JP2007051984A

JP2007051984A - 干渉波抑圧装置及び干渉波抑圧方法

Info

Publication number: JP2007051984A
Application number: JP2005239085A
Authority: JP
Inventors: Teruhiro Nakamura; 彰宏中村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2007-03-01

Abstract

【課題】干渉波抑圧時に発生する信号の不連続性を緩和することができ、これによって断続的な異音発生を抑制する。
【解決手段】ウェイトベクトル演算部３で求められた演算結果からアレイ応答値を求め（Ｓ２１）、アレイ応答値の遷移期間を設定し（Ｓ２２）、遷移期間の開始位置と終了位置のアレイ応答値からアレイ応答補正値を計算する（Ｓ２３）。上記設定のもとで、遷移期間内であるかどうかの判定を行い（Ｓ２４）、遷移期間内の場合には、受信信号にウェイトとアレイ応答補正値を掛け合わせることで、指向方位の利得の急激な変化を抑制して出力データとし（Ｓ２５）、遷移期間外の場合には、受信信号にウェイトのみを掛け合わせて出力データとする（Ｓ２６）。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば無線通信、レーダ、センサアレイによる到来方向推定システム等に用いられ、干渉波抑圧アルゴリズム（ＤＣＭＰ：Directionally Constrained Minimization of Power）を使用して到来電波の干渉波成分を抑圧する干渉波抑圧装置及び干渉波抑圧方法に関する。

従来より、無線通信、レーダ、センサアレイによる到来方向推定システム等において、妨害波あるいは不要波による干渉波の抑圧方法としてＤＣＭＰが知られている（例えば特許文献１参照）。このＤＣＭＰはウェイトにおける拘束条件の下で出力電力を最小化させる方法である。

ところで、従来のＤＣＭＰによる干渉波抑圧処理を行った結果に不連続が発生する場合がある。これは、干渉波の変化によって処理単位毎の干渉波抑圧ウェイトが急激に変動し、所望波の振幅位相も急激に変化することで、処理単位毎に不連続点が発生するためである。
特開２００３−２１５２３１号公報

以上述べたように、従来のＤＣＭＰによる干渉波抑圧処理では、干渉波の変化によって所望波の振幅・位相も急激に変化することで不連続点が発生するという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、干渉波抑圧時に発生する信号の不連続性を緩和することができる干渉波抑圧装置及び干渉波抑圧方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明は、到来電波の干渉波成分を抑圧する干渉波抑圧装置及び方法において、前記到来電波の受信信号にウェイトをかけて拘束条件の下で出力電力を最小化させるＤＣＭＰ（Directionally Constrained Minimization of Power）演算結果に対し、前記ＤＣＭＰ演算のウェイト演算結果から干渉波の変化によって振幅・位相が変化して発生する不連続点を求め、連続化に要する遷移期間を設定し、遷移期間の開始位置及び終了位置それぞれのウェイト演算値から遷移期間中の比率が徐々に１になるように補正値を計算し、遷移期間内の場合には、受信信号にウェイトと補正値を掛け合わせて出力データとし、遷移期間外の場合には、受信信号にウェイトのみを掛け合わせて出力データとすることを特徴とする。

このように、本発明では、干渉波抑圧ウェイトの急激な変動を緩和させるため、演算処理の継ぎ目に遷移期間を設け、遷移期間の補正値を求め、干渉波抑圧時における信号の不連続性を除去する。

本発明によれば、干渉波抑圧時に発生する信号の不連続性を緩和することができ、これによって断続的な異音発生を抑制することのできる干渉波抑圧装置及び干渉波抑圧方法を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明に係る干渉波抑圧方法を適用したセンサアレイによる到来方向推定システムの構成を示すブロック図である。図１において、センサアレイ受信信号は共分散行列演算部１に入力されて信号受信値の共分散行列が求められ、続いて逆行列演算部２で逆行列が求められてウェイトレベル演算部３に送られる。一方、上記受信信号は方向ベクトル演算部４で方向ベクトルが求められ、さらに拘束ベクトル／拘束応答ベクトル演算部５にて方向ベクトルから拘束ベクトルと拘束応答ベクトルが求められて、それぞれウェイトベクトル演算部３に送られる。

上記ウェイトベクトル演算部３では、演算部２，５で求められた演算結果からウェイトベクトルが求められる。このウェイトベクトルは、第１の乗算器６にてセンサアレイ受信信号と掛け合わされ、これによって不要波抑圧後のデータが得られる。また、第２の乗算器７にて演算部４で得られた方向ベクトルと掛け合わされ、これによってＤＣＭＰの電力指向パターンが得られる。

上記構成において、本発明ではさらに補正処理部８を備える。この補正処理部８は、ウェイトベクトル演算部３の出力を入力値としてアレイ応答値（利得）の不連続点を求め、各不連続点から遷移期間を設定してアレイ応答補正値を求め、遷移期間内外で選択的に補正値を第１の乗算器６に供給して不要波抑圧処理の不連続性を緩和する。この補正処理部８の具体的な処理の流れを図２に示す。

図２において、まず、演算部３で求められたウェイトベクトル演算結果からアレイ応答値の不連続点を求め（ステップＳ２１）、アレイ応答値の連続化に要する遷移期間を設定する（ステップＳ２２）。ここで、遷移期間の開始位置ｋブロック目のアレイ応答値をＤ_kと終了位置ｋ＋１ブロック目のアレイ応答値をＤ_k+1とし、これら２つのアレイ応答値からアレイ応答補正値Ｒ_１を計算する（ステップＳ２３）。

上記設定のもとで、遷移期間内であるかどうかの判定を行い（ステップＳ２４）、遷移期間内の場合には、受信信号にウェイトとアレイ応答補正値を掛け合わせることで、指向方位の利得の急激な変化を抑制して出力データとし（ステップＳ２５）、遷移期間外の場合には、受信信号にウェイトのみを掛け合わせて出力データとする（ステップＳ２６）。

例えば、直線的にアレイ応答補正値を求める場合、アレイ応答補正値を適応する前の干渉波抑圧後のデータが図３の直線で示すようになるとする。ここで、補正を施す遷移期間Ｔを設ける。遷移期間Ｔはパラメータとし、１処理以下とする。遷移期間Ｔを短く設定するとアレイ応答値の急激な変化が緩和されず、不連続性を除去できない。また、遷移期間Ｔを長く設定すると急激な変化は緩和され、不連続性は除去できるが、補正後のデータが補正前に比べて大きく変化する。このため、最適なパラメータを求める必要がある。

いま、ウェイトを

とし、利得をＡとすると、アレイ応答値Ｄ_kは

のように表され、アレイ応答値Ｄ_k，Ｄ_k+1より、アレイ応答補正値Ｄ_kは

と表される。遷移期間Ｔがｍサンプルに相当するとすれば、ｔ秒後（遷移期間Ｔをｍ分割したｎ番目）のアレイ応答補正値Ｒ_ｎは

となる。このように、遷移期間中にアレイ応答値の利得比が徐々に１になるように遷移期間中の補正値Ｒ_ｎを計算し、以下のように、遷移期間外では受信信号にウェイトのみを掛け合わせ、遷移期間中は受信信号にウェイトだけでなく補正値を掛け合わせて適応させる。

これにより、図３の実線のような急激な値変化から破線のような緩やかな値変化のアレイ応答を得ることができる。

上記の処理をＤＣＭＰによる干渉波抑圧処理に当て嵌めた場合、図４（ａ）に示す断続的な高利得ビームについて、従来のＤＣＭＰでは図４（ｂ）に示すように処理単位の継ぎ目に不連続な干渉波が残留してしまうが、上記実施形態によれば、図４（ｃ）に示すように処理単位の継ぎ目に不連続も干渉の残像もない出力を得ることができる。

以上のことから、本発明を適用すれば、遷移期間を設けてアレイ応答補正値をウェイトと同様に受信信号に掛け合わせることによって、不連続性を緩和することができる。

尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明に係る干渉波抑圧方法を適用したセンサアレイによる到来方向推定システムの一実施形態の構成を示すブロック図。上記実施形態の補正処理部の具体的な処理の流れを示すフローチャート。上記実施形態の処理について、直線的なアレイ応答補正を行う様子を説明するための波形図。上記実施形態の処理について、ＤＣＭＰによる干渉波抑圧処理に当て嵌めた場合の様子を説明するための波形図。

符号の説明

１…共分散行列演算部、２…逆行列演算部、３…ウェイトレベル演算部、４…方向ベクトル演算部、５…拘束ベクトル／拘束応答ベクトル演算部、６，７…乗算器。

Claims

到来電波の干渉波成分を抑圧する干渉波抑圧装置において、
前記到来電波の受信信号にウェイトをかけて拘束条件の下で出力電力を最小化させるＤＣＭＰ（Directionally Constrained Minimization of Power）演算手段と、
前記ＤＣＭＰ演算手段のウェイト演算結果から干渉波の変化によって振幅・位相が変化して発生する不連続点を求め、連続化に要する遷移期間を設定し、遷移期間の開始位置及び終了位置それぞれのウェイト演算値から遷移期間中の比率が徐々に１になるように補正値を計算し、遷移期間内の場合には、受信信号にウェイトと補正値を掛け合わせて出力データとし、遷移期間外の場合には、受信信号にウェイトのみを掛け合わせて出力データとする補正手段とを具備することを特徴とする干渉波抑圧装置。
到来電波の受信信号にウェイトをかけて拘束条件の下で出力電力を最小化させるＤＣＭＰ（Directionally Constrained Minimization of Power）方法を用いて到来電波の干渉波成分を抑圧する干渉波抑圧方法において、
前記ＤＣＭＰ演算のウェイト演算結果から干渉波の変化によって振幅・位相が変化して発生する不連続点を求めるステップと、
連続化に要する遷移期間を設定するステップと、
前記遷移期間の開始位置及び終了位置それぞれのウェイト演算値から遷移期間中の比率が徐々に１になるように補正値を計算するステップと、
前記遷移期間内外を判定するステップと、
前記遷移期間内の場合には、受信信号にウェイトと補正値を掛け合わせて出力データとするステップと、
前記遷移期間外の場合には、受信信号にウェイトのみを掛け合わせて出力データとするステップと
を具備することを特徴とする干渉波抑圧方法。