(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算方法において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算し、
【数１】
0004071467.tif 000038
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算し、
【数２】
0004071467.tif 000039
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算し、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算し、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
連立一次方程式Ｒxx・Ｗ＝Ｒxdを満足するＮele次の列ベクトルＷを計算し、
前記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する
ことを特徴とするウエイト計算方法。
【請求項２】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算方法において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮeの逆数ＤＮe-1（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算し、
【数３】
0004071467.tif 000040
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算し、
【数４】
0004071467.tif 000041
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算し、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算し、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
連立一次方程式Ｒxx・Ｗ＝Ｒxdを満足するＮele次の列ベクトルＷを計算し、
前記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する
ことを特徴とするウエイト計算方法。
【請求項３】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算方法において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算し、
【数５】
0004071467.tif 000042
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算し、
【数６】
0004071467.tif 000043
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算し、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算し、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷを計算し、
前記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する
ことを特徴とするウエイト計算方法。
【請求項４】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算方法において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮeの逆数ＤＮe-1（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算し、
【数７】
0004071467.tif 000044
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算し、
【数８】
0004071467.tif 000045
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算し、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算し、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷを計算し、
前記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する
ことを特徴とするウエイト計算方法。
【請求項５】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算方法において、
あらかじめ設定された数Ｎele、閾値ＴＨに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算し、
【数９】
0004071467.tif 000046
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算し、
【数１０】
0004071467.tif 000047
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算し、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算し、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ１＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷ１を計算し、
ｅ＝１，２，…，Ｎeleの中から最大の｜ｈe(0)｜（但し｜ｈe(0)｜はｈe(0)の絶対値を表す）を持つｅ＝ｅmaxを探し、
ｐ行の要素Ｗ０(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＷ０を計算し、
【数１１】
0004071467.tif 000048
Ｒxxの行列式Δを計算し、
行列式Δの絶対値｜Δ｜を前記閾値ＴＨと比較し、
｜Δ｜≧ＴＨの場合、Ｗ１のｐ行目の要素Ｗ１(p)を、ウエイトＷpとし、
｜Δ｜＜ＴＨの場合、Ｗ０のｐ行目の要素Ｗ０(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する
ことを特徴とするウエイト計算方法。
【請求項６】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算方法において、
あらかじめ設定された数Ｎele、閾値ＴＨに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮeの逆数ＤＮe-1（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算し、
【数１２】
0004071467.tif 000049
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算し、
【数１３】
0004071467.tif 000050
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算し、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算し、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ１＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷ１を計算し、
ｅ＝１，２，…，Ｎeleの中から最大の｜ｈe(0)｜（但し｜ｈe(0)｜はｈe(0)の絶対値を表す）を持つｅ＝ｅmaxを探し、
ｐ行の要素Ｗ０(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＷ０を計算し、
【数１４】
0004071467.tif 000051
Ｒxxの行列式Δを計算し、
行列式Δの絶対値｜Δ｜を前記閾値ＴＨと比較し、
｜Δ｜≧ＴＨの場合、Ｗ１のｐ行目の要素Ｗ１(p)を、ウエイトＷpとし、
｜Δ｜＜ＴＨの場合、Ｗ０のｐ行目の要素Ｗ０(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する
ことを特徴とするウエイト計算方法。
【請求項７】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算する手段と、
【数１５】
0004071467.tif 000052
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算する手段と、
【数１６】
0004071467.tif 000053
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算する手段と、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算する手段と、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
連立一次方程式ＲxxＷ＝Ｒxdを満足するＮele次の列ベクトルＷを計算する手段と、
前記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する出力手段と
を備えることを特徴とするウエイト計算装置。
【請求項８】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮeの逆数ＤＮe-1（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算する手段と、
【数１７】
0004071467.tif 000054
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算する手段と、
【数１８】
0004071467.tif 000055
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算する手段と、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算する手段と、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
連立一次方程式ＲxxＷ＝Ｒxdを満足するＮele次の列ベクトルＷを計算する手段と、
前記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する出力手段と
を備えることを特徴とするウエイト計算装置。
【請求項９】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算する手段と、
【数１９】
0004071467.tif 000056
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算する手段と、
【数２０】
0004071467.tif 000057
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算する手段と、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算する手段と、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷを計算する手段と、
記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する出力手段と
を備えることを特徴とするウエイト計算装置。
【請求項１０】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮeの逆数ＤＮe-1（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算する手段と、
【数２１】
0004071467.tif 000058
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算する手段と、
【数２２】
0004071467.tif 000059
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算する手段と、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算する手段と、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷを計算する手段と、
前記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する出力手段と
を備えることを特徴とするウエイト計算装置。
【請求項１１】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置において、
あらかじめ設定された数Ｎele、閾値ＴＨに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算する手段と、
【数２３】
0004071467.tif 000060
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算する手段と、
【数２４】
0004071467.tif 000061
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算する手段と、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算する手段と、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ１＝Ｒxx-1・Ｒxd但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷ１を計算する手段と、
ｅ＝１，２，…，Ｎeleの中から最大の｜ｈe(0)｜（但し｜ｈe(0)｜はｈe(0)の絶対値を表す）を持つｅ＝ｅmaxを探す手段と、
ｐ行の要素Ｗ０(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＷ０を計算する手段と、
【数２５】
0004071467.tif 000062
Ｒxxの行列式Δを計算する手段と、
行列式Δの絶対値｜Δ｜を前記閾値ＴＨと比較する手段と、
｜Δ｜≧ＴＨの場合、Ｗ１のｐ行目の要素Ｗ１(p)を、ウエイトＷpとし、
｜Δ｜＜ＴＨの場合、Ｗ０のｐ行目の要素Ｗ０(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する出力手段と
を備えることを特徴とするウエイト計算装置。
【請求項１２】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置において、
あらかじめ設定された数Ｎele、閾値ＴＨに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮeの逆数ＤＮe-1（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算する手段と、
【数２６】
0004071467.tif 000063
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算する手段と、
【数２７】
0004071467.tif 000064
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算する手段と、
p行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算する手段と、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ１＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷ１を計算する手段と、
ｅ＝１，２，…，Ｎeleの中から最大の｜ｈe(0)｜（但し｜ｈe(0)｜はｈe(0)の絶対値を表す）を持つｅ＝ｅmaxを探す手段と、
ｐ行の要素Ｗ０(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＷ０を計算する手段と、
【数２８】
0004071467.tif 000065
Ｒxxの行列式Δを計算する手段と、
行列式Δの絶対値｜Δ｜を前記閾値ＴＨと比較する手段と、
｜Δ｜≧ＴＨの場合、Ｗ１のｐ行目の要素Ｗ１(p)を、ウエイトＷpとし、
｜Δ｜＜ＴＨの場合、Ｗ０のｐ行目の要素Ｗ０(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する出力手段と
を備えることを特徴とするウエイト計算装置。
【請求項１３】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定するインパルス応答測定装置と、
伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置と、
計算されたウエイトを用いて前記アンテナの指向性を制御し、遅延波の抑圧された信号を復調部へと出力する指向性制御装置とを備えるウエイト計算システムにおいて、
前記ウエイト計算装置は、請求項７乃至１２のいずれか一項に記載のウエイト計算装置を用いることを特徴とするウエイト計算システム。
【請求項１４】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算方法において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算し、
【数２９】
0004071467.tif 000066
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算し、
【数３０】
0004071467.tif 000067
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算し、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算し、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
連立一次方程式Ｒxx・Ｗ＝Ｒxdを満足するＮele次の列ベクトルＷを計算し、
前記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力するウエイト計算方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１５】
アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算方法において、
あらかじめ設定された数Ｎele、閾値ＴＨに対して、
アンテナ入力に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲeを満足するような
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）（kは時間を表す整数）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算し、
【数３１】
0004071467.tif 000068
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算し、
【数３２】
0004071467.tif 000069
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算し、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算し、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ１＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷ１を計算し、
ｅ＝１，２，…，Ｎeleの中から最大の｜ｈe(0)｜（但し｜ｈe(0)｜はｈe(0)の絶対値を表す）を持つｅ＝ｅmaxを探し、
ｐ行の要素Ｗ０(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＷ０を計算し、
【数３３】
0004071467.tif 000070
Ｒxxの行列式Δを計算し、
行列式Δの絶対値｜Δ｜を前記閾値ＴＨと比較し、
｜Δ｜≧ＴＨの場合、Ｗ１のｐ行目の要素Ｗ１(p)を、ウエイトＷpとし、
｜Δ｜＜ＴＨの場合、Ｗ０のｐ行目の要素Ｗ０(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力するウエイト計算方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アダプティブアレーアンテナのウエイト計算方法、ウエイト計算装置、ウエイト計算システム及びウエイト計算プログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル無線通信システムにおいて、周波数選択性フェージングを軽減する方式として、アレーアンテナの指向性を制御し遅延波を抑圧する、アダプティブアレーアンテナ方式がある。アダプティブアレーアンテナ方式は、複数のアンテナに適切な重み付けを行うことによって非希望波を抑圧し、希望波の信号だけを取り出すようにアレーの出力を最適に制御する技術である。
【０００３】
アダプティブアレーアンテナを制御する方式として、“抑圧パイロット信号を用いたビームフォーミング法”電子情報通信学会論文誌Vol. J81-B-1 No.11 pp.661（1998-11発行）に示されるような抑圧パイロット信号を用いたビームフォーミング方式（以下、方式Ａと呼ぶ）がある。この方式では、伝送信号の中に含まれているパイロット信号を用いて伝搬路のインパルス応答を測定し、これを基にしてアレーアンテナのウエイトを計算し、制御している。
具体例として、上記方式Ａの受信方式について詳細を述べる。
【０００４】
図１４は、上記方式Ａの受信器のアダプティブアレーアンテナの制御に関する部分の構成を示す図である。
図１４において、１０１はアレーアンテナ、１０２はＲＦ，ＩＦ，ダウンコンバータ，Ａ／Ｄ変換器，ＬＰＦ等からなるダウンコンバート部、１０３はデジタルベースバンド信号、１０４は複素インパルス応答測定器、１０５は指向性制御器、１０６は遅延波の抑圧された信号、１１０はウエイト計算器、１１１は複素インパルス応答、１１２はウエイトである。
【０００５】
４本のアンテナ素子からなるアレーアンテナ１０１で受信した信号は、ＲＦ，ＩＦ，ダウンコンバータ，Ａ／Ｄ変換器，ＬＰＦ等からなるダウンコンバート部１０２を経てデジタルベースバンド信号１０３に変換される。受信信号には、パイロット信号が含まれているため、複素インパルス応答測定器１０４にて逆拡散処理及び同期加算処理を行うことによって、伝搬路の複素インパルス応答１１１が作成される。これを用いてウエイト計算器１１０によりウエイト１１２が計算される。ウエイト計算方法についての詳細は後述する。指向性制御器１０５は、ウエイト１１２を用いてアンテナの指向性を制御し、遅延波の抑圧された信号１０６を復調部へと出力する。
【０００６】
図１５は、上記ウエイト計算器１１０の構成を示す図である。
図１５において、ウエイト計算器１１０は、擬似送信信号発生器２０１、擬似受信信号発生器２０３、及び最小二乗法計算器２０５から構成される。２０２は擬似送信信号、２０４は擬似受信信号発生器２０３により発生した擬似受信信号である。
【０００７】
図１６は、上記受信器の信号処理のタイムチャートを示す図である。一般に無線伝搬路の状態は時間的に変化するため、ウエイトもこれに応じて更新する必要がある。上記方式Ａでは、伝送信号をフレーム化し、１フレーム分のパイロット信号を用いてインパルス応答ｈe(k)を測定し、これを用いてウエイトＷeを算出している。このような作業を毎フレーム行いウエイトを更新している。
【０００８】
以上の構成において、図１５に示すように、入力は複素インパルス応答ｈe(k)１１１であり、出力はウエイトＷe１１２である。ここで添え字“e”はアンテナ素子を表す。方式Ａでは、アレーアンテナが４本のアンテナ素子から構成されているため、１フレーム分の信号処理を行うために、ｅ＝１，２，３，４ なる４個のアンテナ素子に対応する４個の複素インパルス応答ｈe(k)を入力し、４個のウエイトＷeを算出、出力する。また、“ｋ”は（遅延）時間を表す整数である。ｋ＝１は１シンボル時間を表す。
【０００９】
擬似送信信号発生器２０１では、ランダムなＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）信号を擬似送信信号ｄ(k)２０２として生成する。擬似受信信号発生器２０３では、複素インパルス応答ｈe(k)をタップ係数にもつフィルタに擬似送信信号ｄ(k)を通すことによって、アンテナ素子“ｅ”に対応する擬似受信信号Ｘe(k)２０４を生成する。また、このとき雑音ｎe(k)も加える。雑音の電力は、擬似受信信号Ｘe(k)２０４のＳＮ比と図１４のデジタルベースバンド信号１０３にて示されるベースバンド信号のＳＮ比が同じになるようにあらかじめ調整しておく。これらの処理を全てのアンテナ素子ｅ＝１，２，３，４ について行う。擬似受信信号発生器における信号処理を数式を用いて表現すると、次式（１）となる。
Ｘe(k)＝ｄ(k)※ｈe(k) ＋ｎe(k)                      …（１）
但し“※”はｋに関する畳み込み演算を表す。
【００１０】
最小二乗法計算器２０５では、擬似送信信号ｄ(k)と擬似受信信号Ｘe(k)（ｅ＝１，２，３，４）を入力し、ＲＬＳ（Recursive Least Square：再帰最小二乗）法を用いてウエイトＷe（ｅ＝１，２，３，４）１１２を計算、出力する。また、ここでＲＬＳ法のループ回数は５０回としている。よって最小二乗法計算器２０５は、１フレーム当たりｋ＝１，２，…，５０ なる５０組のｄ(k)とＸe(k)（ｅ＝１，２，３，４）とを入力し、これらの情報を基に統計処理を行い、最適なＷeを計算、出力していると言うこともできる。上記方式ＡではＲＬＳ法が採用されているが、最小二乗法を実現する他のアルゴリズム、例えばＳＭＩ法（逆行列演算法）等を採用することも可能である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のアダプティブアレーアンテナのウエイト計算方法にあっては以下のような問題点があった。
図１５に示す方式Ａのウエイト計算器１１０では、統計処理を行ってウエイトを算出している。よって、ウエイトを高精度に算出するためには統計に用いるサンプル数を増大（例えば、方式Ａでは５０サンプル）させる必要があり、計算量が大きくなるという課題がある。また、ＲＬＳ法よりも比較的計算量の少ないＳＭＩ法を用いても同様である。
【００１２】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、ウエイト算出のための計算量を格段に削減することのできるアダプティブアレーアンテナのウエイト計算方法、ウエイト計算装置、ウエイト計算システム及びウエイト計算プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置及び方法において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算する手段と、
【００１４】
【数３４】
0004071467.tif 000002
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算する手段と、
【００１５】
【数３５】
0004071467.tif 000003
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算する手段と、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算する手段と、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
連立一次方程式ＲxxＷ＝Ｒxdを満足するＮele次の列ベクトルＷを計算する手段と、
前記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する出力手段とを備えることを特徴としている。
【００１６】
本発明は、アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置及び方法において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
Ｎele個の参照信号対雑音電力比の逆数ＤＮe-1（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算する手段と、
【００１７】
【数３６】
0004071467.tif 000004
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算する手段と、
【００１８】
【数３７】
0004071467.tif 000005
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算する手段と、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算する手段と、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
連立一次方程式ＲxxＷ＝Ｒxdを満足するＮele次の列ベクトルＷを計算する手段と、
前記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する出力手段とを備えることを特徴としている。
【００１９】
本発明は、アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置及び方法において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算する手段と、
【００２０】
【数３８】
0004071467.tif 000006
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算する手段と、
【００２１】
【数３９】
0004071467.tif 000007
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算する手段と、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算する手段と、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷを計算する手段と、
前記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する出力手段とを備えることを特徴としている。
【００２２】
本発明は、アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置及び方法において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
Ｎele個の参照信号対雑音電力比の逆数ＤＮe-1（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算する手段と、
【００２３】
【数４０】
0004071467.tif 000008
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算する手段と、
【００２４】
【数４１】
0004071467.tif 000009
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算する手段と、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算する手段と、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷを計算する手段と、
前記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する出力手段とを備えることを特徴としている。
【００２５】
本発明は、アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置及び方法において、
あらかじめ設定された数Ｎele、閾値ＴＨに対して、
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算する手段と、
【００２６】
【数４２】
0004071467.tif 000010
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算する手段と、
【００２７】
【数４３】
0004071467.tif 000011
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算する手段と、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算する手段と、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ１＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷ１を計算する手段と、
ｅ＝１，２，…，Ｎeleの中から最大の｜Ｈe(0)｜（但し｜Ｈe(0)｜はＨe(0)の絶対値を表す）を持つｅ＝ｅmaxを探す手段と、
ｐ行の要素Ｗ０(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＷ０を計算する手段と、
【００２８】
【数４４】
0004071467.tif 000012
Ｒxxの行列式Δを計算する手段と、
行列式Δの絶対値｜Δ｜を前記閾値ＴＨと比較する手段と、
｜Δ｜≧ＴＨの場合、Ｗ１のｐ行目の要素Ｗ１(p)を、ウエイトＷpとし、
｜Δ｜＜ＴＨの場合、Ｗ０のｐ行目の要素Ｗ０(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する出力手段とを備えることを特徴としている。
【００２９】
本発明は、アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置及び方法において、
あらかじめ設定された数Ｎele、閾値ＴＨに対して、
Ｎele個の参照信号対雑音電力比の逆数ＤＮe-1（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算する手段と、
【００３０】
【数４５】
0004071467.tif 000013
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算する手段と、
【００３１】
【数４６】
0004071467.tif 000014
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算する手段と、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算する手段と、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ１＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷ１を計算する手段と、
ｅ＝１，２，…，Ｎeleの中から最大の｜Ｈe(0)｜（但し｜Ｈe(0)｜はＨe(0)の絶対値を表す）を持つｅ＝ｅmaxを探す手段と、
ｐ行の要素Ｗ０(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＷ０を計算する手段と、
【００３２】
【数４７】
0004071467.tif 000015
Ｒxxの行列式Δを計算する手段と、
行列式Δの絶対値｜Δ｜を前記閾値ＴＨと比較する手段と、
｜Δ｜≧ＴＨの場合、Ｗ１のｐ行目の要素Ｗ１(p)を、ウエイトＷpとし、
｜Δ｜＜ＴＨの場合、Ｗ０のｐ行目の要素Ｗ０(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力する出力手段とを備えることを特徴としている。
【００３３】
他の観点において本発明は、アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定するインパルス応答測定装置と、伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置と、計算されたウエイトを用いて前記アンテナの指向性を制御し、遅延波の抑圧された信号を復調部へと出力する指向性制御装置とを備えるウエイト計算システムにおいて、前記ウエイト計算装置は、請求項７乃至１２のいずれか一項に記載のウエイト計算装置を用いることを特徴としている。
【００３４】
さらに、本発明は、アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算方法において、
あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算し、
【００３５】
【数４８】
0004071467.tif 000016
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算し、
【００３６】
【数４９】
0004071467.tif 000017
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算し、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算し、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
連立一次方程式Ｒxx・Ｗ＝Ｒxdを満足するＮele次の列ベクトルＷを計算し、
前記列ベクトルＷのｐ行目の要素Ｗ(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力するウエイト計算方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００３７】
また、本発明は、アダプティブアレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算方法において、
あらかじめ設定された数Ｎele、閾値ＴＨに対して、
Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
Ｎele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、
ｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算し、
【００３８】
【数５０】
0004071467.tif 000018
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
ｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算し、
【００３９】
【数５１】
0004071467.tif 000019
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
式Ｒxx＝Ｈ＋Ｎで表されるＮele次の正方行列Ｒxxを計算し、
ｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算し、
Ｒxd(p)＝ｈp*(0)
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
式Ｗ１＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷ１を計算し、
ｅ＝１，２，…，Ｎeleの中から最大の｜Ｈe(0)｜（但し｜Ｈe(0)｜はＨe(0)の絶対値を表す）を持つｅ＝ｅmaxを探し、
ｐ行の要素Ｗ０(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＷ０を計算し、
【００４０】
【数５２】
0004071467.tif 000020
Ｒxxの行列式Δを計算し、
行列式Δの絶対値｜Δ｜を前記閾値ＴＨと比較し、
｜Δ｜≧ＴＨの場合、Ｗ１のｐ行目の要素Ｗ１(p)を、ウエイトＷpとし、
｜Δ｜＜ＴＨの場合、Ｗ０のｐ行目の要素Ｗ０(p)を、ウエイトＷpとし、
Ｎele個のウエイトＷp（ｐ＝１，２，…，Ｎele）を出力するウエイト計算方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適なアダプティブアレーアンテナのウエイト計算方法、ウエイト計算装置及びウエイト計算システムの実施の形態について詳細に説明する。
【００４２】
第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態の受信器のアダプティブアレーアンテナの制御に関する部分の構成を示す図である。
【００４３】
図１において、３０１はアレーアンテナ、３０２はＲＦ，ＩＦ，ダウンコンバータ，Ａ／Ｄ変換器，ＬＰＦ等からなるダウンコンバート部、３０３はデジタルベースバンド信号、３０４は複素インパルス応答測定器（CIRE:Complex Impulse Response Estimator）（インパルス応答測定装置）、３０５は指向性制御器（指向性制御装置）、３０６は遅延波の抑圧された信号、３１０はウエイト計算器（ウエイト計算装置）、３１１は複素インパルス応答ｈe(k)、３１２はウエイトＷe、３１３は参照信号対雑音電力比ＤＮeである。
【００４４】
アレーアンテナ３０１は、Ｎele＝４本のアンテナ素子から構成される。これらのアンテナで受信された信号は、ダウンコンバート部３０２においてシンボルレートの４倍のサンプリングレート４００ＭＳａｍｐｌｅｓ／ｓｅｃのデジタル複素ベースバンド信号３０３に変換される。ダウンコンバート部３０２からは参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）３１３が出力される。ダウンコンバート部３０２の構成については図３により後述する。受信信号には、パイロット信号が含まれているため、複素インパルス応答測定器３０４にて逆拡散処理及び同期加算処理を行うことによって、伝搬路の複素インパルス応答３１１が作成される。これを用いてウエイト計算器３１０によりウエイトＷe３１２が計算される。
本発明は、ウエイト計算方法に特徴があり、ウエイト計算の詳細については図５により後述する。指向性制御器３０５は、ウエイトＷe３１２を用いてアンテナの指向性を制御し、遅延波の抑圧された信号３０６を復調部へと出力する。
【００４５】
図２は、本発明にかかるウエイト計算方法をハードウェアで行う場合のウエイト計算器３１０の構成を示す図である。
図２において、ウエイト計算器３１０は、複素インパルス応答ｈe(k)からＲxdベクトルを計算するＲxdベクトル計算器４０１、複素インパルス応答ｈe(k)からＨ行列を計算するＨ行列計算器４０２、参照信号対雑音電力比ＤＮeからＮ行列を計算するＮ行列計算器４０３、Ｈ行列とＮ行列からＲxx行列を計算するＲxx行列計算器４０４、及びＲxx行列とＲxdベクトルからウエイトＷeを計算する連立一次方程式計算器４０５から構成される。
【００４６】
図３は、上記ダウンコンバート部３０２の構成を示す図である。
図３において、ダウンコンバート部３０２は、ＲＦ，ＩＦ，ダウンコンバータ，Ａ／Ｄ変換器，ＬＰＦ等を備え、アンテナからの信号５０２を入力し、増幅、周波数変換、Ａ／Ｄ変換、フィルタリング等を行い、デジタル複素ベースバンド信号５０３を出力する。ダウンコンバート部３０２の中には、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）部５０１がＮele個あり、アンテナ素子ｅに対応する部分から参照信号対雑音電力比ＤＮeを出力する。
【００４７】
図４は、本実施の形態で用いる伝送信号を送信する送信器の構成を示す図である。
本実施の形態で用いる伝送信号は、データチャネルと、それに比べて電力が十分に抑圧されたパイロットチャネルから構成される。データチャネル及びパイロットチャネルは、同じキャリア上にあり、同じ帯域幅を持つ。パイロットチャネルは、受信器において複素インパルス応答を測定し、アレーアンテナの指向性を制御するために用いる。
【００４８】
図４において、送信器６００は、同相チャンネル（I-ch）用ＰＮ（Pseudo Noise）系列発生器６０１、直交チャンネル（Q-ch）用ＰＮ系列発生器６０２、送信データ（１００Ｍ ｂｐｓ）６０８を元にベースバンド信号であるデータチャネルを生成するＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調器６０３、ＰＮ系列発生器６０１，６０２により生成したＭ（Maximum Length Shift Resister）系列からパイロットチャネルを生成するＱＰＳＫ変調器６０４、ＱＰＳＫ変調器６０４で生成した信号を減衰する減衰器６０５、データチャネル及び抑圧パイロットチャネルを加算する加算器６０６、及びアップコンバート部６０７を備えて構成される。ＰＮ系列として８段のＭ系列を用いているため、ＰＮ系列の周期は２５５シンボルとなる。また、データチャネル、抑圧パイロットチャネル共に信号レートは１００Ｍ Ｓｙｍｂｏｌｓ／ｓｅｃである。アップコンバート部６０７は、帯域制限、周波数変換、増幅等の処理を行った後、伝送信号として送信する。
【００４９】
以下、アダプティブアレーアンテナのウエイト計算方法について説明する。
本発明は、ウエイト計算方法に特徴があり、ウエイト計算はコンピュータによるソフトウェアで行っても良いし、ウエイト計算の手順を全てハードウェアで行っても良い。ハードウェアで行う場合のウエイト計算システムは、前記図１乃至図４で示される。
【００５０】
まず、本実施の形態のウエイト計算器について述べる。
図５は、本実施の形態のウエイト計算器３１０の信号処理手順を示すフローチャートであり、複素インパルス応答からウエイトを求める手順を示す。図中、Ｓはフローの各ステップを示す。
本実施の形態では、アレーアンテナ３０１のアンテナ素子の数Ｎeleは、Ｎele＝４である。
【００５１】
入力信号は複素インパルス応答ｈe(k)（ｋは整数、ｅ＝１，２，…，Ｎele）３１１と参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）３１３であり、出力信号はウエイトＷe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）３１２である（ステップＳ１００）。
参照信号対雑音電力比ＤＮeとは、従来技術で述べた方式Ａ（図１５参照）において擬似送信信号“Ｄ(k)”２０２の電力と擬似受信信号発生器２０３にて付加される雑音Ｎe(k)の電力の比に相当するものである。
ウエイト計算器３１０内部で行う信号処理がスタートすると、まず、ステップＳ１０１でｐ行ｑ列の要素Ｎ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｎを計算する。
【００５２】
【数５３】
0004071467.tif 000021
但しＤＮp-1はＤＮpの逆数を表す
次いで、ステップＳ１０２でｐ行ｑ列の要素Ｈ（ｐ，ｑ）が次式で表されるＮele次の正方行列Ｈを計算する。
【００５３】
【数５４】
0004071467.tif 000022
但しｈp*(k)はｈp(k)の複素共役を表す
すなわち、まずＮele×Ｎele次の行列ＮとＨを計算する。行列Ｎのｐ行ｑ列の要素をＮ（ｐ，ｑ）と表すと、Ｎの対角成分は式Ｎ（ｅ，ｅ）＝１／ＤＮeを用いて算出し、その他の成分は０とする。また、Ｈの要素は、〔数５４〕に示すように算出する。但し、「ｈp*」はｈpの複素共役を表す。
ステップＳ１０３では、これらの行列を用いて、次式（２）で示されるＮele×Ｎele次の正方行列Ｒxxを計算する。
Ｒxx＝Ｈ＋Ｎ                                …（２）
次いで、ステップＳ１０４でｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算する。ここで、ｅ行目の要素をＲxd（ｅ）と表すと、式Ｒxd（ｅ）＝ｈe*(0)を用いて算出する。
【００５４】
【数５５】
0004071467.tif 000023
但しｈp*(0)はｈp(0)の複素共役を表す
【００５５】
次いで、ステップＳ１０５でＲxxとＲxdを用いて目的のウエイトＷe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を計算して本フローを終了する。具体的には、ウエイトＷe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）をｅ行目の要素にもつＮele次の列ベクトルをＷとすると、連立一次方程式Ｒxx・Ｗ＝Ｒxdを満足するＷを算出する。この方法として、Gauss-Jordanの消去法等を用いることができる。
【００５６】
本実施の形態のウエイト計算器３１０によれば、従来技術の方式Ａのウエイト計算器１１０に比べて計算手順が簡略化され、計算量を減少させることができる。
以上のウエイト計算の手順を全てハードウェアで行う場合のウエイト計算器３１０のブロック図が図２であり、図５の信号処理手順に対応している。
【００５７】
図２示すように、Ｒxdベクトル計算器４０１では、複素インパルス応答ｈe(k)からＲxdベクトルを計算する。Ｈ行列計算器４０２では、複素インパルス応答ｈe(k)からＨ行列を計算する。Ｎ行列計算器４０３では、参照信号対雑音電力比ＤＮeからＮ行列を計算する。Ｒxx行列計算器４０４では、Ｈ行列とＮ行列からＲxx行列を計算する。連立一次方程式計算器４０５では、Ｒxx行列とＲxdベクトルからウエイトＷeを計算する。
【００５８】
次に、本実施の形態で用いる伝送信号について述べる。
伝送信号は、データチャネルと、それに比べて電力が十分に抑圧されたパイロットチャネルから構成される。これらは同じキャリア上にあり、同じ帯域幅を持つ。パイロットチャネルは受信機において複素インパルス応答を測定し、アレーアンテナの指向性を制御するために用いる。
【００５９】
前記図４に示す送信器６００のブロック図を用いて伝送信号の発生方法を説明する。データチャネル６０９は、２００Ｍｂｐｓの送信データ６０８を元に、ＱＰＳＫ変調器６０３により生成する。一方、パイロットチャネルはＰＮ系列発生器６０１，６０２により生成したＭ系列を元に、ＱＰＳＫ変調器６０４により生成したものを減衰器６０５で減衰して生成する。データチャネル、パイロットチャネル共に信号レートは１００Ｍ Ｓｙｍｂｏｌｓ／ｓｅｃであり、これらを加算器６０６で加算し、アップコンバート部６０７により帯域制限、周波数変換、増幅等の処理を行った後、伝送信号として送信する。
ベースバンドにおける帯域制限前の伝送信号をＳB(t)、データチャネルの信号をＳDa(t)、パイロットチャネルの信号をＳPi(t)とすると、これらは次式で示される。
【００６０】
【数５６】
0004071467.tif 000024
ここで、ｄIk、ｄQkはデータチャネルのｋ番目のシンボルの同相及び直交成分（±１）、Ｔsは１シンボル長（＝１０ｎｓｅｃ）、δ(t)はディラックのデルタ関数、ＭはＭ系列の周期（＝２５５）、βはデータチャネルとパイロットチャネルの電力比（＝０．０４）、ｍIk、ｍQkはパイロットチャネルの同相及び直交成分（±１）でありそれぞれ別のＭ系列のｋ番目の値である。
【００６１】
次に、上記ウエイト計算器３１０以外の部分の動作について説明する。
前記図１において、アレーアンテナ３０１はＮele＝４本のアンテナ素子から構成され、これらのアンテナで受信された信号は、ダウンコンバート部３０２においてシンボルレートの４倍のサンプリングレート４００ＭＳａｍｐｌｅｓ／ｓｅｃのデジタル複素ベースバンド信号３０３に変換される。
【００６２】
ダウンコンバート部３０２からは参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）３１３も出力する。この値の決定方法については後述する。複素インパルス応答測定器３０４では、入力したベースバンド信号３０３をパイロットチャネルに対応するマッチドフィルタに通す。これによってまだデータチャネルが十分抑圧されていない瞬時複素インパルス応答が、Ｍ系列の周期の２５５シンボル毎に次々と得られる。これらの連続する１６個について、同期加算を行い、データチャネルの十分抑圧された複素インパルス応答を生成する。次に生成した応答から最大電力を持つパスを探す。すなわち、生成した応答を
0004071467.tif 000025
とすると、
【００６３】
【数５７】
0004071467.tif 000026
を計算し、σ（τ）を最大にするτ＝τmaxを求める。さらに、最大電力を持つパスを原点に移動し、シンボル時間間隔で値を間引く。ここまでの結果をｈe(k)とすると、ｈe(k)は次式（３）で示される。
0004071467.tif 000027
さらに、有効パス数をＬ＝１２とし、電力の大きなパスから順番にＬ個分だけを選択し、後は値を０とする。すなわち、
【００６４】
【数５８】
0004071467.tif 000028
を計算し、σ(k)の大きなものから順番にＬ個分選択したものを、σ（ｋ1），σ（ｋ2），… ，σ（ｋL）とすると、ｋ1，ｋ2，…，ｋL以外のｋについて
ｈ1(k)＝ｈ2(k)＝…＝ｈNele(k)＝０        …（４）
式（４）に示す処理を行い、これを複素インパルス応答として出力する。
指向性制御器３０５では、入力したベースバンド信号３０３にウエイトＷe３１２による重み付けを行い、加算して出力することによって、アレーアンテナ３０１の指向性を制御する。つまり、入力ベースバンド信号をＸe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）、出力をｙと表すと、次式で示される演算を行う。
【００６５】
【数５９】
0004071467.tif 000029
【００６６】
ダウンコンバート部３０２の動作を図３を参照して説明する。
ダウンコンバート部３０２は、アンテナからの信号を入力し、増幅、周波数変換、Ａ／Ｄ変換、フィルタリング等を行い、デジタル複素ベースバンド信号３０３を出力するものである。ダウンコンバート部３０２の中には、ＡＧＣ部５０１がＮele個あり、アンテナ素子ｅに対応する部分から参照信号対雑音電力比ＤＮeを出力する。ＤＮeは、以下の方法によって決定する。例としてｅ＝１について採り上げる。その他のｅについても同様に決定できる。
【００６７】
基本的な考え方は、アンテナ入力５０２に遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入力し、複素ベースバンド出力５０３におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲe、複素インパルス応答測定器３０４の出力ｈe(0)の値をＡe、とした時、次式（５）を満足するようにＤＮeを出力するようにすればよい。
【００６８】
ＤＮe・|Ａe｜2＝ＳＮＲe                      …（５）
具体的には、送信機のＲＦ出力の信号を減衰器を通して有線でアンテナ入力５０２に入力し、複素ベースバンド出力５０３におけるデータチャネルの電力と雑音電力の比をＳＮＲ１e＝１００（２０ｄＢ）になるように減衰器を調整し、この時のＡＧＣ部５０１の利得Ｇ１e、複素インパルス応答測定器３０４の出力ｈe(0)の値Ａ１eを測定する。これらの値を用いて、ＡＧＣ部５０１の利得がＧeのときの出力すべきＤＮe（Ｇe）の値を、次式（６）により決定する。
ＤＮe（Ｇe）＝（ＳＮＲ１e・Ｇ１e）／（｜Ａ１e｜2・Ｇe）…（６）
【００６９】
このようにしておけば、前記式（５）は満足される。なぜならば、複素ベースバンド出力５０３におけるＡＧＣ部５０１の利得を除いた雑音電力をＮ１eとすると、上述した減衰器の設定において複素ベースバンド出力５０３のパイロットチャネルの電力は、Ｎ１e・Ｇ１e・ＳＮＲ１e・βであり、複素インパルス応答測定器３０４の利得は｜Ａ１e｜2／（Ｎ１e・Ｇ１e・ＳＮＲ１e・β）である。
【００７０】
よって、一般的に利得がＧe、複素ベースバンド出力５０２３におけるデータチャネル電力対雑音電力比がＳＮＲeの時、複素インパルス応答測定器３０４の出力ｈe(0)の値をＡeとすると、|Ａe｜2＝（Ｎ１e・Ｇe・ＳＮＲe・β）・| Ａ１e｜2／（Ｎ１e・Ｇ１e・ＳＮＲ１e・β）であり、これを上記式（６）の両辺に掛ければ、前記式（５）となるためである。
【００７１】
以上述べたように、本実施の形態のウエイト計算システムは、４本のアンテナ素子からなるアレーアンテナ３０１、ＲＦ，ＩＦ，ダウンコンバータ，Ａ／Ｄ変換器，ＬＰＦ等からなるダウンコンバート部３０２、逆拡散処理及び同期加算処理を行うことによって、伝搬路の複素インパルス応答を測定する複素インパルス応答測定器３０４、伝搬路の複素インパルス応答ｈe（ｋ）からアレーアンテナ３０１のウエイトＷeを計算するウエイト計算器３１０と、ウエイトＷeを用いてアンテナの指向性を制御し、遅延波の抑圧された信号３０６を復調部へと出力する指向性制御器３０５を備え、ウエイト計算器３１０は、あらかじめ設定された数Ｎeleに対して、Ｎele個の参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）及びＮele個の複素インパルス応答ｈe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を入力し、まずＮele×Ｎele次の行列ＮとＨを計算し、正方行列Ｎのｐ行ｑ列の要素をＮ（ｐ，ｑ）と表すと、Ｎの対角成分は式Ｎ（ｅ，ｅ）＝１／ＤＮeを用いて算出し、その他の成分は０とする。また、Ｈの要素は、次式により算出する。但し、Ｈp*はＨpの複素共役を表す。
【００７２】
【数６０】
0004071467.tif 000030
【００７３】
これらの行列を用いて、Ｒxx＝Ｈ＋ＮなるＮele×Ｎele次の行列Ｒxxを計算し、Ｎele次の列ベクトルＲxdを計算し、ｅ行目の要素をＲxd（e）と表すと、式Ｒxd＝Ｈe*（０）を用いて算出する。そして、ＲxxとＲxdを用いて目的のウエイトＷe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を計算し、ウエイトＷe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）をｅ行目の要素にもつＮele次の列ベクトルを、連立一次方程式Ｒxx・Ｗ＝Ｒxdにより算出する。このため、従来技術の方式Ａのように統計処理を行ってウエイトを算出するウエイト計算方式では、ウエイトを高精度に算出するために統計に用いるサンプル数を増大（例えば、方式Ａでは５０サンプル）させる必要があり、計算量が大きくなる欠点があったが、本ウエイト計算では統計処理行わずに高精度にウエイトを算出できるため、ウエイト算出のための計算量を格段に削減することができる。
【００７４】
以下、この効果について詳細に説明する。
図６及び図７は、本実施の形態のウエイト計算器と従来の方式Ａのウエイト計算器との計算量を示す図であり、図６は、アンテナエレメント数Ｎeleが４個の場合、図７は、アンテナエレメント数Ｎeleが７個の場合を示す。
【００７５】
横軸は、上記方式Ａにおいて計算に用いるサンプル数である。本発明では統計的な計算を実際には行わないためサンプル数の概念が無い。縦軸は、計算量であり、複素数の加減乗除算、実数の加減乗除算すべてを計算量１としている。
パラメータＬは、入力する複素インパルス応答のうち、有効なパスの数である。上記方式Ａのウエイト計算アルゴリズムとしてはＲＬＳ方式、ＳＭＩ方式があるが、これら両方の場合について計算量を示した。
【００７６】
図６及び図７に示すように、本発明によって、計算量が大幅に削減されていることが分かる。一般にウエイト計算アルゴリズムとしては、ＲＬＳ方式がよく用いられていること、ウエイト計算に用いるサンプル数は、アンテナ素子の数の２倍以上、すなわちＮeleが４、７の時、それぞれ８、１４以上が採用されていることから、このような場合においては、図６及び図７から本発明によって計算量が約９０％以上削減されていることが分かる。
【００７７】
第２の実施の形態
第１の実施の形態では、Ｎele次の列ベクトルＷを計算する手段として、連立一次方程式Ｒxx・Ｗ＝Ｒxdを満足するＮele次の列ベクトルＷを計算していた。本実施の形態は、この部分を更に具体化した信号処理手順を提供するものである。
【００７８】
図８は、本発明にかかるウエイト計算をハードウェアで行う場合のウエイト計算器の構成を示す図である。本実施の形態のウエイト計算器は、前記図１のウエイト計算器３１０に置き換えたウエイト計算システムである。本実施の形態の説明にあたり図２と同一構成部分には同一符号を付している。
【００７９】
図８において、ウエイト計算器７１０（ウエイト計算装置）は、複素インパルス応答ｈe(k)からＲxdベクトルを計算するＲxdベクトル計算器４０１、複素インパルス応答ｈe(k)からＨ行列を計算するＨ行列計算器４０２、参照信号対雑音電力比ＤＮeからＮ行列を計算するＮ行列計算器４０３、Ｈ行列とＮ行列からＲxx行列を計算するＲxx行列計算器４０４、Ｒxx行列の逆行列Ｒxx-1を計算する逆行列計算器７０１、及びＲxx-1行列とＲxdベクトルからウエイトＷeを計算する行列乗算器７０２から構成される。
【００８０】
すなわち、本ウエイト計算器７１０は、前記図２のＲxx行列とＲxdベクトルからウエイトＷeを計算する連立一次方程式計算器４０５に換えて、Ｒxx行列の逆行列Ｒxx-1を計算する逆行列計算器７０１及びＲxx-1行列とＲxdベクトルからウエイトＷeを計算する行列乗算器７０２が設けられている。
【００８１】
以下、本実施の形態のウエイト計算方法について説明する。
本発明は、ウエイト計算方法に特徴があり、ウエイト計算はコンピュータによるソフトウェアで行っても良いし、ウエイト計算の手順を全てハードウェアで行っても良い。ハードウェアで行う場合のウエイト計算システムは、前記図８で、ソフトウェアで行う場合は図９で示される。
【００８２】
図９は、本実施の形態のウエイト計算器７１０の信号処理手順を示すフローチャートであり、複素インパルス応答からウエイトを求める手順を示す。図５に示すフローと同一処理手順には、同一ステップ番号を付して重複部分の説明を省略する。
図９のステップＳ１０４でｐ行の要素Ｒxd(p)が次式で表されるＮele次の列ベクトルＲxdを計算すると、ステップＳ２０１に進む。
ステップＳ２０１では、次式に従ってＲxx行列の逆行列Ｒxx-1を計算し、Ｒxx-1行列とＲxdベクトルからウエイトＷeを計算して本フローを終了する。
【００８３】
【数６１】
0004071467.tif 000031
但しＲxx-1はＲxxの逆行列を表す
【００８４】
次に、図９に示される本実施の形態のウエイト計算器７１０の信号処理手順を用いて算出したウエイトが、従来の方式Ａを用いて算出したウエイトと同等のものであることを以下に示す。
【００８５】
方式Ａの最小二乗法計算器２０５（図１５）では、擬似送信信号ｄ(k)と擬似受信信号Ｘe(k)を入力し、ＲＬＳ法を用いてウエイトＷeを計算している。また、ＲＬＳ法の代わりにＳＭＩ法を用いることも可能である。これらは結局、最小二乗法を計算するアルゴリズムである。最小二乗法は、Ｎele×Ｎele次のＲxx行列
【００８６】
【数６２】
0004071467.tif 000032
を、次式（７）によって計算し、
Ｒxx（ｐ，ｑ）＝Ｅ[Ｘp*(k)・Ｘq(k)]          …（７）
Ｎele次の列ベクトルＲxd
【数６３】
0004071467.tif 000033
を、次式（８）によって計算し、
Ｒxd(e)＝Ｅ[Ｘe*(k)・ｄ(k)]                  …（８）
【数６４】
0004071467.tif 000034
によって計算し、これらを用いてウエイトＷeをｅ行目の要素にもつＮele次の列ベクトルＷを、次式（９）によって求めるものである。
Ｗ＝Ｒxx-1・Ｒxd                            …（９）
但し、Ｅ[・] はアンサンブル平均を表す。
【００８７】
ＲＬＳ法やＳＭＩ法ではアンサンブル平均を計算する代わりに、有限個のサンプルの平均、すなわち方式Ａでは５０シンボルの時間平均を計算することによって最小二乗法を計算している。
ところで、前記式（１）には畳み込み演算が含まれるため、式（１）を上記式（７）、式（８）に代入しても計算式が複雑になりすぎてこれ以上計算手順は簡略化されない。
【００８８】
そこで本実施の形態では、前記図１５に示す擬似送信信号ｄ(k)２０２と擬似受信信号発生器２０３にて付加される雑音ｎe(k)（ｅ＝１，２，…，Ｎele）の自己相関関数と相互相関関数の性質をここでさらに導入し、計算手順を簡略化する。具体的には、擬似送信信号ランダムな系列であるから、電力をＤとすると、次式（１０）を満足し、
【００８９】
【数６５】
0004071467.tif 000035
また擬似送信信号と雑音の関係、異なるアンテナ素子に対応する雑音同士の関係は互いに無相関であるから、雑音電力をＮeとすると、次式（１１）を満足する。
【００９０】
【数６６】
0004071467.tif 000036
よって、前記式（１）を式（７）、式（８）に代入したものにさらにこれらの関係を導入すると、式（７）、式（８）は、式（１２）、式（１３）のような形に簡略化できる。
【００９１】
【数６７】
0004071467.tif 000037
これらの簡略化の結果が本発明の計算手順となっている。上記式（１２）を計算する手順が図９のフローのステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３であり、式（１３）を計算する手順がステップＳ１０４となっている。
【００９２】
本実施の形態の計算手順を用いたときの結果と、従来技術の方式Ａの結果の違いは、方式Ａが５０サンプルを用いた最小二乗法であるのに対して、本実施の形態は無限個のサンプルを用いた最小二乗法となっている点である。これは、式（１０）、式（１１）の等式において無限個のサンプルを考慮しているためである。このように本発明では計算量が減少できると言う利点と共に、性能的にもより良いものとなっている。
【００９３】
以上述べたように、本実施の形態のウエイト計算方法及び装置は、ウエイト計算器７１０が、連立一次方程式Ｒxx・Ｗ＝Ｒxdに代えて、式Ｗ＝Ｒxx-1・Ｒxd（但しＲxx-1はＲxdの逆行列を表す）で表されるＮele次の列ベクトルＷを計算するので、第１の実施の形態と同様に、従来の方式Ａのウエイト計算器１１０に比べて計算手順が簡略化され、計算量を大幅に減少させることができる。
特に、本実施の形態では計算量が減少できると言う利点と共に、性能的にもより良いものとなっている。
【００９４】
第３の実施の形態
第１及び第２の実施の形態では、行列式の絶対値にかかわらず一律にウエイト計算を行っていた。本実施の形態は、行列式Δの絶対値が閾値ＴＨ以下の場合は仮ウエイト計算を行うようにしたものである。
【００９５】
図１０は、本発明にかかるウエイト計算をハードウェアで行う場合のウエイト計算器の構成を示す図である。本実施の形態のウエイト計算器は、前記図１のウエイト計算器３１０に置き換えたウエイト計算システムである。本実施の形態の説明にあたり図８と同一構成部分には同一符号を付している。
【００９６】
図１０において、ウエイト計算器８１０（ウエイト計算装置）は、複素インパルス応答ｈe(k)からＲxdベクトルを計算するＲxdベクトル計算器４０１、複素インパルス応答ｈe(k)からＨ行列を計算するＨ行列計算器４０２、参照信号対雑音電力比ＤＮeからＮ行列を計算するＮ行列計算器４０３、Ｈ行列とＮ行列からＲxx行列を計算するＲxx行列計算器４０４、Ｒxx行列の逆行列Ｒxx-1を計算する逆行列計算器７０１、Ｒxx-1行列とＲxdベクトルからウエイトＷeを計算する行列乗算器７０２、Ｒxx行列の行列式を計算する行列式計算器８０１、行列式の絶対値が閾値以上のとき行列乗算器７０２からの信号を出力し、閾値より小さいとき仮ウエイト計算器８０３からの信号を出力する出力選択器８０２、及び行列式の絶対値が閾値以下の時のウエイトを計算する仮ウエイト計算器８０３から構成される。
このように、本ウエイト計算器８１０は、図８のウエイト計算器７１０に行列式計算器８０１、出力選択器８０２及び仮ウエイト計算器８０３が追加された構成となっている。
【００９７】
以下、本実施の形態のウエイト計算方法について説明する。
上述したように、ウエイト計算はコンピュータによるソフトウェアで行っても良いし、ウエイト計算の手順を全てハードウェアで行っても良い。ハードウェアで行う場合のウエイト計算システムは、前記図１０で、ソフトウェアで行う場合は図１１及び図１２で示される。
【００９８】
図１１及び図１２は、本実施の形態のウエイト計算器８１０の信号処理手順を示すフローチャートであり、複素インパルス応答からウエイトを求める手順を示す。図９に示すフローと同一処理手順には、同一ステップ番号を付して重複部分の説明を省略する。
図１１のステップＳ１０３でＮele×Ｎele次の正方行列Ｒxxを計算すると、ステップＳ３０１に進む。
【００９９】
ステップＳ３０１では、行列Ｒxxの行列式Δを計算し、図１２のステップＳ３０２で行列式Δの絶対値｜Δ｜があらかじめ設定された閾値ＴＨ以上か否かを判別する。
行列Ｒxxの行列式Δの絶対値｜Δ｜があらかじめ設定された閾値ＴＨ以上のときは、ステップＳ１０４以下に進んで前記図９の手順と同じ処理を行う。
【０１００】
上記ステップＳ３０２で行列Ｒxxの行列式Δの絶対値｜Δ｜があらかじめ設定された閾値ＴＨより小さいときは、ステップＳ３０３で最大の｜Ｈe(0)｜を持つｅ＝ｅmaxを探す。次いで、ステップＳ３０４で目的のウエイトＷe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を計算して本フローを終了する。具体的には、ｅ＝ｅmax なるＷeについてはＷe＝Ｈe*(0)／（｜Ｈe(0)｜2 + ＤＮe-1）、ｅ≠ｅmax なるＷeについてはＷe＝０と決定する。
以上のウエイト計算の手順を全てハードウェアで実現した場合のウエイト計算器８１０のブロック図が前記図１０である。
【０１０１】
本実施の形態のウエイト計算器８１０によれば、従来技術の方式Ａのウエイト計算器１１０に比べて計算手順が簡略化され、計算量を減少させることができる。また、本実施の形態では、行列Ｒxxの行列式Δの絶対値｜Δ｜と閾値ＴＨとを比較し、｜Δ｜が閾値ＴＨより小さいときは第２の実施の形態のウエイトＷe計算を行わず、最大の｜Ｈe(0)｜を持つｅmaxから直ちにウエイトＷeを決定しているので、この部分の計算量を減少させることができる。
【０１０２】
第４の実施の形態
上記各実施の形態に対して図５、図９及び図１１のステップＳ１００の手順の代わりとなる手順を別例として示す。
【０１０３】
図１３は、図５、図９及び図１１の信号処理手順の手順のステップＳ１００の代わりとなる手順を示すステップＳ４００である。
図１３において、ステップＳ４００では、参照信号対雑音電力比ＤＮe（ｅ＝１，２，…，Ｎele）ではなく、その逆数ＤＮe-1（ｅ＝１，２，…，Ｎele）を用意するデータとしている。
これによって、図５、図９及び図１１の各ステップＳ１０１において行っているＤＮe-1を算出する演算を省略することができる。
【０１０４】
なお、上記各実施の形態に係るウエイト計算方法を、上述したようなビームフォーミング方式の送受信機器に適用することもできるが、勿論これには限定されず、無線通信を行う装置であればスペクトル拡散方式を含む全ての通信装置に適用可能である。また、本ウエイト計算システムが、無線端末や送受信器のデータ通信機能として組み込まれたものでもよい。
【０１０５】
また、本実施の形態ではウエイト計算方法，ウエイト計算システムという名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、ビームフォーミング方式、アダプティブアレー制御方式等であってもよいことは勿論である。
また、上記各実施の形態において、アンテナ素子の数及び種類、あるいは参照信号対雑音電力比ＤＮe、複素インパルス応答ｈe（ｋ）等を適当な値に設定して示したが、これらの設定値は式の導出過程で明らかなように任意に設定することができ、さまざまな規格のアダプティブアレーアンテナにおいて適用可能である。
【０１０６】
さらに、上記ウエイト計算システムを構成する各回路部、例えばダウンコンバート部、複素インパルス応答測定器やウエイト計算器を構成する行列計算器、乗算器の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。上記ウエイト計算の手順は、ハードウェア又はソフトウェアのいずれにおいて実現してもよい。
【０１０７】
以上説明したウエイト計算システムでは、この処理装置を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。本発明では、この記録媒体として、メインメモリそのものがプログラムメディアであってもよいし、また外部記憶装置としてプログラム読み取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することで読み取り可能なプログラムメディアであってもよい。いずれの場合においても、格納されているプログラムはＣＰＵがアクセスして実行させる構成であってもよいし、あるいはいずれの場合もプログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、図示されていないプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であってもよい。このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。
【０１０８】
ここで、上記プログラムメディアは、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、例えばＰＣカード（ＳＲＡＭカード）のほか、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピーディスクやハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等の光ディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する媒体であってもよい。
【０１０９】
また、本実施の形態においては、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であることから、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する媒体であってもよい。なお、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであってもよい。また、記録媒体に格納されている内容としてはプログラムに限定されず、データであってもよい。
【０１１０】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、ウエイト算出のための計算量を従来の方式に比べ約９０％以上に削減することのできるアダプティブアレーアンテナのウエイト計算方法、ウエイト計算装置、ウエイト計算システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の受信器のアダプティブアレーアンテナの制御に関する部分の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態のウエイト計算方法をハードウェアで行う場合のウエイト計算器の構成を示す図である。
【図３】本実施の形態のウエイト計算システムのダウンコンバート部の構成を示す図である。
【図４】本実施の形態で用いる伝送信号を送信する送信器の構成を示す図である。
【図５】本実施の形態のウエイト計算器の信号処理手順を示すフローチャートであり、
【図６】本実施の形態のウエイト計算器と従来の方式Ａのウエイト計算器との計算量を示す図である。
【図７】本実施の形態のウエイト計算器と従来の方式Ａのウエイト計算器との計算量を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態のウエイト計算方法をハードウェアで行う場合のウエイト計算器の構成を示す図である。
【図９】本実施の形態のウエイト計算器の信号処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態のウエイト計算方法をハードウェアで行う場合のウエイト計算器の構成を示す図である。
【図１１】本実施の形態のウエイト計算器の信号処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】本実施の形態のウエイト計算器の信号処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】図５、図９及び図１１の信号処理手順の手順のステップＳ１００の代わりとなる手順を示すステップを示す図である。
【図１４】従来技術の方式Ａの受信器のアダプティブアレーアンテナの制御に関する部分の構成を示す図である。
【図１５】従来技術の方式Ａの受信器のウエイト計算器の構成を示す図である。
【図１６】従来技術の方式Ａの受信器の信号処理のタイムチャートを示す図である。
【符号の説明】
３０１  アレーアンテナ
３０２  ダウンコンバート部
３０３  デジタル複素ベースバンド信号
３０４  複素インパルス応答測定器（インパルス応答測定装置）
３０５  指向性制御器（指向性制御装置）
３０６  指向性制御器出力デジタル複素ベースバンド信号
３１０，７１０，８１０  ウエイト計算器（ウエイト計算装置）
３１１  複素インパルス応答
３１２  ウエイト
３１３  参照信号対雑音電力比
４０１  Ｒxdベクトル計算器
４０２  Ｈ行列計算器
４０３  Ｎ行列計算器
４０４  Ｒxx行列計算器
４０５  連立一次方程式計算器
５０１  ＡＧＣ部でアンテナ素子１に対応するもの
５０２  アンテナ入力でアンテナ素子１に対応するもの
５０３  デジタル複素ベースバンド信号でアンテナ素子１に対応するもの
６０１，６０２  ＰＮ系列発生器
６０３  ＱＰＳＫ変調器
６０４  ＱＰＳＫ変調器
６０５  減衰器
６０６  加算器
６０７  アップコンバート部
６０８  送信データ
６０９  データチャネル
６１０  パイロットチャネル
７０１  逆行列計算器
７０２  行列乗算器
８０１  行列式計算器
８０２  出力選択器
８０３  仮ウエイト計算器
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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