JP2006186584A

JP2006186584A - 到来方向推定装置

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Publication number: JP2006186584A
Application number: JP2004377084A
Authority: JP
Inventors: Taillefer Eddy; タユフェールエディ; Takashi Ohira; 孝大平
Original assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Current assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】切換可能な指向性の精度と無関係に到来波の到来方向を推定できる到来方向推定装置を提供する。
【解決手段】アレーアンテナ１０は、そのビームパターンが複数のビームパターンに切換えられ、Ｌ個の到来波を受信する。方向推定手段３０は、アレーアンテナ１０が受信した受信信号に基づいて、アンテナ素子１〜７の素子間結合が反映された相関行列を演算し、その演算した相関行列と、アレーアンテナ１０のステアリングベクトルとに基づいてアレーアンテナ１０の受信電力スペクトルを演算する。そして、方向推定手段３０は、受信電力スペクトルにおいてピークが現れる方向をＬ個の到来波の到来方向と推定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、到来波の到来方向を推定する到来方向推定装置に関するものである。

非特許文献１は、電気的に指向性を切換可能なアレーアンテナを用いて到来波の到来方向を推定する到来方向推定方法を開示する。アレーアンテナは、１本の給電素子と、６本の無給電素子とからなり、６本の無給電素子は、給電素子の回りに正六角形に配列される。そして、６本の無給電素子には、可変容量素子であるバラクタダイオードが装荷されており、バラクタダイオードのリアクタンスを変えることによってアレーアンテナの指向性が切換えられる。

非特許文献１に開示された到来方向推定方法は、６本の無給電素子に装荷された６個の可変容量素子のリアクタンスを変えてビームの指向性を０〜３６０度の範囲において３０度ごとに変えながら１２個の電波を受信し、その受信した１２の電波のうち、振幅が最大となる電波を受信した方向を到来波の到来方向と推定する方法である。
Takashi OHIRA and Koichi GYODA, "Hand-Held Microwave Direction-of-Arrival Finder Based on Varacter-Tuned Analog Aerial Beamforming"，Proceedings of APMC 2001, Taipei, Taiwan, R.O.C., 2001, IEEE, p585-588．

しかし、非特許文献１に記載された到来方向推定方法では、０〜３６０度の範囲において指向性を切換えることができる精度によって到来波の到来方向を推定する精度が制約されるという問題がある。即ち、０〜３６０度の範囲において指向性を３０度毎に０度、３０度、６０度、９０度、１２０度、１５０度、１８０度、２１０度、２４０度、２７０度、３００度および３３０度と切換えた場合、推定された到来波の到来方向の精度は、３０度よりも低く、３０〜６０度の範囲、６０度〜９０度の範囲、９０度〜１２０度の範囲、１２０度〜１５０度の範囲、１５０度〜１８０度の範囲、１８０度〜２１０度の範囲、２１０度〜２４０度の範囲、２４０度〜２７０度の範囲、２７０度〜３００度の範囲、３００度〜３３０度の範囲および３３０度〜０度の範囲の方向から到来する到来波の到来方向を推定することができない。

また、非特許文献１に記載された到来方向推定方法では、振幅が最大となる電波を受信した方向を到来方向と推定するため、推定可能な到来波の数は、１つに限られ、複数の到来波の到来方向を推定することができないという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、切換可能な指向性の精度と無関係に到来波の到来方向を推定できる到来方向推定装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、１つ以上の到来波の到来方向を推定可能な到来方向推定装置を提供することである。

この発明によれば、到来方向推定装置は、Ｌ（Ｌは、正の整数）個の到来波の到来方向を推定する到来方向推定装置であって、アレーアンテナと、ビームパターン切換手段と、方向推定手段とを備える。アレーアンテナは、１本の給電素子とＭ（Ｍは、２以上の整数）本の無給電素子とからなるＭ＋１本のアンテナ素子を含む。ビームパターン切換手段は、Ｍ本の無給電素子に装荷された可変容量素子の少なくとも１つの容量を変化させてアレーアンテナのビームパターンを切換える。方向推定手段は、アレーアンテナのビームパターンが複数のビームパターンに切換えられたときにアレーアンテナが受信する受信信号に基づいて、Ｍ＋１本のアンテナ素子の素子間結合が反映されたアレーアンテナの受信電力スペクトルを演算し、その演算した受信電力スペクトルに現れるピークの方向をＬ個の到来波の到来方向と推定する。

好ましくは、複数のビームパターンは、無指向性のビームパターンと、指向性のビームパターンとを含む。

好ましくは、方向推定手段は、受信信号に基づいてＭ＋１本のアンテナ素子の素子間結合が反映され、かつ、Ｌ個の到来波の相関を示す相関行列を演算し、その演算した相関行列と、アレーアンテナのステアリングベクトルとに基づいて受信電力スペクトルを演算する。

この発明による到来方向推定装置においては、アレーアンテナのビームパターンが複数のビームパターンに順次切換えられたときにアレーアンテナが受信した受信信号に基づいて、Ｍ＋１本のアンテナ素子の素子間結合が反映されたアレーアンテナの受信電力スペクトルが演算され、その演算された受信電力スペクトルにおいてピークが現れる方向をＬ個の到来波の到来方向と推定する。この場合、Ｍ＋１本のアンテナ素子の素子間結合は、アレーアンテナの指向性を切換える精度と無関係に生じるので、この発明による到来方向推定装置においては、アレーアンテナの指向性を切換える精度に拘束されない受信電力スペクトルに基づいてＬ個の到来波の到来方向が推定される。

従って、この発明によれば、アレーアンテナの指向性を切換える精度と無関係に到来波の到来方向を推定できる。

また、この発明による到来方向推定装置においては、受信電力スペクトルに現れるピークの角度を到来波の到来方向と推定するので、受信電力スペクトルに現れるピークの数に等しい数の到来波の到来方向を推定できる。即ち、１以上の到来波の到来方向を推定できる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による到来方向推定装置の概略図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による到来方向推定装置１００は、アレーアンテナ１０と、ビームパターン切換手段２０と、方向推定手段３０とを備える。

アレーアンテナ１０は、アンテナ素子１〜７と、バラクタダイオード１１〜１６とを含む。アンテナ素子１〜７は、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸からなるｘｙｚ直交座標におけるｚ軸に沿ってｘ−ｙ平面（所定平面）に配置される。

図２は、図１に示すｘ−ｙ平面におけるアンテナ素子１〜７の平面配置図である。図２を参照して、アンテナ素子２〜７は、アンテナ素子１を中心にして正六角形に配置される。そして、アンテナ素子２〜７の各々とアンテナ素子１との間隔は、約λ／４（λ：アレーアンテナ１０によって送受信される電波の波長）であり、アンテナ素子２〜７の配置間隔も、約λ／４である。

再び、図１を参照して、アンテナ素子１は、給電素子であり、アンテナ素子２〜７は、無給電素子である。バラクタダイオード１１〜１６は、それぞれ、アンテナ素子２〜７と接地ノードとの間に接続される。これによって、無給電素子であるアンテナ素子２〜７には、可変容量素子であるバラクタダイオード１１〜１６がそれぞれ装荷される。

このように、アレーアンテナ１０は、１本の給電素子（アンテナ素子１）と、６本の無給電素子（アンテナ素子２〜７）とからなる７本のアンテナ素子が給電素子を中心にして正六角形に配列された構造からなる。

ビームパターン切換手段２０は、バラクタダイオード１１〜１６に制御電圧セットＣＶＬ１〜ＣＶＬ６を供給し、アレーアンテナ１０から放射されるビームパターンを切換える。バラクタダイオード１１〜１６は、それぞれ、制御電圧ＣＶＬ１〜ＣＶＬ６によって容量（リアクタンス値）が変化する。

そして、ビームパターン切換手段２０は、バラクタダイオード１１〜１６におけるリアクタンス値ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６からなるリアクタンスセットｘ_ｍが表１に示すように変化するように制御電圧セットＣＶＬ１〜ＣＶＬ６をバラクタダイオード１１〜１６へ供給する。

リアクタンス値ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６の全てが２０７Ωであるとき（ｍ＝０）、アレーアンテナ１０は、全方位に感度があるオムニパターン（無指向性のビームパターン）からなるビームパターンＢＰＭ０を放射する。また、リアクタンス値ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６が、それぞれ、１３８１Ω、−１１０７Ω、−１７９９Ω、−９９０Ω、−１７００Ω、および−５４０Ωであるとき（ｍ＝１）、アレーアンテナ１０は、０度の方向ＤＩＲ１に指向性があるビームパターンＢＰＭ１を放射する。なお、給電素子１から無給電素子２への方向を０度の方向とする（図２参照）。

更に、リアクタンス値ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６が、それぞれ、−９４８Ω、１６５０Ω、−１１４０Ω、−１６５４Ω、−９０８Ω、および−１８２０Ωであるとき（ｍ＝２）、アレーアンテナ１０は、６０度の方向ＤＩＲ２に指向性があるビームパターンＢＰＭ２を放射する。

更に、リアクタンス値ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６が、それぞれ、−１６２７Ω、−９９８Ω、１５７４Ω、−９９８Ω、−１６２４Ω、および−９２８Ωであるとき（ｍ＝３）、アレーアンテナ１０は、１２０度の方向ＤＩＲ３に指向性があるビームパターンＢＰＭ３を放射する。

更に、リアクタンス値ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６が、それぞれ、−９６５Ω、−１５６３Ω、−７７５Ω、１３８３Ω、−８９４Ω、および−１８０４Ωであるとき（ｍ＝４）、アレーアンテナ１０は、１８０度の方向ＤＩＲ４に指向性があるビームパターンＢＰＭ４を放射する。

更に、リアクタンス値ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６が、それぞれ、−１６３１Ω、−９１８Ω、−１６２２Ω、−９４１Ω、１４６９Ω、および−９５０Ωであるとき（ｍ＝５）、アレーアンテナ１０は、２４０度の方向ＤＩＲ５に指向性があるビームパターンＢＰＭ５を放射する。

更に、リアクタンス値ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６が、それぞれ、−８３２Ω、−１４４６Ω、−９７５Ω、−１６３９Ω、−７９０Ω、および１２６９Ωであるとき（ｍ＝６）、アレーアンテナ１０は、３００度の方向ＤＩＲ６に指向性があるビームパターンＢＰＭ６を放射する（図２参照）。

このように、ビームパターン切換手段２０は、無給電素子であるアンテナ素子２〜７に装荷されたバラクタダイオード１１〜１６のリアクタンス値ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６を変えることによってアレーアンテナ１０から放射されるビームパターンを切換える。

方向推定手段３０は、アレーアンテナ１０の給電素子であるアンテナ素子１と接続され、アレーアンテナ１０のビームパターンが図２に示すビームパターンＢＰＭ０〜ＢＰＭ６に順次切換えられたときの受信信号ｙ_ｍ（ｔ）（ｍ＝０〜６）をアンテナ素子１から受ける。そして、方向推定手段３０は、受信信号ｙ_ｍ（ｔ）に基づいて、後述する方法によって、アレーアンテナ１０が到来波を受信するときの受信電力スペクトルを演算し、その演算した受信電力スペクトルにおいてピークが現れる角度（方向）を到来波の到来方向と推定する。

この発明においては、図１に示すｘ−ｙ平面内における方角を示す方位角を有する到来波を到来方向推定の対象とする。

Ｌ（Ｌは正の整数）個の到来波がアレーアンテナ１０に到来している環境を考える。Ｌ個の到来波がアレーアンテナ１０へ到来する場合、リアクタンスセットｘ_ｍ（＝ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６）で得られる受信信号ベクトル＜ｙ＞は、次式によって表わされる。

なお、”Ｔ”は、転置を表す。また、この明細書においては、表記＜Ｘ＞は、行列ＸまたはベクトルＸを意味する。従って、表記＜ｙ＞は、式（１）におけるベクトルｙを表わす。

方向推定手段３０は、受信信号ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｍを給電素子１から受けると、［ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｍ］^Ｔからなる受信信号ベクトル＜ｙ＞の相関行列＜Ｒ_ｙｙ＞を次式によって演算する。

なお、式（２）における”＊”は、複素共役を表し、ｋは、スナップショット数であり、”Ｈ”は、エルミート転置を表す。

そして、方向推定手段３０は、次式によってステアリングベクトル＜ａ（θ）＞を演算する。

なお、式（３）におけるθは、給電素子１から無給電素子２への方向を０度とする到来波の到来方向であり、φ_１，・・・，φ_Ｍは、給電素子１から無給電素子２への方向を０度とするＭ本の無給電素子（アンテナ素子２〜７）の方位角である。そして、到来波の個数をＬ（Ｌは正の整数）個とした場合、θは、θ_１，θ_２，・・・，θ_Ｌからなる。

その後、方向推定手段３０は、式（２）によって演算した相関行列＜Ｒ_ｙｙ＞と、式（３）によって演算したステアリングベクトル＜ａ（θ）＞とを次式に代入して受信電力スペクトルＰ_ＢＦ（θ）を演算する。

なお、受信電力スペクトルＰ_ＢＦ（θ）は、規格化された受信電力を表す。

引き続いて、方向推定手段３０は、式（４）により演算した受信電力スペクトルＰ_ＢＦ（θ）においてピークが現れる角度θをＬ個の到来波の到来方向と推定する。即ち、方向推定手段３０は、次式によってＬ個の到来波の到来方向を推定する。

図３は、Ｌ個の到来波の到来方向を推定する動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、ビームパターン切換手段２０は、表１に示すリアクタンスセットに従ってバラクタダイオード１１〜１６に供給する制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ６を順次切換え、オムニパターン、０度、６０度、１２０度、１８０度、２４０度、および３００度の方向ＤＩＲ１〜ＤＩＲ６に指向性を有するビームパターンをアレーアンテナ１０に順次設定する（ステップＳ１）。

そして、アレーアンテナ１０は、ビームパターン切換手段２０からの制御に従ってビームパターンＢＰＭ０〜ＢＰＭ６（図２参照）からなるビームを順次放射し、受信信号ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｍを順次受信するとともに（ステップＳ２）、その受信した受信信号ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｍをアンテナ素子１（給電素子）から方向推定手段３０へ出力する。

方向推定手段３０は、アレーアンテナ１０から受けた受信信号ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｍから受信信号ベクトル＜ｙ＞＝［ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｍ］^Ｔを生成し、その生成した受信信号ベクトル＜ｙ＞＝［ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｍ］^Ｔに基づいて、式（２）により相関行列＜Ｒ_ｙｙ＞を演算する（ステップＳ３）。

そして、方向推定手段３０は、式（３）によりステアリングベクトル＜ａ（θ）＞を演算し、その演算したステアリングベクトル＜ａ（θ）＞と、式（２）により演算した相関行列＜Ｒ_ｙｙ＞とを式（４）に代入して受信電力スペクトルＰ_ＢＦ（θ）を演算する。（ステップＳ４）。

その後、方向推定手段３０は、式（５）により受信電力スペクトルＰ_ＢＦ（θ）においてピークが現れる角度θを検出し、その検出した角度θをＬ個の到来波の到来方向と推定する（ステップＳ５）。

これにより、一連の動作が終了する。

このように、方向推定手段３０は、アレーアンテナ１０のビームパターンが複数のビームパターン（ＢＰＭ０〜ＢＰＭ６）に順次切換えられたときにアレーアンテナ１０が受信した受信信号ベクトル＜ｙ＞＝［ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｍ］^Ｔに基づいて、Ｌ個の到来波の相関を示す相関行列＜Ｒ_ｙｙ＞を演算し、その演算した相関行列＜Ｒ_ｙｙ＞と、ステアリングベクトル＜ａ（θ）＞とに基づいて受信電力スペクトルＰ_ＢＦ（θ）を演算してＬ個の到来波の到来方向を推定する。

受信信号ベクトル＜ｙ＞＝［ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｍ］^Ｔは、次式（６）によって表される。

ただし、行列＜Ｗ＞は、等価ウエイト行列であり、行列＜Ａ＞は、ステアリング行列であり、ベクトル＜ｕ（ｔ）＞は、到来信号ベクトルであり、ベクトル＜ｎ（ｔ）＞は、熱雑音である。なお、ステアリング行列＜Ａ＞の各要素であるステアリングベクトル＜ａ（θ_ｉ）＞（ｉ＝１〜Ｌであり、Ｌは、到来波の個数を示す）の各々は、式（３）によって表される。

このように、受信信号ベクトル＜ｙ＞＝［ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｍ］^Ｔは、等価ウエイト行列＜Ｗ＞を用いて表され、等価ウエイト行列＜Ｗ＞は、アンテナ素子１〜７の素子間結合を含むものであるので、受信信号ベクトル＜ｙ＞＝［ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｍ］^Ｔに基づいて演算された受信電力スペクトルＰ_ＢＦ（θ）は、アンテナ素子１〜７の素子間結合が反映されたスペクトルになる。即ち、受信電力スペクトルＰ_ＢＦ（θ）は、アンテナ素子１〜７が相互に結合しながらアレーアンテナ１０によって受信された電波の電力を示すスペクトルになる。そして、アンテナ素子１〜７の素子間結合は、バラクタダイオード１１〜１６のリアクタンス値ｘ_ｍ１〜ｘ_ｍ６によって決定され、リアクタンスセットｘ_ｍ（＝［ｘ_ｍ１，ｘ_ｍ２，・・・，ｘ_ｍ６］）がどのようなリアクタンスセットに設定されても、アンテナ素子１〜７の素子間結合は生じる。即ち、アンテナ素子１〜７の素子間結合は、アレーアンテナ１０の指向性を切換える精度と無関係に生じる。その結果、受信電力スペクトルＰ_ＢＦ（θ）は、アレーアンテナ１０の指向性を切換える精度に拘束されないスペクトルになる。

従って、この発明によれば、アレーアンテナ１０の指向性を切換える精度と無関係に到来波の到来方向を推定できる。

また、受信電力スペクトルＰ_ＢＦ（θ）に現れるピークの角度θを到来波の到来方向と推定するので、受信電力スペクトルＰ_ＢＦ（θ）に複数のピークが現れれば、複数の到来波の到来方向を推定できる。つまり、１以上の到来波の到来方向を推定できる。

更に、受信電力スペクトルＰ_ＢＦ（θ）は、受信信号ベクトル＜ｙ＞＝［ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｍ］^Ｔに基づいて演算されるので、到来波の到来方向を推定する過程において等価ウエイト行列＜Ｗ＞を演算しなくても到来波の到来方向を推定できる。

なお、式（２）により相関行列＜Ｒ_ｙｙ＞を演算することは、受信信号に基づいてＭ＋１本のアンテナ素子の素子間結合が反映され、かつ、Ｌ個の到来波の相関を示す相関行列を演算することに相当する。上述したように、受信信号ベクトル＜ｙ＞＝［ｙ_０，ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｍ］^Ｔは、アンテナ素子１〜７の素子間結合を含む等価ウエイト行列＜Ｗ＞を用いて表されるからである。

また、図３に示す動作は、実際には、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）によって実行される。ＣＰＵは、図３に示す各ステップを備えるプログラムをＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）から読出し、その読出したプログラムを実行して図３に示すフローチャートに従ってＬ個の到来波の到来方向を推定する。

図４は、到来方向のエラーと到来方向との関係を示す図である。図４において、縦軸は、到来方向のエラーを表し、横軸は、到来方向を表す。なお、図４は、実験結果を示す。

０〜３６０度の範囲において、推定された到来方向のエラーは、約±８度の範囲内に入っており、到来方向推定装置１００は、アレーアンテナ１０の指向性を切換可能な精度（＝３０度）よりも高い精度で到来波の到来方向を推定できることが解った。

なお、上記においては、式（４）によって演算された受信電力スペクトルＰ_ＢＦ（θ）に基づいて、到来波の到来方向を推定すると説明したが、この発明においては、これに限られず、次の方法によって到来波の到来方向を推定してもよい。

方向推定手段３０は、式（２）により相関行列＜Ｒ_ｙｙ＞を演算した後、相関行列＜Ｒ_ｙｙ＞に固有値分解を施し、最大の固有値λ_１が得られるときの固有ベクトルｖ_１を次式より求める。

そして、方向推定手段３０は、式（３）によりステアリングベクトル＜ａ（θ）＞を演算し、その演算したステアリングベクトル＜ａ（θ）＞と、式（７）により演算した固有ベクトルｖ_１とを次式に代入して受信電力スペクトルＰ_{ＳＰＥＣＴＲＡＬ}を演算する。

その後、方向推定手段３０は、受信電力スペクトルＰ_{ＳＰＥＣＴＲＡＬ}においてピークが現れる角度θを到来波の到来方向と推定する。即ち、方向推定手段３０は、次式によって到来波の到来方向と推定する。

受信電力スペクトルＰ_{ＳＰＥＣＴＲＡＬ}に基づいて、到来波の到来方向を推定する場合、相関行列＜Ｒ_ｙｙ＞を演算しなくても到来波の到来方向を推定できる。

上記においては、アレーアンテナ１０は、７本のアンテナ素子１〜７を有すると説明したが、この発明においては、これに限らず、アレーアンテナ１０は、１本の給電素子と、２本の無給電素子とからなる３本のアンテナ素子を少なくとも備えていればよい。

２本の無給電素子があれば、給電素子を中心にして２本の無給電素子を対称に配置することができ、２本の無給電素子に装荷された２個のバラクタダイオードに供給する制御電圧の電圧値を多段階に制御することによって、０〜３６０度の範囲において、アレーアンテナ１０の指向性を６０度ごとに切換え可能である。

従って、アレーアンテナ１０は、少なくとも３本のアンテナ素子を備えていればよい。

上記においては、アレーアンテナ１０のビームパターンは、オムニパターン、０度、６０度、１２０度、１８０度、２４０度、３００度の方向に指向性ＤＩＲ１〜ＤＩＲ６を有するビームパターンの順に切換えられると、説明したが、この発明においては、ビームパターンを切換える順序は、任意であってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、切換可能な指向性の精度と無関係に到来波の到来方向を推定できる到来方向推定装置に適用される。また、この発明は、１つ以上の到来波の到来方向を推定可能な到来方向推定装置に適用される。

この発明の実施の形態による到来方向推定装置の概略図である。図１に示すｘ−ｙ平面におけるアンテナ素子の平面配置図である。Ｌ個の到来波の到来方向を推定する動作を説明するためのフローチャートである。到来方向のエラーと到来方向との関係を示す図である。

符号の説明

１〜７アンテナ素子、１０アレーアンテナ、１１〜１６バラクタダイオード、２０ビームパターン切換手段、３０方向推定手段、１００到来方向推定装置、ＢＰＭ０〜ＢＰＭ６ビームパターン。

Claims

Ｌ（Ｌは、正の整数）個の到来波の到来方向を推定する到来方向推定装置であって、
１本の給電素子とＭ（Ｍは、２以上の整数）本の無給電素子とからなるＭ＋１本のアンテナ素子を含むアレーアンテナと、
前記Ｍ本の無給電素子に装荷された可変容量素子の少なくとも１つの容量を変化させて前記アレーアンテナのビームパターンを切換えるビームパターン切換手段と、
前記アレーアンテナのビームパターンが複数のビームパターンに切換えられたときに前記アレーアンテナが受信する受信信号に基づいて、前記Ｍ＋１本のアンテナ素子の素子間結合が反映された前記アレーアンテナの受信電力スペクトルを演算し、その演算した受信電力スペクトルに現れるピークの方向を前記Ｌ個の到来波の到来方向と推定する方向推定手段とを備える到来方向推定装置。
前記複数のビームパターンは、無指向性のビームパターンと、指向性のビームパターンとを含む、請求項１に記載の到来方向推定装置。
前記方向推定手段は、前記受信信号に基づいて前記Ｍ＋１本のアンテナ素子の素子間結合が反映され、かつ、前記Ｌ個の到来波の相関を示す相関行列を演算し、その演算した相関行列と、前記アレーアンテナのステアリングベクトルとに基づいて前記受信電力スペクトルを演算する、請求項１または請求項２に記載の到来方向推定装置。