JP2002243826A - 電波到来方向推定装置、電波到来方向推定方法及び指向性可変送受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＵＳＩＣ法等の角度スイープによる到来角
推定において、到来方向の精度劣化を招くことなく演算
量を低減させる。 【解決手段】 アンテナ素子間での受信信号に対する相
関演算を行って相関行列を算出する相関行列演算部７
と、相関行列を固有値分解して雑音固有空間に属する固
有ベクトルを列または行にもつ雑音固有空間行列を算出
する雑音固有空間演算部８と、雑音固有空間行列とそれ
を共役転置した行列の積からなる行列をコレスキ分解し
て得られる上または下三角行列を算出する三角行列算出
部９と、上または下三角行列を用いて表せる到来角評価
関数の所定角度範囲にわたる角度評価値を演算する到来
角評価部１０と、到来角評価部の評価結果から到来角を
判定する到来角判定部１１とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアレーアンテナを用
いた電波到来方向推定装置、電波到来方向推定方法およ
びこれらによる電波到来方向推定結果を基にアンテナ指
向性を可変する指向性可変送受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数のアンテナ素子からなるアレ
ーアンテナを用いて、電波の到来方向を高精度で推定を
行う一つの方法として、文献Ｒ．Ｏ．Ｓｃｈｍｉｄｔ、
“Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏ
ｎ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｅｓ
ｔｉｍａｔｉｏｎ”、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．，ＡＰ−
３４，ｐｐ．２７６−２８０（１９８６）に開示されて
いるＭＵＳＩＣ(ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃ
ｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ)法がある。これは同一周
波数帯の複数到来波の方向推定を高精度に行えるアルゴ
リズムである。

【０００３】以下、図１９および図２０を用いて、従来
のＭＵＳＩＣ法を用いた電波到来方向推定装置について
説明する。図１９は電波到来方向推定装置の構成を示す
ブロック図である。Ｍ個（ただし、Ｍ＞１）のアンテナ
素子９１−１〜９１−Ｍで受信した受信信号９２−１〜
９２−Ｍは、各アンテナ素子９１−１〜９１−Ｍに接続
された受信部９３−１〜９３−Ｍにおいて周波数変換さ
れ、その後に位相検波され直交するＩ、Ｑ信号からなる
復調信号９４−１〜９４−Ｍに変換される。各復調信号
９４−１〜９４−Ｍはアナログ／ディジタル変換器（以
下Ａ／Ｄ変換器と呼ぶ。）９５−１〜９５−Ｍにより、
サンプリングデータ９６−１〜９６−Ｍに変換され、方
向推定処理部９８にデータ出力する。

【０００４】図２０は方向推定処理部９８の構成を示す
ブロック図である。方向推定処理部９８はサンプリング
データ９６−１〜９６−Ｍを用いてＭＵＳＩＣ法に基づ
く方向推定を行う。相関行列演算部９９は、各アンテナ
素子９１−１〜９１−Ｍで得られたサンプル時刻ｋΔＴ
（ΔＴはサンプリング間隔、ｋは自然数）におけるサン
プリングデータｘ₁（ｋ）、ｘ₂（ｋ）、．．．、ｘ
_M（ｋ）に対し、（数１）で示される受信ベクトルｘ
（ｋ）を構成し、さらにサンプル時刻ｋ＝１〜Ｎまでの
受信ベクトルｘ（ｋ）を用いて（数２）の相関行列Ｒを
求める。なお相関行列Ｒは（Ｍ×Ｍ）行列である。

【０００５】

【数１】

【０００６】

【数２】

【０００７】ここで、Ｔはベクトル転置、Ｈは複素共役
転置を示す。固有値演算部１００は相関行列Ｒの固有値
を降順に算出した固有値λ₁〜λ_Mを求める。固有ベクト
ル演算部１０１は、固有値λ₁〜λ_Mに対応する固有ベク
トルｅ₁〜ｅ_Mを算出する。到来波数がＳ個の場合、到来
角評価部１０２は、（数３）の関係にある雑音固有ベク
トル空間に属する（Ｍ−Ｓ）個の固有ベクトルを列ベク
トルとする雑音固有空間行列Ｅ_N＝[ｅ_s+1、．．．、
ｅ_M]を用い、固有ベクトルｅ₁〜ｅ_Sが張る信号固有ベク
トル空間Ｅｓ＝[ｅ₁、．．．、ｅ_S]とＥ_Nが直交する性
質を利用して到来角評価関数の評価値を求める。

【０００８】

【数３】

【０００９】すなわち、方位θに対するアレーアンテナ
の複素応答を表すａ（θ）（以下、ステアリングベクト
ルと呼ぶ）におけるθを所定の角度範囲で可変した時の
Ｅ_Nとの直交性を評価する到来角評価関数Ｆ（θ）を
（数４）のように定義する。これにより、θが到来角に
等しくなる場合、理想的には到来角評価関数Ｆ（θ）は
無限大の値をとることになる。従って、θを可変した時
のＦ（θ）の計算結果のピーク方向を到来波の到来角評
価値とする。

【００１０】

【数４】

【００１１】なお、一般に到来波数Ｓは未知であるた
め、到来波数を判定のため固有値の分布や文献Ｍ．Ｗａ
ｘ ａｎｄ Ｔ．Ｋａｉｌａｔｈ，“Ｄｅｔｅｃｔｉｏ
ｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌｓ ｂｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉ
ｏｎ Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ Ｃｒｉｔｅｒｉａ”，ＩＥ
ＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｓｐｅ
ｅｃｈ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎ
ｇ，Ｖｏｌ．ＡＳＳＰ３３（２），ｐｐ．３８７−３９
２，Ｆｅｂｒｕａｒｙ（１９８５）に記載されている信
号個数判定基準を設け判定を行う。

【００１２】以上のＭＵＳＩＣ法のようなアレー受信信
号の相関行列の固有値展開を行うアルゴリズムを用いて
信号処理により高精度に到来方向推定する電波到来方向
推定装置においては、大地や建物等の反射より生じる多
重波間の相対的な遅延時間がシンボル長に比べ短い場
合、多重波間の相関が高くなる。この場合、相関行列Ｒ
のランクが低下し、到来波を高精度に分離できなくな
る。その対処方法として、文献Pillai et al, "Forward
/Backward Spatial Smoothing Techniques for Coheren
t Signal Identification", IEEE Trans. on Acoustic
s, speech and signal processing, VOL.37, NO.1, 198
9等に開示されている空間スムージング法が提案されて
いる。

【００１３】また、以上の説明では、アレーアンテナに
よる空間サンプルにより到来方向推定を行うが、周波数
サンプルした受信信号に対しも同様にＭＵＳＩＣ法を適
用することができ、受信波の遅延時間の高分解能推定が
可能である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ＭＵＳＩＣ法では（数
４）に示す到来角評価関数におけるθの可変ステップΔ
θにより到来方向推定の精度が変化する。Δθを大きく
するとθを可変する全範囲にわたる演算量は減るが、正
確に到来方向評価関数のピーク方向を検出することがで
きず精度が劣化する。逆にΔθを小さくすることで、正
確に到来方向評価関数のピーク方向を検出することが可
能となるが、θを可変する全範囲にわたる演算量は増大
するという課題を有する。

【００１５】本発明は、到来方向の精度劣化を招くこと
なく、到来方向評価関数のトータルの演算量を削減する
電波到来方向推定装置および電波到来方向推定方法を提
供することを目的とする。

【００１６】また、この電波到来方向推定装置および電
波到来方向推定方法による電波到来方向の推定結果を利
用して、アンテナ指向性制御を行うことで送受信品質改
善を行う指向性可変送受信装置を提供することを目的と
する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、雑音固
有空間行列と雑音固有空間行列の共役転置行列の積を、
上（または下）三角行列の積とすることで、到来方向推
定を行う角度範囲全体での到来角評価関関数の演算量を
低減することができ、ＭＵＳＩＣ法の角度スイープにお
いて、大きな計算負荷を占める到来角評価関数による到
来角評価を大幅に削減することができ、到来方向推定装
置の処理の高速化または装置構成の簡易化が図れる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、複数のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナ
と、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受信された
高周波信号を周波数変換後に復調処理することで復調信
号を出力する受信部と、前記復調信号を複素ディジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディジタル信
号の前記アンテナ素子間での相関演算を行うことで相関
行列を算出する相関行列演算部と、前記相関行列を固有
値分解することで雑音固有空間に属する固有ベクトルを
列または行にもつ雑音固有空間行列を算出する雑音固有
空間行列演算部と、前記雑音固有空間行列と前記雑音固
有空間行列を共役転置した行列の積からなる行列を上ま
たは下三角行列の積に分解する三角行列演算部と、前記
上または下三角行列を用いて表せる到来角評価関数の所
定角度毎の評価値を演算する到来角評価部と、前記到来
角評価部の評価結果から到来角を判定する到来角判定部
とを有する到来方向推定装置で、到来角評価の際の演算
量を大幅に削減することができる作用を有する。

【００１９】本発明の請求項２に記載の発明は、複数の
アンテナ素子が等間隔で直線状に構成されるアレーアン
テナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受信さ
れた高周波信号を周波数変換後に復調処理することで復
調信号を出力する受信部と、前記復調信号を複素ディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディジタ
ル信号の前記アンテナ素子間での相関演算を行うことで
相関行列を算出する相関行列演算部と、相関行列に対し
ユニタリ変換を行うユニタリ変換部と、前記ユニタリ変
換後の相関行列に対し固有値分解することで雑音固有空
間に属する固有ベクトルを列または行にもつ雑音固有空
間行列を算出する雑音固有空間行列演算部と、前記雑音
固有空間行列と前記雑音固有空間行列を共役転置した行
列の積からなる行列を上または下三角行列の積に分解す
る三角行列演算部と、前記上または下三角行列を用いて
表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演算する
到来角評価部と、前記到来角評価部の評価結果から到来
角を判定する到来角判定部とを有する到来方向推定装置
で、到来角評価の際の演算量を大幅に削減することがで
きるという作用を有する。

【００２０】本発明の請求項３に記載の発明は、複数の
アンテナ素子で構成されるアレーアンテナと、前記アレ
ーアンテナの各アンテナ素子で受信された高周波信号を
周波数変換後に復調処理することで復調信号を出力する
受信部と、前記復調信号を複素ディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディジタル信号の前記アン
テナ素子間での相関演算を行うことで相関行列を算出す
る相関行列演算部と、前記相関行列の逆行列を算出する
逆行列演算部と、前記逆行列を上または下三角行列の積
に分解する三角行列演算部と、前記上または下三角行列
を用いて表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値を
演算する到来角評価部と、前記到来角評価部の評価結果
から到来角を判定する到来角判定部とを有する到来方向
推定装置で、到来角評価の際の演算量を大幅に削減する
ことができるという作用を有する。

【００２１】本発明の請求項４に記載の発明は、複数の
アンテナ素子で構成されるアレーアンテナと、前記アレ
ーアンテナの各アンテナ素子で受信された高周波信号を
周波数変換後に復調処理することで復調信号を出力する
受信部と、前記復調信号を複素ディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディジタル信号の前記アン
テナ素子間での相関演算を行うことで相関行列を算出す
る相関行列演算部と、前記相関行列を上または下三角行
列の積に分解する三角行列演算部と、前記上または下三
角行列の逆行列を算出する逆行列演算部と、前記上また
は下三角行列の逆行列を用いて表せる到来角評価関数の
所定角度毎の評価値を演算する到来角評価部と、前記到
来角評価部の評価結果から到来角を判定する到来角判定
部とを有する到来方向推定装置で、到来角評価の際の演
算量を大幅に削減することができるという作用を有す
る。

【００２２】本発明の請求項５に記載の発明は、複数の
アンテナ素子が等間隔で直線上に構成されるアレーアン
テナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受信さ
れた高周波信号を周波数変換後に復調処理することで復
調信号を出力する受信部と、前記復調信号を複素ディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディジタ
ル信号の前記アンテナ素子間での相関演算を行うことで
相関行列を算出する相関行列演算部と、相関行列に対し
ユニタリ変換を行うユニタリ変換部と、前記ユニタリ変
換後の相関行列に対し逆行列を算出する逆行列演算部
と、前記逆行列を上または下三角行列の積に分解する三
角行列演算部と、前記上または下三角行列を用いて表せ
る到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演算する到来
角評価部と、前記到来角評価部の評価結果から到来角を
判定する到来角判定部とを有する到来方向推定装置で、
到来角評価の際の演算量を大幅に削減することができる
作用を有する。

【００２３】本発明の請求項６に記載の発明は、複数の
アンテナ素子が等間隔で直線上に構成されるアレーアン
テナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受信さ
れた高周波信号を周波数変換後に復調処理することで復
調信号を出力する受信部と、前記復調信号を複素ディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディジタ
ル信号の前記アンテナ素子間での相関演算を行うことで
相関行列を算出する相関行列演算部と、相関行列に対し
ユニタリ変換を行うユニタリ変換部と、前記ユニタリ変
換後の相関行列を上または下三角行列の積に分解する三
角行列演算部と、前記上または下三角行列の逆行列を算
出する逆行列演算部と、前記上または下三角行列の逆行
列を用いて表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値
を演算する到来角評価部と、前記到来角評価部の評価結
果から到来角を判定する到来角判定部とを有する到来方
向推定装置で、到来角評価の際の演算量を大幅に削減す
ることができる作用を有する。

【００２４】本発明の請求項７に記載の発明は、複数の
アンテナ素子で構成されるアレーアンテナと、前記アレ
ーアンテナの各アンテナ素子で受信された高周波信号を
周波数変換後に復調処理することで復調信号を出力する
受信部と、前記復調信号を複素ディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディジタル信号の前記アン
テナ素子間での相関演算を行うことで相関行列を算出す
る相関行列演算部と、前記相関行列を上または下三角行
列の積に分解する三角行列演算部と、前記上または下三
角行列を用いて表せる到来角評価関数の所定角度毎の評
価値を演算する到来角評価部と、前記到来角評価部の評
価結果から到来角を判定する到来角判定部とを有する到
来方向推定装置で、到来角評価の際の演算量を大幅に削
減することができる作用を有する。

【００２５】本発明の請求項８に記載の発明は、複数の
アンテナ素子が等間隔で直線上に構成されるアレーアン
テナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受信さ
れた高周波信号を周波数変換後に復調処理することで復
調信号を出力する受信部と、前記復調信号を複素ディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディジタ
ル信号の前記アンテナ素子間での相関演算を行うことで
相関行列を算出する相関行列演算部と、前記相関行列に
対しユニタリ変換を行うユニタリ変換部と、前記ユニタ
リ変換後の相関行列を上または下三角行列の積に分解す
る三角行列演算部と、前記上または下三角行列を用いて
表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演算する
到来角評価部と、前記到来角評価から到来角を判定する
到来角判定部とを有する到来方向推定装置で、到来角評
価の際の演算量を大幅に削減することができる作用を有
する。

【００２６】本発明の請求項９に記載の発明は、複数の
アンテナ素子で構成されるアレーアンテナと、前記アレ
ーアンテナの各アンテナ素子で受信された高周波信号を
周波数変換後に復調処理することで復調信号を出力する
受信部と、前記復調信号を複素ディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディジタル信号のうち、１
つのアンテナ素子を基準として他のアンテナ素子間での
相関演算を行うことで相関ベクトルを算出する相関ベク
トル演算部と、前記相関ベクトルを用いて表せる到来角
評価関数の所定角度毎の評価値を演算する到来角評価部
と、前記到来角評価部の評価結果から到来角を判定する
到来角判定部とを有する到来方向推定装置で、到来角評
価の際の演算量を大幅に削減することができる作用を有
する。

【００２７】本発明の請求項１０に記載の発明は、複数
のアンテナ素子が等間隔で直線上に構成されるアレーア
ンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受信
された高周波信号を周波数変換後に復調処理することで
復調信号を出力する受信部と、前記復調信号を複素ディ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディジ
タル信号のうち１つのアンテナ素子を基準として他のア
ンテナ素子間での相関演算を行うことで相関ベクトルを
算出する相関ベクトル演算部と、前記相関ベクトルに対
しユニタリ変換を行うユニタリ変換部と、前記ユニタリ
変換後の相関ベクトルを用いて表せる到来角評価関数の
所定角度毎の評価値を演算する到来角評価部と、前記到
来角評価から到来角を判定する到来角判定部とを有する
到来方向推定装置で、到来角評価の際の演算量を大幅に
削減することができる作用を有する。

【００２８】本発明の請求項１１に記載の発明は、請求
項１から６のいずれかに記載の相関行列演算部が、アン
テナ素子間での相関演算ではなく、前記アンテナ素子の
複素ディジタル信号の周波数伝達関数の離散値から周波
数軸での相関行列を算出する到来方向推定装置で、到来
波の遅延時間推定の演算処理を低減できるという作用を
有する。

【００２９】本発明の請求項１２に記載の発明は、請求
項１から８のいずれかに記載の三角行列演算部が入力さ
れた行列Ｒをコレスキ分解により上三角行列Ｕの積Ｕ^H
Ｕに分解する到来方向推定装置で、到来角評価の際の演
算量を大幅に削減することができる作用を有する。

【００３０】本発明の請求項１３に記載の発明は、請求
項１から８のいずれかに記載の三角行列演算部が入力さ
れた行列Ｒをコレスキ分解により下三角行列Ｌの積ＬＬ
^Hに分解する到来方向推定装置で、到来角評価の際の演
算量を大幅に削減することができる作用を有する。

【００３１】本発明の請求項１４に記載の発明は、請求
項１から８のいずれかに記載の三角行列演算部が入力さ
れた行列を改訂コレスキ分解により上三角行列Ｕと対角
行列Ｄの積Ｕ^HＤＵに分解する到来方向推定装置で、到
来角評価の際の演算量を大幅に削減することができる作
用を有する。

【００３２】本発明の請求項１５に記載の発明は、請求
項１から８のいずれかに記載の三角行列演算部が入力さ
れた行列を改訂コレスキ分解により下三角行列Ｌと対角
行列Ｄの積ＬＤＬ^Hに分解する到来方向推定装置で、到
来角評価の際の演算量を大幅に削減することができる作
用を有する。

【００３３】本発明の請求項１６に記載の発明は、請求
項１から８のいずれかに記載の相関行列演算部が相関行
列を算出し、さらに、相関行列に対し空間スムージング
処理を施した行列を出力する到来方向推定装置で、相関
波が存在した場合でも推定精度の劣化がなく演算量を低
減できるという作用を有する。

【００３４】本発明の請求項１７に記載の発明は、請求
項１から１０のいずれかに記載の複数のアンテナ素子が
等間隔で直線状に構成されるアレーアンテナである場
合、アレーアンテナのボアサイト方向（直線アレー配置
方向に対する法線方向）を角度の基準として、到来角評
価部は正（または負）の角度θに対して到来角評価関数
の評価値を算出する正（または負）領域評価部と、前記
正（または負）領域評価部の評価結果から、負（または
正）の角度−θに対する到来角評価値に変換する負（ま
たは正）領域評価変換部とを有する到来方向推定装置
で、到来角評価の際の演算量を大幅に削減することがで
きるという作用を有する。

【００３５】本発明の請求項１８に記載の発明は、請求
項１から１０のいずれかに記載のアレーアンテナが直線
アレー形状である場合、到来角評価部での評価値演算に
おいて、アレーアンテナのエンドファイア方向の角度間
隔をボアサイト方向よりも粗くして、到来角評価関数の
評価値を算出する到来方向推定装置で、推定精度が劣化
するエンドファイア方向の不必要な演算を削減する作用
を有する。

【００３６】本発明の請求項１９に記載の発明は請求項
１から１０のいずれかに記載の到来角判定部の出力とし
て得られる到来角を中心に所定の角度範囲で、前記到来
角評価部で演算する角度間隔よりも細かい角度間隔で到
来角評価関数の評価値を算出する高精度到来角評価部
と、前記高精度到来角評価部の評価値から高精度に到来
角を判定する高精度到来角判定部とからなる到来方向推
定装置で、到来角評価関数の演算量をいたずらに増大さ
せることなく高精度の到来角推定を行うことができると
いう作用を有する。

【００３７】本発明の請求項２０に記載の発明は請求項
１から１０のいずれかに記載の受信部、Ａ／Ｄ変換器の
代わりに、各アンテナ素子から得られる高周波信号を周
波数変換及び位相検波することで中間周波数（ＩＦ）信
号を出力するＩＦ受信部と、前記ＩＦ信号をＩＦディジ
タル信号に変換するＩＦ周波数Ａ／Ｄ変換器と、前記Ｉ
Ｆディジタル信号をディジタル直交復調し、複素ディジ
タル信号を相関行列演算部に出力するディジタル直交検
波部とを有する到来方向推定装置で、ＩＦ信号に対しデ
ジタル処理による復調動作が可能となる作用を有する。

【００３８】本発明の請求項２１に記載の発明は、複数
のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナで受信され
た受信信号に対し、前記アンテナ素子間での相関演算を
行うことで相関行列を算出し、前記相関行列を固有値分
解することで雑音固有空間に属する固有ベクトルを列ま
たは行にもつ雑音固有空間行列を算出し、前記雑音固有
空間行列と前記雑音固有空間行列を共役転置した行列の
積からなる行列を上または下三角行列の積に分解し、前
記上または下三角行列を用いて表せる到来角評価関数の
所定角度毎の評価値を演算し、前記所定角度毎の評価結
果から到来角を判定する到来方向推定方法で、到来角評
価の際の演算量を大幅に削減することができる作用を有
する。

【００３９】本発明の請求項２２に記載の発明は、複数
のアンテナ素子が等間隔で直線上に構成されるアレーア
ンテナで受信された受信信号に対し、前記アンテナ素子
間での相関演算を行うことで相関行列を算出し、前記相
関行列に対しユニタリ変換を行い、前記ユニタリ変換後
の相関行列に対し固有値分解することで雑音固有空間に
属する固有ベクトルを列または行にもつ雑音固有空間行
列を算出し、前記雑音固有空間行列と前記雑音固有空間
行列を共役転置した行列の積からなる行列を上または下
三角行列の積に分解し、前記上または下三角行列を用い
て表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演算
し、前記所定角度毎の評価値から到来角を判定する到来
方向推定方法で、到来角評価の際の演算量を大幅に削減
することができる作用を有する。

【００４０】本発明の請求項２３に記載の発明は、複数
のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナで受信され
た受信信号に対し、前記アンテナ素子間での相関演算を
行うことで相関行列を算出し、前記相関行列の逆行列を
算出し、前記逆行列を上または下三角行列の積に分解
し、前記上または下三角行列を用いて表せる到来角評価
関数の所定角度毎の評価値を演算し、前記所定角度毎の
評価結果から到来角を判定する到来方向推定方法で、到
来角評価の際の演算量を大幅に削減することができる作
用を有する。

【００４１】本発明の請求項２４に記載の発明は、複数
のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナで受信され
た受信信号に対し、前記アンテナ素子間での相関演算を
行うことで相関行列を算出し、前記相関行列を上または
下三角行列の積に分解し、前記上または下三角行列の逆
行列を算出し、前記上または下三角行列の逆行列を用い
て表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演算
し、前記所定角度毎の評価結果から到来角を判定する電
波到来方向推定方法で、到来角評価の際の演算量を大幅
に削減することができる作用を有する。

【００４２】本発明の請求項２５に記載の発明は、複数
のアンテナ素子が等間隔で直線上に構成されるアレーア
ンテナで受信された受信信号に対し、前記アンテナ素子
間での相関演算を行うことで相関行列を算出し、前記相
関行列に対しユニタリ変換を行い、前記ユニタリ変換後
の相関行列に対し逆行列を算出し、前記逆行列を上また
は下三角行列の積に分解し、前記上または下三角行列を
用いて表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演
算し、前記所定角度毎の評価結果から到来角を判定する
電波到来方向推定方法で、到来角評価の際の演算量を大
幅に削減することができる作用を有する。

【００４３】本発明の請求項２６に記載の発明は、複数
のアンテナ素子が等間隔で直線上に構成されるアレーア
ンテナで受信された受信信号に対し、前記アンテナ素子
間での相関演算を行うことで相関行列を算出し、前記相
関行列に対しユニタリ変換を行い、前記ユニタリ変換後
の相関行列を上または下三角行列の積に分解し、前記上
または下三角行列の逆行列を算出し、前記上または下三
角行列の逆行列を用いて表せる到来角評価関数の所定角
度毎の評価値を演算し、前記所定角度毎の評価結果から
到来角を判定する電波到来方向推定方法で、到来角評価
の際の演算量を大幅に削減することができる作用を有す
る。

【００４４】本発明の請求項２７に記載の発明は、複数
のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナで受信され
た受信信号に対し、前記アンテナ素子間での相関演算を
行うことで相関行列を算出し、前記相関行列を上または
下三角行列の積に分解し、前記上または下三角行列を用
いて表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演算
し、前記所定角度毎の評価結果から到来角を判定する電
波到来方向推定方法で、到来角評価の際の演算量を大幅
に削減することができる作用を有する。

【００４５】本発明の請求項２８に記載の発明は、複数
のアンテナ素子が等間隔で直線上に構成されるアレーア
ンテナで受信された受信信号に対し、前記アンテナ素子
間での相関演算を行うことで相関行列を算出し、前記相
関行列に対しユニタリ変換を行い、前記ユニタリ変換後
の相関行列を上または下三角行列の積に分解し、前記上
または下三角行列を用いて表せる到来角評価関数の所定
角度毎の評価値を演算し、前記所定角度毎の評価結果か
ら到来角を判定する電波到来方向推定方法で、到来角評
価の際の演算量を大幅に削減することができる作用を有
する。

【００４６】本発明の請求項２９に記載の発明は、複数
のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナで受信され
た受信信号に対し、１つのアンテナ素子を基準として他
のアンテナ素子間での相関演算を行うことで相関ベクト
ルを算出し、前記相関ベクトルを用いて表せる到来角評
価関数の所定角度毎の評価値を演算し、前記所定角度毎
の評価結果から到来角を判定する電波到来方向推定方法
で、到来角評価の際の演算量を大幅に削減することがで
きる作用を有する。

【００４７】本発明の請求項３０に記載の発明は、複数
のアンテナ素子が等間隔で直線上に構成されるアレーア
ンテナで受信された受信信号に対し、１つのアンテナ素
子を基準として他のアンテナ素子間での相関演算を行う
ことで相関ベクトルを算出し、前記相関ベクトルに対し
ユニタリ変換を行い、前記ユニタリ変換後の相関ベクト
ルを用いて表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値
を演算し、前記所定角度毎の評価結果から到来角を判定
する電波到来方向推定方法で、到来角評価の際の演算量
を大幅に削減することができる作用を有する。

【００４８】本発明の請求項３１に記載の発明は、請求
項１から１０のいずれかに記載の電波到来方向推定装置
と、異なる主ビーム方向をもつ複数のセクタアンテナ
と、前記複数のセクタアンテナから前記電波到来方向推
定装置による推定方向にビーム方向をもつ１つのセクタ
アンテナを選択するセクタ制御信号を出力するセクタ制
御部と、前記セクタ制御信号に基づきセクタアンテナを
択一的に接続するセクタスイッチと、前記セクタスイッ
チの出力信号に対し復調動作を行う受信部とを有する指
向性可変受信装置で、高い信号対雑音レベル比の受信信
号が得られるという作用を有する。

【００４９】本発明の請求項３２に記載の発明は、請求
項１から１０のいずれかに記載の電波到来方向推定装置
と、異なる主ビーム方向をもつ複数のセクタアンテナ
と、前記複数のセクタアンテナから前記電波到来方向推
定装置による推定方向にビーム方向をもつ１つのセクタ
アンテナを選択するセクタ制御信号を出力するセクタ制
御部と、前記セクタ制御信号に基づきセクタアンテナを
択一的に接続するセクタスイッチと、前記セクタアンテ
ナから周波数変換後に変調信号を送信する送信部とを有
する指向性可変受信装置で、送信電力の低減及び不要方
向へ電波を放射しないため他局間干渉を低減できる作用
を有する。

【００５０】本発明の請求項３３に記載の発明は、請求
項１から１０のいずれかに記載の電波到来方向推定装置
と、異なる主ビーム方向をもつ複数のセクタアンテナ
と、前記複数のセクタアンテナから前記電波到来方向推
定装置による推定方向にビーム方向をもつ１つのセクタ
アンテナを選択するセクタ制御信号を出力するセクタ制
御部と、前記セクタ制御信号に基づきセクタアンテナを
択一的に接続するセクタスイッチと、復調動作を行う受
信部と、送信動作を行う送信部と、前記セクタスイッチ
に接続され、前記選択されたセクタアンテナからの出力
信号を前記受信部に入力させるか、または前記送信部か
らの送信信号を前記選択されたセクタアンテナから出力
させる送受切換器とを有する指向性可変受信装置で、高
品質な通信が可能となる作用を有する。

【００５１】本発明の請求項３４に記載の発明は、請求
項１から１０のいずれかに記載の電波到来方向推定装置
と、前記電波到来方向推定装置で得られた到来方向に対
してアレーアンテナの指向性が向くように、復調信号に
対し複素重み付け加算処理を行う指向性制御部と、前記
指向性制御部の出力信号に対し復調動作を行う受信部と
を有する指向性可変受信装置で、高い信号対雑音レベル
比の受信信号が得られるという作用を有する。

【００５２】本発明の請求項３５に記載の発明は、請求
項１から１０のいずれかに記載の電波到来方向推定装置
と、送信信号を生成する送信部と、前記送信信号を前記
電波到来方向推定装置で得られた到来方向に対してアン
テナ指向性が向くように、送信信号に対し複素重み付け
加算処理を行う指向性制御部と、前記指向性制御部の出
力を周波数変換する送信部と、前記送信部の出力を送信
するアレーアンテナとを有する指向性可変受信装置で、
送信電力の低減及び不要方向へ電波を放射しないため他
局間干渉を低減できる作用を有する。

【００５３】以下、本発明の実施の形態について、図面
と共に詳細に説明する。

【００５４】（実施の形態１）図１は、本発明による電
波到来方向推定装置の第１の実施の形態における構成を
示すブロック図である。

【００５５】アレーアンテナはＭ個（ただし、Ｍ＞１）
のアンテナ素子１−１〜１−Ｍから構成される。各アン
テナ素子１−１〜１−Ｍで受信した高周波信号２−１〜
２−Ｍは、各アンテナ素子１−１〜１−Ｍに接続された
受信部３−１〜３−Ｍにおいて周波数変換された後に直
交復調され、直交するＩ、Ｑ信号からなる復調信号４−
１〜４−Ｍに変換される。各復調信号４−１〜４−Ｍは
Ａ／Ｄ変換器５−１〜５−Ｍにより、Ｉ信号及びＱ信号
それぞれに対しサンプリングされ、Ｉ信号を実数部、Ｑ
信号を虚数部として表現される複素ディジタル信号６−
１〜６−Ｍに変換される。

【００５６】相関行列演算部７は、複素ディジタル信号
６−１〜６−Ｍからそれぞれ得られるサンプル時刻ｋΔ
Ｔ（ただし、ｋは自然数、ΔＴはサンプリング間隔）に
おける複素ディジタル信号ｘ₁（ｋ）、ｘ
₂（ｋ）、．．．、ｘ_M（ｋ）から（数１）で示される受
信ベクトルｘ（ｋ）を構成し、さらに、所定Ｎサンプル
期間毎に蓄積した受信ベクトルｘ（ｋ）を用いて（数
２）の相関行列Ｒを求める。この場合、相関行列Ｒは
（Ｍ×Ｍ）行列となる。

【００５７】方向推定処理部１２は、雑音固有空間行列
演算部８、三角行列演算部９、到来角評価部１０および
到来角判定部１１から構成される。

【００５８】雑音固有空間行列演算部８は、相関行列演
算部７で得られた相関行列Ｒに対して固有値分解を行
い、得られた固有値を降順に表した固有値λ₁〜λ_Mと、
それに対応する固有ベクトルをｅ₁〜ｅ_Mとして表す。到
来波数がＳ個の場合、（数３）の関係にある雑音部分空
間に属する（Ｍ−Ｓ）個の固有ベクトルを列ベクトルと
する雑音固有空間行列Ｅ_N＝[ｅ_s+1、．．．、ｅ_M]を出
力する。

【００５９】三角行列演算部９は、（数５）の関係にあ
る雑音固有空間行列と雑音固有空間行列を複素共役転置
した行列との積Ｕを求める。

【００６０】

【数５】

【００６１】次に、行列Ｕは（Ｍ×Ｍ）の正定値行列で
あることから、コレスキ分解を用いて、（数６）で表せ
る下三角行列Ｌを求める。

【００６２】

【数６】

【００６３】到来角評価部１０は、（数４）の到来角評
価関数に対し、下三角行列Ｌを用いて、（数７）のよう
に変形した評価関数を用いて、所定の角度ステップΔθ
毎に到来角評価を行う。ただし、||x||はベクトルｘの
ノルムを表す。

【００６４】

【数７】

【００６５】ここで、ａ（θ）はアレーアンテナの正規
化されたステアリングベクトルである。Ｌは下三角行列
であるため、下三角部分の要素以外は０であることか
ら、（数４）の到来角評価関数に対して、（Ｍ＋３）／
［２（Ｍ−Ｓ＋１）］の積和演算量となるため、到来波
数ＳがＳ＜（Ｍ−１）／２でアレーば、演算量が低減で
きる。

【００６６】図２は到来波数Ｓ＝１の場合の（数４）に
よる到来角評価関数に対する（数７）の到来角評価関数
の演算量を示す。図２より、アンテナ素子数の増加に伴
い本発明における（数７）による演算削減量も増加して
いることがわかる。例えば、アンテナ素子数が６の場
合、従来方法の７５％程度の演算量となる。

【００６７】図３はコレスキ分解の演算量に対する（数
４）による１つの到来角θiに対するＦ（θi）の演算量
の関係を示している。図３より、コレスキ分解の演算量
は、アンテナ素子数２０であっても、５つの到来角に対
する到来角評価関数の演算量にも満たない。通常、これ
以上の回数にわたり到来角評価を行うため、コレスキ分
解による演算量増大は、（数７）による角度スイープす
る全範囲での到来角評価の演算削減量に比べるとはるか
に小さい量とみなすことができる。

【００６８】到来角判定部１１は、Δθ毎にθの可変範
囲で到来角評価した結果を基に、ピーク方向を検出し、
到来波の到来角推定値とする。

【００６９】以上のように本実施の形態では、三角行列
演算部９で雑音固有空間行列と雑音固有空間行列を複素
共役転置した行列との積Ｕに対してコレスキ分解をして
得られる下三角行列Ｌを用いて、（数４）で与えられる
到来角評価関数に等価な式変形を行って得られる（数
７）の到来角評価関数Ｆ₂（θ）を用いることで、到来
波数ＳがＳ＜（Ｍ−１）／２の条件下で到来角評価の際
の演算量を削減することができる。

【００７０】なお、以上の説明では、ＭＵＳＩＣ法に基
づく方向推定の例を示したが、受信波の遅延時間の高分
解能推定を行う場合の周波数サンプルした受信信号に対
しても（数４）と同様な評価関数を用いるため、本実施
の形態での手法をそのまま適用することができる。

【００７１】また、（数６）でコレスキ分解により下三
角行列を求めたが、上三角行列を求めても同等な効果が
得られるのは明らかである。またこれは、以降の実施の
形態でも同様なことがいえる。

【００７２】また、三角行列演算部９は、改訂コレスキ
分解を用いて、（数８）で表せる下三角行列Ｌ及び対角
行列Ｄを求めてもよい。改訂コレスキ分解を用いる場
合、平方根の演算が不要になることから、計算時間の短
縮化も図れる。

【００７３】

【数８】

【００７４】この場合、到来角評価関数Ｆ₂（θ）は、
（数９）で表せる。ただし、ｂ_k、ｄ _kは各々（数１
０）、（数１１）に示すベクトルの要素である。ここで
は下三角行列を用いたが、上三角行列を用いても同等な
効果が得られるのは明らかである。またこれは、以降の
実施の形態でも同様なことがいえる。

【００７５】

【数９】

【００７６】

【数１０】

【００７７】

【数１１】

【００７８】また、相関行列演算部７において、相関波
の抑圧のために相関行列に対し空間スムージング処理を
加えることも可能であり、この場合、相関行列の代わり
に、空間スムージングを施した相関行列を方向推定処理
部１２への入力とすることで、本実施の形態の手法を同
様に適用することができる。

【００７９】また、アレーアンテナが等間隔直線アレー
形状である場合、文献Ｍ．Ｈａａｒｄｔ ａｎｄ Ｊ．
Ａ．Ｎｏｓｓｅｋ，“Ｕｎｉｔａｒｙ ＥＳＰＲＩＴ：
Ｈｏｗ ｔｏ Ｏｂｔａｉｎ Ｉｎｃｒｅａｓｅｄ Ｅ
ｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ａｃｃｕｒａｃｙ ｗｉｔｈ ａ
Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｃｏｍｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｒ
ｄｅｎ，” ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｓｉｇｎａｌ Ｐ
ｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．５，ｐｐ．
１２３２−１２４２（１９９５）に掲載されているよう
に、ステアリングベクトルの位相の共役中心対称性を用
いて、（数１２）に示すようにユニタリ行列Ｑ_Mを用い
てステアリングベクトルを実数化する手法が適応でき
る。なお、ａ（θ）は位相中心をアレー中心においた場
合のステアリングベクトルである。

【００８０】

【数１２】

【００８１】この場合、方向推定処理部１２において、
相関行列Ｒの代わりに、Ｑ_M ^HＲＱ_Mの実部を用い、ステ
アリングベクトルａ（θ）の代わりに、ｂ（θ）を用い
ることで、本実施の形態と同様な手法を適用できる。

【００８２】また、アレーアンテナが直線アレー形状で
ある場合、エンドファイア方向の推定精度は劣化するた
め、到来角評価部１０での評価値演算において、アレー
アンテナのエンドファイア方向の角度間隔をボアサイト
方向よりも粗くして、到来角評価関数の評価値を算出す
ることで、演算量を低減することも可能である。

【００８３】また、本実施の形態での受信部３、Ａ／Ｄ
変換器５の代わりに、各アンテナ素子から得られる高周
波信号を周波数変換及び位相検波することでＩＦ信号を
出力するＩＦ受信部と、ＩＦ信号をディジタル信号に変
換するＩＦ周波数Ａ／Ｄ変換器と、ディジタル信号をデ
ィジタル直交復調し、複素ディジタル信号を相関行列演
算部に出力するディジタル直交検波部とを有する構成と
してもよい。これは、以降の実施の形態でも同様に適応
できる。

【００８４】（実施の形態２）図４は実施の形態１にお
ける方向推定処理部１２の他の構成を示すブロック図で
ある。以下、実施の形態１と異なる部分を主に説明す
る。

【００８５】方向推定処理部１２ａに相関行列Ｒが入力
されるまでの動作は実施の形態１と同様である。逆行列
演算部２０は相関行列Ｒの逆行列Ｒ^-1を算出する。

【００８６】三角行列演算部２１は、逆行列Ｒ^-1が正定
値行列であることから、コレスキ分解を用いて、（数１
３）で表せる下三角行列Ｌを求める。

【００８７】

【数１３】

【００８８】到来角評価部２２は、文献Ｊ．Ｃａｐｏ
ｎ，“Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅ
ｎｃｙ−Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ａ
ｎａｌｙｓｉｓ.”Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ，５７（８）、
ｐｐ．１４０８−１４１８、１９６９に記載されている
（数１４）で表せられるＣａｐｏｎ法による到来角評価
関数に対し、（数１３）の下三角行列Ｌを用いて、（数
１５）のように変形した評価関数を用いて、所定の角度
ステップΔθ毎に到来角評価を行う。ただし、||x||は
ベクトルｘのノルムを表す。

【００８９】

【数１４】

【００９０】

【数１５】

【００９１】ここで、ａ（θ）はアレーアンテナの正規
化されたステアリングベクトルである。Ｌは下三角行列
であるため、下三角部分の要素以外は０であることか
ら、従来のＣａｐｏｎ法の評価関数である（数１４）の
到来角評価関数に対し、（数１５）による到来角評価関
数は（Ｍ＋３）／[２（Ｍ＋１）]の積和演算の低減が可
能である。また、コレスキ分解の演算量に対する（数１
５）による、１つの到来角θiに対するＦｃ₂（θi）の
演算量の関係は、実施の形態１で説明したものと同様の
関係をもつため、コレスキ分解による演算量増大は、
（数１５）による全角度範囲での到来角評価の演算削減
量に比べると十分に小さい量とみなすことができる。

【００９２】到来角判定部２３は、Δθ毎にθの可変範
囲で到来角評価した結果を基に、ピーク方向を検出し、
到来波の到来角推定値とする。

【００９３】以上のように本実施の形態では、従来の
（数１４）のＣａｐｏｎ法による到来角評価関数に比
べ、三角行列演算部２１で相関行列の逆行列Ｒ^-1に対し
てコレスキ分解をして得られる下三角行列Ｌを用いて、
（数１４）で与えられる到来角評価関数に等価な式変形
を行って得られる（数１５）の到来角評価関数Ｆｃ
₂（θ）を用いることで、到来角評価の際の演算量を大
幅に削減することができる。

【００９４】なお、以上の説明では、Ｃａｐｏｎ法に基
づく方向推定の例を示したが、受信波の遅延時間の高分
解能推定を行う場合の周波数サンプルした受信信号に対
しても（数１４）と同様な評価関数を用いるため、本実
施例での手法をそのまま適用することができる。

【００９５】また、相関行列演算部７において、相関波
の抑圧のために相関行列に対し空間スムージング処理を
加えることも可能であり、この場合、相関行列の代わり
に、空間スムージングを施した相関行列を方向推定処理
部への入力とすることで、本実施の形態の手法を同様に
適用することができる。

【００９６】また、アレーアンテナが等間隔直線アレー
形状である場合、ステアリングベクトルの位相の共役中
心対称性を用いて、（数１２）に示すようにユニタリ行
列Ｑ _Mを用いてステアリングベクトルを実数化する手法
が適応できる。なお、ａ（θ）は位相中心をアレー中心
においた場合のステアリングベクトルである。この場
合、方向推定処理部１２ａにおいて、相関行列Ｒの代わ
りに、Ｑ_M ^HＲＱ_Mの実部を用い、ステアリングベクトル
ａ（θ）の代わりに、ｂ（θ）を用いることで、本実施
の形態と同様な手法を適用できる。

【００９７】また、アレーアンテナが直線アレー形状で
ある場合、ボアサイト方向の推定精度は劣化するため、
到来角評価部２２での評価値演算において、アレーアン
テナのエンドファイア方向の角度間隔をボアサイト方向
よりも粗くして、到来角評価関数の評価値を算出するこ
とで、演算量を低減することも可能である。

【００９８】また、三角行列演算部２１は、改訂コレス
キ分解を用いて、下三角行列Ｌ及び対角行列Ｄを求めて
もよい。改訂コレスキ分解を用いる場合、平方根の演算
が不要になることから、計算時間の短縮化も図れる。

【００９９】（実施の形態３）図５は実施の形態１にお
ける方向推定処理部１２の更に他の構成を示すブロック
図である。以下、実施の形態１と異なる部分を主に説明
する。方向推定処理部１２ｂに相関行列Ｒが入力される
までの動作は、実施の形態１と同様である。

【０１００】三角行列演算部２４は、相関行列Ｒが正定
値行列であることから、コレスキ分解を用いて、（数１
６）で表せる下三角行列Ｌを求める。

【０１０１】

【数１６】

【０１０２】逆行列演算部２５は、下三角行列Ｌの逆行
列Ｌ^-1を算出する。

【０１０３】到来角評価部２６は、（数１４）で表され
るＣａｐｏｎ法による到来角評価関数に対し、（数１
６）の下三角行列Ｌを用いて、（数１７）のように変形
した到来角評価関数Ｆｃ₃（θ）を用いて、所定の角度
ステップΔθ毎に到来角評価を行う。ただし、||x||は
ベクトルｘのノルムを表す。

【０１０４】

【数１７】

【０１０５】ここで、ａ（θ）はアレーアンテナの正規
化されたステアリングベクトルである。Ｌは下三角行列
であるため、下三角部分の要素以外は０であることか
ら、従来のＣａｐｏｎ法の評価関数である（数１４）の
到来角評価関数に対し、（数１７）による到来角評価関
数は（Ｍ＋３）／[２（Ｍ＋１）]の積和演算の低減が可
能である。また、コレスキ分解の演算量に対する（数１
６）による、１つの到来角θiに対するＦｃ₂（θi）の
演算量の関係は、実施の形態１で説明したものと同様の
関係をもつため、コレスキ分解による演算量増大は、
（数１７）による全角度範囲での到来角評価の演算削減
量に比べるとはるかに小さい量とみなすことができる。

【０１０６】到来角判定部２７は、Δθ毎にθの可変範
囲で到来角評価した結果を基に、ピーク方向を検出し、
到来波の到来角推定値とする。

【０１０７】以上のように本実施の形態では、従来の
（数１４）のＣａｐｏｎ法による到来角評価関数に比
べ、三角行列演算部２４で相関行列Ｒに対してコレスキ
分解をして得られる下三角行列Ｌを用いて、（数１４）
で与えられる到来角評価関数に等価な式変形を行って得
られる（数１７）の到来角評価関数Ｆｃ₃（θ）を用い
ることで、到来角評価の際の演算量を大幅に削減するこ
とができる。

【０１０８】なお、以上の説明では、Ｃａｐｏｎ法に基
づく方向推定の例を示したが、受信波の遅延時間の高分
解能推定を行う場合の周波数サンプルした受信信号に対
しても（数１４）と同様な評価関数を用いるため、本実
施例での手法をそのまま適用することができる。

【０１０９】また、相関行列演算部７において、相関波
の抑圧のために相関行列に対し空間スムージング処理を
加えることも可能であり、この場合、相関行列の代わり
に、空間スムージングを施した相関行列を方向推定処理
部１２ａへの入力とすることで、本実施の形態の手法を
同様に適用することができる。

【０１１０】また、アレーアンテナが等間隔直線アレー
形状である場合、ステアリングベクトルの位相の共役中
心対称性を用いて、（数１２）に示すようにユニタリ行
列Ｑ _Mを用いてステアリングベクトルを実数化する手法
が適応できる。なお、ａ（θ）は位相中心をアレー中心
においた場合のステアリングベクトルである。この場
合、方向推定処理部１２ｂにおいて、相関行列Ｒの代わ
りに、Ｑ_M ^HＲＱ_Mの実部を用い、ステアリングベクトル
ａ（θ）の代わりに、ｂ（θ）を用いることで、本実施
の形態と同様な手法を適用できる。

【０１１１】また、アレーアンテナが直線アレー形状で
ある場合、ボアサイト方向（直線アレー配置方向に対す
る法線方向）の推定精度は劣化するため、到来角評価部
２６での評価値演算において、アレーアンテナのエンド
ファイア方向の角度間隔をボアサイト方向よりも粗くし
て、到来角評価関数の評価値を算出することで、演算量
を低減することも可能である。

【０１１２】また、三角行列演算部２４は、改訂コレス
キ分解を用いて、（数１８）で表せる下三角行列Ｌ及び
対角行列Ｄを求めてもよい。改訂コレスキ分解を用いる
場合、平方根の演算が不要になることから、計算時間の
短縮化も図れる。

【０１１３】

【数１８】

【０１１４】この場合、到来角評価関数は、（数１９）
で表せる。ただし、ｂ_k、ｄ_kは各々（数２０）、（数２
１）に示すベクトルの要素である。ここでは下三角行列
を用いたが、上三角行列を用いても同等な効果が得られ
るのは明らかである。またこれは、以降の実施の形態で
も同様なことがいえる。

【０１１５】

【数１９】

【０１１６】

【数２０】

【０１１７】

【数２１】

【０１１８】（実施の形態４）図６は実施の形態１にお
ける方向推定処理部１２の更に他の構成を示すブロック
図である。以下、実施の形態１と異なる部分を主に説明
する。方向推定処理部１２ｃへ相関行列Ｒが入力される
までの動作は、実施の形態１と同様である。

【０１１９】三角行列演算部２８は、相関行列Ｒが正定
値行列であることから、コレスキ分解を用いて、（数２
２）で表せる下三角行列Ｌを求める。

【０１２０】

【数２２】

【０１２１】到来角評価部２９は、文献Ｍ．Ｓ．Ｂａｒ
ｔｌｅｔｔ．“ＳｍｏｏｔｈｉｎｇＰｅｒｉｏｄｏｇｒ
ａｍｓ ｆｒｏｍ Ｔｉｍｅ Ｓｅｒｉｅｓ ｗｉｔｈ
Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｓｐｅｃｔｒａ．”，Ｎａｔｕ
ｒｅ，１６１，ｐｐ．６８６−６８７，（１９４８）に
記載されている（数２３）で表されるフ−リエ法による
到来角評価関数Ｆ_F(θ)に対し、（数２２）の下三角行
列Ｌを用いて、（数２４）のように変形した評価関数を
用いて、所定の角度ステップΔθ毎に到来角評価を行
う。ただし、||x||はベクトルｘのノルムを表す。

【０１２２】

【数２３】

【０１２３】

【数２４】

【０１２４】ここで、ａ（θ）はアレーアンテナの正規
化されたステアリングベクトルである。Ｌは下三角行列
であるため、下三角部分の要素以外は０であることか
ら、従来のフ−リエ法の評価関数である（数２３）の到
来角評価関数に対して、（数２４）による到来角評価関
数は積和演算量を（Ｍ＋３）／[２（Ｍ＋１）]に低減す
ることが可能である。また、コレスキ分解による演算量
増大は、実施の形態１で説明したものと同様の関係をも
つため、（数２４）による全角度範囲での到来角評価の
演算削減量に比べると十分に小さい量となる。

【０１２５】到来角判定部３０は、Δθ毎にθの可変範
囲で到来角評価した結果を基にピーク方向を検出し、到
来波の到来角推定値とする。

【０１２６】以上のように本実施の形態では、従来の
（数２３）のフ−リエ法による到来角評価関数に比べ、
三角行列演算部で相関行列に対してコレスキ分解をして
得られる下三角行列Ｌを用いて、（数２３）で与えられ
る到来角評価関数に等価な式変形を行うことで得られる
（数２４）の到来角評価関数Ｆ_F2を用いることで、到来
角評価の際の演算量を大幅に削減することができる。

【０１２７】また、相関行列演算部７において、相関波
の抑圧のために相関行列に対し空間スムージング処理を
加えることも可能であり、この場合、相関行列の代わり
に、空間スムージングを施した相関行列を方向推定処理
部１２ｃへの入力とすることで、本実施の形態の手法を
同様に適用することができる。

【０１２８】また、アレーアンテナが等間隔直線アレー
形状である場合、ステアリングベクトルの位相の共役中
心対称性を用いて、（数１２）に示すようにユニタリ行
列Ｑ _Mを用いてステアリングベクトルを実数化する手法
が適応できる。なお、ａ（θ）は位相中心をアレー中心
においた場合のステアリングベクトルである。この場
合、方向推定処理部１２ｃにおいて、相関行列Ｒの代わ
りに、Ｑ_M ^HＲＱ_Mの実部を用い、ステアリングベクトル
ａ（θ）の代わりに、ｂ（θ）を用いることで、本実施
の形態と同様な手法を適用できる。

【０１２９】また、アレーアンテナが直線アレー形状で
ある場合、ボアサイト方向の推定精度は劣化するため、
到来角評価部３０での評価値演算において、アレーアン
テナのエンドファイア方向の角度間隔をボアサイト方向
よりも粗くして、到来角評価関数の評価値を算出するこ
とで、演算量を低減することも可能である。

【０１３０】また、三角行列演算部２８は、改訂コレス
キ分解を用いて、（数１８）で表せる下三角行列Ｌ及び
対角行列Ｄを求めてもよい。改訂コレスキ分解を用いる
場合、平方根の演算が不要になることから、計算時間の
短縮化も図れる。この場合、到来角評価関数は、（数２
５）で表せる。ただし、ｂ_k、ｄ_kは各々（数２６）、
（数２７）に示すベクトルの要素である。ここでは下三
角行列を用いたが、上三角行列を用いても同等な効果が
得られるのは明らかである。

【０１３１】

【数２５】

【０１３２】

【数２６】

【０１３３】

【数２７】

【０１３４】（実施の形態５）図７は実施の形態１にお
ける方向推定処理部１２の更に他の構成を示すブロック
図である。以下、実施の形態１と異なる部分を主に説明
する。複素ディジタル信号６が得られるまでの動作は実
施の形態１と同様である。

【０１３５】相関ベクトル演算部３１は、複素ディジタ
ル信号６のうち、１つのアンテナ素子を基準として他の
アンテナ素子間での相関演算を行うことで相関ベクトル
を算出する。以下では基準アンテナをアンテナ素子１−
１とした場合を説明する。各アンテナ素子１−１〜１−
Ｍで得られたサンプル時刻ｔ_o＋ｋΔＴ（ただし、ｔ_oは
任意時刻、ΔＴはサンプリング間隔、ｋは自然数）にお
けるサンプリングデータｘ₁（ｋ）、ｘ
₂（ｋ）、．．．、ｘ_M（ｋ）に対し、サンプル時刻ｋ＝
１〜Ｎまでのスナップショットデータを用いて（数２
８）で表せるＭ次元の相関ベクトルＲｖを求める。ここ
で、＊は複素共役を示す。

【０１３６】

【数２８】

【０１３７】到来角評価部３２は、（数２９）に示した
評価関数を用いて、所定の角度ステップΔθ毎に到来角
評価を行う。ただし、||x||はベクトルｘのノルムを表
す。

【０１３８】ここで、ａ（θ）はアレーアンテナの正規
化されたステアリングベクトルである。

【０１３９】

【数２９】

【０１４０】到来角判定部３３は、Δθ毎にθの可変範
囲で到来角評価した結果を基にピーク方向を検出し、到
来波の到来角推定値とする。

【０１４１】以上のように本実施の形態では、従来の
（数２３）のフ−リエ法に比べ、相関行列の代わりに相
関ベクトルを用いて到来角評価を行うため、到来角評価
の際の演算量を大幅に削減することができる。

【０１４２】また、アレーアンテナが直線アレー形状で
ある場合、ボアサイト方向の推定精度は劣化するため、
到来角評価部３２での評価値演算において、アレーアン
テナのエンドファイア方向の角度間隔をボアサイト方向
よりも粗くして、到来角評価関数の評価値を算出するこ
とで、演算量を低減することも可能である。

【０１４３】（実施の形態６）図８は実施の形態１にお
ける方向推定処理部１２の更に他の構成を示すブロック
図である。以下、実施の形態１と異なる部分を主に説明
する。なお、本実施の形態はアレーアンテナが等間隔直
線アレー形状である場合を扱う。

【０１４４】複素ディジタル信号６が得られるまでの動
作は実施の形態１と同様である。相関ベクトル演算部３
４は、複素ディジタル信号６のうち、１つのアンテナ素
子を基準として他のアンテナ素子間での相関演算を行う
ことで相関ベクトルを算出する。ここで基準アンテナを
アンテナ素子１−１とした場合、各アンテナ素子１−１
〜１−Ｍで得られたサンプル時刻ｔ_o＋ｋΔＴ（ただ
し、ｔ_oは任意時刻、ΔＴはサンプリング間隔、ｋは自
然数）におけるサンプリングデータｘ₁（ｋ）、ｘ
₂（ｋ）、．．．、ｘ_M（ｋ）に対し、サンプル時刻ｋ＝
１〜Ｎまでのスナップショットデータを用いて（数２
８）で表せるＭ次元の相関ベクトルＲｖを求める。ここ
で、＊は複素共役を示す。

【０１４５】アレーアンテナが等間隔直線アレー形状で
あることから、ステアリングベクトルの位相の共役中心
対称性を用いて、（数１２）に示すようにユニタリ行列
Ｑ_Mを用いてステアリングベクトルを実数化する手法が
適応できる。なお、ａ（θ）は位相中心をアレー中心に
おいた場合のステアリングベクトルである。ユニタリ変
換部３５は、（数３０）、（数３１）に示すように相関
ベクトルＲｖに対し、ユニタリ変換を行う。ただし、q
_i,jは行列Ｑ_Mのｉ行ｊ列の成分、ｒｅａｌ（ｘ）はベク
トルｘの各要素の実数成分からなるベクトルを表す。た
だし、素子数Ｍが偶数のとき、ｍ＝Ｍ／２＋１、奇数の
とき、ｍ＝(Ｍ＋１)／２＋１である。

【０１４６】

【数３０】

【０１４７】

【数３１】

【０１４８】到来角評価部３６は、（数３２）に示した
評価関数を用いて、所定の角度ステップΔθ毎に到来角
評価を行う。ただし、実数化ステアリングベクトルｂ
（θ）は（数１２）を用いてステアリングベクトルａ
（θ）を実数化して求められる。また、ｂ_k（θ）は実
数化ステアリングベクトルｂ（θ）の第ｋ番目の要素で
ある。

【０１４９】

【数３２】

【０１５０】到来角判定部３７は、Δθ毎にθの可変範
囲で到来角評価した結果を基にピーク方向を検出し、到
来波の到来角推定値とする。

【０１５１】以上のように本実施の形態では、従来の
（数１３）のフ−リエ法に比べ、相関行列の代わりに相
関ベクトルを用いることができ、さらにステアリングベ
クトルを実数化して到来角評価を行うため、到来角評価
の際の演算量を大幅に削減することができる。

【０１５２】また、アレーアンテナが直線アレー形状で
ある場合、ボアサイト方向の推定精度は劣化するため、
到来角評価部３７での評価値演算において、アレーアン
テナのエンドファイア方向の角度間隔をボアサイト方向
よりも粗くして、到来角評価関数の評価値を算出するこ
とで、演算量を低減することも可能である。

【０１５３】（実施の形態７）図９は実施の形態１にお
ける到来角評価部１０の別な構成を示すブロック図であ
る。以下、実施の形態１と異なる部分を主に説明する。
本実施の形態ではアレーアンテナ１のアンテナ素子１−
１〜１−Ｍが等間隔直線配列であることを前提条件とす
る。到来角評価部１０ａへ三角行列Ｌが入力されるまで
の動作は、実施の形態１と同様である。

【０１５４】到来角評価部１０ａは、アレーアンテナが
等間隔直線アレー形状であることから、アレーアンテナ
のボアサイト方向を角度基準（θ＝０）として、正の角
度領域（０°≦θ≦９０°）の到来角評価関数を算出す
る正領域評価部４０と、正領域評価部の評価結果から、
もう一方の負領域（−９０°≦θ≦０°）の到来角評価
値に変換する負領域評価変換部４１とから構成される。

【０１５５】アレーアンテナが等間隔直線アレー形状で
ある場合、ステアリングベクトルａ（θ）は（数３３）
で表される複素ベクトルであり、θに関して、実部は偶
関数、虚数部は奇関数となる。この性質を利用すると、
（数７）は、0≦θ_l≦90°を満たすθ_lに対し（数３
４）のように変形することができる。ここで、Ｒｅ
（x）およびＩｍ（ｘ）は、それぞれベクトルまたは行
列ｘの各要素の実部からなるベクトルおよび虚数部から
なるベクトル、ｄはアンテナ素子間隔、λはキャリア周
波数の波長である。

【０１５６】

【数３３】

【０１５７】

【数３４】

【０１５８】ただし、ベクトルｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４
は（数３５）から（数３８）で示される。

【０１５９】

【数３５】

【０１６０】

【数３６】

【０１６１】

【数３７】

【０１６２】

【数３８】

【０１６３】正領域評価部４０は、上記の関係を利用し
て、所定の角度ステップΔθで正の角度領域（０°≦θ
≦９０°）の到来角評価関数を算出する。０≦θ_l≦９
０°を満たすθ_lに対し、まず、（数３５）から（数３
８）で示されるベクトルｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４を計算
し、その後、（数３９）に従い、正領域到来角評価値と
する。そして、ベクトルｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４それぞ
れの計算結果を負領域評価変換部４１に出力する。

【０１６４】

【数３９】

【０１６５】負領域評価変換部４１は、正領域評価部４
０の出力であるベクトルｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４を用い
て、（数４０）で示される計算式に従って、−θ_l方向
の到来角評価値を算出する。

【０１６６】

【数４０】

【０１６７】到来角判定部１１は、到来角評価部１０ａ
からのΔθ毎にθの可変範囲で到来角評価した結果を基
にピーク方向を検出し、到来波の到来角推定値とする。

【０１６８】以上のように本実施の形態では、等間隔直
線アレー形状のアレーアンテナを用いる場合、正領域の
到来角評価値を得る際の計算値であるベクトルｃ１、ｃ
２、ｃ３、ｃ４を利用して、負領域の到来角評価値に変
換することができ、実施の形態１での到来角評価の際の
演算量をほぼ半減することができる。

【０１６９】なお、本実施の形態では実施の形態１にお
ける（数７）の到来角評価関数を用いて説明を行った
が、等間隔直線アレー形状のアレーアンテナを用いる場
合、他の実施の形態におけるステアリングベクトルａ
（θ）を用いる到来角評価関数にも同様な式変形が可能
であり、本実施の形態のように正領域の到来角評価値を
得る際の計算値であるベクトルｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４
を利用して、負領域の到来角評価値に変換することがで
き、到来角評価の際の演算量を従来法に比べほぼ半減す
ることができるができる。

【０１７０】（実施の形態８）図１０は実施の形態１に
おける方向推定処理部１２の別な構成を示すブロック図
である。以下、実施の形態１と異なる部分を主に説明す
る。本実施の形態ではアレーアンテナ１のアンテナ素子
１−１〜１−Ｍが等間隔直線配列であることを前提条件
とする。相関行列演算部７により相関行列Ｒが出力され
るまでの動作は、実施の形態１と同様である。

【０１７１】ユニタリ変換部４２は、位相中心を直線ア
レーの中心として表現したときのステアリングベクトル
を実数化できるユニタリ行列Ｑ_Mを用いて、相関行列Ｒ
を（数４１）のように変換する。ここで、ｒｅａｌ
（Ａ）は行列Ａの各要素の実部からなる要素の行列を表
す。

【０１７２】

【数４１】

【０１７３】雑音固有空間行列演算部８ａは、ユニタリ
変換部４２で得られたユニタリ変換相関行列Ｒｒに対し
て固有値分解を行い、得られた固有値を降順に表した固
有値λ₁〜λ_Mと、それに対応する固有ベクトルをｅ₁〜
ｅ_Mとして表す。到来波数がＳ個の場合、（数３）の関
係にある雑音部分空間に属する（Ｍ−Ｓ）個の固有ベク
トルを列ベクトルとする雑音固有空間行列Ｅ_N＝
[ｅ_s+1、．．．、ｅ_M]を出力する。

【０１７４】三角行列演算部９ａは、（数５）の関係に
ある雑音固有空間行列と雑音固有空間行列を複素共役転
置した行列との積Ｕを求める。次に、行列Ｕは正定値行
列であることから、コレスキ分解を用いて、（数６）で
表せる下三角行列Ｌを求める。

【０１７５】到来角評価部１０ａは、アレーアンテナが
等間隔直線アレー形状であることから、アレーアンテナ
のボアサイト方向を角度基準（θ＝０）として、正の角
度領域（０°≦θ≦９０°）の到来角評価関数を算出す
る正領域評価部４０ａと、正領域評価部の評価結果か
ら、もう一方の負領域（−９０°≦θ≦０°）の到来角
評価値に変換する負領域評価変換部４１ａとから構成さ
れる。位相中心を直線アレーの中心としたステアリング
ベクトルａ（θ）をユニタリ行列Ｑ_Mで変換した場合、
（数４２）で表さる実数ベクトルｂ（θ）となる。

【０１７６】

【数４２】

【０１７７】ここでμは（数４３）で表せる。ただし、
ｄはアンテナ素子間隔、λはキャリア周波数の波長であ
る。

【０１７８】

【数４３】

【０１７９】（数４２）より、アンテナ素子数がＭ＝２
ｍの場合、ｂ（θ）の要素１〜ｍに関して偶関数、要素
ｍ＋１〜２ｍは奇関数となる。この性質を利用すると、
（数７）は、0≦θ_l≦90°を満たすθ_lに対し（数４
４）のように変形することができる。ただし、ｃ１、ｃ
２、ｂ_even（θ）,ｂ_odd（θ）は（数４５）から（数４
８）で示される。

【０１８０】

【数４４】

【０１８１】

【数４５】

【０１８２】

【数４６】

【０１８３】

【数４７】

【０１８４】

【数４８】

【０１８５】アンテナ素子数がＭ＝２ｍ＋１の場合も同
様に、ｂ（θ）の要素１〜ｍに関して偶関数、要素ｍ＋
２〜Ｍは奇関数となる。この性質を利用すると、（数
７）は、0≦θ_l≦90°を満たすθ_lに対し、（数４４）
のように変形することができる。ただし、この場合のｂ
_even（θ）,ｂ_odd（θ）は（数４９）、（数５０）で示
される。

【０１８６】

【数４９】

【０１８７】

【数５０】

【０１８８】正領域評価部４０ａは、上記の関係を利用
して、所定の角度ステップΔθで、正の角度領域（０°
≦θ≦９０°）の到来角評価関数を算出する。０≦θ_l
≦９０°を満たすθ_lに対し、まず、（数４５）から
（数４６）で示されるベクトルｃ１、ｃ２を計算し、そ
の後、（数５１）に従い、正領域到来角評価値とする。
そして、ベクトルｃ１、ｃ２をそれぞれの計算結果を負
領域評価変換部４１ａに出力する。

【０１８９】

【数５１】

【０１９０】負領域評価変換部４１ａは、正領域評価部
４０ａの出力であるベクトルｃ１、ｃ２を用いて、（数
５２）で示される計算式に従って、−θ_l方向の到来角
評価値を算出する。

【０１９１】

【数５２】

【０１９２】到来角判定部１１ａは、到来角評価部１０
ａからのΔθ毎にθの可変範囲で到来角評価した結果を
基に、ピーク方向を検出し、到来波の到来角推定値とす
る。

【０１９３】以上のように本実施の形態では、等間隔直
線アレー形状のアレーアンテナを用いる場合、ユニタリ
行列変換を行うことで、ステアリングベクトルを実数化
した上で、正領域の到来角評価値を得る際の計算値であ
るベクトルｃ１、ｃ２を利用して、負領域の到来角評価
値に変換することができ、実施の形態１での到来角評価
の際の演算量をほぼ半減することができるができる。

【０１９４】（実施の形態９）図１１は実施の形態２デ
説明した図４の方向推定処理部１２ａの他の構成を示す
ブロック図である。以下、実施の形態1および２と異な
る部分を主に説明する。本実施の形態ではアレーアンテ
ナ１のアンテナ素子１−１〜１−Ｍが等間隔直線配列で
あることを前提条件とする。相関行列演算部７により相
関行列Ｒが出力されるまでの動作は実施の形態１と同様
である。

【０１９５】ユニタリ変換部４２は、位相中心を直線ア
レーの中心として表現したときのステアリングベクトル
を実数化できるユニタリ行列Ｑ_Mを用いて、相関行列Ｒ
を（数４１）のように変換する。逆行列演算部２０ａ
は、ユニタリ変換部４２で得られたユニタリ変換相関行
列Ｒｒの逆行列を算出する。三角行列演算部２１ａは、
逆行列Ｒ^-1が正定値行列であることから、コレスキ分解
を用いて、（数１３）で表せる下三角行列Ｌを求める。

【０１９６】到来角評価部２２ａは、アレーアンテナが
等間隔直線アレー形状であることから、アレーアンテナ
のボアサイト方向を角度基準（θ＝０）として、正の角
度領域（０°≦θ≦９０°）の到来角評価関数を算出す
る正領域評価部５３と、正領域評価部の評価結果から、
もう一方の負領域（−９０°≦θ≦０°）の到来角評価
値に変換する負領域評価変換部５４とから構成される。
正領域評価部５３は、所定の角度ステップΔθで正の角
度領域（０°≦θ≦９０°）の到来角評価関数を算出す
る。０≦θ_l≦９０°を満たすθ_lに対し、まず、（数４
５）から（数４６）で示されるベクトルｃ１、ｃ２を計
算し、その後、（数５３）に従い、正領域到来角評価値
とする。そして、ベクトルｃ１、ｃ２をそれぞれの計算
結果を負領域評価変換部５４に出力する。

【０１９７】

【数５３】

【０１９８】負領域評価変換部５４は、正領域評価部５
３の出力であるベクトルｃ１、ｃ２を用いて、（数５
４）で示される計算式に従って、−θ_l方向の到来角評
価値を算出する。

【０１９９】

【数５４】

【０２００】到来角判定部２３は、到来角評価部２２ａ
からのΔθ毎にθの可変範囲で到来角評価した結果を基
に、ピーク方向を検出し、到来波の到来角推定値とす
る。

【０２０１】以上のように本実施の形態では、等間隔直
線アレー形状のアレーアンテナを用いる場合、ユニタリ
行列変換を行うことで、ステアリングベクトルを実数化
した上で、正領域の到来角評価値を得る際の計算値であ
るベクトルｃ１、ｃ２を利用して、負領域の到来角評価
値に変換することができ、実施の形態１での到来角評価
の際の演算量をほぼ半減することができるができる。

【０２０２】また、本実施の形態は、実施の形態３で説
明した到来角評価関数に対しても、同様に適用が可能で
ある。

【０２０３】（実施の形態１０）図１２は実施の形態４
で説明した図６における方向推定処理部１２ｃの他の構
成を示すブロック図である。以下、実施の形態１および
４と異なる部分を主に説明する。本実施の形態ではアレ
ーアンテナ１のアンテナ素子１−１〜１−Ｍが等間隔直
線配列であることを前提条件とする。相関行列演算部７
により相関行列Ｒが出力されるまでの動作は、実施の形
態１と同様である。

【０２０４】ユニタリ変換部４２は、位相中心を直線ア
レーの中心として表現したときのステアリングベクトル
を実数化できるユニタリ行列Ｑ_Mを用いて、相関行列Ｒ
を（数４１）のように変換する。

【０２０５】三角行列演算部２４ａは、ユニタリ変換後
の相関行列Ｒｒが正定値行列であることから、コレスキ
分解を用いて下三角行列Ｌを求める。

【０２０６】到来角評価部２５ａは、アレーアンテナが
直線アレー形状であることから、アレーアンテナのボア
サイト方向を角度基準（θ＝０）として、正の角度領域
（０°≦θ≦９０°）の到来角評価関数を算出する正領
域評価部５５と、正領域評価部の評価結果から、もう一
方の負領域（−９０°≦θ≦０°）の到来角評価値に変
換する負領域評価変換部５６とから構成される。正領域
評価部５５は、所定の角度ステップΔθで正の角度領域
（０°≦θ≦９０°）の到来角評価関数を算出する。０
≦θ_l≦９０°を満たすθ_lに対し、まず、（数４５）か
ら（数４６）で示されるベクトルｃ１、ｃ２を計算し、
その後、（数５５）に従い、正領域到来角評価値とす
る。そして、ベクトルｃ１、ｃ２をそれぞれの計算結果
を負領域評価変換部５６に出力する。

【０２０７】

【数５５】

【０２０８】負領域評価変換部５６は、正領域評価部５
５の出力であるベクトルｃ１、ｃ２を用いて、（数５
６）で示される計算式に従って、−θ_l方向の到来角評
価値を算出する。

【０２０９】

【数５６】

【０２１０】到来角判定部２６ａは、到来角評価部２５
ａからのΔθ毎にθの可変範囲で到来角評価した結果を
基にピーク方向を検出し、到来波の到来角推定値とす
る。

【０２１１】以上のように本実施の形態では、等間隔直
線アレー形状のアレーアンテナを用いる場合、ユニタリ
行列変換を行ってステアリングベクトルを実数化した上
で、正領域の到来角評価値を得る際の計算値であるベク
トルｃ１、ｃ２を利用して、負領域の到来角評価値に変
換することができ、実施の形態１での到来角評価の際の
演算量をほぼ半減することができるができる。

【０２１２】また、本実施の形態は、実施の形態６に対
しても同様な式変形を行うことで適用が可能である。

【０２１３】（実施の形態１１）図１３は実施の形態１
における方向推定処理部１２の更に他の構成を示すブロ
ック図である。本構成は、実施の形態１の方向推定処理
部１２に、到来角評価部で演算する角度間隔よりも細か
い角度間隔で到来角評価関数の評価値を算出する高精度
到来角評価部６０と、高精度到来角評価部６０の評価値
から高精度に到来角を判定する高精度到来角判定部６１
とが追加されている。以下、実施の形態１と異なる部分
を主に説明する。

【０２１４】方向推定処理部１２ｋに相関行列Ｒが入力
され、三角行列演算部９による三角行列Ｌの算出され、
到来角判定部１１は、到来角評価部１０からのΔθ毎に
θの可変範囲で到来角評価した結果を基に、ピーク方向
を検出し、到来波の到来角推定値とするまでの動作は、
実施の形態１と同様である。

【０２１５】図１４は、高精度到来角評価部６０及び高
精度到来角判定部６１の動作を説明するための模式図で
ある。高精度到来角評価部６０は、到来角判定部１１の
出力として得られるｋ個の到来角θｋ（ｋは自然数）に
対し、（θｋ−Δθ）＜φ＜（θ＋Δθ）を満たすφの
角度範囲Ｗｋ内で、到来角評価部１０での角度ステップ
Δθよりも細かい角度ステップΔφを用いて、再度、到
来角評価関数による到来角評価を行い、その高精度到来
角評価値を高精度到来角判定部６１に出力する。

【０２１６】高精度到来角判定部６１は、ｋ個の角度範
囲Ｗｋ内での評価値を基に、それぞれの角度範囲内Ｗｋ
でのピーク方向φpeak,kを検出し、高精度到来角推定値
として出力する。

【０２１７】以上のように本実施の形態では、実施の形
態１での効果に加え、到来角判定部１１での到来角を中
心とした範囲内で限定して、到来角評価部１０での角度
ステップΔθよりも細かくした高精度な到来角評価を行
うことで、到来角評価関数の演算量をいたずらに増大さ
せることなく高精度の到来角推定を行うことができる。

【０２１８】なお、本実施の形態は、実施の形態１の方
向推定処理部１２に追加する構成での動作説明を行った
が、実施の形態２〜１０の各方向推定処理部１２ａ〜１
２ｈに追加する構成でも同様な効果が得られる。

【０２１９】（実施の形態１２）図１５は本発明におけ
る指向性可変受信装置の一例における構成を示すブロッ
ク図である。本実施の形態は、実施の形態１から１１に
おいて説明したいずれかの到来方向推定装置６３を用い
た到来方向推定結果６４を基に主ビーム方向の異なる複
数のセクタアンテナの選択を行い、指向性を可変にする
指向性可変受信装置である。

【０２２０】到来方向推定装置６３の動作に関しては実
施の形態１〜１１において説明したものと同様であり、
その説明は省略する。以下、付加された構成部に関して
図１５を用いて説明を行う。

【０２２１】本実施の形態における指向性可変受信装置
は、到来方向推定装置と、主ビーム方向の異なるｍ本の
（ｍ≧２）セクタアンテナ６５−１〜６５−ｍ、セクタ
スイッチ６６、セクタ制御部６７、受信部６８およびセ
クタスイッチの制御を行うセクタ制御信号６９からな
る。

【０２２２】複数のアンテナ素子１−１〜１−Ｍからな
るアレーアンテナから得られた受信信号２−１〜２−Ｍ
を使用して電波到来方向推定する動作は、実施の形態１
から１１で行った説明と同様であり、最終的に得られる
到来方向推定結果６４はセクタ制御部６７に入力され
る。セクタ制御部６７は到来方向推定結果６４から、そ
の推定方向に最も近い方向に主ビーム方向を持つ第ｍｓ
番目のセクタアンテナを複数セクタアンテナ６５−１〜
６５−ｍから選択し、セクタ制御信号６９によりセクタ
スイッチ６６を制御し、受信部６８に接続させる。受信
部６８は接続された第ｍｓ番目のセクタアンテナによる
受信信号７０に対し復調動作を行う。

【０２２３】以上のような動作により、複数のセクタア
ンテナ６５−１〜６５−ｍから到来波方向に最も近い主
ビーム方向をもつ最適なセクタアンテナを選択すること
ができ、高い信号対雑音レベル比の受信信号７０が得ら
れる。また、選択されたセクタアンテナの主ビーム方向
以外の多重波が抑圧され符号間干渉を低減できるという
効果が得られる。

【０２２４】なお、本実施例では受信装置の構成を示し
たが、受信部６８を送信部に置き換えることで、送信装
置としても適用できる。この場合、送信電力の低減及び
不要方向へ電波を放射しないため他局間干渉を低減する
ことができる。

【０２２５】また、図１６に示すように、送受切換器７
２を介して、受信部６８と送信部７１を接続すること
で、送受信の切換が可能な送受信装置としてもよい。

【０２２６】（実施の形態１３）図１７は本発明におけ
る指向性可変受信装置の他の例における構成を示すブロ
ック図である。

【０２２７】本実施の形態は、実施の形態１から１１に
おいて説明したいずれかの到来方向推定装置６３を用い
た到来方向推定結果６４を基に指向性を可変にして受信
を行う指向性可変受信装置である。

【０２２８】到来方向推定装置６３の動作に関しては実
施の形態１〜１１において説明したものと同様であり、
その説明は省略する。以下、付加された構成部に関して
図１５を用いて説明を行う。

【０２２９】Ｌ個（ただし、Ｌ＞１）のアンテナ素子７
５−１〜７５−Ｌは、図１のアンテナ素子１−１〜１−
Ｍからの信号を２分配する構成でもよいが、異なるアン
テナ素子の場合を以下説明する。

【０２３０】各アンテナ素子７５−１〜７５−Ｌで受信
した受信信号７６−１〜７６−Ｌは、各アンテナ素子７
５−１〜７５−Ｌに接続された受信部７７−１〜７７−
Ｌにおいて周波数変換され、その後に直交復調されて直
交するＩ、Ｑ信号からなる復調信号７８−１〜Ｌに変換
される。各復調信号７８−１〜７８−ＬはＡ／Ｄ変換器
７９−１〜７９−Ｌにより、アナログ信号から複素ディ
ジタル信号８０−１〜８０−Ｌに変換される。ここで、
Ａ／Ｄ変換器８０−１〜８０−Ｌのサンプリング周波数
ｆｓは、後続する処理において復調動作を行うため送信
変調波の帯域ＷＢ（Ｈｚ）に対し、ｆｓ≧２ＷＢとなる
ナイキスト条件を満たす必要がある。複素ディジタル信
号８０−１〜８０−Ｌに対し、指向性制御部８１は到来
方向推定装置６３の到来方向推定結果６４に従い、指向
性を制御するための複素重み付けを行う。受信部は重み
付けられた信号に対し受信動作を行う。

【０２３１】以上のような動作により、複数の複素ディ
ジタル信号８０−１〜８０−Ｌに対し、複素重み付け合
成する指向性制御部８１により、到来方向推定結果６４
の方向に指向性ビームを持たせることができる。この場
合、より最適な指向性パタ−ンを形成することができ、
セクタアンテナを用いた場合よりも、さらに高品質な通
信が可能となるという効果が得られる。

【０２３２】なお、本実施の形態では、受信装置におい
て指向性制御を行う構成を示したが、図１８に示すよう
に、送信装置として指向性制御を行う構成でもよく、こ
の場合、送信電力の低減及び不要方向へ電波を放射しな
いため、他局間干渉を低減することができる。

【０２３３】図１８において、送信部７１からの送信信
号８２は指向性制御部８３に入力される。指向性制御部
８３は、送信信号８２をＬ分配し、到来方向推定装置６
３の到来方向推定結果６４に従って指向性を制御するた
め、それぞれに送信信号８２に対し複素重み付けを行
い、複素ディジタル信号８４−１〜８４−Ｌとして出力
する。Ｄ／Ａ変換器８５−１〜８５−Ｌはディジタル信
号をアナログ信号に変換しベ−スバンド信号８６−１〜
８６−Ｌとして出力する。送信周波数変換部８７−１〜
８７−Ｌはベ−スバンド信号８６−１〜８６−Ｌを送信
周波数帯に周波数変換を行なった高周波信号８８−１〜
８８−Ｌを出力し、アンテナ素子８９−１〜８９−Ｌか
ら送信信号を放射する。

【０２３４】さらに、図１７、図１８の機能をもつ送受
信装置としての適用も可能であり、この場合、高品質な
通信が可能となり、また、送信電力の低減及び不要方向
へ電波を放射しないため他局間干渉を低減することがで
きる。

【０２３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、到来方向
推定の精度劣化を招くことなく、到来方向評価関数によ
る到来角度評価のトータルの演算量を削減する電波到来
方向推定装置を実現でき、演算処理の高速化、あるいは
装置構成の簡易化を可能とする。また、本到来方向推定
装置の到来方向に指向性を向ける指向性制御機能を付加
したアンテナを送信部あるいは受信部に付加した送受信
装置とすることで、高品質な通信が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における電波到来方向推
定装置の構成を示すブロック図

【図２】本発明の実施の形態１における演算量の改善を
示す図

【図３】本発明の実施の形態１におけるコレスキ分解に
要する演算量を示す図

【図４】本発明の実施の形態２における方向推定処理部
の構成を示すブロック図

【図５】本発明の実施の形態３における方向推定処理部
の構成を示すブロック図

【図６】本発明の実施の形態４における方向推定処理部
の構成を示すブロック図

【図７】本発明の実施の形態５における方向推定処理部
の構成を示すブロック図

【図８】本発明の実施の形態６における方向推定処理部
の構成を示すブロック図

【図９】本発明の実施の形態７における方向推定処理部
の構成を示すブロック図

【図１０】本発明の実施の形態８における方向推定処理
部の構成を示すブロック図

【図１１】本発明の実施の形態９における方向推定処理
部の構成を示すブロック図

【図１２】本発明の実施の形態１０における方向推定処
理部の構成を示すブロック図

【図１３】本発明の実施の形態１１における方向推定処
理部の構成を示すブロック図

【図１４】本発明の実施の形態１１における方向推定処
理の動作を説明するための模式図

【図１５】本発明の実施の形態１２における指向性可変
受信装置の構成を示すブロック図

【図１６】本発明の実施の形態１２における指向性可変
送受信装置の構成を示すブロック図

【図１７】本発明の実施の形態１３における指向性可変
受信装置の構成を示すブロック図

【図１８】本発明の実施の形態１３における指向性可変
受信装置を指向性可変送信装置に変換した場合の構成を
示すブロック図

【図１９】従来の電波到来方向推定装置の一例における
構成を示すブロック図

【図２０】従来の電波到来方向推定装置における方向推
定処理部の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１ アレーアンテナ １−１〜１−Ｍ、７５−１〜７５−Ｌ アンテナ素子 ２−１〜２−Ｍ 高周波信号 ３−１〜３−Ｍ 受信部 ４−１〜４−Ｍ 復調信号 ５−１〜５−Ｍ、７９−１〜７９−Ｌ Ａ／Ｄ変換器 ６−１〜６−Ｍ 複素ディジタル信号 ７ 相関行列演算部 ８、８ａ 雑音固有空間行列演算部 ９、９ａ、２１、２１ａ、２４、２４ａ、２８ 三角行
列演算部 １０、１０ａ、２２、２５ａ、２６、２９、３２、３６
到来角評価部 １１、１１ａ、２３、２６ａ、２７、３０、３３、３７
到来角判定部 １２、１２ａ〜１２ｋ 方向推定処理部 ２０、２０ａ、２５ 逆行列演算部 ３１、３４ 相関ベクトル演算部 ３５、４２ ユニタリ変換部 ４０、４０ａ、５３、５５ 正領域評価部 ４１、４１ａ、５４、５６ 負領域評価部 ６０ 高精度到来角評価部 ６１ 高精度到来角判定部 ６３ 到来方向推定装置 ６６ セクタスイッチ ６７ セクタ制御部 ６８、７７−１〜７７−Ｌ 受信部 ７１ 送信部 ７２ 送受切換器 ８１ 指向性制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯田 泰明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 星野 正幸 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のアンテナ素子で構成されるアレー
   アンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受
   信された高周波信号を周波数変換後に復調処理すること
   で復調信号を出力する受信部と、前記復調信号を複素デ
   ィジタル信号に変換するアナログ／ディジタル（Ａ／
   Ｄ）変換器と、前記複素ディジタル信号の前記アンテナ
   素子間での相関演算を行うことで相関行列を算出する相
   関行列演算部と、前記相関行列を固有値分解することで
   雑音固有空間に属する固有ベクトルを列または行にもつ
   雑音固有空間行列を算出する雑音固有空間行列演算部
   と、前記雑音固有空間行列と前記雑音固有空間行列を共
   役転置した行列の積からなる行列を上または下三角行列
   の積に分解する三角行列演算部と、前記上または下三角
   行列を用いて表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価
   値を演算する到来角評価部と、前記到来角評価部の評価
   結果から到来角を判定する到来角判定部とを有すること
   を特徴とする電波到来方向推定装置。
2. 【請求項２】 複数のアンテナ素子が等間隔で直線上に
   構成されるアレーアンテナと、前記アレーアンテナの各
   アンテナ素子で受信された高周波信号を周波数変換後に
   復調処理することで復調信号を出力する受信部と、前記
   復調信号を複素ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
   と、前記複素ディジタル信号の前記アンテナ素子間での
   相関演算を行うことで相関行列を算出する相関行列演算
   部と、相関行列に対しユニタリ変換を行うユニタリ変換
   部と、前記ユニタリ変換後の相関行列に対し固有値分解
   することで雑音固有空間に属する固有ベクトルを列また
   は行にもつ雑音固有空間行列を算出する雑音固有空間行
   列演算部と、前記雑音固有空間行列と前記雑音固有空間
   行列を共役転置した行列の積からなる行列を上または下
   三角行列の積に分解する三角行列演算部と、前記上また
   は下三角行列を用いて表せる到来角評価関数の所定角度
   毎の評価値を演算する到来角評価部と、前記到来角評価
   部の評価結果から到来角を判定する到来角判定部とを有
   することを特徴とする電波到来方向推定装置。
3. 【請求項３】 複数のアンテナ素子で構成されるアレー
   アンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受
   信された高周波信号を周波数変換後に復調処理すること
   で復調信号を出力する受信部と、前記復調信号を複素デ
   ィジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディ
   ジタル信号の前記アンテナ素子間での相関演算を行うこ
   とで相関行列を算出する相関行列演算部と、前記相関行
   列の逆行列を算出する逆行列演算部と、前記逆行列を上
   または下三角行列の積に分解する三角行列演算部と、前
   記上または下三角行列を用いて表せる到来角評価関数の
   所定角度毎の評価値を演算する到来角評価部と、前記到
   来角評価部の評価結果から到来角を判定する到来角判定
   部とを有することを特徴とする電波到来方向推定装置。
4. 【請求項４】 複数のアンテナ素子で構成されるアレー
   アンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受
   信された高周波信号を周波数変換後に復調処理すること
   で復調信号を出力する受信部と、前記復調信号を複素デ
   ィジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディ
   ジタル信号の前記アンテナ素子間での相関演算を行うこ
   とで相関行列を算出する相関行列演算部と、前記相関行
   列を上または下三角行列の積に分解する三角行列演算部
   と、前記上または下三角行列の逆行列を算出する逆行列
   演算部と、前記上または下三角行列の逆行列を用いて表
   せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演算する到
   来角評価部と、前記到来角評価部の評価結果から到来角
   を判定する到来角判定部とを有することを特徴とする電
   波到来方向推定装置。
5. 【請求項５】 複数のアンテナ素子が等間隔で直線上に
   構成されるアレーアンテナと、前記アレーアンテナの各
   アンテナ素子で受信された高周波信号を周波数変換後に
   復調処理することで復調信号を出力する受信部と、前記
   復調信号を複素ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
   と、前記複素ディジタル信号の前記アンテナ素子間での
   相関演算を行うことで相関行列を算出する相関行列演算
   部と、相関行列に対しユニタリ変換を行うユニタリ変換
   部と、前記ユニタリ変換後の相関行列に対し逆行列を算
   出する逆行列演算部と、前記逆行列を上または下三角行
   列の積に分解する三角行列演算部と、前記上または下三
   角行列を用いて表せる到来角評価関数の所定角度毎の評
   価値を演算する到来角評価部と、前記到来角評価部の評
   価結果から到来角を判定する到来角判定部とを有するこ
   とを特徴とする電波到来方向推定装置。
6. 【請求項６】 複数のアンテナ素子が等間隔で直線上に
   構成されるアレーアンテナと、前記アレーアンテナの各
   アンテナ素子で受信された高周波信号を周波数変換後に
   復調処理することで復調信号を出力する受信部と、前記
   復調信号を複素ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
   と、前記複素ディジタル信号の前記アンテナ素子間での
   相関演算を行うことで相関行列を算出する相関行列演算
   部と、相関行列に対しユニタリ変換を行うユニタリ変換
   部と、前記ユニタリ変換後の相関行列を上または下三角
   行列の積に分解する三角行列演算部と、前記上または下
   三角行列の逆行列を算出する逆行列演算部と、前記上ま
   たは下三角行列の逆行列を用いて表せる到来角評価関数
   の所定角度毎の評価値を演算する到来角評価部と、前記
   到来角評価部の評価結果から到来角を判定する到来角判
   定部とを有することを特徴とする電波到来方向推定装
   置。
7. 【請求項７】 複数のアンテナ素子で構成されるアレー
   アンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受
   信された高周波信号を周波数変換後に復調処理すること
   で復調信号を出力する受信部と、前記復調信号を複素デ
   ィジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディ
   ジタル信号の前記アンテナ素子間での相関演算を行うこ
   とで相関行列を算出する相関行列演算部と、前記相関行
   列を上または下三角行列の積に分解する三角行列演算部
   と、前記上または下三角行列を用いて表せる到来角評価
   関数の所定角度毎の評価値を演算する到来角評価部と、
   前記到来角評価部の評価結果から到来角を判定する到来
   角判定部とを有することを特徴とする電波到来方向推定
   装置。
8. 【請求項８】 複数のアンテナ素子が等間隔で直線上に
   構成されるアレーアンテナと、前記アレーアンテナの各
   アンテナ素子で受信された高周波信号を周波数変換後に
   復調処理することで復調信号を出力する受信部と、前記
   復調信号を複素ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
   と、前記複素ディジタル信号の前記アンテナ素子間での
   相関演算を行うことで相関行列を算出する相関行列演算
   部と、前記相関行列に対しユニタリ変換を行うユニタリ
   変換部と、前記ユニタリ変換後の相関行列を上または下
   三角行列の積に分解する三角行列演算部と、前記上また
   は下三角行列を用いて表せる到来角評価関数の所定角度
   毎の評価値を演算する到来角評価部と、前記到来角評価
   から到来角を判定する到来角判定部とを有することを特
   徴とする電波到来方向推定装置。
9. 【請求項９】 複数のアンテナ素子で構成されるアレー
   アンテナと、前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受
   信された高周波信号を周波数変換後に復調処理すること
   で復調信号を出力する受信部と、前記復調信号を複素デ
   ィジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記複素ディ
   ジタル信号のうち、１つのアンテナ素子を基準として他
   のアンテナ素子間での相関演算を行うことで相関ベクト
   ルを算出する相関ベクトル演算部と、前記相関ベクトル
   を用いて表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値を
   演算する到来角評価部と、前記到来角評価部の評価結果
   から到来角を判定する到来角判定部とを有することを特
   徴とする電波到来方向推定装置。
10. 【請求項１０】 複数のアンテナ素子が等間隔で直線上
    に構成されるアレーアンテナと、前記アレーアンテナの
    各アンテナ素子で受信された高周波信号を周波数変換後
    に復調処理することで復調信号を出力する受信部と、前
    記復調信号を複素ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
    器と、前記複素ディジタル信号のうち、１つのアンテナ
    素子を基準として他のアンテナ素子間での相関演算を行
    うことで相関ベクトルを算出する相関ベクトル演算部
    と、前記相関ベクトルに対しユニタリ変換を行うユニタ
    リ変換部と、前記ユニタリ変換後の相関ベクトルを用い
    て表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演算す
    る到来角評価部と、前記到来角評価から到来角を判定す
    る到来角判定部とを有することを特徴とする電波到来方
    向推定装置。
11. 【請求項１１】 相関行列演算部が、アンテナ素子間で
    の相関演算ではなく、前記アンテナ素子の複素ディジタ
    ル信号の周波数伝達関数の離散値から周波数軸での相関
    行列を算出することを特徴とする請求項１から６記載の
    電波到来遅延時間推定装置。
12. 【請求項１２】 三角行列演算部は入力された行列Ｒを
    コレスキ分解により上三角行列Ｕの積Ｕ^HＵに分解する
    ことを特徴とする請求項１から８記載の電波到来方向推
    定装置。
13. 【請求項１３】 三角行列演算部は入力された行列Ｒを
    コレスキ分解により下三角行列Ｌの積ＬＬ^Hに分解する
    ことを特徴とする請求項１から８記載の電波到来方向推
    定装置。
14. 【請求項１４】 三角行列演算部は入力された行列を改
    訂コレスキ分解により上三角行列Ｕと対角行列Ｄの積Ｕ
    ^HＤＵに分解することを特徴とする請求項１から８記載
    の電波到来方向推定装置。
15. 【請求項１５】 三角行列演算部は入力された行列を改
    訂コレスキ分解により下三角行列Ｌと対角行列Ｄの積Ｌ
    ＤＬ^Hに分解することを特徴とする請求項１から８記載
    の電波到来方向推定装置。
16. 【請求項１６】 相関行列演算部が、相関行列を算出
    し、さらに、相関行列に対し空間スムージング処理を施
    した行列を出力することを特徴とする請求項１から８記
    載の電波到来方向推定装置。
17. 【請求項１７】 複数のアンテナ素子が等間隔で直線上
    に構成されるアレーアンテナである場合、アレーアンテ
    ナのボアサイト方向を角度の基準として、到来角評価部
    は正（または負）の角度θに対して到来角評価関数の評
    価値を算出する正（または負）領域評価部と、前記正
    （または負）領域評価部の評価結果から、負（または
    正）の角度−θに対する到来角評価値に変換する負（ま
    たは正）領域評価変換部とを有することを特徴とする請
    求項１から１０記載の電波到来方向推定装置。
18. 【請求項１８】 アレーアンテナが直線アレー形状であ
    る場合、到来角評価部での評価値演算において、アレー
    アンテナのエンドファイア方向の角度間隔をボアサイト
    方向よりも粗くして、到来角評価関数の評価値を算出す
    ることを特徴とする請求項１から１０記載の電波到来方
    向推定装置。
19. 【請求項１９】 到来角判定部の出力として得られる到
    来角を中心に所定の角度範囲で、前記到来角評価部で演
    算する角度間隔よりも細かい角度間隔で到来角評価関数
    の評価値を算出する高精度到来角評価部と、前記高精度
    到来角評価部の評価値から高精度に到来角を判定する高
    精度到来角判定部とからなることを特徴とする請求項１
    から１０記載の電波到来方向推定装置。
20. 【請求項２０】 受信部、Ａ／Ｄ変換器の代わりに、各
    アンテナ素子から得られる高周波信号を周波数変換及び
    位相検波することで中間周波数（ＩＦ）信号を出力する
    ＩＦ受信部と、前記ＩＦ信号をＩＦディジタル信号に変
    換するＩＦ周波数Ａ／Ｄ変換器と、前記ＩＦディジタル
    信号をディジタル直交復調し、複素ディジタル信号を相
    関行列演算部に出力するディジタル直交検波部とを有す
    ることを特徴とする請求項１から１０記載の電波到来方
    向推定装置。
21. 【請求項２１】 複数のアンテナ素子で構成されるアレ
    ーアンテナで受信された受信信号に対し、前記アンテナ
    素子間での相関演算を行うことで相関行列を算出し、前
    記相関行列を固有値分解することで雑音固有空間に属す
    る固有ベクトルを列または行にもつ雑音固有空間行列を
    算出し、前記雑音固有空間行列と前記雑音固有空間行列
    を共役転置した行列の積からなる行列を上または下三角
    行列の積に分解し、前記上または下三角行列を用いて表
    せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演算し、前
    記所定角度毎の評価結果から到来角を判定することを特
    徴とする電波到来方向推定方法。
22. 【請求項２２】 複数のアンテナ素子が等間隔で直線上
    に構成されるアレーアンテナで受信された受信信号に対
    し、前記アンテナ素子間での相関演算を行うことで相関
    行列を算出し、前記相関行列に対しユニタリ変換を行
    い、前記ユニタリ変換後の相関行列に対し固有値分解す
    ることで雑音固有空間に属する固有ベクトルを列または
    行にもつ雑音固有空間行列を算出し、前記雑音固有空間
    行列と前記雑音固有空間行列を共役転置した行列の積か
    らなる行列を上または下三角行列の積に分解し、前記上
    または下三角行列を用いて表せる到来角評価関数の所定
    角度毎の評価値を演算し、前記所定角度毎の評価値から
    到来角を判定することを特徴とする電波到来方向推定方
    法。
23. 【請求項２３】 複数のアンテナ素子で構成されるアレ
    ーアンテナで受信された受信信号に対し、前記アンテナ
    素子間での相関演算を行うことで相関行列を算出し、前
    記相関行列の逆行列を算出し、前記逆行列を上または下
    三角行列の積に分解し、前記上または下三角行列を用い
    て表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演算
    し、前記所定角度毎の評価結果から到来角を判定するこ
    とを特徴とする電波到来方向推定方法。
24. 【請求項２４】 複数のアンテナ素子で構成されるアレ
    ーアンテナで受信された受信信号に対し、前記アンテナ
    素子間での相関演算を行うことで相関行列を算出し、前
    記相関行列を上または下三角行列の積に分解し、前記上
    または下三角行列の逆行列を算出し、前記上または下三
    角行列の逆行列を用いて表せる到来角評価関数の所定角
    度毎の評価値を演算し、前記所定角度毎の評価結果から
    到来角を判定することを特徴とする電波到来方向推定方
    法。
25. 【請求項２５】 複数のアンテナ素子が等間隔で直線上
    に構成されるアレーアンテナで受信された受信信号に対
    し、前記アンテナ素子間での相関演算を行うことで相関
    行列を算出し、前記相関行列に対しユニタリ変換を行
    い、前記ユニタリ変換後の相関行列に対し逆行列を算出
    し、前記逆行列を上または下三角行列の積に分解し、前
    記上または下三角行列を用いて表せる到来角評価関数の
    所定角度毎の評価値を演算し、前記所定角度毎の評価結
    果から到来角を判定することを特徴とする電波到来方向
    推定方法。
26. 【請求項２６】 複数のアンテナ素子が等間隔で直線上
    に構成されるアレーアンテナで受信された受信信号に対
    し、前記アンテナ素子間での相関演算を行うことで相関
    行列を算出し、前記相関行列に対しユニタリ変換を行
    い、前記ユニタリ変換後の相関行列を上または下三角行
    列の積に分解し、前記上または下三角行列の逆行列を算
    出し、前記上または下三角行列の逆行列を用いて表せる
    到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演算し、前記所
    定角度毎の評価結果から到来角を判定することを特徴と
    する電波到来方向推定方法。
27. 【請求項２７】 複数のアンテナ素子で構成されるアレ
    ーアンテナで受信された受信信号に対し、前記アンテナ
    素子間での相関演算を行うことで相関行列を算出し、前
    記相関行列を上または下三角行列の積に分解し、前記上
    または下三角行列を用いて表せる到来角評価関数の所定
    角度毎の評価値を演算し、前記所定角度毎の評価結果か
    ら到来角を判定することを特徴とする電波到来方向推定
    方法。
28. 【請求項２８】 複数のアンテナ素子が等間隔で直線上
    に構成されるアレーアンテナで受信された受信信号に対
    し、前記アンテナ素子間での相関演算を行うことで相関
    行列を算出し、前記相関行列に対しユニタリ変換を行
    い、前記ユニタリ変換後の相関行列を上または下三角行
    列の積に分解し、前記上または下三角行列を用いて表せ
    る到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演算し、前記
    所定角度毎の評価結果から到来角を判定することを特徴
    とする電波到来方向推定方法。
29. 【請求項２９】 複数のアンテナ素子で構成されるアレ
    ーアンテナで受信された受信信号に対し、１つのアンテ
    ナ素子を基準として他のアンテナ素子間での相関演算を
    行うことで相関ベクトルを算出し、前記相関ベクトルを
    用いて表せる到来角評価関数の所定角度毎の評価値を演
    算し、前記所定角度毎の評価結果から到来角を判定する
    ことを特徴とする電波到来方向推定方法。
30. 【請求項３０】 複数のアンテナ素子が等間隔で直線上
    に構成されるアレーアンテナで受信された受信信号に対
    し、１つのアンテナ素子を基準として他のアンテナ素子
    間での相関演算を行うことで相関ベクトルを算出し、前
    記相関ベクトルに対しユニタリ変換を行い、前記ユニタ
    リ変換後の相関ベクトルを用いて表せる到来角評価関数
    の所定角度毎の評価値を演算し、前記所定角度毎の評価
    結果から到来角を判定することを特徴とする電波到来方
    向推定方法。
31. 【請求項３１】 請求項１から１０記載のうち１つの電
    波到来方向推定装置と、異なる主ビーム方向をもつ複数
    のセクタアンテナと、前記複数のセクタアンテナから前
    記電波到来方向推定装置による推定方向にビーム方向を
    もつ１つのセクタアンテナを選択するセクタ制御信号を
    出力するセクタ制御部と、前記セクタ制御信号に基づき
    セクタアンテナを択一的に接続するセクタスイッチと、
    前記セクタスイッチの出力信号に対し復調動作を行う受
    信部とを有することを特徴とする指向性可変受信装置。
32. 【請求項３２】 請求項１から１０記載のうち１つの電
    波到来方向推定装置と、異なる主ビーム方向をもつ複数
    のセクタアンテナと、前記複数のセクタアンテナから前
    記電波到来方向推定装置による推定方向にビーム方向を
    もつ１つのセクタアンテナを選択するセクタ制御信号を
    出力するセクタ制御部と、前記セクタ制御信号に基づき
    セクタアンテナを択一的に接続するセクタスイッチと、
    前記セクタアンテナから周波数変換後に変調信号を送信
    する送信部とを有することを特徴とする指向性可変送信
    装置。
33. 【請求項３３】 請求項１から１０記載のうち１つの電
    波到来方向推定装置と、異なる主ビーム方向をもつ複数
    のセクタアンテナと、前記複数のセクタアンテナから前
    記電波到来方向推定装置による推定方向にビーム方向を
    もつ１つのセクタアンテナを選択するセクタ制御信号を
    出力するセクタ制御部と、前記セクタ制御信号に基づき
    セクタアンテナを択一的に接続するセクタスイッチと、
    復調動作を行う受信部と、送信動作を行う送信部と、前
    記セクタスイッチに接続され、前記選択されたセクタア
    ンテナからの出力信号を前記受信部に入力させるか、ま
    たは前記送信部からの送信信号を前記選択されたセクタ
    アンテナから出力させる送受切換器とを有することを特
    徴とする指向性可変送受信装置。
34. 【請求項３４】 請求項１から１０記載のうち１つの電
    波到来方向推定装置と、前記電波到来方向推定装置で得
    られた到来方向に対してアレーアンテナの指向性が向く
    ように、復調信号に対し複素重み付け加算処理を行う指
    向性制御部と、前記指向性制御部の出力信号に対し復調
    動作を行う受信部とを有することを特徴とする指向性可
    変受信装置。
35. 【請求項３５】 請求項１から１０記載のうち１つの電
    波到来方向推定装置と、送信信号を生成する送信部と、
    前記送信信号を前記電波到来方向推定装置で得られた到
    来方向に対してアンテナ指向性が向くように、送信信号
    に対し複素重み付け加算処理を行う指向性制御部と、前
    記指向性制御部の出力を周波数変換する送信部と、前記
    送信部の出力を送信するアレーアンテナとを有すること
    を特徴とする指向性可変送信装置。