JP2005203961A - Device for controlling array antenna - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly and stably converge the pattern of an electronic control waveguide array antenna instrument by simple processing. <P>SOLUTION: The value of each norm function before and after perturbation is calculated each using two norm functions related to a radio signal received, when the reactance value of each variable reactance element of the electronic control waveguide array antenna is randomly perturbed from a prescribed setting value for setting. When the value of the norm function after the perturbation is increased as compared with that of the norm function before the perturbation for at least one norm function in the two norm functions, each reactance value after the perturbation is set as the new setting value of each reactance value of each variable reactance element. When the value of the norm function after the perturbation becomes that of the norm function before the perturbation, or smaller for both the two norm functions, each reactance value before the perturbation is repeatedly set as the setting value of each reactance value of each variable reactance element. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複数のアンテナ素子を備えて指向特性を変化させることができるアレーアンテナを所望波信号の方向に向けるためのアレーアンテナの制御装置に関し、特に、指向特性を適応的に変化させることができる電子制御導波器アレーアンテナ装置(Electronically Steerable Passive Array Radiator Antenna)を用いたアレーアンテナの制御装置に関する。   The present invention relates to an array antenna control device for directing an array antenna that includes a plurality of antenna elements and can change directivity characteristics in the direction of a desired wave signal, and in particular, can change adaptive directivity characteristics adaptively. The present invention relates to an array antenna control device using an electronically steerable passive array radiator antenna.

アダプティブアレーアンテナは、無線通信システムの性能を格段に高めるその能力によって大いに注目されている新しい技術である。しかしながら、最新のアダプティブアンテナ方式を使用して移動体無線端末装置を改良する方法に焦点を当てた研究はほとんどない。最近になって、電子制御導波器アレーアンテナ装置が、無線通信システムに適用される小型の適応ビーム形成用に提案されている。   Adaptive array antennas are a new technology that has received much attention due to its ability to significantly improve the performance of wireless communication systems. However, few studies have focused on how to improve mobile radio terminals using the latest adaptive antenna schemes. Recently, electronically controlled waveguide array antenna devices have been proposed for small adaptive beamforming applied to wireless communication systems.

特開2001−24431号公報。JP 2001-24431A. T. Ohira, "Renaissance of Analog Beamforming Approach to Adaptive Array Antennas", ISSSE 2001, WE3-B1, July 2001。T. Ohira, "Renaissance of Analog Beamforming Approach to Adaptive Array Antennas", ISSSE 2001, WE3-B1, July 2001. J. Cheng et al., "Adaptive Beamforming of ESPAR Antenna Based on Steepest Gradient Algorithm", IEICE Transactions on Communications, Vol. E84-B, No. 7, July 2001。J. Cheng et al., “Adaptive Beamforming of ESPAR Antenna Based on Steepest Gradient Algorithm”, IEICE Transactions on Communications, Vol. E84-B, No. 7, July 2001. J. Cheng et al., "Sequential Random Search Algorithm for Adaptive Beamforming of ESPAR Antenna", Technical Report of IEICE, A.P2001-107, RCS2001-146, October 2001。J. Cheng et al., “Sequential Random Search Algorithm for Adaptive Beamforming of ESPAR Antenna”, Technical Report of IEICE, A.P2001-107, RCS2001-146, October 2001. R. Matzner et al., "SNR estimation and blind equalization (deconvolution) using the Kurtosis", Proceedings of IEEE IMS Workshop on Information Theory Statistics, Alexandria, Virginia, U.S.A., pp.68, October 1994。R. Matzner et al., “SNR estimation and blind equalization (deconvolution) using the Kurtosis”, Proceedings of IEEE IMS Workshop on Information Theory Statistics, Alexandria, Virginia, U.S.A., pp.68, October 1994. T. Ohira, "Blind aerial beamforming based on a higher-order maximum moment criterion (part I: Theory)", Proceedings of Asia-Pacific Microwave Conference 2002, pp. 652-655, San Antonio, Texas, U.S.A., June 2002。T. Ohira, "Blind aerial beamforming based on a higher-order maximum moment criterion (part I: Theory)", Proceedings of Asia-Pacific Microwave Conference 2002, pp. 652-655, San Antonio, Texas, U.S.A., June 2002. K. Takizawa et al., "Criterion Diversity: A New Blind Adaptive Beamforming Scheme for ESPAR Antennas", European Conference on Wireless Technology, European Microwave Week 2003 Conference Proceedings, pp. 245-248, October 2003。K. Takizawa et al., “Criterion Diversity: A New Blind Adaptive Beamforming Scheme for ESPAR Antennas”, European Conference on Wireless Technology, European Microwave Week 2003 Conference Proceedings, pp. 245-248, October 2003.

特許文献1、非特許文献1乃至3及び非特許文献6などにおいて提案されている電子制御導波器アレーアンテナ装置は、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。しかしながら、この電子制御導波器アレーアンテナ装置では非励振素子上の信号は観測され得ないため、励振素子に接続された単一ポートの出力信号のみが測定され、リアクタンス値を適応制御するためのフィードバックとして処理される。従って、従来のアダプティブアレー用に作られた適応制御アルゴリズムのほとんどは、電子制御導波器アレーアンテナ装置にそのまま適用することができない。   An electronically controlled waveguide array antenna apparatus proposed in Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Document 6 is separated from an excitation element to which a radio signal is fed by a predetermined distance from the excitation element. Provided with an array antenna comprising at least one non-excited element to which no radio signal is fed and a variable reactance element connected to the non-excited element, and changing the reactance value of the variable reactance element, The directivity characteristics of the array antenna can be changed. However, since the signal on the non-excitation element cannot be observed in this electronically controlled waveguide array antenna apparatus, only the output signal of the single port connected to the excitation element is measured, and the reactance value is adaptively controlled. Treated as feedback. Therefore, most of the adaptive control algorithms made for the conventional adaptive array cannot be directly applied to the electronically controlled waveguide array antenna apparatus.

これまでに提案された適応ビーム形成アルゴリズム及び規範のうちで、電子制御導波器アレーアンテナ装置のために適用可能なものがいくつか存在する。これらのアルゴリズムには、非特許文献2の最急勾配法のアルゴリズム(SGA)、非特許文献3の順次ランダム探索法のアルゴリズム(SRA)などがあり、規範には、非特許文献4の2次モーメント及び4次モーメント(M2M4)規範、非特許文献5の最大M次モーメント規範(Mは2以上の整数とする。以下、MMMCという。)などが存在する。それにも拘わらず、高速な収束と安定性との間のトレードオフの問題を克服できるような、アルゴリズム及び規範の組み合わせは存在しなかった。非特許文献6では、M2M4、MMMC及び最大モーメント規範(MMC)を用いた最急勾配法のアルゴリズムが開示されているが、この場合は適応ビーム形成のための計算処理が非常に複雑になってしまう。   Among the adaptive beamforming algorithms and norms proposed so far, there are several that can be applied for electronically controlled waveguide array antenna devices. These algorithms include the steepest gradient algorithm (SGA) of Non-Patent Document 2 and the sequential random search algorithm (SRA) of Non-Patent Document 3, and the norm includes the secondary of Non-Patent Document 4 There are a moment and a fourth-order moment (M2M4) norm, a maximum M-th moment norm of Non-Patent Document 5 (M is an integer of 2 or more, hereinafter referred to as MMMC), and the like. Nevertheless, there has been no combination of algorithms and norms that can overcome the trade-off problem between fast convergence and stability. Non-Patent Document 6 discloses the algorithm of the steepest gradient method using M2M4, MMMC, and the maximum moment criterion (MMC). In this case, however, the calculation process for adaptive beam forming becomes very complicated. End up.

以上説明したように、電子制御導波器アレーアンテナ装置のパターンを、所望波信号に対して主ビームを向けかつ干渉波信号にヌルを向けた状態に高速かつ安定に収束させる適応制御型アルゴリズムを開発することが望ましい。また、電子制御導波器アレーアンテナ装置のビームをステアリングさせ、当該アンテナのSIR(信号対干渉比)を自動的に可能な限り増大させる適応制御型アルゴリズムを開発することが望ましい。それと同時に、この適応制御型アルゴリズムは、従来と比較して処理が簡単化されていることが望ましい。   As described above, the adaptive control type algorithm that converges the pattern of the electronically controlled waveguide array antenna device at high speed and stably in a state in which the main beam is directed to the desired wave signal and the null is directed to the interference wave signal. It is desirable to develop. It is also desirable to develop an adaptive control algorithm that steers the beam of an electronically controlled waveguide array antenna device and automatically increases the SIR (signal to interference ratio) of the antenna as much as possible. At the same time, it is desirable that the process of this adaptive control type algorithm is simplified as compared with the conventional algorithm.

本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来技術に比較して、簡単な処理で、より高速かつ安定に電子制御導波器アレーアンテナ装置のパターンを収束させることができるアレーアンテナの制御装置を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the above problems, and to control the array antenna that can converge the pattern of the electronically controlled waveguide array antenna device more quickly and stably by simple processing compared to the prior art. To provide an apparatus.

第1の発明に係るアレーアンテナの制御装置は、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少なくとも1つの非励振素子と、上記各非励振素子にそれぞれ接続された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の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装置において、
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設定値からランダムに摂動して設定したときに、上記アレーアンテナで受信された無線信号に関する2つの規範関数を用いて、上記摂動の前後の上記各規範関数の値をそれぞれ計算し、上記2つの規範関数のうちの少なくとも1つの規範関数について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値に対して増大する場合に、上記摂動の後の各リアクタンス値を上記各可変リアクタンス素子の各リアクタンス値の新たな設定値として設定する一方、上記2つの規範関数のうちの両方について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値以下になる場合に、上記摂動の前の各リアクタンス値を上記各可変リアクタンス素子の各リアクタンス値の設定値として設定する計算設定手段と、
上記計算設定手段の処理を反復して実行する制御手段とを備え、
これによって、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ことを特徴とする。
An array antenna control apparatus according to a first aspect of the present invention includes an excitation element for receiving a radio signal, at least one non-excitation element provided at a predetermined interval from the excitation element, and each of the non-excitation elements. Variable reactance elements connected to each other, and by changing the reactance values of the variable reactance elements, the non-excitation elements are operated as waveguides or reflectors, respectively, and the directivity characteristics of the array antenna are changed. In the array antenna control device,
When the reactance value of each variable reactance element is set by random perturbation from a predetermined set value, the two norms before and after the perturbation are used, using two normative functions related to the radio signal received by the array antenna. Each of the values of the function is calculated and, for at least one of the two normative functions, the normative function value after the perturbation increases relative to the normative function value before the perturbation, the perturbation of the perturbation Each subsequent reactance value is set as a new set value for each reactance value of each variable reactance element, while for both of the two normative functions, the normative function value after the perturbation is the norm before the perturbation. Calculation to set each reactance value before the perturbation as the set value of each reactance value of each variable reactance element when the function value is below And a constant means,
Control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means,
Thus, the reactance value of the variable reactance element for directing the main beam of the array antenna in the direction of the desired wave and directing the null in the direction of the interference wave is calculated and set.

また、第2の発明に係るアレーアンテナの制御装置は、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少なくとも1つの非励振素子と、上記各非励振素子にそれぞれ接続された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の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装置において、
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設定値からランダムに摂動して設定したときに、上記アレーアンテナで受信された無線信号に関する2つの規範関数を用いて、上記摂動の前後の上記各規範関数の値をそれぞれ計算し、上記2つの規範関数のうちの少なくとも1つの規範関数について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値に対して増大する場合に、上記摂動の後の各リアクタンス値を上記各可変リアクタンス素子の各リアクタンス値の新たな設定値として設定する一方、上記2つの規範関数のうちの両方について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値以下になる場合に、上記摂動の前の各リアクタンス値を上記各可変リアクタンス素子の各リアクタンス値の設定値として設定する計算設定手段と、
上記計算設定手段の処理を所定の回数だけ反復して実行する第1の制御手段と、
上記第2の手段の処理を実行した後で、上記アレーアンテナで受信された無線信号に基づいて、上記2つの規範関数のうちの一方の規範関数を含む所定の信号対雑音比計算関数を用いて、当該受信された無線信号の信号対雑音比を計算する計算手段と、
上記計算された信号対雑音比が所定のしきい値よりも低いとき、上記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、上記アレーアンテナで受信された無線信号に基づき各リアクタンス値に関する上記各規範関数の勾配ベクトルをそれぞれ計算し、計算された上記各勾配ベクトルのうちで最大のノルムを有する勾配ベクトルに基づいて、上記最大のノルムを有する勾配ベクトルに対応した規範関数の値が最大となるように最急勾配法により上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を更新することを反復して実行する更新手段と、
上記計算された信号対雑音比が上記しきい値以上であるとき、上記計算設定手段の処理を反復して実行する第2の制御手段とを備え、
これによって、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ことを特徴とする。
An array antenna control apparatus according to a second invention includes an excitation element for receiving a radio signal, at least one non-excitation element provided at a predetermined distance from the excitation element, and each of the non-excitation elements. A variable reactance element connected to each of the excitation elements, and by changing the reactance value of each of the variable reactance elements, each of the non-excitation elements is operated as a director or a reflector, respectively. In an array antenna control device that changes
When the reactance value of each variable reactance element is set by random perturbation from a predetermined set value, the two norms before and after the perturbation are used, using two normative functions related to the radio signal received by the array antenna. Each of the values of the function is calculated and, for at least one of the two normative functions, the normative function value after the perturbation increases relative to the normative function value before the perturbation, the perturbation of the perturbation Each subsequent reactance value is set as a new set value for each reactance value of each variable reactance element, while the normative function value after the perturbation is the norm before the perturbation for both of the two normative functions. Calculation to set each reactance value before the perturbation as a set value of each reactance value of each variable reactance element when the function value is below And a constant means,
First control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means a predetermined number of times;
After executing the processing of the second means, based on a radio signal received by the array antenna, a predetermined signal-to-noise ratio calculation function including one of the two reference functions is used. Calculating means for calculating a signal-to-noise ratio of the received radio signal;
When the calculated signal-to-noise ratio is lower than a predetermined threshold value, the reactance values of the variable reactance elements are sequentially perturbed by a predetermined shift amount, and the reactance values are calculated based on the radio signals received by the array antenna. The gradient vector of each normative function relating to the value is calculated, and the value of the normative function corresponding to the gradient vector having the maximum norm is calculated based on the gradient vector having the maximum norm among the calculated gradient vectors. Updating means for repeatedly executing the reactance value of each variable reactance element by the steepest gradient method so as to maximize
Second control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means when the calculated signal-to-noise ratio is equal to or greater than the threshold value;
Thus, the reactance value of the variable reactance element for directing the main beam of the array antenna toward the desired wave and the null toward the interference wave is calculated and set.

さらに、第3の発明に係るアレーアンテナの制御装置は、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少なくとも1つの非励振素子と、上記各非励振素子にそれぞれ接続された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の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装置において、
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設定値からランダムに摂動して設定したときに、上記アレーアンテナで受信された無線信号に関する2つの規範関数を用いて、上記摂動の前後の上記各規範関数の値をそれぞれ計算し、上記2つの規範関数のうちの少なくとも1つの規範関数について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値に対して増大する場合に、上記摂動の後の各リアクタンス値を上記各可変リアクタンス素子の各リアクタンス値の新たな設定値として設定する計算設定手段と、
上記計算設定手段の処理を所定の回数だけ反復して実行する第1の制御手段と、
上記第2の手段の処理を実行した後で、上記アレーアンテナで受信された無線信号に基づいて、上記2つの規範関数のうちの一方の規範関数を含む所定の信号対雑音比計算関数を用いて、当該受信された無線信号の信号対雑音比を計算する計算手段と、
上記計算された信号対雑音比が所定のしきい値よりも低いとき、上記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、上記アレーアンテナで受信された無線信号に基づき各リアクタンス値に関する上記各規範関数の勾配ベクトルをそれぞれ計算し、計算された上記各勾配ベクトルのうちで最大のノルムを有する勾配ベクトルに基づいて、上記最大のノルムを有する勾配ベクトルに対応した規範関数の値が最大となるように最急勾配法により上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を更新することを反復して実行する更新手段と、
上記計算された信号対雑音比が上記しきい値以上であるとき、上記計算設定手段の処理を反復して実行する第2の制御手段とを備え、
これによって、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ことを特徴とする。
Furthermore, an array antenna control apparatus according to a third aspect of the present invention includes an excitation element for receiving a radio signal, at least one non-excitation element provided at a predetermined interval from the excitation element, and each of the non-excitation elements. A variable reactance element connected to each of the excitation elements, and by changing a reactance value of each of the variable reactance elements, each of the non-excitation elements is operated as a director or a reflector, respectively. In an array antenna control device that changes
When the reactance value of each variable reactance element is set by random perturbation from a predetermined set value, the two norms before and after the perturbation are used, using two normative functions related to the radio signal received by the array antenna. Each of the values of the function is calculated and, for at least one of the two normative functions, the normative function value after the perturbation increases relative to the normative function value before the perturbation, the perturbation of the perturbation Calculation setting means for setting each subsequent reactance value as a new set value of each reactance value of each variable reactance element;
First control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means a predetermined number of times;
After executing the processing of the second means, based on a radio signal received by the array antenna, a predetermined signal-to-noise ratio calculation function including one of the two reference functions is used. Calculating means for calculating a signal-to-noise ratio of the received radio signal;
When the calculated signal-to-noise ratio is lower than a predetermined threshold value, the reactance values of the variable reactance elements are sequentially perturbed by a predetermined shift amount, and the reactance values are calculated based on the radio signals received by the array antenna. The gradient vector of each normative function relating to the value is calculated, and the value of the normative function corresponding to the gradient vector having the maximum norm is calculated based on the gradient vector having the maximum norm among the calculated gradient vectors. Updating means for repeatedly executing the reactance value of each variable reactance element by the steepest gradient method so as to maximize
Second control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means when the calculated signal-to-noise ratio is equal to or greater than the threshold value;
Thus, the reactance value of the variable reactance element for directing the main beam of the array antenna toward the desired wave and the null toward the interference wave is calculated and set.

またさらに、第4の発明に係るアレーアンテナの制御装置は、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少なくとも1つの非励振素子と、上記各非励振素子にそれぞれ接続された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の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装置において、
上記各可変リアクタンス素子が採り得るリアクタンス値の範囲を二分し、二分後の各範囲の中央値をそれぞれ設定したときに、上記アレーアンテナで受信された無線信号に関する2つの規範関数を用いて、上記二分後の各範囲の中央値に対応する各規範関数の値をそれぞれ計算し、上記2つの規範関数のうちの少なくとも1つの規範関数について上記二分後の各範囲の中央値に対応する規範関数値のうちより増大する規範関数値に対応する各リアクタンス値を上記各可変リアクタンス素子の各リアクタンス値の新たな設定値として設定する計算設定手段と、
上記計算設定手段の処理を所定の回数だけ反復して実行する第1の制御手段と、
上記第2の手段の処理を実行した後で、上記アレーアンテナで受信された無線信号に基づいて、上記2つの規範関数のうちの一方の規範関数を含む所定の信号対雑音比計算関数を用いて、当該受信された無線信号の信号対雑音比を計算する計算手段と、
上記計算された信号対雑音比が所定のしきい値よりも低いとき、上記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、上記アレーアンテナで受信された無線信号に基づき各リアクタンス値に関する上記各規範関数の勾配ベクトルをそれぞれ計算し、計算された上記各勾配ベクトルのうちで最大のノルムを有する勾配ベクトルに基づいて、上記最大のノルムを有する勾配ベクトルに対応した規範関数の値が最大となるように最急勾配法により上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を更新することを反復して実行する更新手段と、
上記計算された信号対雑音比が上記しきい値以上であるとき、上記計算設定手段の処理を反復して実行する第2の制御手段とを備え、
これによって、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ことを特徴とする。
Furthermore, an array antenna control apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes an excitation element for receiving a radio signal, at least one non-excitation element provided at a predetermined interval from the excitation element, and each of the above-described elements. Variable reactance elements connected to the non-excitation elements, respectively, and by changing the reactance values of the variable reactance elements, the non-excitation elements are operated as directors or reflectors, respectively. In an array antenna control device that changes characteristics,
The range of reactance values that can be taken by each of the variable reactance elements is divided into two, and when the median value of each range after two minutes is set, the two normative functions related to the radio signal received by the array antenna are used. The value of each normative function corresponding to the median value of each range after bisection is calculated, and the normative function value corresponding to the median value of each range after dichotomy for at least one of the two normative functions Calculation setting means for setting each reactance value corresponding to a more increasing normative function value as a new set value of each reactance value of each variable reactance element;
First control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means a predetermined number of times;
After executing the processing of the second means, based on a radio signal received by the array antenna, a predetermined signal-to-noise ratio calculation function including one of the two reference functions is used. Calculating means for calculating a signal-to-noise ratio of the received radio signal;
When the calculated signal-to-noise ratio is lower than a predetermined threshold value, the reactance values of the variable reactance elements are sequentially perturbed by a predetermined shift amount, and the reactance values are calculated based on the radio signals received by the array antenna. The gradient vector of each normative function relating to the value is calculated, and the value of the normative function corresponding to the gradient vector having the maximum norm is calculated based on the gradient vector having the maximum norm among the calculated gradient vectors. Updating means for repeatedly executing the reactance value of each variable reactance element by the steepest gradient method so as to maximize
Second control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means when the calculated signal-to-noise ratio is equal to or greater than the threshold value;
Thus, the reactance value of the variable reactance element for directing the main beam of the array antenna toward the desired wave and the null toward the interference wave is calculated and set.

上記のアレーアンテナの制御装置において、上記2つの規範関数は、好ましくは、
所定の期間における上記受信された無線信号の4乗値の平均値を上記受信された無線信号の2乗値の平均値の2乗値で除算してなる第1の規範関数と、
Mを2以上の整数とし、所定の期間における上記受信された無線信号のM乗値の平均値の絶対値の2乗値を上記受信された無線信号のM乗値の絶対値の2乗値の平均値で除算してなる第2の規範関数とを含むことを特徴とする。
In the array antenna control apparatus, the two normative functions are preferably:
A first normative function formed by dividing an average value of the fourth power value of the received radio signal in a predetermined period by a square value of the average value of the square value of the received radio signal;
M is an integer greater than or equal to 2, and the square value of the absolute value of the average value of the M power values of the received radio signal in a predetermined period is the square value of the absolute value of the M power value of the received radio signal. And a second normative function obtained by dividing by the average value.

従って、本発明に係るアレーアンテナの制御装置によれば、従来技術に比較して、簡単な処理で、より高速かつ安定に電子制御導波器アレーアンテナ装置のパターンを収束させることができる。   Therefore, according to the array antenna control apparatus of the present invention, the pattern of the electronically controlled waveguide array antenna apparatus can be converged more quickly and stably by a simple process compared to the prior art.

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。なお、同様の構成要素又はステップについては同一の符号を付与している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is provided about the same component or step.

<第1の実施形態>
図1は本発明に係る第1の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、特許文献1において開示された、1つの励振素子A0と、6個の非励振素子A1乃至A6とを備えて構成されている電子制御導波器アレーアンテナ装置(以下、アレーアンテナ装置という。)100と、復調器4と、適応制御型コントローラ20とを備えている。適応制御型コントローラ20は、例えばディジタル計算機で構成され、本実施形態では、図3及び図4に示すように、各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6のリアクタンス値を所定の設定値からランダムに摂動して設定したとき(図3のステップS8)に、アレーアンテナ装置100で受信された無線信号に基づく2つの規範関数ρ(n)M2M4及びρ(n)MMMCを用いて、上記摂動の前後の各規範関数の値ρ(n−1)M2M4及びρ(n)M2M4と、ρ(n−1)MMMC及びρ(n)MMMCとをそれぞれ計算し(図3のステップS10及びS12)、上記2つの規範関数のうちの少なくとも1つの規範関数について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値に対して増大するならば、上記摂動の後の各リアクタンス値を各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6の各リアクタンス値の新たな設定値として設定する一方、上記2つの規範関数のうちの両方について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値以下になるならば、上記摂動の前の各リアクタンス値を各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6の各リアクタンス値の設定値として設定する(図4のステップS16)ステップを反復して実行し、それによって、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可変リアクタンス素子12−1乃至12−6のリアクタンス値を計算して設定することを特徴とする。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an array antenna control apparatus according to a first embodiment of the present invention. The array antenna control apparatus of this embodiment is an electronically controlled waveguide array antenna that is configured to include one excitation element A0 and six non-excitation elements A1 to A6, which is disclosed in Patent Document 1. An apparatus (hereinafter referred to as an array antenna apparatus) 100, a demodulator 4, and an adaptive control type controller 20 are provided. The adaptive control type controller 20 is composed of, for example, a digital computer. In this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the reactance values of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 are randomly set from predetermined set values. 2 (step S8 in FIG. 3), the two reference functions ρ (n) M2M4 and ρ (n) MMMC based on the radio signals received by the array antenna apparatus 100 are used to calculate the perturbation. The values ρ (n−1) M2M4 and ρ (n) M2M4 and ρ (n−1) MMMC and ρ (n) MMMC of the respective reference functions before and after are calculated (steps S10 and S12 in FIG. 3), respectively. If the normative function value after the perturbation increases with respect to the normative function value before the perturbation for at least one normative function of the two normative functions, The actance value is set as a new set value of each reactance value of each of the variable reactance elements 12-1 to 12-6, while the normative function value after the perturbation for both of the two normative functions is the value of the perturbation. If the value is less than the previous normative function value, the reactance values before the perturbation are set as the set values of the reactance values of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 (step S16 in FIG. 4). Iteratively executed, thereby calculating reactance values of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 for directing the main beam of the array antenna apparatus 100 in the direction of the desired wave and directing the null in the direction of the interference wave It is characterized by setting.

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A6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。励振素子A0及び各非励振素子A1乃至A6の長さは、例えば約λ/4(但し、λは所望波の波長である。)になるように構成され、本実施形態では0.23λである。また、上記半径rはλ/4になるように構成される。接地導体11は、図2に示すように、半径λ/2の円板形状の上面部と、上面部の外周縁端部から下に延在する長さλ/4の円筒形状のスカート部とから構成され、このスカート部を備えた構成により、主ビームの仰角を減少させることができる。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に接続される。また、非励振素子A1乃至A6はそれぞれ可変リアクタンス素子12−1乃至12−6に接続され、これら可変リアクタンス素子12−1乃至12−6のリアクタンス値は、適応制御型コントローラ20からの制御電圧信号によってそれぞれ設定される。   In FIG. 1, an array antenna apparatus 100 is composed of an excitation element A0 and non-excitation elements A1 to A6 provided on a ground conductor 11, and the excitation elements A0 are provided on six circumferences having a radius r. They are arranged so as to be surrounded by the non-excitation elements A1 to A6. Preferably, the non-exciting elements A1 to A6 are provided at equal intervals on the circumference of the radius r. The lengths of the excitation element A0 and the non-excitation elements A1 to A6 are configured to be, for example, about λ / 4 (where λ is the wavelength of the desired wave), and in this embodiment is 0.23λ. . The radius r is configured to be λ / 4. As shown in FIG. 2, the ground conductor 11 includes a disk-shaped upper surface portion having a radius λ / 2, and a cylindrical skirt portion having a length λ / 4 extending downward from the outer peripheral edge of the upper surface portion. The elevation angle of the main beam can be reduced by the configuration including the skirt portion. The feeding point of the excitation element A0 is connected to the low noise amplifier (LNA) 1 through the coaxial cable 5. The non-excitation elements A1 to A6 are connected to the variable reactance elements 12-1 to 12-6, respectively. The reactance values of these variable reactance elements 12-1 to 12-6 are the control voltage signals from the adaptive control type controller 20. Respectively.

図2のアレーアンテナ装置100の縦断面図において、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、可変リアクタンス素子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。可変リアクタンス素子12−1乃至12−6は、例えば、制御電圧(又はバイアス電圧)が印加されることによってそのリアクタンス値が変化する可変容量ダイオードであって、制御電圧は適応制御型コントローラ20からの制御電圧信号を介して印加される。適応制御型コントローラ20は、内蔵したテーブルメモリ(図示せず。)内に予め設定されたディジタル電圧値を参照し、内蔵した6個のD/A変換器(図示せず。)を使って上記ディジタル電圧値をアナログの制御電圧値に変換し、この制御電圧値を制御電圧信号としてアレーアンテナ装置100の各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6に印加することにより、アレーアンテナ装置100上で、対応する各指向性ビームパターンが形成される。   In the longitudinal cross-sectional view of the array antenna apparatus 100 of FIG. 2, the excitation element A0 is electrically insulated from the ground conductor 11, and the non-excitation elements A1 to A6 are respectively connected via the variable reactance elements 12-1 to 12-6. The ground conductor 11 is grounded at a high frequency. The variable reactance elements 12-1 to 12-6 are, for example, variable capacitance diodes whose reactance values change when a control voltage (or bias voltage) is applied. The control voltage is supplied from the adaptive control type controller 20. Applied through a control voltage signal. The adaptive control controller 20 refers to a digital voltage value preset in a built-in table memory (not shown), and uses the six built-in D / A converters (not shown) to perform the above. The digital voltage value is converted into an analog control voltage value, and this control voltage value is applied as a control voltage signal to each of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 of the array antenna device 100. Each corresponding directional beam pattern is formed.

可変リアクタンス素子12−1乃至12−6の動作を説明すると、例えば励振素子A0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、可変リアクタンス素子12−1がインダクタンス性(L性)を有するときは、可変リアクタンス素子12−1は延長コイルとなり、非励振素子A1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、可変リアクタンス素子12−1がキャパシタンス性(C性)を有するときは、可変リアクタンス素子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、他の可変リアクタンス素子12−2乃至12−6に接続された非励振素子A2乃至A6についても同様に動作する。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に接続された可変リアクタンス素子12−1乃至12−6の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100の平面指向性特性を変化させることができる。   The operation of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 will be described. For example, when the longitudinal lengths of the excitation element A0 and the non-excitation elements A1 to A6 are substantially the same, for example, the variable reactance element 12-1 Is inductive (L property), the variable reactance element 12-1 becomes an extension coil, and the electrical length of the non-excitation element A1 is longer than that of the excitation element A0, and acts as a reflector. On the other hand, for example, when the variable reactance element 12-1 has capacitance (C-type), the variable reactance element 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. Acts as a director. The non-excitation elements A2 to A6 connected to the other variable reactance elements 12-2 to 12-6 operate in the same manner. Therefore, in the array antenna apparatus 100 of FIG. 1, the plane directivity characteristics of the array antenna apparatus 100 are changed by changing the reactance values of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 connected to the non-excitation elements A1 to A6. Can be changed.

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、上記受信された無線信号である受信信号は、励振素子A0に接続された同軸ケーブル5から出力される。出力された受信信号は、低雑音増幅器(LNA)1に入力され、低雑音増幅器1において増幅された受信信号はダウンコンバータ(D/C)2に入力され、ダウンコンバータ2は入力される受信信号を所定の中間周波数の中間周波信号に周波数変換した後、A/D変換器3に出力する。A/D変換器3は、入力されるアナログの中間周波信号をディジタルの中間周波信号に変換した後、適応制御型コントローラ20及び復調器4に出力する。さらに、適応制御型コントローラ20は、図3及び図4に示すように、各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6のリアクタンス値を所定の設定値からランダムに摂動して設定したとき(図3のステップS8)に、アレーアンテナ装置100で受信された無線信号に基づく2つの規範関数ρ(n)M2M4及びρ(n)MMMCを用いて、上記摂動の前後の各規範関数の値ρ(n−1)M2M4及びρ(n)M2M4と、ρ(n−1)MMMC及びρ(n)MMMCとをそれぞれ計算し(図3のステップS10及びS12)、上記2つの規範関数のうちの少なくとも1つの規範関数について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値に対して増大するならば、上記摂動の後の各リアクタンス値を各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6の各リアクタンス値の新たな設定値として設定する一方、上記2つの規範関数のうちの両方について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値以下になるならば、上記摂動の前の各リアクタンス値を各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6の各リアクタンス値の設定値として設定する(図4のステップS16)ステップを反復して実行し、それによって、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可変リアクタンス素子12−1乃至12−6のリアクタンス値を計算して設定する。 In the array antenna control apparatus of FIG. 1, the array antenna apparatus 100 receives a radio signal, and the received signal, which is the received radio signal, is output from the coaxial cable 5 connected to the excitation element A0. The output reception signal is input to a low noise amplifier (LNA) 1, the reception signal amplified in the low noise amplifier 1 is input to a down converter (D / C) 2, and the down converter 2 receives an input reception signal. Is converted to an intermediate frequency signal having a predetermined intermediate frequency and then output to the A / D converter 3. The A / D converter 3 converts the input analog intermediate frequency signal into a digital intermediate frequency signal, and then outputs it to the adaptive control controller 20 and the demodulator 4. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the adaptive control controller 20 sets the reactance values of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 randomly perturbed from predetermined set values (FIG. 3). In step S8), two normative functions ρ (n) M2M4 and ρ (n) MMMC based on the radio signals received by the array antenna apparatus 100 are used to determine the value ρ (n of each normative function before and after the perturbation. -1) M2M4 and ρ (n) M2M4 and ρ (n-1) MMMC and ρ (n) MMMC are respectively calculated (steps S10 and S12 in FIG. 3), and at least one of the two normative functions is calculated. If the normative function value after the perturbation for one normative function increases with respect to the normative function value before the perturbation, each reactance value after the perturbation is changed to each variable reactance element 12. If the reactance values of 1 to 12-6 are set as new set values while the normative function value after the perturbation is less than the normative function value before the perturbation for both of the two normative functions For example, the step of setting the reactance values before the perturbation as the set values of the reactance values of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 (step S16 in FIG. 4) is repeatedly executed. The reactance values of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 for directing the main beam of the array antenna apparatus 100 in the direction of the desired wave and directing the null in the direction of the interference wave are calculated and set.

以下、適応制御型コントローラ20が実行する適応制御処理について詳細に説明する。最初に図1のアレーアンテナ装置100の構造及び動作を定式化し、次いで適応制御処理の各ステップについて説明する。   Hereinafter, the adaptive control process executed by the adaptive control type controller 20 will be described in detail. First, the structure and operation of the array antenna apparatus 100 of FIG. 1 are formulated, and then each step of the adaptive control process will be described.

アレーアンテナ装置100の指向性パターンは、各非励振素子A1乃至A6に装荷された可変リアクタンス素子12−1乃至12−6のリアクタンス値x,m∈(1,…,6)を調整することによって変化されうる。このため、次式で示されるベクトルを、リアクタンスベクトルと呼ぶ。ここで、上付き添字はベクトルの転置である。なお、当該明細書において、数式がイメージ入力された墨付き括弧の数番号と、数式が文字入力された大括弧の数式番号とを混在して用いており、また、当該明細書での一連の数式番号として「式(1)」の形式を用いて数式番号を式の最後部に付与して(付与していない数式も存在する)用いることとする。 The directivity pattern of the array antenna apparatus 100 is to adjust the reactance values x m , mε (1,..., 6) of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 loaded on the non-excitation elements A1 to A6. Can be changed. For this reason, the vector represented by the following equation is called a reactance vector. Here, the superscript T is a transpose of the vector. In this specification, the number number of the black brackets in which the mathematical formula is imaged and the formula number of the square brackets in which the mathematical formula is input are used in combination. The formula number is assigned to the last part of the formula using the formula (1) as the formula number (there is also a formula that is not given).

[数1]
x=[x,x,…,x (1)
[Equation 1]
x = [x 1 , x 2 ,..., x 6 ] T (1)

これで、アレーアンテナ装置100の出力信号を簡単に定式化することが可能である。s(t)が、時刻tにおいて、m番目のアンテナ素子Am(すなわち、励振素子A0又は非励振素子A1乃至A6のいずれか)に入射するRF信号であるとき、信号ベクトルs(t)を次式で表す。 Thus, the output signal of the array antenna apparatus 100 can be easily formulated. When s m (t) is an RF signal incident on the m-th antenna element Am (that is, one of the excitation element A0 or the non-excitation elements A1 to A6) at time t, the signal vector s (t) is It is expressed by the following formula.

[数2]
s(t)=[s(t),s(t),…,s(t)] (2)
[Equation 2]
s (t) = [s 0 (t), s 1 (t),..., s 6 (t)] T (2)

また、iがm番目のアンテナ素子Am上に現れるRF電流であるとき、電流ベクトルiを次式で表す。 Further, when the i m is an RF current appearing on the m-th antenna element Am, represents a current vector i by the following equation.

[数3]
i=[i,i,…,i (3)
[Equation 3]
i = [i 0 , i 1 ,..., i 6 ] T (3)

よって、時刻tにおいて、このアレーアンテナ装置100の単一ポートから出力される受信信号y(t)は、次式で定式化される。   Therefore, the reception signal y (t) output from the single port of the array antenna apparatus 100 at time t is formulated by the following equation.

[数4]
y(t)=is(t) (4)
[Equation 4]
y (t) = i T s (t) (4)

アレーアンテナ装置100に対して到来する無線信号の波面が、到来角(DOA)θで入射するとき、アレーアンテナ装置100のステアリングベクトルは次式で定義される。   When the wavefront of a radio signal arriving at the array antenna apparatus 100 is incident at an angle of arrival (DOA) θ, the steering vector of the array antenna apparatus 100 is defined by the following equation.

Figure 2005203961
Figure 2005203961

ここで、φ=2π(m−1)/6,(m=0,1,…,6)であり、これらは、励振素子A0に対して非励振素子A1が位置する方位角を0度方向とするときに、各非励振素子Amが位置する方位角をそれぞれ示す定数である。 Here, φ m = 2π (m−1) / 6, (m = 0, 1,..., 6), and these indicate the azimuth angle at which the non-excitation element A1 is located with respect to the excitation element A0 is 0 degree. This is a constant indicating the azimuth angle at which each non-excitation element Am is located when the direction is set.

これで、時刻tにおいて、異なるDOAである方位角θ,(q=0,1,2,…,Q)からアレーアンテナ装置100に入射するQ個の信号u(t)が存在するものと仮定する。ここで、s(t),(m=0,1,…,6)を、アレーアンテナ装置100のm番目のアンテナ素子Amに到来する信号とし、信号ベクトルs(t)を、m番目の成分にs(t)を有する列ベクトルとすると、結果として、信号ベクトルs(t)は次式のように表記される。 Thus, there are Q signals u q (t) incident on the array antenna apparatus 100 from azimuth angles θ q , (q = 0, 1, 2,..., Q) which are different DOAs at time t. Assume that Here, let s m (t), (m = 0, 1,..., 6) be a signal arriving at the m-th antenna element Am of the array antenna apparatus 100, and let the signal vector s (t) be m-th. Assuming that a column vector having s m (t) as a component, as a result, the signal vector s (t) is expressed as follows.

Figure 2005203961
Figure 2005203961

ゆえに、時刻t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(t)は、次式で定義される。   Therefore, reception signal y (t) output from array antenna apparatus 100 at time t is defined by the following equation.

Figure 2005203961
Figure 2005203961

式(7)では、受信信号を、時刻tにおいて適応制御型コントローラ20で測定される受信信号y(t)として表記したが、以下では、適応制御型コントローラ20が実行する適応制御処理の反復回数nをパラメータとし、n回目の反復において適応制御型コントローラ20で測定される受信信号をy(n)として、この表記を用いて説明する。また、適応制御型コントローラ20が実行する適応制御処理のn回目の反復において各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6に設定されるリアクタンスベクトルをx(n)=[x(n),…,x(n)]と表記する。従って、受信信号y(n)は、リアクタンスベクトルx(n)が各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6に設定されているときに、適応制御型コントローラ20で測定される受信信号である。 In Expression (7), the received signal is represented as the received signal y (t) measured by the adaptive control type controller 20 at time t. Hereinafter, the number of iterations of the adaptive control process executed by the adaptive control type controller 20 will be described. A description will be given using this notation, where n is a parameter, and y (n) is a received signal measured by the adaptive control controller 20 in the nth iteration. In addition, the reactance vectors set in the variable reactance elements 12-1 to 12-6 in the n-th iteration of the adaptive control process executed by the adaptive control controller 20 are x (n) = [x 1 (n),. , X 6 (n)] T. Therefore, the received signal y (n) is a received signal measured by the adaptive control type controller 20 when the reactance vector x (n) is set in each of the variable reactance elements 12-1 to 12-6.

また、電流ベクトルiは、非特許文献1により、次式のように定式化できる。   Further, the current vector i can be formulated according to Non-Patent Document 1 as follows.

[数5]
i=V(Z+X)−1 (8)
[Equation 5]
i = V s (Z + X) −1 u 0 (8)

ここで、X=diag[50,jx,…,jx]はリアクタンス行列と呼ばれ、Zは、各アンテナ素子A0乃至A6間のインピーダンスを成分とするインピーダンス行列であり、(6+1)次元ベクトルuは[1,0,…,0]とされ、Vは内部ソースRF電圧である。 Here, X = diag [50, jx 1 ,..., Jx 6 ] is called a reactance matrix, and Z is an impedance matrix whose components are impedances between the antenna elements A0 to A6, and is a (6 + 1) -dimensional vector. u 0 is [1, 0,..., 0] T, and V s is the internal source RF voltage.

次いで、適応制御型アルゴリズムに適用される規範関数ダイバシティの概念について説明する。一般に、従来の適応制御型アルゴリズムでは、ただ1つの規範関数を使用してビーム形成が行われる。表1は、アレーアンテナ装置100のブラインド適応ビーム形成のために使用可能な2つの規範関数とその特性とを示している。これらの規範関数はブラインドである。すなわち、送信側無線局と受信側無線局とで同一のトレーニングシンボル(又は学習シーケンス信号)を発生して受信側無線局のトレーニングシンボルと受信された送信側無線局のトレーニングシンボルとを比較することを必要とせず、受信側無線局で受信される無線信号のみを使用する。本実施形態で使用されるブラインドの規範関数は、M2M4とMMMCである。M2M4の規範関数は、所定の期間における受信信号y(n)の4乗値の平均値(すなわち4次のモーメント)を受信信号y(n)の2乗値の平均値(すなわち2次のモーメント)の2乗値で除算した関数である。また、MMMCの規範関数は、Mを2以上の整数として、所定の期間における受信信号y(n)のM乗値の平均値の絶対値の2乗値を受信信号y(n)のM乗値の絶対値の2乗値の平均値で除算した関数である。   Next, the concept of normative function diversity applied to the adaptive control type algorithm will be described. Generally, in conventional adaptive control type algorithms, beam forming is performed using only one reference function. Table 1 shows two reference functions that can be used for blind adaptive beamforming of the array antenna apparatus 100 and their characteristics. These normative functions are blind. That is, the same training symbol (or learning sequence signal) is generated in the transmitting radio station and the receiving radio station, and the training symbol of the receiving radio station is compared with the received training symbol of the transmitting radio station. Is used, and only the radio signal received by the receiving radio station is used. The blind reference functions used in this embodiment are M2M4 and MMMC. The normative function of M2M4 is an average value of the fourth power of the received signal y (n) (that is, the fourth moment) of the received signal y (n) in a predetermined period. ) Divided by the square value. The normative function of MMMC is that M is an integer equal to or greater than 2, and the square value of the absolute value of the average value of the M power values of the received signal y (n) in a predetermined period is the M power of the received signal y (n). It is a function obtained by dividing by the average value of the square value of the absolute value.

Figure 2005203961
Figure 2005203961

表1において、ρ(n)は規範関数値を表し、nは、適応制御型コントローラ20が実行する適応制御処理の反復回数を示し、Nsは統計的モーメントのサンプル数を表す。従って、規範関数値ρ(n)は、適応制御型コントローラ20が実行する適応制御処理のn回目の反復において、リアクタンスベクトルx(n)が各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6に設定されたときに、適応制御型コントローラ20によって測定される受信信号y(n)に基づいて計算される。実際には、表1中の式からわかるように、規範関数値ρ(n)は、アレーアンテナ装置100から出力された受信信号y(n)のNs個のサンプルy(n)乃至y(n)Nsから計算される。本願明細書では、以下説明の簡単化のために、「受信信号y(n)」という表記によってNs個のサンプルy(n)乃至y(n)Nsを表すものとする。 In Table 1, ρ (n) represents a normative function value, n represents the number of iterations of adaptive control processing executed by the adaptive control type controller 20, and Ns represents the number of samples of statistical moments. Accordingly, in the reference function value ρ (n), the reactance vector x (n) is set to each of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 in the nth iteration of the adaptive control process executed by the adaptive control type controller 20. Is calculated based on the received signal y (n) measured by the adaptive control type controller 20. Actually, as can be seen from the equations in Table 1, the normative function value ρ (n) is obtained by Ns samples y (n) 1 to y () of the received signal y (n) output from the array antenna apparatus 100. n) Calculated from Ns . In the present specification, for simplification of the following description, it is assumed that Ns samples y (n) 1 to y (n) Ns are represented by the notation “received signal y (n)”.

以下、表1に記載のM2M4の規範関数をρ(n)M2M4と表記し、MMMCの規範関数をρ(n)MMMCと表記する。 Hereinafter, the M2M4 normative function described in Table 1 is denoted as ρ (n) M2M4, and the MMMC normative function is denoted as ρ (n) MMMC .

Figure 2005203961
Figure 2005203961
Figure 2005203961
Figure 2005203961

残念ながら、表1は、両方の規範関数がそれらの収束速度と安定性との間でトレードオフの問題点を有することを示している。   Unfortunately, Table 1 shows that both normative functions have a trade-off between their convergence speed and stability.

この問題点を克服し、より速く、より安定した収束によるブラインド適応ビーム形成を達成するために、適応制御型アルゴリズムにおいてこれらの規範関数の両方が使用されてもよい。このことが規範関数ダイバシティの基本原理である。この原理は、実際に、本発明に係る実施形態の適応制御処理において使用され、適応制御処理のループの反復毎に、どちらの規範が計算に最良であるかを決定している。   To overcome this problem and achieve blind adaptive beamforming with faster and more stable convergence, both of these normative functions may be used in an adaptive control algorithm. This is the basic principle of normative function diversity. This principle is actually used in the adaptive control process of the embodiment according to the present invention, and for each iteration of the loop of the adaptive control process, which criterion is the best for calculation.

次いで、図3及び図4を参照して、図1の適応制御型コントローラ20によって実行される、規範関数ダイバシティを用いた順次ランダム探索法による適応制御処理について説明する。順次ランダム探索法は、本実施形態の適応ビーム形成の主要なアルゴリズムの1つであり、これは、各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6のリアクタンス値を成分とするリアクタンスベクトルx(n)をループの反復毎にランダムに変化させることを特徴とする。このアルゴリズムの基本原理によれば、処理は次のように進行する。   Next, the adaptive control processing by the sequential random search method using the reference function diversity executed by the adaptive control type controller 20 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. The sequential random search method is one of the main algorithms of adaptive beam forming according to the present embodiment. This is a reactance vector x (n) having the reactance values of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 as components. Is randomly changed for each iteration of the loop. According to the basic principle of this algorithm, the process proceeds as follows.

図3のステップS1において、反復回数nを0に初期化する。ステップS2において、リアクタンスベクトルx(n)の初期値x(0)に対応する制御電圧信号を各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6に出力して設定する。一般に、リアクタンスベクトルx(0)は、無指向性のアンテナパターンをもたらすゼロベクトルに設定される。ステップS3において、受信信号y(n)を測定する。ステップS4において、ステップS3で測定された受信信号y(n)に基づいて、式(9)を用いてM2M4の規範関数値ρ(n)M2M4を計算し、ステップS5において、ステップS3で測定された受信信号y(n)に基づいて、式(10)を用いてMMMCの規範関数値ρ(n)MMMCを計算する。ステップS4及びS5を実行する順序は、逆又は同時であってもよい。次いで、ステップS6において、反復回数nを1だけインクリメントする。ステップS7において、ランダムに発生された6個の成分を有するランダムベクトルR(n)を発生し、ステップS8において、ランダムベクトルR(n)によって変化されたリアクタンスベクトルx(n−1)+R(n)に対応する制御電圧信号を各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6に出力して設定する。ステップS9において、受信信号y(n)を測定する。ステップS10において、ステップS9で測定された受信信号y(n)に基づいて、式(9)を用いてM2M4の規範関数値ρ(n)M2M4を計算し、ステップS11において、ランダムベクトルR(n)によってリアクタンスベクトルが変化される前後のM2M4の規範関数値の差分値DiffM2M4を、変化後の規範関数値ρ(n)M2M4から変化前の規範関数値ρ(n−1)M2M4を減算することによって計算する。次いで、ステップS12において、ステップS9で測定された受信信号y(n)に基づいて、式(10)を用いてMMMCの規範関数値ρ(n)MMMCを計算し、ステップS13において、ランダムベクトルR(n)によってリアクタンスベクトルが変化される前後のMMMCの規範関数値の差分値DiffMMMCを、変化後の規範関数値ρ(n)MMMCから変化前の規範関数値ρ(n−1)MMMCを減算することによって計算する。ステップS10及びS11と、ステップS12及びS13とを実行する順序は、逆又は同時であってもよい。 In step S1 of FIG. 3, the number of iterations n is initialized to zero. In step S2, a control voltage signal corresponding to the initial value x (0) of the reactance vector x (n) is output and set to each variable reactance element 12-1 to 12-6. In general, the reactance vector x (0) is set to a zero vector that provides an omnidirectional antenna pattern. In step S3, the received signal y (n) is measured. In step S4, based on the received signal y (n) measured in step S3, a normative function value ρ (n) M2M4 of M2M4 is calculated using equation (9), and in step S5, measured in step S3. Based on the received signal y (n), the reference function value ρ (n) MMMC of MMMC is calculated using Equation (10). The order in which steps S4 and S5 are performed may be reversed or simultaneous. Next, in step S6, the number of iterations n is incremented by one. In step S7, a randomly generated random vector R (n) having six components is generated. In step S8, a reactance vector x (n-1) + R (n changed by the random vector R (n) is generated. ) Are output to the variable reactance elements 12-1 to 12-6 and set. In step S9, the received signal y (n) is measured. In step S10, based on the received signal y (n) measured in step S9, a normative function value ρ (n) M2M4 of M2M4 is calculated using equation (9). In step S11, a random vector R (n ), The difference value Diff M2M4 of the M2M4 normative function value before and after the reactance vector is changed is subtracted from the normative function value ρ (n) M2M4 after the change, and the normative function value ρ (n−1) M2M4 before the change. By calculating. Next, in step S12, based on the received signal y (n) measured in step S9, the MMMC normative function value ρ (n) MMMC is calculated using equation (10). In step S13, the random vector R The difference value Diff MMMC of the reference function value of the MMMC before and after the reactance vector is changed by (n), and the reference function value ρ (n−1) MMMC before the change from the reference function value ρ (n) MMMC after the change. Calculate by subtracting. The order of executing steps S10 and S11 and steps S12 and S13 may be reversed or simultaneous.

次いで、図4のステップS14及びS15において、より大きな差分値をもたらす規範関数を参照することによって、リアクタンスベクトルx(n)の更新(すなわちランダムベクトルR(n)による変化)が適切であったか否かを決定する。詳しくは、ステップS14において、M2M4による差分値DiffM2M4がMMMCによる差分値DiffMMMC以上でありかつ差分値DiffM2M4が正の値であるとき、又は、ステップS15において、MMMCによる差分値DiffMMMCがM2M4による差分値DiffM2M4よりも大きくかつ差分値DiffMMMCが正の値であるときには、ランダムベクトルR(n)による変化が適切であったと判断され、ステップS17に進む。ステップS14及びS15において、2つの規範関数を用いて計算される差分値DiffM2M4及びDiffMMMCが両方とも負の値であれば、ランダムベクトルR(n)による変化は却下され、次いで、ステップS16において、前の反復におけるリアクタンスベクトルx(n−1)に対応する制御電圧信号を各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6に出力して設定し、ステップS17に進む。 Next, in steps S14 and S15 of FIG. 4, whether or not the update of the reactance vector x (n) (ie, the change due to the random vector R (n)) is appropriate by referring to the normative function that yields a larger difference value. To decide. Specifically, in step S14, when the difference value Diff M2M4 by M2M4 the difference value Diff is a MMMC or more and the difference value Diff M2M4 by MMMC is a positive value, or, in step S15, the difference value Diff MMMC by MMMC M2M4 When the difference value Diff M2M4 is greater than the difference value Diff M2M4 and the difference value Diff MMMC is a positive value, it is determined that the change by the random vector R (n) is appropriate, and the process proceeds to step S17. In steps S14 and S15, if the difference values Diff M2M4 and Diff MMMC calculated using two normative functions are both negative values, the change due to the random vector R (n) is rejected, and then in step S16 The control voltage signal corresponding to the reactance vector x (n−1) in the previous iteration is output and set to each of the variable reactance elements 12-1 to 12-6, and the process proceeds to step S17.

ステップS14乃至S16の処理において、実際には、M2M4とMMMCの規範関数のうちのどちらが参照されるかは、リアクタンスベクトルx(n)の更新に影響しない。従って、2つの規範関数のうちの少なくとも1つの規範関数について、ランダムベクトルR(n)による摂動後の規範関数値が摂動前の規範関数値に対して増大する場合(ステップS14又はS15がYESのとき)に、摂動後の各リアクタンス値を各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6の各リアクタンス値の新たな設定値として設定する一方、2つの規範関数のうちの両方について摂動後の規範関数値が摂動前の規範関数値以下になる場合(ステップS14及びS15がどちらもNOのとき)に、摂動前の各リアクタンス値を各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6の各リアクタンス値の設定値として設定する(ステップS16)。   In the processes of steps S14 to S16, which of the M2M4 and MMMC normative functions is actually referenced does not affect the update of the reactance vector x (n). Therefore, when the normative function value after perturbation by the random vector R (n) increases with respect to the normative function value before perturbation for at least one normative function of the two normative functions (step S14 or S15 is YES) ), The reactance values after perturbation are set as new set values of the reactance values of the variable reactance elements 12-1 to 12-6, while the norm function after perturbation is performed for both of the two norm functions. When the value is equal to or less than the reference function value before perturbation (when both S14 and S15 are NO), the reactance value before perturbation is set to the reactance value of each variable reactance element 12-1 to 12-6. Set as a value (step S16).

ステップS17において、反復回数nが、予め設定された最大の反復回数Nに達したか否かが決定され、n<Nの場合はステップS6に戻り、n≧Nの場合は処理を終了する。   In step S17, it is determined whether or not the number of iterations n has reached a preset maximum number of iterations N. If n <N, the process returns to step S6, and if n ≧ N, the process ends.

本実施形態では、規範関数ダイバシティを実現するために、M2M4とMMMCとの2つの規範関数を用いたが、3つ以上の規範関数を用いて適応制御処理を実行してもよい。それらの規範関数は、収束速度、安定性、及び/又は他の特性が互いに異なっていることが望ましい。   In this embodiment, in order to realize normative function diversity, two normative functions of M2M4 and MMMC are used. However, adaptive control processing may be executed using three or more normative functions. These normative functions are preferably different from one another in convergence speed, stability, and / or other characteristics.

以上説明したように、本実施形態のアレーアンテナの制御方法及び制御装置によれば、収束速度と安定性とのトレードオフの問題を解決し、従来技術に比較して、簡単な処理で、より高速かつ安定に電子制御導波器アレーアンテナ装置のパターンを収束させ、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ことができる。   As described above, according to the array antenna control method and control apparatus of the present embodiment, the problem of the tradeoff between the convergence speed and the stability is solved, and compared with the prior art, the processing is simpler. Calculate the reactance value of the variable reactance element to converge the pattern of the electronically controlled waveguide array antenna device at high speed and stably, and to direct the main beam of the array antenna toward the desired wave and the null toward the interference wave. Can be set.

<第2の実施形態>
本実施形態は、アレーアンテナ装置100の指向性を制御するために、順次ランダム探索法と最急勾配法との2つのアルゴリズムを用いるアルゴリズムダイバシティを採用し、それと同時に、これら2つのアルゴリズムはそれぞれ、M2M4の規範関数及びMMMCの規範関数を用いる規範関数ダイバシティを採用したことを特徴とする。詳しくは、本実施形態において、適応制御型コントローラ20は、第1の実施形態の規範関数ダイバシティを用いた順次ランダム探索法による適応制御処理と同様に実行される第1のステップと、第1のステップの処理を所定の回数だけ反復する第2のステップと、第2のステップの処理を実行した後で、アレーアンテナ装置100で受信された無線信号に基づいて、2つの規範関数のうちの一方の規範関数に関連付けられた信号対雑音比計算関数を用いて、当該受信された無線信号の信号対雑音比(SNR)の値を計算する第3のステップと、計算されたSNR値が所定のしきい値よりも低いとき、各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6のリアクタンス値を順次所定のシフト量だけ摂動させ、アレーアンテナ装置100で受信された無線信号に基づく2つの規範関数ρ(n)M2M4及びρ(n)MMMCを用いて、各リアクタンス値に関する上記各規範関数の勾配ベクトル∇ρ(n)M2M4及び∇ρ(n)MMMCをそれぞれ計算し、計算された上記各勾配ベクトルのうちで最大のノルムを有する勾配ベクトルに基づいて、上記最大のノルムを有する勾配ベクトルに対応した規範関数の値が最大となるように最急勾配法により各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6のリアクタンス値を更新することを反復する第4のステップと、計算されたSNR値が上記しきい値以上であるとき、第1のステップの処理を反復する第5のステップとを実行し、それによって、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ことを特徴とする。また、本実施形態では、図1の適応制御型コントローラ20が実行する適応制御処理のみが第1の実施形態と異なり、本実施形態における他の構成要素は第1の実施形態と同様である。
<Second Embodiment>
In the present embodiment, in order to control the directivity of the array antenna apparatus 100, algorithm diversity using two algorithms of a sequential random search method and a steepest gradient method is adopted, and at the same time, these two algorithms are respectively It is characterized by adopting a normative function diversity using an M2M4 normative function and an MMMC normative function. Specifically, in the present embodiment, the adaptive control controller 20 includes a first step executed in the same manner as the adaptive control processing by the sequential random search method using the normative function diversity of the first embodiment, A second step that repeats the processing of the step a predetermined number of times, and after executing the processing of the second step, one of two reference functions based on the radio signal received by the array antenna apparatus 100 A third step of calculating a signal to noise ratio (SNR) value of the received radio signal using a signal to noise ratio calculation function associated with the reference function of When the value is lower than the threshold value, the reactance values of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 are sequentially perturbed by a predetermined shift amount and received by the array antenna apparatus 100. Using two criterion function ρ (n) M2M4 and ρ (n) MMMC based on radio signals, calculate gradient vector ∇ρ of each criterion function for each reactance value (n) M2M4 and ∇ρ a (n) MMMC respectively Then, based on the gradient vector having the maximum norm among the calculated gradient vectors, the steep gradient method is used so that the value of the reference function corresponding to the gradient vector having the maximum norm is maximized. The fourth step of repeating updating the reactance values of the variable reactance elements 12-1 to 12-6, and the process of the first step is repeated when the calculated SNR value is equal to or greater than the threshold value. And a variable for directing the main beam of the array antenna in the direction of the desired wave and in the direction of the interference wave. And setting by calculating the reactance value of the reactance element. Further, in the present embodiment, only the adaptive control process executed by the adaptive control type controller 20 of FIG. 1 is different from the first embodiment, and other components in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.

最初に、規範関数ダイバシティを使用する2つの異なるアルゴリズムを比較する。ここでは、本発明の第1の実施形態として説明された規範関数ダイバシティを用いた順次ランダム探索法による適応制御処理と、非特許文献6に記載の規範関数ダイバシティを用いた最急勾配法による適応制御処理とのそれぞれの優位点について論じる。   First, compare two different algorithms that use normative function diversity. Here, the adaptive control processing by the sequential random search method using the reference function diversity described as the first embodiment of the present invention and the adaptation by the steepest gradient method using the reference function diversity described in Non-Patent Document 6. Discuss the advantages of each with control processing.

まず、後述される第1の実施形態に係るシミュレーション結果を参照すると、図11の収束曲線は、規範関数ダイバシティを使用するアルゴリズムが、M2M4の規範関数のみ、又はMMMCの規範関数のみを用いたアルゴリズムに比較して、より優れたブラインド適応ビーム形成を実現することを示している。また、非特許文献6を参照して、M2M4とMMMCとの規範関数ダイバシティを用いた最急勾配法による適応制御処理を実行するものと仮定すると、電子制御導波器アレーアンテナ装置のための規範関数ダイバシティを用いた両方の適応ビーム形成アルゴリズムの特性を表2のように示すことができる。   First, referring to a simulation result according to the first embodiment, which will be described later, the convergence curve in FIG. 11 shows that an algorithm that uses normative function diversity is an algorithm that uses only an M2M4 normative function or only an MMMC normative function. Compared to the above, it is shown that better blind adaptive beamforming is realized. Further, with reference to Non-Patent Document 6, assuming that adaptive control processing by the steepest gradient method using the norm function diversity of M2M4 and MMMC is executed, the norm for the electronically controlled waveguide array antenna apparatus The characteristics of both adaptive beamforming algorithms using function diversity can be shown in Table 2.

Figure 2005203961
Figure 2005203961

実際のところ、本発明者らが行ったシミュレーションによれば、信号対雑音比(SNR)の値が高い場合に(約20dBの場合)、規範関数ダイバシティを用いた順次ランダム探索法による適応制御処理を実行すると、所望波信号が存在する方向へビームを形成し、干渉波信号に向けて深いヌルを形成できるということがわかっている。反対にSNR値が低い値である場合には、順次ランダム探索法よりも最急勾配法のほうが格段に効率的になる。通常はSNR値を知ることができず、異なる状況では最急勾配法と順次ランダム探索法との両方が有効であるので、本実施形態では、規範関数ダイバシティを用いた最急勾配法及び規範関数ダイバシティを用いた順次ランダム探索法の両方のアルゴリズムによる適応制御処理を提案する。   Actually, according to the simulation conducted by the present inventors, when the value of the signal-to-noise ratio (SNR) is high (in the case of about 20 dB), the adaptive control processing by the sequential random search method using the reference function diversity is performed. It has been found that if is executed, a beam can be formed in the direction in which the desired wave signal exists, and a deep null can be formed toward the interference wave signal. Conversely, when the SNR value is a low value, the steepest gradient method is much more efficient than the sequential random search method. Normally, the SNR value cannot be known, and both the steepest gradient method and the sequential random search method are effective in different situations. Therefore, in the present embodiment, the steepest gradient method using the reference function diversity and the reference function This paper proposes adaptive control processing by both algorithms of sequential random search method using diversity.

さらに、処理の継続時間の問題に遭遇する場合がある。実際には、最急勾配法のアルゴリズムは順次ランダム探索法のアルゴリズムより複雑であるため、最急勾配法のアルゴリズムの計算処理には格段に長い時間がかかる。このことは、最急勾配法が、7素子のアレーアンテナ装置100の各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6についてそれぞれリアクタンス値を摂動させる毎に規範関数値を計算しなければならないという事実を以て説明することができる。最急勾配法は、SNR値が高い場合にもアレーアンテナ装置100の指向性パターンにビーム及びヌルの両方を形成することができるが、最急勾配法の処理の複雑さは順次ランダム探索法の処理を遙かに上回り、この理由により、SNR値が高い場合には順次ランダム探索法を使用する方がよい。なお、最急勾配法は、所望波信号と干渉波信号とがほぼ同じパワーを有するような所定の条件下では順次ランダム探索法よりも効率的である。   In addition, processing duration issues may be encountered. Actually, since the algorithm of the steepest gradient method is more complicated than the algorithm of the sequential random search method, the calculation process of the algorithm of the steepest gradient method takes much longer time. This is due to the fact that the steepest gradient method has to calculate the reference function value every time the reactance value is perturbed for each of the variable reactance elements 12-1 to 12-6 of the seven-element array antenna apparatus 100. Can be explained. The steepest gradient method can form both beams and nulls in the directivity pattern of the array antenna apparatus 100 even when the SNR value is high. However, the processing complexity of the steepest gradient method is that of the sequential random search method. It is much better than processing, and for this reason, it is better to use the random search method sequentially when the SNR value is high. The steepest gradient method is more efficient than the sequential random search method under predetermined conditions in which the desired wave signal and the interference wave signal have substantially the same power.

次いで、図5乃至図9を参照して、適応制御型コントローラ20が実行する、アルゴリズムダイバシティ及び規範関数ダイバシティを用いた適応制御処理について説明する。この適応制御処理の主たる原理は、規範関数ダイバシティを用いる最急勾配法と、規範関数ダイバシティを用いる順次ランダム探索法とを組み合わせることにある。その結果、本実施形態の適応制御処理は、入射する信号の電力値及びSNR値がどのような値であっても、アレーアンテナ装置100の指向性パターンを改善する。   Next, an adaptive control process using algorithm diversity and reference function diversity executed by the adaptive control controller 20 will be described with reference to FIGS. The main principle of this adaptive control process is to combine the steepest gradient method using normative function diversity with the sequential random search method using normative function diversity. As a result, the adaptive control process according to the present embodiment improves the directivity pattern of the array antenna apparatus 100 regardless of the power value and SNR value of the incident signal.

本実施形態の適応制御処理は、リアクタンス値を計算する途中で、受信信号のSNR値に応じて使用するアルゴリズムを切り換えることを特徴とする。本実施形態においてSNR値を計算するためには、非特許文献6に記載の原理より、式(9)及び式(10)を用いて計算される規範関数値を基礎としている。   The adaptive control processing according to the present embodiment is characterized in that the algorithm to be used is switched according to the SNR value of the received signal in the course of calculating the reactance value. In order to calculate the SNR value in the present embodiment, based on the principle described in Non-Patent Document 6, it is based on the normative function value calculated using Equation (9) and Equation (10).

M2M4の規範関数ρ(n)M2M4が、受信信号y(n)のSNR値と所定の関係を有していることを以下に説明する。ここでは、E[ ]を統計的期待値の演算子として、次のような一般化されたM2M4の規範関数ρ(n)を用いて説明する。 Reference function ρ (n) of M2M4 The following describes that M2M4 has a predetermined relationship with the SNR value of the received signal y (n). Here, E [] is used as an operator of the statistical expectation value, and the following generalized M2M4 normative function ρ (n) 1 will be used.

Figure 2005203961
Figure 2005203961

また、受信信号y(n)が、次式のように、送信信号σ(n)と加法性白色ガウス雑音(AWGN)ν(n)との単純な和によってモデル化されると仮定する。   Further, it is assumed that the reception signal y (n) is modeled by a simple sum of the transmission signal σ (n) and additive white Gaussian noise (AWGN) ν (n) as in the following equation.

Figure 2005203961
Figure 2005203961

ここで、S及びNはそれぞれ、信号と雑音信号のパワーである。干渉信号の個数が十分に大きいならば、干渉信号はAWGNの信号成分ν(n)に含まれている。   Here, S and N are the power of the signal and the noise signal, respectively. If the number of interference signals is sufficiently large, the interference signals are included in the signal component ν (n) of AWGN.

式(12)を式(11)に代入すると、次式を得る。   Substituting equation (12) into equation (11) yields:

Figure 2005203961
Figure 2005203961

ここで、γは、γ=S/Nによって与えられる、信号のビット毎のSNR値であり、K及びKはそれぞれ、送信信号σ(n)と雑音信号ν(n)の尖度を示す。これらの尖度は次式によって与えられる。 Here, gamma is given by γ = S / N, an SNR value for each bit of the signal, respectively K s and K n, the kurtosis of the transmission signal sigma (n) and the noise signal [nu (n) Show. These kurtosis are given by:

Figure 2005203961
Figure 2005203961
Figure 2005203961
Figure 2005203961

送信信号の尖度Kは、送信信号σ(n)の変調方式に従って異なる値をとるのに対して、雑音信号の尖度Kは、実又は複素AGWNチャンネルにおいてそれぞれ3又は2となる。式(13)より、SNR値γが高くなるとき、規範関数値ρ(n)はKに近づくことがわかる。従って、M2M4の規範関数ρ(n)に基づく適応制御処理は、適応型アルゴリズムを用いて規範関数値ρ(n)を最大化することによって達成される。 The kurtosis K s of the transmission signal takes different values according to the modulation scheme of the transmission signal σ (n), whereas the kurtosis K n of the noise signal is 3 or 2 in the real or complex AGWN channel, respectively. From equation (13), it can be seen that the normative function value ρ (n) 1 approaches K s when the SNR value γ increases. Thus, adaptive control processing based on the M2M4 normative function ρ (n) 1 is achieved by maximizing the normative function value ρ (n) 1 using an adaptive algorithm.

ここで、式(13)をSNR値γについて解くことにより、次式のように、M2M4の規範関数値ρ(n)からSNR値γを計算するためのM2M4の計算関数を得ることができる。 Here, by solving the equation (13) with respect to the SNR value γ, an M2M4 calculation function for calculating the SNR value γ can be obtained from the M2M4 normative function value ρ (n) 1 as shown in the following equation. .

[数6]
γ=F(ρ(n)) (16)
[Equation 6]
γ = F 1 (ρ (n) 1 ) (16)

本実施形態の適応制御処理では、式(9)の規範関数と式(16)の計算関数との組を信号対雑音比計算関数として用い、式(4)を用いて計算された規範関数値ρ(n)M2M4を数式6の規範関数値ρ(n)に代入することによって、受信信号y(n)のSNR値を計算する。 In the adaptive control processing of the present embodiment, a set of the normative function of Equation (9) and the calculation function of Equation (16) is used as a signal-to-noise ratio calculation function, and the normative function value calculated using Equation (4). By substituting ρ (n) M2M4 into the normative function value ρ (n) 1 of Equation 6, the SNR value of the received signal y (n) is calculated.

次に、MMMCの規範関数ρ(n)MMMCもまた、受信信号y(n)のSNR値と所定の関係を有していることを以下に説明する。ここでは、E[ ]を統計的期待値の演算子として、次のような一般化されたMMMCの規範関数ρ(n)を用いて説明する。 Next, it will be described below that the MMMC normative function ρ (n) MMMC also has a predetermined relationship with the SNR value of the received signal y (n). Here, E [] is used as an operator of the statistical expectation value, and the following generalized MMMC normative function ρ (n) 2 is used for explanation.

Figure 2005203961
Figure 2005203961

送信信号σ(n)をM−aryのPSK信号とすると、各時刻における信号値のM乗は一意な複素数値となる。この事実に従って、式(17)の分子及び分母はそれぞれ、上記一意な複素数値によって測定されたパワー及び分散を表す。   When the transmission signal σ (n) is an M-ary PSK signal, the M value of the signal value at each time is a unique complex value. In accordance with this fact, the numerator and denominator of equation (17) respectively represent the power and dispersion measured by the unique complex value.

式(11)を式(17)に代入することによって、次式が得られる。   By substituting equation (11) into equation (17), the following equation is obtained.

Figure 2005203961
Figure 2005203961

式(18)は、MMMCの規範関数ρ(n)が、SNR値γに関して単調に増大することを示している。従って、MMMCの規範関数ρ(n)に基づく適応制御処理は、規範関数値ρ(n)を最大化することによって達成される。 Equation (18) shows that the MMMC normative function ρ (n) 2 increases monotonically with respect to the SNR value γ. Accordingly, the adaptive control process based on the MMMC normative function ρ (n) 2 is achieved by maximizing the normative function value ρ (n) 2 .

さらに、式(18)をSNR値γについて解くことにより、次式のように、MMMCの規範関数値ρ(n)からSNR値γを計算するためのMMMCの計算関数を得ることができる。 Further, by solving the equation (18) for the SNR value γ, the calculation function of the MMMC for calculating the SNR value γ can be obtained from the MMMC normative function value ρ (n) 2 as the following equation.

[数7]
γ=F(ρ(n)) (19)
[Equation 7]
γ = F 2 (ρ (n) 2 ) (19)

本実施形態の適応制御処理では、式(10)の規範関数と式(19)の計算関数との組を信号対雑音比計算関数として用い、式(10)を用いて計算された規範関数値ρ(n)MMMCを式(19)の規範関数値ρ(n)に代入することによって、受信信号y(n)のSNR値を計算する。 In the adaptive control processing of the present embodiment, a set of the reference function of Expression (10) and the calculation function of Expression (19) is used as a signal-to-noise ratio calculation function, and the reference function value calculated using Expression (10). ρ (n) The SNR value of the received signal y (n) is calculated by substituting MMMC for the reference function value ρ (n) 2 in equation (19).

アルゴリズムダイバシティ及び規範関数ダイバシティを用いた適応制御処理は、基本的には次のように進行する。   The adaptive control process using algorithm diversity and reference function diversity basically proceeds as follows.

図5のステップS1において反復回数nを0に初期化し、ステップS1aにおいて規範関数フラグCFを0に設定する。規範関数フラグCFは、受信信号のSNR値を計算するときに使用する規範関数及び計算関数を指定するためのフラグであり、本実施形態では、CF=0が、M2M4の規範関数及び計算関数を用いることを意味し、CF=1が、MMMCの規範関数及び計算関数を用いることを意味するが、フラグの意味はこの逆に設定されていてもよい。それに続くステップS2乃至S5は、第1の実施形態と同様である。次いで、ステップS21において、順次ランダム探索法による初期適応制御処理を実行し、ステップS22において反復回数nが所定の回数NSNRに達したと判断されるまで、ステップS21の処理を反復する。図6に、順次ランダム探索法による初期適応制御処理S21に係るサブルーチンのフローチャートが図示されている。図6のステップS6乃至S13は図3の各ステップと同様である。図6のステップS14(図4のステップS14と同様)がYESであるとき、ステップS14aにおいて規範関数フラグCFの値を0にし、図5のステップS22に進む。ステップS14がNOであってステップS15(図4のステップS15と同様)がYESであるとき、ステップS15aにおいて規範関数フラグCFの値を1にし、図5のステップS22に進む。ステップS14及びS15がどちらもNOであるときは、ステップS16(図4のステップS16と同様)を実行し、図5のステップS22に進む。図6のステップS6乃至S16は、反復回数nが1乃至NSNRである間に反復される。 In step S1 of FIG. 5, the number of iterations n is initialized to 0, and the normative function flag CF is set to 0 in step S1a. The reference function flag CF is a flag for designating a reference function and a calculation function used when calculating the SNR value of the received signal. In this embodiment, CF = 0 indicates that the M2M4 reference function and the calculation function are used. This means that CF = 1 uses the MMMC normative function and calculation function, but the meaning of the flag may be set in reverse. Subsequent steps S2 to S5 are the same as in the first embodiment. Next, in step S21, an initial adaptive control process is sequentially performed by a random search method, and the process in step S21 is repeated until it is determined in step S22 that the number of iterations n has reached a predetermined number N SNR . FIG. 6 shows a flowchart of a subroutine related to the initial adaptive control process S21 by the sequential random search method. Steps S6 to S13 in FIG. 6 are the same as the respective steps in FIG. When step S14 in FIG. 6 (same as step S14 in FIG. 4) is YES, the value of the normative function flag CF is set to 0 in step S14a, and the process proceeds to step S22 in FIG. When step S14 is NO and step S15 (same as step S15 in FIG. 4) is YES, the value of the normative function flag CF is set to 1 in step S15a, and the process proceeds to step S22 in FIG. When steps S14 and S15 are both NO, step S16 (similar to step S16 in FIG. 4) is executed, and the process proceeds to step S22 in FIG. Steps S6 to S16 in FIG. 6 are repeated while the number of iterations n is 1 to N SNR .

ステップS22において、n≧NSNRと判断されると、次いで、ステップS23において受信信号y(n)を測定し、ステップS24において、ステップS23で測定された受信信号y(n)に基づいてSNR値を計算する。ステップS24でSNR値を計算するためには、規範関数フラグCFを参照して、CF=0のときは式(9)のM2M4の規範関数と式(16)の計算関数とを用い、CF=1のときは式(8)のMMMCの規範関数と式(19)の計算関数とを用いる。従って、SNR値を計算するために用いる規範関数及び計算関数は、ステップS21の処理における実質的に最後の更新(すなわち、図6のステップS14及びS15の一方がYESであった最後の更新)において、ステップS14及びS15のいずれがYESであったか、すなわち、リアクタンスベクトルx(n)はM2M4の規範関数とMMMCの規範関数とのどちらを参照して更新されたかということに基づいて、式(9)及び式(16)の組又は式(10)及び式(19)の組に決定される。ステップS25において、計算されたSNR値が10dB(又は予め設定された所定のしきい値)より小さいと判断されると、NSNR+1回目からN回目までの反復において、ステップS26の最急勾配法による第1の適応制御処理を実行する。一方、ステップS25において、計算されたSNR値が10dB以上であると判断されると、NSNR+1回目からN回目までの反復において、ステップS26の順次ランダム探索法による第2の適応制御処理を実行する。 If n ≧ N SNR is determined in step S22, then the received signal y (n) is measured in step S23, and the SNR value is determined in step S24 based on the received signal y (n) measured in step S23. Calculate In order to calculate the SNR value in step S24, the reference function flag CF is referred to. When CF = 0, the M2M4 reference function of Expression (9) and the calculation function of Expression (16) are used. When 1, the MMMC normative function of equation (8) and the calculation function of equation (19) are used. Accordingly, the normative function and the calculation function used to calculate the SNR value are substantially the last update in the process of step S21 (that is, the last update in which one of steps S14 and S15 in FIG. 6 is YES). , Based on which of steps S14 and S15 is YES, that is, whether the reactance vector x (n) is updated with reference to the M2M4 norm function or the MMMC norm function (9) And a set of Expression (16) or a set of Expression (10) and Expression (19). If it is determined in step S25 that the calculated SNR value is smaller than 10 dB (or a predetermined threshold value set in advance), the steepest gradient method of step S26 is performed in the N SNR + 1st to Nth iterations. The first adaptive control process is executed. On the other hand, when it is determined in step S25 that the calculated SNR value is 10 dB or more, the second adaptive control process by the sequential random search method in step S26 is executed in the iteration from N SNR +1 to N times. To do.

ここで、ステップS26において実行される、規範関数ダイバシティを用いた最急勾配法について説明する。このステップにおける処理のアルゴリズムは、電子制御導波器アレーアンテナ装置のための、規範関数ダイバシティを使用しかつ規範関数の勾配を基礎とするアルゴリズムであり、非特許文献6に記載された技術が参照される。このアルゴリズムは、第1の実施形態における規範関数ダイアシティを用いた順次ランダム探索法による適応制御処理と同様に、ダイバシティを実現するためにM2M4及びMMMCの両方のブラインド規範関数ρ(n)M2M4及びρ(n)MMMCを使用する。簡単化のために、2つの規範関数に共通の説明をする場合には、規範関数をρ(n)と表記する。 Here, the steepest gradient method using normative function diversity executed in step S26 will be described. The processing algorithm in this step is an algorithm that uses normative function diversity and is based on the gradient of the normative function for the electronically controlled waveguide array antenna apparatus. Refer to the technique described in Non-Patent Document 6. Is done. This algorithm is similar to the adaptive control processing by the sequential random search method using the reference function dice in the first embodiment, and both the M2M4 and MMMC blind reference functions ρ (n) M2M4 and ρ (n) MMMC is used. For simplification, when a common explanation is given to two normative functions, the normative function is expressed as ρ (n).

規範関数ρ(n)の勾配ベクトルは、次式で表される。   The gradient vector of the reference function ρ (n) is expressed by the following equation.

Figure 2005203961
Figure 2005203961

ここで、勾配ベクトル∇ρ(n)は、規範関数ρ(n)をリアクタンスベクトルx(n)の各成分に関して偏微分することによって得られる。すなわち、勾配ベクトルの成分δρ(n)/δxは、次式のように計算される規範関数の偏微分係数である。 Here, the gradient vector ∇ρ (n) is obtained by partial differentiation of the reference function ρ (n) with respect to each component of the reactance vector x (n). That is, component δρ (n) / δx m of the gradient vector is a partial differential coefficient of the criterion function is calculated as follows.

Figure 2005203961
Figure 2005203961

ここで、規範関数の基準値ρ(n)(0)は、適応制御処理のn回目の反復においてリアクタンスベクトルx(n)=[x(n),…,x(n)]がアレーアンテナ装置100に設定されたときに計算される値であり、規範関数値ρ(n)は、m番目の成分を所定のリアクタンス値Δxだけ摂動したリアクタンスベクトルx(n)=[x(n),…,x(n)+Δx,…,x(n)]がアレーアンテナ装置100に設定されたときに計算される値である。前述のように、式(21)の規範関数ρ(n)は、M2M4の規範関数ρ(n)M2M4であるか、MMMCの規範関数値ρ(n)MMMCであるかのいずれかである。 Here, the reference value ρ (n) (0) of the normative function indicates that the reactance vector x (n) = [x 1 (n),..., X 6 (n)] is an array in the nth iteration of the adaptive control process. The reference function value ρ (n) is a value calculated when the antenna device 100 is set, and the reactance vector x (n) = [x 1 () in which the m-th component is perturbed by a predetermined reactance value Δx m. , x m (n) + Δx m ,..., x 6 (n)] are values calculated when the array antenna device 100 is set. As described above, the normative function ρ (n) of Equation (21) is either the M2M4 normative function ρ (n) M2M4 or the MMMC normative function value ρ (n) MMMC .

図7及び図8に、最急勾配法による第1の適応制御処理S26に係るサブルーチンのフローチャートが図示されている。図7のステップS31において、各アンテナ素子A0乃至A6に対応するパラメータmを0に設定し、ステップS32において、受信信号y(n)を測定する。ステップS33において、ステップS32で測定された受信信号y(n)に基づいて、式(9)を用いてM2M4の規範関数値ρ(n)M2M4を計算し、これをM2M4の規範関数の基準値ρ(n)M2M4 (0)とする。ステップS34において、ステップS32で測定された受信信号y(n)に基づいて、式(10)を用いてMMMCの規範関数値ρ(n)MMMCを計算し、これをMMMCの規範関数の基準値ρ(n)MMMC (0)とする。ステップS33及びS34を実行する順序は、逆又は同時であってもよい。次いで、ステップS35において、パラメータmを1だけインクリメントする。ステップS36において、m番目の成分のみが所定のリアクタンス値+Δxだけ変化されたリアクタンスベクトルに対応する制御電圧信号を、各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6に出力して設定する。ステップS37において、受信信号y(n)を測定する。ステップS38において、ステップS37で測定された受信信号y(n)に基づいて、式(9)を用いて規範関数値ρ(n)M2M4を計算し、ステップS39において、規範関数値ρ(n)M2M4と基準値ρ(n)M2M4 (0)とに基づいて、式(21)を用いて規範関数の偏微分係数δρ(n)M2M4/δxを計算する。次いで、ステップS40において、ステップS37で測定された受信信号y(n)に基づいて、式(8)を用いて規範関数値ρ(n)MMMCを計算し、ステップS41において、規範関数値ρ(n)MMMCと基準値ρ(n)MMMC (0)とに基づいて、式(21)を用いて規範関数の偏微分係数δρ(n)MMMC/δxを計算する。ステップS38及びS39と、ステップS40及びS41とを実行する順序は、逆又は同時であってもよい。ステップS42において、ステップS36で変化されたリアクタンスベクトルのm番目の成分を元に戻すために、m番目の成分のみがリアクタンス値−Δxだけ変化されたリアクタンスベクトルに対応する制御電圧信号を、各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6に出力して設定する。ステップS43において、リアクタンスベクトルのすべての成分に関して規範関数の偏微分係数が計算されたと判断されたときは、ステップS44に進み、そうでないときはステップS35に戻る。 7 and 8 are flowcharts of a subroutine related to the first adaptive control process S26 by the steepest gradient method. In step S31 of FIG. 7, the parameter m corresponding to each antenna element A0 to A6 is set to 0, and in step S32, the received signal y (n) is measured. In step S33, based on the received signal y (n) measured in step S32, the M2M4 normative function value ρ (n) M2M4 is calculated using equation (9), and this is the reference value of the M2M4 normative function. Let ρ (n) M2M4 (0) . In step S34, based on the received signal y (n) measured in step S32, an MMMC normative function value ρ (n) MMMC is calculated using equation (10), and this is calculated as a reference value of the MMMC normative function. Let ρ (n) MMMC (0) . The order in which steps S33 and S34 are performed may be reversed or simultaneous. Next, in step S35, the parameter m is incremented by 1. In step S36, a control voltage signal corresponding to a reactance vector in which only the mth component is changed by a predetermined reactance value + Δxm is output to each variable reactance element 12-1 to 12-6 and set. In step S37, the received signal y (n) is measured. In step S38, based on the received signal y (n) measured in step S37, the normative function value ρ (n) M2M4 is calculated using equation (9). In step S39, the normative function value ρ (n) Based on M2M4 and the reference value ρ (n) M2M4 (0) , the partial differential coefficient δρ (n) M2M4 / δx m of the norm function is calculated using Equation (21). Next, in step S40, based on the received signal y (n) measured in step S37, a normative function value ρ (n) MMMC is calculated using equation (8). In step S41, a normative function value ρ ( n) Based on the MMMC and the reference value ρ (n) MMMC (0) , the partial differential coefficient δρ (n) MMMC / δx m of the reference function is calculated using Equation (21). The order of executing steps S38 and S39 and steps S40 and S41 may be reversed or simultaneous. In step S42, in order to restore the m-th component of the reactance vector changed in step S36, a control voltage signal corresponding to the reactance vector in which only the m-th component is changed by the reactance value −Δx m is Output to variable reactance elements 12-1 to 12-6 and set. If it is determined in step S43 that the partial differential coefficients of the normative function have been calculated for all components of the reactance vector, the process proceeds to step S44, and if not, the process returns to step S35.

以下のステップでは、ステップS39及びS41において計算された偏微分係数を成分とする勾配ベクトルのノルムを参照して、当該ノルムがより大きくなるような規範関数を選定することにより、リアクタンスベクトルの次の設定値を計算する。図8のステップS44において、ステップS39において計算された偏微分係数を成分とするM2M4の規範関数の勾配ベクトルのノルム‖∇ρ(n)M2M4‖と、ステップS41において計算された偏微分係数を成分とするMMMCの規範関数の勾配ベクトルのノルム‖∇ρ(n)MMMC‖とを比較する。M2M4の規範関数の勾配ベクトルのノルム‖∇ρ(n)M2M4‖が、MMMCの規範関数の勾配ベクトルのノルム‖∇ρ(n)MMMC‖よりも大きいときは、ステップS45に進んで、M2M4の規範関数の勾配ベクトルρ(n)M2M4に基づいて次のリアクタンスベクトルx(n+1)を計算する。そうでないときはステップS46に進んで、MMMCの規範関数の勾配ベクトルρ(n)MMMCに基づいて次のリアクタンスベクトルx(n+1)を計算する。ここで、図8のステップS45及びS46に示された式のμは、最急勾配法の処理の収束速度を制御する正の定数である(非特許文献2を参照)。ステップS45又はS46では、さらに、計算されたリアクタンスベクトルx(n+1)に対応する制御電圧信号が、各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6に出力して設定される。次いで、ステップS47において反復回数nを1だけインクリメントし、ステップS48において、反復回数nが、予め設定された最大の反復回数Nに達したか否かが決定され、n<Nの場合はステップS31に戻り、n≧Nの場合は処理を終了する。 In the following steps, by referring to the norm of the gradient vector having the partial differential coefficient calculated in steps S39 and S41 as a component, by selecting a normative function that makes the norm larger, the next step of the reactance vector Calculate the set value. In step S44 of FIG. 8, the norm ‖∇ρ (n) M2M4の of the gradient vector of the M2M4 normative function whose component is the partial differential coefficient calculated in step S39 and the partial differential coefficient calculated in step S41 are components. The norm 勾 配 ρ (n) of the gradient vector of the reference function of MMMC is compared with MMMC と す る . Norm ‖∇Ro of the gradient vector of the criterion function of M2M4 (n) M2M4 ‖ is, when greater than the norm ‖∇ρ (n) MMMC ‖ the gradient vector of the criterion function of MMMC, the process proceeds to step S45, the M2M4 The next reactance vector x (n + 1) is calculated based on the gradient vector ρ (n) M2M4 of the reference function. Otherwise, the process proceeds to step S46, and the next reactance vector x (n + 1) is calculated based on the gradient vector ρ (n) MMMC of the MMMC normative function. Here, μ in the equations shown in steps S45 and S46 in FIG. 8 is a positive constant that controls the convergence speed of the steepest gradient method (see Non-Patent Document 2). In step S45 or S46, a control voltage signal corresponding to the calculated reactance vector x (n + 1) is further output and set to each variable reactance element 12-1 to 12-6. Next, in step S47, the number of iterations n is incremented by 1. In step S48, it is determined whether or not the number of iterations n has reached a preset maximum number of iterations N. If n <N, step S31 is determined. Returning to FIG. 5, if n ≧ N, the process is terminated.

この適応制御処理のアルゴリズムを制御する他の異なるパラメータとして、反復回数NSNRとSNRのしきい値との2つが存在する。 There are two other parameters that control the algorithm of this adaptive control process: the number of iterations N SNR and the SNR threshold.

図9に、順次ランダム探索法による第2の適応制御処理S27に係るサブルーチンのフローチャートが図示されている。ステップS3乃至ステップS17は、図3に示された各ステップと同様であり、ステップS17において反復回数nが予め決められた最大値Nに達したと判断されたときは、処理を終了する。   FIG. 9 shows a flowchart of a subroutine related to the second adaptive control process S27 by the sequential random search method. Steps S3 to S17 are the same as the respective steps shown in FIG. 3. When it is determined in step S17 that the number of iterations n has reached a predetermined maximum value N, the processing is terminated.

本実施形態では、N回の反復の後にSNR値が所定のしきい値より高ければ、適応制御処理は、結果的に、規範関数ダイバシティを用いた順次ランダム探索法の場合と同程度に効率的になる。一方、処理をNSNR回だけ反復した後にも未だSNR値がしきい値を下回っていれば、最急勾配法によるブラインド適応ビーム形成の方が順次ランダム探索法よりも優れていると判断され、これを根拠として、ステップS25の後で、処理は、順次ランダム探索法による第2の適応制御処理から最急勾配法による第1の適応制御処理へ切り換えられる。 In this embodiment, if the SNR value is higher than a predetermined threshold after N iterations, the adaptive control process is consequently as efficient as in the case of the sequential random search method using normative function diversity. become. On the other hand, if the SNR value is still below the threshold after repeating the process N SNR times, it is determined that blind adaptive beamforming by the steepest gradient method is superior to the sequential random search method, Based on this, after step S25, the process is sequentially switched from the second adaptive control process by the random search method to the first adaptive control process by the steepest gradient method.

本実施形態では、規範関数ダイバシティを実現するために、M2M4とMMMCとの2つの規範関数を用いたが、3つ以上の規範関数を用いて適応制御処理を実行してもよい。それらの規範関数は、収束速度、安定性、及び/又は他の特性が互いに異なっていることが望ましい。また、アルゴリズムダイバシティを実現するために、順次ランダム探索法及び最急勾配法とは異なるアルゴリズムを用いてもよい。さらに、ステップS24においてSNR値を計算するために、規範関数フラグCFを参照することによって式(9)のM2M4の規範関数及び式(16)の計算関数の組と、式(10)のMMMCの規範関数及び式(12)の計算関数の組とのいずれかを選択して用いたが、常にいずれか一方の組を用いてSNR値を計算してもよい。   In this embodiment, in order to realize normative function diversity, two normative functions of M2M4 and MMMC are used. However, adaptive control processing may be executed using three or more normative functions. These normative functions are preferably different from one another in convergence speed, stability, and / or other characteristics. Further, in order to realize algorithm diversity, an algorithm different from the sequential random search method and the steepest gradient method may be used. Further, in order to calculate the SNR value in step S24, by referring to the normative function flag CF, a set of the M2M4 normative function of Expression (9) and the calculating function of Expression (16), and the MMMC of Expression (10) Although either the normative function or the set of calculation functions of Expression (12) is selected and used, the SNR value may be calculated always using any one of the sets.

以上説明したように、本実施形態のアレーアンテナの制御方法及び制御装置によれば、収束速度と安定性とのトレードオフの問題を解決し、従来技術に比較して、簡単な処理で、より高速かつ安定に電子制御導波器アレーアンテナ装置のパターンを収束させ、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ことができる。   As described above, according to the array antenna control method and control apparatus of the present embodiment, the problem of the tradeoff between the convergence speed and the stability is solved, and compared with the prior art, the processing is simpler. Calculate the reactance value of the variable reactance element to converge the pattern of the electronically controlled waveguide array antenna device at high speed and stably, and to direct the main beam of the array antenna toward the desired wave and the null toward the interference wave. Can be set.

以下、本発明の実施形態に係るアレーアンテナの制御装置の性能を示すシミュレーション結果について説明する。   Hereinafter, simulation results indicating the performance of the array antenna control apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

図10は、本発明の第1の実施形態に係るシミュレーション結果であって、規範関数ダイバシティを用いた場合と規範関数ダイバシティを用いなかった場合のそれぞれにおける方位角0度方向の利得に対する各方位角方向での相対利得を示す指向性パターンである。アルゴリズムは順次ランダム探索法であり、SNRの初期値は10dBであり、所望波信号の到来角が0度であり、干渉波信号の到来角が45度であるとした。このパターンから分かるように、規範関数ダイバシティは順次ランダム探索法のブラインド適応ビーム形成を改善する。また、非特許文献3のシミュレーション結果によれば、異なる分布を有するランダムベクトルR(n)を使用した場合に、ガウス分布の方が一様分布よりも優れた結果をもたらすことが示されている。   FIG. 10 shows simulation results according to the first embodiment of the present invention. Each azimuth angle with respect to a gain in the azimuth angle 0 degree direction when using normative function diversity and without using normative function diversity is shown. It is a directivity pattern which shows the relative gain in a direction. The algorithm is a sequential random search method. The initial value of SNR is 10 dB, the arrival angle of the desired wave signal is 0 degree, and the arrival angle of the interference wave signal is 45 degrees. As can be seen from this pattern, normative function diversity improves blind adaptive beamforming for sequential random search methods. In addition, according to the simulation result of Non-Patent Document 3, it is shown that when a random vector R (n) having a different distribution is used, the Gaussian distribution gives a better result than the uniform distribution. .

図11は、本発明の第1の実施形態に係るシミュレーション結果であって、規範関数ダイバシティを用いた場合と規範関数ダイバシティを用いなかった場合のそれぞれにおける、反復回数nに対するアレーアンテナの制御装置の出力SIRを示すグラフである。アルゴリズムは順次ランダム探索法であり、SNRの初期値は10dBであり、所望波信号の到来角が0度であり、干渉波信号の到来角が45度であるとした。実際に、これは、順次ランダム探索法による処理の50回目までの反復を1000回だけ試行した平均値で出力SIRを比較している。このグラフの収束曲線は、規範関数ダイバシティを用いた順次ランダム探索法による適応制御処理が、M2M4又はMMMCのうちのただ1つの規範関数を使用するアルゴリズムよりも有効であることを示している。   FIG. 11 is a simulation result according to the first embodiment of the present invention, in which the array antenna control apparatus with respect to the number of iterations n in the case of using normative function diversity and in the case of not using normative function diversity. It is a graph which shows output SIR. The algorithm is a sequential random search method. The initial value of SNR is 10 dB, the arrival angle of the desired wave signal is 0 degree, and the arrival angle of the interference wave signal is 45 degrees. In practice, this compares the output SIR with an average value of 1000 iterations up to the 50th iteration of the sequential random search method. The convergence curve of this graph shows that the adaptive control processing by the sequential random search method using the reference function diversity is more effective than the algorithm using only one reference function of M2M4 or MMMC.

さらに、本発明に係る第2の実施形態のアルゴリズムダイバシティ及び規範関数ダイバシティを用いた適応制御処理の性能を評価する目的でシミュレーションが行われた。アレーアンテナ装置100の指向性パターンのシミュレーションが、いくつかの到来角(DOA)が存在し、SNRの初期値が異なる場合(0乃至20dB)について行われた。シミュレーションでは、所望波信号がアレーアンテナ装置100に入射され、さらに干渉波信号もまた追加された。   Furthermore, a simulation was performed for the purpose of evaluating the performance of adaptive control processing using algorithm diversity and normative function diversity according to the second embodiment of the present invention. The directivity pattern simulation of the array antenna apparatus 100 was performed when there were several angles of arrival (DOA) and the initial values of SNR were different (0 to 20 dB). In the simulation, a desired wave signal is incident on the array antenna device 100, and an interference wave signal is also added.

図12は、本発明の第2の実施形態に係るシミュレーション結果であって、アルゴリズムダイバシティを用いた場合とアルゴリズムダイバシティを用いなかった場合のそれぞれにおける方位角0度方向の利得に対する各方位角方向での相対利得を示す指向性パターンである。シミュレーションは、アルゴリズムダイバシティ及び規範関数ダイバシティを用いた第2の実施形態の適応制御処理と、規範関数ダイバシティを用いた順次ランダム探索法による(すなわちアルゴリズムダイバシティを用いない)第1の実施形態の適応制御処理と、M2M4及びMMMCの規範関数ダイバシティを用いた最急勾配法による(すなわちアルゴリズムダイバシティを用いない)非特許文献6の従来技術の適応制御処理とに対して実行された。シミュレーション結果は、SNR値がいかなる値であるかに関わらず、アルゴリズムダイバシティ及び規範関数ダイバシティを用いた適応制御処理によるブラインド適応ビーム形成が、規範関数ダイバシティを用いた最急勾配法又は順次ランダム探索法のいずれかの場合より優れていることを示した。図12では、SNRの初期値が10dBであり、所望波信号の到来角が0度であり、干渉波信号の到来角が45度である場合のシミュレーション結果が示されている。   FIG. 12 shows simulation results according to the second embodiment of the present invention. In each azimuth angle direction with respect to a gain in the azimuth angle 0 degree direction when algorithm diversity is used and when algorithm diversity is not used, FIG. It is a directivity pattern showing the relative gain of. The simulation is based on adaptive control processing according to the second embodiment using algorithm diversity and reference function diversity, and adaptive control according to the first embodiment using a sequential random search method using reference function diversity (that is, algorithm diversity is not used). It was executed for the processing and the adaptive control processing of the prior art of Non-Patent Document 6 by the steepest gradient method using the normative function diversity of M2M4 and MMMC (that is, not using algorithm diversity). The simulation results show that, regardless of the SNR value, blind adaptive beamforming by adaptive control processing using algorithm diversity and reference function diversity is the steepest gradient method or sequential random search method using reference function diversity. Showed that it was better than either. FIG. 12 shows a simulation result when the initial value of the SNR is 10 dB, the arrival angle of the desired wave signal is 0 degree, and the arrival angle of the interference wave signal is 45 degrees.

図13は、本発明の第2の実施形態に係るシミュレーション結果であって、アルゴリズムダイバシティを用いた場合とアルゴリズムダイバシティを用いなかった場合のそれぞれにおける、反復回数nに対するアレーアンテナの制御装置の出力SIRを示すグラフである。このグラフの収束曲線は、規範及びアルゴリズムの同時ダイバシティを、規範関数ダイバシティを用いた最急勾配法及び順次ランダム探索法に対して比較するためのものである。SNRの初期値は10dBであり、所望波信号の到来角は0度であり、干渉波信号の到来角は45度であるとされた。このシミュレーションはN=50回目までの反復を1000回試行して行われた。ステップS22のパラメータである反復回数NSNRは、25に設定されている。図13の結果は、最初のNSNR回の反復の間は、アルゴリズムダイバシティ及び規範関数ダイバシティを用いた適応制御処理の収束曲線と、規範関数ダイバシティを用いた順次ランダム探索法による適応制御処理の収束曲線とがほぼ同じであることを示している。しかし、実際には、試行においてNSNR回目の反復におけるサンプルに関してSNR値がしきい値パラメータを下回る毎に、順次ランダム探索法(ステップS27)の代わりに最急勾配法(ステップS26)が使用される。 FIG. 13 is a simulation result according to the second embodiment of the present invention, and shows the output SIR of the array antenna controller with respect to the number of iterations n when algorithm diversity is used and when algorithm diversity is not used. It is a graph which shows. The convergence curve of this graph is for comparing the simultaneous diversity of the norm and the algorithm with respect to the steepest gradient method using the norm function diversity and the sequential random search method. The initial value of the SNR was 10 dB, the arrival angle of the desired wave signal was 0 degree, and the arrival angle of the interference wave signal was 45 degrees. This simulation was performed with 1000 iterations up to N = 50. The number of iterations N SNR that is a parameter of step S22 is set to 25. The results of FIG. 13 show that during the first N SNR iterations, the convergence curve of the adaptive control process using algorithm diversity and reference function diversity and the convergence of the adaptive control process by the sequential random search method using reference function diversity are shown. It shows that the curve is almost the same. In practice, however, the steepest gradient method (step S26) is used instead of the sequential random search method (step S27) each time the SNR value falls below the threshold parameter for the samples in the N SNR iterations in the trial. The

図5のステップS25のしきい値は10dBに設定されるため、アルゴリズムダイバシティ及び規範関数ダイバシティを用いた適応制御処理で測定されるサンプルの中には、処理を、順次ランダム探索法から最急勾配法へ切り換えさせるものがある。この場合はリアクタンスベクトルを計算するために使用される各パラメータが初期化される。図13のグラフにおいて、アルゴリズムダイバシティ及び規範関数ダイバシティを用いた適応制御処理に係るSIR出力値が降下し、その後急速に収束して最急勾配法アルゴリズムのSIR出力値に到達するように見えるのはこのためである。   Since the threshold value in step S25 in FIG. 5 is set to 10 dB, among samples measured by the adaptive control process using algorithm diversity and normative function diversity, processing is sequentially performed from the random search method to the steepest gradient. There is something to switch to the law. In this case, each parameter used to calculate the reactance vector is initialized. In the graph of FIG. 13, it appears that the SIR output value related to the adaptive control processing using algorithm diversity and normative function diversity drops, and then converges rapidly to reach the SIR output value of the steepest gradient algorithm. This is why.

最終的には、アルゴリズムダイバシティ及び規範関数ダイバシティを用いた適応制御処理は、規範関数ダイバシティを用いた最急勾配法による適応制御処理と同じ効率になる。このシミュレーションでは、最急勾配法の収束曲線の方が順次ランダム探索法の収束曲線より優れている。しかしながら、順次ランダム探索法は最急勾配法ほど複雑ではないことから、アルゴリズムダイバシティ及び規範関数ダイバシティを用いた適応制御処理は、最急勾配法による適応制御処理ほど複雑ではなく、そのため、本発明に係る第2の実施形態のアルゴリズムは他のものより効率的である。   Eventually, the adaptive control process using algorithm diversity and normative function diversity has the same efficiency as the adaptive control process by the steepest gradient method using normative function diversity. In this simulation, the convergence curve of the steepest gradient method is sequentially superior to the convergence curve of the random search method. However, since the sequential random search method is not as complicated as the steepest gradient method, the adaptive control processing using algorithm diversity and normative function diversity is not as complicated as the adaptive control processing by the steepest gradient method. Such an algorithm of the second embodiment is more efficient than others.

以上の好ましい実施形態においては、規範関数を適応制御のためのリアクタンス値を求めるための規範関数とし、それを最大となるようにリアクタンスベクトルの最適解を計算しているが、本発明はこれに限らず、規範関数の逆数を適応制御のためのリアクタンス値を求めるための規範関数とし、それを最小となるようにリアクタンスベクトルの最適解を計算してもよい。   In the above preferred embodiment, the norm function is a norm function for obtaining the reactance value for adaptive control, and the optimum solution of the reactance vector is calculated so as to maximize it. Not limited to this, the reciprocal of the normative function may be a normative function for obtaining a reactance value for adaptive control, and the optimum solution of the reactance vector may be calculated so as to minimize it.

以上の好ましい実施形態においては、図5のステップS21において順次ランダム探索法による初期適応制御処理を実行しかつ図5のステップS27において順次ランダム探索法による第2の適応制御処理を実行しているが、本発明はこれに限らず、これらの初期適応制御処理及び第2の適応制御処理において、以下に示す単純ランダム法又は高次元二分法などの非線形計画法における反復的な数値解法を用いてもよい。   In the above preferred embodiment, the initial adaptive control process by the sequential random search method is executed in step S21 of FIG. 5 and the second adaptive control process by the sequential random search method is executed in step S27 of FIG. However, the present invention is not limited to this, and in these initial adaptive control processing and second adaptive control processing, iterative numerical methods in nonlinear programming methods such as the following simple random method or high-dimensional bisection method may be used. Good.

なお、単純ランダム探索法においては、以下の手順を用いる。
(i)最初に、リアクタンスベクトルの所定の初期値x(1)(例えば、当該エスパアンテナ装置100をオムニアンテナに設定にするときのリアクタンスベクトル)によって処理を開始する。
(ii)次いで、この初期値を使用して、当該初期値への加算値を所定の存在範囲内で乱数を発生させて計算する。
(iii)計算された加算値を上記初期値に加算することにより、リアクタンスベクトルにおける推定値を計算する。
(iv)計算された推定値における規範関数値が所定のしきい値(例えば0.9)以上であれば、当該推定値を設定すべきリアクタンスベクトルとするが、NOであれば、ステップ(ii)に戻って処理を繰り返す。
In the simple random search method, the following procedure is used.
(I) First, processing is started by a predetermined initial value x (1) of a reactance vector (for example, a reactance vector when the ESPAR antenna device 100 is set to an omni antenna).
(Ii) Next, using this initial value, a value added to the initial value is calculated by generating a random number within a predetermined existence range.
(Iii) The estimated value in the reactance vector is calculated by adding the calculated addition value to the initial value.
(Iv) If the normative function value in the calculated estimated value is equal to or greater than a predetermined threshold value (for example, 0.9), the estimated value is set as a reactance vector to be set. ) And repeat the process.

また、高次元二分法においては、以下の手順を用いる。
(i)最初に、反復数パラメータn(すなわち、n回目の反復)を1に設定して処理を開始する。
(ii)次いで、リアクタンスベクトルの各リアクタンス値の所定の存在範囲(なお、2回目以降は、前に選択された推定値の存在範囲)を均等に二分し、二分された各存在範囲の平均値(各可変リアクタンス素子12−1乃至12−6に対して2つの平均値)を計算する。
(iii)この2つの平均値に対する規範関数値を計算し、規範関数値が大きい方を、リアクタンスベクトルにおける次の推定値とする。
(iv)反復数パラメータnを1だけインクリメントし、ステップ(ii)に戻って処理を繰り返す。この繰り返し処理は、規範関数値が所定のしきい値(例えば0.9)以上になるまで実行される。
In the high-dimensional bisection method, the following procedure is used.
(I) First, the iteration number parameter n (that is, the nth iteration) is set to 1, and the process is started.
(Ii) Next, a predetermined existence range of each reactance value of the reactance vector (in the second and subsequent times, the existence range of the estimated value selected before) is equally divided into two, and an average value of each of the two existence ranges divided into two (Two average values for each variable reactance element 12-1 to 12-6) is calculated.
(Iii) The normative function value for the two average values is calculated, and the one with the larger normative function value is set as the next estimated value in the reactance vector.
(Iv) The iteration number parameter n is incremented by 1, and the process returns to step (ii) to repeat the process. This iterative process is executed until the normative function value becomes a predetermined threshold value (for example, 0.9) or more.

本発明においては、無線通信システムのためのスマートアンテナの展開について新たな解決法を提示している。まず、規範関数ダイバシティは、より速く指向性パターンを形成して、より安定的に収束する適応制御型アルゴリズムをもたらすことが示された。但し、最急勾配法及び順次ランダム探索法の両方のアルゴリズムの効率は、受信信号電力のSNR値の条件に依存する。このため、アルゴリズムダイバシティ及び規範関数ダイバシティを使用することが、電子制御導波器アレーアンテナ装置のためのブラインド適応ビーム形成における改善をもたらす。   The present invention presents a new solution for the deployment of smart antennas for wireless communication systems. First, it has been shown that normative function diversity results in adaptive control algorithms that form directional patterns faster and converge more stably. However, the efficiency of both the steepest gradient method and the sequential random search method depends on the condition of the SNR value of the received signal power. Thus, using algorithm diversity and reference function diversity provides an improvement in blind adaptive beamforming for electronically controlled waveguide array antenna devices.

本発明の第1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。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of the array antenna which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本実施形態に係る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。It is sectional drawing which shows the detailed structure of the array antenna apparatus 100 which concerns on this embodiment. 図1の適応制御型コントローラ20が実行する、規範関数ダイバシティを用いた順次ランダム探索法による適応制御処理を示すフローチャートの第1の部分である。It is a 1st part of the flowchart which shows the adaptive control process by the sequential random search method using normative function diversity which the adaptive control type controller 20 of FIG. 1 performs. 図1の適応制御型コントローラ20が実行する、規範関数ダイバシティを用いた順次ランダム探索法による適応制御処理を示すフローチャートの第2の部分である。It is a 2nd part of the flowchart which shows the adaptive control process by the sequential random search method using normative function diversity which the adaptive control type | mold controller 20 of FIG. 1 performs. 本発明の第2の実施形態に係るアレーアンテナの制御装置において、適応制御型コントローラ20が実行する、アルゴリズムダイバシティ及び規範関数ダイバシティを用いた適応制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the adaptive control process using the algorithm diversity and normative function diversity which the adaptive control type controller 20 performs in the control apparatus of the array antenna which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図5の順次ランダム探索法による初期適応制御処理S21に係るサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine which concerns on the initial adaptive control process S21 by the sequential random search method of FIG. 図5の最急勾配法による第1の適応制御処理S26に係るサブルーチンを示すフローチャートの第1の部分である。FIG. 6A is a first part of a flowchart showing a subroutine related to the first adaptive control process S <b> 26 by the steepest gradient method of FIG. 5. 図5の最急勾配法による第1の適応制御処理S26に係るサブルーチンを示すフローチャートの第2の部分である。FIG. 6B is a second part of a flowchart showing a subroutine related to the first adaptive control process S <b> 26 by the steepest gradient method of FIG. 5. 図5の順次ランダム探索法による第2の適応制御処理S27に係るサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine which concerns on 2nd adaptive control processing S27 by the sequential random search method of FIG. 本発明の第1の実施形態に係るシミュレーション結果であって、規範関数ダイバシティを用いた場合と規範関数ダイバシティを用いなかった場合のそれぞれにおける方位角0度方向の利得に対する各方位角方向での相対利得を示す指向性パターンである。It is a simulation result which concerns on the 1st Embodiment of this invention, Comprising: Relative in each azimuth direction with respect to the gain of an azimuth | direction azimuth | direction direction in the case where a norm function diversity is used and when a norm function diversity is not used It is a directivity pattern indicating gain. 本発明の第1の実施形態に係るシミュレーション結果であって、規範関数ダイバシティを用いた場合と規範関数ダイバシティを用いなかった場合のそれぞれにおける、反復回数nに対するアレーアンテナの制御装置の出力SIRを示すグラフである。It is a simulation result which concerns on the 1st Embodiment of this invention, Comprising: The output SIR of the control apparatus of the array antenna with respect to the frequency | count of repetition n in each of the case where reference function diversity is used and the case where reference function diversity is not used is shown It is a graph. 本発明の第2の実施形態に係るシミュレーション結果であって、アルゴリズムダイバシティを用いた場合とアルゴリズムダイバシティを用いなかった場合のそれぞれにおける方位角0度方向の利得に対する各方位角方向での相対利得を示す指向性パターンである。It is a simulation result which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, Comprising: The relative gain in each azimuth angle direction with respect to the gain of an azimuth angle 0 degree direction in each case where algorithm diversity is used and algorithm diversity is not used It is the directivity pattern shown. 本発明の第2の実施形態に係るシミュレーション結果であって、アルゴリズムダイバシティを用いた場合とアルゴリズムダイバシティを用いなかった場合のそれぞれにおける、反復回数nに対するアレーアンテナの制御装置の出力SIRを示すグラフである。It is a simulation result which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, Comprising: It is a graph which shows the output SIR of the control apparatus of an array antenna with respect to the frequency | count of repetition n in each of the case where algorithm diversity is used, and the case where algorithm diversity is not used. is there.

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(D/C)、
3…A/D変換器、
4…復調器、
5…同軸ケーブル、
11…接地導体、
12−1乃至12−6…可変リアクタンス素子、
13…リアクタンス値テーブルメモリ、
20…適応制御型コントローラ、
100…アレーアンテナ装置。
A0: Excitation element,
A1 to A6 ... non-excited elements,
1 ... Low noise amplifier (LNA),
2. Down converter (D / C),
3 ... A / D converter,
4 ... demodulator,
5 ... Coaxial cable,
11: Ground conductor,
12-1 to 12-6 ... variable reactance element,
13 ... Reactance value table memory,
20 ... Adaptive control type controller,
100: Array antenna device.

Claims (5)

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少なくとも1つの非励振素子と、上記各非励振素子にそれぞれ接続された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の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装置において、
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設定値からランダムに摂動して設定したときに、上記アレーアンテナで受信された無線信号に関する2つの規範関数を用いて、上記摂動の前後の上記各規範関数の値をそれぞれ計算し、上記2つの規範関数のうちの少なくとも1つの規範関数について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値に対して増大する場合に、上記摂動の後の各リアクタンス値を上記各可変リアクタンス素子の各リアクタンス値の新たな設定値として設定する一方、上記2つの規範関数のうちの両方について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値以下になる場合に、上記摂動の前の各リアクタンス値を上記各可変リアクタンス素子の各リアクタンス値の設定値として設定する計算設定手段と、
上記計算設定手段の処理を反復して実行する制御手段とを備え、
これによって、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ことを特徴とするアレーアンテナの制御装置。
An excitation element for receiving a radio signal, at least one non-excitation element provided at a predetermined distance from the excitation element, and a variable reactance element connected to each of the non-excitation elements, By changing the reactance value of each variable reactance element, each non-excited element is operated as a director or a reflector, respectively, and the array antenna control apparatus changes the directivity characteristics of the array antenna.
When the reactance value of each variable reactance element is set by random perturbation from a predetermined set value, the two norms before and after the perturbation are used, using two normative functions related to the radio signal received by the array antenna. Each of the values of the function is calculated and, for at least one of the two normative functions, the normative function value after the perturbation increases relative to the normative function value before the perturbation, the perturbation of the perturbation Each subsequent reactance value is set as a new set value for each reactance value of each variable reactance element, while the normative function value after the perturbation is the norm before the perturbation for both of the two normative functions. Calculation to set each reactance value before the perturbation as a set value of each reactance value of each variable reactance element when the function value is below And a constant means,
Control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means,
Thus, the array antenna control apparatus calculates and sets the reactance value of the variable reactance element for directing the main beam of the array antenna in the direction of the desired wave and directing the null in the direction of the interference wave.
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少なくとも1つの非励振素子と、上記各非励振素子にそれぞれ接続された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の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装置において、
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設定値からランダムに摂動して設定したときに、上記アレーアンテナで受信された無線信号に関する2つの規範関数を用いて、上記摂動の前後の上記各規範関数の値をそれぞれ計算し、上記2つの規範関数のうちの少なくとも1つの規範関数について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値に対して増大する場合に、上記摂動の後の各リアクタンス値を上記各可変リアクタンス素子の各リアクタンス値の新たな設定値として設定する一方、上記2つの規範関数のうちの両方について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値以下になる場合に、上記摂動の前の各リアクタンス値を上記各可変リアクタンス素子の各リアクタンス値の設定値として設定する計算設定手段と、
上記計算設定手段の処理を所定の回数だけ反復して実行する第1の制御手段と、
上記第2の手段の処理を実行した後で、上記アレーアンテナで受信された無線信号に基づいて、上記2つの規範関数のうちの一方の規範関数を含む所定の信号対雑音比計算関数を用いて、当該受信された無線信号の信号対雑音比を計算する計算手段と、
上記計算された信号対雑音比が所定のしきい値よりも低いとき、上記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、上記アレーアンテナで受信された無線信号に基づき各リアクタンス値に関する上記各規範関数の勾配ベクトルをそれぞれ計算し、計算された上記各勾配ベクトルのうちで最大のノルムを有する勾配ベクトルに基づいて、上記最大のノルムを有する勾配ベクトルに対応した規範関数の値が最大となるように最急勾配法により上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を更新することを反復して実行する更新手段と、
上記計算された信号対雑音比が上記しきい値以上であるとき、上記計算設定手段の処理を反復して実行する第2の制御手段とを備え、
これによって、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ことを特徴とするアレーアンテナの制御装置。
An excitation element for receiving a radio signal, at least one non-excitation element provided at a predetermined distance from the excitation element, and a variable reactance element connected to each of the non-excitation elements, By changing the reactance value of each variable reactance element, each non-excited element operates as a director or a reflector, respectively, and the array antenna control apparatus changes the directivity characteristics of the array antenna.
When the reactance value of each variable reactance element is set by random perturbation from a predetermined set value, the two norms before and after the perturbation are used, using two normative functions related to the radio signal received by the array antenna. Each of the values of the function is calculated and, for at least one of the two normative functions, the normative function value after the perturbation increases relative to the normative function value before the perturbation, the perturbation of the perturbation Each subsequent reactance value is set as a new set value for each reactance value of each variable reactance element, while the normative function value after the perturbation is the norm before the perturbation for both of the two normative functions. Calculation to set each reactance value before the perturbation as a set value of each reactance value of each variable reactance element when the function value is below And a constant means,
First control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means a predetermined number of times;
After executing the processing of the second means, based on a radio signal received by the array antenna, a predetermined signal-to-noise ratio calculation function including one of the two reference functions is used. Calculating means for calculating a signal-to-noise ratio of the received radio signal;
When the calculated signal-to-noise ratio is lower than a predetermined threshold value, the reactance values of the variable reactance elements are sequentially perturbed by a predetermined shift amount, and the reactance values are calculated based on the radio signals received by the array antenna. The gradient vector of each normative function relating to the value is calculated, and the value of the normative function corresponding to the gradient vector having the maximum norm is calculated based on the gradient vector having the maximum norm among the calculated gradient vectors. Updating means for repeatedly executing the reactance value of each of the variable reactance elements by the steepest gradient method so as to be maximized,
Second control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means when the calculated signal-to-noise ratio is equal to or greater than the threshold value;
Thus, the array antenna control apparatus calculates and sets the reactance value of the variable reactance element for directing the main beam of the array antenna in the direction of the desired wave and directing the null in the direction of the interference wave.
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少なくとも1つの非励振素子と、上記各非励振素子にそれぞれ接続された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の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装置において、
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設定値からランダムに摂動して設定したときに、上記アレーアンテナで受信された無線信号に関する2つの規範関数を用いて、上記摂動の前後の上記各規範関数の値をそれぞれ計算し、上記2つの規範関数のうちの少なくとも1つの規範関数について上記摂動の後の規範関数値が上記摂動の前の規範関数値に対して増大する場合に、上記摂動の後の各リアクタンス値を上記各可変リアクタンス素子の各リアクタンス値の新たな設定値として設定する計算設定手段と、
上記計算設定手段の処理を所定の回数だけ反復して実行する第1の制御手段と、
上記第2の手段の処理を実行した後で、上記アレーアンテナで受信された無線信号に基づいて、上記2つの規範関数のうちの一方の規範関数を含む所定の信号対雑音比計算関数を用いて、当該受信された無線信号の信号対雑音比を計算する計算手段と、
上記計算された信号対雑音比が所定のしきい値よりも低いとき、上記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、上記アレーアンテナで受信された無線信号に基づき各リアクタンス値に関する上記各規範関数の勾配ベクトルをそれぞれ計算し、計算された上記各勾配ベクトルのうちで最大のノルムを有する勾配ベクトルに基づいて、上記最大のノルムを有する勾配ベクトルに対応した規範関数の値が最大となるように最急勾配法により上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を更新することを反復して実行する更新手段と、
上記計算された信号対雑音比が上記しきい値以上であるとき、上記計算設定手段の処理を反復して実行する第2の制御手段とを備え、
これによって、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ことを特徴とするアレーアンテナの制御装置。
An excitation element for receiving a radio signal, at least one non-excitation element provided at a predetermined distance from the excitation element, and a variable reactance element connected to each of the non-excitation elements, By changing the reactance value of each variable reactance element, each non-excited element operates as a director or a reflector, respectively, and the array antenna control apparatus changes the directivity characteristics of the array antenna.
When the reactance value of each variable reactance element is set by random perturbation from a predetermined set value, the two norms before and after the perturbation are used, using two normative functions related to the radio signal received by the array antenna. Each of the values of the function is calculated and, for at least one of the two normative functions, the normative function value after the perturbation increases relative to the normative function value before the perturbation, the perturbation of the perturbation Calculation setting means for setting each subsequent reactance value as a new set value of each reactance value of each variable reactance element;
First control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means a predetermined number of times;
After executing the processing of the second means, based on a radio signal received by the array antenna, a predetermined signal-to-noise ratio calculation function including one of the two reference functions is used. Calculating means for calculating a signal-to-noise ratio of the received radio signal;
When the calculated signal-to-noise ratio is lower than a predetermined threshold value, the reactance values of the variable reactance elements are sequentially perturbed by a predetermined shift amount, and the reactance values are calculated based on the radio signals received by the array antenna. The gradient vector of each normative function relating to the value is calculated, and the value of the normative function corresponding to the gradient vector having the maximum norm is calculated based on the gradient vector having the maximum norm among the calculated gradient vectors. Updating means for repeatedly executing the reactance value of each variable reactance element by the steepest gradient method so as to maximize
Second control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means when the calculated signal-to-noise ratio is equal to or greater than the threshold value;
Thus, the array antenna control apparatus calculates and sets the reactance value of the variable reactance element for directing the main beam of the array antenna in the direction of the desired wave and directing the null in the direction of the interference wave.
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少なくとも1つの非励振素子と、上記各非励振素子にそれぞれ接続された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の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装置において、
上記各可変リアクタンス素子が採り得るリアクタンス値の範囲を二分し、二分後の各範囲の中央値をそれぞれ設定したときに、上記アレーアンテナで受信された無線信号に関する2つの規範関数を用いて、上記二分後の各範囲の中央値に対応する各規範関数の値をそれぞれ計算し、上記2つの規範関数のうちの少なくとも1つの規範関数について上記二分後の各範囲の中央値に対応する規範関数値のうちより増大する規範関数値に対応する各リアクタンス値を上記各可変リアクタンス素子の各リアクタンス値の新たな設定値として設定する計算設定手段と、
上記計算設定手段の処理を所定の回数だけ反復して実行する第1の制御手段と、
上記第2の手段の処理を実行した後で、上記アレーアンテナで受信された無線信号に基づいて、上記2つの規範関数のうちの一方の規範関数を含む所定の信号対雑音比計算関数を用いて、当該受信された無線信号の信号対雑音比を計算する計算手段と、
上記計算された信号対雑音比が所定のしきい値よりも低いとき、上記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、上記アレーアンテナで受信された無線信号に基づき各リアクタンス値に関する上記各規範関数の勾配ベクトルをそれぞれ計算し、計算された上記各勾配ベクトルのうちで最大のノルムを有する勾配ベクトルに基づいて、上記最大のノルムを有する勾配ベクトルに対応した規範関数の値が最大となるように最急勾配法により上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を更新することを反復して実行する更新手段と、
上記計算された信号対雑音比が上記しきい値以上であるとき、上記計算設定手段の処理を反復して実行する第2の制御手段とを備え、
これによって、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ことを特徴とするアレーアンテナの制御装置。
An excitation element for receiving a radio signal, at least one non-excitation element provided at a predetermined distance from the excitation element, and a variable reactance element connected to each of the non-excitation elements, By changing the reactance value of each variable reactance element, each non-excited element operates as a director or a reflector, respectively, and the array antenna control apparatus changes the directivity characteristics of the array antenna.
The range of reactance values that can be taken by each of the variable reactance elements is divided into two, and when the median value of each range after two minutes is set, the two normative functions related to the radio signal received by the array antenna are used. The value of each normative function corresponding to the median value of each range after bisection is calculated, and the normative function value corresponding to the median value of each range after dichotomy for at least one of the two normative functions Calculation setting means for setting each reactance value corresponding to a more increasing normative function value as a new set value of each reactance value of each variable reactance element;
First control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means a predetermined number of times;
After executing the processing of the second means, based on a radio signal received by the array antenna, a predetermined signal-to-noise ratio calculation function including one of the two reference functions is used. Calculating means for calculating a signal-to-noise ratio of the received radio signal;
When the calculated signal-to-noise ratio is lower than a predetermined threshold value, the reactance values of the variable reactance elements are sequentially perturbed by a predetermined shift amount, and the reactance values are calculated based on the radio signals received by the array antenna. The gradient vector of each normative function relating to the value is calculated, and the value of the normative function corresponding to the gradient vector having the maximum norm is calculated based on the gradient vector having the maximum norm among the calculated gradient vectors. Updating means for repeatedly executing the reactance value of each variable reactance element by the steepest gradient method so as to maximize
Second control means for repeatedly executing the processing of the calculation setting means when the calculated signal-to-noise ratio is equal to or greater than the threshold value;
Thus, the array antenna control apparatus calculates and sets the reactance value of the variable reactance element for directing the main beam of the array antenna in the direction of the desired wave and directing the null in the direction of the interference wave.
上記2つの規範関数は、
所定の期間における上記受信された無線信号の4乗値の平均値を上記受信された無線信号の2乗値の平均値の2乗値で除算してなる第1の規範関数と、
Mを2以上の整数とし、所定の期間における上記受信された無線信号のM乗値の平均値の絶対値の2乗値を上記受信された無線信号のM乗値の絶対値の2乗値の平均値で除算してなる第2の規範関数とを含むことを特徴とする請求項1乃至4のうちのいずれか1つに記載のアレーアンテナの制御装置。
The above two normative functions are
A first normative function formed by dividing an average value of the fourth power value of the received radio signal in a predetermined period by a square value of the average value of the square value of the received radio signal;
M is an integer greater than or equal to 2, and the square value of the absolute value of the average value of the M power values of the received radio signal in a predetermined period is the square value of the absolute value of the M power value of the received radio signal. 5. The array antenna control apparatus according to claim 1, further comprising a second reference function obtained by dividing the average value of the second reference function.
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Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8045512B2 (en) 2005-10-27 2011-10-25 Qualcomm Incorporated Scalable frequency band operation in wireless communication systems
US8098568B2 (en) 2000-09-13 2012-01-17 Qualcomm Incorporated Signaling method in an OFDM multiple access system
US8446892B2 (en) 2005-03-16 2013-05-21 Qualcomm Incorporated Channel structures for a quasi-orthogonal multiple-access communication system
US8462859B2 (en) 2005-06-01 2013-06-11 Qualcomm Incorporated Sphere decoding apparatus
US8477684B2 (en) 2005-10-27 2013-07-02 Qualcomm Incorporated Acknowledgement of control messages in a wireless communication system
US8565194B2 (en) 2005-10-27 2013-10-22 Qualcomm Incorporated Puncturing signaling channel for a wireless communication system
US8582548B2 (en) 2005-11-18 2013-11-12 Qualcomm Incorporated Frequency division multiple access schemes for wireless communication
US8582509B2 (en) 2005-10-27 2013-11-12 Qualcomm Incorporated Scalable frequency band operation in wireless communication systems
US8599945B2 (en) 2005-06-16 2013-12-03 Qualcomm Incorporated Robust rank prediction for a MIMO system
US8611284B2 (en) 2005-05-31 2013-12-17 Qualcomm Incorporated Use of supplemental assignments to decrement resources
US8644292B2 (en) 2005-08-24 2014-02-04 Qualcomm Incorporated Varied transmission time intervals for wireless communication system
US8693405B2 (en) 2005-10-27 2014-04-08 Qualcomm Incorporated SDMA resource management
US8831607B2 (en) 2006-01-05 2014-09-09 Qualcomm Incorporated Reverse link other sector communication
US8879511B2 (en) 2005-10-27 2014-11-04 Qualcomm Incorporated Assignment acknowledgement for a wireless communication system
US8885628B2 (en) 2005-08-08 2014-11-11 Qualcomm Incorporated Code division multiplexing in a single-carrier frequency division multiple access system
US8917654B2 (en) 2005-04-19 2014-12-23 Qualcomm Incorporated Frequency hopping design for single carrier FDMA systems
US9088384B2 (en) 2005-10-27 2015-07-21 Qualcomm Incorporated Pilot symbol transmission in wireless communication systems
US9130810B2 (en) 2000-09-13 2015-09-08 Qualcomm Incorporated OFDM communications methods and apparatus
US9137822B2 (en) 2004-07-21 2015-09-15 Qualcomm Incorporated Efficient signaling over access channel
US9136974B2 (en) 2005-08-30 2015-09-15 Qualcomm Incorporated Precoding and SDMA support
US9144060B2 (en) 2005-10-27 2015-09-22 Qualcomm Incorporated Resource allocation for shared signaling channels
US9143305B2 (en) 2005-03-17 2015-09-22 Qualcomm Incorporated Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system
US9148256B2 (en) 2004-07-21 2015-09-29 Qualcomm Incorporated Performance based rank prediction for MIMO design
US9154211B2 (en) 2005-03-11 2015-10-06 Qualcomm Incorporated Systems and methods for beamforming feedback in multi antenna communication systems
US9172453B2 (en) 2005-10-27 2015-10-27 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for pre-coding frequency division duplexing system
US9179319B2 (en) 2005-06-16 2015-11-03 Qualcomm Incorporated Adaptive sectorization in cellular systems
US9184870B2 (en) 2005-04-01 2015-11-10 Qualcomm Incorporated Systems and methods for control channel signaling
US9209956B2 (en) 2005-08-22 2015-12-08 Qualcomm Incorporated Segment sensitive scheduling
US9210651B2 (en) 2005-10-27 2015-12-08 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for bootstraping information in a communication system
US9225416B2 (en) 2005-10-27 2015-12-29 Qualcomm Incorporated Varied signaling channels for a reverse link in a wireless communication system
US9225488B2 (en) 2005-10-27 2015-12-29 Qualcomm Incorporated Shared signaling channel
US9246560B2 (en) 2005-03-10 2016-01-26 Qualcomm Incorporated Systems and methods for beamforming and rate control in a multi-input multi-output communication systems
US9307544B2 (en) 2005-04-19 2016-04-05 Qualcomm Incorporated Channel quality reporting for adaptive sectorization
US9461859B2 (en) 2005-03-17 2016-10-04 Qualcomm Incorporated Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system
US9520972B2 (en) 2005-03-17 2016-12-13 Qualcomm Incorporated Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system
US9660776B2 (en) 2005-08-22 2017-05-23 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for providing antenna diversity in a wireless communication system

Cited By (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10313069B2 (en) 2000-09-13 2019-06-04 Qualcomm Incorporated Signaling method in an OFDM multiple access system
US8098568B2 (en) 2000-09-13 2012-01-17 Qualcomm Incorporated Signaling method in an OFDM multiple access system
US8098569B2 (en) 2000-09-13 2012-01-17 Qualcomm Incorporated Signaling method in an OFDM multiple access system
US9426012B2 (en) 2000-09-13 2016-08-23 Qualcomm Incorporated Signaling method in an OFDM multiple access system
US9130810B2 (en) 2000-09-13 2015-09-08 Qualcomm Incorporated OFDM communications methods and apparatus
US11032035B2 (en) 2000-09-13 2021-06-08 Qualcomm Incorporated Signaling method in an OFDM multiple access system
US11039468B2 (en) 2004-07-21 2021-06-15 Qualcomm Incorporated Efficient signaling over access channel
US10849156B2 (en) 2004-07-21 2020-11-24 Qualcomm Incorporated Efficient signaling over access channel
US10517114B2 (en) 2004-07-21 2019-12-24 Qualcomm Incorporated Efficient signaling over access channel
US10237892B2 (en) 2004-07-21 2019-03-19 Qualcomm Incorporated Efficient signaling over access channel
US10194463B2 (en) 2004-07-21 2019-01-29 Qualcomm Incorporated Efficient signaling over access channel
US9148256B2 (en) 2004-07-21 2015-09-29 Qualcomm Incorporated Performance based rank prediction for MIMO design
US9137822B2 (en) 2004-07-21 2015-09-15 Qualcomm Incorporated Efficient signaling over access channel
US9246560B2 (en) 2005-03-10 2016-01-26 Qualcomm Incorporated Systems and methods for beamforming and rate control in a multi-input multi-output communication systems
US9154211B2 (en) 2005-03-11 2015-10-06 Qualcomm Incorporated Systems and methods for beamforming feedback in multi antenna communication systems
US8547951B2 (en) 2005-03-16 2013-10-01 Qualcomm Incorporated Channel structures for a quasi-orthogonal multiple-access communication system
US8446892B2 (en) 2005-03-16 2013-05-21 Qualcomm Incorporated Channel structures for a quasi-orthogonal multiple-access communication system
US9461859B2 (en) 2005-03-17 2016-10-04 Qualcomm Incorporated Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system
US9520972B2 (en) 2005-03-17 2016-12-13 Qualcomm Incorporated Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system
US9143305B2 (en) 2005-03-17 2015-09-22 Qualcomm Incorporated Pilot signal transmission for an orthogonal frequency division wireless communication system
US9184870B2 (en) 2005-04-01 2015-11-10 Qualcomm Incorporated Systems and methods for control channel signaling
US9036538B2 (en) 2005-04-19 2015-05-19 Qualcomm Incorporated Frequency hopping design for single carrier FDMA systems
US8917654B2 (en) 2005-04-19 2014-12-23 Qualcomm Incorporated Frequency hopping design for single carrier FDMA systems
US9408220B2 (en) 2005-04-19 2016-08-02 Qualcomm Incorporated Channel quality reporting for adaptive sectorization
US9307544B2 (en) 2005-04-19 2016-04-05 Qualcomm Incorporated Channel quality reporting for adaptive sectorization
US8611284B2 (en) 2005-05-31 2013-12-17 Qualcomm Incorporated Use of supplemental assignments to decrement resources
US8462859B2 (en) 2005-06-01 2013-06-11 Qualcomm Incorporated Sphere decoding apparatus
US8599945B2 (en) 2005-06-16 2013-12-03 Qualcomm Incorporated Robust rank prediction for a MIMO system
US9179319B2 (en) 2005-06-16 2015-11-03 Qualcomm Incorporated Adaptive sectorization in cellular systems
US9693339B2 (en) 2005-08-08 2017-06-27 Qualcomm Incorporated Code division multiplexing in a single-carrier frequency division multiple access system
US8885628B2 (en) 2005-08-08 2014-11-11 Qualcomm Incorporated Code division multiplexing in a single-carrier frequency division multiple access system
US9660776B2 (en) 2005-08-22 2017-05-23 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for providing antenna diversity in a wireless communication system
US9209956B2 (en) 2005-08-22 2015-12-08 Qualcomm Incorporated Segment sensitive scheduling
US9860033B2 (en) 2005-08-22 2018-01-02 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for antenna diversity in multi-input multi-output communication systems
US9240877B2 (en) 2005-08-22 2016-01-19 Qualcomm Incorporated Segment sensitive scheduling
US9246659B2 (en) 2005-08-22 2016-01-26 Qualcomm Incorporated Segment sensitive scheduling
US8787347B2 (en) 2005-08-24 2014-07-22 Qualcomm Incorporated Varied transmission time intervals for wireless communication system
US8644292B2 (en) 2005-08-24 2014-02-04 Qualcomm Incorporated Varied transmission time intervals for wireless communication system
US9136974B2 (en) 2005-08-30 2015-09-15 Qualcomm Incorporated Precoding and SDMA support
US9144060B2 (en) 2005-10-27 2015-09-22 Qualcomm Incorporated Resource allocation for shared signaling channels
US10805038B2 (en) 2005-10-27 2020-10-13 Qualcomm Incorporated Puncturing signaling channel for a wireless communication system
US9088384B2 (en) 2005-10-27 2015-07-21 Qualcomm Incorporated Pilot symbol transmission in wireless communication systems
US9225488B2 (en) 2005-10-27 2015-12-29 Qualcomm Incorporated Shared signaling channel
US8045512B2 (en) 2005-10-27 2011-10-25 Qualcomm Incorporated Scalable frequency band operation in wireless communication systems
US9172453B2 (en) 2005-10-27 2015-10-27 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for pre-coding frequency division duplexing system
US8879511B2 (en) 2005-10-27 2014-11-04 Qualcomm Incorporated Assignment acknowledgement for a wireless communication system
US9225416B2 (en) 2005-10-27 2015-12-29 Qualcomm Incorporated Varied signaling channels for a reverse link in a wireless communication system
US9210651B2 (en) 2005-10-27 2015-12-08 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for bootstraping information in a communication system
US8477684B2 (en) 2005-10-27 2013-07-02 Qualcomm Incorporated Acknowledgement of control messages in a wireless communication system
US8842619B2 (en) 2005-10-27 2014-09-23 Qualcomm Incorporated Scalable frequency band operation in wireless communication systems
US8582509B2 (en) 2005-10-27 2013-11-12 Qualcomm Incorporated Scalable frequency band operation in wireless communication systems
US8565194B2 (en) 2005-10-27 2013-10-22 Qualcomm Incorporated Puncturing signaling channel for a wireless communication system
US8693405B2 (en) 2005-10-27 2014-04-08 Qualcomm Incorporated SDMA resource management
US8582548B2 (en) 2005-11-18 2013-11-12 Qualcomm Incorporated Frequency division multiple access schemes for wireless communication
US8681764B2 (en) 2005-11-18 2014-03-25 Qualcomm Incorporated Frequency division multiple access schemes for wireless communication
US8831607B2 (en) 2006-01-05 2014-09-09 Qualcomm Incorporated Reverse link other sector communication

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