JP2003198233A - Control method for array antenna - Google Patents

Control method for array antenna

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JP2003198233A
JP2003198233A JP2001396238A JP2001396238A JP2003198233A JP 2003198233 A JP2003198233 A JP 2003198233A JP 2001396238 A JP2001396238 A JP 2001396238A JP 2001396238 A JP2001396238 A JP 2001396238A JP 2003198233 A JP2003198233 A JP 2003198233A
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俊 程
Akihito Hirata
明史 平田
Takashi Ohira
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To lean to improve performance by each repetition of search, without needing a long learning sequence signal, as compared with the conventional ones. <P>SOLUTION: A method includes steps where an adaptive control type controller 20 randomly perturbs a bias voltage vector V (n), using a bias voltage value V<SB>m</SB>as one component from a specified initial value by means of a random vector R (n) generated by a random number generator, an objective function value J (n) which is an cross correlation coefficient for the bias voltage vector V (n) before perturbation is compared with an objective function value J (n+1), being a cross-correlation coefficient for the bias voltage vector V (n+1) after perturbation; a bias voltage value V<SB>m</SB>corresponding to the increase of the cross- correction coefficient before and after perturbation is selected and set and then the vector V (n) is randomly perturbed and set from the selected bias voltage of each of variable capacitance diodes 12-1 to 12-6; and this setting is repeated. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、複数のアンテナ素
子からなるアレーアンテナ装置の指向特性を変化させる
ことができるアレーアンテナの制御方法に関し、特に、
電子制御導波器アレーアンテナ装置(Electronically S
teerable Passive Array Radiator (ESPAR) Antenna;
以下、エスパアンテナという。)の指向特性を適応的に
変化させることができるアレーアンテナの制御方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array antenna control method capable of changing the directional characteristics of an array antenna device including a plurality of antenna elements, and more particularly,
Electronically controlled waveguide array antenna device (Electronically S
teerable Passive Array Radiator (ESPAR) Antenna;
Hereinafter referred to as ESPAR antenna. ), A method of controlling an array antenna capable of adaptively changing the directional characteristic.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術のエスパアンテナは、例えば、
従来技術文献1「T. Ohira et al., "Electronically s
teerable passive array radiator antennas for low-c
ost analog adaptive beamforming," 2000 IEEE Intern
ational Conference on PhasedArray System & Technol
ogy pp. 101-104, Dana point, California, May 21-2
5, 2000」や特開2001−24431号公報において
提案されている。このエスパアンテナは、無線信号が給
電される励振素子と、この励振素子から所定の間隔だけ
離れて設けられ、無線信号が給電されない少なくとも1
個の非励振素子と、この非励振素子に接続された可変リ
アクタンス素子とから成るアレーアンテナを備え、上記
可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させるこ
とにより、上記アレーアンテナの指向特性を変化させる
ことができる。
2. Description of the Related Art A conventional ESPAR antenna is, for example,
Prior Art Document 1 "T. Ohira et al.," Electronically s
teerable passive array radiator antennas for low-c
ost analog adaptive beamforming, "2000 IEEE Intern
ational Conference on PhasedArray System & Technol
ogy pp. 101-104, Dana point, California, May 21-2
5, 2000 "and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-24431. The ESPAR antenna is provided with an exciting element to which a radio signal is fed, and a distance from the exciting element by a predetermined distance, and at least 1 to which the radio signal is not fed.
A non-excitation element and an array antenna composed of a variable reactance element connected to the non-excitation element are provided, and the directional characteristic of the array antenna can be changed by changing the reactance value of the variable reactance element. it can.

【0003】このエスパアンテナのような空間電力合成
によるビームフォーミング方式は、簡単なハードウエア
構成と低い電力消費で、可変指向性を達成して高い利得
を得ることができるので、実用的な端末(特に移動体ユ
ーザ端末)搭載アダプティブアンテナとして期待でき
る。
The beamforming method based on spatial power combination such as the ESPAR antenna can achieve variable directivity and obtain a high gain with a simple hardware configuration and low power consumption, so that a practical terminal ( Especially, it can be expected as an adaptive antenna mounted on a mobile user terminal).

【0004】しかしながら、エスパアンテナの場合、受
動素子上の信号を観測することはできない。従って、単
一ポートの出力のみを観測し、リアクタンス値を調整す
るためのフィードバックとして処理する必要がある。言
い換えれば、従来の適応型アレー用に作られた方法の大
部分をエスパアンテナに直接に適用することはできな
い。
However, in the case of the ESPAR antenna, the signal on the passive element cannot be observed. Therefore, it is necessary to observe only the output of a single port and process it as feedback for adjusting the reactance value. In other words, most of the methods made for conventional adaptive arrays cannot be applied directly to ESPAR antennas.

【0005】この問題点を解決するために、例えば、特
願2000−307548号の特許出願において、いわ
ゆる「最急勾配法」を用いて、各可変リアクタンス素子
のリアクタンス値を順次所定のシフト量だけ摂動させ、
各リアクタンス値に対する所定の評価関数値の傾斜ベク
トルを計算し、計算された傾斜ベクトルに基づいて当該
評価関数値が最大又は最小となるように、上記アレーア
ンテナの主ビームを所望波の方向に向けかつ干渉波の方
向にヌルを向けるための各可変リアクタンス素子のリア
クタンス値を計算して設定する制御方法(以下、第1の
従来例という。)が提案されている。
To solve this problem, for example, in the patent application of Japanese Patent Application No. 2000-307548, the so-called "steepest gradient method" is used to sequentially change the reactance value of each variable reactance element by a predetermined shift amount. Perturb,
A tilt vector of a predetermined evaluation function value for each reactance value is calculated, and the main beam of the array antenna is directed in the direction of the desired wave so that the evaluation function value becomes maximum or minimum based on the calculated tilt vector. A control method (hereinafter referred to as a first conventional example) for calculating and setting the reactance value of each variable reactance element for directing the null in the direction of the interference wave has been proposed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この第
1の従来例では、勾配ベクトルの各成分を決定するため
に、逐次の摂動を必要とし、このことは、摂動の各反復
において(M+1)回の目的関数値の計算を必要とし、
エスパアンテナの場合には、従来の適応型アレーと比べ
て少なくとも(M+1)倍の長さの学習シーケンスを要
し、計算量が多くなるという問題点があった。
However, this first prior art example requires successive perturbations to determine each component of the gradient vector, which results in (M + 1) times in each iteration of the perturbation. Requires calculation of the objective function value of
In the case of the ESPAR antenna, there is a problem that a learning sequence having a length at least (M + 1) times as long as that of the conventional adaptive array is required and the amount of calculation becomes large.

【0007】一方、従来技術文献2「神谷幸宏ほか,
“エスパアンテナの基本検討−適応制御に基づくSIN
R特性の統計的評価−”,電子情報通信学会技術報告,
A・P2000−175,SANE2000−156,
pp.17−24,社団法人電子情報通信学会,200
1年1月発行」においては、以下の「ランダム探索法」
の手順(以下、第2の従来例という。)を用いる。 (1)各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を要素
とする列ベクトルxを考え、これをリアクタンス行列と
する。このような行列を、所定の範囲内で一様乱数によ
り生成し、リアクタンス行列の母集団を生成する。 (2)生成された母集団に含まれるリアクタンス行列
を、1つずつエスパアンテナに装荷し、それぞれの場合
で受信信号のサンプルを観測し、受信信号と学習シーケ
ンス信号との間の所定の相互相関係数を計算する。 (3)得られた複数の相互相関係数のうち、最大の相互
相関係数が得られるリアクタンス行列を重み係数として
採用する。
On the other hand, the prior art document 2 "Yukihiro Kamiya et al.,
"Basic study of ESPAR antenna-SIN based on adaptive control
Statistical evaluation of R characteristics- ", IEICE technical report,
A.P2000-175, SANE2000-156,
pp. 17-24, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 200
"Issued January, 1st", the following "random search method"
The procedure (hereinafter referred to as the second conventional example) is used. (1) Consider a column vector x having the reactance value of each variable reactance element as an element, and use this as a reactance matrix. Such a matrix is generated by uniform random numbers within a predetermined range to generate a reactance matrix population. (2) Each reactance matrix included in the generated population is loaded into the ESPAR antenna one by one, and a sample of the received signal is observed in each case, and a predetermined mutual phase between the received signal and the learning sequence signal is observed. Calculate the number of relationships. (3) Of the obtained plurality of cross-correlation coefficients, the reactance matrix that gives the maximum cross-correlation coefficient is adopted as the weighting coefficient.

【0008】この第2の従来例では、各反復についてた
だ1回の相互相関係数の計算のみを必要とする。しかし
ながら、これは、次の試行は、前の試行とは独立であ
り、試行が完了したときに何も学習されないという欠点
がある。
This second conventional example requires only one cross-correlation coefficient calculation for each iteration. However, this has the disadvantage that the next trial is independent of the previous trial and nothing is learned when the trial is complete.

【0009】本発明の目的は以上の問題点を解決し、エ
スパアンテナの制御方法において、所望波に対して主ビ
ームを向けかつ干渉波に対してヌルを向けるときに、従
来例に比較して、長い学習シーケンス信号を必要とせ
ず、かつ探索の反復毎に性能が向上するように学習する
ことができるアレーアンテナの制御方法を提供すること
にある。
An object of the present invention is to solve the above problems, and in a method for controlling an ESPAR antenna, when a main beam is directed to a desired wave and a null is directed to an interference wave, it is compared with a conventional example. An object of the present invention is to provide a control method of an array antenna that does not require a long learning sequence signal and can perform learning so that the performance improves at each search iteration.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係るアレーアン
テナの制御方法は、無線信号を受信するための励振素子
と、上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた
複数の非励振素子と、上記複数の非励振素子にそれぞれ
接続された複数の可変リアクタンス素子とを備え、上記
各可変リアクタンス素子に設定する各リアクタンス値を
変化させることにより、上記各非励振素子をそれぞれ導
波器又は反射器として動作させ、アレーアンテナの指向
特性を変化させるアレーアンテナの制御方法において、
上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を所定の
初期値からランダムに摂動して設定したときに、相手先
の送信機から送信される無線信号に含まれる学習シーケ
ンス信号を上記アレーアンテナにより受信したときの受
信信号と、上記学習シーケンス信号と同一の信号パター
ンを有して発生された学習シーケンス信号との間の摂動
前後の所定の相互相関係数を演算し、摂動前後の相互相
関係数が増大するときに対応するリアクタンス値を選択
して設定した後、上記選択された各可変リアクタンス素
子のリアクタンス値から上記ランダムに摂動して設定す
ることを繰り返すステップを含むことを特徴とする。
An array antenna control method according to the present invention comprises an excitation element for receiving a radio signal, and a plurality of non-excitation elements provided at a predetermined distance from the excitation element. , A plurality of variable reactance elements respectively connected to the plurality of non-excitation elements, by changing each reactance value set in each of the variable reactance elements, each of the non-excitation elements are respectively a waveguide or a reflection. In the method of controlling the array antenna, which operates as a container and changes the directional characteristics of the array antenna,
When the reactance value of each variable reactance element is randomly perturbed from a predetermined initial value and set, when the learning sequence signal included in the radio signal transmitted from the transmitter of the other party is received by the array antenna, A predetermined cross-correlation coefficient before and after perturbation between the received signal and the learning sequence signal generated with the same signal pattern as the learning sequence signal is calculated, and the cross-correlation coefficient before and after the perturbation is increased. It is characterized by including a step of repeating the step of selecting and setting a reactance value corresponding to the occasion and then randomly perturbing and setting the reactance value of each of the selected variable reactance elements.

【0011】また、上記アレーアンテナの制御方法にお
いて、上記初期値は、好ましくは、所定の複数の放射パ
ターンに対応する上記各可変リアクタンス素子のリアク
タンス値のうち、最大の相互相関係数を有する1つの放
射パターンに対応する上記各可変リアクタンス素子のリ
アクタンス値であることを特徴とする。
In the array antenna control method, the initial value preferably has a maximum cross-correlation coefficient among the reactance values of the variable reactance elements corresponding to a plurality of predetermined radiation patterns. It is characterized in that it is a reactance value of each variable reactance element corresponding to one radiation pattern.

【0012】さらに、上記アレーアンテナの制御方法に
おいて、上記複数の放射パターンは、好ましくは、
(a)上記励振素子から各非励振素子に向かう方向にそ
れぞれ最大利得を有する複数のセクタビームパターン
と、(b)上記励振素子から互いに隣接する各非励振素
子間の中間位置に向かう方向にそれぞれ最大利得を有す
る複数のセクタビームパターンと、のうちの少なくとも
1組を含むことを特徴とする。
Further, in the array antenna control method, the plurality of radiation patterns are preferably
(A) a plurality of sector beam patterns each having a maximum gain in the direction from the excitation element to each non-excitation element; and (b) in the direction from the excitation element to an intermediate position between adjacent non-excitation elements. At least one set of a plurality of sector beam patterns having a maximum gain is included.

【0013】[0013]

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

【0014】図1は本発明に係る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、図1に示す
ように、1つの励振素子A0と、可変容量ダイオード1
2−1乃至12−6がそれぞれ装荷された6個の非励振
素子A1乃至A6と、接地導体11とを備えてなり、エ
スパアンテナであるアレーアンテナ装置100と、適応
制御型コントローラ20と、学習シーケンス信号発生器
21と、適応制御型コントローラ20に接続されたバイ
アス電圧テーブルメモリ22とを備えて構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an array antenna control apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the array antenna control device of this embodiment includes one excitation element A0 and a variable capacitance diode 1.
An array antenna device 100, which is an ESPAR antenna, is provided with six parasitic elements A1 to A6 loaded with 2-1 to 12-6, respectively, and a ground conductor 11, an adaptive control type controller 20, and learning. A sequence signal generator 21 and a bias voltage table memory 22 connected to the adaptive controller 20 are provided.

【0015】ここで、適応制御型コントローラ20は、
例えばコンピュータなどのディジタル計算機で構成さ
れ、復調器4による無線通信を開始する前に、相手先の
送信機から送信される無線信号に含まれる学習シーケン
ス信号を上記アレーアンテナ装置100の励振素子A0
により受信したときの受信信号y(n)と、上記学習シ
ーケンス信号と同一の信号パターンを有して学習シーケ
ンス信号発生器21で発生された学習シーケンス信号d
(n)とに基づいて、後述する適応制御処理を実行する
ことにより上記アレーアンテナ装置100の主ビームを
所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向けるた
めの、各可変容量ダイオード12−1乃至12−6に印
加されるバイアス電圧値V(m=1,2,…,6)を
探索して設定することを特徴としている。具体的には、
適応制御型コントローラ20は、乱数発生器を備え、上
記乱数発生器によって発生されたランダムベクトルR
(n)によってバイアス電圧値Vを成分とするバイア
ス電圧ベクトルV(n)を所定の初期値からランダムに
摂動させ、摂動前のバイアス電圧ベクトルV(n)に対
する、相互相関係数である目的関数値J(n)と、摂動
後のバイアス電圧ベクトルV(n+1)に対する、相互
相関係数である目的関数値J(n+1)とを比較して、
摂動前後の相互相関係数が増大するときに対応するバイ
アス電圧Vを選択して設定した後、上記選択された各
可変容量ダイオード12−1乃至12−6のバイアス電
圧から上記ランダムに摂動して設定することを繰り返
す。従って、バイアス電圧の初期値から出発して、ラン
ダムベクトルR(n)を発生して摂動させ、摂動前後の
相互相関係数が増大するときに対応するバイアス電圧V
を選択して設定した後、上記選択されたバイアス電圧
からさらにランダムベクトルR(n)を発生して摂動さ
せて上述の処理を繰り返すことにより、ランダムベクト
ルR(n)を順次発生しつつ選択されたバイアス電圧を
更新し、これにより、当該目的関数値J(n)が最大と
なるように、上記アレーアンテナ装置100の主ビーム
を所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向ける
ための各可変容量ダイオード12−1乃至12−6のバ
イアス電圧ベクトルV(n)を探索し、探索の結果発見
された各バイアス電圧値Vm(m=1,2,…,6)を
有するバイアス電圧値信号を各可変容量ダイオード12
−1乃至12−6に出力して設定する。
Here, the adaptive control type controller 20 is
For example, the learning sequence signal included in the radio signal transmitted from the transmitter of the other party is constituted by a digital computer such as a computer, and before the start of the radio communication by the demodulator 4, the exciting element A0 of the array antenna apparatus 100 is supplied.
And the learning sequence signal d generated by the learning sequence signal generator 21 having the same signal pattern as the learning sequence signal and the received signal y (n).
Based on (n), each variable capacitance diode 12 for directing the main beam of the array antenna device 100 in the direction of the desired wave and the null in the direction of the interference wave by executing the adaptive control process described later. It is characterized in that the bias voltage value V m (m = 1, 2, ..., 6) applied to −1 to 12-6 is searched and set. In particular,
The adaptive control type controller 20 includes a random number generator, and a random vector R generated by the random number generator.
(B) The bias voltage vector V (n) having the bias voltage value V m as a component is randomly perturbed from a predetermined initial value by (n), and is a cross-correlation coefficient with respect to the bias voltage vector V (n) before perturbation. The function value J (n) is compared with the objective function value J (n + 1) which is a cross-correlation coefficient for the bias voltage vector V (n + 1) after perturbation,
After the bias voltage V m corresponding to the increase in the cross-correlation coefficient before and after the perturbation is selected and set, the bias voltage of each of the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6 is randomly perturbed. And repeat setting. Therefore, starting from the initial value of the bias voltage, a random vector R (n) is generated and perturbed, and the corresponding bias voltage V when the cross-correlation coefficient before and after the perturbation increases.
After m is selected and set, a random vector R (n) is further generated from the selected bias voltage, perturbed, and the above-described processing is repeated to select the random vector R (n) while sequentially generating it. The bias voltage thus generated is updated, whereby the main beam of the array antenna device 100 is directed toward the desired wave and the null is directed toward the interference wave so that the objective function value J (n) is maximized. To search the bias voltage vector V (n) of each of the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6, and to have each bias voltage value V m (m = 1, 2, ..., 6) found as a result of the search. Bias voltage value signal is applied to each variable capacitance diode 12
Output to -1 to 12-6 and set.

【0016】図1において、アレーアンテナ装置100
は、接地導体11上に設けられた励振素子A0及び非励
振素子A1乃至A6から構成され、励振素子A0は、半
径rの円周上に設けられた6本の非励振素子A1乃至A
6によって囲まれるように配置されている。好ましく
は、各非励振素子A1乃至A6は上記半径rの円周上に
互いに等間隔を保って設けられる。各励振素子A0及び
非励振素子A1乃至A6は、例えば、所望波の波長λに
対して約1/4の長さのモノポール素子になるように構
成され、また、上記半径rはλ/4になるように構成さ
れる。励振素子A0の給電点は同軸ケーブル5を介して
低雑音増幅器(LNA)1に接続され、また、非励振素
子A1乃至A6はそれぞれ可変容量ダイオード12−1
乃至12−6に接続され、これら可変容量ダイオード1
2−1乃至12−6は、適応制御型コントローラ20か
らのバイアス電圧値信号を設定されることによって、そ
のリアクタンス値を変化させる。
In FIG. 1, an array antenna device 100 is shown.
Is composed of an excitation element A0 and non-excitation elements A1 to A6 provided on the ground conductor 11, and the excitation element A0 includes six non-excitation elements A1 to A provided on the circumference of a radius r.
It is arranged so as to be surrounded by 6. Preferably, the parasitic elements A1 to A6 are provided on the circumference of the radius r at equal intervals. Each of the excitation elements A0 and the non-excitation elements A1 to A6 is configured to be, for example, a monopole element having a length of about 1/4 with respect to the wavelength λ of the desired wave, and the radius r is λ / 4. Is configured to be. The feeding point of the excitation element A0 is connected to the low noise amplifier (LNA) 1 via the coaxial cable 5, and the non-excitation elements A1 to A6 are the variable capacitance diodes 12-1.
To 12-6, and these variable capacitance diodes 1
2-1 to 12-6 change the reactance value by setting the bias voltage value signal from the adaptive control type controller 20.

【0017】図2は、アレーアンテナ装置100の縦断
面図である。励振素子A0は接地導体11と電気的に絶
縁され、各非励振素子A1乃至A6は、可変容量ダイオ
ード12−1乃至12−6を介して、接地導体11に対
して高周波的に接地される。可変容量ダイオード12−
1乃至12−6の動作を説明すると、例えば励振素子A
0と非励振素子A1乃至A6の長手方向の長さが実質的
に同一であるとき、例えば、可変容量ダイオード12−
1がインダクタンス性(L性)を有するときは、可変容
量ダイオード12−1は延長コイルとなり、非励振素子
A1乃至A6の電気長が励振素子A0に比較して長くな
り、反射器として働く。一方、例えば、可変容量ダイオ
ード12−1がキャパシタンス性(C性)を有するとき
は、可変容量ダイオード12−1は短縮コンデンサとな
り、非励振素子A1の電気長が励振素子A0に比較して
短くなり、導波器として働く。また、他の可変容量ダイ
オード12−2乃至12−6に接続された非励振素子A
2乃至A6についても同様に動作する。
FIG. 2 is a vertical sectional view of the array antenna device 100. The excitation element A0 is electrically insulated from the ground conductor 11, and the non-excitation elements A1 to A6 are grounded to the ground conductor 11 via the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6 in a high frequency manner. Variable capacitance diode 12-
Explaining the operations of 1 to 12-6, for example, the excitation element A
0 and the parasitic elements A1 to A6 have substantially the same length in the longitudinal direction, for example, the variable capacitance diode 12-
When 1 has an inductance property (L property), the variable capacitance diode 12-1 serves as an extension coil, the electric lengths of the non-exciting elements A1 to A6 become longer than that of the exciting element A0, and they function as a reflector. On the other hand, for example, when the variable capacitance diode 12-1 has a capacitance property (C property), the variable capacitance diode 12-1 becomes a shortening capacitor, and the electrical length of the non-excitation element A1 becomes shorter than that of the excitation element A0. , Works as a director. In addition, the parasitic element A connected to the other variable capacitance diodes 12-2 to 12-6.
The same applies to 2 to A6.

【0018】従って、図1のアレーアンテナ装置100
において、各非励振素子A1乃至A6に接続された可変
容量ダイオード12−1乃至12−6に印加するバイア
ス電圧値を変化させて、その接合容量値であるリアクタ
ンス値を変化させることにより、アレーアンテナ装置1
00の平面指向性特性を変化させることができる。
Therefore, the array antenna device 100 of FIG.
In the array antenna, the bias voltage values applied to the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6 connected to the parasitic elements A1 to A6 are changed to change the reactance value which is the junction capacitance value thereof. Device 1
00 plane directional characteristics can be changed.

【0019】図1のアレーアンテナの制御装置におい
て、アレーアンテナ装置100は無線信号を受信し、上
記受信された信号は同軸ケーブル5を介して低雑音増幅
器(LNA)1に入力されて増幅され、次いで、ダウン
コンバータ(D/C)2は増幅された信号を所定の中間
周波数の信号(IF信号)に低域変換する。さらに、A
/D変換器3は低域変換されたアナログ信号をディジタ
ル信号にA/D変換し、そのディジタル信号を適応制御
型コントローラ20及び復調器4に出力する。次いで、
適応制御型コントローラ20は、詳細後述するように、
乱数発生器によって発生されたランダムベクトルR
(n)によってバイアス電圧値Vを成分とするバイア
ス電圧ベクトルV(n)を所定の初期値からランダムに
摂動させ、摂動前のバイアス電圧ベクトルV(n)に対
する、相互相関係数である目的関数値J(n)と、摂動
後のバイアス電圧ベクトルV(n+1)に対する、相互
相関係数である目的関数値J(n+1)とを比較して、
摂動前後の相互相関係数が増大するときに対応するバイ
アス電圧Vを選択して設定した後、上記選択された各
可変容量ダイオード12−1乃至12−6のバイアス電
圧から上記ランダムに摂動して設定することを繰り返
す。従って、バイアス電圧の初期値から出発して、ラン
ダムベクトルR(n)を発生して摂動させ、摂動前後の
相互相関係数が増大するときに対応するバイアス電圧V
を選択して設定した後、上記選択されたバイアス電圧
からさらにランダムベクトルR(n)を発生して摂動さ
せて上述の処理を繰り返すことにより、ランダムベクト
ルR(n)を順次発生しつつ選択されたバイアス電圧を
更新し、これにより、当該目的関数値J(n)が最大と
なるように、上記アレーアンテナ装置100の主ビーム
を所望波の方向に向けかつ干渉波の方向にヌルを向ける
ための各可変容量ダイオード12−1乃至12−6のバ
イアス電圧ベクトルV(n)を探索し、探索の結果発見
された各バイアス電圧値V m(m=1,2,…,6)を
有するバイアス電圧値信号を各可変容量ダイオード12
−1乃至12−6に出力して設定する。一方、復調器4
は、入力される受信信号y(n)に対して復調処理を行
って、データ信号である復調信号を出力する。
In the array antenna controller of FIG.
The array antenna device 100 receives the radio signal and
The received signal is low noise amplified through the coaxial cable 5.
(LNA) 1 to be amplified and then down
The converter (D / C) 2 converts the amplified signal to a predetermined intermediate value.
Low-frequency conversion is performed into a frequency signal (IF signal). Furthermore, A
The / D converter 3 digitizes the analog signal converted into the low frequency band.
A / D conversion to digital signal and adaptive control of the digital signal
It is output to the type controller 20 and the demodulator 4. Then
The adaptive control type controller 20, as will be described later in detail,
Random vector R generated by random number generator
Bias voltage value V depending on (n)mBahia as an ingredient
The random voltage vector V (n) from a predetermined initial value
Perturb the bias voltage vector V (n) before perturbation.
The objective function value J (n), which is the cross-correlation coefficient, and the perturbation
For the latter bias voltage vector V (n + 1),
By comparing with the objective function value J (n + 1) which is a correlation coefficient,
When the cross-correlation coefficient before and after perturbation increases, the corresponding
As voltage VmAfter selecting and setting, select each of the above
Bias voltage of the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6
Repeatedly setting by perturbing the above randomly from pressure
You Therefore, starting from the initial value of the bias voltage,
Generate and perturb the dam vector R (n) before and after the perturbation.
Bias voltage V corresponding when the cross-correlation coefficient increases
mAfter selecting and setting the selected bias voltage
Is further perturbed by generating a random vector R (n)
By repeating the above process, the random vector
The selected bias voltage while sequentially generating R (n).
The objective function value J (n) is updated to the maximum value.
As described above, the main beam of the array antenna device 100 is
The null toward the desired wave and toward the interference wave
Of the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6 for
Searching for the Ias voltage vector V (n) and finding the result of the search
Each bias voltage value V m(M = 1, 2, ..., 6)
Each of the variable capacitance diodes 12 has a bias voltage value signal
Output to -1 to 12-6 and set. On the other hand, demodulator 4
Performs demodulation processing on the input received signal y (n).
Thus, the demodulated signal which is a data signal is output.

【0020】アレーアンテナ100で受信される無線信
号を送信する送信局は、学習シーケンス信号発生器21
で発生される所定の学習シーケンス信号と同一の学習シ
ーケンス信号を含む所定のシンボルレートのディジタル
データ信号に従って、無線周波数の搬送波信号を、例え
ばBPSK、QPSKなどのディジタル変調法を用いて
変調し、当該変調信号を電力増幅して受信局のアレーア
ンテナ装置100に向けて送信する。本発明に係る実施
形態においては、データ通信を行う前に、送信局から受
信局に向けて学習シーケンス信号を含む無線信号が送信
され、受信局では、適応制御型コントローラ20による
適応制御処理が実行される。
The transmitting station for transmitting the radio signal received by the array antenna 100 is a learning sequence signal generator 21.
In accordance with a digital data signal of a predetermined symbol rate including the same learning sequence signal as that generated in step 1, a carrier signal of radio frequency is modulated using a digital modulation method such as BPSK or QPSK, The modulated signal is power-amplified and transmitted to the array antenna apparatus 100 of the receiving station. In the embodiment according to the present invention, the wireless signal including the learning sequence signal is transmitted from the transmitting station to the receiving station before the data communication, and the adaptive control process by the adaptive controller 20 is executed in the receiving station. To be done.

【0021】従来技術のフェーズドアレーアンテナは各
素子のウエイトベクトル(振幅と位相)を直接制御す
る。これに対して、エスパアンテナであるアレーアンテ
ナ装置100ではウエイト回路は存在せず、その代わり
に非励振素子A1乃至A6に装荷された可変リアクタン
ス素子(本実施形態では、可変容量ダイオード12−1
乃至12−6)のリアクタンス値を制御する。従って、
従来技術のウエイトベクトルに相当する「等価ウエイト
ベクトル」の概念を導入し、これとリアクタンス値とを
関係づけることとなる。アレーアンテナ装置100が従
来技術のフェーズドアレーアンテナと本質的に異なる点
は、(1)受信信号の出力が1系統であること、(2)
素子間結合を積極的に利用すること、(3)非励振素子
と可変リアクタンス素子とが一体化されていることの3
点である。これらはアレーアンテナ装置100にとって
動作の本質であり、アンテナの設計段階ならびに制御理
論の構築段階において考慮されなければならない。
The prior art phased array antenna directly controls the weight vector (amplitude and phase) of each element. On the other hand, in the array antenna device 100 which is the ESPAR antenna, the weight circuit does not exist, and instead, the variable reactance elements (in the present embodiment, the variable capacitance diode 12-1) loaded on the non-excitation elements A1 to A6 are used.
12-6) to control the reactance value. Therefore,
The concept of an “equivalent weight vector” corresponding to the weight vector of the prior art is introduced, and this is related to the reactance value. The array antenna device 100 is essentially different from the phased array antenna of the related art in that (1) the output of the received signal is one system, (2)
Positive use of inter-element coupling, and (3) integration of non-excitation element and variable reactance element
It is a point. These are the essence of the operation for the array antenna device 100, and must be considered in the antenna design stage and the control theory construction stage.

【0022】ここで、エスパアンテナで構成されたアレ
ーアンテナ装置100から出力される受信信号y(t)
を、非励振素子A1乃至A6の各リアクタンス値
(x,…,x)の関数として定式化し、定式化の説
明においては、時間の変数tを用いるが、後述する適応
制御型コントローラ20の制御処理においては、漸化式
を用いたデジタル処理を実行するために時刻に対応する
反復関数パラメータnを用いて説明する。アレーアンテ
ナ装置100における可変なビーム形成は、各可変容量
ダイオード12−1乃至12−6上のバイアス電圧値V
(m=1,2,…,6)を制御して、その結果、これ
らのリアクタンス値が制御されることにより実行され
る。
Here, the received signal y (t) output from the array antenna device 100 composed of the ESPAR antenna
Is formulated as a function of each reactance value (x 1 , ..., X 6 ) of the parasitic elements A1 to A6. In the description of the formulation, a time variable t is used. In the control process, the iterative function parameter n corresponding to the time is used to execute the digital process using the recurrence formula. The variable beam forming in the array antenna apparatus 100 is performed by the bias voltage value V on each variable capacitance diode 12-1 to 12-6.
This is performed by controlling m (m = 1, 2, ..., 6), and as a result, controlling these reactance values.

【0023】非励振素子A1が励振素子A0に対して位
置する方向を基準軸として、角度θ (q=0,1,
…,Q)の到来角度(DOA)を有する信号u(t)
を送信する、合計Q+1個の信号源が存在すると仮定す
る。s(t)(m=0,1,…,6)はアンテナのm
番目の素子Am(すなわち励振素子又は非励振素子)に
入射するRF信号を表すとし、信号ベクトルs(t)は
第m成分にRF信号s(t)を有する列ベクトルであ
るとする。このとき、信号ベクトルs(t)は次式のよ
うに表すことができる。
The parasitic element A1 is positioned relative to the exciting element A0.
Angle as the reference axis q(Q = 0, 1,
, U) signal u with angle of arrival (DOA)q(T)
Suppose there are a total of Q + 1 sources
It sm(T) (m = 0, 1, ..., 6) is m of the antenna
In the second element Am (ie, excitation element or non-excitation element)
When the incident RF signal is represented, the signal vector s (t) is
RF signal s in the m-th componentmA column vector with (t)
Suppose. At this time, the signal vector s (t) is
Can be expressed as

【0024】[0024]

【数1】 [Equation 1]

【0025】ここで、a(θq)は、Where a (θ q ) is

【数2】 で定義されるステアリングベクトルである。ここで、r
はアレーアンテナ装置100の半径であり、また、φ
は各非励振素子Amが励振素子A0に対して位置する角
度を表し、φ=2π(m−1)/6(m=1,…,
6)である。アンテナの単一ポートのRF出力信号であ
る受信信号y(t)(以下の原理説明では、説明の便宜
上、LNA1の前段での高周波信号(RF信号)をい
う。)は、次式で与えられる。
[Equation 2] Is the steering vector defined by. Where r
Is the radius of the array antenna device 100, and φ m
Represents the angle at which each parasitic element Am is positioned with respect to the excitation element A0, and φ m = 2π (m−1) / 6 (m = 1, ...,
6). A received signal y (t) (a high-frequency signal (RF signal) in the preceding stage of the LNA 1 is referred to in the following explanation of the principle for convenience of explanation.) Is an RF output signal of a single port of the antenna, which is given by the following equation. .

【0026】[0026]

【数3】y(t)=is(t)+n(t)## EQU00003 ## y (t) = i T s (t) + n (t)

【0027】ここで、i=[i,i,i,…,i
は、励振素子A0及び非励振素子A1乃至A6上
にそれぞれ現れるRF電流i(m=0,…,6)を成
分として有するRF電流ベクトルであり、n(t)はア
レーアンテナ装置100における付加的な白色ガウス雑
音を表す。
Here, i = [i 0 , i 1 , i 2 , ..., i
M] T is, RF current i m (m = 0, ... , 6) appearing respectively on the excitation element A0 and the parasitic elements A1 through A6 is an RF current vector having a component, n (t) is an array antenna device Represents additional white Gaussian noise at 100.

【0028】第1の従来例において開示されたエスパア
ンテナの解析によれば、RF電流ベクトルiは次のよう
に定式化される。
According to the analysis of the ESPAR antenna disclosed in the first conventional example, the RF current vector i is formulated as follows.

【0029】[0029]

【数4】i=v(I+YX)−1 I = v s (I + YX) −1 y 0

【0030】ここで、Iは6+1次の単位行列であり、
は一定の利得係数である。また、数4で、可変容量
ダイオード12−1乃至12−6上のリアクタンス値x
(m=1,…,6)を成分中に含む対角行列X=diag
[50,jx,jx,…,jx]は、リアクタン
ス行列と呼ばれる。リアクタンス値xは、可変容量ダ
イオード12−1乃至12−6上のバイアス電圧V
関数である。さらに数4において、Y=[ykl
(6+1)×(6+1)はアドミタンス行列と呼ばれ、
klはアンテナ素子Akとアンテナ素子Al(0≦
k,l≦6)の間の相互アドミタンスを表す。また、ベ
クトルyはアドミタンス行列Yの第1列である。相互
アドミタンスyklの値には、公知の相反定理により、
通常型のアレーアンテナ装置と同様にykl=ylk
成り立つ。相互アドミタンスyklの値はまた、例えば
半径、空間の間隔及び素子の長さといったアンテナの物
理的構造に依存して一定であり、さらに、アレーアンテ
ナ装置100の回転対称性より、次の関係を満たす。
Where I is the 6 + 1 order identity matrix,
v s is a constant gain factor. Further, in the equation 4, the reactance value x on the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6 is x
Diagonal matrix X = diag containing m (m = 1, ..., 6) in the component
[50, jx 1 , jx 2 , ..., jx 6 ] is called a reactance matrix. The reactance value x m is a function of the bias voltage V m on the varactor diodes 12-1 to 12-6. Furthermore, in Expression 4, Y = [y kl ]
(6 + 1) × (6 + 1) is called the admittance matrix,
y kl is the antenna element Ak and the antenna element Al (0 ≦
represents the mutual admittance between k and l ≦ 6). The vector y 0 is the first column of the admittance matrix Y. For the value of mutual admittance y kl , according to the known reciprocity theorem,
Similar to the normal array antenna device, y kl = y lk holds. The value of the mutual admittance y kl is also constant depending on the physical structure of the antenna, such as the radius, the space interval, and the element length, and further, from the rotational symmetry of the array antenna apparatus 100, Fulfill.

【0031】[0031]

【数5】 y11=y22=y33=y44=y55=y66 Y 11 = y 22 = y 33 = y 44 = y 55 = y 66

【数6】 y01=y02=y03=y04=y05=y06 Y 01 = y 02 = y 03 = y 04 = y 05 = y 06

【数7】 y12=y23=y34=y45=y56=y61 Y 12 = y 23 = y 34 = y 45 = y 56 = y 61

【数8】 y13=y24=y35=y46=y51=y62 Y 13 = y 24 = y 35 = y 46 = y 51 = y 62

【数9】y14=y25=y36 Y 14 = y 25 = y 36

【0032】ゆえに、アドミタンス行列Yは、相互アド
ミタンスの6個の成分y00,y10,y11,y21,y
31及びy41のみによって決定され、ベクトルy
は、相互アドミタンスの2個の成分y00,y10のみ
によって決定されることがわかる。
Therefore, the admittance matrix Y has six components of mutual admittance, y 00 , y 10 , y 11 , y 21 and y.
Determined by only 31 and y 41 , vector y
It can be seen that 0 is determined only by the two components of mutual admittance, y 00 , y 10 .

【0033】数3及び数4より、電流ベクトルiと受信
信号y(t)とは、リアクタンス値(x,…,x
の関数であり、従って、受信信号y(t)は、各可変容
量ダイオード12−1乃至12−6に印加されるバイア
ス電圧値の関数であることがわかる。従って、本発明の
実施形態に係るアレーアンテナの制御方法では、上記各
バイアス電圧値を変化させることによって、アレーアン
テナ装置100の指向性パターンを形成する。
From the equations 3 and 4, the current vector i and the received signal y (t) are the reactance values (x 1 , ..., X 6 ).
Therefore, it can be seen that the received signal y (t) is a function of the bias voltage value applied to each of the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6. Therefore, in the array antenna control method according to the embodiment of the present invention, the directivity pattern of the array antenna device 100 is formed by changing each of the bias voltage values.

【0034】本発明者らが行った実験では、印加される
可変容量ダイオード12−1乃至12−6のバイアス電
圧は−0.5Vから20Vまでの範囲にわたって設定さ
れている。実際には、バイアス電圧を設定するためにデ
ィジタル・アナログ(D/A)変換器が使用されてい
る。このD/A変換器は12ビットで符号化され、−2
048から2047までのディジタル値を許容すること
ができる。表記を容易にするために、本発明者らは、バ
イアス電圧の符号化された値をディジタル電圧と呼ぶ。
前述したように、リアクタンス値xはバイアス電圧V
の関数であることに留意する。本発明者らの実験で
は、
In the experiments conducted by the present inventors, the bias voltage of the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6 applied is set in the range of -0.5V to 20V. In practice, digital to analog (D / A) converters are used to set the bias voltage. This D / A converter is encoded with 12 bits and is -2.
Digital values from 048 to 2047 can be accepted. For ease of notation, we refer to the encoded value of the bias voltage as the digital voltage.
As described above, the reactance value x m is the bias voltage V
Note that it is a function of m . In our experiments,

【数10】x=−0.0217V−49.21 であるとする。ここで、Vがディジタル電圧の値であ
る。
It is assumed that x m = −0.0217V m −49.21. Here, V m is the value of the digital voltage.

【0035】次に、以上のように定式化されたアレーア
ンテナ装置を制御するための制御方法について考察す
る。上の議論から、LMSアルゴリズムのような従来の
制御方法をエスパアンテナに適用することは困難である
ことがわかる。これの主な理由は、簡単なエスパの構
造、すなわちアンテナが単一の出力信号y(t)のみを
有するということにある。単一ポートにおいて受信され
た信号y(t)は観測されるが、周囲の非励振素子A1
乃至A6における信号を観測することはできない。従っ
て、エスパアンテナのための特別な適応制御方法を開発
する必要がある。
Next, a control method for controlling the array antenna device formulated as described above will be considered. From the above discussion, it can be seen that it is difficult to apply a conventional control method such as the LMS algorithm to the ESPAR antenna. The main reason for this is that the structure of the simple ESPAR, ie the antenna has only a single output signal y (t). The signal y (t) received at the single port is observed, but the surrounding parasitic element A1
It is not possible to observe the signal at A6. Therefore, there is a need to develop a special adaptive control method for ESPAR antennas.

【0036】第2の従来例では、エスパアンテナの指向
性パターンのためのランダム探索法が研究されている。
V=[V,V,…,V]を、その成分がそれぞれ
リアクタンス値x(m=1,2,…,M)上のバイア
ス電圧であるM次元のバイアス電圧ベクトルであるとす
る。数4におけるリアクタンス値xは、バイアス電圧
値Vの関数であることに留意する。この関数は、リア
クタンス値に係る実施の回路に依存する。nを探索の反
復回数として、一連のバイアス電圧ベクトルV(n)=
[V(n),…,V(n)]は、次式に従って生成
される。
In the second conventional example, a random search method for the directivity pattern of the ESPAR antenna is studied.
Let V = [V 1 , V 2 , ..., V M ] be an M-dimensional bias voltage vector whose components are bias voltages on the reactance value x m (m = 1, 2, ..., M), respectively. To do. Note that the reactance value x m in Equation 4 is a function of the bias voltage value V m . This function depends on the implementation circuit for the reactance value. A series of bias voltage vectors V (n) =, where n is the number of search iterations.
[V 1 (n), ..., V M (n)] is generated according to the following equation.

【0037】[0037]

【数11】V(n)=R(n) (n=1,2,…,N)(11) V (n) = R (n) (N = 1, 2, ..., N)

【0038】ここで、R(n)=[R(n),…,R
(n)]は、各可変容量ダイオード上のバイアス電圧
の範囲に一様な分布を有するように、乱数発生器によっ
て選択される電圧値のランダムベクトルである。インデ
ックスnは、探索の反復回数を示す。バイアス電圧ベク
トルV(n)の値は装荷された端末に供給され、受信機
の出力である受信信号y(n)(受信信号y(t)に対
するn回目の反復に係るサンプル)が測定され、次いで
目的関数値J(n)=J(V(n))が計算された。ラ
ンダム探索フェーズの終わりに、本発明者らは、目的関
数値J(n)が最大であるバイアス電圧ベクトルV
(n)の値を発見した。
Here, R (n) = [R 1 (n), ..., R
M (n)] is a random vector of voltage values selected by the random number generator to have a uniform distribution over the range of bias voltages on each varactor diode. The index n indicates the number of search iterations. The value of the bias voltage vector V (n) is fed to the loaded terminal and the output of the receiver, the received signal y (n) (sample for the nth iteration on the received signal y (t)) is measured, The objective function value J (n) = J (V (n)) was then calculated. At the end of the random search phase, we find that the bias voltage vector V with the largest objective function value J (n).
The value of (n) was discovered.

【0039】「(純粋な)ランダム探索法」と呼ばれる
この方法は、試行がステップnで完了する時点で何も学
習されないという欠点を有している。ステップn+1に
おける次の試行は、先の試行から独立である。これは、
例えば、第1の従来例に係る「最急勾配法」のような、
目的関数の曲面の局所的な連続性の性質を全く考慮しな
い。このために、本発明に係る実施形態では、より効率
的な「順次」ランダム探索法を用いることにする。
This method, called the "(pure) random search method", has the disadvantage that nothing is learned when the trial is completed in step n. The next trial in step n + 1 is independent of the previous trial. this is,
For example, like the "steepest gradient method" according to the first conventional example,
No consideration is given to the local continuity property of the curved surface of the objective function. To this end, the embodiments of the present invention employ a more efficient "sequential" random search method.

【0040】本発明に係る実施形態で提案される順次ラ
ンダム探索法でも、バイアス電圧ベクトルV(n)はラ
ンダムに変更される。変更の前と後で目的関数値J
(n)(例えば受信信号y(n)と学習シーケンス信号
d(n)の相互相関係数)が計算され、2つの計算値が
比較される。変更が目的関数値J(n)を増大させれ
ば、当該変更は受容される。増大させなければ、当該変
更は棄却され、新しいランダムな変更が試みられる。こ
の手順は、次のように代数的に記述することができる。
Also in the sequential random search method proposed in the embodiment according to the present invention, the bias voltage vector V (n) is randomly changed. Objective function value J before and after change
(N) (for example, the cross-correlation coefficient between the received signal y (n) and the learning sequence signal d (n)) is calculated, and the two calculated values are compared. If the change increases the objective function value J (n), the change is accepted. If not augmented, the change is rejected and a new random change is attempted. This procedure can be described algebraically as follows.

【0041】[0041]

【数12】V(n+1)=V(n)+(1/2)×{1
+sgn[J(V(n)+R(n))−J(V
(n))]}R(n); n=1,2,…,N−1
## EQU12 ## V (n + 1) = V (n) + (1/2) × {1
+ Sgn [J (V (n) + R (n))-J (V
(N))]} R (n); n = 1, 2, ..., N-1

【0042】ここで、R(n)はランダムなM次元ベク
トル(本実施形態では、M=6)であり、J(V
(n))は、バイアス電圧ベクトルをV(n)に設定し
たときの、数3のy(t)のP個のサンプルに基づく目
的関数値(すなわち受信信号y(t)のサンプルy
(n)と学習シーケンス信号d(n)との相互相関係
数)の評価値であり、J(V(n)+R(n))は、バ
イアス電圧ベクトルをV(n)+R(n)に設定したと
きのy(t)のP個のサンプルに基づく目的関数値の評
価値である。また、符号演算子sgn[z]は、z≧0
のとき+1、及びz<0のとき−1である。
Here, R (n) is a random M-dimensional vector (M = 6 in this embodiment), and J (V
(N) is an objective function value based on P samples of y (t) in Equation 3 when the bias voltage vector is set to V (n) (that is, sample y of the received signal y (t)).
(N) is the evaluation value of the cross-correlation coefficient between the learning sequence signal d (n) and J (V (n) + R (n)) is the bias voltage vector set to V (n) + R (n). It is an evaluation value of the objective function value based on P samples of y (t) when set. Further, the sign operator sgn [z] is z ≧ 0.
Is +1 when, and -1 when z <0.

【0043】数12のランダムベクトルR(n)におけ
る各成分は、(i)−bからbまでの範囲にわたって一
様分布するランダム変数と、(ii)ゼロ平均と分散σ
を有するガウスシーケンスとから選択することができ
る。ここで、b及びσは正である。b及びσの値は、一
定であってもよい。しかしながら、一様分布の範囲とガ
ウス分布の分散とは、数12の反復手順の間に減少され
ることがより妥当であると思われる。従って、代替例と
して、反復回数パラメータnに従って変化する、範囲パ
ラメータb(n)及び分散σ(n)として、次式を用い
る。
Each component in the random vector R (n) of equation (12) is (i) -a random variable uniformly distributed over the range from b to (b), and (ii) zero mean and variance σ.
, And a Gaussian sequence with Here, b and σ are positive. The values of b and σ may be constant. However, it appears more reasonable that the range of the uniform distribution and the variance of the Gaussian distribution are reduced during the iterative procedure of Eq. Therefore, as an alternative, the following equation is used as the range parameter b (n) and the variance σ (n), which change according to the iteration number parameter n.

【0044】[0044]

【数13】 [Equation 13]

【数14】 [Equation 14]

【0045】ここで、範囲パラメータの係数b、分散
の係数σ、ステップパラメータτ、及び反復回数パラ
メータnは、それぞれ正の定数である。数13及び数1
4を用いた場合、範囲パラメータb(n)及び分散σ
(n)の値は、図3に図示されたように、反復回数が増
加するにつれて減少する。ここで、範囲パラメータの係
数b及び分散の係数σとして設定されている値15
00は、ディジタル電圧で表されている。
Here, the coefficient b 0 of the range parameter, the coefficient σ 0 of the variance, the step parameter τ, and the iteration number parameter n are positive constants. Equation 13 and Equation 1
4, the range parameter b (n) and the variance σ are used.
The value of (n) decreases as the number of iterations increases, as illustrated in FIG. Here, the value set as the coefficient b 0 of the range parameter and the coefficient σ 0 of the variance 15
00 is represented by a digital voltage.

【0046】図4を参照すると、適応制御型コントロー
ラ20によって発生されるランダムベクトルR(n)に
よる、バイアス電圧ベクトルV(n)の摂動を示すグラ
フが図示されている。図4及びその説明においては、図
4の横軸のバイアス電圧は、ベクトルではなく1次の成
分要素で表す。図4の(a)は、バイアス電圧ベクトル
V(n)を摂動させるランダムベクトルR(n)の確率
密度を示すグラフであり、図4の(b)は、上記摂動に
よる目的関数値Jの変化を示すグラフである。バイアス
電圧ベクトルV(n)の成分であるバイアス電圧値V
(n)が可変容量ダイオード12−mに印加されている
とき、適応制御型コントローラ20は、平均V(n)
及び分散σ(n)でガウス分布したバイアス電圧値(図
4(a))の中から、バイアス電圧値V(n+1)を
ランダムに選択する。言いかえると、平均0及び分散σ
(n)でガウス分布したバイアス電圧からランダムに選
択されたランダムベクトルの成分R(n)だけ、バイ
アス電圧値V(n)を摂動したものが、バイアス電圧
値V(n+1)である。摂動されたバイアス電圧値V
(n+1)として選択される候補のバイアス電圧値
は、摂動される前のバイアス電圧値V(n)の周囲に
分散σ(n)で集中化させられている。
Referring to FIG. 4, a graph illustrating the perturbation of the bias voltage vector V (n) by the random vector R (n) generated by the adaptive controller 20 is illustrated. In FIG. 4 and its description, the bias voltage on the horizontal axis in FIG. 4 is represented by a first-order component element, not a vector. 4A is a graph showing the probability density of the random vector R (n) that perturbs the bias voltage vector V (n), and FIG. 4B is a graph showing the change of the objective function value J due to the perturbation. It is a graph which shows. Bias voltage value V m which is a component of the bias voltage vector V (n)
When (n) is applied to the variable-capacitance diode 12-m, the adaptive controller 20 calculates the average V m (n).
And the bias voltage value V m (n + 1) is randomly selected from the bias voltage values (FIG. 4A) that are Gaussian distributed with the variance σ (n). In other words, mean 0 and variance σ
The bias voltage value V m (n + 1) is obtained by perturbing the bias voltage value V m (n) by the component R m (n) of the random vector that is randomly selected from the Gaussian-distributed bias voltage in (n). . Perturbed bias voltage value V
The candidate bias voltage values selected as m (n + 1) are concentrated with a variance σ (n) around the perturbed bias voltage value V m (n).

【0047】図4(b)に図示されたように、バイアス
電圧値V(n)に基づく目的関数値J(n)=J(V
(n))(すなわち、バイアス電圧値V(n)を含
むバイアス電圧ベクトルV(n)を可変容量ダイオード
12−1乃至12−6に出力して設定したときの目的関
数値J(n))よりも、バイアス電圧値R(n)+V
(n)に基づく目的関数値J(R(n)+V
(n))のほうが大きいときは、V(n+1)=R
(n)+V(n)は新しいバイアス電圧値として受
容される。図4(b)の場合とは異なり、目的関数値J
(R(n)+V(n))が目的関数値J(n)以下
であるときは、ランダムベクトルの成分R(n)によ
る摂動は棄却され、平均V(n)及び分散σ(n)で
ガウス分布したバイアス電圧値から、次のバイアス電圧
値を再びランダムに選択することを試みる。
As shown in FIG. 4B, the objective function value J (n) = J (V based on the bias voltage value V m (n).
m (n)) (that is, the bias voltage vector V (n) including the bias voltage value V m (n) is output to the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6 and set, and the objective function value J (n) is set. )) Rather than the bias voltage value R m (n) + V
m objective function value J based on the (n) (R m (n ) + V
When m (n) is larger, V m (n + 1) = R
m (n) + Vm (n) is accepted as the new bias voltage value. Unlike the case of FIG. 4B, the objective function value J
When (R m (n) + V m (n)) is less than or equal to the objective function value J (n), the perturbation due to the component R m (n) of the random vector is rejected, and the average V m (n) and the variance σ. At (n), the next bias voltage value is again randomly selected from the Gaussian-distributed bias voltage values.

【0048】数12の反復において、本実施形態では、
受信信号y(n)と学習シーケンス信号d(n)の相互
相関係数が目的関数J(n)として採用されている。以
下、d(n)は、学習シーケンス信号のP次元列ベクト
ルを示し、y(n)は、数3における受信信号y(t)
の離散時間サンプルであるP次元列ベクトルを示すもの
とする。時刻(すなわち、反復回数)nにおける受信信
号y(n)と学習シーケンス信号d(n)の間の相互相
関係数J(n)=ρ(n)は、次式のように定義され
る。
In the iteration of equation 12, in this embodiment,
The cross-correlation coefficient between the received signal y (n) and the learning sequence signal d (n) is adopted as the objective function J (n). Hereinafter, d (n) represents the P-dimensional column vector of the learning sequence signal, and y (n) is the received signal y (t) in Equation 3.
Let us denote the P-dimensional column vector that is the discrete-time sample of The cross-correlation coefficient J (n) = ρ (n) between the received signal y (n) and the learning sequence signal d (n) at the time (that is, the number of repetitions) n is defined by the following equation.

【0049】[0049]

【数15】 [Equation 15]

【0050】ここで、上付き文字は複素共役転置を示
す。アレーアンテナ装置100の単一ポートである励振
素子A0から出力される受信信号y(n)は、調整可能
なリアクタンス値xの高次の非線形関数であることに
留意する。
Here, the superscript H indicates a complex conjugate transpose. It should be noted that the received signal y (n) output from the excitation element A0, which is a single port of the array antenna apparatus 100, is a high-order non-linear function of the adjustable reactance value x m .

【0051】次いで、適応制御型コントローラ20によ
って実行される、上述された順次ランダム探索法による
エスパアンテナの適用制御処理について図5及び図6を
参照して説明する。
Next, the application control processing of the ESPAR antenna by the above-described sequential random search method executed by the adaptive controller 20 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

【0052】図5のステップS1で、探索の反復回数パ
ラメータnが0に初期化される。次にステップS2で、
可変容量ダイオード12−1乃至12−6に印加するた
めのバイアス電圧ベクトルの初期値が選択される。ステ
ップS3で、選択されたバイアス電圧ベクトルV(n)
の初期値V(0)を、可変容量ダイオード12−1乃至
12−6に出力して設定する。このバイアス電圧ベクト
ルV(0)が設定された状態で、ステップS4におい
て、アレーアンテナ装置100から出力される受信信号
y(n)を測定し、これと、学習シーケンス信号発生器
21から発生された学習シーケンス信号d(n)とに基
づいて、数15を用いて相互相関係数である目的関数値
J(n)を計算する。
In step S1 of FIG. 5, the search iteration parameter n is initialized to zero. Then in step S2,
The initial value of the bias voltage vector to be applied to the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6 is selected. In step S3, the selected bias voltage vector V (n)
The initial value V (0) of is output to the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6 and set. With the bias voltage vector V (0) set, in step S4, the received signal y (n) output from the array antenna apparatus 100 is measured and generated by the learning sequence signal generator 21. Based on the learning sequence signal d (n), the objective function value J (n), which is a cross-correlation coefficient, is calculated using Equation 15.

【0053】ステップS5で、反復回数パラメータnを
1だけインクリメントし、さらに、バイアス電圧ベクト
ルV(n)を、V(n−1)の値で更新する。ステップ
S6で、適応制御型コントローラ20に設けられた乱数
発生器を用いてランダムベクトルR(n)を発生する。
ここで、前述されたように、ランダムベクトルR(n)
の発生は、数13又は数14を用いて一様分布又はガウ
ス分布した範囲に制限してもよい。次に、バイアス電圧
ベクトルV(n)+R(n)を、可変容量ダイオード1
2−1乃至12−6に出力して設定する。このバイアス
電圧ベクトルV(n)+R(n)が設定された状態で、
ステップS8において、受信信号y(n)を測定し、こ
れと学習シーケンス信号d(n)とに基づいて、数15
を用いて相互相関係数である目的関数値J(n)を計算
する。
In step S5, the iteration number parameter n is incremented by 1, and the bias voltage vector V (n) is updated with the value of V (n-1). In step S6, the random vector R (n) is generated using the random number generator provided in the adaptive controller 20.
Here, as described above, the random vector R (n)
The occurrence of may be limited to a uniform or Gaussian distributed range using Eq. Next, the bias voltage vector V (n) + R (n) is set to the variable capacitance diode 1
Output to 2-1 to 12-6 and set. With this bias voltage vector V (n) + R (n) set,
In step S8, the received signal y (n) is measured, and based on the received signal y (n) and the learning sequence signal d (n),
Is used to calculate the objective function value J (n), which is a cross-correlation coefficient.

【0054】次いで、ステップS9において、ステップ
S8で計算された目的関数値J(n)が、以前に計算さ
れた目的関数値J(n−1)よりも大きいときは、ステ
ップS10で、バイアス電圧ベクトルV(n)を、ラン
ダムベクトルR(n)で摂動されたバイアス電圧ベクト
ルV(n)+R(n)の値で更新して、ステップS12
に進む。ステップS9がNO(すなわち、J(n)≦J
(n−1))のときは、ステップS11で、バイアス電
圧ベクトルV(n)を更新せずに、目的関数値J(n)
を目的関数値J(n−1)の値で更新して、ステップS
12に進む。従って、n回目の探索でバイアス電圧ベク
トルV(n)が更新されないときは、n+1回目の探索
において、バイアス電圧ベクトルV(n−1)及びそれ
の目的関数値J(n−1)に基づいて、n+1回目の探
索結果(すなわち、バイアス電圧ベクトルV(n+1)
及びそれの目的関数値J(n+1))を評価することが
できる。
Next, in step S9, when the objective function value J (n) calculated in step S8 is larger than the previously calculated objective function value J (n-1), in step S10, the bias voltage is calculated. The vector V (n) is updated with the value of the bias voltage vector V (n) + R (n) perturbed by the random vector R (n), and step S12
Proceed to. Step S9 is NO (that is, J (n) ≦ J
(N-1)), the objective function value J (n) is updated in step S11 without updating the bias voltage vector V (n).
Is updated with the value of the objective function value J (n-1), and step S
Proceed to 12. Therefore, when the bias voltage vector V (n) is not updated in the nth search, in the n + 1th search, based on the bias voltage vector V (n-1) and its objective function value J (n-1). , N + 1-th search result (that is, the bias voltage vector V (n + 1)
And its objective function value J (n + 1)) can be evaluated.

【0055】ステップS12で、反復回数パラメータn
が予め決められたしきい値(反復回数の上限値)Nに満
たないときはステップS5に戻る一方、反復回数パラメ
ータnがしきい値N以上であるときは、ステップS13
でバイアス電圧ベクトルV(n)を、可変容量ダイオー
ド12−1乃至12−6に出力して設定して当該適応制
御処理を終了する。
In step S12, the iteration number parameter n
Is less than a predetermined threshold value (upper limit value of the number of iterations) N, the process returns to step S5.
Then, the bias voltage vector V (n) is output and set to the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6, and the adaptive control process is ended.

【0056】以上説明したように、本発明の順次ランダ
ム探索法によるアレーアンテナの制御方法によれば、目
的関数J(n)の曲面の局所的な連続性の性質を用い
て、反復のステップ毎に、前の結果を参照(学習)して
目的関数値J(n)が増大するように制御することがで
き、少なくとも、「純粋な」ランダム探索法とは異な
り、目的関数値J(n)が減少しないように制御するこ
とができる。
As described above, according to the array antenna control method by the sequential random search method of the present invention, the property of local continuity of the curved surface of the objective function J (n) is used, and each iteration step is repeated. In addition, the objective function value J (n) can be controlled so that the objective function value J (n) increases by referring to (learning) the previous result. At least, unlike the “pure” random search method, the objective function value J (n) Can be controlled so as not to decrease.

【0057】図5のステップS2のバイアス電圧の初期
値選択処理のサブルーチンを図6に示す。図6におい
て、まず、ステップS21で、選択される候補のバイア
ス電圧ベクトルの個数Iを12に設定し、目的関数値の
初期値J(0)を−1に設定し、反復回数パラメータ
i(1≦i≦I)を1に初期化する。本実施形態では、
選択される初期値の候補として、バイアス電圧テーブル
メモリ22に予め記憶された次の表に示す12個のバイ
アス電圧ベクトルS(i)(i=1,2,…,12)を
用いる。ここで、これらのバイアス電圧値は、前述のデ
ィジタル電圧で表されている。
FIG. 6 shows a subroutine of the bias voltage initial value selection processing in step S2 of FIG. In FIG. 6, first, in step S21, the number I of candidate bias voltage vectors to be selected is set to 12, the initial value J 0 (0) of the objective function value is set to −1, and the iteration number parameter i ( 1 ≦ i ≦ I) is initialized to 1. In this embodiment,
As the initial value candidates to be selected, 12 bias voltage vectors S (i) (i = 1, 2, ..., 12) shown in the following table and stored in advance in the bias voltage table memory 22 are used. Here, these bias voltage values are represented by the aforementioned digital voltage.

【0058】[0058]

【表1】 初期値の電圧ベクトルS(i) ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― S(1) = {1800, -1800, -1800, -1800, -1800, -1800} S(2) = {1800, 1800, -1800, -1800, -1800, -1800} S(3) = {-1800, 1800, -1800, -1800, -1800, -1800} S(4) = {-1800, 1800, 1800, -1800, -1800, -1800} S(5) = {-1800, -1800, 1800, -1800, -1800, -1800} S(6) = {-1800, -1800, 1800, 1800, -1800, -1800} S(7) = {-1800, -1800, -1800, 1800, -1800, -1800} S(8) = {-1800, -1800, -1800, 1800, 1800, -1800} S(9) = {-1800, -1800, -1800, -1800, 1800, -1800} S(10) = {-1800, -1800, -1800, -1800, 1800, 1800} S(11) = {-1800, -1800, -1800, -1800, -1800, 1800} S(12) = {1800, -1800, -1800, -1800, -1800, 1800} ――――――――――――――――――――――――――――――――――――[Table 1] Initial value voltage vector S (i) ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― S (1) = {1800, -1800, -1800, -1800, -1800, -1800} S (2) = {1800, 1800, -1800, -1800, -1800, -1800} S (3) = {-1800, 1800, -1800, -1800, -1800, -1800} S (4) = {-1800, 1800, 1800, -1800, -1800, -1800} S (5) = {-1800, -1800, 1800, -1800, -1800, -1800} S (6) = {-1800, -1800, 1800, 1800, -1800, -1800} S (7) = {-1800, -1800, -1800, 1800, -1800, -1800} S (8) = {-1800, -1800, -1800, 1800, 1800, -1800} S (9) = {-1800, -1800, -1800, -1800, 1800, -1800} S (10) = {-1800, -1800, -1800, -1800, 1800, 1800} S (11) = {-1800, -1800, -1800, -1800, -1800, 1800} S (12) = {1800, -1800, -1800, -1800, -1800, 1800} ――――――――――――――――――――――――――――――――――――

【0059】ここで、バイアス電圧ベクトルS(1)が
非励振素子A1乃至A6に対応する可変容量ダイオード
12−1乃至12−6に設定されると、アレーアンテナ
装置100の主ビームは方位角0゜の方向(励振素子A
0から非励振素子A1に向かう方向)に向くように設定
される。同様に、各バイアス電圧ベクトルS(2)乃至
S(12)が非励振素子A1乃至A6に対応する可変容
量ダイオード12−1乃至12−6に設定されると、そ
れぞれ、アレーアンテナ装置100の主ビームは、方位
角30°、60°、90°、120°、150°、18
0°、210°、240°、270°、300°及び3
30°の方向に向くように設定される。すなわち、バイ
アス電圧ベクトルS(1),S(3),S(5),S
(7),S(9),S(11)の印加はそれぞれ、励振
素子A0から各非励振素子A1乃至A6に向かう方向に
それぞれ最大利得を有する6個のセクタビームパターン
を形成する。一方、バイアス電圧ベクトルS(2),S
(4),S(6),S(8),S(10),S(12)
の印加はそれぞれ、励振素子A0から互いに隣接する各
非励振素子(A1とA2,A2とA3,A3とA4,A
4とA5,A5とA6,A6とA1)間の中間位置に向
かう方向にそれぞれ最大利得を有する6個のセクタビー
ムパターンを形成する。
Here, when the bias voltage vector S (1) is set to the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6 corresponding to the parasitic elements A1 to A6, the main beam of the array antenna apparatus 100 has an azimuth angle of 0. Orientation (Excitation element A
The direction is set from 0 to the non-excitation element A1). Similarly, when the bias voltage vectors S (2) to S (12) are set in the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6 corresponding to the parasitic elements A1 to A6, respectively, the main elements of the array antenna device 100 are Beams have azimuth angles of 30 °, 60 °, 90 °, 120 °, 150 °, 18
0 °, 210 °, 240 °, 270 °, 300 ° and 3
It is set to face the direction of 30 °. That is, the bias voltage vectors S (1), S (3), S (5), S
The application of (7), S (9), and S (11) forms six sector beam patterns each having a maximum gain in the direction from the excitation element A0 to the non-excitation elements A1 to A6. On the other hand, the bias voltage vectors S (2), S
(4), S (6), S (8), S (10), S (12)
Is applied from the exciting element A0 to the non-exciting elements (A1 and A2, A2 and A3, A3 and A4, A4) which are adjacent to each other.
4 and A5, A5 and A6, A6 and A1) are formed to form six sector beam patterns each having a maximum gain in a direction toward an intermediate position.

【0060】ステップS22で、バイアス電圧ベクトル
S(i)を、可変容量ダイオード12−1乃至12−6
に出力して設定する。このバイアス電圧ベクトルS
(i)が設定された状態で、ステップS23において、
受信信号y(n)を測定し、これと学習シーケンス信号
d(n)とに基づいて、数15を用いて相互相関係数で
ある目的関数値J(0)を計算する。ステップS24
において、ステップS23で計算された目的関数値J
(0)が、以前に計算された目的関数値Ji−1(0)
よりも大きいときは、ステップS25で、バイアス電圧
ベクトルV(0)を、バイアス電圧ベクトルS(i)の
値で更新して、ステップS27に進む。ステップS24
がNO(すなわち、J(0)≦Ji−1(0))のと
きは、ステップS26で、バイアス電圧ベクトルV
(0)を更新せずに、目的関数値J(0)を目的関数
値Ji−1(0)の値で更新して、ステップS27に進
む。従って、i回目の選択でバイアス電圧ベクトルV
(0)が更新されないときは、次のi+1回目の選択に
おいて、i−1回目の時点におけるバイアス電圧ベクト
ルV(0)及びそれの目的関数値J(i−1)に基づ
いて、i+1回目の選択結果を評価することができる。
ステップS27で、初期値の選択がバイアス電圧ベクト
ルのすべての候補S(i)に対して実行されたとき(す
なわち、反復回数iが12に達したとき)は、最終的な
バイアス電圧ベクトルV(0)を初期値として選択して
図5のステップS3にリターンし、そうでないときは、
反復回数iを1だけインクリメントしてステップS22
に戻る。
In step S22, the bias voltage vector S (i) is set to the variable capacitance diodes 12-1 to 12-6.
Output to and set. This bias voltage vector S
With (i) set, in step S23,
The received signal y (n) is measured, and based on this and the learning sequence signal d (n), the objective function value J i (0) that is a cross-correlation coefficient is calculated using Equation 15. Step S24
, The objective function value J i calculated in step S23
(0) is the previously calculated objective function value J i−1 (0)
If it is larger than the above, in step S25, the bias voltage vector V (0) is updated with the value of the bias voltage vector S (i), and the process proceeds to step S27. Step S24
Is NO (that is, J i (0) ≦ J i−1 (0)), in step S26, the bias voltage vector V
The objective function value J i (0) is updated with the value of the objective function value J i−1 (0) without updating (0), and the process proceeds to step S27. Therefore, in the i-th selection, the bias voltage vector V
When (0) is not updated, in the next i + 1-th selection, the i + 1-th time is selected based on the bias voltage vector V (0) at the i-1-th time point and its objective function value J i (i-1). The selection result of can be evaluated.
In step S27, when the selection of the initial value is executed for all the candidates S (i) of the bias voltage vector (that is, when the iteration number i reaches 12), the final bias voltage vector V ( 0) is selected as an initial value and the process returns to step S3 of FIG. 5, otherwise,
Increment the number of iterations i by 1 and step S22
Return to.

【0061】バイアス電圧ベクトルの初期値選択処理
は、上述のような、予め記憶された複数のバイアス電圧
ベクトルから選択することのほかに、全方向性のベクト
ル(例えば、V(0)={0,0,0,0,0,0})
を用いる場合、又はランダムベクトルを用いる場合など
がある。本発明者らが行った実験では、ランダムベクト
ルを初期値として用いた。しかしながら、図6を参照し
て説明されたバイアス電圧ベクトルの初期値選択処理を
用いた場合には、所望波のおおよその到来方向に合わせ
てビームの指向性を設定することができるので、その後
に順次ランダム探索を実行することによって、全方向性
のベクトル又はランダムベクトルを初期値として用いた
ときよりも好ましい結果を得ることが期待される。
The initial value selection process of the bias voltage vector includes, in addition to selecting from the plurality of bias voltage vectors stored in advance as described above, an omnidirectional vector (for example, V (0) = {0 , 0,0,0,0,0})
Is used, or a random vector is used. In the experiments conducted by the present inventors, a random vector was used as an initial value. However, when the bias voltage vector initial value selection processing described with reference to FIG. 6 is used, the beam directivity can be set in accordance with the approximate arrival direction of the desired wave. It is expected that performing a sequential random search will give better results than using an omnidirectional vector or a random vector as the initial value.

【0062】[0062]

【実施例】本発明者らは、図1のアレーアンテナの制御
装置のシミュレーションを実行し、その結果について以
下に説明する。実験結果を参照して、以上に説明した順
次ランダム探索法に基づいて制御されたエスパアンテナ
のSINR利得(dBo)を評価する。この場合、SI
NR(信号対干渉雑音電力比)利得は出力SINRと入
力SIR(信号対干渉電力比)との差として表され、d
Boは、全方向性アンテナと比較された、適応型アンテ
ナによって得られるSINR利得を意味している。本発
明者らの実験は、数3の信号モデルに対して実行され、
ここで、数4の利得係数vはv=100に選択され
ている。(Q+1)個のソース信号は、BPSK(バイ
ナリ位相シフトキーイング)モードで発生される。数1
5で定義されている相互相関係数である目的関数Jのそ
れぞれを計算するためのデータブロックのサイズは、P
=100が採用されている。ブロックの反復回数は、N
=100である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present inventors have performed a simulation of the control device for the array antenna of FIG. 1, and the results will be described below. The SINR gain (dBo) of the ESPAR antenna controlled based on the above-described sequential random search method is evaluated with reference to the experimental results. In this case SI
NR (Signal to Interference to Noise Power Ratio) gain is expressed as the difference between the output SINR and the input SIR (Signal to Interference Power Ratio), d
Bo means the SINR gain obtained by the adaptive antenna compared to the omnidirectional antenna. Our experiments were performed on the signal model of Eq.
Here, the gain coefficient v s of the equation 4 is selected as v s = 100. The (Q + 1) source signals are generated in BPSK (binary phase shift keying) mode. Number 1
The size of the data block for calculating each of the objective functions J that are the cross-correlation coefficients defined in
= 100 is adopted. The number of block iterations is N
= 100.

【0063】本発明者らの行った実験の大部分におい
て、印加される可変容量ダイオード12−1乃至12−
6のバイアス電圧は−0.5Vから20Vまでの範囲に
わたって設定され、前述のように、バイアス電圧は12
ビットでD/A変換されて−2048から2047まで
のディジタル値(ディジタル電圧)V(m=1,…,
6)として表される。本発明者らの実験では、数10に
対応して、リアクタンス値xの範囲は−93.6Ωか
ら−4.8Ωまでにわたっている。
In most of the experiments conducted by the present inventors, the applied variable capacitance diodes 12-1 to 12- are applied.
The bias voltage of 6 is set over the range of −0.5V to 20V, and the bias voltage of 12 is set as described above.
D / A converted by bits to obtain a digital value (digital voltage) V m (m = 1, ..., From −2048 to 2047)
6). In the experiments conducted by the present inventors, the reactance value x m ranges from −93.6Ω to −4.8Ω corresponding to the equation 10 .

【0064】本発明者らが行なう統計的解析は、SIN
R利得の累積分布関数(CDF)の値の補数を採用して
いる。CDF値の補数は、SINR利得Zが、与えられ
た実数zを超える確率を示す。
The statistical analysis performed by the present inventors is SIN.
The complement of the cumulative distribution function (CDF) value of the R gain is adopted. The complement of the CDF value indicates the probability that the SINR gain Z exceeds the given real number z.

【0065】[0065]

【数16】Pr(Z≧z)=1−Pr(Z<z)## EQU16 ## Pr (Z ≧ z) = 1−Pr (Z <z)

【0066】これらのCDF値の補数の計算において
は、所望波信号は角度15゜で到来するように固定さ
れ、Q=3個の干渉信号のDOA(到来方位角)は0゜
から359゜までの範囲で一様にランダムとなるように
設定される。入力SIRは、−4.77dB(すなわ
ち、各信号のパワーは1である)と仮定されている。こ
れらの統計には、全部で1000組のDOAが使用され
ている。可変リアクタンス素子12−1乃至12−6に
印加されるバイアス電圧ベクトルの初期値は、ランダム
ベクトルを用いた。
In the calculation of the complement of these CDF values, the desired wave signal is fixed so as to arrive at an angle of 15 °, and the DOA (arrival azimuth angle) of Q = 3 interference signals is from 0 ° to 359 °. It is set to be uniformly random in the range of. The input SIR is assumed to be -4.77 dB (ie, the power of each signal is 1). A total of 1000 sets of DOAs are used for these statistics. A random vector was used as the initial value of the bias voltage vector applied to the variable reactance elements 12-1 to 12-6.

【0067】前述したように、数12におけるランダム
ベクトルR(n)は、「一様」ランダム分布又は「ガウ
ス」分布に属している。図7は、ランダムベクトルR
(n)が異なる係数bに基づいた分布範囲[−b
(n),b(n)]を有する一様なランダムベクトルで
ある場合の、エスパアンテナのSINR利得の統計的な
性能を示すグラフである。以下、図11の実験を除い
て、数12のステップパラメータτの値は常に5に設定
されている。範囲パラメータの係数bの設定値が10
0から1500に増大されるとき、統計的な性能は改善
され、改善の傾向は飽和状態に向かう。図8のグラフを
参照すると、異なる係数σに基づいた分散σ(n)を
有する「ガウス」ランダムベクトルR(n)を用いて
も、エスパアンテナのSINR利得の統計的な性能につ
いて、図7のときと同様の現象を観測することができ
る。分散の係数σ=1500の場合の曲線は、エスパ
アンテナが70%の確率で少なくとも5dBoのSIN
R利得を提供できることを意味している。
As described above, the random vector R (n) in the equation 12 belongs to the “uniform” random distribution or the “Gaussian” distribution. FIG. 7 shows a random vector R
Distribution range [-b based on coefficient b 0 with different (n)
7 is a graph showing the statistical performance of SINR gain of the ESPAR antenna in the case of a uniform random vector having (n), b (n)]. Hereinafter, except for the experiment of FIG. 11, the value of the step parameter τ of the equation 12 is always set to 5. The setting value of the coefficient b 0 of the range parameter is 10
When increased from 0 to 1500, the statistical performance improves and the trend for improvement tends towards saturation. Referring to the graph of FIG. 8, the statistical performance of the SINR gain of the ESPAR antenna is shown in FIG. 7 even with a “Gaussian” random vector R (n) having a variance σ (n) based on different coefficients σ 0 . We can observe the same phenomenon as in. The curve when the dispersion coefficient σ 0 = 1500 shows that the ESPAR antenna has a probability of at least 5 dBo SIN with a probability of 70%.
It means that R gain can be provided.

【0068】図9に、本発明者らは、ランダムベクトル
R(n)の範囲パラメータの係数b 又は分散の係数σ
に対するSINR利得の平均値に係る2つの曲線をプ
ロットしている。平均は、1000組のDOAに基づい
て行われている。σ=1500及びb=1500の
とき、ガウス分布したランダムベクトルR(n)を用い
たときのSINR利得の平均値は、一様分布したランダ
ムベクトルR(n)を用いたときよりも0.8dB大き
い。図10で、本発明者らは、一様分布したランダムベ
クトルR(n)とガウス分布したランダムベクトルR
(n)である場合のCDF値の補数に係る2つの曲線を
比較している。ここでは、図7のb=1500のとき
のグラフと、図8のσ=1500のときのグラフとを
比較した。明らかに、ガウス分布のときの方が一様分布
のときよりも良好に動作している。
In FIG. 9, we have shown that the random vector
Coefficient b of range parameter of R (n) 0Or coefficient of variance σ
0Two curves for the average value of SINR gain for
Have lots. Average based on 1000 pairs of DOAs
Is being done. σ0= 1500 and b0= 1500
Then, using a Gaussian-distributed random vector R (n)
The average value of SINR gain when
0.8 dB larger than when using the vector R (n)
Yes. In FIG. 10, the present inventors have found that a uniformly distributed random vector.
Cuttle R (n) and Gaussian random vector R
Two curves relating to the complement of the CDF value in the case of (n)
I'm comparing. Here, b in FIG.0When = 1500
Graph and σ in FIG.0With the graph when = 1500
Compared. Clearly the Gaussian distribution is more uniform
It's working better than when.

【0069】次に、本発明者らは、ガウス分布したラン
ダムベクトルR(n)を用いたときの数14におけるス
テップパラメータτの効果について考察する。図11
に、本発明者らは、σ=1500のときの、ステップ
パラメータτに対するSINR利得の平均値の曲線を示
している。ステップパラメータτが5より大きいとき
は、ステップパラメータτはSINR利得にほとんど影
響しないものと思われる。
Next, the present inventors consider the effect of the step parameter τ in Equation 14 when using a Gaussian-distributed random vector R (n). Figure 11
In addition, the present inventors show a curve of the average value of the SINR gain with respect to the step parameter τ when σ 0 = 1500. When the step parameter τ is larger than 5, it seems that the step parameter τ has almost no effect on the SINR gain.

【0070】図12において、本発明者らは、ガウス分
布したランダムベクトルR(n)を用いたときの、異な
る入力SNRに対するCDF曲線の補数を比較してい
る。本発明者らは、SNRが30dBから20dBへ変
更されたときに、当該曲線がわずかに左にシフトするこ
とを観測している。しかしながら、入力SNRが10d
B及び0dBへと低減されると、性能は大幅に低下す
る。
In FIG. 12, we compare the complements of the CDF curves for different input SNRs when using a Gaussian distributed random vector R (n). We have observed that the curve shifts slightly to the left when the SNR is changed from 30 dB to 20 dB. However, the input SNR is 10d
When reduced to B and 0 dB, performance drops significantly.

【0071】最後に、本発明者らは、入力SNRが30
dBである場合に、本発明で提案された順次ランダム探
索法(ガウス分布をしたランダムベクトルR(n)を用
いたとき)を、第2の従来例に係る純粋なランダム探索
法と比較する。図13は、2つの異なる探索法によるC
DF曲線の補数を示している。提案された順次ランダム
探索法は、明らかに純粋なランダム探索法よりも良好に
動作している。1000個のDOAに基づいてSINR
を平均することにより、本発明者らは、順次ランダム探
索法の平均SINR利得は純粋なランダム探索法の場合
より1.7dB高いことを見出す。これは主として、本
発明者らが順次ランダム探索法において目的関数の曲面
の局所的な連続性の性質を考慮していることによる。
Finally, we have an input SNR of 30.
In the case of dB, the sequential random search method (when the Gaussian-distributed random vector R (n) is used) proposed in the present invention is compared with the pure random search method according to the second conventional example. FIG. 13 shows C according to two different search methods.
The complement of the DF curve is shown. The proposed sequential random search method works obviously better than the pure random search method. SINR based on 1000 DOAs
By averaging, we find that the average SINR gain of the sequential random search method is 1.7 dB higher than that of the pure random search method. This is mainly because the present inventors consider the local continuity property of the curved surface of the objective function in the sequential random search method.

【0072】<変形例>以上の実施形態においては、6
本の非励振素子A1乃至A6を用いているが、その本数
は少なくとも複数本あれば、当該アレーアンテナ装置の
指向特性を電子的に制御することができる。それに代わ
って、6個よりも多くの非励振素子を備えてもよい。ま
た、非励振素子A1乃至A6の配置形状も上記の実施形
態に限定されず、励振素子A0から所定の距離だけ離れ
ていればよい。すなわち、各非励振素子A1乃至A6に
対する間隔は一定でなくてもよい。
<Modification> In the above embodiment, 6
Although the non-exciting elements A1 to A6 of the book are used, if the number of the non-exciting elements A1 to A6 is at least plural, the directional characteristics of the array antenna device can be electronically controlled. Alternatively, more than six parasitic elements may be provided. Further, the arrangement shape of the non-excitation elements A1 to A6 is not limited to the above-described embodiment, and may be a predetermined distance from the excitation element A0. That is, the intervals between the parasitic elements A1 to A6 may not be constant.

【0073】以上の実施形態においては、非励振素子A
1乃至A6に可変容量ダイオード12−1乃至12−6
を接続しているが、本発明はこれに限らず、リアクタン
ス値を制御可能な可変リアクタンス素子であればよい。
可変容量ダイオードは一般に容量性の回路素子なので、
リアクタンス値は常に負の値となる。可変リアクタンス
素子のリアクタンス値は、正から負の値までの範囲の値
をとり、このためには、例えば可変容量ダイオード12
−1乃至12−6に直列に固定のインダクタを挿入する
か、もしくは、非励振素子A1乃至A6の長さをより長
くすることにより、正から負の値までにわたってリアク
タンス値を変化させることができる。
In the above embodiment, the non-excitation element A is used.
1 to A6 are variable capacitance diodes 12-1 to 12-6
However, the present invention is not limited to this, and any variable reactance element capable of controlling the reactance value may be used.
Since variable capacitance diodes are generally capacitive circuit elements,
The reactance value is always negative. The reactance value of the variable reactance element ranges from a positive value to a negative value, and for this purpose, for example, the variable capacitance diode 12 is used.
The reactance value can be changed from a positive value to a negative value by inserting a fixed inductor in series with -1 to 12-6 or by making the lengths of the parasitic elements A1 to A6 longer. .

【0074】本実施形態では、目的関数J(n)に、受
信信号y(n)と学習シーケンス信号d(n)の相互相
関係数を用いたが、それ以外の目的関数を用いてもよ
い。例えば、相互相関係数J(n)の2乗を用いると、
それは数15のような平方根を含む関数ではないので、
計算を簡単化することができる。
In this embodiment, the cross-correlation coefficient between the received signal y (n) and the learning sequence signal d (n) is used as the objective function J (n), but any other objective function may be used. . For example, using the square of the cross-correlation coefficient J (n),
Since it is not a function including the square root like Equation 15,
The calculation can be simplified.

【0075】また、バイアス電圧ベクトルV(n)を摂
動させるための範囲の分布として、一様分布、ガウス分
布だけでなく、それ以外の分布(例えば、ガンマ分布)
を用いてもよい。
Further, as the distribution of the range for perturbing the bias voltage vector V (n), not only the uniform distribution and the Gaussian distribution but also other distributions (eg, gamma distribution)
May be used.

【0076】本願明細書に記載された実験では、バイア
ス電圧ベクトルの初期値としてランダムベクトルを用い
たが、図6を参照して説明されたように、予め決められ
たバイアス電圧ベクトルのセットから最も好ましい初期
値を選択してもよい。本発明者らは、ランダムベクトル
又は全方向性ベクトルをバイアス電圧ベクトルの初期値
に選択した場合と比較して、図6のような初期値選択処
理が、SINR利得の基準で、1000シンボル以内の
長さの学習シーケンス信号を用いたときにアレーアンテ
ナの指向性パターンを最も速く収束させることを確認し
ている。予め決められたバイアス電圧ベクトルのセット
を、表1に例示されたものに限定することは意図しな
い。
In the experiments described in this specification, a random vector was used as the initial value of the bias voltage vector, but as described with reference to FIG. A preferred initial value may be selected. The present inventors compared the case where the random vector or the omnidirectional vector is selected as the initial value of the bias voltage vector with the initial value selection processing as shown in FIG. It is confirmed that the directivity pattern of the array antenna converges fastest when the length learning sequence signal is used. It is not intended to limit the predetermined set of bias voltage vectors to those illustrated in Table 1.

【0077】以上の実施形態においては、学習シーケン
ス信号を用いた適応制御処理は実際の通信の開始前に実
行しているが、本発明はこれに限らず、通信の最初に行
っても、ある時間周期毎に行ってもよい。
In the above embodiment, the adaptive control processing using the learning sequence signal is executed before the actual communication is started. However, the present invention is not limited to this, and may be executed at the beginning of the communication. It may be performed every time period.

【0078】以上説明したように、本発明に係る実施形
態のアレーアンテナの制御方法によれば、エスパアンテ
ナのためのより効率的な「順次」ランダム探索法を提供
することができる。この方法においては、装荷される複
数のリアクタンス値のランダムな変更が同時に行われ
る。変更の前後で目的関数値(例えば、相互相関係数)
が計算され、次いでその計算値が比較される。変更が目
的関数値の増加をもたらせば、これは受容される。そう
でないならば棄却され、別の新しいランダムな変更が試
みられる。実験は、順次ランダム探索法が、第2の従来
例に係る純粋なランダム探索法の場合よりも適応型エス
パアンテナの性能を向上させることを示している。
As described above, according to the array antenna control method of the embodiment of the present invention, it is possible to provide a more efficient “sequential” random search method for the ESPAR antenna. In this method, a plurality of loaded reactance values are randomly changed at the same time. Objective function value before and after the change (eg cross-correlation coefficient)
Are calculated and then the calculated values are compared. If the change leads to an increase in the objective function value, this is accepted. If not, it is rejected and another new random change is attempted. Experiments have shown that the sequential random search method improves the performance of the adaptive ESPAR antenna over the case of the pure random search method according to the second conventional example.

【0079】本発明者らは、エスパアンテナの適応制御
のための順次ランダム探索法を提案している。提案され
た方法は、目的関数の曲面の局所的な連続性の性質を考
慮するものである。実験結果は、提案された順次ランダ
ム探索法の方が純粋なランダム探索法の場合よりも1.
7dB向上した平均SINR利得を提供することを示し
ている。さらに、提案された順次ランダム探索法では、
ガウス分布をしたランダムベクトルR(n)の方が一様
分布よりも良好に動作する。ガウス分布の場合の平均S
INR利得は、一様分布の場合よりも約0.8dB大き
い。
The present inventors have proposed a sequential random search method for adaptive control of the ESPAR antenna. The proposed method considers the property of local continuity of the curved surface of the objective function. The experimental results show that the proposed sequential random search method is 1.
It is shown to provide a 7 dB improved average SINR gain. Furthermore, in the proposed sequential random search method,
The Gaussian random vector R (n) works better than the uniform distribution. Mean S for Gaussian distribution
The INR gain is about 0.8 dB larger than in the case of uniform distribution.

【0080】当該アレーアンテナの制御装置は、例え
ば、移動体通信端末用のアンテナとしてノートパソコン
やPDAのような電子機器へ装着が容易であり、また、
水平面のどの方向へ主ビームを走査した場合でも、すべ
ての非励振素子が導波器又は反射器として有効に機能
し、到来波および複数の干渉波に対する指向特性の制御
もきわめて好適である。
The control device for the array antenna can be easily mounted on an electronic device such as a notebook computer or PDA as an antenna for a mobile communication terminal.
Regardless of which direction the main beam is scanned in the horizontal plane, all the non-exciting elements effectively function as a director or a reflector, and it is also very suitable to control the directional characteristics with respect to incoming waves and a plurality of interference waves.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るアレ
ーアンテナの制御方法によれば、エスパアンテナの制御
方法において、各可変リアクタンス素子のリアクタンス
値を所定の初期値からランダムに摂動して設定したとき
に、相手先の送信機から送信される無線信号に含まれる
学習シーケンス信号を上記アレーアンテナにより受信し
たときの受信信号と、上記学習シーケンス信号と同一の
信号パターンを有して発生された学習シーケンス信号と
の間の摂動前後の所定の相互相関係数を演算し、摂動前
後の相互相関係数が増大するときに対応するリアクタン
ス値を選択して設定した後、上記選択された各可変リア
クタンス素子のリアクタンス値から上記ランダムに摂動
して設定することを繰り返すステップを含む。従って、
探索の反復毎に性能が向上するように学習することがで
き、最適解への収束時間を大幅に短縮することができ
る。これにより、計算量を少なくし、長い学習シーケン
ス信号を必要としない。
As described above in detail, according to the array antenna control method of the present invention, in the control method of the ESPAR antenna, the reactance value of each variable reactance element is randomly perturbed from a predetermined initial value. When set, it is generated with the same signal pattern as the received signal when the learning sequence signal included in the radio signal transmitted from the transmitter of the other party is received by the array antenna, and the learning sequence signal. A predetermined cross-correlation coefficient before and after perturbation with the learning sequence signal is calculated, and when the cross-correlation coefficient before and after perturbation increases, the corresponding reactance value is selected and set. The step of repeating the random perturbation and setting based on the reactance value of the variable reactance element is included. Therefore,
It is possible to learn so that the performance improves with each iteration of the search, and it is possible to significantly reduce the convergence time to the optimal solution. This reduces the amount of calculation and does not require a long learning sequence signal.

【0082】また、上記アレーアンテナの制御方法にお
いて、上記初期値は、好ましくは、所定の複数の放射パ
ターンに対応する上記各可変リアクタンス素子のリアク
タンス値のうち、最大の相互相関係数を有する1つの放
射パターンに対応する上記各可変リアクタンス素子のリ
アクタンス値である。従って、最適な初期値から出発し
て探索することにより、最適解への収束時間を大幅に短
縮することができ、計算量を少なくできる。
In the array antenna control method, the initial value preferably has the maximum cross-correlation coefficient of the reactance values of the variable reactance elements corresponding to a plurality of predetermined radiation patterns. It is a reactance value of each variable reactance element corresponding to one radiation pattern. Therefore, by starting the search from the optimum initial value, the convergence time to the optimum solution can be greatly shortened, and the amount of calculation can be reduced.

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

【図1】 本発明の実施形態に係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のアレーアンテナ装置100の詳細な構
成を示す断面図である。
2 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the array antenna apparatus 100 of FIG.

【図3】 図1の適応制御型コントローラ20によって
発生されるランダムベクトルR(n)の範囲パラメータ
b(n)と分散σ(n)を示すグラフである。
3 is a graph showing a range parameter b (n) and a variance σ (n) of a random vector R (n) generated by the adaptive controller 20 of FIG.

【図4】 (a)は、バイアス電圧ベクトルV(n)を
摂動させるランダムベクトルR(n)の確率密度を示す
グラフであり、(b)は、上記摂動による目的関数値J
の変化を示すグラフである。
4A is a graph showing a probability density of a random vector R (n) that perturbs a bias voltage vector V (n), and FIG. 4B is an objective function value J due to the perturbation.
It is a graph which shows the change of.

【図5】 図1の適応制御型コントローラ20によって
実行される、順次ランダム探索法によるエスパアンテナ
の適応制御処理を示すフローチャートである。
5 is a flowchart showing adaptive control processing of an ESPAR antenna by a sequential random search method executed by the adaptive control type controller 20 of FIG.

【図6】 図5のサブルーチンであるバイアス電圧ベク
トルの初期値選択処理(ステップS2)を示すフローチ
ャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a bias voltage vector initial value selection process (step S2) that is a subroutine of FIG. 5;

【図7】 図1のアレーアンテナ装置100のシミュレ
ーション結果であって、一様分布したランダムベクトル
R(n)を用いたときのSINR利得に対する累積分布
関数値Pr(Z<z)の補数1−Pr(Z<z)を示す
グラフである。
7 is a simulation result of the array antenna apparatus 100 of FIG. 1, showing a complement 1-of a cumulative distribution function value Pr (Z <z) with respect to SINR gain when a uniformly distributed random vector R (n) is used. It is a graph which shows Pr (Z <z).

【図8】 図1のアレーアンテナ装置100のシミュレ
ーション結果であって、ガウス分布したランダムベクト
ルR(n)を用いたときのSINR利得に対する累積分
布関数値Pr(Z<z)の補数1−Pr(Z<z)を示
すグラフである。
8 is a simulation result of the array antenna apparatus 100 of FIG. 1, showing a complement 1-Pr of a cumulative distribution function value Pr (Z <z) with respect to SINR gain when a Gaussian-distributed random vector R (n) is used. It is a graph which shows (Z <z).

【図9】 図1のアレーアンテナ装置100のシミュレ
ーション結果であって、一様分布したランダムベクトル
R(n)を用いたときとガウス分布したランダムベクト
ルR(n)を用いたときとのSINR利得の平均値の比
較を示すグラフである。
9 is a simulation result of the array antenna apparatus 100 of FIG. 1, showing SINR gains when a uniformly distributed random vector R (n) is used and when a Gaussian distributed random vector R (n) is used. It is a graph which shows the comparison of the average value of.

【図10】 図1のアレーアンテナ装置100のシミュ
レーション結果であって、一様分布したランダムベクト
ルR(n)を用いたときとガウス分布したランダムベク
トルR(n)を用いたときとの累積分布関数値Pr(Z
<z)の補数1−Pr(Z<z)の比較を示すグラフで
ある。
10 is a simulation result of the array antenna apparatus 100 of FIG. 1, showing cumulative distributions when a uniformly distributed random vector R (n) is used and when a Gaussian distributed random vector R (n) is used. Function value Pr (Z
6 is a graph showing a comparison of complement 1-Pr (Z <z) of <z).

【図11】 図1のアレーアンテナ装置100のシミュ
レーション結果であって、ガウス分布したランダムベク
トルR(n)の分散のステップパラメータτに対するS
INR利得の平均値の比較を示すグラフである。
11 is a simulation result of the array antenna apparatus 100 of FIG. 1, showing S for a step parameter τ of variance of a Gaussian-distributed random vector R (n).
It is a graph which shows the comparison of the average value of INR gain.

【図12】 図1のアレーアンテナ装置100のシミュ
レーション結果であって、ガウス分布したランダムベク
トルR(n)を用いたときの異なる入力SNRに対する
累積分布関数値Pr(Z<z)の補数1−Pr(Z<
z)を示すグラフである。
FIG. 12 is a simulation result of the array antenna apparatus 100 of FIG. 1, showing a complement 1-of a cumulative distribution function value Pr (Z <z) for different input SNRs when a Gaussian-distributed random vector R (n) is used. Pr (Z <
It is a graph which shows z).

【図13】 従来技術のランダム探索法と本発明の順次
ランダム探索法との累積分布関数値Pr(Z<z)の補
数1−Pr(Z<z)の比較を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a comparison of the complement 1-Pr (Z <z) of the cumulative distribution function value Pr (Z <z) between the conventional random search method and the sequential random search method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A0…励振素子、 A1乃至A6…非励振素子、 1…低雑音増幅器(LNA)、 2…ダウンコンバータ、 3…A/D変換器、 4…復調器、 5…給電用同軸ケーブル、 11…接地導体、 12−1乃至12−6…可変容量ダイオード、 20…適応制御型コントローラ、 21…学習シーケンス信号発生器、 22…バイアス電圧テーブルメモリ、 100…アレーアンテナ装置。 A0 ... Excitation element, A1 to A6 ... Non-excitation element, 1 ... Low noise amplifier (LNA), 2 ... Down converter, 3 ... A / D converter, 4 ... demodulator, 5 ... coaxial cable for feeding, 11 ... Ground conductor, 12-1 to 12-6 ... Variable capacitance diode, 20 ... Adaptive control type controller, 21 ... Learning sequence signal generator, 22 ... Bias voltage table memory, 100 ... Array antenna device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大平 孝 京都府相楽郡精華町光台二丁目2番地2 株式会社国際電気通信基礎技術研究所内 Fターム(参考) 5J020 AA03 BA02 BA04 BC08 DA03 5J021 AA01 AB02 BA01 DB00 EA04 FA02 FA30 GA01 HA05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takashi Ohira             2-2 Kodai, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto             International Telecommunications Basic Technology Research Institute Co., Ltd. F-term (reference) 5J020 AA03 BA02 BA04 BC08 DA03                 5J021 AA01 AB02 BA01 DB00 EA04                       FA02 FA30 GA01 HA05

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 無線信号を受信するための励振素子と、
上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた複数
の非励振素子と、上記複数の非励振素子にそれぞれ接続
された複数の可変リアクタンス素子とを備え、上記各可
変リアクタンス素子に設定する各リアクタンス値を変化
させることにより、上記各非励振素子をそれぞれ導波器
又は反射器として動作させ、アレーアンテナの指向特性
を変化させるアレーアンテナの制御方法において、 上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を所定の
初期値からランダムに摂動して設定したときに、相手先
の送信機から送信される無線信号に含まれる学習シーケ
ンス信号を上記アレーアンテナにより受信したときの受
信信号と、上記学習シーケンス信号と同一の信号パター
ンを有して発生された学習シーケンス信号との間の摂動
前後の所定の相互相関係数を演算し、摂動前後の相互相
関係数が増大するときに対応するリアクタンス値を選択
して設定した後、上記選択された各可変リアクタンス素
子のリアクタンス値から上記ランダムに摂動して設定す
ることを繰り返すステップを含むことを特徴とするアレ
ーアンテナの制御方法。
1. An excitation element for receiving a radio signal,
A plurality of non-excitation elements provided at a predetermined distance from the excitation element, and a plurality of variable reactance elements respectively connected to the plurality of non-excitation elements, each reactance set in each variable reactance element By changing the value, each of the non-excitation elements is operated as a director or a reflector, and in the array antenna control method of changing the directional characteristics of the array antenna, the reactance value of each variable reactance element is set to a predetermined value. When perturbed and set randomly from the initial value, the received signal when the learning sequence signal included in the radio signal transmitted from the transmitter of the other party is received by the array antenna, and the same as the above learning sequence signal. Predetermined cross-correlation before and after perturbation with a learning sequence signal generated with a signal pattern After calculating the coefficient and selecting and setting the corresponding reactance value when the cross-correlation coefficient before and after perturbation increases, set by randomly perturbing from the reactance value of each selected variable reactance element An array antenna control method comprising the step of repeating.
【請求項2】 上記初期値は、所定の複数の放射パター
ンに対応する上記各可変リアクタンス素子のリアクタン
ス値のうち、最大の相互相関係数を有する1つの放射パ
ターンに対応する上記各可変リアクタンス素子のリアク
タンス値であることを特徴とする請求項1記載のアレー
アンテナの制御方法。
2. The variable reactance element corresponding to one radiation pattern having the maximum cross-correlation coefficient among the reactance values of the variable reactance elements corresponding to a plurality of predetermined radiation patterns as the initial value. The array antenna control method according to claim 1, wherein the reactance value is
【請求項3】 上記複数の放射パターンは、(a)上記
励振素子から各非励振素子に向かう方向にそれぞれ最大
利得を有する複数のセクタビームパターンと、(b)上
記励振素子から互いに隣接する各非励振素子間の中間位
置に向かう方向にそれぞれ最大利得を有する複数のセク
タビームパターンと、のうちの少なくとも1組を含むこ
とを特徴とする請求項2記載のアレーアンテナの制御方
法。
3. The plurality of radiation patterns include: (a) a plurality of sector beam patterns each having a maximum gain in a direction from the excitation element to each non-excitation element; and (b) each of the excitation beam elements adjacent to each other. The array antenna control method according to claim 2, further comprising at least one set of a plurality of sector beam patterns each having a maximum gain in a direction toward an intermediate position between the non-excitation elements.
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