイト生成部３００，８００と同様に周波数領域でウェイトを算出することとする。観測点５３０における系全体の伝搬路応答（伝搬路５２０及び回り込み伝搬路５４０の組み合わせに対応する伝搬路応答）をＨ（ｆｋ）と定義すれば、観測信号Ｙ（ｆｋ）は下記の数式（１７）によって表現できる。
【数１７】
0005275383.tif 000018
【００８３】
一方、上記の数式（１６）は、下記の数式（１８）に書き換えることができる。  
【数１８】
0005275383.tif 000019
【００８４】
ここで、数式（１８）は逆行列を含んでいるが、この逆行列が存在しないようなウェイトＷ（ｆｋ）を用いると発振が生じしまう。従って、いかなるＲ（ｆｋ）が与えられたとしてもこの逆行列が存在することを保証するために、ウェイトＷ（ｆｋ）に関して下記の数式（１９）を成立させることが望ましい。
【数１９】
0005275383.tif 000020
【００８５】
数式（１９）が成立することは、下記の数式（２０）によって定義される誤差行列Ｅ（ｆｋ）が零行列になることと等価である。即ち、ウェイト生成部７００は、数式（２０）の誤差行列Ｅ（ｆｋ）が零行列となるようにウェイトＷ（ｆｋ）を生成することが望ましい。
【数２０】
0005275383.tif 000021
【００８６】
伝搬路応答Ｈ（ｚ）は、中継実施期間において送信信号Ｘ（ｚ）が参照信号（パイロット信号などの既知信号）である場合の観測信号Ｙ（ｚ）から推定できる。また、伝搬路応答Ｂ（ｚ）は、中継開始前、中継停止期間など（即ち、送信アンテナ６０８−１，・・・，６０８−Ｍから電波が放射されない期間）において送信信号Ｘ（ｚ）が参照信号である場合の観測信号Ｙ（ｚ）から推定できる。従って、ウェイト生成部７００は、例えば数式（２０）に従って算出した誤差行列Ｅ（ｚ）と、現行のウェイトとを用いて、下記の数式（２１）に従って更新されたウェイトを生成する。
【数２１】
0005275383.tif 000022
【００８７】
数式（２１）において、Ｗ及びＥに付されたインデックス（即ち、ｎ，ｎ＋１）は例えばシンボル番号を表す。μは忘却係数を表す。最初のウェイトＷ０（ｚ）は、零行列であってもよいが、例えば好適なウェイトが既知であるならばその既知ウェイトが使用されてもよい。
【００８８】
以下、ウェイト生成部７００の詳細を述べる。ウェイト生成部７００は、前述のウェイト生成部２００，３００，８００と同様に、ウェイトを更新する機能と、伝搬路応答の変動に追従する機能とを備える。具体的には、ウェイト生成部７００は、図１１に示されるように、ＦＦＴ部７０７、伝搬路推定部７０１、ウェイト誤差算出部７０２、ウェイト更新部７０３、ＩＦＦＴ部７０８、伝搬路変動算出部７０４、伝搬路更新部７０５及びウェイト制御部７０６を含む。
【００８９】
ウェイト制御部７０６は、ウェイト生成部７００の各要素（例えば、ウェイト誤差算出部７０２、ウェイト更新部７０３、伝搬路変動算出部７０４及び伝搬路更新部７０５）を制御する。更に、ウェイト制御部７０６は、電力制御部６１０と連携して動作してもよい。例えば、ウェイト制御部７０６は、電力制御部６１０が増幅器グループ６０７の動作を停止させている期間（即ち、送信アンテナ６０８−１，・・・，６０８−Ｍから電波が放射されない期間）において伝搬路変動算出部７０４及び伝搬路更新部７０５の動作を停止させてもよい。また、ウェイト制御部７０６は、この期間において、伝搬路推定部７０１が推定する伝搬路応答をＢ（ｆｋ）及びＨ（ｆｋ）の両方として扱うようにウェイト誤差算出部７０２に指示してもよい。更に、ウェイト制御部７０６は、伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）が推定されたことを電力制御部６１０に通知してもよい。
【００９０】
ＦＦＴ部７０７は、回り込み波キャンセル部６０４からの入力信号（即ち、観測信号Ｙ（ｚ））にＦＦＴを施す。具体的には、ＦＦＴ部７０７は、時間領域の信号（観測信号Ｙ（ｚ））のサンプルを所定数蓄積するためのバッファ機能を有し、この蓄積された所定数のサンプルにＦＦＴを施す。
【００９１】
伝搬路推定部７０１は、中継実施期間においてＦＦＴ部７０７からの周波数領域の観測信号Ｙ（ｆｋ）に基づいて周波数領域の伝搬路応答Ｈ（ｆｋ）を推定する。伝搬路推定部７０１は、推定した伝搬路応答Ｈ（ｆｋ）をウェイト誤差算出部７０２及び伝搬路変動算出部７０４へ出力する。更に、伝搬路推定部７０１は、中継開始前、中継停止期間など（即ち、送信アンテナ６０８−１，・・・，６０８−Ｍから電波が放射されない期間）において周波数領域の観測信号Ｙ（ｆｋ）に基づいて周波数領域の伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）を推定する。伝搬路推定部７０１は、推定した伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）をウェイト誤差算出部７０２へ出力する。
【００９２】
ウェイト誤差算出部７０２は、例えば上記の数式（２０）に従って誤差行列Ｅ（ｆｋ）を算出できる。具体的には、ウェイト誤差算出部７０２は、ウェイト制御部７０６によって指定される更新実施期間において、誤差行列Ｅ（ｆｋ）を例えばシンボル毎に算出する。ウェイト誤差算出部７０２は、伝搬路推定部７０１からの伝搬路応答Ｈ（ｆｋ）と、伝搬路推定部７０１或いは伝搬路更新部７０５からの伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）とを用いて誤差Ｅ行列（ｆｋ）を算出する。ウェイト誤差算出部７０２は、算出した誤差行列Ｅ（ｆｋ）をウェイト更新部７０３へ出力する。一方、ウェイト誤差算出部７０２は、ウェイト制御部７０６によって指定される更新停止期間において、誤差行列Ｅ（ｆｋ）の算出を停止してもよい。
【００９３】
ウェイト更新部７０３は、例えば上記の数式（２１）に従ってウェイトＷ（ｆｋ）を更新できる。具体的には、ウェイト更新部７０３は、ウェイト制御部７０６によって指定される更新実施期間において、現行のウェイトＷ（ｆｋ）とウェイト誤差算出部７０２からの誤差行列Ｅ（ｆｋ）とを用い、更新されたウェイトＷ（ｆｋ）を例えばシンボル毎に生成する。一方、ウェイト更新部７０３は、ウェイト制御部７０６によって指定される更新停止期間において、ウェイトＷ（ｆｋ）の更新を停止する。ウェイト更新部７０３は、更新されたウェイトをＩＦＦＴ部７０８へ出力する。
【００９４】
ＩＦＦＴ部７０８は、ウェイト更新部７０３からのウェイトＷ（ｆｋ）にＩＦＦＴを施す。即ち、ＩＦＦＴ部７０８は、周波数領域のウェイトＷ（ｆｋ）を時間領域のウェイトに変換する。尚、ＩＦＦＴ部７０８が行うＩＦＦＴのサイズの増大に伴って、時間領域のウェイトのサイズ（フィルタ長）が増大するので、処理遅延が問題となるおそれがある。故に、必要に応じて、ＩＦＦＴの出力信号を間引いたり、打ち切ったりすることにより時間領域のウェイトのサイズを小さくしてもよい。ＩＦＦＴ部７０８は、時間領域のウェイトをウェイト乗算部６０９へ出力する。
【００９５】
伝搬路変動算出部７０４は、伝搬路応答Ｈ（ｆｋ）の変動を算出する。例えば、伝搬路変動算出部７０４は、ウェイト制御部７０６から指定される更新停止期間の開始時点及び終了時点における伝搬路応答Ｈ（ｆｋ）の値（Ｈｔ（ｆｋ）及びＨ１（ｆｋ））を伝搬路推定部７０１から入力し、両者の変動（Ｈ１（ｆｋ）−Ｈｔ（ｆｋ））を算出する。伝搬路変動算出部７０４は、算出した変動を伝搬路更新部７０５へ出力する。
【００９６】
伝搬路更新部７０５は、下記の数式（２２）に従って、伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）を更新する。  
【数２２】
0005275383.tif 000023
【００９７】
例えば、伝搬路更新部７０５は、ウェイト制御部７０６によって指定される更新停止期間の終了時点において、現行の伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）と伝搬路変動算出部７０４からの変動とを用い、更新された伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）を生成する。伝搬路更新部７０５は、更新された伝搬路応答Ｂ（ｆｋ）をウェイト誤差算出部７０２へ出力する。
【００９８】
以上説明したように、第４の実施形態に係る無線中継装置は、ＭＩＭＯ通信システムにおいて前述の第１乃至第３の実施形態に関して述べた伝搬路応答の変動に追従する機能を実現する。従って、本実施形態に係る無線中継装置によれば、ＭＩＭＯ通信システムにおいて第１乃至第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
上記各実施形態の処理は、汎用のコンピュータを基本ハードウェアとして用いることで実現可能である。上記各実施形態の処理を実現するプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納して提供されてもよい。プログラムは、インストール可能な形式のファイルまたは実行可能な形式のファイルとして記憶媒体に記憶される。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、半導体メモリなど、プログラムを記憶でき、かつ、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、何れであってもよい。また、上記各実施形態の処理を実現するプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ（サーバ）上に格納し、ネットワーク経由でコンピュータ（クライアント）にダウンロードさせてもよい。
【０１００】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０，５１０・・・親局
２０，４０，５２０，５４０・・・伝搬路
３０，５３０・・・観測点
１００，４００，６００・・・無線中継装置
１０１，６０１・・・受信アンテナ
１０２，６０２・・・受信ＲＦ部
１０３，６０３・・・ＡＤＣ
１０４，６０４・・・回り込み波キャンセル部
１０５，６０５・・・ＤＡＣ
１０６，６０６・・・送信ＲＦ部
１０７・・・増幅器
６０７・・・増幅器グループ
１０８，６０８・・・送信アンテナ
１０９，６０９・・・ウェイト乗算部
２００，３００，７００，８００・・・ウェイト生成部
２０１，３０１，７０１，８０１・・・伝搬路推定部
２０２，３０２，７０２，８０２・・・ウェイト誤差算出部
２０３，３０３，７０３，８０３・・・ウェイト更新部
２０４，３０４，７０４・・・伝搬路変動算出部
２０５，３０５，７０５・・・伝搬路更新部
２０６，３０６，７０６，８０６・・・ウェイト制御部
３０７，７０７・・・ＦＦＴ部
３０８，７０８・・・ＩＦＦＴ部
４１０，６１０・・・電力制御部
【図１】
0005275383.tif 000024
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005275383.tif 000029
【図７】
0005275383.tif 000030
【図８】
0005275383.tif 000031
【図９】
0005275383.tif 000032
【図１０】
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【図１１】
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