JP2000209018A - Array antenna control method, device therefor and recording medium recording array antenna control program - Google Patents

Array antenna control method, device therefor and recording medium recording array antenna control program

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JP2000209018A
JP2000209018A JP11010447A JP1044799A JP2000209018A JP 2000209018 A JP2000209018 A JP 2000209018A JP 11010447 A JP11010447 A JP 11010447A JP 1044799 A JP1044799 A JP 1044799A JP 2000209018 A JP2000209018 A JP 2000209018A
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幸宏 神谷
Yoshio Karasawa
好男 唐沢
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ATR Adaptive Communications Research Laboratories
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the array antenna control method and device therefor which can obtain a receiving processing signal having an improved S/N compared with the conventional one regardless of the radio wave environment. SOLUTION: An inherent value analysis part 10 calculates a covariance matrix of a space area based on M signals received by the antenna elements of an array antenna, calculates the proper value of the covariance matrix of the space area that is calculated by a prescribed proper value analysis method and then calculates a characteristic vector corresponding to the calculated proper value. A beam forming part 6 multiplies M received signals by the characteristic vector to form the multi-beam signals corresponding to the number of proper values. A radio wave environment deciding part 11 switches the switches SW1 and SW3 to output a receiving process signal so that the received signals include a signal that is equal to a prescribed reference signal, calculates the correlation between the beam and reference signals and outputs the beam signal having the largest correlative coefficient.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アレーアンテナの
制御方法及び制御装置、並びにアレーアンテナの制御プ
ログラムを記録した記録媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for controlling an array antenna, and a recording medium storing a control program for an array antenna.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のディジタル信号処理技術の発展に
伴って、ディジタル信号処理に基づく適応型アレーアン
テナが注目を集めている。適応型アレーアンテナは、時
々刻々と変化する電磁環境に適応して希望波到来方向に
アンテナパターンのピークを向けるとともに、フェージ
ングによる遅延信号を取り込んで同相合成したり、干渉
波到来方向にヌルを形成して、空間フィルタリングを実
現することが可能である。こうした柔軟な適応制御は、
周波数の有効利用などの観点から関心が高まっている。
2. Description of the Related Art With the recent development of digital signal processing technology, an adaptive array antenna based on digital signal processing has attracted attention. The adaptive array antenna adapts to the ever-changing electromagnetic environment, directs the peak of the antenna pattern in the direction of arrival of the desired wave, captures the delayed signal due to fading, synthesizes in-phase, and forms a null in the direction of arrival of the interference wave Thus, spatial filtering can be realized. Such flexible adaptive control,
Interest is increasing from the viewpoint of effective use of frequency.

【0003】ある電波環境下に存在するアレーアンテナ
を用い、そこで得られる空間領域共分散行列の最大固有
値に対応する固有ベクトルを重み係数としてアレーアン
テナに適用すると、そのアレーアンテナはあるアンテナ
パターンを形成する。特に、電波環境が、伝搬遅延が非
常に小さいマルチパスフェージング環境である場合、こ
のような固有ベクトルを重み係数として用いたアレーア
ンテナにおいて、マルチパス信号の最大比合成を実現す
ることは従来から知られている。これを以下、第1の従
来例という。
When an array antenna existing under a certain radio wave environment is used and an eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue of the spatial domain covariance matrix obtained therefrom is applied to the array antenna as a weighting factor, the array antenna forms a certain antenna pattern. . In particular, when the radio wave environment is a multipath fading environment in which the propagation delay is extremely small, it has been conventionally known that an array antenna using such eigenvectors as a weighting factor realizes maximum ratio combining of multipath signals. ing. This is hereinafter referred to as a first conventional example.

【0004】また、ディジタル信号処理における空間F
FT、アナログ信号処理によるバトラーマトリックスな
どによって、アレーアンテナ受信信号に信号処理を施す
全段で予め固定的なビームを形成して空間を分割してお
く構成はビームスペース方式と呼ばれている。それらの
各ビーム出力をSN比や電力など所定の基準によって比
較して一部だけを選択してその出力に適応制御を施すこ
とによって適応制御する重み係数の数を削減する手法は
従来から知られている(例えば、従来技術文献1「神谷
幸宏ほか,”ビームスペースRLSアダプティブアレー
に関する検討”,電子情報通信学会技術報告,SAT9
7−79,1997年11月」参照。)。これを以下、
第2の従来例という。
Further, a space F in digital signal processing is used.
A configuration in which a fixed beam is formed in advance in all stages for performing signal processing on an array antenna reception signal by FT, a Butler matrix by analog signal processing, and the like and a space is divided in advance is called a beam space method. A method of reducing the number of weighting factors for adaptive control by comparing each of the beam outputs according to a predetermined criterion such as SN ratio and power and selecting only a part thereof and performing adaptive control on the output is conventionally known. (For example, Prior Art Document 1 "Yukihiro Kamiya et al.," Study on Beam Space RLS Adaptive Array ", IEICE Technical Report, SAT9
7-79, November 1997 ". ). Hereafter,
This is referred to as a second conventional example.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第1の
従来例において、干渉信号が存在する場合には、空間領
域共分散行列の固有値は複数出現するために、最大固有
値を選択して対応する固有ベクトルを重み係数として用
いることによっては希望信号のマルチパス信号のみを最
大比合成することはできなかった。
However, in the first conventional example, when an interference signal is present, a plurality of eigenvalues of the spatial domain covariance matrix appear, so that the maximum eigenvalue is selected and the corresponding eigenvector is selected. By using as a weighting factor, it was not possible to combine only the multipath signal of the desired signal with the maximum ratio.

【0006】また、第2の従来例において、空間FF
T、バトラーマトリックスによって形成されるマルチビ
ームでは、単純に空間をほぼ等分割するだけであるた
め、完全に空間的に信号を分離したビームは形成できな
い。このため、主として信号成分を含むビームをいくつ
か選択することになるが、当然ながら選択されなかった
ビームにも若干の信号成分が含まれているため、その成
分が失われることが原因となって従来のビームスペース
方式に基づくビーム削減を行うとアレーアンテナの最終
出力のSN比劣化は免れなかった。
In the second conventional example, the space FF
In a multi-beam formed by T and a Butler matrix, since a space is simply divided almost equally, a beam in which signals are completely spatially separated cannot be formed. For this reason, some beams mainly including signal components are selected. However, naturally, beams which are not selected also include some signal components, and the components are lost. When the beam is reduced based on the conventional beam space method, the SN ratio of the final output of the array antenna is inevitably deteriorated.

【0007】本発明の目的は以上の問題点を解決し、電
波環境にかかわらず、従来例に比較して改善されたS/
Nを有する受信処理信号を得ることができるアレーアン
テナの制御方法及び制御装置、並びにアレーアンテナの
制御プログラムを記録した記録媒体を提供することにあ
る。
[0007] An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to improve S / S compared to the conventional example regardless of the radio wave environment.
An object of the present invention is to provide an array antenna control method and a control device capable of obtaining a reception processing signal having N, and a recording medium storing an array antenna control program.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1記
載のアレーアンテナの制御方法は、所定の配置形状で近
接して並置された所定の複数M個のアンテナ素子からな
るアレーアンテナを制御するための制御方法であって、
上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に基づいて、空間領域の共分散
行列を計算し、所定の固有値解析法を用いて計算された
空間領域の共分散行列の固有値を計算し、計算された固
有値に対応する固有ベクトルを計算して出力する解析ス
テップと、上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれ
ぞれ受信された複数M個の受信信号に対して、上記計算
された固有ベクトルを乗算することにより固有値の数に
対応したマルチビームのビーム信号を形成して出力する
形成ステップと、上記受信信号は所定の参照信号と同一
の信号を含み、上記出力されるビーム信号と上記参照信
号との間の相関係数を計算し、最大の相関係数を有する
ビーム信号を受信処理信号として出力する選択ステップ
とを含むことを特徴とする、
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for controlling an array antenna comprising a plurality of M antenna elements arranged in close proximity in a predetermined arrangement shape. Control method for performing
A covariance matrix in the spatial domain is calculated based on a plurality of M received signals received by each antenna element of the array antenna, and a covariance matrix in the spatial domain calculated using a predetermined eigenvalue analysis method is calculated. An analysis step of calculating an eigenvalue and calculating and outputting an eigenvector corresponding to the calculated eigenvalue; and calculating the eigenvector calculated for a plurality of M received signals respectively received by the antenna elements of the array antenna. Forming and outputting a multi-beam signal corresponding to the number of eigenvalues by multiplying the received signal, the received signal includes the same signal as a predetermined reference signal, and the output beam signal and the reference Calculating a correlation coefficient between the received signal and the received signal, and outputting a beam signal having the largest correlation coefficient as a reception processing signal. And,

【0009】また、本発明に係る請求項2記載のアレー
アンテナの制御方法は、所定の配置形状で近接して並置
された所定の複数M個のアンテナ素子からなるアレーア
ンテナを制御するための制御方法であって、上記アレー
アンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数M
個の受信信号に基づいて、空間領域の共分散行列を計算
し、所定の固有値解析法を用いて計算された空間領域の
共分散行列の固有値を計算し、計算された固有値に対応
する固有ベクトルを計算して出力する解析ステップと、
上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に対して、上記計算された固有
ベクトルを乗算することにより固有値の数に対応したマ
ルチビームのビーム信号を形成して出力する形成ステッ
プと、少なくとも上記マルチビームのビーム信号の数の
トランスバーサルフィルタを有し、上記出力されるビー
ム信号を上記各トランスバーサルフィルタに入力し、上
記各トランスバーサルフィルタの重み係数を所定の適応
制御アルゴリズムを用いて制御し、上記各トランスバー
サルフィルタから出力される信号を加算して受信処理信
号として出力する第1の制御ステップとを含むことを特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a control method of an array antenna for controlling an array antenna including a predetermined plurality of M antenna elements closely arranged in a predetermined arrangement shape. A plurality of M received by each antenna element of the array antenna, respectively.
Based on the received signals, calculate a covariance matrix in the spatial domain, calculate an eigenvalue of the covariance matrix in the spatial domain calculated using a predetermined eigenvalue analysis method, and calculate an eigenvector corresponding to the calculated eigenvalue. An analysis step of calculating and outputting;
A multi-beam signal corresponding to the number of eigenvalues is formed by multiplying the plurality of M received signals received by each antenna element of the array antenna by the calculated eigenvector, and outputting the multibeam signal. A transversal filter having at least the number of the multi-beam beam signals, inputting the output beam signals to each of the transversal filters, and setting a weight coefficient of each of the transversal filters to a predetermined adaptive control algorithm. And a first control step of adding the signals output from the transversal filters and outputting the sum as a reception processing signal.

【0010】さらに、本発明に係る請求項3記載のアレ
ーアンテナの制御方法は、所定の配置形状で近接して並
置された所定の複数M個のアンテナ素子からなるアレー
アンテナを制御するための制御方法であって、上記アレ
ーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数
M個の受信信号に基づいて、空間領域の共分散行列を計
算し、所定の固有値解析法を用いて計算された空間領域
の共分散行列の固有値を計算し、計算された固有値に対
応する固有ベクトルを計算して出力する解析ステップ
と、上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受
信された複数M個の受信信号に対して、上記計算された
固有ベクトルを乗算することにより固有値の数に対応し
たマルチビームのビーム信号を形成して出力する形成ス
テップと、上記計算された固有値と、上記出力されるビ
ーム信号に基づいて、複数M個の受信信号の電波環境を
判断して上記ビーム信号に対する信号処理を選択的に切
り換えて実行する第2の制御ステップとを含むことを特
徴とする。
Further, according to a third aspect of the present invention, there is provided a method for controlling an array antenna, comprising: a plurality of M antenna elements arranged in close proximity in a predetermined arrangement shape. A method for calculating a covariance matrix of a spatial domain based on a plurality of M received signals respectively received by the antenna elements of the array antenna, and calculating a spatial domain covariance matrix using a predetermined eigenvalue analysis method. An estimating step of calculating an eigenvalue of a covariance matrix of, calculating and outputting an eigenvector corresponding to the calculated eigenvalue, and a plurality of M received signals respectively received by each antenna element of the array antenna, A forming step of forming and outputting a multi-beam signal corresponding to the number of eigenvalues by multiplying the calculated eigenvectors, A second control step of judging the radio wave environment of the plurality of M received signals based on the output eigenvalues and selectively switching and executing signal processing on the beam signals based on the output beam signals. It is characterized by the following.

【0011】また、請求項4記載のアレーアンテナの制
御方法は、請求項3記載のアレーアンテナの制御方法に
おいて、上記第2の制御ステップは、上記計算された固
有値の数に基づいて当該固有値の数が1である第1のケ
ースを判断し、当該固有値に対応する固有ベクトルを上
記受信信号に乗算してなり上記出力される1つのビーム
信号を受信処理信号として出力し、上記出力されるビー
ム信号に基づいて所定の時間遅延量以上の時間遅延が生
じている第2のケースを判断し、少なくとも上記マルチ
ビームのビーム信号の数のトランスバーサルフィルタを
有し、上記出力されるビーム信号を上記各トランスバー
サルフィルタに入力し、上記各トランスバーサルフィル
タの重み係数を所定の適応制御アルゴリズムを用いて制
御し、上記各トランスバーサルフィルタから出力される
信号を加算して受信処理信号として出力し、上記第1及
び第2のケース以外のとき、少なくとも上記マルチビー
ムのビーム信号の数の乗算器を有し、上記出力されるビ
ーム信号を各乗算器に入力し、上記各乗算器の乗算係数
である重み係数を所定の適応制御アルゴリズムを用いて
制御し、上記各乗算器から出力される信号を加算して受
信処理信号として出力することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of controlling an array antenna according to the third aspect, the second control step includes the step of calculating the number of the eigenvalues based on the calculated number of the eigenvalues. A first case in which the number is 1 is determined, the received signal is multiplied by an eigenvector corresponding to the eigenvalue, the output one beam signal is output as a reception processing signal, and the output beam signal is output. And determining a second case in which a time delay equal to or more than a predetermined time delay amount has occurred, including a transversal filter having at least the number of the multi-beam beam signals, and It is input to a transversal filter, and the weighting factor of each transversal filter is controlled using a predetermined adaptive control algorithm. A signal output from the sversal filter is added and output as a reception processing signal. In cases other than the first and second cases, the signal processing apparatus includes a multiplier for at least the number of the multi-beam beam signals. Input to each multiplier, a weighting coefficient which is a multiplication coefficient of each of the multipliers is controlled using a predetermined adaptive control algorithm, and a signal output from each of the multipliers is added to generate a reception processing signal. Is output.

【0012】さらに、請求項5記載のアレーアンテナの
制御方法は、請求項4記載のアレーアンテナの制御方法
において、上記第2の制御ステップは、上記第1及び第
2のケース以外のときに、上記受信信号は所定の参照信
号と同一の信号を含み、上記出力されるビーム信号と上
記参照信号との間の相関係数を計算し、計算された相関
関数を所定のしきい値と比較して上記しきい値以上の相
関関数を有するビーム信号が存在するときは、最大の相
関係数を有するビーム信号を受信処理信号として出力す
ることを特徴とする。
Further, in the method of controlling an array antenna according to a fifth aspect of the present invention, in the method of controlling an array antenna according to the fourth aspect, the second control step may be performed in a case other than the first and second cases. The received signal includes the same signal as a predetermined reference signal, calculates a correlation coefficient between the output beam signal and the reference signal, and compares the calculated correlation function with a predetermined threshold. When there is a beam signal having a correlation function equal to or greater than the threshold value, a beam signal having a maximum correlation coefficient is output as a reception processing signal.

【0013】本発明に係る請求項6記載のアレーアンテ
ナの制御装置は、所定の配置形状で近接して並置された
所定の複数M個のアンテナ素子からなるアレーアンテナ
を制御するための制御装置であって、上記アレーアンテ
ナの各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数M個の受
信信号に基づいて、空間領域の共分散行列を計算し、所
定の固有値解析法を用いて計算された空間領域の共分散
行列の固有値を計算し、計算された固有値に対応する固
有ベクトルを計算して出力する解析手段と、上記アレー
アンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数M
個の受信信号に対して、上記解析手段によって計算され
た固有ベクトルを乗算することにより固有値の数に対応
したマルチビームのビーム信号を形成して出力する形成
手段と、上記受信信号は所定の参照信号と同一の信号を
含み、上記形成手段から出力されるビーム信号と上記参
照信号との間の相関係数を計算し、最大の相関係数を有
するビーム信号を受信処理信号として出力する選択手段
とを備えたことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an array antenna control device for controlling an array antenna including a predetermined plurality of M antenna elements closely arranged in a predetermined arrangement shape. Then, a covariance matrix in the spatial domain is calculated based on a plurality of M received signals respectively received by the antenna elements of the array antenna, and the covariance matrix in the spatial domain calculated using a predetermined eigenvalue analysis method is calculated. Analysis means for calculating eigenvalues of the variance matrix, calculating and outputting eigenvectors corresponding to the calculated eigenvalues, and a plurality of M received by each antenna element of the array antenna
Forming means for forming and outputting a multi-beam signal corresponding to the number of eigenvalues by multiplying the received signals by the eigenvector calculated by the analyzing means, and the received signal is a predetermined reference signal Selecting means for calculating a correlation coefficient between the beam signal output from the forming means and the reference signal, and outputting a beam signal having a maximum correlation coefficient as a reception processing signal. It is characterized by having.

【0014】また、本発明に係る請求項7記載のアレー
アンテナの制御装置は、所定の配置形状で近接して並置
された所定の複数M個のアンテナ素子からなるアレーア
ンテナを制御するための制御装置であって、上記アレー
アンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数M
個の受信信号に基づいて、空間領域の共分散行列を計算
し、所定の固有値解析法を用いて計算された空間領域の
共分散行列の固有値を計算し、計算された固有値に対応
する固有ベクトルを計算して出力する解析手段と、上記
アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信された
複数M個の受信信号に対して、上記解析手段によって計
算された固有ベクトルを乗算することにより固有値の数
に対応したマルチビームのビーム信号を形成して出力す
る形成手段と、少なくとも上記マルチビームのビーム信
号の数のトランスバーサルフィルタを有し、上記形成手
段から出力されるビーム信号を上記各トランスバーサル
フィルタに入力し、上記各トランスバーサルフィルタの
重み係数を所定の適応制御アルゴリズムを用いて制御
し、上記各トランスバーサルフィルタから出力される信
号を加算して受信処理信号として出力する第1の制御手
段とを備えたことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an array antenna control apparatus for controlling an array antenna including a predetermined plurality of M antenna elements closely arranged in a predetermined arrangement shape. A plurality of M received by each antenna element of the array antenna, respectively.
Based on the received signals, calculate a covariance matrix in the spatial domain, calculate an eigenvalue of the covariance matrix in the spatial domain calculated using a predetermined eigenvalue analysis method, and calculate an eigenvector corresponding to the calculated eigenvalue. Analysis means for calculating and outputting, and multiplying the plurality of M received signals respectively received by the respective antenna elements of the array antenna by the eigenvectors calculated by the analysis means correspond to the number of eigenvalues. Forming means for forming and outputting a multi-beam signal, and transversal filters of at least the number of the multi-beam signals are provided, and the beam signals output from the forming means are input to the transversal filters. Controlling the weighting factor of each transversal filter using a predetermined adaptive control algorithm, Characterized by comprising a first control means for outputting a signal outputted from the over transversal filter as a reception processing signal by adding.

【0015】さらに、本発明に係る請求項8記載のアレ
ーアンテナの制御装置は、所定の配置形状で近接して並
置された所定の複数M個のアンテナ素子からなるアレー
アンテナを制御するための制御装置であって、上記アレ
ーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数
M個の受信信号に基づいて、空間領域の共分散行列を計
算し、所定の固有値解析法を用いて計算された空間領域
の共分散行列の固有値を計算し、計算された固有値に対
応する固有ベクトルを計算して出力する解析手段と、上
記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信され
た複数M個の受信信号に対して、上記解析手段によって
計算された固有ベクトルを乗算することにより固有値の
数に対応したマルチビームのビーム信号を形成して出力
する形成手段と、上記解析手段によって計算された固有
値と、上記形成手段から出力されるビーム信号に基づい
て、複数M個の受信信号の電波環境を判断して上記ビー
ム信号に対する信号処理を選択的に切り換えて実行する
第2の制御手段とを備えたことを特徴とする。
Further, according to an eighth aspect of the present invention, there is provided an array antenna control device for controlling an array antenna comprising a predetermined plurality of M antenna elements closely arranged in a predetermined arrangement shape. An apparatus for calculating a covariance matrix of a spatial domain based on a plurality of M received signals respectively received by the antenna elements of the array antenna, and calculating a spatial domain covariance matrix using a predetermined eigenvalue analysis method. Analysis means for calculating the eigenvalue of the covariance matrix of, calculating and outputting an eigenvector corresponding to the calculated eigenvalue, and for a plurality of M received signals respectively received by each antenna element of the array antenna, Forming means for forming and outputting a multi-beam signal corresponding to the number of eigenvalues by multiplying the eigenvectors calculated by the analyzing means, Based on the eigenvalue calculated by the analyzing means and the beam signal output from the forming means, the radio wave environment of the plurality of M received signals is determined, and signal processing for the beam signal is selectively switched and executed. And a second control means.

【0016】また、請求項9記載のアレーアンテナの制
御装置は、請求項8記載のアレーアンテナの制御装置に
おいて、上記第2の制御手段は、上記解析手段によって
計算された固有値の数に基づいて当該固有値の数が1で
ある第1のケースを判断し、当該固有値に対応する固有
ベクトルを上記受信信号に乗算してなり上記形成手段か
ら出力される1つのビーム信号を受信処理信号として出
力し、上記形成手段から出力されるビーム信号に基づい
て所定の時間遅延量以上の時間遅延が生じている第2の
ケースを判断し、少なくとも上記マルチビームのビーム
信号の数のトランスバーサルフィルタを有し、上記形成
手段から出力されるビーム信号を上記各トランスバーサ
ルフィルタに入力し、上記各トランスバーサルフィルタ
の重み係数を所定の適応制御アルゴリズムを用いて制御
し、上記各トランスバーサルフィルタから出力される信
号を加算して受信処理信号として出力し、上記第1及び
第2のケース以外のとき、少なくとも上記マルチビーム
のビーム信号の数の乗算器を有し、上記形成手段から出
力されるビーム信号を各乗算器に入力し、上記各乗算器
の乗算係数である重み係数を所定の適応制御アルゴリズ
ムを用いて制御し、上記各乗算器から出力される信号を
加算して受信処理信号として出力することを特徴とす
る。
According to a ninth aspect of the present invention, in the array antenna control device according to the eighth aspect of the present invention, the second control means is configured to execute the control based on the number of eigenvalues calculated by the analysis means. Determining a first case in which the number of the eigenvalues is 1, multiplying the received signal by an eigenvector corresponding to the eigenvalue and outputting one beam signal output from the forming unit as a reception processing signal; A second case in which a time delay equal to or more than a predetermined time delay has occurred is determined based on the beam signal output from the forming unit, and a transversal filter having at least the number of the multi-beam beam signals is provided, The beam signal output from the forming means is input to each of the transversal filters, and the weight coefficient of each of the transversal filters is set to a predetermined value. Controlling using an adaptive control algorithm, adding the signals output from the transversal filters and outputting the sum as a reception processing signal. At times other than the first and second cases, at least the multi-beam beam signal Number of multipliers, the beam signal output from the forming means is input to each multiplier, and a weighting coefficient, which is a multiplication coefficient of each multiplier, is controlled using a predetermined adaptive control algorithm. It is characterized in that signals output from the multiplier are added and output as a reception processing signal.

【0017】さらに、請求項10記載のアレーアンテナ
の制御装置は、請求項9記載のアレーアンテナの制御装
置において、上記第2の制御手段は、上記第1及び第2
のケース以外のときに、上記受信信号は所定の参照信号
と同一の信号を含み、上記形成手段から出力されるビー
ム信号と上記参照信号との間の相関係数を計算し、計算
された相関関数を所定のしきい値と比較して上記しきい
値以上の相関関数を有するビーム信号が存在するとき
は、最大の相関係数を有するビーム信号を受信処理信号
として出力することを特徴とする。
In a tenth aspect of the present invention, in the array antenna control device according to the ninth aspect, the second control means includes the first and the second control means.
In other cases, the received signal includes the same signal as the predetermined reference signal, and calculates a correlation coefficient between the beam signal output from the forming means and the reference signal, and calculates the calculated correlation. When a beam signal having a correlation function equal to or greater than the threshold value exists by comparing the function with a predetermined threshold value, a beam signal having a maximum correlation coefficient is output as a reception processing signal. .

【0018】本発明に係る請求項11記載のアレーアン
テナの制御プログラムを記録した記録媒体は、請求項1
乃至5のうちの1つに記載のアレーアンテナの制御方法
を含むアレーアンテナの制御プログラムを記録したこと
を特徴とする。
According to the present invention, there is provided a recording medium storing a control program for an array antenna according to the present invention.
An array antenna control program including the array antenna control method according to any one of the first to fifth aspects is recorded.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1は、本発明に係る一実施形態であるア
レーアンテナの制御装置の構成を示すブロック図であ
る。この実施形態のアレーアンテナの制御装置は、所定
の配置形状で近接して並置された所定の複数M個のアン
テナ素子1−1乃至1−Mからなるアレーアンテナ1を
制御するための制御装置であって、ビーム形成部6と、
固有値解析部10と、電波環境判断部11とを備え、電
波環境判断部11は、アレーアンテナ100で受信され
た受信信号における電波伝搬環境又は電波環境を次の4
つのケースに分類して判断し、各ケースに応じてスイッ
チSW1,SW2,SW3を切り換えることにより、最
適な信号処理を実行することを特徴としている。 (a)ケース1:干渉波はなく、希望波のマルチパス波
が複数存在するが、それらの遅延の広がりは非常に小さ
いとき。 (b)ケース2−1:希望波のマルチパス波に加えて、
干渉波が存在し、干渉波と希望波の電力のオーダーが実
質的にほぼ同じであるとき。 (c)ケース2−2:希望波のマルチパス波に加えて、
干渉波が存在し、干渉波と希望波の電力のオーダーが異
なるとき。 (d)ケース3:干渉波及び希望波のマルチパス波が複
数存在するが、それらの遅延の広がりは大きいとき。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an array antenna control device according to an embodiment of the present invention. The control device for an array antenna according to this embodiment is a control device for controlling an array antenna 1 including a predetermined plurality of M antenna elements 1-1 to 1-M closely arranged in a predetermined arrangement shape. And the beam forming unit 6
An eigenvalue analysis unit 10 and a radio wave environment determination unit 11 are provided. The radio wave environment determination unit 11 determines a radio wave propagation environment or a radio wave environment in a received signal received by the array antenna 100 as follows.
It is characterized in that optimal signal processing is executed by categorizing and determining the cases and switching the switches SW1, SW2, SW3 according to each case. (A) Case 1: When there is no interference wave and there are a plurality of multipath waves of the desired wave, but the spread of the delay is very small. (B) Case 2-1: In addition to the multipath wave of the desired wave,
When there is an interference wave, and the order of the power of the interference wave and the power of the desired wave is substantially the same. (C) Case 2-2: In addition to the multipath wave of the desired wave,
When an interference wave exists and the order of the power of the interference wave and that of the desired wave is different. (D) Case 3: When there are a plurality of multipath waves of the interference wave and the desired wave, but the spread of the delay is large.

【0021】なお、本実施例においては、受信信号は、
例えば音声信号や映像信号又はデータ信号でデジタル変
調され、かつ参照信号発生器8で発生される参照信号を
含む同期パターン信号を含むデジタルデータ信号であ
る。
In this embodiment, the received signal is
For example, it is a digital data signal that is digitally modulated with an audio signal, a video signal, or a data signal, and that includes a synchronization pattern signal including a reference signal generated by the reference signal generator 8.

【0022】本実施形態においては、複数M個のアンテ
ナ素子1−1乃至1−Mが1直線上に例えば半波長の等
間隔で並置されてアレーアンテナ100を構成している
場合を考える。図1において、受信機2−1乃至2−M
は周波数変換器と復調器とを含み互いに同様に構成さ
れ、複素信号発生器3−1乃至3−Mは入力信号を互い
に直交する2つの信号成分を有する複素信号に変換して
出力して互いに同様に構成され、A/D変換器4−1乃
至4−Mは受信されたアナログ受信信号をデジタル受信
信号に変換して互いに同様に構成され、分配器5−1乃
至5−Mは入力信号を2分配して出力して互いに同様に
構成される。なお、複素信号発生器3−1乃至3−M以
降の回路においては、複素信号に対する複素演算で処理
を実行する。
In the present embodiment, a case is considered in which the M array of antenna elements 1-1 to 1-M are arranged side by side on a straight line at equal intervals of, for example, half a wavelength. In FIG. 1, receivers 2-1 to 2-M
Include a frequency converter and a demodulator, and are configured similarly. The complex signal generators 3-1 to 3-M convert an input signal into a complex signal having two signal components orthogonal to each other and output the complex signal. The A / D converters 4-1 to 4-M convert the received analog reception signal into a digital reception signal and have the same configuration. Are divided into two and output, and are configured similarly. In the circuits after the complex signal generators 3-1 to 3-M, processing is performed by complex operations on complex signals.

【0023】ここで、アンテナ素子1−1によって受信
された受信信号は、受信機2−1と複素信号発生器3−
1とA/D変換器4−1とを介してデジタル受信信号x
1としてビーム形成部6及び固有値解析部10に入力さ
れ、アンテナ素子1−2によって受信された受信信号
は、受信機2−2と複素信号発生器3−2とA/D変換
器4−2とを介してデジタル受信信号x2としてビーム
形成部6及び固有値解析部10に入力され、さらに同様
にして、アンテナ素子1−Mによって受信された受信信
号は、受信機2−Mと複素信号発生器3−MとA/D変
換器4−Mとを介してデジタル受信信号xMとしてビー
ム形成部6及び固有値解析部10に入力される。
Here, the reception signal received by the antenna element 1-1 is transmitted to the receiver 2-1 and the complex signal generator 3-
1 and the digital reception signal x via the A / D converter 4-1.
The received signal input to the beam forming unit 6 and the eigenvalue analyzing unit 10 as 1 and received by the antenna element 1-2 is converted into a receiver 2-2, a complex signal generator 3-2, and an A / D converter 4-2. is input bets to the beam forming unit 6 and the eigenvalue analysis unit 10 as a digital reception signal x 2 via a further similarly, the received signal received by the antenna element 1-M is, the receiver 2-M and the complex signal generator vessel 3-M and via the a / D converter 4-M are input to the beam forming unit 6 and the eigenvalue analysis unit 10 as a digital reception signal x M.

【0024】図4は、図1の固有値解析部10によって
実行される固有値解析処理を示すフローチャートであ
る。図4に示すように、まず、ステップS1において分
配器5−1乃至5−Mから、受信信号X=[x1,x2
…,xMTを入力し、ステップS2において受信信号X
に基づいて次の数1を用いて空間領域の共分散行列Rx
を計算する。
FIG. 4 is a flowchart showing the eigenvalue analysis processing executed by the eigenvalue analysis unit 10 of FIG. As shown in FIG. 4, first, from the distributor 5-1 to 5-M in step S1, the received signal X = [x 1, x 2 ,
.., X M ] T is input, and in step S2, the received signal X
And the spatial domain covariance matrix R x using
Is calculated.

【数1】Rx=E[X*T] ここで、*は複素共役、Tは転置、E[・]はアンサン
ブル平均を表す。
R x = E [X * X T ] where * is complex conjugate, T is transpose, and E [•] is ensemble average.

【0025】次いで、ステップS3において公知の固有
値解析法を用いて空間領域共分散行列Rxの固有値λ1
λ2,…,λMを計算し、ステップS4において計算され
た固有値λ1,λ2,…,λMをそれぞれ所定の雑音しき
い値(当該雑音しきい値は、雑音信号であるか否かを判
断するしきい値であって、例えば、10-9に設定され
る。)と比較して、雑音しきい値より大きな有効固有値
λ1,λ2,…,λNeを検索し(すなわち、雑音となる固
有値を除去し)、その数Neを電波環境判断部11に出
力する。さらに、ステップS5において有効固有値
λ1,λ2,…,λNeに対応する固有ベクトルV1,V2
…,VNeを、ある固有値λmとその固有ベクトルVn
[v1,v2,…,vMT(n=1,2,…,Ne)との
関係を示す次の数2を用いて計算して、ビーム形成部6
に出力する。
[0025] Then, the eigenvalues lambda 1 in the spatial domain covariance matrix R x by using a known eigenvalue analysis in step S3,
lambda 2, ..., and calculates the lambda M, eigenvalue lambda 1 calculated in step S4, lambda 2, ..., a predetermined noise threshold and lambda M respectively (the noise threshold, whether the noise signal , Which are set to, for example, 10 −9 ), and search for effective eigenvalues λ 1 , λ 2 ,. , And removes the eigenvalues serving as noise), and outputs the number Ne to the radio wave environment determination unit 11. Further, the effective eigenvalues lambda 1 in step S5, lambda 2, ..., eigenvector corresponding to λ Ne V 1, V 2,
.., V Ne with a certain eigenvalue λm and its eigenvector V n =
[V 1 , v 2 ,..., V M ] T (n = 1, 2,..., Ne)
Output to

【数2】Rxn=λmn 上記ステップS5の後、次のサンプルの受信信号Xの処
理を実行するために,ステップS1に戻る。
[Number 2] After the R x V n = λ m V n step S5, in order to execute the processing of the received signal X for the next sample, the flow returns to step S1.

【0026】図2は、図1のビーム形成部6の構成を示
すブロック図である。図2において、ビーム形成部6
は、固有値解析部10の計算時間分だけ受信信号Xをそ
れぞれ遅延させる遅延回路41−1乃至41−Mと、M
×M個の乗算器42−1−1乃至42−M−Mと、M’
個(1≦M’≦M−1)個の加算器43−1乃至43−
M’とを備えて構成され、遅延回路41−1乃至41−
Mから出力される遅延された受信信号Xに対して、固有
値解析部10で計算された固有ベクトルVn(n=1,
2,…,Ne)を乗算した後、受信信号Xの各構成要素
信号(素子信号)毎に加算することにより、M’個のビ
ーム信号B1乃至BM を計算して4分配器7に出力す
る。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the beam forming unit 6 of FIG. In FIG. 2, the beam forming unit 6
Are delay circuits 41-1 through 41-M for respectively delaying the reception signal X by the calculation time of the eigenvalue analysis unit 10, and M
× M multipliers 42-1-1 to 42-MM and M ′
(1 ≦ M ′ ≦ M−1) adders 43-1 to 43-
M ′, and the delay circuits 41-1 through 41-
For the delayed received signal X output from M, the eigenvector V n (n = 1,
, Ne), and by adding each component signal (element signal) of the received signal X, M ′ beam signals B 1 to B M are calculated, and the four-way splitter 7 Output to

【0027】図1において、4分配器7は、ビーム形成
部6から出力されるM’個のビーム信号を第1乃至第4
の分配信号に4分配し、第1の分配信号のうちの第1の
ビーム信号B1をケース1の受信処理信号P0としてス
イッチSW3の接点aを介して出力し、また、第2の分
配信号をM’:1の選択切り換えスイッチであるスイッ
チSW1を介してケース2−2の受信処理信号P0とし
てスイッチSW3の接点bを介して出力し、さらに、第
3の分配信号をスイッチSW2の接点aを介して、M’
個のトランスバーサルフィルタを備えた時間遅延回路で
あるTDL(Tapped Delay Line)回路20及びスイッ
チSW3の接点cを介してケース3の受信処理信号P0
として出力するとともに、上記第3の分配信号をスイッ
チSW2の接点bを介して、重み係数乗算器30及びス
イッチSW3の接点dを介してケース2−1の受信処理
信号P0として出力し、またさらに、第4の分配信号を
電波環境判断部11に出力する。ここで、スイッチSW
1,SW2,SW3は、詳細後述するように、電波環境
判断部11により切り換え制御される。
In FIG. 1, the four-way splitter 7 converts M ′ beam signals output from the beam forming unit 6 into first to fourth beam signals.
4 distributed to the distribution signal, a first beam signal B1 of the first distributed signal and outputs through the contact a of the switch SW3 as the reception processing signal P 0 of the case 1, also, the second distributed signal the M ': 1 as a reception processing signal P 0 of the case 2-2 via the switch SW1 is selecting the changeover switch via the contact b of the switch SW3 and outputs, furthermore, the contacts of the third distribution signal of the switch SW2 Through a, M '
A reception processing signal P 0 of case 3 via a TDL (Tapped Delay Line) circuit 20 which is a time delay circuit having a plurality of transversal filters and a contact c of a switch SW3.
And the third distributed signal is output as the reception processing signal P 0 of the case 2-1 via the contact point b of the switch SW2, the weight coefficient multiplier 30 and the contact point d of the switch SW3, and Further, it outputs the fourth distribution signal to the radio wave environment determining unit 11. Here, the switch SW
The switching between the SW1, SW2, and SW3 is controlled by the radio wave environment determination unit 11 as described later in detail.

【0028】図3は、図1のTDL回路20の構成を示
すブロック図である。図3に示すように、M’個のトラ
ンスバーサルフィルタ51−1乃至51−M’と加算器
52とを備えて構成される。ここで、各トランスバーサ
ルフィルタ51−1乃至51−M’は、縦続接続された
N段の遅延回路53−1乃至53−Nと、その入出力端
子に接続され、重み係数計算器21で計算された重み係
数ベクトルWを乗算する(N+1)個の乗算器54−0
乃至54−Nと、乗算器54−0乃至54−Nのすべて
の出力信号を加算する加算器55とを備えて構成され
る。加算器52はすべてのトランスバーサルフィルタ5
1−1乃至51−M’からの信号を加算して受信処理信
号P0として重み係数計算器21に出力するとともに、
スイッチSW3の接点cを介して出力する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of TDL circuit 20 of FIG. As shown in FIG. 3, it is configured to include M ′ transversal filters 51-1 to 51-M ′ and an adder 52. Here, each of the transversal filters 51-1 to 51-M ′ is connected to N stages of cascaded delay circuits 53-1 to 53-N and its input / output terminals, and is calculated by the weight coefficient calculator 21. (N + 1) multipliers 54-0 for multiplying the obtained weight coefficient vector W
To 54-N and an adder 55 for adding all the output signals of the multipliers 54-0 to 54-N. The adder 52 includes all the transversal filters 5
The signals from 1-1 to 51-M ′ are added and output as a reception processing signal P 0 to the weight coefficient calculator 21.
The signal is output via the contact c of the switch SW3.

【0029】図3のTDL回路20のトランスバーサル
フィルタ51−1において、図3に示すように、ビーム
信号B1を入力信号b0,1とし、遅延回路53−1の出力
信号をb1,1とし、以下同様にして、遅延回路53−N
の出力信号をbN,1とする。このとき、信号b0,1乃至b
N,1に対する重み係数をw0,1乃至wN,1とする。以下、
同様にして、トランスバーサルフィルタ51−M’にお
いて、ビーム信号BM を入力信号b0,M とし、遅延回
路53−1の出力信号をb1,M とし、以下同様にし
て、遅延回路53−Nの出力信号をbN,M とする。こ
のとき、信号b0,1乃至bN,M に対する重み係数をw
0,1乃至wN,M とする。
[0029] In the transversal filter 51-1 TDL circuit 20 of FIG. 3, as shown in FIG. 3, the beam signals B 1 as an input signal b 0, 1, b 1 output signal of the delay circuit 53-1, 1, and similarly in the following, the delay circuit 53-N
Is an output signal of b N, 1 . At this time, the signals b 0,1 to b
Let the weighting factors for N, 1 be w 0,1 through w N, 1 . Less than,
Similarly, in the transversal filter 51-M ′, the beam signal B M is set as the input signal b 0, M , the output signal of the delay circuit 53-1 is set as b 1, M ′, and so on. The output signal of the circuit 53-N is denoted by bN, M ' . At this time, the weighting factor for the signals b 0,1 to b N, M is w
0,1 to w N, M ' .

【0030】重み係数計算器21は、TDL回路20か
ら出力される受信処理信号P0と、参照信号発生器8に
よって発生された参照信号Rとに基づいて、例えば次式
で表される公知のRLS(Recursive Least Squares)
アルゴリズムを用いて重み係数ベクトルWを計算してT
DL回路20及び電波環境判断部11に出力する。
The weighting coefficient calculator 21 is based on the reception processing signal P 0 output from the TDL circuit 20 and the reference signal R generated by the reference signal generator 8, for example, a known equation represented by the following equation: RLS (Recursive Least Squares)
The weight coefficient vector W is calculated using the algorithm and T
The signal is output to the DL circuit 20 and the radio wave environment determination unit 11.

【0031】[0031]

【数3】W(n+1)=W(n)+k(n+1)[R−
T(n)B(n+1)] ここで、
W (n + 1) = W (n) + k (n + 1) [R−
W T (n) B (n + 1)] where

【数4】k(n+1)=P0(n)B(n+1)[1+
T(n+1)P0(n)B(n+1)]-1
K (n + 1) = P 0 (n) B (n + 1) [1+
B T (n + 1) P 0 (n) B (n + 1)] −1

【数5】P0(n+1)=[I−k(n+1)BT(n+
1)]P0(n)
P 0 (n + 1) = [I−k (n + 1) B T (n +
1)] P 0 (n)

【0032】ここで、ビーム信号ベクトルB及び重み係
数ベクトルWは次式で表される。
Here, the beam signal vector B and the weight coefficient vector W are represented by the following equations.

【0033】[0033]

【数6】B=[b0,1,b1,1,…,bN,1,b0,2,b
1,2,…,bN,2,…,b0,M ,b1,M ,…,
N,M T
[Mathematical formula-see original document] B = [ b0,1 , b1,1 ,..., BN , 1 , b0,2 , b
1,2 , ..., bN , 2 , ..., b0 , M ' , b1 , M ' , ...,
b N, M ' ] T

【数7】W=[w0,1,w1,1,…,wN,1,w0,2,w
1,2,…,wN,2,…,w0,M ,w1,M ,…,
N,M T
W = [w 0,1 , w 1,1 ,..., W N, 1 , w 0,2 , w
1,2 , ..., wN , 2 , ..., w0 , M ' , w1 , M ' , ...,
w N, M ' ] T

【0034】また、nは、受信信号Xのサンプル毎に繰
り返される繰り返しステップであり、Iは単位行列であ
る。重み係数計算器21は、1ステップの前後の重み係
数ベクトルWの差が所定のしきい値以下になる等の所定
の収束条件が満たすまで(RLSアルゴリズムにおいて
は、2M’回の繰り返し演算を行うことにより収束する
ことが知られている。)上記数3を繰り返し演算し、収
束後に、重み係数ベクトルWをTDL回路20及び電波
環境判断部11に出力する。このとき、TDL回路20
から出力される受信処理信号P0(スカラー値)は次式
で表される。
Further, n is a repetition step repeated for each sample of the received signal X, and I is a unit matrix. The weight coefficient calculator 21 performs a 2M ′ repetition operation until a predetermined convergence condition such as a difference between the weight coefficient vectors W before and after one step becomes equal to or less than a predetermined threshold is satisfied (in the RLS algorithm). It is known that the above converges.) Equation 3 above is repeatedly calculated, and after convergence, the weight coefficient vector W is output to the TDL circuit 20 and the radio wave environment determining unit 11. At this time, the TDL circuit 20
The reception processing signal P 0 (scalar value) output from is represented by the following equation.

【0035】[0035]

【数8】P0=WT## EQU8 ## P 0 = W T B

【0036】また、重み係数乗算器30は、入力される
M’個のビーム信号を入力し、入力されるM’個のビー
ム信号に対して、重み係数計算器31によって発生され
る重い係数ベクトルW’=[w1,w2,…,wM ]を
乗算して出力する複数M’個の乗算器と、M’個の乗算
器の出力信号をすべて加算して加算結果の信号をケース
2−2の受信処理信号P0として重み係数計算器31に
出力するとともに、スイッチSW3の接点dを介して出
力する。
The weight coefficient multiplier 30 receives the input M ′ beam signals, and applies a heavy coefficient vector generated by the weight coefficient calculator 31 to the input M ′ beam signals. W ′ = [w 1 , w 2 ,..., W M ] are multiplied and output, and a plurality of M ′ multipliers are added, and all the output signals of the M ′ multipliers are added, and the addition result signal is obtained. The signal is output to the weighting coefficient calculator 31 as the reception processing signal P 0 of the case 2-2, and is output via the contact d of the switch SW3.

【0037】重み係数計算器31は、重み係数乗算器3
0から出力される受信処理信号P0と、参照信号発生器
8によって発生された参照信号Rとに基づいて、例えば
次式で表される公知のRLS(Recursive Least Square
s)アルゴリズムを用いて重み係数ベクトルW’=
[w1,w2,…,wM ]を計算して重み係数乗算器3
0に出力する。
The weighting factor calculator 31 includes a weighting factor multiplier 3
0, based on the received processed signal P 0 and the reference signal R generated by the reference signal generator 8, for example, a known RLS (Recursive Least Square) represented by the following equation:
s) The weight coefficient vector W ′ =
[W 1 , w 2 ,..., W M ] are calculated and the weight coefficient multiplier 3
Output to 0.

【0038】[0038]

【数9】W’(n+1)=W’(n)+k(n+1)[R−
W’T(n)B’(n+1)] ここで、
W ′ (n + 1) = W ′ (n) + k (n + 1) [R−
W ' T (n) B' (n + 1)] where

【数10】k(n+1)=P0(n)B’(n+1)[1+
B’T(n+1)P0(n)B’(n+1)]-1
K (n + 1) = P 0 (n) B ′ (n + 1) [1+
B ′ T (n + 1) P 0 (n) B ′ (n + 1)] −1

【数11】P0(n+1)=[I−k(n+1)B’
T(n+1)]P0(n)
## EQU11 ## P 0 (n + 1) = [I−k (n + 1) B ′
T (n + 1)] P 0 (n)

【0039】ここで、ビーム信号ベクトルB’は次式で
表される。
Here, the beam signal vector B 'is expressed by the following equation.

【0040】[0040]

【数12】B’=[B1,B2,…,BM T B ′ = [B 1 , B 2 ,..., B M ' ] T

【0041】また、nは、受信信号Xのサンプル毎に繰
り返される繰り返しステップであり、Iは単位行列であ
る。重み係数計算器31は、1ステップの前後の重み係
数ベクトルW’の差が所定のしきい値以下になる等の所
定の収束条件が満たすまで(RLSアルゴリズムにおい
ては、2M’回の繰り返し演算を行うことにより収束す
ることが知られている。)上記数9を繰り返し演算し、
収束後に、重み係数ベクトルWを重み係数乗算器30に
出力する。このとき、重み係数乗算器30から出力され
る受信処理信号P0(スカラー値)は次式で表される。
Further, n is a repetition step repeated for each sample of the received signal X, and I is a unit matrix. The weighting factor calculator 31 performs a 2M ′ repetition operation until a predetermined convergence condition such as a difference between the weighting factor vector W ′ before and after one step becomes equal to or less than a predetermined threshold value is satisfied (in the RLS algorithm). It is known that convergence is achieved by performing the above.)
After the convergence, the weight coefficient vector W is output to the weight coefficient multiplier 30. At this time, the reception processing signal P 0 (scalar value) output from the weight coefficient multiplier 30 is represented by the following equation.

【0042】[0042]

【数13】P0=W’TB’P 0 = W ' T B'

【0043】図5及び図6は、図1の電波環境判断部1
1によって実行される電波環境判断処理を示すフローチ
ャートである。図5において、まず、ステップS11に
おいて固有値解析部10から有効固有値λ1,λ2,…,
λNeの数Neを入力し、ステップS12においてNe=
1であるか否かが判断され、YESであるときは、ステ
ップS13においてケース1と判断してスイッチSW3
を接点aに切り換えて当該電波環境判断処理を終了す
る。このとき、希望波であるビーム信号B1はビーム形
成部6から4分配器7及びスイッチSW3の接点aを介
して受信処理信号P0として出力される。
FIGS. 5 and 6 show the radio wave environment judgment unit 1 shown in FIG.
3 is a flowchart showing a radio wave environment determination process executed by the first embodiment. In FIG. 5, first, in step S11, the eigenvalue analysis unit 10 outputs the effective eigenvalues λ 1 , λ 2 ,.
The number Ne of λ Ne is input, and Ne = Ne in step S12.
1 is determined, and if YES, it is determined as case 1 in step S13, and the switch SW3
Is switched to the contact point a, and the radio wave environment determination processing ends. At this time, the beam signals B 1 is a desired wave is output as the received processed signal P 0 via the contact a of the beam forming unit 6 4 distributor 7 and the switch SW3.

【0044】ステップS12でNOであるときは、ケー
ス2又は3であると判断し、ステップS14においてス
イッチSW2を接点aに切り換えて、重み係数計算器2
1を動作させて重み係数ベクトルWを計算させて電波環
境判断部11に入力する。次いで、ステップS15にお
いて、各ビーム信号毎にTDL回路20の各タップの重
み係数ベクトルWの各要素を所定の係数しきい値(例え
ば、0.8に設定される。)と比較し、係数しきい値よ
り大きな重み係数の個数Nbを求める。さらに、ステッ
プS16において少なくとも1つのビーム信号でNb≧
2であるか否かが判断され、YESのときは、希望波及
び干渉波が時間的に分散して、希望波及び干渉波におい
て所定の時間遅延量以上の時間遅延が生じているので無
視することができず、ステップS17においてケース3
と判断して、スイッチSW2を接点bに切り換えかつス
イッチSW3を接点dに切り換えて当該電波環境判断処
理を終了する。従って、トランスバーサルフィルタを備
えたTDL回路20を用いて、時間遅延を補償して、改
善されたS/Nを有する受信処理信号P0を得る。
If NO in step S12, it is determined that the case is 2 or 3, and in step S14, the switch SW2 is switched to the contact point a, and the weight coefficient calculator 2
1 is operated to calculate the weight coefficient vector W and input to the radio wave environment determining unit 11. Next, in step S15, each element of the weight coefficient vector W of each tap of the TDL circuit 20 is compared with a predetermined coefficient threshold value (for example, set to 0.8) for each beam signal, and the coefficient is calculated. The number Nb of weight coefficients larger than the threshold value is obtained. Further, at step S16, Nb ≧ Nb with at least one beam signal.
It is determined whether the number is 2 or not. If YES, the desired wave and the interference wave are temporally dispersed, and the desired wave and the interference wave have a time delay equal to or more than a predetermined amount of time delay. Cannot be performed, and in step S17, case 3
Then, the switch SW2 is switched to the contact point b and the switch SW3 is switched to the contact point d, thereby ending the radio wave environment determination processing. Thus, by using the TDL circuit 20 having a transversal filter, to compensate for the time delay to obtain reception processing signal P 0 having improved S / N.

【0045】上記ステップS16でNOのときは、図6
のステップS18に進み、4分配器7から出力される、
時間軸上の各ビーム信号Bi(t)(i=1,2,…,
M’)と、対応する時間軸上の参照信号R(t)との間
の相関係数Ciを次の数14を用いて各ビーム信号Bi
に計算する。ここで、上述のように、受信信号Xにはプ
リアンブル信号として参照信号Rと同一のパターンの信
号を含むので、各ビーム信号Biにおいても参照信号R
と同一のパターンの信号を含み、この信号と参照信号R
との相関係数を計算する。
If NO in the above step S16,
Goes to step S18, and is output from the four distributor 7;
Each beam signal B i (t) on the time axis (i = 1, 2,...,
M ′) and the correlation coefficient C i between the corresponding reference signal R (t) on the time axis are calculated for each beam signal B i using the following equation (14). Here, as described above, since the received signal X includes a signal having the same pattern as the reference signal R as a preamble signal, a reference signal also in each beam signal B i R
And the reference signal R
Calculate the correlation coefficient with

【0046】[0046]

【数14】Ci={(1/N)Bi *(t)R(t)}/
[√{(1/N)Bi *(t)Bi(t)・(1/N)R*(t)R
(t)}] ここで、時間軸上の各ビーム信号Bi(t)と、対応す
る時間軸上の参照信号R(t)は、時間t1,t2,
…,tN’の各要素を用いて次式で表される。
C i = {(1 / N) B i * (t) R (t)} /
[√ {(1 / N) B i * (t) B i (t) · (1 / N) R * (t) R
(t)}] Here, each beam signal B i (t) on the time axis and the corresponding reference signal R (t) on the time axis are represented by time t1, t2,
, TN 'is expressed by the following equation.

【0047】[0047]

【数15】Bi(t)=[bi(t1),bi(t2),
…,bi(tN )]T
## EQU15 ## B i (t) = [b i (t 1 ), b i (t 2 ),
..., b i (t N ' )] T

【数16】R(t)=[r(t1),r(t2),…,r
(tN )]T
R (t) = [r (t 1 ), r (t 2 ),..., R
( TN ' )] T

【0048】次いで、ステップS19において相関係数
iが所定の相関係数しきい値(例えば、0.95)を
超えるビーム信号が存在するか否かが判断され、YES
のときは、ステップS20において、希望波の電力が干
渉波の電力と異なると判断し、すなわちケース2−2と
判断し、スイッチSW1を、最大の相関係数を有するビ
ーム信号が出力されるように切り換えるとともに、ステ
ップS21においてスイッチSW3を接点bに切り換え
て当該電波環境判断処理を終了する。従って、ケース2
−2において、ビーム形成部6から出力される複数M’
個のビーム信号のうち最大のビーム信号をスイッチSW
1で選択して受信処理信号P0として出力する。
[0048] Then, the correlation coefficient C i is a predetermined correlation coefficient threshold (e.g., 0.95) in step S19 it is determined whether the beam signal exceeding the exists, YES
In step S20, it is determined in step S20 that the power of the desired wave is different from the power of the interference wave, that is, the case 2-2 is determined, and the switch SW1 is set so that a beam signal having the maximum correlation coefficient is output. And the switch SW3 is switched to the contact "b" in step S21 to end the radio wave environment determination processing. Therefore, Case 2
-2, a plurality M ′ output from the beam forming unit 6
Switch the largest beam signal among the beam signals to switch SW
And it outputs the selected one as the reception processing signal P 0.

【0049】上記ステップS19でNOであるときは、
ステップS22に進み、希望波の電力が干渉波の電力と
は実質的に同じオーダーであると判断し、すなわちケー
ス2−1と判断し、スイッチSW2を接点aに設定した
後、ステップS23においてスイッチSW3を接点Cに
切り換えて当該電波環境判断処理を終了する。従って、
ケース2−1において、重み係数乗算器30を用いて、
例えばRLSアルゴリズムを用いて適応的に最大比合成
を行って受信処理信号P0を得る。
If NO in step S19,
Proceeding to step S22, it is determined that the power of the desired wave is substantially in the same order as the power of the interference wave, that is, the case 2-1 is determined, and the switch SW2 is set to the contact point a. The switch SW3 is switched to the contact point C, and the radio wave environment determination processing ends. Therefore,
In Case 2-1, using the weight coefficient multiplier 30,
For example, the maximum ratio combining is adaptively performed using the RLS algorithm to obtain the reception processing signal P 0 .

【0050】以上説明したように、ケース1において
は、干渉波はなく、希望波のマルチパス波が複数存在す
るが、それらの遅延の広がりは非常に小さいとき、対応
する1つの固有ベクトルV1によって形成された1つの
ビーム信号B1にすでに希望信号が干渉信号から空間的
に分離されて出力されている。このとき、適応制御アル
ゴリズムは必要ない。従って、ビーム信号B1がそのま
ま受信処理信号P0として出力される。
As described above, in case 1, there is no interference wave and there are a plurality of multipath waves of the desired wave. When the delay spread is very small, the corresponding eigenvector V 1 already desired signal to one of the beam signals B 1, which is formed is output is spatially separated from the interference signal. At this time, no adaptive control algorithm is required. Therefore, the beam signal B 1 is output as it is as the reception processing signal P 0 .

【0051】また、ケース2−1においては、希望波の
マルチパス波に加えて、干渉波が存在し、干渉波と希望
波の電力のオーダーが実質的にほぼ同じであるとき、重
み係数乗算器30を用いて、例えばRLSアルゴリズム
を用いて適応的に最大比合成を行って受信処理信号P0
を得る。
In case 2-1, when an interference wave exists in addition to the multipath wave of the desired wave and the order of the power of the interference wave and the power of the desired wave is substantially the same, the weight coefficient multiplication is performed. The maximum ratio combining is adaptively performed by using the RLS algorithm, for example, by using the RLS algorithm to obtain the reception processing signal P 0.
Get.

【0052】さらに、ケース2−2においては、希望波
のマルチパス波に加えて、干渉波が存在し、干渉波と希
望波の電力のオーダーが異なるとき、マルチビームの中
で参照信号と最大の相関を有する希望波を受信すべき信
号として取り出すため、スイッチSW1を最大の相関係
数を有するビーム信号が出力されるように切り換えて受
信処理信号P0として出力する。
Further, in case 2-2, when there is an interference wave in addition to the multipath wave of the desired wave, and when the order of the power of the interference wave and the power of the desired wave is different, the reference signal and the maximum for taking out a signal to be received a desired signal having a correlation, and outputs the switch SW1 as a reception processing signal P 0 is switched so that the beam signals are output with the highest correlation coefficient.

【0053】またさらに、ケース3においては、干渉波
及び希望波のマルチパス波が複数存在するが、それらの
遅延の広がりは大きいとき、トランスバーサルフィルタ
を備えたTDL回路20を用いて、例えばRLSアルゴ
リズムを用いて適応的に最大比合成を行って受信処理信
号P0を得る。
Further, in case 3, there are a plurality of multipath waves of the interference wave and the desired wave, and when the spread of the delay is large, for example, the RDL using the TDL circuit 20 having the transversal filter is used. obtain received processed signal P 0 adaptively performing maximum ratio combining using the algorithm.

【0054】<実施形態の効果>本実施形態のケース2
−2における構成により、固有ベクトルによって形成さ
れる複数のビーム信号から空間的に希望波のみを抽出す
るビームを選択することができる。これにより、例えば
LMS,RLS,CMA等のフィードバックループを持
つ重み係数制御アルゴリズムを使用することなく、フィ
ードフォワードによるアレーアンテナの制御を実現でき
る。さらに、この方法は固有値解析に基づくため、固有
値解析によって電波環境を判定しながら自らの信号処理
を選択的に切り換える、電波環境判断によるアレーアン
テナの制御処理を容易に実行することができる。
<Effects of Embodiment> Case 2 of the present embodiment
With the configuration in -2, it is possible to select a beam that spatially extracts only a desired wave from a plurality of beam signals formed by eigenvectors. This makes it possible to control the array antenna by feedforward without using a weighting coefficient control algorithm having a feedback loop such as LMS, RLS, CMA, or the like. Further, since this method is based on eigenvalue analysis, it is possible to easily execute an array antenna control process based on radio wave environment determination, which selectively switches its own signal processing while determining a radio wave environment by eigenvalue analysis.

【0055】また、本実施形態のケース3における構成
により、ケース2−1と同様に、固有ベクトルによるマ
ルチビームを用いることにより、アンテナ素子の数より
少ない数のビーム出力にすべての信号成分が含まれるた
めに、アンテナ素子からの出力に対して直接信号処理を
行うよりも重み係数計算部31の計算負荷を軽減するこ
とができる。ケース3の場合、マルチパスフェージング
環境の伝搬遅延が無視できない場合、時間領域の信号処
理を行わなければフェージングの影響を避けられない。
このケース3では、TDL回路20を用いて時間領域の
信号処理を行うが、空間領域のみならず時間領域にも重
み係数が存在するため、制御すべき重み係数が非常に多
くなる。このような構成では、固有ベクトルによるマル
チビームを用いた構成による重み係数計算部21への入
力信号数の削減は重み係数の数を大きく軽減することが
できる。
Also, with the configuration of case 3 of the present embodiment, all signal components are included in the beam outputs of a number smaller than the number of antenna elements by using a multi-beam with eigenvectors as in case 2-1. Therefore, the calculation load of the weighting factor calculation unit 31 can be reduced as compared with the case where signal processing is directly performed on the output from the antenna element. In Case 3, if the propagation delay in a multipath fading environment cannot be ignored, the effects of fading cannot be avoided unless signal processing in the time domain is performed.
In this case 3, the signal processing in the time domain is performed using the TDL circuit 20. However, since weight coefficients exist not only in the spatial domain but also in the time domain, the weight coefficients to be controlled are very large. In such a configuration, the reduction of the number of input signals to the weighting factor calculation unit 21 by the configuration using multi-beams with eigenvectors can greatly reduce the number of weighting factors.

【0056】さらに、電波環境判断部11を備えてケー
ス1乃至3の電波環境を判断して受信信号に対する信号
処理を選択的に切り換えることにより、以下の特有の効
果を有する。ケース1、ケース2−1,2−2、ケース
3の4ケースの計算量を比較すると、ケース1、ケース
2−2、ケース2−1、ケース3の順で計算量が大きく
なる。例えば、移動体通信システムの基地局のような、
複数の子局からの信号に対処しなければならないシステ
ムである場合、すべての端末に対してケース3の対処を
行うものとすると、これを実現するDSP等のハードウ
ェアのリソースは膨大なものとなる。しかしながら、そ
れぞれの端末からの信号の伝搬特性は異なっており、す
べての信号に対して最も手厚いケース3の対処をする必
要はない。この場合、基地局が対処する端末の信号の環
境が確率的に分散しているものと仮定し、より簡単なケ
ース1、2−1,2−2の信号処理で対処できる場合に
は、環境の判断により信号処理を切り替えることができ
れば、信号処理の全体としての規模は確率的に減少し、
ハードウェアのリソースの規模も確率的に削減できる効
果が見込める。
Further, by providing the radio wave environment determining section 11 to determine the radio wave environment of the cases 1 to 3 and selectively switch the signal processing for the received signal, the following specific effects can be obtained. Comparing the calculation amounts of Case 1, Cases 2-1 and 2-2, and Case 3, the calculation amounts increase in the order of Case 1, Case 2-2, Case 2-1, and Case 3. For example, like a base station of a mobile communication system,
If the system has to deal with signals from a plurality of slave stations, and if case 3 is to be dealt with for all terminals, the resources of hardware such as DSP to realize this are enormous. Become. However, the propagation characteristics of signals from each terminal are different, and it is not necessary to deal with the thickest case 3 for all signals. In this case, it is assumed that the environment of the signal of the terminal to be handled by the base station is stochastically dispersed, and if the signal processing of the simpler cases 1, 2-1, and 2-2 can be performed, the environment If the signal processing can be switched based on the judgment of, the overall scale of the signal processing is stochastically reduced,
The effect of stochastically reducing the size of hardware resources can be expected.

【0057】[0057]

【実施例】以下、本実施形態の装置を用いてシミュレー
ションした実験及びその結果について説明する。
Hereinafter, an experiment and a result thereof simulated by using the apparatus of the present embodiment will be described.

【0058】<ケース1及び2の実験>図7乃至図18
に、インコヒーレントな2つの信号が入射している時の
固有ベクトルによるアンテナパターンとRLS法によっ
て得られるパターンの比較を示す。図7乃至図18の実
験における実験仕様値を次の表に示す。
<Experiments in Cases 1 and 2> FIGS. 7 to 18
2 shows a comparison between an antenna pattern based on an eigenvector and a pattern obtained by the RLS method when two incoherent signals are incident. Experimental specifications in the experiments of FIGS. 7 to 18 are shown in the following tables.

【0059】[0059]

【表1】 図7乃至図18におけるS/I値、 RLS法による受信処理信号P0と参照信号との間の相関係数、及び 実施形態のビーム信号と参照信号との間の相関係数 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 図7:S/I=10dB RLS法:0.9998, ビーム信号B1:0.9998, ビーム信号B2:0.0036 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 図8:S/I=0dB RLS法:0.9871, ビーム信号B1:0.7548, ビーム信号B2:0.6360 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 図9:S/I=−10dB RLS法:0.9871, ビーム信号B1:0.0104, ビーム信号B2:0.9869 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 図10:S/I=10dB RLS法:0.9998, ビーム信号B1:0.9990, ビーム信号B2:0.0376 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 図11:S/I=0dB RLS法:0.9851, ビーム信号B1:0.6919, ビーム信号B2:0.7005 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 図12:S/I=−10dB RLS法:0.9850, ビーム信号B1:0.0316, ビーム信号B2:0.9845 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 図13:S/I=10dB RLS法:0.9996, ビーム信号B1:0.9964, ビーム信号B2:0.0785 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 図14:S/I=0dB RLS法:0.9658, ビーム信号B1:0.6962, ビーム信号B2:0.6684 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 図15:S/I=−10dB RLS法:0.9634, ビーム信号B1:0.0728, ビーム信号B2:0.9601 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 図16:S/I=10dB RLS法:0.9989, ビーム信号B1:0.9952, ビーム信号B2:0.0850 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 図17:S/I=0dB RLS法:0.9093, ビーム信号B1:0.6996, ビーム信号B2:0.5788 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 図18:S/I=−10dB RLS法:0.8851, ビーム信号B1:0.0949, ビーム信号B2:0.8790 ――――――――――――――――――――――――――――――――――Table 1 S / I values in FIGS. 7 to 18, correlation coefficient between received processing signal P 0 by RLS method and reference signal, and correlation coefficient between beam signal and reference signal of embodiment ―――――――――――――――――――――――――――――――― Figure 7: S / I = 10dB RLS method: 0.9998, beam Signal B 1 : 0.9998, Beam signal B 2 : 0.0036 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― FIG. 8: S / I = 0 dB RLS method: 0.9871, beam signal B 1 : 0.7548, beam signal B2: 0.6360 ――――――――――――――――――――― --------------- Figure 9: S / I = -10dB RLS method: 0.9871, beam signals B 1: 0.0104, beam signals B 2: 0 9869 ―――――――――――――――――――――――――――――――― Figure 10: S / I = 10dB RLS method: 0.9998, Beam signal B 1 : 0.9990, beam signal B 2 : 0.0376 ――――――――――――――――――――――――――――――――― ― Figure 11: S / I = 0dB RLS method: 0.9851, beam signal B 1 : 0.6919, beam signal B 2 : 0.7005 ――――――――――――――――― ----------------- Figure 12: S / I = -10dB RLS method: 0.9850, beam signals B 1: 0.0316, beam signals B 2: .9845 ―――――――――――――――――――――――――――――――― Figure 13: S / I = 10dB RLS method: 0.9996, beam No. B 1: 0.9964, beam signals B 2: 0.0785 ---------------------------------- FIG. 14: S / I = 0 dB RLS method: 0.9658, beam signal B 1 : 0.6962, beam signal B 2 : 0.6684 ―――――――――――――――――― ---------------- Figure 15: S / I = -10dB RLS method: 0.9634, beam signals B 1: .0728, beam signals B 2: .9601 - ――――――――――――――――――――――――――――――― Figure 16: S / I = 10dB RLS method: 0.9989, beam signal B 1 : 0.9952, beam signal B 2 : 0.0850 ―――――――――――――――――――――――――――――――― 17: S / I = 0 dB RLS method: 0.9093, beam signal B 1 : 0.6996, beam signal B 2 : 0.5788 ―――――――――――――――――――――――― ―――――――――― Figure 18: S / I = -10dB RLS method: 0.8851, beam signal B 1 : 0.0949, beam signal B 2 : 0.8790 ――――――― ―――――――――――――――――――――――――――

【0060】すなわち、図7乃至図18においては、希
望信号が天頂(0度)から到来しているとき、干渉信号
が30度、20度、10度、5度から到来している場合
のパターンの比較を示している。また、これらの図7乃
至図18においては、希望波対干渉波電力比(S/I)
がそれぞれ10dB、0dB、−10dBの各場合の比
較を示している。
That is, in FIG. 7 to FIG. 18, when the desired signal arrives from the zenith (0 degree), the pattern when the interference signal arrives from 30 degrees, 20 degrees, 10 degrees, and 5 degrees. 3 shows a comparison. Also, in these FIGS. 7 to 18, the desired wave to interference wave power ratio (S / I)
Indicates a comparison in each case of 10 dB, 0 dB, and -10 dB.

【0061】図7乃至図18から明らかなように、入射
する2波の電力が等しい時(図8、図11、図14及び
図17)は固有ベクトルによるビームはその2つの信号
を分離できず、両方とも取り込んでいることがわかる。
また、その2つの固有ベクトルによるビーム出力の相関
係数はほぼ等しい。一方、S/I=−10dBの場合
(図9、図12、図15及び図18)では、固有ベクト
ルによるビームのうちの1つがすでに干渉信号を分離し
て希望信号を取り込んでおり、その出力の参照信号との
相関係数はRLS法によって得られた出力には若干劣る
ものの、ほぼ等しい値を示している。また、アンテナパ
ターンもRLS法によって得られるアンテナパターンと
非常に近い。S/I=10dBの場合(図7、図10、
図13及び図16)には干渉信号が希望信号に比較して
かなり低い電力であるために、アンテナパターンとして
は干渉信号方向に明確なヌルが形成されていない。しか
しながら、出力信号の参照信号との相関係数で比較する
と、固有ベクトルによるアンテナパターンはRLSによ
るものに劣るものの、かなり近い精度で希望信号が取り
込まれていることがわかる。
As is apparent from FIGS. 7 to 18, when the powers of the two incident waves are equal (FIGS. 8, 11, 14 and 17), the beam based on the eigenvector cannot separate the two signals. You can see that both are taken.
Further, the correlation coefficients of the beam outputs based on the two eigenvectors are substantially equal. On the other hand, when S / I = −10 dB (FIGS. 9, 12, 15, and 18), one of the beams based on the eigenvectors has already separated the interference signal to acquire the desired signal, and the output Although the correlation coefficient with the reference signal is slightly inferior to the output obtained by the RLS method, it shows almost the same value. Also, the antenna pattern is very close to the antenna pattern obtained by the RLS method. When S / I = 10 dB (FIGS. 7, 10,
13 and 16), since the interference signal has considerably lower power than the desired signal, a clear null is not formed in the direction of the interference signal as the antenna pattern. However, when the output signal is compared with the reference signal using the correlation coefficient, it can be seen that the desired signal is captured with fairly close accuracy, although the antenna pattern based on the eigenvector is inferior to that based on RLS.

【0062】以上の結果から、入射電力が等しいオーダ
ーである場合には、固有ベクトルによるパターンは干渉
波も取り込む傾向があること言える。このような観察に
基づいて、本実施形態では、ケース2をケース2−1及
び2−2に分類している。すなわち、干渉信号と希望信
号の電力が同じオーダーとなる場合をケース2−1とし
て分類している。図8、図11、図14及び図17に示
したように、このケースにおいては、それぞれの固有値
に対応する固有ベクトルによって生成されるビームによ
っては希望信号と干渉信号を分離できない。
From the above results, it can be said that when the incident power is of the same order, the pattern based on the eigenvector tends to take in the interference wave. Based on such observation, in the present embodiment, case 2 is classified into cases 2-1 and 2-2. That is, the case where the powers of the interference signal and the desired signal are in the same order is classified as Case 2-1. As shown in FIGS. 8, 11, 14, and 17, in this case, the desired signal and the interference signal cannot be separated depending on the beam generated by the eigenvector corresponding to each eigenvalue.

【0063】図19に、希望信号、干渉信号の各1波が
S/I=0dBで入射する時、すべての固有ベクトルの
各々のアンテナパターンを示す。第1の固有値及び第2
の固有値に対応する固有ベクトルV1,V2によって生成
されるアンテナパターンが希望信号、干渉信号を取り込
んでおり、それ以外のビームは信号到来方向にヌルを形
成している。
FIG. 19 shows respective antenna patterns of all eigenvectors when one wave of each of the desired signal and the interference signal enters at S / I = 0 dB. A first eigenvalue and a second
The antenna patterns generated by the eigenvectors V 1 and V 2 corresponding to the eigenvalues of 希望 希望 希望 希望 希望 希望 希望 希望 希望 希望 希望 希望 希望 干 渉 干 渉 干 渉 干 渉 、 、 、. Other beams form nulls in the signal arrival direction.

【0064】このような時、すべての信号成分を含んで
いる第1及び2の固有ベクトルV1,V2による2つのビ
ーム信号を用いたマルチビームによるビームスペース構
成を考え、そのビーム出力に対してのみRLS法又はL
MS法のような適応フィルタリングを施すことにより、
適応制御を行っている。すなわち、本実施形態のケース
2−1においては、その固有値が、雑音電力よりも大き
い値となっている固有ベクトルを用いてマルチビームを
形成し、その出力に対してのみ、RLS法等のアルゴリ
ズムによって適応的に制御された重み係数を乗算して出
力を得る。通常の空間FFT等に基づくビームスペース
では、電力等によって比較してビーム選択を行った場合
に切り捨てたビーム出力に信号成分が含まれているため
に、ビーム削減を行うと出力のSN比の低下は免れな
い。しかし、固有ベクトルによるマルチビーム構成に基
づくビームスペースでは、理論上、劣化することなく適
応制御アルゴリズムの次元を下げることができる。
In such a case, a beam space configuration based on a multi-beam using two beam signals based on the first and second eigenvectors V 1 and V 2 including all the signal components is considered. Only RLS method or L
By performing adaptive filtering such as the MS method,
Adaptive control is performed. That is, in case 2-1 of the present embodiment, a multi-beam is formed using an eigenvector whose eigenvalue is greater than the noise power, and only the output of the multibeam is determined by an algorithm such as the RLS method. The output is obtained by multiplying by an adaptively controlled weighting factor. In a beam space based on a normal spatial FFT or the like, since a signal component is included in a beam output truncated when a beam is selected based on power or the like, when the beam is reduced, the S / N ratio of the output decreases. Is inevitable. However, in a beam space based on a multi-beam configuration using eigenvectors, the dimension of the adaptive control algorithm can be reduced theoretically without deterioration.

【0065】図20に、エレメントスペースでRLS法
を用いて得たアンテナパターン(以下、比較例とい
う。)と、第1及び2の固有値に対応する2つの固有ベ
クトルV 1,V2によるビームスペースに基づくRLS法
によって得られたアンテナパターンの比較を行う。両者
はほぼ一致しており、また、両者の出力の参照信号との
相関係数を比較すると、前者が0.9872、後者が
0.9869となってほぼ一致していることがわかる。
FIG. 20 shows the RLS method in the element space.
Antenna pattern obtained by using
U. ) And two eigenvalues corresponding to the first and second eigenvalues.
Kuturu V 1, VTwoRLS method based on beam space by using
The antenna patterns obtained by the above are compared. Both
Are almost coincident with each other, and
Comparing the correlation coefficients, the former is 0.9872 and the latter is
0.9869, which is almost the same.

【0066】なお、本計算例では、希望波と干渉波の電
力が実質的に等しく、かつ、両者とも1波のみのケース
を例としたが、両者がともに複数のマルチパス波からな
る場合でも、その合計電力が等しいオーダーとなる場合
にはケース2−1として認識され、上に述べた対処が有
効となる。
In this calculation example, the case where the power of the desired wave and the power of the interference wave are substantially equal and both are only one wave is described as an example. If the total power is of the same order, it is recognized as case 2-1 and the above-described measures are effective.

【0067】次いで、ケース2−2の実験とその結果に
ついて説明する。干渉信号と希望信号の電力のオーダー
が実質的に一致しない場合をケース2−2として分類し
ている。実際の電波伝搬環境では、希望波及び干渉波と
もに位相の異なるマルチパス波の重畳となるために、両
者のアンテナ特性を含めた総電力が一致することは稀で
あり、実際上ほとんどの場合がケース2−2となること
が予想される。このとき、固有ベクトルによって生成さ
れるアンテナパターンによってのみでもある程度干渉信
号を分離して希望信号のみを空間的に抽出するアンテナ
パターンが得られる。
Next, the experiment of Case 2-2 and the results thereof will be described. The case where the order of the power of the interference signal does not substantially match the order of the power of the desired signal is classified as Case 2-2. In an actual radio wave propagation environment, since the desired wave and the interference wave are superimposed on multipath waves having different phases, the total power including the antenna characteristics of the two is rarely the same. Case 2-2 is expected. At this time, an antenna pattern is obtained in which the interference signal is separated to some extent only by the antenna pattern generated by the eigenvector and only the desired signal is spatially extracted.

【0068】図21に、干渉波、希望波のそれぞれがマ
ルチパス波の存在によって空間的に広がりを持っている
環境において、RLS法による適応制御処理で収束させ
て得たアンテナパターンと、第1の固有値に対応するビ
ーム信号B1のビームパターンとの比較を示す。ここで
は、フェージング環境の1スナップショットとして以下
のように統計的にパラメータを与えている。まず、希望
波、干渉波ともにその到来方向は平均を各々30度、−
20度とする標準偏差10度の正規分布に従った乱数で
与えられ、到来波数はそれぞれ20波である。次に、希
望波、干渉波ともにその振幅はレイリー分布しているも
のと仮定し、両者とも全到来信号の平均SN比を10d
Bとしている。更に、すべての到来信号の位相は[0,
2π]の区間で一様に分布する乱数で与えられている。
このような状況では、希望波、干渉波のそれぞれのコヒ
ーレント成分の総電力が一致する確率は非常に小さい。
FIG. 21 shows an antenna pattern obtained by converging by adaptive control processing by the RLS method in an environment where each of an interference wave and a desired wave has a spatial spread due to the presence of a multipath wave, and FIG. shows the comparison of the beam pattern of the beam signals B 1 corresponding to the eigenvalues. Here, the parameters are statistically given as one snapshot of the fading environment as follows. First, the arrival directions of the desired wave and the interference wave are each 30 degrees on average,-
It is given as a random number according to a normal distribution with a standard deviation of 10 degrees and 20 degrees, and the number of arriving waves is 20 each. Next, it is assumed that the amplitudes of both the desired wave and the interference wave are distributed in a Rayleigh manner.
B. Further, the phase of all incoming signals is [0,
[2π]].
In such a situation, the probability that the total power of the coherent components of the desired wave and the interference wave match will be very small.

【0069】固有ベクトルによるアンテナパターンは、
図7、図10、図13及び図16並びに図9、図12、
図15及び図18に示した到来信号が干渉波、希望波の
各々1波ずつの場合のみならず、空間的に広がりがある
場合でも、それ自体ですでに干渉波をある程度分離して
いる。表2に、この条件下で得られる固有値の値、及び
それぞれの固有値に対応する固有ベクトルによるビーム
の出力と参照信号との相関係数及び干渉信号との相関係
数を示す。
The antenna pattern based on the eigenvector is
7, 10, 13, and 16, and FIGS. 9, 12,
In the case where the arriving signal shown in FIGS. 15 and 18 is not only one of each of the interference wave and the desired wave but also has a spatial spread, the interference wave itself has already been separated to some extent. Table 2 shows the values of the eigenvalues obtained under these conditions, and the correlation coefficient between the beam output and the reference signal and the correlation coefficient with the interference signal based on the eigenvector corresponding to each eigenvalue.

【0070】[0070]

【表2】 ケース2−2における固有値と対応する固有ベクトルによるビーム出力の参照信 号との相関係数 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 固有値の絶対値 希望信号との相関係数 干渉信号との相関係数 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 143.1883 0.9984 0.0491 22.7632 0.0491 0.9966 0.1087 0.0007 0.0039 0.0971 0.0017 0.0004 ――――――――――――――――――――――――――――――――――[Table 2] Correlation coefficient between the eigenvalue and the reference signal of the beam output by the corresponding eigenvector in case 2-2 ―――――――――――――――――――――――― ―――――――――― Absolute value of eigenvalue Correlation coefficient with desired signal Correlation coefficient with interference signal ―――――――――――――――――――――― ―――――――――――― 143.1883 0.9984 0.0491 22.7632 0.0491 0.9966 0.1087 0.0007 0.0039 0.0971 0.0017 0.0004 ―― ――――――――――――――――――――――――――――――――

【0071】表2から明らかなように、第1の固有値に
対応する第1のビーム信号B1は非常によく干渉信号を
分離していることがわかる。ここで、RLS法によって
得られるビーム出力の相関係数は0.9996である。
共分散行列の推定誤差などの理由から、RLS法程の相
関係数は得られていない。また、2波の到来方向が非常
に近い場合なども固有ベクトルのみによっては分離しに
くい状態となる。このようなとき、ケース2−1におい
て提案した固有ベクトルによるマルチビームを用いたビ
ームスペース構成を同様に適用することによってその性
能を改善することができる。
As is clear from Table 2, it can be seen that the first beam signal B 1 corresponding to the first eigenvalue separates the interference signal very well. Here, the correlation coefficient of the beam output obtained by the RLS method is 0.9996.
For reasons such as the estimation error of the covariance matrix, the correlation coefficient of the RLS method has not been obtained. Also, when the arrival directions of the two waves are very close, it is difficult to separate only the eigenvectors. In such a case, the performance can be improved by similarly applying the beam space configuration using multiple beams based on the eigenvectors proposed in Case 2-1.

【0072】図21に、ケース2−2の構成によって得
られるアンテナパターンを示している。固有ベクトルに
よるパターンよりRLS法により近付いていることがわ
かる。また、固有ベクトルによるビームスペースによっ
て得られる信号と参照信号の相関係数は0.9995と
なり、改善されている。
FIG. 21 shows an antenna pattern obtained by the configuration of case 2-2. It can be seen that the pattern based on the eigenvector is closer to the RLS method. The correlation coefficient between the signal obtained by the beam space based on the eigenvector and the reference signal is 0.9995, which is an improvement.

【0073】<ケース3の実験>ケース3の計算機シミ
ュレーションにあたっては、以下のようにマルチパスフ
ェージング環境を統計的に定義する。環境の統計的性質
と、シミュレーション条件を表3に示す。
<Experiment of Case 3> In the computer simulation of Case 3, a multipath fading environment is defined statistically as follows. Table 3 shows the statistical properties of the environment and the simulation conditions.

【0074】[0074]

【表3】 フェージング環境及びシミュレーション条件 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 到来波数 ポアソン分布(平均10波) 到来角度 正規分布 N(0°,10°) 遅延 指数分布(平均1symbol) 振幅分布 レイリー分布(総合S/N=10dB) 位相分布 一様分布[0.2π] アンテナ 4素子線形アレー タップ数 32(4taps/symbol) アルゴリズム RLS法(Recursive Least Squares) ――――――――――――――――――――――――――――――――――[Table 3] Fading environment and simulation conditions ―――――――――――――――――――――――――――――――― Number of incoming waves Poisson distribution (average 10 Wave) Arrival angle Normal distribution N (0 °, 10 °) Delay exponential distribution (average 1 symbol) Amplitude distribution Rayleigh distribution (overall S / N = 10 dB) Phase distribution Uniform distribution [0.2π] Antenna 4-element linear array Number of taps 32 (4 taps / symbol) algorithm RLS method (Recursive Least Squares) ――――――――――――――――――――――――――――――――

【0075】計算機シミュレーションにおいては、8素
子線形アレーアンテナを想定し、適応制御アルゴリズム
としてRLS法を採用した。本実施例では、ここで統計
的に定義されたフェージング環境における1スナップシ
ョットについてシミュレーションを行った。
In the computer simulation, an 8-element linear array antenna was assumed, and the RLS method was adopted as an adaptive control algorithm. In the present embodiment, a simulation was performed for one snapshot in a fading environment defined here statistically.

【0076】図22に、フェージングの1スナップショ
ットにおいて生成される8つの固有ベクトルで得られる
アンテナパターンのうちの3つを示す。第3のビーム信
号B 3は信号成分を空間的に取り込んでいいないことが
わかり、これ以降のアンテナパターンはすべて同様の傾
向を有している。同時に、同図22中にビーム信号
1,B2として示したパターンを選択してそれらの出力
に、図1のケース3の構成によってRLS法で制御した
場合に得られる最終的なアンテナパターンを、図22の
受信処理信号P0として示す。この図22において、上
部のグラフは各到来信号の遅延量をサンプルの単位で図
示したものである。また表2に、得られた8つの固有値
と、それぞれに対応する固有ベクトルによって生成され
たビームで受信された信号とRLS法に与えた参照信号
との相関係数を示す。
FIG. 22 shows one snapshot of fading.
Obtained in the eight eigenvectors generated in the
3 shows three of the antenna patterns. Third beam signal
Issue B ThreeDoes not spatially capture signal components
As you can see, all subsequent antenna patterns have the same inclination.
Direction. At the same time, the beam signal in FIG.
B 1, BTwoSelect the patterns shown as their output
In addition, control was performed by the RLS method using the configuration of case 3 in FIG.
The final antenna pattern obtained in this case is shown in FIG.
Received processing signal P0As shown. In this FIG.
The graph in the section shows the amount of delay for each incoming signal in sample units.
It is shown. Table 2 shows the obtained eight eigenvalues.
Generated by the corresponding eigenvectors
Signal received by the transmitted beam and the reference signal given to the RLS method
This shows the correlation coefficient with.

【0077】[0077]

【表4】 固有値と対応するビーム出力と参照信号の相関係数 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 固有値 参照信号と対応するビーム出力との相関係数 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― B1 9.7565 0.5180 B2 0.1886 0.5914 B3 0.1158 0.0209 B4 0.1035 0.0182 B5 0.1035 0.0171 B6 0.0972 0.0421 B7 0.0908 0.0023 B8 0.0982 0.0328 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― ビームスペースによるB1及びB2 0.9660 ――――――――――――――――――――――――――――――――――[Table 4] Correlation coefficient between the eigenvalue and the corresponding beam output and reference signal ――――――――――――――――――――――――――――――― ― Eigenvalue Correlation coefficient between reference signal and corresponding beam output ―――――――――――――――――――――――――――――― B 1 9.7565 0.5180 B 2 0.1886 0.5914 B 3 0.1158 0.0209 B 4 0.1035 0.0182 B 5 0.1035 0.0171 B 6 0.0972 0.0421 B 7 0. 0908 0.0023 B 8 0.0982 0.0328 ―――――――――――――――――――――――――――――――― B by beam space 1 and B 2 0.9660 ――――――――――――――――――――――――――――――――――

【0078】図22から明らかなように、第1及び第2
の固有値に対応する固有ベクトルV 1,V2が、信号を取
り込んでおり、それ以外の固有値は雑音電力に等しく、
信号成分を含んでいないことがわかる。この結果、第1
及び2の固有値に対応する固有ベクトルV1,V2を用い
てビームスペース方式を構成すると、その出力の相関係
数は表4に示す0.9660となる。
As is apparent from FIG. 22, the first and second
Eigenvector V corresponding to the eigenvalue of 1, VTwoBut take the signal
The other eigenvalues are equal to the noise power,
It can be seen that no signal component is included. As a result, the first
And the eigenvector V corresponding to the eigenvalues of1, VTwoUsing
When the beam space method is configured by using
The number is 0.9660 shown in Table 4.

【0079】一方、図23に、上述の固有ベクトルによ
るビームスペースのRLS法のアレーアンテナで得られ
るアンテナパターンと、エレメントスペースによるRL
S法のアレーアンテナで得られるアンテナパターンとの
比較を示す。このとき、エレメントスペースによるRL
S法のアレーアンテナの出力の参照信号との相関係数は
0.9652となる。図1のケース3の構成は、時間軸
上の信号処理を含んでいるため、アンテナの空間的な特
性、即ちアンテナパターンとしては若干の差が見られる
が、主として信号が到来している方向に向けられている
メインローブは一致している。また、相関係数で比較す
る性能は、両者でほぼ一致している。このとき、固有ベ
クトルによるビームスペース法の構成では、RLS法に
よるTDL回路20に供給されるビーム出力は2つのみ
であり、RLS法の適応制御アルゴリズムの次数はエレ
メントスペースの場合に比較して1/4となっている。
さらに、次数MのRLS法で必要となる3M2+3M回
の乗算の数の比較ではほぼ1/16となり、性能を劣化
させることなく計算量を削減できることが確認できた。
On the other hand, FIG. 23 shows an antenna pattern obtained by the above-described array antenna using the RLS method of the beam space based on the eigenvectors and the RL based on the element space.
7 shows a comparison with an antenna pattern obtained by an array antenna of the S method. At this time, RL by element space
The correlation coefficient between the output of the array antenna of the S method and the reference signal is 0.9652. Since the configuration of case 3 in FIG. 1 includes signal processing on the time axis, there is a slight difference in the spatial characteristics of the antenna, that is, the antenna pattern, but mainly in the direction in which the signal arrives. The main lobes pointed are coincident. In addition, the performance of comparison using the correlation coefficient is almost the same in both cases. At this time, in the configuration of the beam space method using the eigenvectors, only two beam outputs are supplied to the TDL circuit 20 by the RLS method, and the order of the adaptive control algorithm of the RLS method is 1 / compared to the case of the element space. It is 4.
Furthermore, the number of multiplications of 3M 2 + 3M times required in the RLS method of order M is almost 1/16, and it has been confirmed that the calculation amount can be reduced without deteriorating the performance.

【0080】<変形例>以上の実施形態においては、ア
ンテナ素子1−1乃至1−Mを1次元配置しているが、
本発明はこれに限らず、2次元配置してもよい。
<Modification> In the above embodiment, the antenna elements 1-1 to 1-M are arranged one-dimensionally.
The present invention is not limited to this, and may be two-dimensionally arranged.

【0081】以上の実施形態においては、重み係数計算
器21,31において、RLSアルゴリズムを用いて重
み係数ベクトルWの計算を行っているが、本発明はこれ
に限らず、次式で表される公知のLMSアルゴリズムや
CMAアルゴリズムを用いてもよい。
In the above embodiment, the weight coefficient calculators 21 and 31 calculate the weight coefficient vector W using the RLS algorithm. However, the present invention is not limited to this, and is represented by the following equation. A known LMS algorithm or CMA algorithm may be used.

【0082】(1)LMSアルゴリズム LMSアルゴリズムで重み係数ベクトルWを計算する計
算式は次式で表される。なお、重み係数計算器21及び
31では、上述の実施形態と同様に変形される。
(1) LMS Algorithm A calculation formula for calculating the weight coefficient vector W by the LMS algorithm is represented by the following equation. The weight coefficient calculators 21 and 31 are modified in the same manner as in the above-described embodiment.

【数17】W(n+1)=W(n)+μB(n+1)
[R−WT(n)B(n+1)] ここで、μは予め決められた定数(0<μ≦1)であ
る。
W (n + 1) = W (n) + μB (n + 1)
[R−W T (n) B (n + 1)] Here, μ is a predetermined constant (0 <μ ≦ 1).

【0083】(2)CMAアルゴリズム CMAアルゴリズムで重み係数ベクトルWを計算する計
算式は次式で表される。なお、重み係数計算器21及び
31では、上述の実施形態と同様に変形される。
(2) CMA Algorithm The calculation formula for calculating the weight coefficient vector W by the CMA algorithm is expressed by the following equation. The weight coefficient calculators 21 and 31 are modified in the same manner as in the above-described embodiment.

【数18】W(n+1)=W(n)−4μB(n+1)W
T(n)B(n+1)[|WT(n)B(n+1)|2−σ2] ここで、μは予め決められた定数(0<μ≦1)であ
り、σは振幅(=1)である。
## EQU18 ## W (n + 1) = W (n) -4.mu.B (n + 1) W
T (n) B (n + 1) [| W T (n) B (n + 1) | 2 -σ 2] where, mu is a predetermined constant (0 <μ ≦ 1), σ is the amplitude (= 1).

【0084】また、使用するアルゴリズムにより、ケー
ス2−2の場合を除いて、参照信号を用いなくてもよ
い。さらに、参照信号を用いないときは、ケース2を分
割せずに判断して、ケース2−1と同様の信号処理を実
行してもよい。
Also, depending on the algorithm used, the reference signal may not be used except for the case 2-2. Further, when the reference signal is not used, the determination may be made without dividing Case 2 and the same signal processing as in Case 2-1 may be performed.

【0085】以上の実施形態において、図1において、
複素信号発生器3−1乃至3−Mよりも以降の出力側の
回路については、1つ又は機能別の複数のデジタル計算
機で構成してもよい。従って、アレーアンテナの制御を
行う処理をプログラムで記述して、DSPなどのデジタ
ル計算機で実行するように構成してもよい。当該プログ
ラムは、ROM、RAM又はハードディスクなどの記憶
装置に記憶してもよいし、CD−ROM、CD−R、C
D−RW、MOなどの外部記録媒体に記録した後、RA
M又はハードディスクなどの内部記憶装置にロードした
後に、アレーアンテナの制御処理を実行してもよい。
In the above embodiment, FIG.
The circuits on the output side after the complex signal generators 3-1 to 3-M may be configured by one or a plurality of digital computers for each function. Therefore, the processing for controlling the array antenna may be described by a program and executed by a digital computer such as a DSP. The program may be stored in a storage device such as a ROM, a RAM, or a hard disk, or may be stored in a CD-ROM, a CD-R,
After recording on an external recording medium such as D-RW, MO, etc.
After loading into an internal storage device such as M or a hard disk, control processing of the array antenna may be executed.

【0086】[0086]

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る請求項
1又は6記載のアレーアンテナの制御方法又は装置は、
所定の配置形状で近接して並置された所定の複数M個の
アンテナ素子からなるアレーアンテナを制御するための
制御方法又は装置であって、上記アレーアンテナの各ア
ンテナ素子でそれぞれ受信された複数M個の受信信号に
基づいて、空間領域の共分散行列を計算し、所定の固有
値解析法を用いて計算された空間領域の共分散行列の固
有値を計算し、計算された固有値に対応する固有ベクト
ルを計算して出力し、上記アレーアンテナの各アンテナ
素子でそれぞれ受信された複数M個の受信信号に対し
て、上記計算された固有ベクトルを乗算することにより
固有値の数に対応したマルチビームのビーム信号を形成
して出力し、上記受信信号は所定の参照信号と同一の信
号を含み、上記出力されるビーム信号と上記参照信号と
の間の相関係数を計算し、最大の相関係数を有するビー
ム信号を受信処理信号として出力する。従って、本発明
によれば、固有ベクトルによって形成される複数のビー
ム信号から空間的に希望波のみを抽出するビームを選択
することができる。これにより、例えばLMS,RL
S,CMA等のフィードバックループを持つ重み係数制
御アルゴリズムを使用することなく、フィードフォワー
ドによるアレーアンテナの制御を実現できる。さらに、
この方法は固有値解析に基づくため、固有値解析によっ
て電波環境を判定しながら自らの信号処理を選択的に切
り換える、電波環境判断によるアレーアンテナの制御処
理を容易に実行することができる。
As described in detail above, according to the present invention, there is provided an array antenna control method or apparatus,
A control method or device for controlling an array antenna composed of a predetermined plurality of M antenna elements closely arranged in a predetermined arrangement shape, wherein the plurality of M antenna elements received by each antenna element of the array antenna are provided. Based on the received signals, calculate a covariance matrix in the spatial domain, calculate an eigenvalue of the covariance matrix in the spatial domain calculated using a predetermined eigenvalue analysis method, and calculate an eigenvector corresponding to the calculated eigenvalue. Calculate and output the multi-beam signals corresponding to the number of eigenvalues by multiplying the plurality of M received signals respectively received by the antenna elements of the array antenna by the calculated eigenvectors. The received signal includes the same signal as a predetermined reference signal, and calculates a correlation coefficient between the output beam signal and the reference signal. , And outputs the beam signal having the greatest correlation coefficient as the receiving process signals. Therefore, according to the present invention, it is possible to select a beam that spatially extracts only a desired wave from a plurality of beam signals formed by eigenvectors. Thereby, for example, LMS, RL
An array antenna can be controlled by feedforward without using a weight coefficient control algorithm having a feedback loop such as S and CMA. further,
Since this method is based on eigenvalue analysis, it is possible to easily execute an array antenna control process based on radio wave environment determination, which selectively switches its own signal processing while determining a radio wave environment by eigenvalue analysis.

【0087】また、本発明に係る請求項2又は7記載の
アレーアンテナの制御方法又は装置は、所定の配置形状
で近接して並置された所定の複数M個のアンテナ素子か
らなるアレーアンテナを制御するための制御方法又は装
置であって、上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそ
れぞれ受信された複数M個の受信信号に基づいて、空間
領域の共分散行列を計算し、所定の固有値解析法を用い
て計算された空間領域の共分散行列の固有値を計算し、
計算された固有値に対応する固有ベクトルを計算して出
力し、上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ
受信された複数M個の受信信号に対して、上記計算され
た固有ベクトルを乗算することにより固有値の数に対応
したマルチビームのビーム信号を形成して出力し、少な
くとも上記マルチビームのビーム信号の数のトランスバ
ーサルフィルタを有し、上記出力されるビーム信号を上
記各トランスバーサルフィルタに入力し、上記各トラン
スバーサルフィルタの重み係数を所定の適応制御アルゴ
リズムを用いて制御し、上記各トランスバーサルフィル
タから出力される信号を加算して受信処理信号として出
力する。従って、本発明によれば、固有ベクトルによる
マルチビームを用いることにより、アンテナ素子の数よ
り少ない数のビーム出力にすべての信号成分が含まれる
ために、アンテナ素子からの出力に対して直接信号処理
を行うよりも重み係数計算処理の計算負荷を軽減するこ
とができる。時間遅延が生じる場合、マルチパスフェー
ジング環境の伝搬遅延が無視できない場合、時間領域の
信号処理を行わなければフェージングの影響を避けられ
ない。この時間遅延が生じる場合では、トランスバーサ
ルフィルタを備えたTDL回路を用いて時間領域の信号
処理を行うが、空間領域のみならず時間領域にも重み係
数が存在するため、制御すべき重み係数が非常に多くな
る。このような構成では、固有ベクトルによるマルチビ
ームを用いた構成による重み係数計算処理への入力信号
数の削減は重み係数の数を大きく軽減することができ
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an array antenna control method or apparatus for controlling an array antenna composed of a predetermined plurality of M antenna elements closely arranged in a predetermined arrangement shape. Control method or apparatus for performing, based on a plurality of M received signals respectively received by each antenna element of the array antenna, calculates a covariance matrix in the spatial domain, using a predetermined eigenvalue analysis method Eigenvalues of the spatial domain covariance matrix calculated by
The eigenvectors corresponding to the calculated eigenvalues are calculated and output, and the number of eigenvalues is calculated by multiplying the plurality of M received signals respectively received by the antenna elements of the array antenna by the calculated eigenvectors. Forming and outputting a multi-beam signal corresponding to the above, having at least transversal filters of the number of the multi-beam beam signals, inputting the output beam signal to each of the transversal filters, The weight coefficient of the transversal filter is controlled using a predetermined adaptive control algorithm, and the signals output from the transversal filters are added and output as a reception processing signal. Therefore, according to the present invention, by using multi-beams with eigenvectors, since all signal components are included in the beam outputs less than the number of antenna elements, direct signal processing is performed on the output from the antenna elements. The calculation load of the weight coefficient calculation process can be reduced as compared with the case where the calculation is performed. If a time delay occurs, and if the propagation delay in a multipath fading environment cannot be ignored, the effects of fading cannot be avoided unless signal processing in the time domain is performed. When this time delay occurs, signal processing in the time domain is performed using a TDL circuit having a transversal filter. However, since a weight coefficient exists not only in the spatial domain but also in the time domain, the weight coefficient to be controlled is Very much. In such a configuration, the reduction of the number of input signals to the weighting factor calculation processing by the configuration using multi-beams with eigenvectors can greatly reduce the number of weighting factors.

【0088】さらに、本発明に係る請求項3又は8記載
のアレーアンテナの制御方法又は装置は、所定の配置形
状で近接して並置された所定の複数M個のアンテナ素子
からなるアレーアンテナを制御するための制御方法又は
装置であって、上記アレーアンテナの各アンテナ素子で
それぞれ受信された複数M個の受信信号に基づいて、空
間領域の共分散行列を計算し、所定の固有値解析法を用
いて計算された空間領域の共分散行列の固有値を計算
し、計算された固有値に対応する固有ベクトルを計算し
て出力し、上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれ
ぞれ受信された複数M個の受信信号に対して、上記計算
された固有ベクトルを乗算することにより固有値の数に
対応したマルチビームのビーム信号を形成して出力し、
上記計算された固有値と、上記出力されるビーム信号に
基づいて、複数M個の受信信号の電波環境を判断して上
記ビーム信号に対する信号処理を選択的に切り換えて実
行する。従って、本発明によれば、第1のケースと、第
2のケースと、それ以外の第3のケースの計算量を比較
すると、第1のケース、第3のケース、第2のケースの
順で計算量が大きくなる。例えば、移動体通信システム
の基地局のような、複数の子局からの信号に対処しなけ
ればならないシステムである場合、すべての端末に対し
て第2のケースの対処を行うものとすると、これを実現
するDSP等のハードウェアのリソースは膨大なものと
なる。しかしながら、それぞれの端末からの信号の伝搬
特性は異なっており、すべての信号に対して最も手厚い
第2のケースの対処をする必要はない。この場合、基地
局が対処する端末の信号の環境が確率的に分散している
ものと仮定し、より簡単な第1又は第3のの信号処理で
対処できる場合には、環境の判断により信号処理を切り
替えることができれば、信号処理の全体としての規模は
確率的に減少し、ハードウェアリソースの規模も確率的
に削減できる効果が見込める。
Further, according to the third or eighth aspect of the present invention, there is provided an array antenna control method or apparatus for controlling an array antenna composed of a predetermined plurality of M antenna elements closely arranged in a predetermined arrangement shape. Control method or apparatus for performing, based on a plurality of M received signals respectively received by each antenna element of the array antenna, calculates a covariance matrix in the spatial domain, using a predetermined eigenvalue analysis method The eigenvalues of the calculated covariance matrix in the spatial domain are calculated, the eigenvectors corresponding to the calculated eigenvalues are calculated and output, and a plurality of M received signals received by each antenna element of the array antenna are calculated. On the other hand, a multi-beam signal corresponding to the number of eigenvalues is formed and output by multiplying the calculated eigenvector,
Based on the calculated eigenvalue and the output beam signal, the radio wave environment of the plurality of M received signals is determined, and signal processing for the beam signal is selectively switched and executed. Therefore, according to the present invention, when the calculation amounts of the first case, the second case, and the other third case are compared, the order of the first case, the third case, and the second case is as follows. Increases the computational complexity. For example, in the case of a system that must deal with signals from a plurality of slave stations, such as a base station of a mobile communication system, it is assumed that the second case should be dealt with for all terminals. The resources of hardware such as a DSP for realizing the above are enormous. However, the propagation characteristics of signals from each terminal are different, and it is not necessary to deal with the thickest second case for all signals. In this case, it is assumed that the environment of the signal of the terminal to be handled by the base station is stochastically dispersed, and if the signal can be handled by the first or third signal processing which is simpler, the signal is determined by the determination of the environment. If the processing can be switched, the overall scale of the signal processing is stochastically reduced, and the effect of stochastically reducing the scale of hardware resources can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る一実施形態であるアレーアンテ
ナの制御装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an array antenna control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1のビーム形成部6の構成を示すブロック
図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a beam forming unit 6 of FIG.

【図3】 図1のTDL回路20の構成を示すブロック
図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a TDL circuit 20 of FIG.

【図4】 図1の固有値解析部10によって実行される
固有値解析処理を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an eigenvalue analysis process performed by the eigenvalue analysis unit 10 of FIG. 1;

【図5】 図1の電波環境判断部11によって実行され
る電波環境判断処理の第1の部分を示すフローチャート
である。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a first part of a radio wave environment determination process performed by a radio wave environment determination unit 11 of FIG. 1;

【図6】 図1の電波環境判断部11によって実行され
る電波環境判断処理の第2の部分を示すフローチャート
である。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a second part of the radio wave environment determination process performed by the radio wave environment determination unit 11 of FIG. 1;

【図7】 図1のアレーアンテナの制御装置において希
望波と干渉波が到来角θで30度離れてかつS/I=1
0dBのときのビーム信号B1,B2のビームパターン、
及び比較例のRLS法によるアンテナパターンを示すグ
ラフである。
FIG. 7 is a diagram illustrating an array antenna control apparatus shown in FIG.
Beam patterns of the beam signals B 1 and B 2 at 0 dB,
7 is a graph illustrating an antenna pattern according to an RLS method according to a comparative example.

【図8】 図1のアレーアンテナの制御装置において希
望波と干渉波が到来角θで30度離れてかつS/I=0
dBのときのビーム信号B1,B2のビームパターン、及
び比較例のRLS法によるアンテナパターンを示すグラ
フである。
FIG. 8 is a diagram illustrating a control apparatus for an array antenna in FIG.
9 is a graph showing beam patterns of beam signals B 1 and B 2 at dB and an antenna pattern according to an RLS method of a comparative example.

【図9】 図1のアレーアンテナの制御装置において希
望波と干渉波が到来角θで30度離れてかつS/I=−
10dBのときのビーム信号B1,B2のビームパター
ン、及び比較例のRLS法によるアンテナパターンを示
すグラフである。
FIG. 9 is a diagram illustrating an array antenna control apparatus shown in FIG.
9 is a graph showing beam patterns of beam signals B 1 and B 2 at 10 dB and an antenna pattern according to an RLS method of a comparative example.

【図10】 図1のアレーアンテナの制御装置において
希望波と干渉波が到来角θで20度離れてかつS/I=
−10dBのときのビーム信号B1,B2のビームパター
ン、及び比較例のRLS法によるアンテナパターンを示
すグラフである。
FIG. 10 is a diagram illustrating an array antenna control apparatus shown in FIG.
Beam signals B 1, B 2 of beam patterns when the -10 dB, and is a graph showing an antenna pattern by RLS method of the comparative example.

【図11】 図1のアレーアンテナの制御装置において
希望波と干渉波が到来角θで20度離れてかつS/I=
0dBのときのビーム信号B1,B2のビームパターン、
及び比較例のRLS法によるアンテナパターンを示すグ
ラフである。
11 is a diagram illustrating an array antenna control apparatus shown in FIG.
Beam patterns of the beam signals B 1 and B 2 at 0 dB,
7 is a graph illustrating an antenna pattern according to an RLS method according to a comparative example.

【図12】 図1のアレーアンテナの制御装置において
希望波と干渉波が到来角θで20度離れてかつS/I=
−10dBのときのビーム信号B1,B2のビームパター
ン、及び比較例のRLS法によるアンテナパターンを示
すグラフである。
FIG. 12 is a diagram illustrating an array antenna control apparatus in FIG.
Beam signals B 1, B 2 of beam patterns when the -10 dB, and is a graph showing an antenna pattern by RLS method of the comparative example.

【図13】 図1のアレーアンテナの制御装置において
希望波と干渉波が到来角θで10度離れてかつS/I=
10dBのときのビーム信号B1,B2のビームパター
ン、及び比較例のRLS法によるアンテナパターンを示
すグラフである。
13 is a diagram illustrating an array antenna control apparatus shown in FIG.
9 is a graph showing beam patterns of beam signals B 1 and B 2 at 10 dB and an antenna pattern according to an RLS method of a comparative example.

【図14】 図1のアレーアンテナの制御装置において
希望波と干渉波が到来角θで10度離れてかつS/I=
0dBのときのビーム信号B1,B2のビームパターン、
及び比較例のRLS法によるアンテナパターンを示すグ
ラフである。
14 is a diagram illustrating an array antenna control apparatus shown in FIG.
Beam patterns of the beam signals B 1 and B 2 at 0 dB,
7 is a graph illustrating an antenna pattern according to an RLS method according to a comparative example.

【図15】 図1のアレーアンテナの制御装置において
希望波と干渉波が到来角θで10度離れてかつS/I=
−10dBのときのビーム信号B1,B2のビームパター
ン、及び比較例のRLS法によるアンテナパターンを示
すグラフである。
FIG. 15 is a diagram illustrating a control apparatus for an array antenna shown in FIG.
Beam signals B 1, B 2 of beam patterns when the -10 dB, and is a graph showing an antenna pattern by RLS method of the comparative example.

【図16】 図1のアレーアンテナの制御装置において
希望波と干渉波が到来角θで5度離れてかつS/I=1
0dBのときのビーム信号B1,B2のビームパターン、
及び比較例のRLS法によるアンテナパターンを示すグ
ラフである。
FIG. 16 is a diagram illustrating a control apparatus for an array antenna in FIG.
Beam patterns of the beam signals B 1 and B 2 at 0 dB,
7 is a graph illustrating an antenna pattern according to an RLS method according to a comparative example.

【図17】 図1のアレーアンテナの制御装置において
希望波と干渉波が到来角θで5度離れてかつS/I=0
dBのときのビーム信号B1,B2のビームパターン、及
び比較例のRLS法によるアンテナパターンを示すグラ
フである。
17 is a diagram illustrating a control apparatus for an array antenna shown in FIG.
9 is a graph showing beam patterns of beam signals B 1 and B 2 at dB and an antenna pattern according to an RLS method of a comparative example.

【図18】 図1のアレーアンテナの制御装置において
希望波と干渉波が到来角θで5度離れてかつS/I=−
10dBのときのビーム信号B1,B2のビームパター
ン、及び比較例のRLS法によるアンテナパターンを示
すグラフである。
FIG. 18 is a diagram illustrating a control apparatus for an array antenna in FIG.
9 is a graph showing beam patterns of beam signals B 1 and B 2 at 10 dB and an antenna pattern according to an RLS method of a comparative example.

【図19】 図1のアレーアンテナの制御装置において
ケース2−1におけるすべての固有ベクトルに基づいて
発生されたビーム信号B1,B2,B3,B4のビームパタ
ーンを示すグラフである。
19 is a graph showing beam patterns of beam signals B 1 , B 2 , B 3 , and B 4 generated based on all eigenvectors in case 2-1 in the array antenna control device of FIG.

【図20】 図1のアレーアンテナの制御装置において
ケース2−1における受信処理信号P0のアンテナパタ
ーン、及び比較例のRLS法によるアンテナパターンを
示すグラフである。
20 is a graph showing an antenna pattern of a reception processing signal P 0 in case 2-1 and an RLS method antenna pattern of a comparative example in the array antenna control device of FIG. 1;

【図21】 図1のアレーアンテナの制御装置において
ケース2−2におけるビーム信号B1のビームパター
ン、受信処理信号P0のアンテナパターン、及び比較例
のRLS法によるアンテナパターンを示すグラフであ
る。
21 is a graph showing beam patterns of the beam signals B 1 in the case 2-2 in the control unit of the array antenna of FIG. 1, the antenna pattern of the receiving process signals P 0, and an antenna pattern by RLS method of the comparative example.

【図22】 図1のアレーアンテナの制御装置において
ケース3におけるビーム信号B1,B2,B3のビームパ
ターン、及び受信処理信号P0のアンテナパターンを示
すグラフである。
FIG. 22 is a graph showing beam patterns of beam signals B 1 , B 2 , and B 3 and an antenna pattern of a reception processing signal P 0 in Case 3 in the array antenna control device of FIG.

【図23】 図1のアレーアンテナの制御装置において
ケース3における受信処理信号P0のアンテナパター
ン、及び比較例のRLS法によるアンテナパターンを示
すグラフである。
23 is a graph showing an antenna pattern of a reception processing signal P 0 in Case 3 and an RLS method antenna pattern of a comparative example in the array antenna control device of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−1乃至1−M…アンテナ素子、 2−1乃至2−M…受信機、 3−1乃至3−M…複素信号発生器、 4−1乃至4−M…A/D変換器、 5−1乃至5−M…分配器、 6…ビーム形成部、 7…4分配器、 8…参照信号発生器、 10…固有値解析部、 11…電波環境判断部、 20…TDL回路、 21…重み係数計算器、 30…重み係数乗算器、 31…重み係数計算器、 100…アレーアンテナ、 ステップSW1,SW2,SW3…スイッチ。 1-1 to 1-M: antenna element; 2-1 to 2-M: receiver; 3-1 to 3-M: complex signal generator; 4-1 to 4-M: A / D converter; -1 to 5-M: distributor, 6: beam forming unit, 7: 4 distributor, 8: reference signal generator, 10: eigenvalue analysis unit, 11: radio wave environment judgment unit, 20: TDL circuit, 21: weight Coefficient calculator, 30: Weight coefficient multiplier, 31: Weight coefficient calculator, 100: Array antenna, Step SW1, SW2, SW3 ... Switch.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 唐沢 好男 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号 ケイ ディディ株式会社内 Fターム(参考) 5J021 AA05 AA06 DB04 EA04 FA00 FA09 FA13 FA14 FA16 FA17 FA23 FA25 FA31 FA32 GA01 GA06 GA08 HA02 JA07  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yoshio Karasawa 2-3-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo F-term within K-DDY Co., Ltd. FA31 FA32 GA01 GA06 GA08 HA02 JA07

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の配置形状で近接して並置された所
定の複数M個のアンテナ素子からなるアレーアンテナを
制御するための制御方法であって、 上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に基づいて、空間領域の共分散
行列を計算し、所定の固有値解析法を用いて計算された
空間領域の共分散行列の固有値を計算し、計算された固
有値に対応する固有ベクトルを計算して出力する解析ス
テップと、 上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に対して、上記計算された固有
ベクトルを乗算することにより固有値の数に対応したマ
ルチビームのビーム信号を形成して出力する形成ステッ
プと、 上記受信信号は所定の参照信号と同一の信号を含み、上
記出力されるビーム信号と上記参照信号との間の相関係
数を計算し、最大の相関係数を有するビーム信号を受信
処理信号として出力する選択ステップとを含むことを特
徴とするアレーアンテナの制御方法。
1. A control method for controlling an array antenna composed of a predetermined plurality of M antenna elements juxtaposed and juxtaposed in a predetermined arrangement shape, wherein said array antenna is received by each antenna element of said array antenna. Based on the plurality of M received signals, a covariance matrix in the spatial domain is calculated, an eigenvalue of the covariance matrix in the spatial domain calculated using a predetermined eigenvalue analysis method is calculated, and the eigenvalue corresponding to the calculated eigenvalue is calculated. An estimating step of calculating and outputting the eigenvectors to be performed, and multiplying the plurality of M received signals received by the respective antenna elements of the array antenna by the calculated eigenvectors to correspond to the number of eigenvalues. A forming step of forming and outputting a multi-beam signal, wherein the received signal includes the same signal as a predetermined reference signal, and the output beam Selecting a correlation coefficient between the signal and the reference signal and outputting a beam signal having a maximum correlation coefficient as a reception processing signal.
【請求項2】 所定の配置形状で近接して並置された所
定の複数M個のアンテナ素子からなるアレーアンテナを
制御するための制御方法であって、 上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に基づいて、空間領域の共分散
行列を計算し、所定の固有値解析法を用いて計算された
空間領域の共分散行列の固有値を計算し、計算された固
有値に対応する固有ベクトルを計算して出力する解析ス
テップと、 上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に対して、上記計算された固有
ベクトルを乗算することにより固有値の数に対応したマ
ルチビームのビーム信号を形成して出力する形成ステッ
プと、 少なくとも上記マルチビームのビーム信号の数のトラン
スバーサルフィルタを有し、上記出力されるビーム信号
を上記各トランスバーサルフィルタに入力し、上記各ト
ランスバーサルフィルタの重み係数を所定の適応制御ア
ルゴリズムを用いて制御し、上記各トランスバーサルフ
ィルタから出力される信号を加算して受信処理信号とし
て出力する第1の制御ステップとを含むことを特徴とす
るアレーアンテナの制御方法。
2. A control method for controlling an array antenna composed of a predetermined plurality of M antenna elements closely arranged in a predetermined arrangement shape, wherein the antenna elements are received by respective antenna elements of the array antenna. Based on the plurality of M received signals, a covariance matrix in the spatial domain is calculated, an eigenvalue of the covariance matrix in the spatial domain calculated using a predetermined eigenvalue analysis method is calculated, and the eigenvalue corresponding to the calculated eigenvalue is calculated. An estimating step of calculating and outputting the eigenvectors to be performed, and multiplying the plurality of M received signals received by the respective antenna elements of the array antenna by the calculated eigenvectors to correspond to the number of eigenvalues. A forming step of forming and outputting a multi-beam signal; and a transversal filter having at least the number of the multi-beam signals. Inputting the output beam signal to each of the transversal filters, controlling a weighting factor of each of the transversal filters using a predetermined adaptive control algorithm, and outputting a signal output from each of the transversal filters. And outputting the signal as a reception processing signal.
【請求項3】 所定の配置形状で近接して並置された所
定の複数M個のアンテナ素子からなるアレーアンテナを
制御するための制御方法であって、 上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に基づいて、空間領域の共分散
行列を計算し、所定の固有値解析法を用いて計算された
空間領域の共分散行列の固有値を計算し、計算された固
有値に対応する固有ベクトルを計算して出力する解析ス
テップと、 上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に対して、上記計算された固有
ベクトルを乗算することにより固有値の数に対応したマ
ルチビームのビーム信号を形成して出力する形成ステッ
プと、 上記計算された固有値と、上記出力されるビーム信号に
基づいて、複数M個の受信信号の電波環境を判断して上
記ビーム信号に対する信号処理を選択的に切り換えて実
行する第2の制御ステップとを含むことを特徴とするア
レーアンテナの制御方法。
3. A control method for controlling an array antenna composed of a predetermined plurality of M antenna elements closely arranged in a predetermined arrangement shape, wherein the antenna elements are received by respective antenna elements of the array antenna. Based on the plurality of M received signals, a covariance matrix in the spatial domain is calculated, an eigenvalue of the covariance matrix in the spatial domain calculated using a predetermined eigenvalue analysis method is calculated, and the eigenvalue corresponding to the calculated eigenvalue is calculated. An estimating step of calculating and outputting the eigenvectors to be performed, and multiplying the plurality of M received signals received by the respective antenna elements of the array antenna by the calculated eigenvectors to correspond to the number of eigenvalues. A forming step of forming and outputting a multi-beam beam signal; a plurality of M beam signals based on the calculated eigenvalues and the output beam signal; A second control step of determining the radio wave environment of the received signal and selectively switching and executing the signal processing for the beam signal.
【請求項4】 請求項3記載のアレーアンテナの制御方
法において、 上記第2の制御ステップは、 上記計算された固有値の数に基づいて当該固有値の数が
1である第1のケースを判断し、当該固有値に対応する
固有ベクトルを上記受信信号に乗算してなり上記出力さ
れる1つのビーム信号を受信処理信号として出力し、 上記出力されるビーム信号に基づいて所定の時間遅延量
以上の時間遅延が生じている第2のケースを判断し、少
なくとも上記マルチビームのビーム信号の数のトランス
バーサルフィルタを有し、上記出力されるビーム信号を
上記各トランスバーサルフィルタに入力し、上記各トラ
ンスバーサルフィルタの重み係数を所定の適応制御アル
ゴリズムを用いて制御し、上記各トランスバーサルフィ
ルタから出力される信号を加算して受信処理信号として
出力し、 上記第1及び第2のケース以外のとき、少なくとも上記
マルチビームのビーム信号の数の乗算器を有し、上記出
力されるビーム信号を各乗算器に入力し、上記各乗算器
の乗算係数である重み係数を所定の適応制御アルゴリズ
ムを用いて制御し、上記各乗算器から出力される信号を
加算して受信処理信号として出力することを特徴とする
アレーアンテナの制御方法。
4. The method of controlling an array antenna according to claim 3, wherein the second control step determines a first case in which the number of the eigenvalues is 1 based on the number of the calculated eigenvalues. Multiplying the received signal by an eigenvector corresponding to the eigenvalue and outputting the one output beam signal as a reception processing signal; and a time delay of a predetermined time delay or more based on the output beam signal. Is determined, a transversal filter having at least the number of the multi-beam beam signals is input, and the output beam signals are input to the transversal filters, and the transversal filters are output. Is controlled using a predetermined adaptive control algorithm, and the signals output from the transversal filters are added. In the cases other than the first and second cases, at least a multiplier of the number of the multi-beam beam signals is provided, and the output beam signal is input to each multiplier. A weighting coefficient, which is a multiplication coefficient of each of the multipliers, is controlled using a predetermined adaptive control algorithm, and a signal output from each of the multipliers is added and output as a reception processing signal. Control method.
【請求項5】 請求項4記載のアレーアンテナの制御方
法において、 上記第2の制御ステップは、上記第1及び第2のケース
以外のときに、上記受信信号は所定の参照信号と同一の
信号を含み、上記出力されるビーム信号と上記参照信号
との間の相関係数を計算し、計算された相関関数を所定
のしきい値と比較して上記しきい値以上の相関関数を有
するビーム信号が存在するときは、最大の相関係数を有
するビーム信号を受信処理信号として出力することを特
徴とするアレーアンテナの制御方法。
5. The method of controlling an array antenna according to claim 4, wherein the second control step is performed when the received signal is the same signal as a predetermined reference signal when the signal is other than the first and second cases. Calculating a correlation coefficient between the output beam signal and the reference signal, comparing the calculated correlation function with a predetermined threshold value, and calculating a beam having a correlation function not less than the threshold value. A method for controlling an array antenna, comprising outputting a beam signal having a maximum correlation coefficient as a reception processing signal when a signal is present.
【請求項6】 所定の配置形状で近接して並置された所
定の複数M個のアンテナ素子からなるアレーアンテナを
制御するための制御装置であって、 上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に基づいて、空間領域の共分散
行列を計算し、所定の固有値解析法を用いて計算された
空間領域の共分散行列の固有値を計算し、計算された固
有値に対応する固有ベクトルを計算して出力する解析手
段と、 上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に対して、上記解析手段によっ
て計算された固有ベクトルを乗算することにより固有値
の数に対応したマルチビームのビーム信号を形成して出
力する形成手段と、 上記受信信号は所定の参照信号と同一の信号を含み、上
記形成手段から出力されるビーム信号と上記参照信号と
の間の相関係数を計算し、最大の相関係数を有するビー
ム信号を受信処理信号として出力する選択手段とを備え
たことを特徴とするアレーアンテナの制御装置。
6. A control device for controlling an array antenna composed of a predetermined plurality of M antenna elements which are closely arranged in a predetermined arrangement shape, and each of which is received by each antenna element of the array antenna. Based on the plurality of M received signals, a covariance matrix in the spatial domain is calculated, an eigenvalue of the covariance matrix in the spatial domain calculated using a predetermined eigenvalue analysis method is calculated, and the eigenvalue corresponding to the calculated eigenvalue is calculated. Analyzing means for calculating and outputting the eigenvectors to be processed; and multiplying the plurality of M received signals respectively received by the antenna elements of the array antenna by the eigenvectors calculated by the analyzing means, thereby obtaining the number of eigenvalues. Forming means for forming and outputting a multi-beam signal corresponding to the above, the received signal includes the same signal as a predetermined reference signal, and the forming means Selecting means for calculating a correlation coefficient between the beam signal output from the reference signal and the reference signal, and outputting a beam signal having the maximum correlation coefficient as a reception processing signal. Control device.
【請求項7】 所定の配置形状で近接して並置された所
定の複数M個のアンテナ素子からなるアレーアンテナを
制御するための制御装置であって、 上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に基づいて、空間領域の共分散
行列を計算し、所定の固有値解析法を用いて計算された
空間領域の共分散行列の固有値を計算し、計算された固
有値に対応する固有ベクトルを計算して出力する解析手
段と、 上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に対して、上記解析手段によっ
て計算された固有ベクトルを乗算することにより固有値
の数に対応したマルチビームのビーム信号を形成して出
力する形成手段と、 少なくとも上記マルチビームのビーム信号の数のトラン
スバーサルフィルタを有し、上記形成手段から出力され
るビーム信号を上記各トランスバーサルフィルタに入力
し、上記各トランスバーサルフィルタの重み係数を所定
の適応制御アルゴリズムを用いて制御し、上記各トラン
スバーサルフィルタから出力される信号を加算して受信
処理信号として出力する第1の制御手段とを備えたこと
を特徴とするアレーアンテナの制御装置。
7. A control device for controlling an array antenna composed of a predetermined plurality of M antenna elements juxtaposed and juxtaposed in a predetermined arrangement shape, wherein each of the antenna elements is received by each antenna element of the array antenna. Based on the plurality of M received signals, a covariance matrix in the spatial domain is calculated, an eigenvalue of the covariance matrix in the spatial domain calculated using a predetermined eigenvalue analysis method is calculated, and the eigenvalue corresponding to the calculated eigenvalue is calculated. Analyzing means for calculating and outputting the eigenvectors to be processed; and multiplying the plurality of M received signals respectively received by the antenna elements of the array antenna by the eigenvectors calculated by the analyzing means, thereby obtaining the number of eigenvalues. Forming means for forming and outputting a multi-beam signal corresponding to the above, and transversal of at least the number of the multi-beam signal Having a filter, inputting a beam signal output from the forming means to each of the transversal filters, controlling a weighting factor of each of the transversal filters using a predetermined adaptive control algorithm, and A first control means for adding the output signals and outputting the sum as a reception processing signal.
【請求項8】 所定の配置形状で近接して並置された所
定の複数M個のアンテナ素子からなるアレーアンテナを
制御するための制御装置であって、 上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に基づいて、空間領域の共分散
行列を計算し、所定の固有値解析法を用いて計算された
空間領域の共分散行列の固有値を計算し、計算された固
有値に対応する固有ベクトルを計算して出力する解析手
段と、 上記アレーアンテナの各アンテナ素子でそれぞれ受信さ
れた複数M個の受信信号に対して、上記解析手段によっ
て計算された固有ベクトルを乗算することにより固有値
の数に対応したマルチビームのビーム信号を形成して出
力する形成手段と、 上記解析手段によって計算された固有値と、上記形成手
段から出力されるビーム信号に基づいて、複数M個の受
信信号の電波環境を判断して上記ビーム信号に対する信
号処理を選択的に切り換えて実行する第2の制御手段と
を備えたことを特徴とするアレーアンテナの制御装置。
8. A control device for controlling an array antenna composed of a predetermined plurality of M antenna elements closely arranged in a predetermined arrangement shape, wherein the antenna elements are received by respective antenna elements of the array antenna. Based on the plurality of M received signals, a covariance matrix in the spatial domain is calculated, an eigenvalue of the covariance matrix in the spatial domain calculated using a predetermined eigenvalue analysis method is calculated, and the eigenvalue corresponding to the calculated eigenvalue is calculated. Analyzing means for calculating and outputting the eigenvectors to be processed; and multiplying the plurality of M received signals respectively received by the antenna elements of the array antenna by the eigenvectors calculated by the analyzing means, thereby obtaining the number of eigenvalues. Forming means for forming and outputting a multi-beam signal corresponding to the above, eigenvalues calculated by the analyzing means, and output from the forming means And a second control means for judging the radio wave environment of the plurality of M received signals based on the beam signal and selectively switching and executing the signal processing for the beam signal. Antenna control device.
【請求項9】 請求項8記載のアレーアンテナの制御装
置において、 上記第2の制御手段は、 上記解析手段によって計算された固有値の数に基づいて
当該固有値の数が1である第1のケースを判断し、当該
固有値に対応する固有ベクトルを上記受信信号に乗算し
てなり上記形成手段から出力される1つのビーム信号を
受信処理信号として出力し、 上記形成手段から出力されるビーム信号に基づいて所定
の時間遅延量以上の時間遅延が生じている第2のケース
を判断し、少なくとも上記マルチビームのビーム信号の
数のトランスバーサルフィルタを有し、上記形成手段か
ら出力されるビーム信号を上記各トランスバーサルフィ
ルタに入力し、上記各トランスバーサルフィルタの重み
係数を所定の適応制御アルゴリズムを用いて制御し、上
記各トランスバーサルフィルタから出力される信号を加
算して受信処理信号として出力し、 上記第1及び第2のケース以外のとき、少なくとも上記
マルチビームのビーム信号の数の乗算器を有し、上記形
成手段から出力されるビーム信号を各乗算器に入力し、
上記各乗算器の乗算係数である重み係数を所定の適応制
御アルゴリズムを用いて制御し、上記各乗算器から出力
される信号を加算して受信処理信号として出力すること
を特徴とするアレーアンテナの制御装置。
9. The control device for an array antenna according to claim 8, wherein said second control means is configured such that the number of eigenvalues is one based on the number of eigenvalues calculated by said analysis means. And outputs one beam signal output from the forming means as a reception processing signal by multiplying the received signal by an eigenvector corresponding to the eigenvalue, based on the beam signal output from the forming means. A second case in which a time delay equal to or more than a predetermined time delay occurs is determined, and at least the number of transversal filters equal to the number of the multi-beam beam signals is provided. It is input to the transversal filter, and the weight coefficient of each transversal filter is controlled using a predetermined adaptive control algorithm. Adding a signal output from the transversal filter and outputting the sum as a reception processing signal; and in a case other than the first and second cases, a multiplier having at least the number of the beam signals of the multi-beams, The beam signal output from is input to each multiplier,
A weighting coefficient, which is a multiplication coefficient of each of the multipliers, is controlled by using a predetermined adaptive control algorithm, and a signal output from each of the multipliers is added and output as a reception processing signal. Control device.
【請求項10】 請求項9記載のアレーアンテナの制御
装置において、 上記第2の制御手段は、上記第1及び第2のケース以外
のときに、上記受信信号は所定の参照信号と同一の信号
を含み、上記形成手段から出力されるビーム信号と上記
参照信号との間の相関係数を計算し、計算された相関関
数を所定のしきい値と比較して上記しきい値以上の相関
関数を有するビーム信号が存在するときは、最大の相関
係数を有するビーム信号を受信処理信号として出力する
ことを特徴とするアレーアンテナの制御装置。
10. The control device for an array antenna according to claim 9, wherein the second control means outputs the same signal as a predetermined reference signal when the reception signal is other than the first and second cases. Calculating a correlation coefficient between the beam signal output from the forming means and the reference signal, comparing the calculated correlation function with a predetermined threshold, and calculating a correlation function equal to or greater than the threshold. A beam signal having a maximum correlation coefficient is output as a reception processing signal when a beam signal having the following is present.
【請求項11】 請求項1乃至5のうちの1つに記載の
アレーアンテナの制御方法を含むアレーアンテナの制御
プログラムを記録したことを特徴とするアレーアンテナ
の制御プログラムを記録した記録媒体。
11. A recording medium having recorded thereon an array antenna control program, wherein the array antenna control program includes the array antenna control method according to any one of claims 1 to 5.
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Cited By (4)

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KR100390072B1 (en) * 2001-02-17 2003-07-04 (주)텔레시스테크놀로지 Method for processing signal of adaptive array smart antenna in array smart antenna system
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JP2009049778A (en) * 2007-08-21 2009-03-05 Toshiba Corp Adaptive array antenna system and program
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