JP2003264418A

JP2003264418A - アダプティブアレーアンテナ

Info

Publication number: JP2003264418A
Application number: JP2003016507A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yamaguchi; 山口　　良
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】アダプティブアレーアンテナにおいて、フェ
ージング補償等のダイバーシティ効果を有し、同一方向
からの干渉波の除去を行い、更にメインビーム追尾によ
る利得を高めることを目的とする。【解決手段】大きな相関を呈する距離隔てられた複数
のアンテナ素子で構成されたアレーアンテナ（＃１、＃
２）を複数有し、前記各アレーアンテナ間は、相関が無
視しうる距離（数λ）を有し、前記各アレーアンテナ
は、独立にアダプティブ信号処理（６３、６４）し、前
記アダプティブ信号処理したアレーアンテナの各出力を
さらにアダプティブ信号処理（７０）する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アダプティブアレ
ーアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にアダプティブアレーアンテナはア
レーアンテナのビーム制御に用いられる。アルゴリズム
としては、干渉抑圧追尾型（干渉波の方向にはヌル点を
持ち、希望波の方向に強い指向性を持つように追尾す
る。）と最大利得追尾型（アンテナの受信レベルが最大
となるように追尾する。）がある。両者ともに、メイン
ビームで移動機を追尾することができる。その際のアレ
ーアンテナの素子の間隔は、図１２に示すようにλ／２
にすることが多い。これは、例えば図１３のようにそれ
以上の素子間隔にするとグレーティングローブが発生し
てしまうためである。グレーティングローブは不要な方
向にもメインローブが指向するために干渉する場所を増
やすことになる。ビームの幅自体は狭くなるものの、そ
れに伴う利得の向上は図れない。

【０００３】図１２に示すアレーアンテナは、素子間隔
が狭いため、素子間相関は極めて大きい。このため、フ
ェージングにより受信レベルが劣化すると、アレーアン
テナを構成する素子１〜８全てに影響が及び劣化の補償
はできない。特に、４素子程度の小規模アレーアンテナ
ではその傾向は顕著である。また、干渉抑圧追尾型のア
ルゴリズムにおいて、希望波の到来方向の近くに干渉波
が存在する場合は、メインローブ内に干渉波が存在する
ために、干渉抑圧能力は極端に劣化することになる。

【０００４】つまり、狭素子間隔アダプティブ信号処理
では、素子間での包絡線及び信号の相関は極めて大き
く、かつ位相のずれは波長以下の程度である。干渉抑圧
追尾型のアルゴリズムにおいては、干渉波は打ち消し合
い、希望波は打ち消さないように各アンテナ素子のウエ
イト（位相及び振幅）が求められる。希望波と十分離れ
た方向からの干渉波は、希望波と同様に包絡線及び信号
相関の大きい信号としてアンテナに入力される。しか
し、到来角度が異なるために素子間の位相差は希望波の
位相差と異なる。その結果、干渉波に対しては逆相とな
るウエイトに対しては希望波は必ずしも逆相とはなら
ず、多くの場合は、同相として動作する。逆に、干渉波
の到来方向が希望波と近接していると、位相のずれは、
ほとんど同じであり、干渉波を打ち消そうとすると、同
時に希望波も打ち消してしまい、干渉抑圧能力は劣化す
る。

【０００５】一方、ダイバーシティアンテナは素子間相
関を小さくするために、図１４のように素子２１〜２８
の間隔は大きく配置される。相関が小さいため、ある素
子の受信レベルが低下しても他の素子では高いレベルで
受信できる。一般には、最大比合成アルゴリズム（ＭＲ
Ｃ）が適用される。最大比合成アルゴリズムは、各アン
テナ素子２１〜２８の受信波を同相にした上で、受信波
の包絡線レベルで重み付けして合成する方法である。こ
のアルゴリズムは、素子間隔が大きいためにビーム制御
という概念は適用されず、各素子のビームのままの包絡
線に多数のリップルが存在した形となっている。そのた
め、メインビームが無数に存在し追尾は行われない。従
って、ビームを細くしたことによる利得の向上は見込め
ない。この方法では、干渉波が存在する場合にはその影
響を直接的に受けることになる。なぜなら、この合成方
法は、上記の通り、全ての素子の信号を最大利得として
受信できるように振幅・位相を制御し、干渉波と希望波
の区別無く扱われるからである。してみると、図１４の
ような、最大比合成ダイバーシティは、フェージングに
よる希望局の受信特性劣化の改善には有効であるが、干
渉特性の向上には寄与しない以上の通り、干渉抑圧追
尾型の狭素子間隔アダプティブアレーアンテナは、メイ
ンビーム以外からの干渉波の抑圧には効果はあるが、メ
インビーム内の干渉波の抑圧及びフェージングには効果
はない。一方、広素子間隔のダイバーシティアンテナは
希望波のフェージングによる劣化は補償できるものの、
干渉波に対しては無力である。

【０００６】また、アンテナ配置（狭素子間隔、広素子
間隔）とアルゴリズム（最大比合成、干渉抑圧）の組み
合わせでは、その他に、二つの組み合わせがある。１つ
は、図１５のような狭素子間隔で最大比合成アルゴリズ
ムを用いた最大利得追尾型の組合せである。他は、図１
６のような広素子間隔での干渉抑圧型の組合せである。
図１６の方法は、アンテナはダイバーシティ構成とし、
アルゴリズムは干渉抑圧型を用いるものである。この方
法によれば、アルゴリズムの基本特性である干渉波抑圧
は維持したままで、且つダイバーシティ構成によって素
子間の相関が小さいためにフェージングに対する補償も
できることになる。特に、到来波の角度的な拡がりが大
きい場合にその特性は顕著になる。到来角度に起因する
位相差が異なるため、干渉波の多数の到来素波が統計的
に打ち消すようなウェイト（位相及び振幅）を決定する
ことができる。したがって、たとえ同一の到来角度であ
っても、希望波が同相になり且つ干渉波が逆相になるウ
ェイトを生成させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１５
のような狭素子間隔で最大比合成アルゴリズムを用いた
最大利得追尾型の組合せ方法は、図１２のアダプティブ
アレーアンテナと同じく、高利得をもち希望波の追尾は
できるものの、干渉波及びフェージングには効力がな
い。また、図１６のような広素子間隔で干渉抑圧型の組
合せ方法は、素子間隔が広くメインビームによる追尾は
できないため利得の向上は期待できない。

【０００８】本発明の目的は、上記問題に鑑みなされた
ものであり、アダプティブアレーアンテナにおいて、フ
ェージング補償等のダイバーシティ効果を有し、同一方
向からの干渉波の除去を行い、更にメインビーム追尾に
よる利得を高めることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次の手段を有する。

【００１０】請求項１に記載された発明は、大きな相関
を呈する距離隔てられた複数のアンテナ素子で構成され
たアレーアンテナを複数有し、前記各アレーアンテナ間
は、相関が無視しうる距離を有し、前記各アレーアンテ
ナは、独立にアダプティブ信号処理し、前記アダプティ
ブ信号処理したアレーアンテナの各出力をさらにアダプ
ティブ信号処理することを特徴とするアダプティブアレ
ーアンテナである。

【００１１】請求項１記載の発明によれば、大きな相関
を呈する距離隔てられた複数のアンテナ素子を有するア
レーアンテナ毎にアダプティブ信号処理を行うので、メ
インビーム追尾により利得を更に高めることができ、さ
らに、独立にアダプティブ信号処理されたアレーアンテ
ナの各出力をさらにアダプティブ信号処理することによ
り、さらに大きなフェージング補償が可能となる。

【００１２】請求項２に記載された発明は、大きな相関
を呈する距離隔てられた複数のアンテナ素子で構成され
たアレーアンテナを複数有し、前記各アレーアンテナ間
は、相関が無視しうる距離を有し、前記各アレーアンテ
ナの少なくとも一つのアレーアンテナは、アダプティブ
信号処理し、アダプティブ信号処理しないアレーアンテ
ナは、他のアレーアンテナのアダプティブ信号処理の結
果を参照し、前記アレーアンテナのアンテナ素子の出力
に対して位相とレベルを調整することを特徴とするアダ
プティブアレーアンテナである。

【００１３】請求項２記載の発明によれば、アダプティ
ブ信号処理しないアレーアンテナは、他のアレーアンテ
ナのアダプティブ信号処理の結果を参照し、前記アレー
アンテナのアンテナ素子の出力に対して位相とレベルを
調整することにより、全体の演算処理を減少することが
できる。

【００１４】請求項３に記載された発明は、請求項１又
は２記載のアダプティブアレーアンテナにおいて、前記
アダプティブ信号処理は、干渉抑圧追尾型又は最大利得
追尾型であることを特徴とする。

【００１５】請求項３に記載された発明は、アダプティ
ブ信号処理の内容を規定したものである。

【００１６】請求項４に記載された発明は、請求項１な
いし３いずれか一項記載のアダプティブアレーアンテナ
において、アダプティブ信号処理により重み付けされた
信号を検波前又は検波後に合成することを特徴とする。

【００１７】請求項４記載の発明によれば、通信方式に
応じ、検波前合成又は検波後合成の適当な方式を選択す
ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。（第１の実施例）図１に、第１の実施例を示す。ここで
は８素子アレーアンテナとしている。アンテナ素子５１
〜５４でアレーアンテナ＃１を構成し、アンテナ素子５
５〜５８でアレーアンテナ＃２を構成する。アレーアン
テナ＃１及びアレーアンテナ＃２のアレーアンテナ素子
は、間隔λ／２程度で配列されている。アレーアンテナ
間の間隔は、相関が十分小さくなるだけの距離（数λ）
隔てられている。

【００１９】各アンテナ素子５１〜５８は、アンテナ出
力の位相と振幅を調整するウエイト８１〜８８を介し
て、信号加算器５９で合成して、出力される。ウエイト
８１〜８８は、アダプティブ信号処理装置６０によっ
て、ウエイトが制御される。このアダプティブ信号処理
は、干渉抑圧追尾型又は最大利得追尾型のどちらであっ
てもよい。

【００２０】ここでは、８素子全ての出力は同時にベー
スバンドに変換され、アダプティブ処理を施される。本
発明の第二の目的に関係するキャリブレーションは各ア
レーアンテナ内では必要であるが、アレーアンテナ間で
は必要ではない。多重波環境のもとでは、それぞれのア
レーアンテナは利得の向上及びメインビームの形成を行
うことができる。

【００２１】アレーアンテナ間でみると、無相関な４素
子のアレーアンテナが付加されたものとされ、図１６と
同等の干渉特性を得ることができる。すなわち、同一方
向からの干渉波に対しても干渉除去能力を持つ。さら
に、無相関であることにより、フェージングに対するダ
イバーシティ効果も有する。アルゴリズムは、ダイバー
シティ、メインビーム追尾、干渉波除去の区別を特別意
識することなく同時に処理することができる。（第２の実施例）図２に、第２の実施例を示す。第１の
実施例と同じく、素子数は８である。アンテナの配置は
同一であるが合成方法が異なる。

【００２２】アレーアンテナ＃１とアレーアンテナ＃２
とは、独立したアルゴリズムで動作している。つまり、
アレーアンテナ＃１の各アンテナ素子５１〜５４の出力
は、ウエイト８１〜８４を介して、信号加算器６１で合
成される。そのウエイト８１〜８４は、アダプティブ信
号処理装置６３によって制御される。また、アレーアン
テナ＃２の各アンテナ素子５５〜５８の出力は、ウエイ
ト８５〜８８を介して、信号加算器６２で合成される。
そのウエイト８５〜８８は、アダプティブ信号処理装置
６４によって制御される。アダプティブ信号処理装置６
４は、アダプティブ信号処理装置６３と独立に動作して
いる。この段階では、各アレーアンテナのアンテナ素子
は相関が大きいために、フェージングの補償はできない
し、同一方向からの干渉波の除去もできない。

【００２３】信号加算器６１及び信号加算器６２のベー
スバンドの出力は、ウエイト９０、９１を介して、信号
加算器７１で合成される。そのウエイト９０、９１は、
アダプティブ信号処理装置７０によって制御される。そ
れぞれのアダプティブアレー間の入力信号の包絡線は無
相関であるから、信号加算器６１及び信号加算器６２の
ベースバンドの出力もまた無相関であるので、フェージ
ングの補償が可能となる。また、それぞれのアダプティ
ブアレーでは同一方向からの干渉波は除去できなかった
が、この段階では可能となる。（第３の実施例）図３に、第３の実施例を示す。第２の
実施例と構成は同じであるが、それぞれの４素子アダプ
ティブアレーは独立には動作しない。つまり、アレーア
ンテナ＃１の各アンテナ素子５１〜５４のウエイト８１
〜８４の制御とアレーアンテナ＃２の各アンテナ素子５
５〜５８のウエイト８５〜８８の制御を同じアダプティ
ブ信号処理装置６９によって制御する。どちらのアダプ
ティブアレーを動作させるかは、後段の２素子アルゴリ
ズムがその電力の大小を判定して、適応的に選択するも
のとする。一方のウェイトをそのまま参照することによ
り、演算量の削減を図っている。

【００２４】上記実施例において、極めて大きな相関を
有する距離として、アンテナ間隔をλ／２を用いている
が、厳密にλ／２である必要はなく、本発明の効果を奏
する範囲で、λ／２近辺の距離のものでもよい。同じ
く、アレーアンテナ間の間隔は十分相関が小さくなるだ
けの距離を持っているが、「十分相関が小さい」相関と
は、完全に相関のないことを意味しているのではなく、
本発明の効果を奏する範囲で、実質的に、相関が小さけ
ればよい。

【００２５】また、上記実施例では、アンテナ素子を８
つ、アレーアンテナを二つの場合について説明したが、
本発明はその数に限定されることなく、実施をすること
ができる。

【００２６】ところで、アダプティブアレーアンテナに
おいて、フェージング補償等のダイバーシティ効果を有
し、同一方向からの干渉波の除去を行い、更にメインビ
ーム追尾による利得を高める、等の効果を一層高めるた
めには、アダプティブアレーアンテナ自体が、正確に校
正されている必要がある。そこで、校正について、説明
する。

【００２７】アダプティブアレーアンテナにおいて、個
々の素子アンテナ間で発生した高周波帯での振幅比と位
相差が、信号処理されるベースバンドまで維持されてい
ること必要となる。一般には、個々のケーブル、増幅
器、フィルタ、ミキサ、コンバータなどは、それぞれ電
気特性に差が存在する（個々の部品の電気的差異を以下
「固体差」という。）ため、すべての素子での振幅、位
相を揃えることは困難である。更に、定常状態での差に
加えて温度などによる差も含まれるため事実上不可能で
ある。そこで、図１７に示すように、一定の時間内で振
幅比と位相差を一定に保つために、各アンテナに同一の
校正信号を供給し、あらかじめ素子間の振幅比と位相差
を測定しそれをもとに補正しておくことが考えられてい
る。

【００２８】この校正信号は、各チャネル毎に、例え
ば、１分間に１回、１０分間に１回等の周期でフレーム
フォーマット内に一定時間だけ挿入することにより実現
できる。なお、校正信号入力端子は、以下の説明におい
て、図１８（Ａ）のようなスイッチ形式で記述されてい
るものもあるがが、図１８（Ｂ）に示すように、アンテ
ナ・ケーブル等に光学的・電磁的に結合する形式でもよ
い。スイッチ形式のものは、その間通信が遮断される
が、電磁的に結合する形式では、通信の遮断が無い利点
を有する。なお、端子ａ、ｂにアレーアンテナが接続さ
れ、端子ｃに校正信号が印加される。スイッチ形式の校
正信号入力端子又は電磁的に結合する形式の校正信号入
力端子を含めて、校正信号が印加される部分を校正信号
結合部という。

【００２９】図１７は、アンテナ素子＃１〜＃４により
アレーアンテナが構成されている。各アンテナ素子で受
信された信号は、フィルタ１０３〜１０６及び高周波ア
ンプ１０７〜１１０を介して、分配合成器１３４に印加
される。この分配合成器１３４において、アンテナで受
信した信号は、各チャネル毎に分配される。従って、分
配合成器１３４以降の信号は、複数のチャネルに信号が
伝送されるものであるが、図１７では、そのうちのチャ
ネルの一つについて図示している。分配合成器１３４で
分配された受信信号は、ミキサ１１１〜１１４、フィル
タ１１５〜１１８、中間周波アンプ１１９〜１２２、Ａ
／Ｄ変換器（アナログ・ディジタル変換器）１２３〜１
２６及びウエイト１２８〜１３１を介して、信号加算器
１３２で加算される。ウエイト１２８〜１３１は、アダ
プティブ信号処理装置１３３により、振幅と位相が制御
される。その結果、基地局信号処理回路へ受信信号が伝
送される。

【００３０】校正信号発生器１の出力は、信号分割器１
０２で４分割され、ケーブル１７５〜１７８、アンテナ
素子＃１〜＃４に設けられた校正信号入力端子１６６〜
１６９を介して、同時に、校正信号が各フィルタ１０３
〜１０６に印加される。これらの信号は、先ほどの受信
信号と同じ流れで、基地局信号処理回路へ伝送される。
このとき、Ａ／Ｄ変換器１２３〜１２６の出力信号は、
校正量算出器１２７に印加される。校正量算出器１２７
では、各Ａ／Ｄ変換器１２３〜１２６に現れた、振幅と
位相を相互に比較し、アンテナ素子＃１〜＃４から信号
加算器１３２までの振幅変化と位相変化を、各受信系統
（ここで、受信系統とは、アンテナの出力に接続された
一連の受信のための回路、つまり、フィルタ、高周波数
アンプ、ミキサ、フィルタ、中間周波数アンプ、ＡＤ変
換器の系統をいう。図１７では、４つの受信系統を有す
る。）で同一とするための校正量を算出する。この校正
量をアダプティブ信号処理装置１３３に伝送する。アダ
プティブ信号処理１３３では、この校正量を校正テーブ
ル（図示せず）に記憶し、アダプティブ信号処理を行う
とき、この校正量を引いた量で、ウエイト１２８〜１３
１の制御を行う。

【００３１】しかしながら、各アンテナ素子に供給し
た、同一とみなした校正信号にも固体差が生じる。図１
７では、校正信号発生器１自体は同一のものであるが、
その信号出力をアレーアンテナの素子数分に分割し、そ
の校正信号をケーブル１７５〜１７８により校正信号結
合部まで伝送する必要がある。このときのケーブル１７
５〜１７８及び校正端子に固体差（ケーブル特性、ケー
ブル長等）があり、その個体差に基づき、校正信号に位
相差が生じ、その結果、校正誤差が生じるという問題が
ある。

【００３２】そこで、個体差に基づく、校正信号への影
響を無くし、信頼性の高い校正を行うことが必要とな
る。

【００３３】次に、この必要性に対応する実施例につい
て図面と共に説明する。（第４の実施例）アレーアンテナの直後に後述するマル
チビーム合成回路を設定し基地局屋内までケーブルで伝
送し、その後にベースバンドで後述するＦＦＴを施し各
素子出力として取り出す構成をとる。校正信号はアレー
アンテナとマルチビーム合成回路の間に設置された校正
信号結合部より入力される。

【００３４】この方法の特徴は、１つの素子アンテナに
入力された信号がマルチビーム合成回路を介してすべて
のケーブルに分配されて基地局内まで伝送される点であ
る。マルチビーム合成回路の１つに信号を入力するとあ
る一定の位相差を持った信号が複数の出力端子に現れ
る。つまり、１つの信号で実際の信号が通る受信系統
（ここで、受信系統とは、マルチビーム合成回路の出力
に接続された一連の受信のための回路、つまり、フィル
タ、高周波数アンプ、ミキサ、フィルタ、中間周波数ア
ンプ、ＡＤ変換器の系統をいう。以下説明する図４で
は、４つの受信系統を有する。）の校正が可能となる。

【００３５】図４に、第４の実施例を示す。アレーアン
テナの素子数は４（＃１〜＃４）である。校正信号発生
器１０１からの信号は、校正信号入力端子１５０を介
し、マルチビーム合成回路１５２に印加される。マルチ
ビーム合成回路１５２は図１９に示すような周知の４素
子バトラーマトリックスとする（ハイブリッド１８１〜
１８４で構成されている。周知であるので、その動作説
明は省略する）。マルチビーム合成回路１５２の出力
は、それぞれ、フィルタ１０３〜１０６、高周波アンプ
１０７〜１１０、分配合成器１３４に印加される。ここ
で分配された電力は、ミキサ１１１〜１１４、フィルタ
１１５〜１１８、中間周波アンプ１１９〜１２２を介し
てＡＤ変換１２３〜１２６される。さらに、ウエイト１
２８〜１３１で重み付された後、ＦＦＴ（ＦａｓｔＦ
ｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変
換、これにより、マルチビーム合成回路の逆の変換を行
う。つまり、校正信号入力端子１５０の信号が、マルチ
ビーム合成回路１５２により変換されて、フィルタ１０
３〜１０６に一定の位相を持って出力される。ここのＦ
ＦＴは、その逆の変換を行う。）が施され、通常のアダ
プティブアレーアンテナとしての信号に変換される。図
４では、アンテナ素子＃４にのみ校正信号が印加されて
いるので、校正されていれば、受信系統＃４にのみ信号
が現れる。

【００３６】図１７と同じように、校正量算出器１５４
により、校正量の算出が行われる。また、アダプティブ
信号処理装置１５５では、この校正量を校正テーブル
（図示せず）に記憶し、アダプティブ信号処理を行うと
き、この校正量を引いた量で、ウエイト１２８〜１３１
の制御を行う。

【００３７】なお、校正は、アダプティブ信号処理のた
めのウエイトとは別に、校正用のウエイトを設け、この
校正用ウエイトの位相と振幅を制御してもよい。第４の
実施例においては、校正信号発生器からの信号は、１つ
のアンテナ素子＃４とマルチビーム合成回路１５２の間
の校正信号入力端子１５０に接続され、マルチビーム合
成回路１５２によりそれぞれ異なった４つの出力端子に
特定の異なった位相をもって出力され各受信系統に伝送
される。したがって、校正信号における個体差は無くな
り、ベースバンド部では、これらの位相関係が保持され
ているかどうかをモニタすることにより、信頼性の高い
校正を行うことができる。（第５の実施例）第４の実施例において、残りのアンテ
ナ素子にも校正信号を印加すると、今度は別の位相関係
をもった信号が複数の端子に現れる。第５の実施例にお
いては、このようにして、複数のアンテナに校正信号を
印加することにより、複数の校正値が得られる。その結
果を、平均操作などを行うことによって信頼性の高い校
正を行う。第４の実施例と同じく、各マルチビーム出力
はアレーアンテナの直後で合成されているため、アンテ
ナ間の位相振幅関係を全く保ったまま各受信系統に伝送
している。つまり、各ビームのパターンは決して乱れる
ことなく保存されている。乱れているのは、ただビーム
間の振幅比と位相差だけである。校正が必要なのは、こ
のビーム間での値だけである。

【００３８】図５に、第５の実施例を示す。図５は、第
４の実施例とほぼ同様であるが、校正信号が４系統存在
する点が異なる。つまり、各アンテナ素子毎に、校正信
号入力端子１６６〜１６９を有し、各校正信号入力端子
１６６〜１６９には、校正信号発生器１０１の出力がス
イッチ回路１６１により、順次スイッチされて印加され
る。つまり、校正信号発生器１の出力は、校正信号入力
端子１６６〜１６９に順位印加される。そのとき、各校
正信号結合部に印加された校正信号の振る舞いは、図４
と同じである。校正量算出器１７０では、順次印加され
る校正信号に基づき、校正量を算出し、１巡した後に校
正量の平均値を求めて、この平均値を校正量とする。

【００３９】第５の実施例においては、上記４系統の校
正信号はそれぞれ異なった４つの校正信号入力端子に特
定の異なった位相関係をもって印加される。これら４つ
の系統を切り替えて校正することにより、その結果、平
均操作が可能となり信頼性が向上することになる。この
場合、４系統の校正信号は同時には用いないために、校
正ケーブルの固体差が存在しても校正精度に影響はな
い。（第６の実施例）マルチビーム出力をそのまま用いる場
合は、後段のＦＦＴは必要なく簡易な構成をとることが
できる。

【００４０】図６に、第６の実施例を示す。マルチビー
ム合成回路を用いたビームスペース型のアダプティブア
レーアンテナの構成方法の例である。実施例１に比べ
て、ＦＦＴ回路が存在しない構成となっている。（第７の実施例）図７に、第７の実施例を示す。図６と
同じく、マルチビーム合成回路を用いたビームスペース
型のアダプティブアレーアンテナでの構成方法の例であ
る。実施例２に比べて、ＦＦＴ回路が存在しない構成と
なっている。以下に代表的な、校正量算出方法のフロー
を説明する。

【００４１】図９に、一つのアンテナ素子に校正信号を
印加する場合の校正量算出方法のフローを説明する。

【００４２】一つのアンテナ素子に取り付けられた校正
信号結合部に校正信号発生器で発生した校正信号を印加
し（Ｓ１０）、校正信号をマルチビーム合成回路によ
り、同時に、複数の受信系統に送出し（Ｓ１１）、各複
数の受信系統において、校正信号を検波し（Ｓ１２）、
検波したベースバンド信号から、受信系統の校正量を算
出する（Ｓ１３）。

【００４３】図１０に、複数のアンテナ素子に校正信号
を印加する場合の校正量算出方法のフローを説明する。

【００４４】複数のアンテナ素子に取り付けられた校正
信号結合部に校正信号を、順次印加し、全てのアレーア
ンテナに校正信号を印加したか否かを判断する（Ｓ２
０）。Ｎの場合は、校正信号をマルチビーム合成回路に
より、同時に、複数の受信系統に送出し（Ｓ２１）、各
複数の受信系統における校正信号を検波し、検波したベ
ースバンド信号から、受信系統の校正量を算出し（Ｓ２
２）、全てのアレーアンテナに校正信号を印加するまで
繰り返し行う。全てのアレーアンテナに校正信号を印加
した場合（Ｓ２０のＹ）、算出された複数の校正量の平
均値を受信系統の校正量とする（Ｓ２３）。

【００４５】図１１に、アレーアンテナの受信系統の外
に、基地局内マルチビーム分解演算を行うＦＦＴ処理回
路を設けた場合の校正量算出方法のフローを説明する。
例えば、図９のように、校正量をアンテナ素子毎に校正
量を算出する（Ｓ３０）、このとき、校正していないア
レーアンテナの受信系統の信号を調べ、校正量算出の検
証を行う（Ｓ３１）。

【００４６】以上の通り、本発明の実施例によれば、ア
レーアンテナの利得を確保しつつ、ビーム追尾し、ダイ
バーシティ効果も持ち、且つ同一方向からの干渉波の抑
圧を行うことができる。

【００４７】また、信号処理の量を減少することがで
き、アレーアンテナの適用領域を広げることができる。

【００４８】更に、上記実施例によれば、１つの校正信
号系統のみで、複数の系統の現用伝送系の校正を同時に
行うことが可能であり、また複数系統の校正信号を併用
することにより校正データの平均化が可能となり、より
高い信頼性の校正を得ることができる。また、マルチビ
ーム出力をそのまま用いる場合は、後段のＦＦＴは必要
なくなり、簡易な構成をとることができる。（第８の実施例）図１〜図３と図４〜図７を組み合わせ
たアレーアンテナの構成を図８に示す。アレーアンテナ
＃１、＃２、マルチビーム回路２０１、２０２、受信系
統２０３の＃１〜＃４、受信系統２０４の＃１〜＃４、
校正信号発生器２０５、２０６校正量算出器２０７、２
０８、アダプティブ信号処理装置２０９、校正信号結合
部２１０、２１１、ウエイト２１２、信号加算器２１３
から構成される。図８に限られず、図１〜図３と図４〜
図７の構成の組み合わせが用いられる。

【００４９】アレーアンテナ＃１、＃２は、大きな相関
を呈する距離隔てられた複数のアンテナ素子で構成され
たアレーアンテナであり、アレーアンテナ＃１、＃２間
は、相関が無視しうる距離を有している。

【００５０】動作は、図１〜図３と図４〜図７の動作を
組み合わせて考えることができるので、省略する。

【００５１】なお、アダプティブ信号処理装置２０９
は、アダプティブ信号処理量として、校正量算出器２０
７、２０８が算出した校正量を減算した上で、アダプテ
ィブ信号処理を行うようにしてもよい。

【００５２】本発明は、具体的に開示された実施例に限
定されるものではなく、特許請求した本発明の範囲から
逸脱することなく、種々の変形例や実施例が考えられ
る。

【００５３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の広素子間隔と狭素子間隔を有し、アダ
プティブ信号処理を行うアダプティブアレーアンテナの
構成例（その１）である。

【図２】本発明の広素子間隔と狭素子間隔を有し、アダ
プティブ信号処理を行うアダプティブアレーアンテナの
構成例（その２）である。

【図３】本発明の広素子間隔と狭素子間隔を有し、アダ
プティブ信号処理を行うアダプティブアレーアンテナの
構成例（その３）である。

【図４】本発明の校正処理を行うアダプティブアレーア
ンテナの構成例（その１）である。

【図５】本発明の校正処理を行うアダプティブアレーア
ンテナの構成例（その２）である。

【図６】本発明の校正処理を行うアダプティブアレーア
ンテナの構成例（その３）である。

【図７】本発明の校正処理を行うアダプティブアレーア
ンテナの構成例（その４）である。

【図８】本発明のアダプティブアレーアンテナの構成例
である。

【図９】校正量算出の方法（その１）を説明するための
フロー図である。

【図１０】校正量算出の方法（その２）を説明するため
のフロー図である。

【図１１】校正量算出の方法（その３）を説明するため
のフロー図である。

【図１２】従来の狭素子間隔のアダプティブアレーアン
テナ（その１）の構成例である。

【図１３】従来の広素子間隔のアダプティブアレーアン
テナの構成例である。

【図１４】従来の広素子間隔の最大比合成型のアダプテ
ィブアレーアンテナの構成例である。

【図１５】従来の狭素子間隔のアダプティブアレーアン
テナ（その２）の構成例である。

【図１６】従来の広素子間隔の干渉抑圧型のアダプティ
ブアレーアンテナの構成例である。

【図１７】従来の校正方法を説明するための図である。

【図１８】校正信号結合部を説明するための図である。

【図１９】マルチビーム合成回路（バトラーマトリク
ス）の例を説明するための図である。

【符号の説明】

５１〜５８アンテナ素子９，１９，４９，５９、６１，６２，６７，６８，７
１、１３２、２１３信号信号加算器５０，６０，６３，６４，６９，７０、１３３、１５
５、１７１、２０９アダプティブ信号処理装置８１〜８８、９０、９１ウエイト１０１校正信号発生器１０２信号分割器１０３〜１０６フィルタ１０７〜１１０高周波アンプ１１１〜１１４ミキサ１１５〜１１８フィルタ１１９〜１２２中間周波アンプ１２３〜１２６ＡＤ変換器１２７、１５４、１７０、１８０，１９０校正量算
出器１２８〜１３１ウエイト１３４分配合成回路１５０、１６６〜１６９校正信号入力端子１５２マルチビーム合成回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大きな相関を呈する距離隔てられた複数の
アンテナ素子で構成されたアレーアンテナを複数有し、
前記各アレーアンテナ間は、相関が無視しうる距離を
有し、前記各アレーアンテナは、独立にアダプティブ
信号処理し、前記アダプティブ信号処理したアレーアン
テナの各出力をさらにアダプティブ信号処理することを
特徴とするアダプティブアレーアンテナ。
【請求項２】大きな相関を呈する距離隔てられた複数の
アンテナ素子で構成されたアレーアンテナを複数有し、
前記各アレーアンテナ間は、相関が無視しうる距離を
有し、前記各アレーアンテナの少なくとも一つのアレ
ーアンテナは、アダプティブ信号処理し、アダプティ
ブ信号処理しないアレーアンテナは、他のアレーアンテ
ナのアダプティブ信号処理の結果を参照し、前記アレー
アンテナのアンテナ素子の出力に対して位相とレベルを
調整することを特徴とするアダプティブアレーアンテ
ナ。
【請求項３】前記アダプティブ信号処理は、干渉抑圧追
尾型又は最大利得追尾型であることを特徴とする請求項
１又は２記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項４】アダプティブ信号処理により重み付けされ
た信号を検波前又は検波後に合成することを特徴とする
請求項１ないし３いずれか一項記載のアダプティブアレ
ーアンテナ。