(57)【要約】【課題】適応制御処理における計算処理を軽減することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。【解決手段】アンテナにて受信した受信信号に基づいて適応信号演算を行うアンテナ装置であって、前記受信信号の誤差を算出する演算部と、前記誤差を比較する誤差比較部と、前記比較の結果に基づいて、重み合成を行う重み合成部と、を含み、前記演算部は、前記比較の結果に基づき、計算リソースの少なくとも一部を解放し、かつ、前記比較部の比較結果により、前記誤差計算を終了する、ことを特徴とするアンテナ装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナにて受信した受信信号に基づいて適応信号演算を行うアンテナ装置であって、
前記受信信号の誤差を算出する演算部と、
前記誤差を比較する誤差比較部と、
前記比較の結果に基づいて、重み合成を行う重み合成部と、
を含み、
前記演算部は、前記比較の結果に基づき、計算リソースの少なくとも一部を解放し、かつ、前記比較部の比較結果により、前記誤差計算を終了する、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記誤差が極小と判断することにより、前記計算リソースの解放を行うことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記誤差が所定よりも小さくなったときに、前記計算リソースの解放を行うことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記誤差の変化が時間の経過に伴い減少から上昇に転じたときに、前記計算リソースの解放を行うことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
アンテナで受信された受信信号に基づいて適応信号演算を行う適応信号制御方法であって、
前記受信信号の誤差を算出する誤差算出ステップと、
前記誤差を比較する誤差比較ステップと、
前記比較により前記誤差が小さいと判断された場合、誤差の算出の計算リソースを解放するステップと、
前記比較により前記誤差が小さいと判断された前記計算リソースに基づき、前記受信信号の重み付けを行う制御ステップと、
を含むことを特徴とする適応信号制御方法。
【請求項６】
前記演算ステップにおいて、前記誤差の極小となるタイミングが得られたと判断することにより、前記計算リソースの解放を行うことを特徴とする請求項５に記載の適応信号制御方法。
【請求項７】
前記演算ステップにおいて、前記誤差が所定値よりも小さくなったときに、前記計算リソースの解放を行うことを特徴とする請求項５に記載の適応信号制御方法。
【請求項８】
前記演算ステップにおいて、前記誤差の変化が時間の経過に伴い減少から上昇に転じたときに、前記計算リソースの解放を行うことを特徴とする請求項５ないし請求項７に記載の適応信号制御方法。
【請求項９】
前記制御ステップにおいて、前記所定の時間範囲内での前記誤差の最小となるタイミングを検出することを特徴とする請求項５ないし請求項７に記載の適応信号制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置及び適応信号制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナ装置において所望の信号の品質を改善する方法として、アダプティブアレーアンテナがある。これは位置の異なる複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを構成し、各アンテナ素子で受信する信号に時間差を与え受信タイミングを異ならせることにより、適応信号処理を行っている。その適応信号処理では、例えばＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ：最小平均二乗誤差）ベースの適応アルゴリズムを用いる場合、受信信号中の既知部分（以下、トレーニングシーケンスと称する）と参照信号との二乗誤差が最小になるように、重み（重みベクトルを含む）を計算する。しかし、アレーアンテナのように複数のアンテナを配置することが難しい携帯端末などではアンテナを1素子で構成しなければならないことが多い。このようにアンテナ素子を1つとした場合において受信信号に基づいた適応信号処理を行う方法として、例えば特許文献１記載または特許文献２記載の従来技術があった。
【０００３】
しかし、特許文献１記載の従来技術は、請求項1記載のとおり、受信した無線信号に含まれるトレーニング信号を予め複数個（第３個数）からなるデータパターンを受信側で用意している。また、特許文献２では、請求項１に記載のとおり、誤差などの適応イコライザーに用いる係数を全てのタイミングにおいて平行に各プロダクト（エラーなどの生成物）を更新しており、全てのタイミングにおいてデータを保持している。          
【特許文献１】特開２００１−２８５１５２号公報
【特許文献２】特開平５−２２６９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した特許文献１記載の従来技術では、複数の既知信号を用い並列して誤差を計算している。また特許文献２の従来技術では、各同期タイミングに対応する適応信号処理をそれぞれに実行・結果保存しており、何れの従来技術も計算量及び記憶装置などリソースの消費が多く、コストアップの問題が懸念される。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、適応制御における最良の同期タイミングを得ることができるとともに、計算量の削減を図ることのできるアンテナ装置及び適応信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係るアンテナ装置は、アンテナにて受信した受信信号に基づいて適応信号演算を行うアンテナ装置であって、前記受信信号の誤差を算出する演算部と、前記誤差を比較する誤差比較部と、前記比較の結果に基づいて、重み合成を行う重み合成部と、を含み、前記演算部は、前記比較の結果に基づき、計算リソースの少なくとも一部を解放し、かつ、前記比較部の比較結果により、前記誤差計算を終了する、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るアンテナ装置においては、前記演算部は、前記誤差が極小と判断することにより、前記計算リソースの解放を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るアンテナ装置においては、前記演算部は、前記誤差が所定よりも小さくなったときに、前記計算リソースの解放を行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るアンテナ装置においては、前記演算部は、前記誤差の変化が時間の経過に伴い減少から上昇に転じたときに、前記計算リソースの解放を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る適応信号制御方法は、アンテナで受信された受信信号に基づいて適応信号演算を行う適応信号制御方法であって、前記受信信号の誤差を算出する誤差算出ステップと、前記誤差を比較する誤差比較ステップと、前記比較により前記誤差が小さいと判断された場合、誤差の算出の計算リソースを解放するステップと、前記比較により前記誤差が小さいと判断された前記計算リソースに基づき、前記受信信号の重み付けを行う制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る適応信号制御方法は、前記演算ステップにおいて、前記誤差の極小となるタイミングが得られたと判断することにより、前記計算リソースの解放を行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る適応信号制御方法は、前記演算ステップにおいて、前記誤差が所定値よりも小さくなったときに、前記計算リソースの解放を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る適応信号制御方法は、前記演算ステップにおいて、前記誤差の変化が時間の経過に伴い減少から上昇に転じたときに、前記計算リソースの解放を行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る適応信号制御方法は、前記制御ステップにおいて、前記所定の時間範囲内での前記誤差の最小となるタイミングを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、適応信号処理の誤差の小さいタイミングが得られるとともに、誤差の大きい適応信号処理の計算リソースを解放することができる。これにより、適応制御における最良の同期タイミングを得ることができるとともに、計算量の削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。図１に示されるアンテナ装置は、単一のアンテナ素子１と、無線部（ＲＦ）２と、遅延部３と、重み付け合成部４と、演算部５と、誤差比較部６とを備える。
【００１８】
図１において、無線部２は、アンテナ素子１で受信された信号の無線受信処理（ベースバンド変換、デジタル化等）を行い、遅延部３へ信号を供給する。
【００１９】
遅延部３は、無線部２から供給された信号を遅延し受信信号ｘ１（ｊ）〜ｘＮ（ｊ）を出力する。但し、ｊはサンプル時間を表す。また、説明の便宜上、「ｊ＝１」は受信信号の先頭のサンプル（第１番目の受信サンプル）を表し、ｘ１（ｊ）〜ｘＮ（ｊ）は第ｊ番目の受信サンプルを表すものとする。
【００２０】
遅延部３は、演算部５から重み付け合成部４に出力される重みベクトルに合わせるように、受信信号ｘ１（ｊ）〜ｘＮ（ｊ）を遅延させて重み付け合成部４に出力する。
【００２１】
その遅延量は、図２に示されるように、受信フレームの先頭（受信信号ｘ１（１）〜ｘＮ（１））の出力タイミングと演算部５の重みベクトル出力タイミングとを合わせるためにｘｎ＋ｊ（１）＝ｘｎ（ｊ）と置き換えることによりｊサンプルだけ遅延するものであり、ｊは演算部５の計算の所要時間に基づいて決められる。（ただしｎは１〜Ｎの自然数）
重み付け合成部４は、受信信号ｘ１（ｊ）〜ｘＮ（ｊ）を演算部５から入力された重みベクトル［ｗ１，ｗ２，・・・，ｗＮ］で重み付けした後に合成し出力する。図３には、重み付け合成部４の構成が示されている。図３に示されるように、各受信信号ｘ１（ｊ）〜ｘＮ（ｊ）は、それぞれ対応する重みｗ１〜ｗＮと乗算器４１で乗算された後に、加算器４２で加算され、出力となる。
【００２２】
演算部５は、受信信号ｘ１（ｊ）〜ｘＮ（ｊ）に基づき、適応信号処理を行う。図４（ａ）及び図４（ｂ）には、演算部５の構成が示されている。図４（ａ）は重みや誤差を受信信号の受信タイミングと関連付けて記憶する記憶部５３を持っている。図４ｂはこの記憶部を省き以下の実施例に用いられる構成をより詳細に示したものである。
【００２３】
図４において、重み計算部５１は、ＭＭＳＥベースの適応アルゴリズム（ＬＭＳ、ＲＬＳ、ＳＭＩ等）を用いて、複数のタイミングｋ  （ｋ＝１，２，・・・，Ｍ−Ｌ＋１）において、重みベクトル［ｗ１ｋ（ｊ），・・・,  ｗＮｋ（ｊ）］を平行して計算する。但し、ｗ１ｋ（ｊ），・・・，ｗＮｋ（ｊ）はそれぞれタイミングｋにおけるアンテナ１の重み係数、Ｍは重み計算の範囲(図６参照)、Ｌは参照信号／トレーニングシーケンスの長さである。
【００２４】
また、演算部５は、誤差比較部６からの制御信号に従って重みベクトル計算を中止する。なお、計算中止指示のあった重みベクトルについての計算が既に終了している場合には、演算部５はその計算結果を破棄する。そして、最後に残った重みベクトル計算の結果の重みベクトルを重み付け合成部４に出力する。
【００２５】
誤差計算部５２は、式（１）に従って、タイミングｋにおける、ｊ−ｋ＋１番目の参照信号ｄ（ｊ−ｋ＋１）との誤差ｅｋ（ｊ）を計算する．
【数１】
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【００２６】
ここで、ｊ−ｋ＋１は参照信号中の何番目のサンプルかを表わし、タイミングｋに対応する重みベクトルを何回計算したかを意味する、さらに、ｅｋ（ｊ）の二乗ｅｋ２（ｊ）（二乗誤差）及び二乗誤差の移動平均ｅｋａｖｇ（ｊ）・・・
をそれぞれ計算する。二乗誤差の移動平均の計算結果は、誤差比較部６へ出力される。
【００２７】
誤差比較部６は、誤差計算部５２で計算された二乗誤差の移動平均値を、複数の重みベクトルについて比較する。この比較の結果、移動平均値が大きい方の重みベクトルについては、その計算を中止するように、演算部５に制御信号で指示する。この指示に応じて演算部は、当該指示に該当する重みベクトル計算を中止する。
【００２８】
次に、図５を参照して、本実施形態の演算部５（重み計算部５１、誤差計算部５２）及び誤差比較部６に係る動作を説明する。図５は、本実施形態に係る適応信号処理の手順を示すフローチャートである。
【００２９】
図５において、重み計算部５１は、複数のタイミングＫにおいて、並行して、複数の重みベクトル計算を行う（ステップＳ１）。誤差計算部５２は、その重みベクトル計算毎に、計算中の重みベクトルに関し、参照信号との二乗誤差及びその移動平均をそれぞれ計算する（ステップＳ２）。図６には、複数の重みベクトル計算が並行して行われるタイミングが説明されている。図６に示されるように、重み計算範囲Ｍ内で、時間的にずらして複数の重みベクトル計算が行われ、又、それぞれの重みベクトル計算による重みベクトルの二乗誤差ｅ（ｊ）及びその移動平均値ｅａｖｇ（ｊ）が計算される。また、図６に示されるように、現在の受信サンプルｊ時点においては、既に計算終了の重みベクトル計算、計算中の重みベクトル計算、計算が未だ開始されていない重みベクトル計算が存在している。
【００３０】
次いで、誤差比較部６は、誤差計算部５２で計算された二乗誤差の移動平均値ｅａｖｇ（ｊ）を、複数の重みベクトルについて比較する（ステップＳ３）。この比較対象には、ある程度の収束が完了した重みベクトルを選択する。具体的には、図７に示されるように、重みベクトル計算が所定時間Ｋだけ経過したものを比較対象とする。なお、所定時間Ｋは、重みベクトルがある程度の収束が完了するために要する計算回数である。
【００３１】
次いで、誤差比較部６は、その比較の結果に基づき、移動平均値ｅａｖｇ（ｊ）が大きい方の重みベクトルについての計算を中止させる（ステップＳ４）。これにより、図８に示されるように、現在の受信サンプルｊ時点で計算中の重みベクトル計算のうち、移動平均値ｅａｖｇ（ｊ）が大きい方の重みベクトルについての計算（重みベクトル計算、二乗誤差及びその移動平均の計算）が中止される（計算リソースの解放）。なお、演算部５は、計算中止指示のあった重みベクトルについての計算が既に終了している場合には、その計算結果を破棄する。また、誤差比較部６は、残った方を次回の比較のためにメモリに保持する。
【００３２】
次いで、演算部５は、残っている重みベクトルが一つになり、且つ、当該重みベクトルの計算回数に伴う区間の経過時間が参照信号長Ｌに至っている場合には（ステップＳ５における「終了か」で、ＹＥＳの場合）、当該重みベクトルの計算結果を重み付け合成部４に出力する、一方，それ以外の場合（ステップＳ５、ＮＯ）にはステップＳ１に戻る。また、ｊ＝Ｍに成っても、残った重みベクトル複数ある場合には，二重誤差が一番小さい重みベクトルを選択し、重み付け合成部４に出力する。（ステップＳ６）
なお、本実施の形態では複数の移動平均ｅａｖｇ（ｊ）における大小関係を比較した結果に基づき前記計算を中止させるようにしているが、これに限らず例えば移動平均ｅａｖｇ（ｊ）が所定の値（閾値）より小さくなった場合に、前記計算を中止（計算リソースの解放）させるようにしたり、前記計算回数に応じた移動平均誤差ｅａｖｇ（ｊ）の変化が減少から上昇に転じた時点で前記計算を中止（計算リソースの解放）させるようにしても良い。
【００３３】
また、上述したような移動平均ｅａｖｇ（ｊ）を計算し上記中止させるための条件とならない場合、所定の計算回数（例えば参照信号Ｌの長さに伴う回数）に達した時点で上記計算を中止（計算リソースの解放）させても良い。
【００３４】
上述したように本実施形態によれば、重み計算範囲内でタイミングＫ［ｋ ＝ １，・・・，Ｍ−Ｌ＋１］においてそれぞれのタイミングに対応する複数の重みベクトル計算が行われるが、二乗誤差の移動平均値が大きいものから順番に、重みベクトルの計算が中止される。この結果として、計算量の削減が可能になるとともに最良の重みベクトル及び、最良の同期タイミングを得ることができる。
【００３５】
また、本実施形態において、重みベクトルがある程度の収束が完了するために要する時間としての所定時間Ｋを適切な値に設定することにより、より大きな計算量の削減効果が期待できる。一般的に重みベクトル計算の前半部分では二乗誤差の減少が早く、後半部分では二乗誤差の減少が遅いことが知られている。このことから、所定時間Ｋは、参照信号長Ｌの１／３〜１／２程度に設定することが好ましい。これにより、例えば所定時間Ｋを参照信号長Ｌの１／２とした場合、特許文献１及び特許文献２記載の従来技術に比して約半分に計算量を削減することが可能である。
【００３６】
なお、本実施形態では、二乗誤差の移動平均値を逐一比較することにより、移動平均値の最小となるタイミングを判断しているが、他の方法によりその判断を行ってもよい。例えば、二乗誤差の移動平均値が所定値よりも小さくなったときに、重みベクトルの計算を中止し、当該重みベクトルを選択し、重み付け合成部４に出力する。この場合、演算量を削減できると共に、重みベクトルを受信信号に適用するまでの所要時間を短縮できるメリットがある。
【００３７】
本実施形態では、適応信号演算の誤差の比較を受信サンプル毎に行ったが、図９に示されるように、一定間隔Ｑで行ってもよい。
【００３８】
以上より、本実施の形態では、適応信号演算の誤差として二乗誤差の移動平均値を用いたが、これに限定されず、各種の値を誤差値として用いることができる。以下に別の実施形態について説明する。別の実施の形態では、受信信号に含まれる既知信号であるトレーニングシーケンスを用いて相関演算を行うことにより適応制御を行うタイミングを得る方法について説明する。
【００３９】
相関演算は受信波に含まれるトレーニングシーケンスと相関演算部が持つ既知信号とのタイミングが近い場合、つまり前述した本実施の形態における誤差値が小さい場合には、
相関値の絶対値が１に近づき、逆に誤差が大きくなる場合には相関値の絶対値が０に近づく。このことから１−（相関値の絶対値）を誤差として用いることができる。
【００４０】
この別の実施の形態では、図４（ａ）の誤差計算部に相関演算を用いている。
【００４１】
適応制御を行うタイミングを得るため、誤差計算部５２が複数のタイミングにて相関演算を行い誤差を算出する。
【００４２】
誤差比較部６は誤差を比較し、比較の結果誤差が大きいと判断された側のタイミングにおける相関演算リソース（記憶部  にあるエラー値記憶、タイミング情報記憶および相関演算動作に必要なメモリ、演算部の演算能力を占有する時間、このタイミングにおける受信信号を記憶した記憶領域など）を開放する。比較の結果誤差の小さい側であったタイミングにおいて誤差が極小となることを見出した場合に誤差算出演算を停止し見出されたタイミングを保持し、保持したタイミングに置ける重み計算を行う。
【００４３】
以上、２つの実施の形態について示したが、本発明に係るアンテナ装置は、各種の無線通信装置（基地局装置、移動局装置等）に適用することができる。
【００４４】
また、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係わるアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す遅延部の動作を説明するための図である。
【図３】図１に示す重み付け合成部の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す演算部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る適応信号処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る適応信号処理を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る適応信号処理を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る適応信号処理を説明するための図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る適応信号処理を説明するための図である。
【図１０】従来のスライディング相関方式を説明するための図である。
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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