JP5484682B2 - 無線通信装置、イコライザ、イコライザ重み係数演算プログラムおよびイコライザ重み係数演算方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置、イコライザ、イコライザ重み係数演算プログラムおよびイコライザ重み係数演算方法に関し、特に演算量を低減させ、かつ等化特性の優れた適応等化処理を行う無線通信装置、イコライザ、イコライザ重み係数演算プログラムおよびイコライザ重み係数演算方法に関する。

近年、高速大容量の移動通信方式が盛んに研究されており、ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）に代表されるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を用いた高速無線方式の開発も進んでいる。ＨＳＤＰＡでは従来の１０倍以上の伝送速度を視野に入れて開発が進められているため、イコライザ（等化器）の実装も視野に入れた検討が行われている。

従来、伝送システムにおいては、イコライザを用いた等化と呼ばれる信号処理が行われる。これは、伝送路で生じた歪みを低減する処理のことであり、通常、受信側に設けた等化器によって歪んだ周波数特性を回復させることができる。

例えば、移動体通信では、無線信号はマルチパス（信号波が山やビルなどの反射によって複数の経路を伝搬する現象）を経由して受信側に到達するため、各波の到来時間は伝搬経路長によって異なり、送信波形には遅延歪みが発生する。また、反射・散乱等を繰り返して到達するために振幅歪みが発生する。

これらの遅延歪みや振幅歪みが生じると、送信パルスが、隣接するパルスと重なり合う符号間干渉が生じ、受信側では送信パルスを正確に見分けることができなくなる。
したがって、このような符号間干渉を除去し、伝送品質の劣化を補償するために、例えば、移動局の移動などによる伝送路特性の変化に追従して等化を行う適応イコライザを始めとする、イコライザと呼ばれるフィルタが用いられている。

ここで、適応イコライザとは、具体的には、所望信号（ある伝送路で復元されるべき送信信号）を参照して、自己のフィルタ出力をその所望信号に近づけるようにフィルタの重み係数（タップ係数）を調整する学習型のフィルタである（なお、この所望信号はトレーニング信号と呼ばれる）。また、適応イコライザには、トランスバーサルフィルタを用いたトランスバーサルイコライザがある。このようなトランスバーサルフィルタ型適応イコライザは、高速フェージングにも追従できるものである。

しかし、このようなイコライザでは、ＭＭＳＥ基準（Minimum Mean Square Error）により、重み係数（タップ係数）と呼ばれる合成ウェイトを求めるために、相関行列と伝搬チャネルで構成される一次方程式を解く必要がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３１１０８３号公報 Ｓｉｍｏｎ Ｈａｙｋｉｎ著（鈴木博、府川和彦、大鐘武雄、高田潤一、村田英一、真田幸俊訳）『適応フィルタ理論』（科学技術出版）ｐ．ｐ．２２９−２３２，ｐ．ｐ．４５８−４９３

一般にイコライザは、合成タイミング数を増やすほど特性が良くなる。しかし、上記の一次方程式を解くための演算量は、合成タイミング数（すなわち、重み係数の個数）の３乗に比例して増加する。このため、最大合成タイミング数と演算量とのトレードオフに基づいて、イコライザの性能が制限されるという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、重み係数の演算量を低減させ、かつ等化特性の優れた等化処理を行う無線通信装置、イコライザ、イコライザ重み係数演算プログラムおよびイコライザ重み係数演算方法を提供することを目的とする。

この無線信号の伝送路特性に応じた等化処理を行う無線通信装置は、前記無線信号から相関関係を生成する相関関係生成部と、前記無線信号からチャネルベクトルを生成するチャネルベクトル生成部と、前記相関関係生成部によって生成された前記相関関係を示す相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列を生成する拡張相関行列生成部と、前記チャネルベクトル生成部によって生成された前記チャネルベクトルを、前記チャネルベクトルの要素を含むとともに前記拡張相関行列生成部によって生成される前記拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトルを生成するチャネルベクトル拡張部と、前記拡張相関行列生成部によって生成された前記拡張相関行列と、前記チャネルベクトル拡張部によって生成された前記拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解を重み係数として算出する重み係数演算部と、受信アンテナによって受信された受信信号と、前記重み係数演算部によって算出された前記重み係数とを用いて復調信号を生成する合成部と、を有するイコライザと、を有することを要件とする。

このような無線通信装置によれば、イコライザが有する、相関関係生成部により、無線信号から相関関係が生成される。チャネルベクトル生成部により、無線信号からチャネルベクトルが生成される。拡張相関行列生成部により、相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列が生成される。チャネルベクトル拡張部により、チャネルベクトルを、チャネルベクトルの要素を含むとともに拡張相関行列生成部によって生成される拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトルが生成される。重み係数演算部により、拡張相関行列生成部によって生成された拡張相関行列と、チャネルベクトル拡張部によって生成された拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解が重み係数として算出される。合成部により、受信アンテナによって受信された受信信号と、重み係数演算部によって算出された重み係数とを用いて復調信号が生成される。

また、無線信号の伝送路特性に応じた等化処理を行うイコライザは、前記無線信号から相関関係を生成する相関関係生成部と、前記無線信号からチャネルベクトルを生成するチャネルベクトル生成部と、前記相関関係生成部によって生成された前記相関関係を示す相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列を生成する拡張相関行列生成部と、前記チャネルベクトル生成部によって生成された前記チャネルベクトルを、前記チャネルベクトルの要素を含むとともに前記拡張相関行列生成部によって生成される前記拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトルを生成するチャネルベクトル拡張部と、前記拡張相関行列生成部によって生成された前記拡張相関行列と、前記チャネルベクトル拡張部によって生成された前記拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解を重み係数として算出する重み係数演算部と、受信アンテナによって受信された受信信号と、前記重み係数演算部によって算出された前記重み係数とを用いて復調信号を生成する合成部と、を有することを要件とする。

このようなイコライザによれば、相関関係生成部により、無線信号から相関関係が生成される。チャネルベクトル生成部により、無線信号からチャネルベクトルが生成される。拡張相関行列生成部により、相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列が生成される。チャネルベクトル拡張部により、チャネルベクトルを、チャネルベクトルの要素を含むとともに拡張相関行列生成部によって生成される拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトルが生成される。重み係数演算部により、拡張相関行列生成部によって生成された拡張相関行列と、チャネルベクトル拡張部によって生成された拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解が重み係数として算出される。合成部により、受信アンテナによって受信された受信信号と、重み係数演算部によって算出された重み係数とを用いて復調信号が生成される。

また、コンピュータに、無線信号の伝送路特性に応じた等化処理を行うイコライザの重み係数を演算する処理を実行させるイコライザ重み係数演算プログラムは、前記コンピュータを、前記無線信号から相関関係を生成する相関関係生成部、前記無線信号からチャネルベクトルを生成するチャネルベクトル生成部、前記相関関係生成部によって生成された前記相関関係を示す相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列を生成する拡張相関行列生成部、前記チャネルベクトル生成部によって生成された前記チャネルベクトルを、前記チャネルベクトルの要素を含むとともに前記拡張相関行列生成部によって生成される前記拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトルを生成するチャネルベクトル拡張部、前記拡張相関行列生成部によって生成された前記拡張相関行列と、前記チャネルベクトル拡張部によって生成された前記拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解を重み係数として算出する重み係数演算部、として機能させることを要件とする。

このようなイコライザ重み係数演算プログラムを実行するコンピュータによれば、相関関係生成部により、無線信号から相関関係が生成される。チャネルベクトル生成部により、無線信号からチャネルベクトルが生成される。拡張相関行列生成部により、相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列が生成される。チャネルベクトル拡張部により、チャネルベクトルを、チャネルベクトルの要素を含むとともに拡張相関行列生成部によって生成される拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトルが生成される。重み係数演算部により、拡張相関行列生成部によって生成された拡張相関行列と、チャネルベクトル拡張部によって生成された拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解が重み係数として算出される。

また、コンピュータが、無線信号の伝送路特性に応じた等化処理を行うイコライザの重み係数を演算するイコライザ重み係数演算方法は、相関関係生成部が、前記無線信号から相関関係を生成し、チャネルベクトル生成部が、前記無線信号からチャネルベクトルを生成し、拡張相関行列生成部が、拡張相関行列生成部が、前記相関関係生成部によって生成された前記相関関係を示す相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列を生成し、チャネルベクトル拡張部が、前記チャネルベクトル生成部によって生成された前記チャネルベクトルを、前記チャネルベクトルの要素を含むとともに前記拡張相関行列生成部によって生成される前記拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトルを生成し、重み係数演算部が、前記拡張相関行列生成部によって生成された前記拡張相関行列と、前記チャネルベクトル拡張部によって生成された前記拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解を重み係数として算出することを要件とする。

このようなイコライザ重み係数演算方法によれば、相関関係生成部により、無線信号から相関関係が生成される。チャネルベクトル生成部により、無線信号からチャネルベクトルが生成される。拡張相関行列生成部により、相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列が生成される。チャネルベクトル拡張部により、チャネルベクトルを、チャネルベクトルの要素を含むとともに拡張相関行列生成部によって生成される拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトルが生成される。重み係数演算部により、拡張相関行列生成部によって生成された拡張相関行列と、チャネルベクトル拡張部によって生成された拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解が重み係数として算出される。

開示の無線通信装置、イコライザ、イコライザ重み係数演算プログラムおよびイコライザ重み係数演算方法によれば、重み係数の演算量を低減させ、かつ等化特性の優れた等化処理を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態の概要を示す図である。図１に示す無線通信装置１は、伝送路を介して伝搬し受信アンテナで受信された無線信号について、伝送路特性に応じた等化処理を行う。無線通信装置１は、イコライザ１０を有する。また、イコライザ１０は、相関関係生成部１１、チャネルベクトル生成部１２、拡張相関行列生成部１３、チャネルベクトル拡張部１４、重み係数演算部１５、および合成部１６を有する。

相関関係生成部１１は、無線通信装置１に接続された図示しない受信アンテナで受信された無線信号に基づいて、その無線信号の相関関係を生成する。
チャネルベクトル生成部１２は、無線信号からチャネルベクトルを生成する。このチャネルベクトルは、入力信号であり、すなわち、受信アンテナで受信され、イコライザ１０に入力される無線信号である。

拡張相関行列生成部１３は、相関関係生成部１１によって生成された相関関係を示す相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列を生成する。
チャネルベクトル拡張部１４は、チャネルベクトル生成部１２によって生成されたチャネルベクトルを、チャネルベクトルの要素を含むとともに拡張相関行列生成部１３によって生成される拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトルを生成する。

重み係数演算部１５は、拡張相関行列生成部１３によって生成された拡張相関行列と、チャネルベクトル拡張部１４によって生成された拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解を重み係数として算出する。

合成部１６は、受信アンテナによって受信された受信信号と、重み係数演算部１５によって算出された重み係数とを用いて復調信号を生成する。
このような無線通信装置１によれば、イコライザ１０が有する相関関係生成部１１により、無線信号の相関関係が生成され、チャネルベクトル生成部１２により、無線信号からチャネルベクトルが生成される。拡張相関行列生成部１３により、拡張相関行列が生成され、チャネルベクトル拡張部１４により、拡張チャネルベクトルが生成される。重み係数演算部１５により、拡張相関行列と、拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって重み係数が算出される。

これによって、イコライザ１０で用いる重み係数の演算量を低減させ、かつ等化特性の優れた等化処理を行うことができる。
次に、本実施の形態のイコライザ１０の構成について説明する。

図２は、イコライザの構成を示す図である。
本実施の形態のイコライザ１０は、受信信号が入力されると、重み係数１０ａ（ｗ´（ｉ））に基づいて生成された復調信号を出力するフィルタである。本実施の形態のイコライザは、トランスバーサルフィルタ（Transversal filter）が用いられているが、必ずしもこれに限られない。

イコライザ１０が有する上記の合成部１６は、遅延素子１６ａ、積算器１６ｂ、および加算器１６ｃを有している。
図示しない受信アンテナで受信され、無線通信装置１（図１参照）に入力された無線信号に基づく受信信号が、合成部１６に入力される。その一方、受信信号はイコライザ１０が有する相関関係生成部１１、チャネルベクトル生成部１２、拡張相関行列生成部１３、チャネルベクトル拡張部１４、および重み係数演算部１５（図１参照）にも入力され、これに基づいて重み係数１０ａが算出される。

遅延素子１６ａは、信号を所定の１単位時間遅延させる素子である。図示する例では、遅延素子１６ａが複数個（例えば、Ｎ個）設けられており、合成部１６に入力された受信信号が遅延素子を一つ通過するごとに１単位時間ずつ遅延することになる。この受信信号の現在の値および受信信号を示すベクトルがＮ個の遅延素子１６ａにより遅延した、受信信号の各時刻における値が、次式（１）のＮ次のベクトルで示されるものとする。

具体的には、この式（１）におけるｘ（ｎ）は、受信信号の時刻ｎにおける値であり、ｘ（ｎ−１）は、遅延素子により１単位時間遅延した、受信信号ｘの時刻ｎ−１における値である。同様に、ｘ（ｎ−Ｎ＋１）は、遅延素子により（Ｎ−１）単位時間遅延した、受信信号の時刻ｎ−Ｎ＋１における値である。

重み係数（タップ係数）１０ａは、イコライザ１０において受信信号ｘから復調信号を生成するための演算に用いられる係数であり、遅延素子１６ａの個数と同一の個数からなる係数（例えば、ｗ´（０），ｗ´（１），・・・，ｗ´（Ｎ−１））である。

積算器１６ｂは、それぞれの遅延素子１６ａから出力された受信信号と重み係数１０ａとを積算して、積算結果を出力する。このとき、各積算器には、受信信号のベクトルの各要素および重み係数の各要素のそれぞれ対応するもの同士（例えば、ｘ（ｎ）とｗ´（０）、ｘ（ｎ−１）とｗ´（１）、・・・、ｘ（ｎ−Ｎ＋１）とｗ´（Ｎ−１））が入力される。そして、入力された両要素が各積算器により積算されて出力される。

加算器１６ｃは、複数設けられた積算器１６ｂにより出力された積算の結果をすべて加算する合成演算を行うことにより、復調信号を生成する。
このようにして合成部１６は、入力された上記の受信信号および重み係数１０ａ（ｗ´（ｉ））に基づいて復調信号を生成し、生成した復調信号を出力する。

次に、第１の実施の形態のイコライザ１０における重み係数の演算について説明する。
一般に、トランスバーサルフィルタの重み係数を求めるためのWiener-Hopf方程式（以下、単に「方程式」とする）は、行列表現を用いると、次式（２）によって示される。

Ｒは、受信アンテナで受信され無線通信装置１に対して入力された受信信号の相関行列（自己相関行列）である。ｗは、イコライザ１０で復調信号の生成に用いられる重み係数のベクトルであるとする（図２参照）。この重み係数が方程式の未知数である。ｈは、後述するチャネルベクトルである。

また、式（２）の方程式の未知数が４の場合における行列およびベクトルの要素を、次式（３）に示す。

ここで、相関行列Ｒ（Ｍ×Ｍ行列）は、受信パイロット信号ｕから、次式（４）のように求められる。

また、チャネルベクトルｈ（ｉ）は、イコライザ１０に入力される受信パイロット信号ｕ（ベクトル）と希望応答ｄ（ｎ）との相互相関ベクトルであり、次式（５）のように求められる。

以上の方程式を解くことにより、トランスバーサルフィルタの重み係数を求めることができる。
図３は、第１の実施の形態の重み係数の演算を示す図である。

第１の実施の形態のイコライザ１０（図１参照）では、上記の重み係数ｗ´（ｉ）を、以下のようにして算出する。
図示しない受信アンテナで受信された無線信号に基づく受信信号が、無線通信装置１に入力される。ここで、受信信号には、情報を伝達する情報信号および信号の同期をとるための同期信号の他、イコライザ１０から出力される復調信号の目標となる希望応答ｄ（ｎ）と対応するパイロット信号が受信アンテナで受信されたものである受信パイロット信号ｕが入力される。

パイロット信号は、送信側において送信される無線信号に含められた信号であり、受信側である無線通信装置１においてその応答がサンプルデータ（希望応答ｄ（ｎ））として既知の信号である。このように応答が既知であるパイロット信号を無線信号に含めて送信側から送信することにより、受信側である無線通信装置１において重み係数を演算するために、パイロット信号に対応する希望応答ｄ（ｎ）を用いることができる。なお、例えば、パイロット信号をインパルス信号とすることにより、希望応答として系のインパルス応答を用いることもできる。

このように、このパイロット信号が受信アンテナにより受信された受信パイロット信号ｕは、受信信号の一部としてイコライザ１０に入力される。パイロット信号は、所定のタイミングで無線信号に含まれている。このため、受信パイロット信号ｕは、上記の同期信号により特定可能である。

チャネルベクトル生成部１２により、この受信パイロット信号ｕと、無線通信装置１において既知である希望応答ｄ（ｎ）とに基づいて、式（５）のようにチャネルベクトルｈ（ｉ）が時間領域で生成される。

相関関係生成部１１では、上記のようにして受信パイロット信号ｕから相関行列が生成される（式（４）参照）。
相関関係生成部１１で生成された相関行列は、拡張相関行列生成部１３により拡張されて、拡張相関行列Ｒ´が生成される。また、チャネルベクトル生成部１２で生成されたチャネルベクトルｈ（ｉ）は、チャネルベクトル拡張部１４により、拡張相関行列Ｒ´と同一の次数となるように０を付加されて拡張チャネルベクトルｈ´（ｉ）に拡張される。拡張相関行列Ｒ´および拡張チャネルベクトルｈ´（ｉ）を用いて拡張した方程式を、次式（６）に示す。

拡張相関行列Ｒ´は、元の方程式の係数からなる相関行列Ｒの要素および０を用いてさらに次数を拡張（例えば、図示の例では２倍に拡張）した巡回行列となっている。ここで、拡張相関行列Ｒ´の生成方法について図を用いて説明する。

拡張相関行列Ｒ´は、巡回行列であり、相関行列Ｒの要素が一つずつ右にずらして繰り返すように構成する。このとき、拡張相関行列Ｒ´は、式（６）では４次の相関行列Ｒを８次（８×８の行列）に拡張したものであるが、相関行列Ｒには係数がａ〜ｇの７個しかないため、８×８の巡回行列を構成するには要素が不足することになる（この例の場合要素が１つ不足する）。したがって、不足する要素数を「０」で補うことにより、巡回行列を構成する。詳しくは後述するが、このように拡張相関行列Ｒ´を巡回行列とすることで、重み係数を求めるために必要な演算量を低減させることができる。

また、重み係数ｗ（ｉ）（ベクトル）も、拡張相関行列Ｒ´および拡張チャネルベクトルｈ´と時数を合わせるために、重み係数ｗ´（ｉ）（ベクトル）に拡張されるが、不足する要素が「０」で補われる拡張チャネルベクトルｈ´（ｉ）と異なり、未知数（図示した例では、式（６）におけるｗ（４）〜ｗ（７））を追加する。以上により、式（２）に示した方程式は、次式（７）に示すように拡張される。

重み係数演算部１５では、これらの拡張チャネルベクトルｈ´（ｉ）、および拡張相関行列Ｒ´に基づいて、拡張された重み係数ｗ´（ｉ）が算出される。重み係数演算部１５は、行列変換部１５ａ、ベクトル変換部１５ｂ、逆数処理部１５ｃ、積算器１５ｄ、および逆変換部１５ｅを有する。

ここで、上記のように拡張相関行列Ｒ´は、その要素が斜め方向に同じ値が並んでいる巡回行列である。このように拡張された拡張相関行列Ｒ´の各行ベクトルは、各行で一つずつ巡回シフトしたものになっている。したがって、拡張相関行列Ｒ´と拡張された重み係数ｗ´との積（すなわち、Ｒ´ｗ´）は、ｓ（ｉ）（拡張相関行列Ｒ´の一番左端の列ベクトル）とｗ´との畳み込み計算の結果となる。

畳み込み計算は、周波数領域では単純な掛け算になるため、一般的な方法で方程式を解くよりも少ない演算量（図５参照）で解くことができる。
これに基づいて、拡張相関行列Ｒ´のうちの一列（例えば、いちばん左端の一列）のみを抽出して抽出ベクトルｓ（ｉ）とする。この抽出ベクトルｓ（ｉ）を、次式（８）に示す。

さらに、この抽出ベクトルｓ（ｉ）のみを周波数領域に変換して変換抽出ベクトルＳ（ｋ）を生成することにより、高速フーリエ変換の演算量も、拡張相関行列Ｒ´全体を変換する場合に比較して低減させることができる。なお、これに限らず、拡張相関行列Ｒ´の全体または異なる部分を周波数領域に変換してもよい。

この抽出ベクトルｓと拡張された重み係数ｗ´との畳み込み計算の式を、次式（９）に示す。ここで、＊は畳み込み計算を示す。

この式（９）を、周波数領域に変換すると、畳み込み計算は周波数領域では積算となるため、次式（１０）のようになる。

この式（１０）に従えば、周波数領域の拡張された重み係数Ｗ´（ｋ）は、両辺をＳ（ｋ）で割ることにより、次式（１１）のようになる。このようにして、周波数領域においてイコライザ１０の重み係数を求めることができる。

以上に基づいて、重み係数演算部１５において重み係数を算出するための処理が行われる。
行列変換部１５ａは、拡張相関行列Ｒ´から抽出ベクトルｓ（ｉ）を抽出し、抽出ベクトルｓ（ｉ）について高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を行う。このようにして、行列変換部１５ａは、抽出ベクトルｓ（ｉ）の変換結果であるＳ（ｋ）を生成する。また、本実施の形態の周波数領域における演算に必要なのはｓ（ｉ）のみなので、拡張相関行列生成部１３では、拡張相関行列Ｒ´を生成せずに、直接ｓ（ｉ）を生成してもよい。

ベクトル変換部１５ｂは、チャネルベクトル拡張部１４により拡張された拡張チャネルベクトルｈ´（ｉ）を、高速フーリエ変換により周波数領域に変換することにより、拡張チャネルベクトルｈ´（ｉ）の変換結果であるＨ´（ｋ）を生成する。

逆数処理部１５ｃは、変換結果Ｓ（ｋ）の逆数１／Ｓ（ｋ）を求める。
積算器１５ｄは、ベクトル変換部１５ｂで生成された変換チャネルベクトルＨ´（ｋ）と、逆数処理部１５ｃで生成された逆行列変換抽出ベクトル１／Ｓ（ｋ）とを積算して、積算結果Ｈ´（ｋ）／Ｓ（ｋ）（式（１１）参照）を出力する。

逆変換部１５ｅは、積算器１５ｄにより出力された積算結果Ｈ´（ｋ）／Ｓ（ｋ）を、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）により、時間領域に変換する。この変換結果が、拡張された重み係数ｗ´（ｉ）となる。

ここで、本実施の形態のイコライザ１０では、この拡張された重み係数ｗ´（ｉ）のうちｈ´（ｉ）に（０ではなく）未知数を設定したものに対応するｗ´（ｉ）の要素（例えば、式（６）の例では、ｗ（０）〜ｗ（３））を、重み係数として採用する。

重み係数ｗ´（ｉ）の要素のうち採用しなかった残りのもの（例えば、この例の場合のｗ（４）〜ｗ（７））は、採用したものに比較して十分小さい値となることがわかっているため、無視することができる。

以上により、本実施の形態のイコライザ１０では、重み係数の算出に、フーリエ変換を３回行う必要がある。しかし、ＦＦＴを使ったフーリエ変換の演算量は、詳しくは図５において後述するが、Ｏ（ｎｌｏｇ₂ｎ）の演算量であるため、通常の一次方程式を解くのに必要なＯ（ｎ³）の演算量に比較して、演算量を大幅に低減することができる。ただし、本実施の形態では、相関行列Ｒが拡張されていることにより、方程式が変形されているため、求められた解（重み係数）は、本来の解とはわずかに異なる値になる。典型的な伝送路の伝搬環境では、この解の誤差はあまり大きくないため実用上問題になることはないが、より正確な値が必要な場合は、詳しくは後述するGauss-Seidel法などの反復計算により補正することによって、重み係数の正確性をより高めてもよい。

第１の実施の形態のイコライザ１０は、このようにして重み係数を算出する。
なお、本実施の形態では、相関行列Ｒなどの拡張時において、行列などの次数を４から８と２倍に増加させている。しかし、相関行列Ｒの要素（方程式の係数）は、抽出ベクトルｓ（ｉ）で示すと、抽出ベクトルｓ（ｉ）中央付近の値（式（８）における、「０」、ならびにその両隣の「ｄ」および「ｇ」）は、小さな値になることがわかっている。

このため、例えば、次式（１２）に示すように、相関行列Ｒの拡張時または抽出ベクトルｓ（ｉ）の生成時において、上記の中央付近の値を省略することにより、畳み込み計算の演算量をさらに低減させてもよい。

また、次式（１３）に示すように、上記の中央付近に、さらに「０」を追加して、次数を増加させてもよい。

次に、本実施の形態の無線通信装置１の機能について説明する。
図４は、無線通信装置の機能を示すブロック図である。
本実施の形態の無線通信装置１は、伝送路を介して伝搬し図示しない受信アンテナで受信された無線信号について、伝送路特性に応じた適応等化処理を行う。無線通信装置１は、イコライザ１０、および出力部３０を有する。また、イコライザ１０は、相関関係生成部１１、チャネルベクトル生成部１２、拡張相関行列生成部１３、チャネルベクトル拡張部１４、重み係数演算部１５、合成部１６、目標信号受付部１７を有する。

相関関係生成部１１は、無線通信装置１に接続された受信アンテナで受信された無線信号に基づいて、その無線信号の相関関係（式（４）参照）を生成する。
チャネルベクトル生成部１２は、無線信号からチャネルベクトル（式（５）参照）を生成する。このチャネルベクトルは、入力信号であり、すなわち、受信アンテナで受信され、イコライザ１０に入力される無線信号である。

拡張相関行列生成部１３は、相関関係生成部１１によって生成された相関関係を示す相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列（式（６）参照）を生成する。上記のように、本実施の形態の周波数領域における演算に必要なのはＳ（ｉ）のみなので、拡張相関行列生成部１３では、拡張相関行列Ｒ´を生成せずに、直接Ｓ（ｉ）を生成してもよい。

チャネルベクトル拡張部１４は、チャネルベクトル生成部１２によって生成されたチャネルベクトルを、チャネルベクトルの要素を含むとともに拡張相関行列生成部１３によって生成される拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトル（式（６）参照）を生成する。

重み係数演算部１５は、拡張相関行列生成部１３によって生成された拡張相関行列と、チャネルベクトル拡張部１４によって生成された拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解を重み係数として算出する。

重み係数演算部１５は、得られた拡張解を重み係数の初期値とし、目標信号受付部１７によって受け付けられた目標信号に基づいて重み係数を補正する。この目標信号は、無線通信装置１側において既知の信号であり、受信された無線信号に含まれる所定の信号と比較することで、伝送路が無線信号に与えた影響を重み係数に反映させる。上記の希望応答ｄ（ｎ）（式（５）参照）は、この目標信号として機能する。

重み係数演算部１５は、行列変換部１５ａ（図３参照）、ベクトル変換部１５ｂ（図３参照）、周波数領域演算部（図３の逆数処理部１５ｃおよび積算器１５ｄ参照）、逆変換部（図３参照）を有する。

行列変換部１５ａは、拡張相関行列生成部１３によって拡張された拡張相関行列を周波数領域に変換した変換行列を生成する。なお、上記のように、拡張相関行列生成部１３において、拡張相関行列Ｒ´を生成せずに直接ｓ（ｉ）を生成する場合には、この行列変換部１５ａにおいてｓ（ｉ）を周波数領域に変換することにより、変換結果であるＳ（ｋ）を生成する。

ベクトル変換部は、チャネルベクトル拡張部１４によって拡張された拡張チャネルベクトルを周波数領域に変換した変換ベクトルを生成する。
周波数領域演算部は、ベクトル変換部によって生成された変換ベクトルと、行列変換部によって生成された変換行列とに基づいて重み係数の周波数領域解を算出する。

逆変換部は、周波数領域演算部によって算出された各周波数領域解を時間領域に変換して拡張解を生成する。
合成部１６は、受信アンテナによって受信された受信信号と、重み係数演算部１５によって算出された重み係数とを用いて復調信号を生成する。

目標信号受付部１７は、重み係数を補正するための目標信号を受け付ける。目標信号は、予め無線通信装置１が保持していてもよく、受信した無線信号と同時に外部から供給してもよい。

出力部３０は、イコライザ１０が有する合成部１６によって生成された復調信号を出力する。
なお、拡張相関行列生成部１３は、生成した拡張相関行列のすべての対角成分が同一でない場合には、拡張相関行列の対角成分に近似した値を用いてすべての対角成分を同一の値に揃えてもよい。これについては、詳しくは後述する（式（１４）参照）。

また、重み係数演算部１５は、拡張相関行列生成部１３によって生成された拡張相関行列と、チャネルベクトル拡張部１４によって生成された拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解いて得られた拡張解に基づき、拡張解を初期値とした反復計算によって解いて得られた解である反復解を重み係数として算出してもよい。これにより、拡張解を補正して重み係数を真の値により近づけることができる。この反復計算については、詳しくは式（１５）から式（３０）において後述する。

以上のようにして、本実施の形態の無線通信装置１では、イコライザ１０で用いる重み係数の演算量を低減させ、かつ等化特性の優れた等化処理を行うことができる。
次に、相関行列の巡回する要素の値が異なる場合について、２倍のサンプリング周波数でオーバーサンプリングしたときの相関行列を示す次式（１４）を用いて説明する。

本実施の形態の拡張相関行列生成部１３は、生成した拡張相関行列の巡回するべき各要素にばらつきがあり、それぞれ同一の値でない要素がある場合には、ばらつきがある各要素を、近似によってそれぞれ同一の値に揃えてもよい。すなわち、相関行列の斜め方向の要素の値が同じでない場合でも、対角成分（式（１４）におけるａおよびａ´）が同じ値であると近似して、周波数領域で重み係数を求めることにより、相関行列を巡回行列することができる。

例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ受信機などによって、無線信号のもつ周波数よりも高いサンプリング周波数でサンプリングを行うオーバサンプル受信をするような場合、一般には相関行列の成分は、斜め方向に同じ値が並ばない。

式（１４）には、２倍オーバサンプルの例を示したが、巡回する要素は、ａ,ａ´,ａ，…、およびｂ,ｂ´,ｂ,…などのように、斜め方向において交互に異なる値が並んでいる。しかし、これらａおよびａ´の値は、比較的互いに近い値であるので、例えば、ａをａ´で近似する、またはａ、およびａ´を、それらの平均値（ａ＋ａ´）／２などでそれぞれ近似して置き換えるなどして、本実施の形態のイコライザ１０に適用することができる。

次に、上記の拡張解を反復計算により補正する場合について、次式（１５）から次式（２６）を用いて説明する。
以下に、重み係数演算部１５で実行される処理である、繰り返し計算により１次方程式を解く方法である反復計算の例を示す。通常、これらの方式を使って解を正確な値に収束させるまでには、要素数ｎか、その数倍の繰り返し回数が必要になる。

しかし、上記のイコライザ１０における重み係数演算部１５により、ある程度正確な解（上記の拡張解）が求まっているのであれば、それを初期値とすることにより、以下に示すいずれかの方法を用いた場合にも、必要な繰り返し回数を大幅に減らすことができる。

＜共役傾斜法(Conjugate gradient method)＞
以下の（１）から（３）の演算により、この共役傾斜法を用いてＲｗ＝ｈ（式（２）参照）を解くものとする。ここで、Ｒ†＝Ｒを満たす（Ｒ†（ダガー）はＲのエルミート行列である）。

（１）次式（１５）のように初期値を設定する。ここで、ｗ₀には適当な値を設定するが、本実施の形態では、上記の重み係数演算部１５において算出された拡張解を用いるとよい。

（２）次式（１６）の演算を行う。

（３）繰り返し計算することで解に近づいていくので、解が収束するまで（または十分な解が得られるまで）（２）の演算を繰り返す。
＜Gauss-Seidelの反復法(Gauss-Seidel iteration method)＞
以下の（１）から（３）の演算により、このGauss-Seidelの反復法を用いてＲｗ＝ｈを解くことができる。ここで、Ｒを次式（１７）に示す。ｗを次式（１８）に示す。ｈを次式（１９）に示す。

（１）次式（２０）のように初期値を設定する。同様に、ｗ₀には適当な値を設定するが、本実施の形態では、上記の重み係数演算部１５において算出された拡張解を用いるとよい。

（２）次式（２１）の演算を行う。ここで、ｍは演算の反復回数である。

（３）解が収束するまで（または十分な解が得られるまで）（２）の演算を繰り返す。
＜Gaussの反復法(Gauss iteration method)＞
これは、Gauss-Seidel の反復法の右辺のｗ_j ^(m+1)を、ｗ_j ^(m)にしたものである。以下の（１）から（３）の演算により、このGaussの反復法を用いてＲｗ＝ｈを解くものとする。ここで、Ｒ，ｗ，ｈ，は、上記の式（１７）から式（１９）に示した通りとする。

（１）上記の式（２０）のように初期値を設定する。同様に、ｗ₀には適当な値を設定するが、本実施の形態では、上記の重み係数演算部１５において算出された拡張解を用いるとよい。

（２）次式（２２）および次式（２３）の演算を行う。ここで、ｍは演算の反復回数である。

（３）解が収束するまで（または十分な解が得られるまで）（２）の演算を繰り返す。
＜ＬＭＳ(Least Mean Square)＞
以下の（１）から（３）の演算により、このＬＭＳアルゴリズムを用いてｗを求めることができる。ここで、Ｍをタップ数（ベクトルである重み係数ｗの次数）、μをステップサイズパラメータとする。このμは、０＜μ＜（２／タップ入力電力）を満たすように設定する。このタップ入力電力を、次式（２４）に示す。

（１）重み係数の初期値ｗ（０）を設定する。本実施の形態では、上記の重み係数演算部１５において算出された拡張解を用いるとよい。
（２）２つの既知量、時刻ｎにおける受信パイロット信号ｕ（ｎ）と、希望応答ｄ（ｎ）とに基づいて、次式（２５）および次式（２６）の演算を行う。

（３）解が収束するまで（または十分な解が得られるまで）時刻ｎ＝０，１，２，・・・について、（２）の演算を繰り返す。
＜ＮＬＭＳ(Normalized Least Mean Square)＞
以下の（１）から（３）の演算により、このＮＬＭＳアルゴリズムを用いてｗを求めることができる。ここで、ＬＭＳと同様、Ｍをタップ数（ベクトルである重み係数ｗの次数）、μをステップサイズパラメータとする。なお、このＮＬＭＳのμは、０＜μ＜２を満たすように設定する。

（１）ＬＭＳと同様に、重み係数の初期値ｗ（０）を設定する。本実施の形態では、上記の重み係数演算部１５において算出された拡張解を用いるとよい。
（２）２つの既知量、時刻ｎにおける受信パイロット信号ｕ（ｎ）と、希望応答ｄ（ｎ）とに基づいて、上記のＬＭＳで示した式（２５）および次式（２７）の演算を行う。

（３）解が収束するまで（または十分な解が得られるまで）時刻ｎ＝０，１，２，・・・について、（２）の演算を繰り返す。
＜本実施の形態における新たな反復計算＞
また、本実施の形態における独自の反復計算の一つとして、重み係数演算部１５が、以下の演算（１）から（４）に示す処理を実行することにより、緩和的に解を収束させる方法も適用することができる。相関行列Ｒと重み係数ｗ（ベクトル）の積Ｒｗを含む方程式を解く計算には、重み係数ｗの次元をｎとして、Ｏ（ｎ²）の演算量が必要になるが、上記の重み係数演算部１５により、Ｏ（ｎｌｏｇ₂ｎ）の演算量で計算することができる。

（１）まず、この算出方法では、方程式Ｒｗ＝ｈについて、次式（２８）に示す拡大方程式を、左辺の行列を巡回行列となるように設定する。ｘ_n，ｙ_nは、ｗ_nと同次のベクトルである。ここで、ｗ₀には適当な値を設定するが、本実施の形態では、上記の重み係数演算部１５において算出された拡張解を用いるとよい。

このとき、式（２８）においてｘ₀＝０として、本実施の形態の重み係数演算部１５で実行される上記の処理（図３参照）により、ｗ₀を求める。同時に、ｙ₀（≠０）も求まる。

（２）次に、次式（２９）を解いて、ｘ_nを求める。ここで、ｎは繰り返し回数とする。

また、式（２９）の右辺のαは０．７〜０．９９９が好ましいが、これに限らず適宜自由に設定することができる。
（３）次に、次式（３０）を解いて、ｗ_n、ｙ_nを求める。

このとき、式（３０）の右辺のｈは、式（２９）の左辺で求められたｈ´ではなく、式（２８）における（受信パイロット信号ｕから求められた）初期値のｈである。
（４）解が収束するまで（または十分な解が得られるまで）（２）、（３）の演算を繰り返す。このとき、収束の判定条件を、ｙ_n＝０としてもよい。

次に、本実施の形態の無線通信装置１におけるイコライザ１０の重み係数の演算量の低減について説明する。
図５は、演算量の比較例を示す図である。図５に示す演算量の比較例５０は、タップ数（重み係数の個数）Ｎが２０個および４０個の場合について、通常の一次方程式を解くときの演算量Ｏ（Ｎ³）、および本実施の形態の重み係数演算部１５が重み係数を算出するときの演算量Ｏ（３（２Ｎｌｏｇ₂２ｎ））を比較した表である。

演算量の比較例５０によれば、Ｎ＝２０の場合においては、本実施の形態の重み係数の算出の演算量は、通常の一次方程式を解いた場合の演算量に比較して、約１／１３であり、Ｎ＝４０の場合においては、約１／４２である。

このように、本実施の形態によれば、少ない演算量で重み係数を算出することが可能になるため、例えば、十分な演算能力を持たせることが必ずしも容易でない携帯電話などの携帯端末にも、適応イコライザを搭載することができる。また、同等の演算能力でも、よりタップ数の多い適応イコライザを搭載することができ、無線信号の受信品質の向上を図った無線通信装置を提供することができる。

以上のように、本実施の形態の無線通信装置１により、例えば、マルチパス環境上で高速データ伝送による移動体通信および半固定通信を行う場合においても、演算量を低減させ、かつ移動局の高速移動の追従性能も高く、等化特性の優れた受信処理を行うことが可能になる。

また、移動体通信の移動局において、イコライザの重み係数の算出に必要な演算量の低下により、機器の省電力化による小型化、低コスト化が図れる。
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。上記の第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いるとともに説明を省略する。

本実施の形態のイコライザは、複数の受信アンテナによって受信された同一の無線信号に基づく受信信号同士の相関関係に基づいて、等化処理を行う点で、第１の実施の形態と異なる。

第２の実施の形態における重み係数の演算について、式（３１）から式（４０）および図６を用いて説明する。
まず、式（３１）から式（４０）に基づいて、第２の実施の形態のイコライザ２０における重み係数の演算について説明する。

第２の実施の形態に示すイコライザ２０は、第１の実施の形態のイコライザ１０を、複数の受信アンテナを持つ場合に応用したものである。すなわち、複数の受信アンテナ間の相関行列とチャネルベクトルとを、第１の実施の形態と同様に拡張して、周波数領域で解くことにより、イコライザ２０の重み係数を求める。

ここで、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同様に、単独の受信アンテナで受信する場合のトランスバーサルフィルタの重み係数を求めるためのWiener-Hopf方程式（以下、単に「方程式」とする）を、改めて行列表現を用いて、次式（３１）によって示すこととする。

相関行列Ｒ´は、受信アンテナで受信され無線通信装置１に対して図示しない１個の受信アンテナで受信され、入力された受信信号の相関行列である。相関行列Ｒ´は、第１の実施の形態と同様、巡回行列である。相関行列Ｒ´を、次式（３２）に示す。ここで、部分行列Ａは、Ｒ´の各要素が巡回するように追加された部分行列である。

重み係数ｗ´は、第２の実施の形態において、イコライザ２０で復調信号の生成に用いられる重み係数のベクトルであるとする（図２参照）。この重み係数が方程式の未知数である。重み係数ｗ´を、次式（３３）に示す。ここで、ｙは、相関行列Ｒ´に部分行列Ａを追加したために、重み係数ｗ´のベクトルの次数を合わせるために追加した未知数のベクトルである。

チャネルベクトルｈ´は、第２の実施の形態におけるチャネルベクトルである。チャネルベクトルｈ´を、次式（３４）に示す。このチャネルベクトルｈ´の下部の「０」は、同様に、チャネルベクトルｈ´の次数を合わせるために追加した０ベクトルである。

以上に基づいて、受信アンテナが複数（ここでは２個とし、それぞれ受信アンテナＡおよび受信アンテナＢとする）あり、受信ダイバーシチがある場合の重み係数を求める方程式は、次式（３５）のようになる。

ここで、添字の数字は対応する受信アンテナの番号を示す。例えば相関行列Ｒ₂₁は、受信アンテナＢ（「２」番目のアンテナとする）の受信信号に対する受信アンテナＡ（「１」番目のアンテナとする）の受信信号相関行列を表わす。相関行列Ｒ₂₁†は、相関行列Ｒ₂₁の随伴行列を示す。

相関行列Ｒ₂₁†は、次式（３６）のようにして生成する。ここで、ｕ₁，ｕ₂は、後述する受信パイロット信号である。

上記の方程式である式（３５）を、第１の実施の形態と同様に拡張したものを、次式（３７）に示す。式（３７）における左辺の行列で、点線で区切られた各領域（式（３７）では４個に区切られた各領域）のそれぞれが、畳み込み計算の単位となっている。

この式（３７）を、式（３２）から式（３４）の関係を用いてまとめると、次式（３８）のようになる。

ここで、式（３８）は、第１の実施の形態の受信アンテナが単独である場合と同様に、部分行列Ｒ_ij´とｗ_i´との積が、畳み込み計算になっていることに注目すると、方程式を周波数領域に変換すると、次式（３９）のようになる。

この式（３９）に示す行列形式の方程式は、未知数が受信アンテナ数と同一（ここでは２個）の一次方程式である。このため、例えば次式（４０）に示すように逆行列を用いるなどにより、容易に解くことができる。

以上のようにして、複数の受信アンテナ間の受信ダイバーシチがある場合における、トランスバーサルフィルタの重み係数を求めることができる。
図６は、第２の実施の形態の重み係数の演算を示す図である。

第２の実施の形態のイコライザ２０では、重み係数ｗ＝（ｗ₁´（ｋ） ｗ₂´（ｋ））^Tを、以下のようにして算出する。ここで、相関行列は、第１の実施の形態と異なり、複数の受信アンテナによって受信された無線信号同士の相関関係を示す。また、チャネルベクトルは、複数の受信アンテナに基づくチャネルベクトルを示す。

第２の実施の形態のイコライザ２０は、複数（例えば、受信アンテナＡ，Ｂの２個）の受信アンテナによって受信された無線信号に基づいて重み係数ｗを求めるために、それぞれ３個の相関関係生成部２１１，２１２，２１３および拡張相関行列生成部２３１，２３２，２３３、ならびにそれぞれ２個のチャネルベクトル生成部２２１，２２２およびチャネルベクトル拡張部２４１，２４２を有する。

第１の実施の形態と同様、受信アンテナＡ，Ｂで受信された無線信号に基づく受信信号が、無線通信装置１に入力される。ここで、受信信号には、情報を伝達する情報信号および信号の同期をとるための同期信号の他、イコライザ２０から出力される復調信号の目標となる希望応答ｄ（ｎ）と対応する受信パイロット信号ｕ₁，ｕ₂が入力される。ここで、受信パイロット信号ｕ₁は、希望応答ｄ（ｎ）と対応し、受信アンテナＡで受信された無線信号に含まれたパイロット信号が受信されたものとする。また、受信パイロット信号ｕ₂は、希望応答ｄ（ｎ）と対応し、受信アンテナＢで受信された無線信号に含まれたパイロット信号が受信されたものとする。

第１の実施の形態と同様、パイロット信号は、受信側である無線通信装置１においてその応答がサンプルデータ（希望応答ｄ（ｎ））として既知の信号である。このように応答が既知であるパイロット信号を無線信号に含めて送信側から送信することにより、受信側である無線通信装置１において重み係数を演算するための希望応答ｄ（ｎ）を用いることができる。なお、例えば、パイロット信号をインパルス信号とすることにより、希望応答として系のインパルス応答を用いることもできる。

上記のように、受信パイロット信号ｕ₁，ｕ₂は、受信信号の一部としてイコライザ２０に入力される。パイロット信号は、所定のタイミングで無線信号に含まれている。このため、受信パイロット信号ｕ₁，ｕ₂は、上記の同期信号により特定可能である。

チャネルベクトル生成部２２１により、この受信パイロット信号ｕ₁と、無線通信装置１において既知である希望応答ｄ（ｎ）とに基づいて、第１の実施の形態と同様に（式（５）参照）、チャネルベクトルｈ₁（ｉ）が時間領域で生成される。同様に、チャネルベクトル生成部２２２により、受信パイロット信号ｕ₂と、希望応答ｄ（ｎ）とに基づいて、チャネルベクトルｈ₂（ｉ）が時間領域で生成される。

相関関係生成部２１１では、第１の実施の形態と同様にして受信パイロット信号ｕ₁から相関行列が生成される（式（４）参照）。同様に、相関関係生成部２１３では、受信パイロット信号ｕ₂から相関行列が生成される。相関関係生成部２１２では、受信パイロット信号ｕ₁，ｕ₂から相関行列が生成される。

相関関係生成部２１１，２１２，２１３で生成された相関行列は、それぞれ拡張相関行列生成部２３１，２３２，２３３により拡張されて、拡張相関行列が生成される。また、チャネルベクトル生成部２２１，２２２で生成されたチャネルベクトルｈ₁（ｉ），ｈ₂（ｉ）は、それぞれチャネルベクトル拡張部２４１，２４２により、拡張相関行列と同一の次数となるように０を付加されて拡張チャネルベクトルｈ₁´（ｉ），ｈ₂´（ｉ）に拡張される（式（３４）、式（３５）および式（３７）参照）。

重み係数演算部２５では、これらの拡張チャネルベクトルｈ₁´（ｉ），ｈ₂´（ｉ）、および拡張相関行列に基づいて、拡張された重み係数ｗ´（ｉ）が算出される。重み係数演算部２５は、行列変換部２５ａ１，２５ａ２，２５ａ３、ベクトル変換部２５ｂ１，２５ｂ２、逆行列処理部２５ｃ、積算器２５ｄ、および逆変換部２５ｅを有する。

ここで、上記のように拡張相関行列は、巡回行列であるため、拡張相関行列と拡張された重み係数ｗ´との積は、例えば、拡張相関行列のそれぞれの一番左端の列ベクトルを抽出した抽出ベクトルｓ₁₁（ｉ），ｓ₂₁（ｉ），ｓ₂₂（ｉ）を一つに接続したものとｗ´との畳み込み計算の結果となる。上記のように、畳み込み計算は、周波数領域では単純な掛け算になるため、一般的な方法で方程式を解くよりも少ない演算量で解くことができる。

これに基づいて、第１の実施の形態と同様に、拡張相関行列のそれぞれのうちの一列（上記のように、例えば、いちばん左端の一列）のみを抽出した抽出ベクトルｓ₁₁（ｉ），ｓ₂₁（ｉ），ｓ₂₂（ｉ）とする。

以上に基づいて、第１の実施の形態と同様に、重み係数演算部２５において重み係数を算出するための処理が行われる。
行列変換部２５ａ１，２５ａ２，２５ａ３は、抽出ベクトルｓ₁₁（ｉ），ｓ₂₁（ｉ），ｓ₂₂（ｉ）について高速フーリエ変換を行う。このようにして、行列変換部２５ａ１，２５ａ２，２５ａ３は、抽出ベクトルｓ₁₁（ｉ），ｓ₂₁（ｉ），ｓ₂₂（ｉ）の変換結果であるＳ₁₁（ｋ），Ｓ₂₁（ｋ），Ｓ₂₂（ｋ）を生成する。

ベクトル変換部２５ｂ１，２５ｂ２は、チャネルベクトル拡張部２４１，２４２により拡張された拡張チャネルベクトルｈ₁´（ｉ），ｈ₂´（ｉ）を、高速フーリエ変換により周波数領域に変換することにより、拡張チャネルベクトルｈ₁´（ｉ），ｈ₂´（ｉ）の変換結果である（Ｈ₁´（ｋ） Ｈ₂´（ｋ））^Tを生成する。

逆行列処理部２５ｃは、変換結果Ｓ₁₁（ｋ），Ｓ₂₁（ｋ），Ｓ₂₂（ｋ）の逆行列を求める。積算器２５ｄは、ベクトル変換部２５ｂ１，２５ｂ２で生成された変換チャネルベクトル（Ｈ₁´（ｋ） Ｈ₂´（ｋ））^Tと、逆行列処理部２５ｃで生成された逆行列とを積算して、積算結果（Ｗ₁´（ｋ） Ｗ₂´（ｋ））^Tを出力する。この処理は、本実施の形態では、上記のように、式（４０）の未知数２の一次方程式を解くことにより求める。

逆変換部２５ｅは、積算器２５ｄにより出力された積算結果（Ｗ₁´（ｋ） Ｗ₂´（ｋ））^Tを、逆高速フーリエ変換により、時間領域に変換する。この変換結果が、拡張された重み係数（ｗ₁´（ｉ） ｗ₂´（ｉ））^Tとなる。

ここで、本実施の形態のイコライザ２０では、第１の実施の形態のイコライザ１０と同様に、この拡張された重み係数のうち対応する拡張チャネルベクトルに未知数を設定したものに対応する要素を、重み係数として採用する。

本実施の形態のイコライザ２０は、このようにして重み係数を算出する。これにより、複数の受信アンテナ間で受信フェージングが生じている場合にも、少ない演算量でイコライザの重み係数を算出することが可能になる。

以上のように、本実施の形態の無線通信装置１により、第２の実施の形態の効果に加えて、例えば、マルチパス環境上で高速データ伝送による移動体通信および半固定通信を行う場合であって、複数の受信アンテナを用いるときにおいても、演算量を低減させ、かつ移動局の高速移動の追従性能も高く、等化特性の優れた受信処理を行うことが可能になる。

また、移動体通信の移動局において、イコライザ２０の重み係数の算出に必要な演算量の低下により、機器の省電力化による小型化、低コスト化が図れる。
以上、本発明の無線通信装置、イコライザ、イコライザ重み係数演算プログラムおよびイコライザ重み係数演算方法を、図示の実施の形態に基づいて説明したが、上記については単に本発明の原理を示すものである。本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされ、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物や行程が付加されてもよい。また、本発明は前述した実施の形態のうちの任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、無線通信装置１が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。

処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体には、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記録装置には、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープ（ＭＴ）などがある。光ディスクには、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc - Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）などがある。光磁気記録媒体には、ＭＯ（Magneto - Optical disk）などがある。

上記プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータに格納しておき、ネットワークを通じて、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。

上記プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムまたはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。

また、上記では、イコライザ１０，２０を無線通信装置に適用したが、無線通信装置に限らず、その他の通信装置に対して広く適用することが可能である。

本実施の形態の概要を示す図である。 イコライザの構成を示す図である。 第１の実施の形態の重み係数の演算を示す図である。 無線通信装置の機能を示すブロック図である。 演算量の比較例を示す図である。 第２の実施の形態の重み係数の演算を示す図である。

符号の説明

１ 無線通信装置
１０ イコライザ
１１ 相関関係生成部
１２ チャネルベクトル生成部
１３ 拡張相関行列生成部
１４ チャネルベクトル拡張部
１５ 重み係数演算部
１６ 合成部

Claims (4)

1. 無線信号の伝送路特性に応じた等化処理を行う無線通信装置において、
   受信した前記無線信号から相関関係を生成する相関関係生成部と、
   受信した前記無線信号からチャネルベクトルを生成するチャネルベクトル生成部と、
   前記相関関係生成部によって生成された前記相関関係を示す相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列を生成する拡張相関行列生成部と、
   前記チャネルベクトル生成部によって生成された前記チャネルベクトルを、前記チャネルベクトルの要素を含むとともに前記拡張相関行列生成部によって生成される前記拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトルを生成するチャネルベクトル拡張部と、
   前記拡張相関行列生成部によって生成された前記拡張相関行列と、前記チャネルベクトル拡張部によって生成された前記拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解を重み係数として算出する重み係数演算部と、
   受信アンテナによって受信された受信信号と、前記重み係数演算部によって算出された前記重み係数とを用いて復調信号を生成する合成部と、
   を有するイコライザを備え、
   前記拡張相関行列生成部は、さらに、生成した前記拡張相関行列の巡回するべき各要素にばらつきがあり、それぞれ同一の値でない前記要素がある場合には、ばらつきがある各前記要素を、近似によってそれぞれ同一の値に揃えることを特徴とする無線通信装置。
2. 無線信号の伝送路特性に応じた等化処理を行うイコライザにおいて、
   受信した前記無線信号から相関関係を生成する相関関係生成部と、
   受信した前記無線信号からチャネルベクトルを生成するチャネルベクトル生成部と、
   前記相関関係生成部によって生成された前記相関関係を示す相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列を生成する拡張相関行列生成部と、
   前記チャネルベクトル生成部によって生成された前記チャネルベクトルを、前記チャネルベクトルの要素を含むとともに前記拡張相関行列生成部によって生成される前記拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトルを生成するチャネルベクトル拡張部と、
   前記拡張相関行列生成部によって生成された前記拡張相関行列と、前記チャネルベクトル拡張部によって生成された前記拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解を重み係数として算出する重み係数演算部と、
   受信アンテナによって受信された受信信号と、前記重み係数演算部によって算出された前記重み係数とを用いて復調信号を生成する合成部と、
   を有し、
   前記拡張相関行列生成部は、さらに、生成した前記拡張相関行列の巡回するべき各要素にばらつきがあり、それぞれ同一の値でない前記要素がある場合には、ばらつきがある各前記要素を、近似によってそれぞれ同一の値に揃えることを特徴とするイコライザ。
3. コンピュータに、無線信号の伝送路特性に応じた等化処理を行うイコライザの重み係数を演算する処理を実行させるイコライザ重み係数演算プログラムにおいて、
   前記コンピュータに、
   受信した前記無線信号から相関関係を生成するとともに、受信した前記無線信号からチャネルベクトルを生成し、
   生成された前記相関関係を示す相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列を生成し、
   生成された前記チャネルベクトルを、前記チャネルベクトルの要素を含むとともに生成された前記拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトルを生成し、
   生成された前記拡張相関行列と、生成された前記拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解を重み係数として算出する、
   処理を実行させ、
   前記拡張相関行列の生成では、さらに、生成した前記拡張相関行列の巡回するべき各要素にばらつきがあり、それぞれ同一の値でない前記要素がある場合には、ばらつきがある各前記要素を、近似によってそれぞれ同一の値に揃えることを特徴とするイコライザ重み係数演算プログラム。
4. コンピュータが、無線信号の伝送路特性に応じた等化処理を行うイコライザの重み係数を演算するイコライザ重み係数演算方法において、
   受信した前記無線信号から相関関係を生成するとともに、受信した前記無線信号からチャネルベクトルを生成し、
   生成された前記相関関係を示す相関行列を含むとともに各行が巡回するように拡張した拡張相関行列を生成し、
   生成された前記チャネルベクトルを、前記チャネルベクトルの要素を含むとともに生成された前記拡張相関行列と行数が一致するように拡張した拡張チャネルベクトルを生成し、
   生成された前記拡張相関行列と、生成された前記拡張チャネルベクトルとを周波数領域で解くことによって得られた解である拡張解を重み係数として算出する、
   処理を含み、
   前記拡張相関行列の生成では、さらに、生成した前記拡張相関行列の巡回するべき各要素にばらつきがあり、それぞれ同一の値でない前記要素がある場合には、ばらつきがある各前記要素を、近似によってそれぞれ同一の値に揃えることを特徴とするイコライザ重み係数演算方法。
   

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