JP2002368663A

JP2002368663A - 適応アンテナ装置

Info

Publication number: JP2002368663A
Application number: JP2001169236A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Kishigami; 高明岸上; Takashi Fukagawa; 隆深川; Yasuaki Yuda; 泰明湯田; Masayuki Hoshino; 正幸星野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2002-12-20
Anticipated expiration: 2021-06-05
Also published as: JP3738705B2

Abstract

(57)【要約】【課題】到来方向及び角度広がり検出を行い、検出の
結果得られる到来方向に指向性を向け、そのビーム幅は
角度広がりに応じて可変する。また、干渉波の方向と角
度広がりを検出し、干渉波方向にヌルを形成し、そのヌ
ル幅は角度広がりに応じて可変する指向性を形成する。【解決手段】受信部３の出力信号４を用いて最大電力
を有する到来波の到来方向を推定する主波方向推定部５
と、最大電力を有する到来波の到来方向における角度広
がりを推定する角度広がり推定部６と、最大電力を有す
る到来波の到来方向にアレーアンテナ１の指向性を向
け、さらにそのビーム幅は前記角度広がり推定部６の推
定結果を基に可変するアレーウエイトを生成するウエイ
ト生成部７により、所望波方向の角度広がりにより最適
なビーム幅のアレーアンテナの指向性を形成することが
できる。

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
用いた方向及び角度広がり推定結果を基にアンテナ指向
性を可変する適応アンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のアンテナ素子からなるアレーアン
テナを用いて、電波の到来方向推定を行う方法として、
ＭＵＳＩＣ、ＥＳＰＲＩＴ、Ｃａｐｏｎ、フーリエ法が
ある。例えば、ＭＵＳＩＣ法に関しては、文献Ｒ．Ｏ．
Ｓｃｈｍｉｄｔ、“ＭｕｌｔｉｐｌｅＥｍｉｔｔｅｒ
ＬｏｃａｔｉｏｎａｎｄＳｉｇｎａｌＰａｒａ
ｍｅｔｅｒＥｓｔｉｍａｔｉｏｎ”、ＩＥＥＥＴｒ
ａｎｓ．，ＡＰ−３４，ｐｐ．２７６−２８０（１９８
６）に記載されている。

【０００３】また、到来波の角度広がりの推定法とし
て、Ｎ．Ｓ．Ｍ．Ｓｈａｈ他、“ＭＵＳＩＣアルゴリズ
ムを用いた到来方向と角度広がりの同時推定”、2000年
電子情報通信学会通信ソサエティ大会B-1-31に記載され
ている。また、所望波および干渉波方向が既知の場合、
所望波方向に指向性ビームを向け、干渉波方向にヌルを
向けるビーム形成のアルゴリズムとして、ＤＣＭＰ法が
一般的に知られている。

【０００４】さらに、電波の到来方向推定結果を基にア
ンテナの指向性を適応的に変化させる方法として、特開
２０００−２１６６２０が開示されている。以下、図９
を用いてその動作説明を行う。まず、複数の受信アンテ
ナ５０−１〜５０−Ｌと、これらの受信アンテナでより
受信された高周波信号５１−１〜５１−Ｌをそれぞれ２
分配する信号分配手段５２と、この信号分配手段５２に
より分配された一方の系統の高周波信号を用い、前記複
数のアンテナ５０−１〜５０−Ｌで受信した受信信号の
共分散行列を求めるとともにこれに基づき複数の到来波
の方位測定を行い、この共分散行列と複数の到来波の方
位情報とを出力するＭＵＳＩＣ法を用いた方位測定手段
５３と、この方位測定手段５３における測定の結果得ら
れた複数の到来波の方位情報により指定された一つの方
位情報を保存する指定信号保存手段５４と、前記信号分
配手段５２により分配された他方の系統の高周波信号を
受信し、前記指定信号保存手段５４で保存された、指定
された１つの方位以外の信号を抑圧させるための重み付
けを前記共分散行列に基づき演算する重み付け演算回路
５５と、前記重み付け演算回路５５で演算された重み付
けにより前記複数の受信アンテナ５０−１〜５０−Ｌで
受信された高周波信号５１−１〜５１−Ｌに重み付けを
行う重み付け手段５６と、この重み付け手段より出力さ
れる高周波信号を合成して出力する信号合成手段５７と
を含み、信号合成手段５７の出力を復調部５８により復
調を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来は、推定された所
望波の到来方向に対する指向性ビームを形成している
が、実際の伝搬環境下では、無線局周辺の建物などによ
り反射や回折の影響を受け、角度広がりをもって電波は
到来する。所望波の到来波方向へ指向性ビームを向ける
場合、角度広がりに応じた最適な指向性ビームの形成は
従来考慮されていない。また、複数波が到来する環境下
において、最適な到来波を選択する方法としては、最大
電力波を選択するのが一般的であった。しかしながら、
受信電力が大きくても、マルチパス波を多く含む電波を
選択する可能性があった。

【０００６】本発明は、角度広がり推定結果を用いて、
指向性ビーム形成におけるビーム幅を可変にする。ま
た、複数到来波が存在する場合は角度広がりの小さい到
来波方向を選択し、この方向に指向性ビームをむけるこ
とで送受信品質改善を行う適応アンテナ装置を提供する
ことを目的とする。さらには、干渉波方向に対しては、
干渉波の角度広がりに応じたヌル幅のヌルを形成するこ
とで、到来方向推定誤差が含まれる場合でも、ロバスト
な干渉波抑圧が可能となる適応アンテナ装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、受信部
の出力信号を用いて最大電力を有する到来波の到来方向
を推定する主波方向推定部と、前記最大電力を有する到
来波の到来方向における角度広がりを推定する角度広が
り推定部と、前記最大電力を有する到来波の到来方向に
前記アレーアンテナの指向性を向け、さらにそのビーム
幅は前記角度広がり推定部の推定結果を基に可変するア
レーウエイトを生成するウエイト生成部により、所望波
方向の角度広がりにより最適なビーム幅のアレーアンテ
ナの指向性を形成することができる。

【０００８】

【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
到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受信部と、
前記受信部の出力信号を用いて最大電力を有する到来波
の到来方向を推定する主波方向推定部と、前記主波方向
推定部の出力を用いて前記最大電力を有する到来波の到
来方向における角度広がりを推定する角度広がり推定部
と、前記最大電力を有する到来波の到来方向に前記アレ
ーアンテナの指向性を向け、さらにそのビーム幅は前記
角度広がり推定部の推定結果を基に可変するアレーウエ
イトを生成するウエイト生成部と、前記受信部の出力信
号に前記アレーウエイトを乗算し合成する受信ビーム形
成部と、前記受信ビーム形成部の出力信号に対し復調処
理を行う復調部とを有する適応アンテナ装置であり、主
波方向に対する角度広がりに応じてメインローブのビー
ム幅を可変することができ、角度広がりが所定値よりも
大きい場合、それらのマルチパスを含む主波方向から、
狭ビームの指向性を向けることでマルチパス抑圧効果を
さらに高めることができる作用を有する。

【０００９】本発明の請求項２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到来波の信号
を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部の
出力信号を用いて複数の到来波の到来方向及びそれらの
電力を推定する到来方向推定部と、前記到来方向推定部
の出力を用いて前記複数の到来波から最大電力波を選択
し、前記複数の到来波のうち、前記最大電力波に対して
電力が所定値以内の到来波に対し角度広がりを推定する
角度広がり推定部と、前記最大電力波に対し到来波電力
が所定値以内の到来波が存在する場合には角度広がりが
最小となる方向に、存在しない場合は前記最大電力波方
向に、前記アレーアンテナの指向性を向けるアレーウエ
イトを生成するウエイト生成部と、前記受信部の出力信
号に前記アレーウエイトを乗算し合成する受信ビーム形
成部と、前記受信ビーム形成部の出力信号に対し復調処
理を行う復調部とを有する適応アンテナ装置であり、角
度広がりが最小である到来波の到来方向にメインビーム
を向けることが可能となり、受信電力的にも比較的良好
で、かつ、角度広がりを構成する素波間の遅延分散が小
さい到来波を選択的に受信することが可能になり、マル
チパス抑圧効果を高めることで、受信品質を改善するこ
とができる作用を有する。

【００１０】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到来波の信号
を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部の
出力信号を用いて最大電力を有する到来波の到来方向を
推定する主波方向推定部と、前記主波方向推定部の出力
を用いて前記最大電力を有する到来波の到来方向におけ
る角度広がりを推定する角度広がり推定部と、前記最大
電力を有する到来波の到来方向に前記アレーアンテナの
指向性を向けるアレーウエイトを生成するウエイト生成
部と、送信信号に対し前記アレーウエイトを乗算する送
信ビーム形成部と、前記送信ビーム形成部の出力を前記
アレーアンテナから送信する送信部とを有する適応アン
テナ装置であり、到来波の角度広がりに応じてメインロ
ーブのビーム幅を可変した指向性パターンで送信するこ
とができ、通信を行うおうとする無線局以外に存在する
無線局に対して干渉を十分に低減できる作用を有する。

【００１１】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到来波の信号
を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部の
出力信号を用いて複数の到来波の到来方向及びそれらの
電力を推定する到来方向推定部と、前記到来方向推定部
の出力を用いて前記複数の到来方向から最大電力波を選
択し、前記複数の到来波のうち、前記最大電力波に対し
て電力が所定値以内の到来波に対し角度広がりを推定す
る角度広がり推定部と、前記最大電力波に対し到来波電
力が所定値内の到来波が存在する場合は角度広がりが最
小となる方向に、存在しない場合は前記最大電力波方向
に、前記アレーアンテナの指向性を向けるアレーウエイ
トを生成するウエイト生成部と、送信信号に対し前記ア
レーウエイトを乗算する送信ビーム形成部と、前記送信
ビーム形成部の出力を前記アレーアンテナから送信する
送信部とを有する適応アンテナ装置であり、通信を行う
おうとする所望の無線局以外に存在する無線局に対して
干渉を十分に低減でき、さらに複数の到来波が存在する
場合は、受信電力的にも比較的良好で、かつ、角度広が
りを構成する素波間の遅延分散が小さい到来方向を選択
し、その方向に対し送信することが可能になり、これに
より所望の無線局における受信品質を高めることができ
るができる作用を有する。

【００１２】本発明の請求項５に記載の発明は、ウエイ
ト生成部が形成する指向性のビーム幅は角度広がり推定
部の推定結果を基に可変する請求項２又は４記載の適応
アンテナ装置であり、到来波の角度広がりに応じてメイ
ンローブのビーム幅を可変した指向性パターンで送信す
ることができ、通信を行うおうとする無線局以外に存在
する無線局に対して干渉を十分に低減できる作用を有す
る。

【００１３】本発明の請求項６に記載の発明は、ウエイ
ト生成部は角度広がりが所定値より大きい場合、ビーム
幅を狭めた指向性ビームを形成する請求項１、３又は５
記載の適応アンテナ装置であり、到来波の角度広がりに
応じてメインローブのビーム幅を可変した指向性パター
ンで送受信することができる作用を有する。

【００１４】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到来波の信号
を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部の
出力信号を用いて最大電力を有する到来波の到来方向を
推定する主波方向推定部と、前記受信部の出力信号を用
いて干渉波の到来方向を推定する干渉波到来方向推定部
と、前記干渉波到来方向推定部の出力を用いて前記干渉
波の到来方向の角度広がりを推定する干渉波角度広がり
推定部と、前記最大電力を有する到来波の到来方向に前
記アレーアンテナの指向性を向け、前記最大電力を有す
る到来波の方向と前記干渉波の到来方向が同一でない場
合、前記干渉波の到来方向に、干渉波角度広がりに応じ
た幅の指向性のヌルを形成するアレーウエイトを生成す
るウエイト生成部と、前記受信部の出力信号に前記アレ
ーウエイトを乗算し合成する受信ビーム形成部と、前記
受信ビーム形成部の出力信号に対し復調処理を行う復調
部とを有する適応アンテナ装置であり、干渉波の角度広
がりに応じたヌル幅を形成することができ、到来方向推
定に誤差が含まれる場合でも、干渉波の抑圧効果の高い
指向性が形成されることで、受信品質の改善ができる作
用を有する。

【００１５】本発明の請求項８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到来波の信号
を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部の
出力信号を用いて複数の到来波の到来方向及びそれらの
電力を推定する到来方向推定部と、前記到来方向推定部
の出力を用いて前記複数の到来波から最大電力波を選択
し、前記複数の到来波のうち、前記最大電力波に対して
電力が所定値以内の到来波に対し角度広がりを推定する
角度広がり推定部と、前記受信部の出力信号を用いて干
渉波の到来方向を推定する干渉波到来方向推定部と、前
記干渉波到来方向推定部の出力を用いて前記干渉波の到
来方向の角度広がりを推定する干渉波角度広がり推定部
と、前記最大電力波に対し到来波電力が所定値以内の到
来波が存在する場合には角度広がりが最小となる方向
に、存在しない場合は前記最大電力波方向に、前記アレ
ーアンテナの指向性を向け、前記アレーアンテナの指向
性を向けた方向と前記干渉波の到来方向が同一でない場
合、前記干渉波の到来方向に、干渉波角度広がりに応じ
た幅の指向性のヌルを形成するアレーウエイトを生成す
るウエイト生成部と、前記受信部の出力信号に前記アレ
ーウエイトを乗算し合成する受信ビーム形成部と、前記
受信ビーム形成部の出力信号に対し復調処理を行う復調
部とを有する適応アンテナ装置であり、干渉波の角度広
がりに応じたヌル幅を形成することができ、到来方向推
定に誤差が含まれる場合でも、干渉波の抑圧効果の高い
指向性が形成されることで、受信品質の改善ができる作
用を有する。

【００１６】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到来波の信号
を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部の
出力信号を用いて最大電力を有する到来波の到来方向を
推定する主波方向推定部と、前記受信部の出力信号を用
いて干渉波到来方向を推定する干渉波到来方向推定部
と、前記干渉波到来方向推定部の出力を用いて前記干渉
波到来方向の角度広がりを推定する干渉波角度広がり推
定部と、前記最大電力を有する到来波の到来方向に前記
アレーアンテナの指向性を向け、前記最大電力を有する
到来波の方向と前記干渉波の到来方向が同一でない場
合、前記干渉波の到来方向に、干渉波角度広がりに応じ
た幅の指向性のヌルを形成するアレーウエイトを生成す
るウエイト生成部と、送信信号に対し前記アレーウエイ
トを乗算する送信ビーム形成部と、前記送信ビーム形成
部の出力を前記アレーアンテナから送信する送信部とを
有する適応アンテナ装置であり、干渉波の角度広がりに
応じたヌル幅を形成することができ、到来方向推定に誤
差が含まれる場合でも、干渉波の抑圧効果の高い指向性
が形成されることで、送信時の通信品質の改善ができる
作用を有する。

【００１７】本発明の請求項１０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到来波の信
号を周波数変換後に直交検波する受信部と、前記受信部
の出力信号を用いて複数の到来波の到来方向及びそれら
の電力を推定する到来方向推定部と、前記到来方向推定
部の出力を用いて前記複数の到来波から最大電力波を選
択し、前記複数の到来波のうち、前記最大電力波に対し
て電力が所定値以内の到来波に対し角度広がりを推定す
る角度広がり推定部と、前記受信部の出力信号を用いて
干渉波の到来方向を推定する干渉波到来方向推定部と、
前記干渉波到来方向推定部の出力を用いて前記干渉波の
到来方向の角度広がりを推定する干渉波角度広がり推定
部と、前記最大電力波に対し到来波電力が所定値以内の
到来波が存在する場合には角度広がりが最小となる方向
に、存在しない場合は前記最大電力波方向に、前記アレ
ーアンテナの指向性を向け、前記アレーアンテナの指向
性を向けた方向と前記干渉波の到来方向が同一でない場
合、前記干渉波の到来方向に、干渉波角度広がりに応じ
た幅の指向性のヌルを形成するアレーウエイトを生成す
るウエイト生成部と、送信信号に対し前記アレーウエイ
トを乗算する送信ビーム形成部と、前記送信ビーム形成
部の出力を前記アレーアンテナから送信する送信部とを
有する適応アンテナ装置であり、干渉波の角度広がりに
応じたヌル幅を形成することができ、到来方向推定に誤
差が含まれる場合でも、干渉波の抑圧効果の高い指向性
が形成されることで、送信時の通信品質の改善ができる
作用を有する。

【００１８】本発明の請求項１１に記載の発明は、到来
波の角度広がりの大きさにより、主波方向推定部におけ
る到来方向推定アルゴリズムを切り替える請求項１、３
又は６記載の適応アンテナ装置であり、角度広がりに応
じた最適な到来方向推定の選択が可能で推定精度の向上
が得られる作用を有する。

【００１９】本発明の請求項１２に記載の発明は、到来
波の角度広がりの大きさにより、到来方向推定部におけ
る到来方向推定アルゴリズムを切り替える請求項２、
４、５、８又は１０記載の適応アンテナ装置であり、角
度広がりに応じた最適な到来方向推定の選択が可能で推
定精度の向上が得られる作用を有する。

【００２０】本発明の請求項１３に記載の発明は、干渉
波の角度広がりの大きさにより、干渉波到来方向推定部
における到来方向推定アルゴリズムを切り替える請求項
７ないし１０のいずれか記載の適応アンテナ装置であ
り、角度広がりに応じた最適な到来方向推定の選択が可
能で推定精度の向上が得られる作用を有する。

【００２１】本発明の請求項１４に記載の発明は、角度
広がりが予め決められた値より大きい場合に、到来方向
推定アルゴリズムを空間スムージング処理を加えたアル
ゴリズムに切り替える請求項１１、１２又は１３記載の
適応アンテナ装置であり、角度広がりに応じた最適な到
来方向推定の選択が可能で推定精度の向上が得られる作
用を有する。

【００２２】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。

【００２３】（実施の形態１）図１は適応アンテナ装置
の構成を示すブロック図である。以下図１を用いてその
動作説明を行う。アレーアンテナ１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信号からなる受信信
号４−１〜４−Ｍに変換される。各受信信号４−１〜４
−Ｍは２分配され、一方は主波方向推定部５、もう一方
は受信ビーム形成部８に入力される。

【００２４】主波方向推定部５は最大電力を有する到来
波の到来方向を推定する。以下、その動作を説明する。
なお、以下では、Ｉ信号及びＱ信号のそれぞれに対しサ
ンプリングされた信号を用い、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を受信信
号ｘ（ｋ）と表す。まず、受信信号４−１〜４−Ｍから
それぞれ得られるサンプル時刻ｋΔＴ（ただし、ｋは自
然数、ΔＴはサンプリング間隔）における受信信号ｘ₁
（ｋ）、ｘ₂（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。

【００２５】

【数１】

【００２６】

【数２】

【００２７】次に、Ｃａｐｏｎ法による到来角評価関数
を用いて、所定の角度ステップΔθ毎に到来角評価を行
う。到来角評価関数は、文献Ｊ．Ｃａｐｏｎ，“Ｈｉｇ
ｈ−ＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｗａ
ｖｅｎｕｍｂｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍＡｎａｌｙｓｉ
ｓ.”Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ，５７（８）、ｐｐ．１４０
８−１４１８、１９６９に記載されており、（数３）で
示される。

【００２８】

【数３】

【００２９】ただし、ａ（θ）は、方位θに対するアレ
ーアンテナの複素応答を表す。（以下、アレーモードベ
クトルと呼ぶ）また、Ｒ^-1はＲの逆行列である。

【００３０】到来角評価の結果の角度スペクトラムに
は、いくつかの極大値が得られるが、その中の最大のピ
ークを最大電力波とし、最大ピークを与える角度を主波
方向θ ₀とする。

【００３１】次に、角度広がり推定部６における動作を
以下説明する。

【００３２】主波方向推定部５から得られた主波方向θ
₀における角度広がりを（数４）で示される角度広がり
評価関数を用いて、角度広がりパラメータδを所定の角
度ステップΔδ毎に評価を行う。

【００３３】

【数４】

【００３４】ただし、ａ_x（θ）は、アレーモードベク
トルａ（θ）に対し、複素領域の引数をとるように拡張
した一般化アレーモードベクトルである。（数４）にお
ける角度広がりパラメータδを可変して得られる角度広
がりスペクトラムに対し、最大ピークを与える角度広が
り値δ₀を推定値とする。

【００３５】なお、ここでは、Ｃａｐｏｎ法に対し、一
般化アレーモードベクトルを用いて角度広がりを推定し
ているが、ＭＵＳＩＣ法、ＥＳＩＰＲＩＴ法と同様に一
般化アレーモードベクトルを適用して角度広がり推定を
行っても同様である。

【００３６】ウエイト生成部７は、主波方向推定値θ₀
と、その角度広がり推定値δ₀を用いて、メインビーム
方向をθ₀に、そのビーム幅をδ₀に応じた指向性をもつ
アレーウエイトを生成する。以下では、ドルフ−チェビ
シェフ指向性合成法を用いた場合の動作説明を行う。ド
ルフ−チェビシェフ指向性合成法はアンテナの指向性が
チェビシェフ多項式と一致するように励振分布を決定す
ることで、メインローブに対するサイドローブ抑圧値Ｓ
ＬＬを任意に設定することができ、サイドローブ抑圧値
ＳＬＬを小さくすることで、そのメインローブのビーム
幅が狭くなる関係を有している。詳細については、例え
ば、Ｗ．Ｌ．Ｓｔｕｚｍａｎ他「ＡｎｔｅｎｎａＴｈ
ｅｏｒｙａｎｄＤｅｓｉｇｎ」、Ｗｉｌｅｙ、１９
８１、ｐｐ．５３７〜５４２に記載されている。ここで
は、８素子の直線アレーアンテナを用いた場合につい
て、以下概略を示す。８素子（Ｍ＝８）の場合、メイン
ローブ方向がθ₀で、サイドローブ抑圧値ＳＬＬである
アレーウエイトは（数５）で示される。

【００３７】

【数５】

【００３８】ここで、ｓ_mは以下の（数６）から（数１
０）で与えられる。

【００３９】

【数６】

【００４０】

【数７】

【００４１】

【数８】

【００４２】

【数９】

【００４３】

【数１０】

【００４４】ただし、ｍ＝１〜８、λはキャリアの波
長、ｄはアレー素子間隔である。

【００４５】ここで、ウエイト生成部７は角度広がりが
所定値Ａ１より大きい場合、ビーム幅を狭めた指向性ビ
ームを形成する。例えばＡ１＝１０°と設定し、δ₀≦
１０°であれば、ＳＬＬ＝２０ｄＢにし、δ₀＞１０°
であれば、ＳＬＬ＝１０ｄＢと設定することで、ウエイ
ト生成部７は角度広がりが所定値Ａ１より大きい場合、
ビーム幅を狭めた指向性ビームを形成することができ
る。

【００４６】受信ビーム形成部８は、ウエイト生成部７
でえられたアレーウエイトを用いて、受信信号に乗算し
合成する。すなわち、（数１１）に示すように受信信号
ｘ_m（ｋ）に対し、合成信号ｙ（ｋ）を出力する。ただ
し、＊は複素共役を示す。

【００４７】

【数１１】

【００４８】復調部９は、受信ビーム形成部８による合
成信号ｙ（ｋ）に対し復調処理を行い、復号データを出
力する。

【００４９】以上のように本実施の形態では、ウエイト
生成部７で主波方向に対する角度広がりに応じてメイン
ローブのビーム幅を可変することができる。角度広がり
が大きい場合には、角度広がりを構成する素波間の時間
的な分散も大きくなるため、角度広がりが所定値よりも
大きい場合、それらのマルチパスを含む主波方向から、
狭ビームの指向性を向けることでマルチパス抑圧効果を
さらに高めることができ、受信品質を高めることができ
る。

【００５０】（実施の形態２）図２は適応アンテナ装置
の構成を示すブロック図である。以下図２を用いてその
動作説明を行う。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信号からなる受信信号
４−１〜４−Ｍに変換される。各受信信号４−１〜４−
Ｍは２分配され、一方は到来方向推定部１０、もう一方
は受信ビーム形成部８に入力される。

【００５１】到来方向推定部１０は受信部の出力信号を
用いて複数の到来波の到来方向及びそれらの電力を推定
する。以下に、その動作を説明する。なお、以下では、
Ｉ信号及びＱ信号のそれぞれに対しサンプリングされた
信号を用い、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を受信信号ｘ（ｋ）と表
す。まず、受信信号４―１〜Ｍからそれぞれ得られるサ
ンプル時刻ｋΔＴ（ただし、ｋは自然数、ΔＴはサンプ
リング間隔）における受信信号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。次に、ＭＵＳＩＣ法による到来
角評価関数を用いて、所定の角度ステップΔθ毎に到来
角評価を行う。到来角評価関数は、（数１２）で示され
る。

【００５２】

【数１２】

【００５３】ここで、Ｅ_Nは雑音空間行列であり以下の
ように求める。到来波数がＳ個の場合、相関行列Ｒの固
有値分解して得られる固有値λ₁〜λ_Mは降順に並べた
時、（数１３）の関係にあり、雑音固有ベクトル空間に
属する（Ｍ−Ｓ）個の相関行列Ｒの固有ベクトルｅ_sを
列ベクトルとするＥ_N＝[ｅ_s+1、．．．、ｅ_M] が雑音固
有空間行列を形成する。

【００５４】

【数１３】

【００５５】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
ｘａｎｄＴ．Ｋａｉｌａｔｈ，“Ｄｅｔｅｃｔｉｏ
ｎｏｆＳｉｇｎａｌｓｂｙＩｎｆｏｒｍａｔｉ
ｏｎＴｈｅｏｒｅｔｉｃＣｒｉｔｅｒｉａ”，ＩＥ
ＥＥＴｒａｎｓ．ＯｎＡｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｓｐｅ
ｅｃｈａｎｄＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎ
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。また、到来角評価の
結果、得られる角度スペクトラムには、いくつかの極大
値が得られるが、その中の最大のピークを最大電力波と
し、最大ピークを与える角度を主波方向θ₀とし、残り
の（Ｓ−１）個のピーク方向を大きい順にサーチし、そ
れぞれの到来方向をθ_nとする。ただし、ｎ＝１、...、
Ｓ−１とする。それぞれの到来方向に対する受信電力を
（数１４）を用いて推定する。ただし、ｎ＝０、...、
Ｓ−１であり、ＩはＭ×Ｍの単位行列である。

【００５６】

【数１４】

【００５７】角度広がり推定部１１は、到来方向推定部
１０で得られた複数の到来方向とその電力推定値から、
最大電力波と、最大電力波に対し到来波電力が所定値Ｌ
ｐ内の到来波に対し角度広がりを推定する。すなわち、
｜Ｐ（θ_n）―Ｐ（θ₀）｜≦Ｌ_pを満たすθ_vに対しての
み（数１５）を用いて到来方向の角度広がり推定を行
う。ただし、ｎ＝１、...、Ｓ−１である。

【００５８】

【数１５】

【００５９】ただし、ａ_x（θ）は、アレーモードベク
トルに対し、複素領域の引数をとるように拡張した一般
化アレーモードベクトルである。（数１５）における角
度広がりパラメータδを所定の角度ステップΔδ毎に評
価して得られる角度広がりスペクトラムに対し、最大ピ
ークを与える角度広がり値δ₀を到来方向θｖに対する
角度広がり推定値δｖ₀とする。

【００６０】なお、ここでは、ＭＵＳＩＣ法を用いて到
来方向推定、角度広がり推定を行っているが、ＥＳＩＰ
ＲＩＴ法等を用いても同様に推定が可能である。

【００６１】ウエイト生成部１２は、角度広がりが推定
された到来波が複数ある場合は、角度広がりが最小とな
る方向にアレーアンテナメインビームを向けるアレーウ
エイトを生成する。角度広がりが推定された到来波が一
つである場合は、その到来方向にメインビームを向け
る。アレーウエイトｗｋとしては、実施の形態１で説明
したドルフ−チェビシェフ指向性合成法などが適用でき
る。

【００６２】受信ビーム形成部８は、ウエイト生成部１
２で生成したアレーウエイトｗｋを用いて、受信信号に
乗算し合成する。すなわち、（数１１）に示すように受
信信号ｘ_m（ｋ）に対し、合成信号ｙ（ｋ）を出力す
る。ただし、＊は複素共役を示す。

【００６３】復調部９は、受信ビーム形成部８による合
成信号ｙ（ｋ）に対し復調処理を行い、復号データを出
力する。

【００６４】以上のように本実施の形態では、到来方向
推定部１０と角度広がり推定部１１において、最大電力
波に対し到来波電力が所定値内の到来波が複数存在する
場合、それらの到来波のうち、角度広がりが最小である
到来波の到来方向にメインビームを向けることが可能と
なり、受信電力的にも比較的良好で、かつ、角度広がり
を構成する素波間の遅延分散が小さい到来波を選択的に
受信することが可能になり、マルチパス抑圧効果を高め
ることで、受信品質を改善することができる。

【００６５】なお、本実施例では、角度広がりに対する
メインビームの幅については、特に説明を加えていなか
ったが、実施の形態１で説明したように、角度広がり推
定値に応じてビーム幅を可変する構成でもよい。この場
合は上述した効果に加え、実施の形態１で説明した効果
が加わる。

【００６６】（実施の形態３）図３は適応アンテナ装置
の構成を示すブロック図である。以下図３を用いてその
動作説明を行う。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信号からなる受信信号
４−１〜４−Ｍに変換され、主波方向推定部５に入力さ
れる。

【００６７】受信部３の出力信号４を用いて最大電力を
有する到来波の到来方向を推定する主波方向推定部５
と、最大電力を有する到来波の到来方向における角度広
がりを推定する角度広がり推定部６と、最大電力を有す
る到来波の到来方向にアレーアンテナの指向性を向け、
さらにそのビーム幅は角度広がり推定部６の推定結果を
基に可変するアレーウエイトを生成するウエイト生成部
７の動作は実施の形態１と同様であり、その説明は省略
する。

【００６８】変調部２０は、入力される送信データを変
調してベースバンドＩ信号Ｉ（ｋ）及びＱ信号Ｑ（ｋ）
を生成する。送信ビーム形成部２１は、変調されたベ
ースバンドＩ信号Ｉ（ｋ）及びＱ信号Ｑ（ｋ）を送信す
るアレー素子数Ｍに等しい数で分配し、それぞれに対
し、アレーウエイトｗｍを乗算する。（ｍ＝
１，．．．，Ｍ）すなわち、第ｍ番目の送信部への入力
信号ｚｍ（ｋ）＝ｗｍ×（Ｉ（ｋ）＋ｊＱ（ｋ））とな
る。ただし、ｍ＝１〜Ｍとする。

【００６９】送信部２２−１〜２２−Ｍは、入力された
ベースバンド信号ｚｍ（ｋ）をＲＦ送信周波数に変換
し、規定の送信電力によりアレーアンテナの各アレー素
子から送信する。

【００７０】以上のように本実施の形態では、アレーア
ンテナ１で受信した信号から電波の到来方向を推定し、
さらにその到来波方向にメインローブを向け、さらに到
来波の角度広がりに応じてメインローブのビーム幅を可
変した指向性パターンで送信することができる。これに
より、通信を行うおうとする無線局以外に存在する無線
局に対して干渉を十分に低減でき、さらに角度広がりが
大きい場合には、角度広がりを構成する素波間の時間的
な分散も大きくなるため、角度広がりが所定値よりも大
きい場合、それらのマルチパスを含む主波方向から、狭
ビームの指向性を向けることでマルチパス抑圧効果をさ
らに高めることができ、これにより所望の無線局におけ
る受信品質を高めることができる。

【００７１】（実施の形態４）図４は適応アンテナ装置
の構成を示すブロック図である。以下図４を用いてその
動作説明を行う。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信号からなる受信信号
４−１〜４−Ｍに変換され、到来方向推定部１０に入力
される。

【００７２】受信部３−１〜３−Ｍの出力信号４−１〜
４−Ｍを用いて複数の到来波の到来方向及びそれらの電
力を推定する到来方向推定部１０と、複数の到来方向う
ち、最大電力波と、最大電力波に対し到来波電力が所定
値内の到来波に対し角度広がりを推定する角度広がり推
定部１１と、最大電力波に対し到来波電力が所定値内の
到来波が存在する場合、角度広がりが最小となる方向
に、存在しない場合は前記最大電力波方向に、アレーア
ンテナの指向性を向けるアレーウエイトを生成するウエ
イト生成部１２は実施の形態２と同様であり、その説明
は省略する。

【００７３】送信ビーム形成部２１は送信データを変調
部２０において、変調されたベースバンドＩ信号Ｉ
（ｋ）及びＱ信号Ｑ（ｋ）を送信するアレー素子数に等
しい数で分配し、それぞれに対し、アレーウエイトｗｋ
を乗算する。すなわち、第ｍ番目の送信部２２への入力
信号ｚｍ（ｋ）＝ｗｍ×（Ｉ（ｋ）＋ｊＱ（ｋ））とな
る。ただし、ｍ＝１〜Ｍである。

【００７４】送信部２２−１〜２２−Ｍは、入力された
ベースバンド信号ｚｍ（ｋ）をＲＦ送信周波数に変換
し、規定の送信電力によりアレーアンテナの各アレー素
子から送信する。

【００７５】以上のように本実施の形態では、アレーア
ンテナで受信した信号から電波の到来方向を推定し、そ
の到来波方向にメインローブを向け、さらに到来波の角
度広がりに応じてメインローブのビーム幅を可変した指
向性パターンで送信することができる。これにより、通
信を行うおうとする所望の無線局以外に存在する無線局
に対して干渉を十分に低減でき、さらに複数の到来波が
存在する場合は、受信電力的にも比較的良好で、かつ、
角度広がりを構成する素波間の遅延分散が小さい到来方
向を選択し、その方向に対し送信することが可能にな
り、これにより所望の無線局における受信品質を高める
ことができる。

【００７６】（実施の形態５）図５は適応アンテナ装置
の構成を示すブロック図である。以下図５を用いてその
動作説明を行う。図５では、第１の実施の形態における
適応アンテナ装置の構成を示す図１おいて、角度広がり
推定部６をなくし、干渉波到来方向推定部３１と干渉波
角度広がり推定部３２が追加された構成になっており、
干渉波を抑圧するアレーウエイトを生成するものであ
る。以下異なる部分について主に説明する。

【００７７】アレーアンテナ１および受信部３によっ
て、受信信号４が得られるまでの動作は上述した第１の
実施の形態と同様である。主波方向推定部５は、第１の
実施の形態における動作によって、受信部３からの出力
信号４を用いて最大電力を有する到来波の到来方向を推
定する。

【００７８】干渉波到来方向推定部３１は、受信部３の
出力信号４を用いて、干渉波の到来方向を推定する。こ
こで、干渉波とは、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡの場合では、後
続する復調部９における等化器で等化できない程度の遅
延時間の到来波、あるいは、他セルからの干渉波であ
り、ＣＤＭＡの場合、異なる符合に割り当てられたユー
ザを想定している。ＩＭＴ−２０００におけるＤＳ−Ｃ
ＤＭＡ方式の場合、高速データ通信を行うユーザと低速
データ通信あるいは音声ユーザが混在する環境下での通
信が想定され、特に高速データ通信を行うユーザに対し
ては送信電力も増加するため、他ユーザへの干渉度が増
加する。

【００７９】以下では、ＣＤＭＡ方式の基地局として本
実施の形態を適用した場合の動作説明する。干渉波到来
方向推定部３１では、受信信号４を用いて、他ユーザに
割り当てられた符号により逆拡散を行う。逆拡散された
受信信号のＩ信号及びＱ信号のそれぞれに対しサンプリ
ングされた信号を用い、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を受信信号ｈ
（ｔ）と表す。逆拡散後の受信信号からそれぞれ得られ
るサンプル時刻ｋΔＴ（ただし、ｋは自然数、ΔＴはサ
ンプリング間隔）における受信信号ｈ₁（ｋ）、ｈ
₂（ｋ）、．．．、ｈ_M（ｋ）から（数１６）で示される
受信ベクトルｈ（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ｈ（ｋ）を用いて（数
１７）の相関行列Ｒ_hを求める。この場合、相関行列Ｒ_h
は（Ｍ×Ｍ）行列となる。

【００８０】

【数１６】

【００８１】

【数１７】

【００８２】次に、Ｃａｐｏｎ法による到来角評価関数
を用いて、所定の角度ステップΔφ毎に到来角評価を行
う。到来角評価関数は、（数１８）で示される。

【００８３】

【数１８】

【００８４】到来角評価の結果の角度スペクトラムに
は、いくつかの極大値が得られるが、その中の最大のピ
ークを最大電力波とし、最大ピークを与える角度を干渉
波方向φ₀とする。

【００８５】次に、干渉波角度広がり推定部３２におけ
る動作を以下説明する。干渉波到来方向推定部３１から
得られた主波方向φ₀における角度広がりを（数１９）
で示される角度広がり評価関数を用いて、角度広がりパ
ラメータψを所定の角度ステップΔψ毎に評価を行う。

【００８６】

【数１９】

【００８７】（数１９）における角度広がりパラメータ
ψを可変して得られる角度広がりスペクトラムに対し、
最大ピークを与える角度広がり値ψ₀を推定値とする。
なお、ここでは、Ｃａｐｏｎ法に対し、一般化アレーモ
ードベクトルを用いて角度広がりを推定しているが、Ｍ
ＵＳＩＣ法、ＥＳＩＰＲＩＴ法に同様に一般化アレーモ
ードベクトルを適用して角度広がり推定を行っても同様
のである。

【００８８】ウエイト生成部３０は、到来方向にアレー
アンテナの指向性を向け、到来方向と干渉波方向が同一
でない場合、干渉波方向に干渉波角度広がりに応じた幅
の指向性のヌルを形成するアレーウエイトを生成する。
所望波方向と干渉波方向が既知である場合のアレーウエ
イト形成法としてはＤＣＭＰ法が代表的である。ＤＣＭ
Ｐ法の詳細は、Ｋ．Ｔａｋａｎｏ、“ＡｎＡｄａｐｔ
ｉｖｅＡｒｒａｙＵｎｄｅｒＤｉｒｅｃｔｉｏｎａ
ｌＣｏｎｓｔｒａｉｎｔ”、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．
ＡＰ−２４（５）、１９７６に記載されている。拘束行
列Ｃは、（数２０）で示すように到来方向θ₀のアレー
モードベクトルａ（θ₀）、干渉波方向φ₀のアレーモー
ドベクトルａ（φ₀）、さらに、ヌル幅を干渉波方向の
角度広がりに応じたものにするため、角度広がりに応じ
た干渉波方向近傍のアレーモードベクトルａ（φ₀―α
ψ₀）、ａ（φ₀＋αψ₀）からなる。ただし、αは定
数。また、拘束応答ベクトルＨは（数２１）で示され
る。ただし、Ｔは行列転置を表す。ＤＣＭＰ法によって
得られる最適ウエイトＷｏｐｔは（数２２）で示され
る。Ｗｏｐｔをアレーウエイトとすることで、到来方向
にアレーアンテナの指向性を向け、到来方向と干渉波方
向が同一でない場合、干渉波方向に干渉波角度広がりに
応じた幅の指向性のヌルを形成するアレーウエイトを生
成することができる。なお、拘束行列Ｃ及び拘束応答ベ
クトルＨとして、（数２０）及び（数２１）の代わり
に、（数２３）及び（数２４）を用いることで、拘束条
件数を４から３に減らすことができ、アレー素子数が少
ない場合、計算量の低減とアレー素子数が少ない場合へ
の適用が可能となる。

【００８９】

【数２０】

【００９０】

【数２１】

【００９１】

【数２２】

【００９２】

【数２３】

【００９３】

【数２４】

【００９４】以上のように得られたアレーウエイトを用
いて、受信ビーム形成または送信ビーム形成に用いるこ
とで、干渉波の角度広がりに応じたヌル幅を形成するこ
とができ、到来方向推定に誤差が含まれる場合でも、干
渉波の抑圧効果の高い指向性が形成されることで、受信
または送信時の通信品質の改善が図れる。

【００９５】なお、本実施の形態における主波方向推定
部５の代わりに、第２の実施の形態で説明した到来方向
推定部１０と角度広がり推定部１１を用いて、最大電力
波に対し到来波電力が所定値内の到来波が複数存在する
場合、それらの到来波のうち、角度広がりが最小である
到来波の到来方向にメインビームを向ける構成でもよ
い。

【００９６】なお、第３の実施の形態に、本実施の形態
の干渉波到来方向推定部３１と干渉波角度広がり推定部
３２を用いても良く、その場合の構成は図６のようにな
り、干渉波到来方向推定部３１と干渉波角度広がり推定
部３２の動作は本実施の形態と同じで、その他の動作は
第３の実施の形態と同様であり、本実施の形態と同様の
効果が得られる。またこの場合も、主波方向推定部５の
代わりに、第４の実施の形態で説明した到来方向推定部
１０と角度広がり推定部１１を用いても良い。

【００９７】（実施の形態６）図７は適応アンテナ装置
の別な構成を示すブロック図である。以下図７におい
て、角度広がり推定部４１の推定結果を主波方向推定部
４０にフィードバックしており、この情報を用いて主波
方向推定部４０における方向推定アルゴリズムを切り替
える動作を行う機能が追加されている。以下では、主に
異なる部分である主波方向推定部４０の動作を図８のフ
ローチャートを用いて説明を行う。

【００９８】アレーアンテナ１および受信部３によっ
て、受信信号４が得られるまでの動作は上述した第１の
実施の形態と同様である（ｓ７０）。主波方向推定部４
０はまず、受信信号４に対し、第１の到来方向推定処理
により到来方向を推定する（ｓ７１）。ここで第１の到
来方向推定処理は（数２）で示された相関行列演算（ｓ
７１−１）後に、（数３）あるいは（数１２）で示され
る到来方向推定評価関数演算（ｓ７１−２）を行う。得
られた到来方向推定結果を角度広がり推定部４１に入力
し、角度広がり推定値を得る（ｓ７２）。得られた角度
広がり値φと所定値ＡＳとの比較を行い（ｓ７３）、φ
≦ＡＳである場合、その時の到来方向推定値を最終的な
推定値とする（ｓ７４）。一方、φ＞ＡＳである場合、
第２の到来方向推定処理を行う（ｓ７５）。ここで、第
２の到来方向推定処理は、（数２）で示された相関行列
演算（ｓ７５−１）後に、得られた相関行列に対しサブ
アレー素子数Ｍｓによる空間スムージング処理を更に行
い（ｓ７５−２）、それにより得られた相関行列Ｒｓを
用いて、（数３）あるいは（数１２）で示される到来方
向推定評価関数演算を行う（ｓ７５−３）。ただし、Ｍ
ｓ≦Ｍである。これにより得られた到来方向推定値を最
終的な推定値とする（ｓ７４）。なお、空間スムージン
グ処理に関しての詳細は、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等に記載されている。

【００９９】以上のように本実施の形態では、角度広が
りの大きさにより、主波方向推定部４０における到来方
向推定アルゴリズムを切り替えることが可能となる。す
なわち、角度広がりが所定値より大きい場合、主波方向
推定部４０における到来方向推定アルゴリズムは空間ス
ムージング処理を加えたアルゴリズムに切り替わる。角
度広がりが１０度を超える大きさになると、角度広がり
を構成する素波間が相関性の高いマルチパスとして見え
るようになるため、相関行列のランクが低下し、到来波
を高精度に推定できなくなる。そのため、本実施の形態
で示したように空間スムージングを加えた到来方向推定
処理を行うことで推定精度の改善が可能となる。逆に角
度広がりが十分小さい領域では、空間スムージング処理
時のアレーアンテナのサブアレー化によるアレー開口面
が小さくなることによる推定精度の劣化を防ぐことがで
きる。

【０１００】なお、本発明を実施の形態３で説明した主
波方向推定部に対しても同様に角度広がりに応じて到来
方向推定アルゴリズムを切り替えてもよい。

【０１０１】なお、本発明を実施の形態２、４及び５で
説明した到来方向推定部に対しても同様に角度広がりに
応じて到来方向推定アルゴリズムを切り替えてもよい。

【０１０２】なお、本発明を実施の形態５で説明した干
渉波到来方向推定部に対しても同様に角度広がりに応じ
て到来方向推定アルゴリズムを切り替えてもよい。

【０１０３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、到来方向
推定と角度広がり推定結果に応じて受信時あるいは送信
時のアレーアンテナの指向性を、無線局の位置に対し、
適応的にビーム方向とビーム幅を可変することができ
る。さらに、干渉局が存在する場合は、干渉波方向にヌ
ルを形成することができ、そのヌル幅を角度広がりに応
じて可変することができる。これらにより、本発明を複
数の端末局と通信を行う必要のある移動体通信の基地局
に適応することで、端末間の干渉低減ができ、通信品質
の改善及びシステム容量の向上を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における適応アンテナ装
置の構成を示すブロック図

【図２】同実施の形態２における適応アンテナ装置の構
成を示すブロック図

【図３】同実施の形態３における適応アンテナ装置の構
成を示すブロック図

【図４】同実施の形態４における適応アンテナ装置の構
成を示すブロック図

【図５】同実施の形態５における適応アンテナ装置の構
成を示すブロック図

【図６】同実施の形態５における適応アンテナ装置の構
成を示すブロック図

【図７】同実施の形態６における適応アンテナ装置の構
成を示すブロック図

【図８】同実施の形態６における到来方向推定処理部の
動作を示すフローチャート

【図９】従来の適応アンテナ装置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受信信号５主波方向推定部６角度広がり推定部７ウエイト生成部８受信ビーム形成部９復調部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者湯田泰明神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１号松下技研株式会社内 (72)発明者星野正幸神奈川県横浜市港北区綱島東４丁目３番１号松下通信工業株式会社内Ｆターム(参考） 5J021 AA06 CA06 DB02 DB03 EA04 FA06 FA14 FA15 FA16 FA17 FA20 FA24 FA26 FA29 FA32 GA02 GA06 HA05 HA10 5K059 CC04 DD32

Claims

【特許請求の範囲】

【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
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて最大電力を有す
る到来波の到来方向を推定する主波方向推定部と、前記
主波方向推定部の出力を用いて前記最大電力を有する到
来波の到来方向における角度広がりを推定する角度広が
り推定部と、前記最大電力を有する到来波の到来方向に
前記アレーアンテナの指向性を向け、さらにそのビーム
幅は前記角度広がり推定部の推定結果を基に可変するア
レーウエイトを生成するウエイト生成部と、前記受信部
の出力信号に前記アレーウエイトを乗算し合成する受信
ビーム形成部と、前記受信ビーム形成部の出力信号に対
し復調処理を行う復調部とを有する適応アンテナ装置。
【請求項２】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
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて複数の到来波の
到来方向及びそれらの電力を推定する到来方向推定部
と、前記到来方向推定部の出力を用いて前記複数の到来
波から最大電力波を選択し、前記複数の到来波のうち、
前記最大電力波に対して電力が所定値以内の到来波に対
し角度広がりを推定する角度広がり推定部と、前記最大
電力波に対し到来波電力が所定値以内の到来波が存在す
る場合には角度広がりが最小となる方向に、存在しない
場合は前記最大電力波方向に、前記アレーアンテナの指
向性を向けるアレーウエイトを生成するウエイト生成部
と、前記受信部の出力信号に前記アレーウエイトを乗算
し合成する受信ビーム形成部と、前記受信ビーム形成部
の出力信号に対し復調処理を行う復調部とを有する適応
アンテナ装置。
【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
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて最大電力を有す
る到来波の到来方向を推定する主波方向推定部と、前記
主波方向推定部の出力を用いて前記最大電力を有する到
来波の到来方向における角度広がりを推定する角度広が
り推定部と、前記最大電力を有する到来波の到来方向に
前記アレーアンテナの指向性を向けるアレーウエイトを
生成するウエイト生成部と、送信信号に対し前記アレー
ウエイトを乗算する送信ビーム形成部と、前記送信ビー
ム形成部の出力を前記アレーアンテナから送信する送信
部とを有する適応アンテナ装置。
【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
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて複数の到来波の
到来方向及びそれらの電力を推定する到来方向推定部
と、前記到来方向推定部の出力を用いて前記複数の到来
方向から最大電力波を選択し、前記複数の到来波のう
ち、前記最大電力波に対して電力が所定値以内の到来波
に対し角度広がりを推定する角度広がり推定部と、前記
最大電力波に対し到来波電力が所定値内の到来波が存在
する場合は角度広がりが最小となる方向に、存在しない
場合は前記最大電力波方向に、前記アレーアンテナの指
向性を向けるアレーウエイトを生成するウエイト生成部
と、送信信号に対し前記アレーウエイトを乗算する送信
ビーム形成部と、前記送信ビーム形成部の出力を前記ア
レーアンテナから送信する送信部とを有する適応アンテ
ナ装置。
【請求項５】ウエイト生成部が形成する指向性のビー
ム幅は角度広がり推定部の推定結果を基に可変する請求
項２又は４記載の適応アンテナ装置。
【請求項６】ウエイト生成部は角度広がりが所定値よ
り大きい場合、ビーム幅を狭めた指向性ビームを形成す
る請求項１、３又は５記載の適応アンテナ装置。
【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
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて最大電力を有す
る到来波の到来方向を推定する主波方向推定部と、前記
受信部の出力信号を用いて干渉波の到来方向を推定する
干渉波到来方向推定部と、前記干渉波到来方向推定部の
出力を用いて前記干渉波の到来方向の角度広がりを推定
する干渉波角度広がり推定部と、前記最大電力を有する
到来波の到来方向に前記アレーアンテナの指向性を向
け、前記最大電力を有する到来波の方向と前記干渉波の
到来方向が同一でない場合、前記干渉波の到来方向に、
干渉波角度広がりに応じた幅の指向性のヌルを形成する
アレーウエイトを生成するウエイト生成部と、前記受信
部の出力信号に前記アレーウエイトを乗算し合成する受
信ビーム形成部と、前記受信ビーム形成部の出力信号に
対し復調処理を行う復調部とを有する適応アンテナ装
置。
【請求項８】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
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて複数の到来波の
到来方向及びそれらの電力を推定する到来方向推定部
と、前記到来方向推定部の出力を用いて前記複数の到来
波から最大電力波を選択し、前記複数の到来波のうち、
前記最大電力波に対して電力が所定値以内の到来波に対
し角度広がりを推定する角度広がり推定部と、前記受信
部の出力信号を用いて干渉波の到来方向を推定する干渉
波到来方向推定部と、前記干渉波到来方向推定部の出力
を用いて前記干渉波の到来方向の角度広がりを推定する
干渉波角度広がり推定部と、前記最大電力波に対し到来
波電力が所定値以内の到来波が存在する場合には角度広
がりが最小となる方向に、存在しない場合は前記最大電
力波方向に、前記アレーアンテナの指向性を向け、前記
アレーアンテナの指向性を向けた方向と前記干渉波の到
来方向が同一でない場合、前記干渉波の到来方向に、干
渉波角度広がりに応じた幅の指向性のヌルを形成するア
レーウエイトを生成するウエイト生成部と、前記受信部
の出力信号に前記アレーウエイトを乗算し合成する受信
ビーム形成部と、前記受信ビーム形成部の出力信号に対
し復調処理を行う復調部とを有する適応アンテナ装置。
【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
信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する受
信部と、前記受信部の出力信号を用いて最大電力を有す
る到来波の到来方向を推定する主波方向推定部と、前記
受信部の出力信号を用いて干渉波到来方向を推定する干
渉波到来方向推定部と、前記干渉波到来方向推定部の出
力を用いて前記干渉波到来方向の角度広がりを推定する
干渉波角度広がり推定部と、前記最大電力を有する到来
波の到来方向に前記アレーアンテナの指向性を向け、前
記最大電力を有する到来波の方向と前記干渉波の到来方
向が同一でない場合、前記干渉波の到来方向に、干渉波
角度広がりに応じた幅の指向性のヌルを形成するアレー
ウエイトを生成するウエイト生成部と、送信信号に対し
前記アレーウエイトを乗算する送信ビーム形成部と、前
記送信ビーム形成部の出力を前記アレーアンテナから送
信する送信部とを有する適応アンテナ装置。
【請求項１０】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
受信された到来波の信号を周波数変換後に直交検波する
受信部と、前記受信部の出力信号を用いて複数の到来波
の到来方向及びそれらの電力を推定する到来方向推定部
と、前記到来方向推定部の出力を用いて前記複数の到来
波から最大電力波を選択し、前記複数の到来波のうち、
前記最大電力波に対して電力が所定値以内の到来波に対
し角度広がりを推定する角度広がり推定部と、前記受信
部の出力信号を用いて干渉波の到来方向を推定する干渉
波到来方向推定部と、前記干渉波到来方向推定部の出力
を用いて前記干渉波の到来方向の角度広がりを推定する
干渉波角度広がり推定部と、前記最大電力波に対し到来
波電力が所定値以内の到来波が存在する場合には角度広
がりが最小となる方向に、存在しない場合は前記最大電
力波方向に、前記アレーアンテナの指向性を向け、前記
アレーアンテナの指向性を向けた方向と前記干渉波の到
来方向が同一でない場合、前記干渉波の到来方向に、干
渉波角度広がりに応じた幅の指向性のヌルを形成するア
レーウエイトを生成するウエイト生成部と、送信信号に
対し前記アレーウエイトを乗算する送信ビーム形成部
と、前記送信ビーム形成部の出力を前記アレーアンテナ
から送信する送信部とを有する適応アンテナ装置。
【請求項１１】到来波の角度広がりの大きさにより、
主波方向推定部における到来方向推定アルゴリズムを切
り替える請求項１、３又は６記載の適応アンテナ装置。
【請求項１２】到来波の角度広がりの大きさにより、
到来方向推定部における到来方向推定アルゴリズムを切
り替える請求項２、４、５、８又は１０記載の適応アン
テナ装置。
【請求項１３】干渉波の角度広がりの大きさにより、
干渉波到来方向推定部における到来方向推定アルゴリズ
ムを切り替える請求項７ないし１０のいずれか記載の適
応アンテナ装置。
【請求項１４】角度広がりが予め決められた値より大
きい場合に、到来方向推定アルゴリズムを空間スムージ
ング処理を加えたアルゴリズムに切り替える請求項１
１、１２又は１３記載の適応アンテナ装置。