JP2002359586A

JP2002359586A - 適応送受信機

Info

Publication number: JP2002359586A
Application number: JP2001166365A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi En; 浩袁; Takeo Ozeki; 武雄大関; Takashi Ishi; 嵩石
Original assignee: Kyocera Corp; KDDI Corp; KDDI R&D Laboratories Inc
Current assignee: Kyocera Corp; KDDI Corp; KDDI Research Inc
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2002-12-13
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: JP4606647B2

Abstract

(57)【要約】【課題】同一チャネル干渉波が存在する環境下やマル
チパス伝搬環境下において、通信相手側の受信特性を改
善する適応送受信機を提供すること。【解決手段】ベースバンド信号発生器５２_１〜５２_Ｋ
でアンテナ５１_１〜５１ _Ｋからの受信信号を受信ベース
バンド信号にダウンコンバートする。適応制御プロセッ
サ５９はサンプリング時間Ｔｓごとに受信ベースバンド
信号とＬ個のビーム形成手段Ｂ１出力信号から、ビーム
形成手段Ｂ１で用いる重み付け係数と精度の高いＬ個の
推定到来波に対するフレームタイミングを出力する。送
信タイミング制御手段Ｂ３では、適応制御プロセッサ５
９から出力されるフレームタイミングを用いて、Ｌ個の
異なるタイミングの送信信号を生成する。送信ビーム形
成手段Ｂ４では送信タイミング制御手段Ｂ３出力を適応
制御プロセッサ５９から出力される重み付け係数ベクト
ルで重み付けし、各要素毎の合成を行い出力する。ＲＦ
信号発生器５ｄ_１〜５ｄ_ＫでＲＦ帯にアップコンバート
され、アンテナ５１_１〜５１_Ｋから送信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディジタル無線通信
システムにおいて、同一チャネル干渉波が存在する伝搬
環境下、又はマルチパス伝搬環境下で複数のアンテナ素
子から成るアレーアンテナを用いてアンテナ指向性のビ
ームを生成してパスダイバーシチ受信を実現すると共
に、そのアンテナ指向性のビームを用いて送信を行う適
応送受信機の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】干渉波の存在する環境におけるディジタ
ル通信において、アダプティブアレーアンテナは干渉波
の方向に指向性のヌルを形成することによって干渉波を
抑圧する。また、図６に示すように従来のＫ個のアンテ
ナ素子からなるアレーアンテナを用いることによって、
受信された信号を先行波信号と複数の遅延波信号に分離
した後、遅延時間差から異なるタイミングの送信信号を
生成し、重み付けをして合成することにより通信相手の
受信環境に適した送信信号を生成し送信することを実現
している。

【０００３】図６はアダプティブアレーアンテナを用い
た従来例の適応送受信機のブロック図である。同図にお
いて、Ｒは受信部、Ｔは送信部、３１_１〜３１_Ｋはアン
テナ素子で、送受信用アレーアンテナを構成する。受信
部Ｒにおいて、３２_１〜３２ _Ｌはベースバンド信号発生
器、３３は参照信号メモリ、３４は相関器、３５_１１〜
３５_ＬＫは複素用掛算器、３６_１〜３６_Ｌは複素加算
器、３７_１〜３７_Ｌは遅延補正器、３８はＭ波合成器、
３９は適応制御プロセッサである。また送信部Ｔにおい
て、３ａ_１〜３ａ_Ｌは遅延器、３ｂ_１１〜３ｂ_ＬＫは複
素掛算器、３ｃ_１〜３ｃ_Ｋは複素加算器、３ｄ_１〜３ｄ
_ＫはＲＦ信号発生器である。上記適応送受信機は送信信
号に対する適応制御を行うが、その制御の為の情報は受
信部Ｒから得る。受信部Ｒで得られる受信信号は送受局
にてディジタル信号によりディジタル変調され、図５に
示すように、時間幅Ｔｐｒｅのフレーム同期タイミング
検出等に用いるプリアンブル信号の後に、時間幅Ｔｄの
データ信号が続くフレーム構成で送られてくるものとす
る。まず、Ｋ個の各アンテナ素子３１_１〜３１_Kからの
受信信号に対して、それぞれベースバンド信号発生器３
２_１〜３２_Kで、ＲＦ周波数帯の受信信号をベースバン
ド帯へ周波数変換し、受信ベースバンド信号ｘ _１(ｔ)〜
ｘ_Ｋ(ｔ)を生成する。次に、各ベースバンド信号発生器
３２_１〜３２_Kからの受信ベースバンド信号ｘ_１(ｔ)〜
ｘ_Ｋ(ｔ)は掛算器３５_１１〜３５_Ｋにより適応制御プロ
セッサ３９からの異なるＬ個の重み付け係数のベクトル
Ｗ_１〜Ｗ _Ｌで重み付けを行い、先行波信号とＮ−１個の
遅延波信号を含む計Ｌ個の到来波信号ｙ_１(ｔ)〜ｙ
_Ｋ(ｔ)を推定して出力する。具体的には以下の式で到来
波信号ｙ_１(ｔ)を推定する。

【０００４】

【数１】

【０００５】一方、Ｌ個の各到来波信号のフレーム同期
タイミングは、参照信号メモリ３３に保持されているプ
リアンブル信号２１と受信ベースバンド信号を元に計算
する。すなわち、相関器３４においてフレーム信号区間
Ｔｆ（Ｔｐｒｅ＋Ｔｄ）でプリアンブル信号と受信ベー
スバンド信号との間の相関値を計算し、その絶対値２乗
の大きいほうからＬ個のピークが検出されるタイミング
をＬ個の各到来波信号のフレーム同期タイミングｔ_１〜
ｔ_Ｌとする。

【０００６】相関器３４で得られたＬ個の各到来波信号
のフレーム同期タイミングｔ_１〜ｔ _Ｌを元に、各受信信
号の遅延時間の補正を遅延補正器３７_１〜３７_Ｌで行
い、また、相関器３４で各到来波信号のタイミング検出
に利用する相関値のピークの高さから各到来波信号の受
信信号の電力Ｐ_１〜Ｐ_Ｌを推定し、Ｍ波合成器３８で遅
延補正された各受信信号の内、受信信号電力の大きいほ
うからＭ個を選択し合成を行い、到来波信号を出力す
る。

【０００７】遅延器３ａ_１〜３ａ_Ｌでは相関器３４で得
られたＬ個の各到来波信号のフレーム同期タイミングｔ
_１〜ｔ_Ｌに対応して、Ｌ個の異なるタイミングの送信信
号ｓ(ｔ)を生成する。そして、そのＬ個の送信信号に対
し掛算器３ｂ_１１〜３ｂ_ＬＫにより重み付け係数のベク
トルＷ_１〜Ｗ_Ｌで重み付けを行い加算器３ｃ_１〜３ｃ _Ｋ
で合成を行い、Ｋ個の各アンテナ素子３１_１〜３１_Ｋか
ら送信するＫ個の送信信号ｓ_１(ｔ)〜ｓ_Ｋ(ｔ)を出力す
る。具体的には以下の式で各アンテナ素子に対する送信
信号を生成する。

【０００８】

【数２】

【０００９】ＲＦ信号発生器３ｄ_１〜３ｄ_ＫではＫ個の
送信信号Ｓ_１(ｔ)〜Ｓ_Ｋ(ｔ)を周波数変換してＲＦ信号
を出力する。

【００１０】図７は図６に示す従来の適応送信機におけ
る適応制御プロセッサの構成を示している。図７におい
て、複素減算器４２_１〜４２_Ｌは上述の推定されたＬ個
の到来波信号ｙ_１(ｔ)〜ｙ_Ｋ(ｔ)〜と参照信号メモリ４
３に保持されているプリアンブル信号２１の差分である
誤差信号ｅ_１(ｔ)〜ｅ_Ｋ(ｔ)を出力する。重み演算回路
４１では、受信ベースバンド信号ｘ_１(ｔ)〜ｘ_Ｋ(ｔ)と
誤差信号ｅ_１(ｔ)〜ｅ _Ｋ(ｔ)を用いて、誤差信号ｅ
_１(ｔ)〜ｅ_Ｋ(ｔ)の２乗平均が小さくなるように、重み
付け係数のベクトルＷ_１〜Ｗ_Ｌを任意のアルゴリズムで
求め、出力する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図６に示した従来の適
応送信機の構成では、上述したようにマルチパス伝搬環
境下で電力の大きいほうからＬ個の到来波信号のフレー
ム同期タイミングを検出して、そのタイミングでＬ個の
異なるタイミングの送信信号を遅延器３ａ_１〜３ａ_Ｌで
生成する。しかしこのような構成であると、マルチパス
フェージング環境下では各到来波信号の電力が時間と共
に変化し、フレーム同期タイミングのジッタが増える。
フレーム同期タイミングのジッタが増え、検出精度の劣
化が起こると、遅延器３ａ_１〜３ａ_Ｌで送信信号に与え
る遅延時間に影響を及ぼす。また、同一チャネル干渉波
が存在し、その電力が所望波よりある程度以上強くなる
とフレーム同期の検出精度は劣化し、上述と同様の影響
がでる．この影響によって、通信相手側の受信信号が劣
化し通信相手側の受信特性に影響を及ぼす。

【００１２】本発明の目的は、同一チャネル干渉波が所
望波より強いような環境においても、精度の高い各受信
波信号の同期タイミングの検出を行え、そのタイミング
を用いて送信ビームを形成する適応送受信機を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る請求項１記載された適応送受信機は、
所定の配置形状で近接して並置されたＫ個（Ｋは２以上
の整数）のアンテナ素子からなるアレーアンテナによっ
て受信されたＫ個の、フレーム同期信号を含むフレーム
構成の受信信号から、最も早くアレーアンテナに到達す
る先行波信号と、上記先行波信号から遅延して到達する
Ｎ−１個（ＮはＫ−１以下の整数）の遅延波信号とを用
いて送信信号に対するタイミングと重みを計算する適応
送受信機であって、上記受信信号を、上記Ｋ個のアンテ
ナ素子で受信し、ベースバンド帯へ周波数変換をして受
信ベースバンド信号を出力する受信手段と、上記受信ベ
ースバンド信号に対して、上記先行波信号と上記Ｎ−１
個の遅延波信号を含むＬ個の信号にそれぞれ対応する重
み付け係数を乗算し、合成することによって、上記先行
波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号を
取り出して出力するビーム形成手段と、上記受信ベース
バンド信号と上記ビーム形成手段の出力信号から、上記
先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信
号にそれぞれ対応する上記重み付け係数を乗算して出力
するとともに、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波
信号を含むＬ個の信号に対応するフレームの同期タイミ
ングを出力する適応制御手段と、上記適応制御手段から
出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号
を含むＬ個の信号に対応するフレームの同期タイミング
に基づいて、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信
号のフレーム同期タイミングが一致するように、上記先
行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号
の遅延補正を行う遅延補正手段と、上記受信ベースバン
ド信号と、参照信号メモリに保持されている上記フレー
ム同期信号との相関値から、上記先行波信号と上記Ｎ−
１個の遅延波信号の電力を推定して出力する電力推定手
段と、上記遅延補正手段の出力信号のうち、上記電力推
定手段の出力から推定した電力の大きいＭ（ＭはＮ以
下）波の出力信号を合成し、前記到来波信号を出力する
合成手段と、上記適応制御手段から出力される上記先行
波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に
対応するフレームの同期タイミングを用いて、Ｌ個の異
なるタイミングの送信信号を生成する送信タイミング制
御手段と、上記送信タイミング制御手段の出力に上記適
応制御手段から出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１
個の遅延波信号を含むＬ個の信号にそれぞれ対応する重
み付け係数を乗算する送信ビーム形成手段と、上記送信
ビーム形成手段の出力をＲＦ帯へ周波数変換をして送信
ＲＦ信号を出力する送信手段と、を備えたことを特徴と
する。

【００１４】以上のように構成された請求項１記載の適
応送受信機においては、上記各アンテナ素子によって受
信されたＫ個の受信信号に対してそれぞれ、対応する重
み付け係数が乗算され、上記先行波信号と上記Ｎ−１個
の遅延波信号を含むＬ個の信号が、所定の時間間隔で取
り出されて上記ビーム形成手段から出力される。上記ビ
ーム形成手段から出力された上記先行波信号とＮ−１個
の遅延波信号を含むＬ個の信号に対してそれぞれ、上記
適応制御手段から出力されるフレームの同期タイミング
に基づいて、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信
号を含むＬ個の信号のフレーム同期タイミングが一致す
るよう遅延の補正が行われる。一方、Ｌ個の到来波信号
の受信電力が、受信信号とプリアンブル信号との間の相
関値から推定され、その値から遅延補正が行われた上記
先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信
号の内、電力の大きいＭ個が選択され合成されて出力さ
れる。また、上記適応制御手段から出力されるフレーム
同期タイミングに基づいて、Ｌ個の異なるタイミングの
送信信号を生成し、上記適応制御手段から出力される重
み付け係数を乗算することで送信側の指向性ビームを形
成する。これをＲＦ信号に周波数変換をして送信する。

【００１５】上記送信タイミング制御手段で正確なタイ
ミング制御が行われないと、正確な送信ビームが形成さ
れないので、より正確なフレームの同期タイミングを適
応制御手段から得ている。これによって、請求項１記載
の適応送受信機は、適切な送信ビームの形成が可能とな
り、従来例に比較して特性の改善を図ることができる。

【００１６】また、本発明の請求項２に記載された適応
送受信機は、請求項１記載の適応送受信機において、前
記適応制御手段が、上記受信ベースバンド信号のサンプ
リング時間間隔毎に、上記アンテナ素子毎の受信ベース
バンド信号と、上記Ｌ個のビーム形成手段の出力信号と
参照信号との差を表す誤差信号とから、任意のアルゴリ
ズムを用いて誤差信号の平均２乗誤差が最小となるよう
に上記アンテナ素子毎の重み付けの為の重み付け係数を
決定する重み演算回路と、上記誤差信号の平均２乗誤差
を計算する平均２乗誤差演算器と、上記平均２乗誤差演
算器の出力と閾値との比較から上記先行波信号と上記Ｎ
−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号の前記フレーム同
期タイミングを出力する閾値比較器と、で構成されたこ
とを要旨とする。

【００１７】このような構成により、上記先行波信号と
上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号の各フレー
ム同期タイミングを上記ビーム形成手段の出力と保持し
ておいたプリアンブル信号との差である誤差信号から得
ることを特徴としているので、請求項２記載の適応送受
信機は、従来の受信信号とプリアンブル信号との相関値
から得られるフレームの同期タイミングより精度の高い
同期タイミングを用いて、送信ビームの形成を行う為、
通信相手側の受信特性の改善を図ることができる。

【００１８】本発明の請求項３に記載された適応送受信
機は、請求項１記載の適応送受信機において、上記先行
波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の到来波
推定信号の内、合成するＭ個の信号の選択基準が異なる
だけで、他の構成は同一である。請求項３記載の適応送
受信機は、請求項１記載の適応送信機における電力推定
手段がない。その代わりに、適応制御手段より出力され
る上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ
個の到来波推定信号の各フレーム同期タイミングを検出
した時刻における誤差信号の平均２乗誤差値の小さいＭ
波を選択して合成することを特徴とする。

【００１９】以上のように、請求項３記載の適応送受信
機は請求項１乃至請求項２記載の適応送信機で必要であ
った電力推定手段を必要としないため、回路規模を少な
くした適応送受信機を実現することができる。

【００２０】また、本発明の請求項４記載の適応送受信
機は、前記適応制御手段において、閾値比較器が、前記
フレームの同期タイミングだけでなく、これと同時に該
フレーム同期タイミングの検出に用いた上記平均２乗誤
差の値を出力する点が請求項２とは異なっている。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明の適応送受信機の第
１の実施例を示す。同図において、５１_１〜５１_Ｋはア
レーアンテナを構成するアンテナ素子、Ｒは受信部、Ｔ
は送信部である。受信部Ｒにおいて、５２_１〜５２_Ｋは
ベースバンド信号発生器、５５_１１〜５５_ＬＫは複素掛
算器及び５６_１〜５６_Ｌは複素加算器でビーム形成手段
Ｂ１を構成する。５７_１〜５７_Ｌは遅延補正器で遅延補
正手段Ｂ２を構成する。５３は参照信号メモリ、５４は
相関器、５８はＭ波合成器、５９は適応制御プロセッサ
である。

【００２２】送信部Ｔにおいて、５ａ_１〜５ａ_ｂは遅延
器で、送信タイミング制御手段Ｂ３を構成する。５ｂ
_１１〜５ｂ_ＬＫは複素掛算器、５ｃ_１〜５ｃ_Ｋは複素加
算器で送信ビーム形成手段Ｂ４を構成する。５ｄ_１〜５
ｄ_ＫはＲＦ信号発生器である。

【００２３】上記実施例の主要な構成部分の機能は下記
の通りである。（１）受信ベースバンド信号発生器５２_１〜５２
_Kは、複数のアンテナ素子５１_１〜５１_Kからの受信信号
をベースバンド帯へ周波数変換をして受信ベースバンド
信号ｘ_１(ｔ)〜ｘ_Ｋ(ｔ)を生成する。（２）適応制御プロセッサ５９は、ベースバンド信号
発生器５２_１〜５２_Kの出力信号ｘ_１(ｔ)〜ｘ_Ｋ(ｔ)と
ビーム形成手段Ｂ１の出力信号ｙ_１(ｔ)〜ｙ_Ｌ(ｔ)に基
づいて、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を
含むＬ個の到来波信号に対応する重み付け係数のベクト
ルＷ_１〜Ｗ_Ｌ、及びフレームの同期タイミングｔ_１〜ｔ
_Ｌを推定し出力する。（３）ビーム形成手段Ｂ１はベースバンド信号発生器
５２_１〜５２_Kの出力信号ｘ_１(ｔ)〜ｘ_Ｋ(ｔ)を適応制
御プロセッサ５９から出力される重み付け係数ベクトル
Ｗ_１〜Ｗ_Ｌを用いて合成を行い、出力する。（４）相関器５４は参照信号メモリ５３に保持されて
いるプリアンブル信号２１とベースバンド信号発生器５
２_１から出力される受信ベースバンド信号ｘ_１(ｔ)との
間の相関値を計算し、Ｌ個の高いピーク値からＬ個の到
来波信号の受信電力を推定し出力する。（５）遅延補正手段Ｂ２は適応制御プロセッサ５９か
ら出力されるＬ個の到来波信号ｙ_１(ｔ)〜ｙ_Ｌ(ｔ)のフ
レーム同期タイミングｔ_１〜ｔ_Ｌを用いて、各ビーム形
成手段Ｂ１出力信号ｙ_１(ｔ)〜ｙ_Ｌ(ｔ)のフレームの同
期が一致するよう、適切な遅延処理を行う。（６）Ｍ波合成器５８は相関器５４で推定されたＬ個
の到来波信号の受信電力を用いて、遅延補正手段Ｂ２の
出力信号の内、電力の強いＭ波を選択して合成を行い出
力ｙ_１(ｔ)を生成する。（７）送信タイミング制御手段Ｂ３は適応制御プロセ
ッサ５９から出力されるＬ個のタイミングを用いて、Ｌ
個の異なるタイミングの送信信号ｓ(ｔ)を生成する。（８）送信ビーム形成手段Ｂ４は、送信タイミング制
御手段Ｂ３から出力されるＬ個の送信信号に適応制御プ
ロセッサ５９から出力される重み付け係数のベクトルＷ
_１〜Ｗ_Ｌを乗算し、その結果の要素毎の合成を行い、出
力する。（９）ＲＦ信号発生器５ｄ_１〜５ｄ_Ｋでは送信ビーム
形成手段Ｂ４から出力される信号を周波数変換して、Ｒ
Ｆ帯の信号を出力する。

【００２４】また、適応制御プロセッサ５９の構成を図
２に示す。同図において、６１は重み演算回路、６２_１
〜６２_Ｌは複素減算器、６３は参照信号メモリ、６４_１
〜６４_Ｌは平均２乗誤差演算器、６５_１〜６５_Ｌは閾値
比較器で、同図における主要な構成部分の機能は下記の
通りである。（１）重み演算回路６１はベースバンド信号発生器５
２_１〜５２_Ｋの出力信号ｘ_１(ｔ)〜ｘ_Ｋ(ｔ)と減算器６
２_１〜６２_Ｌから出力される誤差信号ｅ_１(ｔ)〜ｅ
_Ｋ(ｔ)を元に重み付け係数ベクトルＷ_１〜Ｗ_Ｌを出力す
る。（２）減算器６２_１〜６２_Ｌはビーム形成手段Ｂ１の
出力信号ｙ_１(ｔ)〜ｙ_Ｌ(ｔ)と参照信号メモリ６３に保
持されているプリアンブル信号２１の内参照する信号区
間ｄ(ｔ)との差分を計算し、誤差信号ｅ_１(ｔ)〜ｅ
_Ｋ(ｔ)として出力する。（３）平均２乗誤差演算器６４_１〜６４_Ｌは、誤差信
号ｅ_１(ｔ)〜ｅ_Ｋ(ｔ)の２乗平均を逐次計算し出力す
る。（４）閾値比較器６５_１〜６５_Ｌは、平均２乗誤差演
算器６４_１〜６４_Ｌの出力とある閾値との比較を行い、
平均２乗誤差演算器６４_１〜６４_Ｌの出力が閾値以下に
下がった時刻をＬ個の到来波信号のフレーム同期タイミ
ングとして出力する。

【００２５】次に、第１の実施例の動作を説明する。Ｋ
本（Ｋは２以上の整数）のアンテナ素子５１_１〜５１_K
からの受信信号は、ベースバンド信号発生器５２_１〜５
２_Kでベースバンド帯にダウンコンバートされ受信ベー
スバンド信号ｘ_１(ｔ)〜ｘ_Ｋ(ｔ)として出力される。適
応制御プロセッサ５９はサンプリング周期Ｔｓごとにベ
ースバンド信号発生器５２_１〜５２_Kからの出力信号ｘ
_１(ｔ)〜ｘ_Ｋ(ｔ)と後述するビーム形成手段Ｂ１の出力
信号ｙ_１(ｔ)〜ｙ_Ｌ(ｔ)とを入力として、そのビーム形
成手段Ｂ１の出力信号ｙ_１(ｔ)〜ｙ_Ｌ(ｔ)と送信された
プリアンブル信号２１との平均２乗が最小となるよう
に、任意のアルゴリズムを用いて重み付け係数のベクト
ルＷ_１〜Ｗ_Ｌを推定し、ビーム形成手段Ｂ１へ出力す
る。

【００２６】ビーム形成手段Ｂ１はサンプリング周期Ｔ
ｓごとに更新され入力される重み付け係数のベクトルＷ
_１〜Ｗ_Ｌと受信ベースバンド信号ｘ_１(ｔ)〜ｘ_Ｋ(ｔ)を
複素乗算器５５_１ｉ〜５５_Ｌｉ（１≦ｉ≦Ｋ）で乗算
し、複素加算器５６_１〜５６_Ｌにおいて、その乗算結果
を足し合わせて、サンプリング周期Ｔｓごとに合成信号
ｙ_１(ｔ)〜ｙ_Ｌ(ｔ)を出力する．上述の操作は、Ｌ個の
独立な線形合成を行うことに相当し、受信ベースバンド
信号に含まれる干渉波信号を打ち消すことでその電力を
雑音電力程度にまで抑圧し、Ｌ個の到来波の信号を抽出
することができる。

【００２７】参照信号メモリ６３は時間間隔Ｔｐｒｅの
プリアンブル信号のうち参照する信号区間を保持してい
て、その信号ｄ(ｔ)を出力する。減算器６２_１〜６２_Ｌ
はプリアンブル信号ｄ(ｔ)とＬ個の到来波の推定信号で
あるビーム形成手段出力ｙ_１(ｔ)〜ｙ_Ｌ(ｔ)との差分で
ある誤差信号

【００２８】

【数３】を時刻サンプリング点ｊごとに出力する。

【００２９】平均２乗誤差演算器６４_１〜６４_Ｌでは減
算器６２_１〜６２_ＬからのＬ個の誤差信号ｅ_１(ｔ)〜ｅ
_Ｌ(ｔ)の各平均２乗誤差

【００３０】

【数４】

【００３１】を計算する。閾値比較部６５_１〜６５_Ｌで
は、平均２乗誤差演算器６４_１〜６４ _Ｌの出力を所定閾
値と比較を行い、誤差信号の２乗平均が閾値以下に落ち
たタイミングからＬ個の到来波のフレームの同期タイミ
ングを求め出力する。これは、プリアンブル信号ｄ(ｔ)
とビーム形成手段の出力信号ｙ_１(ｔ)〜ｙ_Ｌ(ｔ)とのタ
イミングが一致した時、誤差信号ｅ_１(ｔ)〜ｅ_Ｌ(ｔ)の
２乗平均が確率的に一番小さくなるからである。

【００３２】遅延補正手段Ｂ２ではＬ個の到来波の推定
信号であるビーム形成手段Ｂ１の出力信号ｙ_１(ｔ)〜ｙ
_Ｌ(ｔ)の間のフレーム同期を一致させることを行う。Ｌ
個の到来波信号は各々違ったフレームタイミングで到来
するが、このＬ個の到来波信号の推定信号を後述のＭ波
合成器５８で合成するためには、各々の信号のフレーム
同期を一致させる必要がある。適応制御プロセッサ５９
より入力されるＬ個の到来波推定信号ｙ_１(ｔ)〜ｙ
_Ｌ(ｔ)に対するフレーム同期タイミングｔ_１〜ｔ_Ｌに基
づいて、各々のＬ個の信号を適切に遅延させＬ個全ての
推定信号のフレームを同期させる。

【００３３】Ｍ波合成器５８では遅延補正手段Ｂ２のＬ
個の出力信号の内、相関器５４より入力される各々の到
来波推定信号に対する受信電力Ｐを用い、その受信電力
の大きいＭ個の到来波推定信号のみを合成して到来波信
号を出力する。

【００３４】送信タイミング制御手段Ｂ３ではＬ個の到
来波の推定信号から得られる各信号の遅延時間を用い
て、送信信号ｓ(ｔ)の送信タイミングの制御を行う。遅
延時間の差は伝播距離の差であるため、送信側で前もっ
てＬ個の異なるタイミングの送信信号を生成し、到来方
向にビームを向けて送信すれば、受信側ではタイミング
の一致したマルチパスを介して受信することが出来る。

【００３５】送信ビーム形成手段Ｂ４ではサンプリング
周期Ｔｓごとに更新され入力される重み付け係数のベク
トルＷ_１〜Ｗ_Ｌと異なるタイミングの送信信号ｓ(ｔ−
ｔ_１)〜ｓ(ｔ−ｔ_Ｌ)を複素乗算器５ｂ_１ｉ〜５ｂ_Ｌｉ
（１≦ｉ≦Ｋ）で乗算し、複素加算器５ｃ_１〜５ｃ_Ｋに
おいて、その乗算結果を足し合わせて、サンプリング周
期Ｔｓごとに合成信号を出力する。上述の操作は、Ｌ個
の独立な線形合成を行うことに相当し、受信部で得られ
た重み付け係数ベクトルを用いることで、到来波と同じ
方向にビームを持つ放射パターンで送信信号を送信する
ことが出来る。ＲＦ信号発生器５ｄ_１〜５ｄ_Ｋは送信ビ
ーム形成手段Ｂ３の出力信号に周波数変換を施し、ＲＦ
帯の信号としてアンテナ素子５１_１〜５１_Ｋに送る。

【００３６】本発明の第２の実施例を説明する構成図を
図３に示す。第２の実施例が図４で表された第１の実施
例と異なる点は、図３におけるＭ波合成器７８と適応制
御プロセッサ７９の機能である。適応制御プロセッサ７
９の具体的な構成を図４に示す。適応制御プロセッサ７
９の基本的な構成は第１の実施例の適応制御プロセッサ
５９を表した図２とほぼ同じであるが、閾値比較器８５
_１〜８５_Ｌの出力が異なる。閾値比較器８５_１〜８５_Ｌ
の出力は、入力である各々到来波推定信号の誤差信号ｅ
_１(ｔ)〜ｅ_Ｋ(ｔ)の２乗平均が閾値以下に落ちたタイミ
ングからＬ個の到来波のフレーム同期タイミングｔ_１〜
ｔ_Ｌ、およびその時点での誤差信号の２乗平均の値ｅ_１
〜ｅ_Ｌを出力する。

【００３７】Ｍ波合成器７８は適応制御プロセッサ７９
から入力されるＬ個の誤差値の内、値の小さいＭ個を選
択し、その誤差値が出力されるＭ個の到来波推定信号を
合成し出力する。以上が第１の実施例と異なる点であ
り、他の動作は全く同じである。

【００３８】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明による適応送受
信機によれば、干渉波抑圧のためにアレーアンテナを適
用し、重み付けのための重み付け係数を計算するために
必要な誤差信号を到来波のフレームタイミング検出にも
用いることで新たな同期回路が不要となる。また誤差信
号から得られるフレームタイミングの検出精度は高く、
そのタイミングを用いて送信信号の適応制御を行えば、
通信相手側の受信特性を改善することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適応送受信機の第１の実施例の構成を
説明するためのブロック図である。

【図２】図１の実施例における適応制御プロセッサの構
成を説明するためのブロック図である。

【図３】本発明の適応送受信機の第２の実施例の構成を
説明するためのブロック図である。

【図４】図３の実施例における適応制御プロセッサの構
成を説明するためのブロック図である。

【図５】送信信号のフレーム構成を説明するための図で
ある。

【図６】従来の適応送受信機の第１の実施例の構成を説
明するためのブロック図である。

【図７】図６の適応制御プロセッサの構成を説明するた
めのブロック図である。

【符号の説明】

２１プリアンブル信号２２データ信号３１_１乃至３１_Ｋ、５１_１乃至５１_Ｋアンテナ素子３２_１乃至３２_Ｋ、５２_１乃至５２_Ｋベースバンド信
号発生器３３、４３、５３、６３参照信号メモリ３４、５４相関器３５_１ｍ乃至３５_Ｌｍ、３ｂ_１ｍ乃至３ｂ_Ｌｍ、５５
_１ｍ乃至５５_Ｌｍ、５ｂ_１ _ｍ乃至５ｂ_Ｌｍ複素乗算器３６_１乃至３６_Ｌ、３ｃ_１乃至３ｃ_Ｋ、５６_１乃至５６
_Ｌ、５ｃ_１乃至５ｃ_Ｋ複素加算器３７_１乃至３７_Ｌ、３ａ_１乃至３ａ_Ｌ、５７_１乃至５７
_Ｌ、５ａ_１乃至５ａ_Ｌ遅延器３８、５８、７８Ｍ波合成器３９、５９、７９適応制御プロセッサ４１、６１重み演算回路４２_１乃至４２_Ｌ、６２_１乃至６２_Ｌ複素減算器６４_１乃至６４_Ｌ平均２乗誤差演算器６５_１乃至６５_Ｌ、８５_１乃至８５_Ｌ閾値比較器３ｄ_１乃至３ｄ_Ｋ、５ｄ_１乃至５ｄ_ＫＲＦ信号発生器Ｂ１ビーム形成手段Ｂ２遅延補正手段Ｂ３送信タイミング制御手段Ｂ４送信ビーム形成手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者袁浩埼玉県上福岡市大原２−１−15 株式会社ケイディーディーアイ研究所内 (72)発明者大関武雄埼玉県上福岡市大原２−１−15 株式会社ケイディーディーアイ研究所内 (72)発明者石嵩埼玉県上福岡市大原２−１−15 株式会社ケイディーディーアイ研究所内Ｆターム(参考） 5K046 AA05 EE06 EE56 EF02 5K059 CC02 DD32 DD35 EE02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の配置形状で近接して並置されたＫ
個（Ｋは２以上の整数）のアンテナ素子からなるアレー
アンテナによって受信されたＫ個の、フレーム同期信号
を含むフレーム構成の受信信号から、最も早くアレーア
ンテナに到達する先行波信号と、上記先行波信号から遅
延して到達するＮ−１個（ＮはＫ−１以下の整数）の遅
延波信号とを用いて送信信号に対するタイミングと重み
を計算する適応送受信機であって、上記受信信号を、上記Ｋ個のアンテナ素子で受信し、ベ
ースバンド帯へ周波数変換をして受信ベースバンド信号
を出力する受信手段と、上記受信ベースバンド信号に対して、上記先行波信号と
上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応する
複数の重み係数を乗算し、合成することによって、上記
先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信
号を取り出して出力するビーム形成手段と、上記受信ベースバンド信号と上記ビーム形成手段の出力
信号から、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号
を含むＬ個の信号にそれぞれ対応する上記重み付け係数
を乗算して出力するとともに、上記先行波信号と上記Ｎ
−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレー
ムの同期タイミングを出力する適応制御手段と、上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記
Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレ
ームの同期タイミングに基づいて、上記先行波信号と上
記Ｎ−１個の遅延波信号のフレーム同期タイミングが一
致するように、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波
信号を含むＬ個の信号の遅延補正を行う遅延補正手段
と、上記受信ベースバンド信号と、参照信号メモリに保持さ
れている上記フレーム同期信号との相関値から、上記先
行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号の電力を推定して
出力する電力推定手段と、上記遅延補正手段の出力信号のうち、上記電力推定手段
の出力から推定した電力の大きいＭ（ＭはＮ以下）波の
出力信号を合成し、前記到来波信号を出力する合成手段
と、上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記
Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレ
ームの同期タイミングを用いて、Ｌ個の異なるタイミン
グの送信信号を生成する送信タイミング制御手段と、上記送信タイミング制御手段の出力に上記適応制御手段
から出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波
信号を含むＬ個の信号にそれぞれ対応する重み係数を乗
算する送信ビーム形成手段と、上記送信ビーム形成手段の出力をＲＦ帯へ周波数変換を
して送信ＲＦ信号を出力する送信手段と、を備えたこと
を特徴とする適応送受信機。
【請求項２】前記適応制御手段は、上記受信ベースバンド信号のサンプリング時間間隔毎
に、上記アンテナ素子毎の受信ベースバンド信号と、上
記Ｌ個のビーム形成手段の出力信号と参照信号との差を
表す誤差信号とから、任意のアルゴリズムを用いて誤差
信号の平均２乗誤差が最小となるように上記アンテナ素
子毎の重み付けの為の重み付け係数を決定する重み演算
回路と、上記誤差信号の平均２乗誤差を計算する平均２乗誤差演
算器と、上記平均２乗誤差演算器の出力と閾値との比較から上記
先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信
号の前記フレーム同期タイミングを出力する閾値比較器
と、で構成されたことを特徴とする請求項１記載の適応
送受信機。
【請求項３】所定の配置形状で近接して並置されたＫ
個（Ｋは２以上の整数）のアンテナ素子からなるアレー
アンテナによって受信されたＫ個の、フレーム同期信号
を含むフレーム構成の受信信号から、最も早くアレーア
ンテナに到達する先行波信号と、上記先行波信号から遅
延して到達するＮ−１個（ＮはＫ−１以下の整数）の遅
延波信号とを用いて送信信号に対するタイミングと重み
を計算する適応送受信機であって、上記受信信号を、上記Ｋ個のアンテナ素子で受信し、ベ
ースバンド帯へ周波数変換をして受信ベースバンド信号
として出力する受信手段と、上記受信ベースバンド信号に対して、上記先行波信号と
上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応する
複数の重み付け係数を乗算し、合成することによって、
上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個
の信号を取り出して出力するビーム形成手段と、上記受信ベースバンド信号と上記ビーム形成手段の出力
信号から、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号
を含むＬ個の信号に対応する重み係数を演算して出力す
るとともに、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信
号を含むＬ個の信号に対応するフレームの同期タイミン
グを出力すると共に、上記同期タイミングの検出に用い
た上記平均２乗誤差の値を出力する適応制御手段と、上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記
Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレ
ームの同期タイミングに基づいて、上記先行波信号と上
記Ｎ−１個の遅延波信号のフレーム同期タイミングが一
致するように、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波
信号を含むＬ個の信号の遅延補正を行う遅延補正手段
と、上記遅延補正手段の出力信号のうち、上記適応制御手段
が出力するＬ個の平均２乗誤差値の内、値の小さいＭ
（ＭはＮ以下）個を選択し、それに対応するＭ個の到来
波推定信号を合成し出力する合成手段と、上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記
Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレ
ームの同期タイミングを用いて、Ｌ個の異なるタイミン
グの送信信号を生成する送信タイミング制御手段と、上記送信タイミング制御手段出力に上記適応制御手段か
ら出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信
号を含むＬ個の信号にそれぞれ対応する重みを乗算する
送信ビーム形成手段と、上記送信ビーム形成手段の出力をＲＦ帯へ周波数変換を
して送信ＲＦ信号を出力する送信手段と、を備えたこと
を特徴とする適応送受信機。
【請求項４】前記適応制御手段は、上記受信ベースバンド信号のサンプリング時間間隔毎
に、上記アンテナ素子毎の受信ベースバンド信号と、上
記Ｌ個のビーム形成手段の出力信号と参照信号との差を
表す誤差信号とから、任意のアルゴリズムを用いて誤差
信号の平均２乗誤差が最小となるように上記アンテナ素
子毎の重み付けの為の重み係数を決定する重み演算回路
と、上記誤差信号の平均２乗誤差を計算する平均２乗誤差演
算器と、上記平均２乗誤差演算器の出力と閾値との比較から上記
先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信
号の前記フレームの同期タイミング及び該同期タイミン
グの検出に用いた上記平均２乗誤差の値を出力する閾値
比較器と、で構成されたことを特徴とする請求項３記載
の適応送受信機。