JP2012060669A - アレーアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナを備えるＦＭラジオ受信機において、隣接局からの隣接チャンネル電波の妨害による悪影響を抑制すること。
【解決手段】妨害検知部１１が隣接チャンネル電波の妨害を検知したとき、信号変形部１０において、その妨害電波に対して、適応制御部９で用いているＣＭＡアルゴリズムにおける振幅一定基準に反するような変形をノッチフィルタで施すことによって、そのような変形を施さない場合ＣＭＡの適応制御が希望波を抑圧しかえって隣接チャンネル電波の妨害の方を受信してしまう状態を防止出来る。
【選択図】図８

Description

本発明は、複数のアンテナを用いるアレーアンテナ装置に関し、例えば、車両などの移動体に搭載されるＦＭラジオ受信機に用いるアレーアンテナ装置に関するものである。

従来より、車両などの移動体に搭載されるＦＭラジオ受信機では、時々刻々と変化する受信電波状況に対応するため、またマルチパス妨害に対処するために、所定の距離を置いた場所に複数のアンテナを設置し、受信状態のよいアンテナを選択するダイバーシティ方式が多く採用されている。

また、近年の受信回路のディジタル化に伴い、ＣＭＡ（ＣＯＮＳＴＡＮＴ ＭＯＤＵＬＵＳ ＡＬＧＯＲＩＴＨＭ）を用いる適応制御処理によって、複数のアンテナ入力を合成し、より良い受信電波を生成し、様々な受信電波状況でも良好に受信できる方式が提案されている。

さらに、両方式の双方を選択的に利用する方式、例えば、２本のアンテナ入力に対して、ＣＭＡ（ＣＯＮＳＴＡＮＴ ＭＯＤＵＬＵＳ ＡＬＧＯＲＩＴＨＭ）を用いて合成を行う適応制御処理と、アンテナダイバーシティ処理方式とを両方実行し、状態がより良い方の出力を選択することで、マルチパス妨害による影響を減少させている技術が知られている（特許文献１参照）。

特開平１０−２０９８９０号公報

しかしながら、上記ＣＭＡを用いて適応制御処理を行う従来のＦＭラジオ受信機の構成では、希望するＦＭ放送局に隣接するＦＭ放送局からくる隣接チャンネル電波が引き起こす妨害による受信性能への影響が考慮されておらず、次に説明するような欠点があることを発明者は見出した。

すなわち、ＣＭＡへの入力信号が、希望する放送局からの電波のみ受信している良好な受信状況では特に問題は無いが、隣接する放送局からくる隣接チャンネル電波が存在する環境下であると、ＣＭＡはそのアルゴリズムとして、振幅が一定である２波信号を受信したときは電界強度の低い方の信号を抑圧して高い信号を受信しようとする指向性を実現する性質を持つため、受信電波状況によって隣接チャンネル電波の方が強い場合、合成する際に、希望局からの電波を抑圧し、隣接局からの電波を受信してしまうという課題が存在する。

このような課題は、ＦＭ放送に限らず存在していた。

本発明は、上記従来のラジオ受信機の課題を考慮し、隣接局からの隣接チャンネル電波の妨害による影響が大きい状況においても、隣接局からの電波を抑圧して、希望局からの電波を良好に受信できるアレーアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、電波を受信する複数のアンテナを有し、前記アンテナが受信した各受信信号をＣＭＡ処理を行う適応制御処理ユニットによって適応制御して出力するアレーアンテナ装置であって、
前記適応制御処理ユニットの前段に設けられた信号変形部と、妨害信号を検知する妨害検知部とを備え、
前記信号変形部は、前記妨害検知部が妨害信号を検知したときに信号が振幅一定でなくなるように変形する変形処理を前記受信信号に含まれる妨害信号に対して行い、該妨害信号が、希望局の放送波を基準とする、隣接局からの放送波であるアレーアンテナ装置である。

本発明に関連する第１の発明は、電波を受信する複数のアンテナを有し、前記アンテナが受信した各受信信号をＣＭＡ処理を行う適応制御処理ユニットによって適応制御して出力するアレーアンテナ装置であって、
前記適応制御処理ユニットの前段に設けられた信号変形部を備え、
前記信号変形部は、信号が振幅一定でなくなるように変形する変形処理を前記受信信号に含まれる妨害信号に対して行うアレーアンテナ装置である。

本発明に関連する第２の発明は、前記適応制御処理ユニットは、ＣＭＡ処理を行うユニットであり、最良の受信状態を実現するウェイトベクトルを計算する適応制御部と、前記ウェイトベクトルを用いて入力される信号を合成するアレー合成部とを有し、
前記信号変形部からの出力信号は、前記適応制御部と前記アレー合成部へそれぞれ入力される、本発明に関連する第１の発明のアレーアンテナ装置である。

本発明に関連する第３の発明は、前記適応制御処理ユニットは、ＣＭＡ処理を行うユニットであり、最良の受信状態を実現するウェイトベクトルを計算する適応制御部と、前記ウェイトベクトルを用いて入力信号を合成するアレー合成部とを有し、
前記信号変形部からの出力信号は、前記適応制御部へ入力され、前記受信信号は前記アレー合成部へ入力される、本発明に関連する第１の発明のアレーアンテナ装置である。

本発明に関連する第４の発明は、前記妨害信号を検知する妨害検知部をさらに備え、
前記妨害検知部が妨害信号を検知したときは前記信号変形部による処理を行い、検知しないときは前記信号変形部による処理を行わない、本発明に関連する第１の発明のアレーアンテナ装置である。

本発明に関連する第５の発明は、前記変形処理は、位相情報が保持される直線位相特性をもつフィルタを利用して実行される、本発明に関連する第１の発明のアレーアンテナ装置である。

本発明に関連する第６の発明は、前記電波はＦＭ放送電波である、本発明に関連する第１の発明のアレーアンテナ装置である。

本発明に関連する第７の発明は、前記妨害信号に対する変形処理は、前記受信信号に含まれる希望する放送局からの放送電波の中心周波数から一定距離離れた周波数を中心周波数とする周波数帯域に対して、変形処理が行われる、本発明に関連する第６の発明のアレーアンテナ装置である。

本発明に関連する第８の発明は、前記妨害信号は、希望局の放送波を基準とする、隣接局からの放送波である、本発明に関連する第１の発明のアレーアンテナ装置である。

本発明に関連する第９の発明は、電波を受信する複数のアンテナを有し、前記アンテナが受信した各受信信号をＣＭＡ処理を行う適応制御処理によって合成するアレーアンテナの制御方法であって、
前記適応制御処理のステップの前段において変形処理を行う信号変形ステップを備え、前記信号変形ステップは、前記受信信号に含まれる妨害信号に対してその妨害信号が振幅一定でなくなるように変形するステップであるアレーアンテナの制御方法である。

本発明に関連する第１０の発明は、本発明に関連する第１の発明のアレーアンテナ装置を内蔵したラジオ受信機であって、
前記複数のアンテナからの出力をそれぞれ周波数変換する複数の周波数変換部と、
前記周波数変換部からのそれぞれの出力をそれぞれＡＤ変換する複数のＡＤ変換部と、
信号を復調する復調部と、
前記復調された信号をＤＡ変換するＤＡ変換部と、
前記ＤＡ変換部からの出力を入力するスピーカとを備え、
前記信号変形部は、前記ＡＤ変換部からのそれぞれの出力に対して前記変形処理を行い、
前記適応制御ユニットはその変形処理された信号を利用して適応制御を行い、前記復調部へ出力するものである、ラジオ受信機である。

本発明に関連する第１１の発明は、本発明に関連する第１０の発明のラジオ受信機に用いられる集積回路であって、
前記ＡＤ変換部と、前記信号変形部と、前記適応制御ユニットと、前記復調部と、前記ＤＡ変換部とをワンチップ化した、集積回路である。

本発明に関連する第１２の発明は、本発明に関連する第９の発明のアレーアンテナの制御方法の、前記適応制御処理のステップの前段において、前記受信信号に含まれる妨害信号に対してその妨害信号が振幅一定でなくなるように変形する変形処理を行う信号変形ステップをコンピュータに実行させるための、プログラムである。

本発明に関連する第１３の発明は、本発明に関連する第１２の発明のプログラムを記録した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体である。

本発明は、隣接チャンネル電波の妨害による影響が大きい状況においても、隣接局からの電波を抑圧して希望局からの電波を良好に受信できるアレーアンテナ装置を提供できる。

本発明に関連する発明の実施の形態１におけるラジオ受信機の構成を示すブロック図 ＩＱ変換を説明するための図 本発明に関連する発明の実施の形態１において、（ａ）隣接チャンネル電波の妨害を受けたときの受信信号の特徴を示す図、（ｂ）隣接チャンネル電波の妨害を受けたときの受信信号をそのままＣＭＡで処理した出力信号の特徴を示す図 本発明に関連する発明の実施の形態１における、希望波と隣接波の受信状態の一例を示す図 本発明に関連する発明の実施の形態１において（ａ）隣接チャンネル電波の妨害を受けた入力信号に対して信号変形処理を行った出力信号の特徴を示す図、（ｂ）隣接チャンネル電波の妨害時に信号変形処理を行ったときのアレー合成出力信号の特徴を示す図 本発明に関連する発明の実施の形態１におけるラジオ受信機全体の動作を説明するためのフローチャート 本発明に関連する発明の実施の形態２におけるラジオ受信機の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３におけるラジオ受信機の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３におけるラジオ受信機全体の動作を説明するためのフローチャート 本発明の実施の形態４におけるラジオ受信機の構成を示すブロック図 本発明に関連する発明の実施の形態５におけるラジオ受信機の構成を示すブロック図 本発明に関連する発明の実施の形態５において、（ａ）隣接チャンネル電波の妨害時に、擬似希望信号加算処理を行った出力信号の特徴を示す図、（ｂ）隣接チャンネル電波の妨害時のアレー合成出力信号の特徴を示す図 本発明に関連する発明の実施の形態５におけるラジオ受信機全体の動作を説明するためのフローチャート

以下、図面を参照して、本発明および本発明に関連する発明の実施の形態にかかるアレーアンテナ装置が自動車に設置され、アナログＦＭ放送を受信する車載ダイバーシティ型のＦＭラジオ受信機に適用した場合を例に説明する。なお、以下の説明では簡単のために接続されるアンテナが２本の場合を例として説明することとするが、アレーアンテナの理論から、必ずしもこれに限定されるものではなく、２本以上のアンテナを備えていても構わない。また、各図面において、本発明に特に関係のない構成要素は省略している。

（実施の形態１）
図１は、本発明に関連する発明の実施の形態１に係るアレーアンテナ装置を内蔵したラジオ受信機の全体構成を示すブロック図である。図１において、ラジオ受信機は、アンテナ１、２、フロントエンド部（以後、ＦＥと呼ぶ）３、４、ＡＤ変換部（以後、ＡＤＣと呼ぶ）５、６、ＩＱ変換部７、８、適応制御部９、信号変形部１０、アレー合成部１２、ＦＭ復調部１３、ＤＡ変換部（以後、ＤＡＣと呼ぶ）１４、スピーカ１５から構成される。本発明の適応制御処理ユニット２５は、一例として適応制御部９とアレー合成部１２で構成される。ここにアレーアンテナ装置は、少なくとも、上記アンテナ１、２、信号変形部１０、適応制御処理ユニット２５で構成される。

アンテナ１、２は、ＦＭ放送局からの電波を受ける空中線で、例えば、ポールアンテナや、窓などのガラスに組み込まれたガラスアンテナである。例えば、ガラスアンテナは、導電性ペーストを印刷することで形成される。

ＦＥ３、４は、アンテナ１、２が受信した高周波信号をより周波数の低い中間周波数帯に変換し、後段のＡＤＣ５、６にそれぞれ出力する。

ＡＤＣ５、６は、ＦＥ３、４から出力される中間周波数帯のアナログ信号をディジタル信号に変換し（以後、ＩＦ信号と呼ぶ）、ＩＱ変換部７、８にそれぞれ出力する。

ＩＱ変換部７、８は、ＡＤＣ５、６から出力される中間周波数帯のディジタル信号を、直交復調およびダウンサンプリングを行い、信号変形部１０に出力する。

ＩＱ変換部７、８の具体的な処理を図２に示す。中間周波数帯のディジタル信号を２つに分岐させ、図２に示すように、ＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号をそれぞれに掛け合わせダウンサンプリングするとＩ信号とＱ信号という複素化された信号が得られる。なお、図２のＦｉｆはＩＦ信号の中心周波数、ＦｓはＩＦ信号のサンプリング周波数を示す。また、piは円周率であり、ｎは何サンプル目かを示す（ディジタル信号であり、サンプリング周期１／Ｆｓの整数倍の時刻におけるデータを保持している）。このように図２では出力が２つになっているが、以後行われる信号処理では必ずＩ信号とＱ信号を同時に用いるので、他の図においては１つの信号（以後、ＩＱ信号と呼ぶ）とみなして記載している。

適応制御部９は、後述する信号変形部１０から出力されたＩＱ信号について、ＦＭ変調が振幅一定であることに着目し、振幅一定基準に基づき適応制御を行い、その基準に対して最適となる振幅と位相情報を持つウェイトベクトルをアレー合成部１２に出力する。ここに、上記振幅一定の基準は、本発明の適応制御の規範の一例である。

具体的には、周知の適応アルゴリズムとしてＣＭＡ（ＣＯＮＳＴＡＮＴ ＭＯＤＵＬＵＳ ＡＬＧＯＲＩＴＨＭ）、を用いることが望ましい。ウェイトベクトルを計算する際、アレー合成部１２の出力も用いる。ここにウェイトベクトルとは、各アンテナ１、２から入力されてくる信号を補正操作する際の振幅と位相の変化量を示す複素数のベクトルであり、一方ＩＱ信号も複素信号として扱えるため、振幅と位相の操作を複素数どうしの乗算という簡潔な形で表現することができる。

アレー合成部１２はそのウェイトベクトルに従って、信号変形部１０から出力されたＩＱ信号に対して、振幅と位相を制御することで、その合成信号を出力する。

以下、ＣＭＡの問題点を先ず説明し、その次に本実施の形態を説明する。

図３（ａ）は、希望局から送信された希望波と隣接局から送信された隣接波の２波を同時に受信した際のＩＦ信号の周波数特性を示すが、元来希望波と隣接波の中心周波数差が、各々の周波数遷移幅よりも十分に大きければローパスフィルタ等のフィルタリング処理で隣接波のみを除去できる。しかし図３（ａ）のように希望波と隣接波の中心周波数が近く各々の変調率が高いときには互いの帯域が重なるため、フィルタリング処理では隣接波のみを除去することはできない。

そこで、図４に示すように希望波と隣接波の到来方向が別方向であることに着目すれば、前述したＣＭＡが行っている指向性制御機能を利用できる可能性があることを見出した。この別方向とは、図４に示すとおりである。図４は、アンテナ１とアンテナ２それぞれにおいて希望波と隣接波（共に平面波とする）の２波を受信している状況を示している。アンテナ１では希望波１６と隣接波１８が受信され、アンテナ２では希望波１７と隣接波１９が受信される。希望波１６および希望波１７は、二つのアンテナ位置を結んだ線分に対し中心を通りかつ直交する直線を基準として、希望波到来角度２０の方向から入射する。同様に隣接波１８および隣接波１９は、隣接波到来角度２１の方向から入射する。

ところで、希望波と隣接波とに対してＣＭＡの指向性制御機能の利用を考える上で次の問題点がある。すなわち、ＣＭＡは振幅一定基準において最適となるよう制御されるが、振幅一定の２波信号を受信したときは電界強度の低い信号を抑圧し高い信号を受信しようとする指向性を実現する性質を持つ。そのため、図３（ａ）のような希望波より隣接波の電界強度が大きい信号を受信したときは、そのままＣＭＡで合成すると図３（ｂ）のように希望波が抑圧され隣接波のみを受信してしまう。

そこで、本実施の形態１では、このような現象を回避するために、上述したように、信号変形部１０によってＩＱ変換部７、８からそれぞれ出力されてくるＩＱ信号に対して所定の変形を施した後、適応制御部９へ入力させている。

上記希望波と隣接波の到来方向が別方向という仮定は、実車走行時においては希望波と隣接波双方がフェージングを受けて振幅と位相がある確率分布に基づいて分布している（例えば見通し外であるとき、振幅はレイリー分布、位相は一様分布でモデル化できる）ことから、完全に同一方向から到来することはごく稀であるため、妥当な条件である。

信号変形部１０は、図３（ｂ）のような状況を回避するように隣接局の信号を変形して適応制御部９、アレー合成部１２に出力する。具体的には、図３（ａ）のような信号を受信したときに隣接局の信号に対してＣＭＡの振幅一定基準に反するような信号に変形する。

すなわち、隣接局の信号はＦＭ信号であるため、振幅一定であるが、故意に振幅が一定でなくなるように、信号に変形を与える。それによって、ＣＭＡのアルゴリズムによれば、２波のうち振幅が一定でない方を抑圧しようとするので、変形後の隣接局の信号は抑圧されることになる。なお隣接局の信号の中心周波数は、ユーザによって希望局の放送電波の中心周波数が選択されているので、その２００ｋＨｚ（国内では）離れた周波数を中心周波数とする電波であることは分かっているので、その隣接波の中心周波数に焦点を絞って変形すればよいことになる。

なお、本実施の形態１の例においてはノッチフィルタを用いて変形を行った。その結果、信号変形部１０の出力信号は図５（ａ）のようになり、ＣＭＡにとっては希望波を抑圧して隣接波を受信するよりも、隣接波を抑圧して希望波を受信した方が振幅一定基準により近づくため、図５（ｂ）に示すように隣接波を抑圧し希望波を受信することが可能となる。

なお変形するための手法は、隣接局の信号が振幅一定基準から外れるような処理であればよいので、ノッチフィルタだけでなくローパスフィルタ、バンドストップフィルタ、コム（櫛形）フィルタなどの時間領域における処理でもよい。その際、ＣＭＡにとって位相情報は到来波方向に関わる重要な情報であるため、位相情報が保持される直線位相特性をもつフィルタであることが望ましい。同様の理由で、時間領域以外の周波数領域などにおける処理でも、隣接局の信号が振幅一定基準から外れるような処理であればよい。この時も位相情報が保持される処理であることが望ましい。

アレー合成部１２は、適応制御部９が出力するウェイトベクトルに基づき、信号変形部１０からのそれぞれのＩＱ信号の振幅と位相を制御することで一つの信号へ合成し、適応制御部９、ＦＭ復調部１３に出力する。

ＦＭ復調部１３は、アレー合成部１２から入力されるＩＱ信号をコンポジット信号に復調し、その後コンポジット信号を音声信号に復調し、ＤＡＣ１４に出力する。

ＤＡＣ１４は、ＦＭ復調部１３からのディジタル音声信号をアナログ音声信号に変換し、スピーカ１５に出力する。

スピーカ１５は、ＤＡＣ１４から入力されるアナログ信号から音声を再生する。

次に、受信機全体の動作を図６のフローチャートを用いて説明する。まず、ＦＥ３、４で２本のアンテナ１、２で受信された電波情報を中間周波数帯に変換した後（ステップＳ７０１）、ＡＤＣ５、６でディジタル信号に変換する（ステップＳ７０２）。次に、ＩＱ変換部７、８で変換されたディジタル信号を複素化し（ステップＳ７０３）、信号変形部１０にて前述の信号変形処理を行い（ステップＳ７０５）、その出力を適応制御部９、アレー合成部１２に出力する。

適応制御部９では、振幅一定基準に基づき適応制御を行い、その基準に対して最適となる振幅と位相情報を持つウェイトベクトルをアレー合成部１２に出力する（ステップＳ７０７）。

アレー合成部１２では、適応制御部９が出力するウェイトベクトルに基づき信号変形部１０からの出力を合成し、ＦＭ復調部１３に出力する（ステップＳ７０８）。ＦＭ復調部１３では、アレー合成部１２から入力されるＩＱ信号をコンポジット信号に復調し、その後コンポジット信号を音声信号に復調しＤＡＣ１４に出力する（ステップＳ７０９）。ＤＡＣ１４では、ＦＭ復調部１３からのディジタル音声信号をアナログ音声信号に変換し、スピーカ１５に出力し（ステップＳ７１０）、スピーカ１５ではＤＡＣ１４から入力されるアナログ信号から音声を再生し（ステップＳ７１１）、全体の処理が一通り終了する。

このような処理により、希望波より隣接波の電界強度が大きい信号を受信するような状況においても、希望波を抑圧し隣接波のみを受信してしまうことを回避することができ、受信機全体として見たとき隣接チャンネル電波の妨害の影響を受けることなく希望波の良好な受信状態を維持できる。

（実施の形態２）
次に、本発明に関連する発明の実施の形態２について説明する。

図１に示した実施の形態１では、希望波の変調率が高く、信号変形部１０による処理が
隣接波だけでなく希望波にも影響する状況、例えば希望波が歪む状況においても、隣接波を抑圧し希望波を受信するようにしている。これはアレー合成部１２への入力が信号変形部１０の出力であるため、アレー合成部１２は歪んだ希望波を出力してしまい、受信状態が悪化することになっている。本実施の形態２はその問題を解決するもので、その構成を図７に示す。図１の形態と同じ部分については説明を省略する。

ＩＱ変換部７、８はそれぞれの出力信号を、信号変形部１０に加え、アレー合成部１２にも出力する。そして信号変形部１０は、適応制御部９にのみ変形した信号を出力する。

受信機全体の動作を示すフローチャートは図１の構成のフローチャートである図６と同じであるので説明は省略する。

このような接続関係にすることで、アレー合成部１２への入力は信号変形部１０の影響を受けなくなるため、図１の形態による効果に加え、前述のような状況においても希望波を歪まず出力でき、良好な受信状態を維持できる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。

図１に示した実施の形態１では、隣接チャンネル電波の妨害が発生しない状況において
も信号変形部１０が動作する。そのため、隣接チャンネル電波の妨害が無く希望波の変調率が高いときに信号変形処理を行うと、信号変形部１０の出力が変形されて振幅一定基準から外れる希望波のみの状態になってしまい、ＣＭＡの処理が不安定になったり希望波を抑圧してしまう。実施の形態３はその問題を解決するもので、その構成を図８に示す。図１の形態と同じ部分については説明を省略する。

図１の構成に加え、隣接チャンネル妨害検知部１１を有する。

ＩＱ変換部７、８はそれぞれの信号を、信号変形部１０に加え、隣接チャンネル妨害検知部１１にも出力する。

信号変形部１０は、ＩＱ変換部７、８から出力されたＩＱ信号に対して、隣接チャンネル妨害検知部１１が隣接波を検知すると、図１の形態と同じく、図３（ｂ）のような状況を回避するように、隣接局からの信号を変形して適応制御部９、アレー合成部１２に出力する。

これに対して、信号変形部１０は、隣接チャンネル妨害検知部１１が隣接波を検知しないときは、変形せずにそのまま出力する。なお、前述の信号変形処理時にかかる遅延時間分、遅延させてそのまま出力するほうが望ましい。

このように処理を切り替えることで、隣接チャンネル電波の妨害の有無に関わらず、常に安定かつ良好な受信状態を実現できる。

隣接チャンネル妨害検知部１１は、上述のようにＩＱ変換部７、８から出力されたＩＱ信号から隣接チャンネル電波の妨害が発生しているかを検知し、その情報を信号変形部１０に出力するが、その検知する具体的な方法としては、隣接チャンネル電波の妨害が希望波中心周波数より高い周波数に存在する場合ハイパスフィルタで隣接波中心周波数付近の信号を取り出し、その電界強度を測定して、設定した閾値と比べることによって、隣接チャンネル電波の妨害の有無を判断できる。

また、ハイパスフィルタだけでなく、希望波中心周波数から周波数軸上で離れた信号の有無が検出できれば良いので、バンドパスフィルタのような他の時間領域における処理や、周波数領域などの他領域における処理でもよい。

次に、受信機全体の動作を図９のフローチャートを用いて説明する。ＩＱ変換部７、８において複素化された（ステップＳ７０３）ＩＱ信号から、隣接チャンネル妨害検知部１１が隣接チャンネル電波の妨害の有無を検知する（ステップＳ７０４）。もし受信信号に隣接チャンネル電波の妨害があると検知されたときは信号変形部１０にて前述の信号変形処理を行い（ステップＳ７０５）、検知されないときは何もせず、その出力を適応制御部９、アレー合成部１２に出力する。

このような処理により、図１の実施の形態１による効果に加え、隣接チャンネル妨害検知部１１により、信号変形機能のＯＮ、ＯＦＦができるため、隣接チャンネル電波の妨害が無く、希望局の変調率が高く帯域幅が広がるような受信信号のときにおいても、良好な受信状態を維持できる。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。

図７の実施の形態２では、隣接チャンネル電波の妨害が有り信号変形部１０による処理が隣接波だけでなく希望波にも影響する状況においては受信状態は良好であるが、隣接チャンネル電波の妨害が無く希望波の変調率が高く周波数幅の広がりが広い状況においては受信状態は悪化する。図８の実施の形態３では、隣接チャンネル電波の妨害が有り信号変形部１０による処理が隣接波だけでなく希望波にも影響する状況においては受信状態は悪化するが、隣接チャンネル電波の妨害が無く希望波の変調率が高い状況においては受信状態は良好である。

そこで、図１０に、図７の実施の形態２と図８の実施の形態３の長所を併せ持つ構成を示す。図１の形態と同じ部分については説明を省略する。

図７の構成に加え、隣接チャンネル妨害検知部１１を有する。

ＩＱ変換部７、８はそれぞれの信号を、信号変形部１０に加え、隣接チャンネル妨害検知部１１、アレー合成部１２にも出力する。信号変形部１０は、適応制御部９にのみ信号を出力する。

信号変形部１０および隣接チャンネル妨害検知部１１は、図８の実施の形態３にて述べた動作と同じである。受信機全体の動作を示すフローチャートは図８の構成のフローチャートである図９と同じであるので説明は省略する。

このような構成にすることで、図１の形態による効果に加え、アレー合成部１２の入力は信号変形部１０の影響を受けなくなるため、隣接チャンネル電波の妨害が有り信号変形部１０による処理が隣接波だけでなく希望波にも影響する状況において受信状態が良好である。

さらに、隣接チャンネル妨害検知部１１による信号変形機能のＯＮ、ＯＦＦができるため、隣接チャンネル電波の妨害が無く希望波の変調率が高い状況においても受信状態が良好である。つまり、様々な電波到来状況において、良好な受信状態を維持し続けることができる。

また、車載ＦＭラジオ受信機のソフトウェアを工夫するだけで、ハードウェアを変更する手法に比べ比較的低コストで、様々な受信電波環境下における合成処理を含む手法を正常に安定して動作させることができる。

（実施の形態５）
次に、本発明に関連する発明の実施の形態５について説明する。

図１に示した実施の形態１の構成では、隣接波の電界強度、到来方向、変調内容、中心周波数差などによっては、ＣＭＡの適応制御処理で隣接波を抑圧しないときがある。例えば、隣接波がモノラル信号でかつ変調周波数が低く、信号変形に急峻なノッチフィルタを用いたとき、ＣＭＡ処理を数値計算する処理単位内の全てのサンプルが隣接波の影響を受けないときが存在しうる。このため、ある瞬間には隣接波を抑圧するよう所望の動作をし、またある瞬間には隣接波が数値計算上隣接波が存在しないように見えるため隣接波を抑圧しないよう動作する。さらにフィルタが急峻であると、ＣＭＡ処理の演算が収束し指向性が安定する前に隣接波の状態が変化してしまう。このため、このような条件においては受信状況は悪化する。

この問題を解決した実施の形態５を図１１に示す。

図１の実施の形態１の構成に加え、擬似希望信号加算部２４、適応制御部４１、アレー合成部２７、受信電波状況分析部４０、信号選択部２８がさらに設けられている。前記ＩＱ変換部７、８から出力されたＩＱ信号は、信号変形部１０に加えてさらに、アレー合成部２７、擬似希望信号加算部２４、受信電波状況分析部４０へも入力されている。擬似希望信号加算部２４からの出力信号は適応制御部４１へ入力されている。アレー合成部２７からの出力は適応制御部４１と信号選択部２８へ出力されている。また前記アレー合成部１２からの出力も信号選択部２８へ入力されている。

さらに信号選択部２８の出力は前記ＦＭ復調部１３へ出力されている。また、受信電波状況分析部４０からの出力信号は信号選択部２８へ入力されている。ここに適応制御部４１は前記適応制御部９と同じ機能を有し、アレー合成部２７も入力信号が異なるだけで、アレー合成部１２と同じ機能を有する。

擬似希望信号加算部２４は、図１２（ａ）に示すように、ＩＱ変換部７、８から出力されたＩＱ信号の希望波３０に対して、十分高い電界強度である擬似希望信号３１を生成し、そのＩＱ信号の希望波３０に加算して適応制御部４１に出力する。この擬似希望信号３１は、ＣＭＡの振幅一定規範を満たせばよいので変調信号に関する制限は無い。例えば変調内容が正弦波であるＩＱ信号でよい。その時、擬似希望信号加算部２４の出力信号は図１２（ａ）のようになり、擬似希望信号３１と隣接波３２の２波が有意な信号となる。

その結果、適応制御部４１において、ＣＭＡは振幅一定の２波信号を受信したときは電界強度の低い信号を抑圧し高い信号を受信しようとする指向性を実現する性質を持つため、隣接波を抑圧しようと動作する。一方アレー合成部２７への入力はＩＱ変換部７、８の出力であり、擬似希望信号３１の影響を受けないため、図１２（ｂ）のように希望波を受信することができる。

アレー合成部２７は、適応制御部４１が出力するウェイトベクトルに基づき２つのアンテナ入力であるＩＱ変換部７、８からのそれぞれのＩＱ信号の振幅と位相を制御することで一つの信号へ合成し、適応制御部４１、信号選択部２８に出力する。このようにして希望波が取り出される。

受信電波状況分析部４０は、ＣＭＡ処理を数値計算する処理単位において隣接妨害の影響度合いを測定する。具体的な方法としては、例えば信号変形部１０で用いたフィルタで演算し、ＩＱ信号の振幅（電界強度）を計算し、ハイパスフィルタで抽出することで測定できる。処理単位において隣接妨害の影響が小さいときは測定値は小さくなり、影響が大きいときは測定値が大きくなる。この受信電波状況分析部４０からの出力信号は、信号選択部２８へ入力されている。

信号選択部２８は、受信電波状況分析部４０からの出力信号から、アレー合成部１２とアレー合成部２７の出力のうち、最適な方を選択し出力する。具体的には、隣接妨害の影響度合いが小さく、予め設定している閾値より小さいとき、つまり、受信電波状況分析部４０からの出力が小さいときは、擬似希望信号加算手法であるアレー合成部２７の出力を選択し、隣接妨害の影響度合いが大きいとき、つまり受信電波状況分析部４０からの出力が前記した閾値より大きいときは、信号変形手法であるアレー合成部１２の出力を選択する。

次に、受信機全体の動作を図１３のフローチャートを用いて説明する。上述した実施の形態１と同じ部分については説明を省略する。すなわちＩＱ変換部７、８において複素化された（ステップＳ７０３）ＩＱ信号から、受信電波状況分析部４０において隣接妨害の影響度合いを測定する（ステップＳ７１４）。

信号選択部２８はその測定値に基づき処理を切り替える。すなわち、測定値が小さいときは擬似信号加算手法を選択することになり、擬似希望信号加算部２４において十分高い電界強度である擬似希望信号を加算させ（ステップＳ７１５、Ｓ７０７）、適応制御部４１とアレー合成部２７で適応制御を行う（ステップＳ７０９、Ｓ７１０）。他方、測定値が大きいときは信号変形手法を選択することになり、信号変形部１０において隣接局の隣接波の信号に対して、ＣＭＡの振幅一定基準に反する信号に変形し（ステップＳ７１５、Ｓ７１６）、適応制御部９とアレー合成部１２で適応制御を行う（ステップＳ７０９、Ｓ７１０）。

信号選択部２８はいずれかの合成出力を選択することになる。

なお、受信電波状況分析部４０自身が、アレー合成部２７、擬似希望信号加算部２４、および信号変形部１０への入力を選択するように構成してもよい（受信電波状況分析部４０から上方に伸びる制御矢印４００参照）。すなわち、上述のように信号選択部２８において信号を選択させるのではなく、受信電波状況次第で、受信電波状況分析部４０が、擬似希望信号加算部２４、適応制御部４１、アレー合成部２７の組か、信号変形部１０、適応制御部９、アレー合成部２７の組かを選択し、一方の組の動作を停止させ、残る他方の組だけを動作させることも可能である。この場合は信号選択部２８は無くてよい。

なお、本発明に関連する発明のプログラムは、上述した本発明に関連する発明のアレーアンテナの制御方法のステップの動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。

また、本発明に関連する発明の記録媒体は、上述した本発明に関連する発明のアレーアンテナの制御方法のステップの全部又は一部の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムを記録した記録媒体であり、コンピュータにより読み取り可能且つ、読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協動して前記動作を実行する記録媒体である。

なお、本発明に関連する発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な、ＲＯＭ等の記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。

また、本発明に関連する発明のプログラムの一利用形態は、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波等の伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。

また、上述した本発明に関連する発明のコンピュータは、ＣＰＵ等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであっても良い。

なお、本発明の所定部分は集積回路によりワンチップ化されていてもよい。例えば、実施の形態１において、ＡＤ変換部と、信号変形部と、適応制御ユニットと、復調部と、ＤＡ変換部とをワンチップ化した、集積回路である。もちろんこれらが全て集積化されている必要はない。

また、他の実施の形態についても同様に適宜集積回路化可能である。

また、以上説明した様に、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。

本発明にかかるアレーアンテナ装置は、隣接チャンネル電波の妨害による影響が大きい状況においても、隣接局からの電波を抑圧し、希望局からの電波を良好に受信することが可能なので、特に自動車などの移動体に搭載されるＦＭラジオ受信機に好適である。

１ アンテナ
２ アンテナ
３、４ ＦＥ
５、６ ＡＤＣ
７、８ ＩＱ変換部
９ 適応制御部
１０ 信号変形部
１１ 隣接チャンネル妨害検知部
１２ アレー合成部
１３ ＦＭ復調部
１４ ＤＡＣ
１５ スピーカ
１６ アンテナ１において受信される希望波
１７ アンテナ２において受信される希望波
１８ アンテナ１において受信される隣接波
１９ アンテナ２において受信される隣接波
２０ 希望波到来角度
２１ 隣接波到来角度
２４ 擬似希望信号加算部
２５ 適応制御処理ユニット
２７ アレー合成部
２８ 信号選択部
３０ 希望波
３１ 擬似希望信号
３２ 隣接波
４０ 受信電波状況分析部
４１ 適応制御部

Claims (4)

1. 電波を受信する複数のアンテナを有し、前記アンテナが受信した各受信信号をＣＭＡ処理を行う適応制御処理ユニットによって適応制御して出力するアレーアンテナ装置であって、
   前記適応制御処理ユニットの前段に設けられた信号変形部と、妨害信号を検知する妨害検知部とを備え、
   前記信号変形部は、前記妨害検知部が妨害信号を検知したときに信号が振幅一定でなくなるように変形する変形処理を前記受信信号に含まれる妨害信号に対して行い、該妨害信号が、希望局の放送波を基準とする、隣接局からの放送波であるアレーアンテナ装置。
2. 前記変形処理は、位相情報が保持される直線位相特性をもつフィルタを利用して実行される、請求項１記載のアレーアンテナ装置。
3. 前記電波はＦＭ放送電波である、請求項1記載のアレーアンテナ装置。
4. 前記妨害信号に対する変形処理は、前記受信信号に含まれる希望する放送局からの放送電波の中心周波数から一定距離離れた周波数を中心周波数とする周波数帯域に対して、変形処理が行われる、請求項３記載のアレーアンテナ装置。

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