JP2015035684A - アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 受信信号の帯域内で観測される雑音電力を小さくして、干渉波の検出精度を向上させる。【解決手段】 この発明に係るアンテナ装置は、受信した信号を無線周波数帯で合成して複数のビーム信号を形成するアナログビーム形成部と、第1の励振ウェイトで振幅位相を調整した干渉波抑圧用のビーム信号を通信用のビーム信号に合成した信号と干渉波抑圧用のビーム信号を出力するアナログ段干渉抑圧部と、デジタル信号に変換された複数のビーム信号を所定の周波数分割単位で複数のサブチャネル信号に分割する分波フィルタバンクと、複数のサブチャネル信号を第2の励振ウェイトで振幅位相を調整して、通信用のビーム信号が所定の周波数分割単位で分割されたデジタル信号に合成するデジタル段干渉抑圧部と、合成されたデジタル信号を帯域合成して通信用のビーム信号を出力する合波フィルタバンクと励振ウェイトを制御する干渉抑圧制御部を備えた。【選択図】 図1

Description

この発明は、無線周波数帯での信号処理により干渉抑圧を行うアナログ段干渉抑圧と、アナログ段干渉抑圧後の信号をデジタル化した後にデジタル信号処理により干渉抑圧を行うデジタル段干渉抑圧との2段階の干渉抑圧を行うアンテナ装置に関わるものである。
干渉抑圧を行う従来のアンテナ装置として、例えば特許文献1に記載のアンテナ装置がある。この特許文献1に記載のアンテナ装置では、まず、無線周波数帯の受信信号をマルチビーム形成回路によりN本(Nは自然数)のビーム信号に変換する。次に、マルチビーム形成回路から出力されたN本のビーム信号の受信信号レベルを検出し、その検出結果に基づいてM本(Mは自然数)のビーム信号を選択する。続いて、M本のビーム信号に対して、ダウンコンバータによる周波数変換、その後アナログ・デジタル変換器(Analog Digital Converter。以下、ADCという)によるデジタル信号への変換を行う。最後に、デジタル信号処理によって干渉抑圧処理を行うものである。このように、N本のビームからM本のビームを選択することにより、後段のダウンコンバータおよびADCの個数を低減でき、最終段のデジタル部の規模を低減していた。
特開2000-244223号公報
従来のアンテナ装置は、ビーム信号の受信信号レベルに基づいてビーム信号を選択するため、ビーム信号帯域によっては帯域内で観測される雑音電力が増加し、到来する干渉波のレベルが小さい場合に干渉波が検出できず、通信性能が劣化するという課題があった。また、干渉波の電力レベルが大きい場合、アナログ・デジタル変換後の信号はダイナミックレンジ内のほとんどを干渉成分が占めることになり、所望波成分のダイナミックレンジを確保できないという問題がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ビーム信号をADC後に所定の周波数分割単位(以下、サブチャネルという。)に分割し、サブチャネルごとの受信信号でレベル検出を行うことにより、ビーム信号での受信信号レベル検出の場合と比較して帯域内で観測される雑音電力を小さくでき、干渉波の検出精度を向上することができるアンテナ装置を得ることを目的とする。
さらに、この発明は、その検出情報に基づいてビーム信号に対し無線周波数信号の信号処理によって干渉抑圧を行うことにより、アナログ段の干渉抑圧性能を向上させ、ADCへの干渉波成分を低減でき、ADCダイナミックレンジにおける所望波成分を確保することが可能となるアンテナ装置を得ることを目的とする。
この発明のアンテナ装置は、複数の素子アンテナと、この複数の素子アンテナが受信した信号を無線周波数帯で合成して複数のビーム信号を形成するアナログビーム形成部と、このアナログビーム形成部が出力した複数のビーム信号に対し、通信用の無線周波数帯のビーム信号に第1の励振ウェイトで振幅位相を調整した干渉波抑圧用の無線周波数帯のビーム信号を合成して出力するとともに、干渉抑圧用の無線周波数帯のビーム信号を出力するアナログ段干渉抑圧部と、このアナログ段干渉抑圧部が出力した複数のビーム信号のそれぞれをデジタル信号に変換する複数のアナログ・デジタル変換部と、この複数のアナログ・デジタル変換部が変換したデジタル信号のそれぞれを所定の周波数分割単位で複数のサブチャネル信号に分割する複数の分波フィルタバンクと、この複数の分波フィルタバンクが分割した複数のサブチャネル信号を第2の励振ウェイトで振幅位相を調整して、通信用のビーム信号が所定の周波数分割単位で分割されたデジタル信号に合成するデジタル段干渉抑圧部と、このデジタル段干渉抑圧部が合成した所定の周波数分割単位で分割されたデジタル信号を帯域合成して通信用のビーム信号を出力する合波フィルタバンクと、複数の分波フィルタバンクが分割した複数のサブチャネル信号から第1の励振ウェイトおよび第2の励振ウェイトを決定する干渉抑圧制御部とを備える。
この発明によれば、ビーム信号をADC後に所定の周波数分割単位に分割し、サブチャネルごとの受信信号でレベル検出を行うようにしたので、ビーム信号での受信信号レベル検出の場合と比較して帯域内で観測される雑音電力を小さくでき、干渉波の検出精度を向上することができるという効果を奏する。
また、この発明によれば、干渉波の検出情報に基づいてビーム信号に対し無線周波数信号の信号処理によって干渉抑圧を行うことにより、アナログ段の干渉抑圧性能を向上させ、ADCへの干渉波成分を低減でき、ADCダイナミックレンジにおける所望波成分を確保することができるという効果を奏する。
この発明の実施の形態1のアンテナ装置の構成の一例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態1のアンテナ装置の干渉抑圧制御部の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態1のアンテナ装置のアナログ段干渉抑圧部の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態1のアンテナ装置のデジタル段干渉抑圧部の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態1のアンテナ装置の動作の一例を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態2のアンテナ装置の構成の一例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態2のアンテナ装置の干渉抑圧制御部の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態2のアンテナ装置のアナログ段干渉抑圧部の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態2のアンテナ装置の動作の一例を示すフローチャートである。
この発明のアンテナ装置は、無線周波数帯でのアナログ信号処理により干渉抑圧を行うアナログ段干渉抑圧と、アナログ段干渉抑圧後の信号をデジタル化した後にデジタル信号処理により干渉抑圧を行うデジタル段干渉抑圧との2段階の干渉抑圧を行い、通信用ビーム信号の通信品質を向上させるものである。以下に、この発明のアンテナ装置の構成と動作の一例について説明する。
実施の形態1.
この発明の実施の形態1のアンテナ装置は、無線周波数帯でのアナログ信号処理により干渉抑圧を行うアナログ段干渉抑圧と、アナログ段干渉抑圧後の信号をデジタル化した後にデジタル信号処理により干渉抑圧を行うデジタル段干渉抑圧との2段階の干渉抑圧を行う。
図1は、この発明の実施の形態1のアンテナ装置の構成の一例を示すブロック図である。図1において、複数の受信素子アンテナ1−1〜1−K(K個。Kは任意の自然数。)は、信号を受信する。アナログビーム形成部2は、この複数の素子アンテナ1−1〜1−Kが受信した信号を無線周波数帯で合成して複数のビーム信号B−1〜B−N(N本。Nは任意の自然数。)を形成する。アナログ段干渉抑圧部3aは、このアナログビーム形成部2が出力した複数のビーム信号B−1〜B−Nに対し、通信用の無線周波数帯のビーム信号(ここでは、B−1とする)に第1の励振ウェイトW1−2〜W1−Nにより振幅および位相(以下、合わせて振幅位相ともいう。)を調整した干渉波抑圧用の無線周波数帯のビーム信号(ここでは、B−2〜B−Nとする)を合成して信号S1−1として出力するとともに、干渉波抑圧用の無線周波数帯のビーム信号を信号S2−1〜SN−1として出力する。複数のアナログ・デジタル変換部(ADC)4−1〜4−Nは、アナログ段干渉抑圧部3aが出力した複数のビーム信号S1−1〜SN−1を入力として接続され、アナログのビーム信号のそれぞれをデジタル信号に変換する。複数の分波フィルタバンク5−1〜5−Nは、ADC4−1〜4−Nに対応させて接続され、ADC4−n(n=1〜N)が変換したデジタル信号のそれぞれを所定の周波数分割単位で複数のサブチャネル信号C−n−1〜C−n−M(ここでは各M本に分割。Mは任意の自然数。)に分割する。デジタル段干渉抑圧部6は、複数の分波フィルタバンク5−1〜5−Nが分割した複数のサブチャネル信号C−n−1〜C−n−Mを第2の励振ウェイトW2−2−1〜W2−N−Mで振幅および位相を調整して、通信用のビーム信号が所定の周波数分割単位で分割されたデジタル信号F−1〜F−Mに合成する。合波フィルタバンク7は、デジタル段干渉抑圧部6が合成した所定の周波数分割単位で分割されたデジタル信号F−1〜F−Mを帯域合成して通信用のビーム信号を出力する。干渉抑圧制御部8aは、複数の分波フィルタバンク5−1〜5−Nが分割した複数のサブチャネル信号から信号の振幅および位相の調整で使用するアナログ段干渉抑圧部3aの第1の励振ウェイトおよびデジタル段干渉抑圧部6の第2の励振ウェイトを決定する。
ここで、第1の励振ウェイトおよび第2の励振ウェイトは、振幅と位相を調整する重みをそれぞれ含み、第2の励振ウェイトは複素数で表される。
なお、複数のアナログ・デジタル変換部4−1〜4−Nへの入力前までのビーム信号は、無線周波数帯のビーム信号であり、通信用の無線周波数帯のビーム信号と干渉抑圧用の無線周波数帯のビーム信号に区別できる。各アナログ・デジタル変換部4−1〜4−Nは、無線周波数帯からベースバンドに周波数変換するダウンコンバート(ダウンコンバータは図示せず)したアナログのビーム信号をデジタルのビーム信号にアナログ・デジタル変換する。よって、アナログ段干渉抑圧は無線周波数帯で処理され、デジタル段干渉抑圧はベースバンドで処理される。
また、図2は、この発明の実施の形態1のアンテナ装置の干渉抑圧制御部の構成例を示す図である。図2において、干渉抑圧制御部8aのサブチャネルモニタ部81は、複数の分波フィルタバンク5−1〜5−Nが分割した複数のサブチャネル信号C−1−1〜C−N−Mから測定した所定の周波数分割単位の電力値PC−1−1〜PC−N−Mを出力するとともに、所定の周波数分割単位の電力値PC−1−1〜PC−N−Mからレベル検出によって干渉波を検出し、所定の周波数分割単位の干渉波検出信号DC−2−1〜DC−N−Mおよび複数のビーム信号単位の干渉波検出信号DB1−2〜DB1−Nを出力する。アナログ干渉抑圧制御部82は、サブチャネルモニタ部81からの複数のビーム信号単位の干渉検出信号DB1−2〜DB1−Nと電力値PC−1−1〜PC−N−Mに基づいてアナログ段干渉抑圧部3aに複数のビーム信号の振幅および位相を調整させる第1の励振ウェイトW1−2〜W1−Nを設定する。デジタル干渉抑圧制御部83は、複数の分波フィルタバンク5−1〜5−Nが分割した複数のサブチャネル信号C−1−1〜C−N−Mとサブチャネルモニタ部81からの所定の周波数分割単位の干渉波検出信号DC−2−1〜DC−N−Mに基づいてデジタル段干渉抑圧部6に複数のサブチャネル信号の振幅および位相を調整させる第2の励振ウェイトW2−2−1〜W2−N−Mを設定する。
このように、干渉抑圧制御部8aでは、アナログ干渉抑圧制御部82から第1の励振ウェイトをアナログ段干渉抑圧部3aへ、デジタル干渉抑圧制御部83から第2の励振ウェイトをデジタル段干渉抑圧部6へ出力している。
次に、図1の各構成に基づいて、この発明の実施の形態1のアンテナ装置の動作概要について説明する。
まず、図1において、アナログビーム形成部2は、各素子アンテナ1−1〜1−Kで受信された信号を無線周波数帯で合成してN本のビーム信号B−1〜B−Nに変換する。ここでは、所望波は1波、干渉波は(N−1)波到来するものとする。合計N個(N波)の無線周波数帯の到来波は、それぞれ公知技術であるMUSIC(Multiple Signal Classification)法などにより到来方向が推定され、各ビームはN波それぞれを指向するものとする。また、干渉波は無線周波数帯の所望波と同一周波数に到来すると仮定する。なお、受信信号は反射鏡を介して各受信素子アンテナ1−1〜1−Kに入力されてもよいものとする。
アナログ段干渉抑圧部3aは、ビーム信号B−1〜B−Nを干渉抑圧制御部8aのアナログ干渉抑圧制御部82から指定される第1の励振ウェイトW1−2〜W1−Nに基づき無線周波数帯での信号処理を行うことで干渉抑圧する。
ここで、図3は、この発明の実施の形態1のアンテナ装置のアナログ段干渉抑圧部の構成例を示す図である。アナログ段干渉抑圧部3aには、アナログビーム形成部2からビーム信号B−1〜B−N、干渉抑圧制御部8aのアナログ干渉抑圧制御部82から振幅および位相を調整するウェイトを示す第1の励振ウェイトW1−2〜W1−Nが入力される。図3において、電力分配器31a−n(2≦n≦N)は、ビーム信号B−nを分配信号Sn−1と分配信号Sn−2に2分配する。分配信号Sn−1(2≦n≦N)は、後段のデジタル信号処理による干渉抑圧に使用するため、振幅および位相を調整することなくアナログ段干渉抑圧部3aからADC4−nへ出力される。分配信号Sn−2は、振幅および位相の第1の励振ウェイトW1−2〜W1−Nを調整の重みとして、デジタル移相器32−n(2≦n≦N)が位相をW1−n(p)の重みで、続いてデジタル減衰器33−n(2≦n≦N)が振幅をW1−n(a)の重みで調整する。第1の電力合成器34は、振幅および位相が調整された各分配信号を合成する。第2の電力合成器35は、第1の電力合成器34が合成した信号とビーム信号B−1とを合成して信号S1−1としてADC4−1へ出力する。なお、第1の電力合成器34と第2の電力合成器35は、1つの電力合成器として構成してもよい。
また、図1において、ADC4−n(1≦n≦N)は、アナログ段干渉抑圧部3aから出力された各信号S1−1〜SN−1をサンプリングおよび量子化し、アナログ信号からデジタル信号に変換する。
分波フィルタバンク5−n(1≦n≦N)は、ADC4−n(1≦n≦N)が変換した各デジタル信号をそれぞれ所定の周波数分割単位に、ここではM個のサブチャネルに周波数分割する。ここでは、分波フィルタバンク5−n(1≦n≦N)は、Sn−1のデジタル信号をサブチャネル信号C−n−1〜C−n−Mに分割するものとする。
デジタル段干渉抑圧部6は、干渉抑圧制御部8aのデジタル干渉抑圧制御部83から指定される第2の励振ウェイトW2−2−1〜W2−N−Mに基づき、サブチャネルごとに振幅および位相の調整を行い、サブチャネル信号F−1〜F−Mに合成する。
図4は、この発明の実施の形態1のアンテナ装置のデジタル段干渉抑圧部の構成例を示す図である。図4において、乗算器61−n−m(2≦n≦N、1≦m≦M)は、サブチャネル信号C−n−mに干渉抑圧制御部8aのデジタル干渉抑圧制御部83から入力される第2の励振ウェイトを乗積する。次に、加算器62−m(1≦m≦M)は、第2の励振ウェイトが乗積された信号とサブチャネル信号C−1−mとを加算する。
合波フィルタバンク7は、デジタル段干渉抑圧部6が出力する通信用ビーム信号のM個に分割されたサブチャネル信号F−1〜F−Mを帯域合成し、出力する。
図2の各構成に基づいて、干渉抑圧制御部8aの動作概要について説明する。
図2において、サブチャネルモニタ部81は、複数の分波フィルタバンク5−1〜5−Nが分割した複数のサブチャネル信号C−1−1〜C−N−Mから測定した所定の周波数分割単位の電力値を出力するとともに、所定の周波数分割単位の電力値PC−1−1〜PC−N−Mからレベル検出によって干渉波が到来するサブチャネルを検出し、所定の周波数分割単位に干渉波を検出したことを示す干渉波検出信号DC−2−1〜DC−N−Mおよび複数のビーム信号単位に干渉波を検出したことを示す干渉波検出信号DB1−2〜DB1−Nを出力する。
アナログ干渉抑圧制御部82は、サブチャネルモニタ部81からの複数のビーム信号単位の干渉波検出信号DB1−2〜DB1−Nと電力値PC−1−1〜PC−N−Mに基づいてアナログ干渉抑圧部3に複数のビーム信号の振幅および位相を調整させる第1の励振ウェイトW1−2〜W1−Nを設定する。
ここで、アナログ干渉抑圧制御部82は、干渉波検出信号DB1−2〜DB1−Nが入力されると、出力する振幅および位相の励振ウェイトを変化させながらその際のサブチャネルモニタ部81から入力される電力値をモニタし、例えば合成電力が最小となる第1の励振ウェイトW1−2〜W1−Nに設定する。干渉波検出信号が検出を示さないビーム信号には干渉波が到来していないため、アナログ段干渉抑圧部3aを動作させないように、各デジタル減衰器33−n(2≦n≦N)の減衰量を最大値に設定するよう制御する。
デジタル干渉抑圧制御部83は、複数の分波フィルタバンク5−1〜5−Nが分割した複数のサブチャネル信号C−1−1〜C−N−Mとサブチャネルモニタ部81からの所定の周波数分割単位の干渉波検出信号DC−2−1〜DC−N−Mに基づいてデジタル段干渉抑圧部6に複数のサブチャネル信号の振幅および位相を調整させる第2の励振ウェイトW2−2−1〜W2−N−Mを設定する。
ここで、デジタル干渉抑圧制御部83は、干渉検出信号DC−2−1〜DC−N−Mを受信した場合に、デジタル段で干渉を抑圧するための第2の励振ウェイトW2−2−1〜W2−N−Mを計算する。例えば、各サブチャネルの合成電力が最小となるように励振ウェイトを決定する。各サブチャネルの励振ウェイトはデジタル段干渉抑圧部6に出力される。
図5は、この発明の実施の形態1のアンテナ装置の動作の一例を示すフローチャートである。図5において、干渉波が検出されない場合と干渉波が検出されている場合に分けてアンテナ装置の動作を説明する。
まず、干渉波が検出されない場合のフローについて説明する。アンテナ素子1−1〜1−Kにおいて信号を受信し(ステップST1)、アナログビーム形成部2において複数のビーム信号を形成する(ステップST2)。
まず、ビーム信号やサブチャネル信号に干渉波が検出されていないとき、アナログ段干渉抑圧部3aの干渉抑圧およびデジタル段干渉抑圧部6は動作せず、そのまま信号が通過する。即ち、複数のビーム信号をADC4−1〜4−Nにおいてデジタル化し(ステップST3)、分波フィルタバンク5−1〜5−Nにおいてサブチャネル単位に分割される(ステップST4)。サブチャネルモニタ部81においてサブチャネル単位の電力測定を行い(ステップST5)、ビーム信号やサブチャネル信号に干渉波が検出されないと判断されると、アナログ段干渉抑圧(ステップST6)およびデジタル段干渉抑圧(ステップST8)は不要(No)と判定される。合波フィルタバンク7において、サブチャネル単位に分割されているデジタル信号を帯域合成してデジタル信号を出力する(ステップST11)。
また、ビーム信号やサブチャネル信号に干渉波が検出されているとき、アナログ段干渉抑圧部3aおよびデジタル段干渉抑圧部6の干渉抑圧が動作する。即ち、ステップST1からステップST4まで処理した後、サブチャネルモニタ部81においてサブチャネル単位の電力測定を行い(ステップST5)、干渉波が検出されたと判断されると、アナログ段干渉抑圧(ステップST6)およびデジタル段干渉抑圧(ステップST8)は要(Yes)と判定される。
まず、サブチャネル単位の電力測定により、ビーム信号に干渉波が検出された場合、アナログ干渉抑圧部3を動作させる(ステップST6)。例えば、干渉波が検出された無線周波数帯のビーム信号B−1〜B−Nの合成電力が最小となるように、ビーム信号B−2〜B−Nの振幅および位相を調整する(ステップST7)。ここで、振幅および位相を調整し電力測定(ステップST5)から繰り返し、合成電力が最小となる振幅および位相になるように第1の励振ウェイトW1−2〜W1−Nを決定する。
次に、サブチャネル信号に干渉波が検出された場合、デジタル段干渉抑圧部6を動作させる(ステップST8)。例えば、サブチャネル単位での合成電力が最小となるような、第2の励振ウェイトW2−2−1〜W2−N−Mを算出する(ステップST9)。例えば、公知技術であるパワーインバージョン規範(例えば、非特許文献1:菊間信良著、「アダプティブアンテナ技術」、オーム出版、平成15年10月10日発行、p.85〜91)を用いて、サブチャネル単位のデジタル信号から第2の励振ウェイトを算出する。第2の励振ウェイトのそれぞれをサブチャネル信号に乗積し、サブチャネル単位で加算する(ステップST10)。この後、合波フィルタバンク7において、サブチャネル単位に分割されているデジタル信号を帯域合成してデジタル信号を出力する(ステップST11)。
以上のように、この発明の実施の形態1によれば、デジタル化されたビーム信号を分波フィルタバンクによりサブチャネルに分割した後に、サブチャネルモニタ部においてサブチャネル単位で干渉波を検出するようにしたので、干渉波の検出精度を向上することができる。
また、この発明の実施の形態1によれば、サブチャネル単位で検出された干渉波の電力値に基づいて、ビーム信号単位で振幅および位相を調整する励振ウェイトを設定するようにしたので、アナログ段干渉抑圧部におけるビーム信号の干渉抑圧性能を向上することができる。
また、この発明の実施の形態1によれば、アナログ段で干渉抑圧を行うことにより、ADCに入力される干渉波成分を小さくできるため、ADCのダイナミックレンジ内の所望波成分を確保することができる。
さらに、この発明の実施の形態2によれば、サブチャネル単位の電力情報に基づいたアナログ段干渉抑圧を行うことでアナログ段干渉抑圧性能を向上でき、ADCに入力される干渉波を低減することができる。
なお、アナログ段の干渉抑圧は、1サブチャネルのみを対象とするだけでなく、複数のサブチャネルを対象としてもよい。
実施の形態2.
この発明の実施の形態1では、無線周波数帯での信号処理により干渉抑圧を行うアナログ段干渉抑圧と、アナログ段干渉抑圧後の信号をデジタル化した後にデジタル信号処理により干渉抑圧を行うデジタル段干渉抑圧との2段階の干渉抑圧を行うアンテナ装置について説明した。
次に、この発明の実施の形態2では、実施の形態1で示したサブチャネル単位の電力情報に基づくアナログ段干渉抑圧、およびデジタル信号処理によるデジタル段干渉抑圧を行うだけでなく、無線周波数帯におけるビーム信号帯域全体でのアナログ段干渉抑圧をこの発明の実施の形態1に示したADCの前段までに行うことで、ビーム信号帯域全体での干渉抑圧、干渉が到来する帯域のみを用いた干渉抑圧の二段階で行うものについて説明する。
図6は、この発明の実施の形態2のアンテナ装置の構成の一例を示すブロック図である。図6において、アナログ段干渉抑圧部3bは、アナログビーム形成部2が出力した複数のビーム信号B−1〜B−Nに対し、通信用の無線周波数帯のビーム信号(ここでは、B−1とする)に第1の励振ウェイトW1−2〜W1−Nと第3の励振ウェイトW3−2〜W3−Nとにより振幅および位相(以下、合わせて振幅位相ともいう。)を調整した干渉波抑圧用の無線周波数帯のビーム信号(ここでは、B−2〜B−Nとする)を合成して信号S1−1として出力するとともに、干渉波抑圧用の無線周波数帯のビーム信号を信号S2−1〜SN−1として出力する。干渉抑圧制御部8bは、複数の分波フィルタバンク5−1〜5−Nが分割した複数のサブチャネル信号およびアナログ段干渉抑圧部3bが出力したS1−1〜SN−1から信号の振幅および位相の調整で使用するアナログ段干渉抑圧部3bの第1の励振ウェイト、第3の励振ウェイトおよびデジタル段干渉抑圧部6の第2の励振ウェイトを決定する。
ここで、第1から第3の励振ウェイトは、振幅と位相を調整する重みをそれぞれ含み、第2の励振ウェイトは複素数で表される。
また、図6中、複数の受信素子アンテナ1−1〜1−K、アナログビーム形成部2、複数のアナログ・デジタル変換部(ADC)4−1〜4−N、複数の分波フィルタバンク5−1〜5−N、デジタル段干渉抑圧部6、合波フィルタバンク7は、この発明の実施の形態1のアンテナ装置として図1に示した同一符号を付した構成要素と同様に構成され、動作、機能するため、個々の説明を省略する。
なお、アナログ段干渉抑圧部3bが受け取る第1の励振ウェイトは、この発明の実施の形態1のアナログ段干渉抑圧部3aでは、図3に示したように干渉抑圧制御部8aから受け取るのに対して、干渉抑圧制御部8bから第3の励振ウェイトと合わせて受け取る点が異なる。また、デジタル段干渉抑圧部6が受け取る第2の励振ウェイトは、この発明の実施の形態1のデジタル段干渉抑圧部6では、図4に示したように干渉抑圧制御部8aから受け取るのに対して、干渉抑圧制御部8bから受け取る点が異なるが、デジタル段干渉抑圧部6の構成、機能、動作は同一である。
また、図7は、この発明の実施の形態2のアンテナ装置の干渉抑圧制御部の構成例を示す図である。図7において、干渉抑圧制御部8bのビーム信号モニタ部84は、アナログ段干渉抑圧部3bが出力した信号S1−1〜SN−1から測定した複数のビーム信号単位の電力値PB−1〜PB−Nを出力するとともに、複数のビーム信号単位の電力値PB−1〜PB−Nからレベル検出によって干渉波を検出し、複数のビーム信号単位の干渉波検出信号DB2−2〜DB2−Nを出力する。第二アナログ干渉抑圧制御部85は、ビーム信号モニタ部84からの複数のビーム信号単位の干渉検出信号DB2−2〜DB2−Nと電力値PB−1〜PB−Nに基づいてアナログ段干渉抑圧部3bに複数のビーム信号の振幅および位相を調整させる第3の励振ウェイトW3−2〜W3−Nを設定する。
なお、図7中、サブチャネルモニタ部81、アナログ干渉抑圧制御部82、デジタル干渉抑圧制御部83は、この発明の実施の形態1のアンテナ装置として図2に示した同一符号を付した構成要素と同様に構成され、動作、機能するため、個々の説明を省略する。
このように、干渉抑圧制御部8bでは、その内部のアナログ干渉抑圧制御部82から第1の励振ウェイトをアナログ段干渉抑圧部3bへ、第2アナログ干渉抑圧制御部85から第3の励振ウェイトをアナログ段干渉抑圧部3bへ、また、実施の形態1の干渉抑圧制御部8aと同様に、デジタル干渉抑圧制御部83から第2の励振ウェイトをデジタル段干渉抑圧部6へ出力している。
次に、図6の各構成に基づいて、この発明の実施の形態2のアンテナ装置の動作概要について説明する。ここでは、この発明の実施の形態1のアンテナ装置と構成が異なるアナログ段干渉抑圧部3b、干渉抑圧制御部8bの動作を説明する。
図6において、アナログ段干渉抑圧部3bは、ビーム信号B−1〜B−Nを干渉抑圧制御部8bのアナログ干渉抑圧制御部82から指定される第1の励振ウェイトW1−2〜W1−Nおよび第3の励振ウェイトW3−2〜W3−Nに基づき無線周波数帯での信号処理を行うことで干渉抑圧する。ここでは、アナログ段干渉抑圧部3bは、1段階目でビーム信号帯域全体での干渉抑圧、2段階目で干渉が到来する帯域のみを用いた二段階の干渉抑圧を行っている。
ここで、図8は、この発明の実施の形態2のアンテナ装置のアナログ段干渉抑圧部の構成例を示す図である。アナログ段干渉抑圧部3bには、アナログビーム形成部2からビーム信号B−1〜B−N、干渉抑圧制御部8bのアナログ干渉抑圧制御部82から振幅および位相を調整するウェイトを示す第1の励振ウェイトW1−2〜W1−Nおよび第3の励振ウェイトW3−2〜W3−Nが入力される。図8において、電力分配器31b−n(2≦n≦N)は、ビーム信号B−nを分配信号Sn−1、Sn−2、Sn−3に3分配する。分配信号Sn−1(2≦n≦N)は、後段のデジタル信号処理による干渉抑圧に使用するため、振幅および位相を調整することなくアナログ段干渉抑圧部3bからADC4−nへ出力される。分配信号Sn−2は、実施の形態1と同様に、振幅および位相の第1の励振ウェイトW1−2〜W1−Nを調整の重みとして、デジタル移相器32−n(2≦n≦N)が位相をW1−n(p)の重みで、続いてデジタル減衰器33−n(2≦n≦N)が振幅をW1−n(a)の重みで調整する。第1の電力合成器34は、振幅および位相が調整された各分配信号を合成する。第2の電力合成器35は、第1の電力合成器34が合成した信号とビーム信号B−1とを合成して信号S1−1としてADC4−1へ出力する。なお、第1の電力合成器34と第2の電力合成器35は、1つの電力合成器として構成してもよい。また、分配信号Sn−3は、振幅および位相の第3の励振ウェイトW3−2〜W3−Nを調整の重みとして、デジタル移相器36−n(2≦n≦N)が位相をW3−n(p)の重みで、続いてデジタル減衰器37−n(2≦n≦N)が振幅をW3−n(a)の重みで調整する。第3の電力合成器38は、振幅および位相が調整された各分配信号を合成する。第4の電力合成器39は、第3の電力合成器38が合成した信号とビーム信号B−1とを合成して信号S1−1としてADC4−1へ出力する。なお、第3の電力合成器38と第4の電力合成器39は、1つの電力合成器として構成してもよい。さらに、第1から第4の電力合成器は、1つの電力合成器として構成してもよい。
図7の各構成に基づいて、干渉抑圧制御部8bの動作概要について説明する。ここでは、この発明の実施の形態1のアンテナ装置の干渉抑圧制御部8aの構成に対して追加されたビーム信号モニタ部84、第二アナログ干渉抑圧制御部85の動作を説明する。
図7において、ビーム信号モニタ部84は、各ビーム信号の帯域幅全体の電力測定を行う。干渉が検出されたビーム信号の電力値PB−1〜PB−Nと、電力値PB−1〜PB−Nのレベル検出により、干渉が検出されたことを示す干渉検出信号DB2−2〜DB2−Nとを、第二アナログ干渉抑圧制御部85に出力する。
第二アナログ干渉抑圧制御部85は、干渉検出信号が入力された場合、振幅および位相を調整しながらビーム信号モニタ部84から入力されるビーム信号の電力の合成値を観測し、例えば合成電力が最小となるように振幅および位相を調整する第3の励振ウェイトW3−2〜W3−Nを設定する。一方、干渉検出信号が入力されない場合、干渉抑圧を動作させないように、デジタル減衰器37−2〜37−Nの減衰量を最大値に設定する。
図9は、この発明の実施の形態2のアンテナ装置の動作の一例を示すフローチャートである。図9において、干渉波が検出されない場合と干渉波が検出されている場合に分けてアンテナ装置の動作を説明する。ここで、図5のこの発明の実施の形態1のアンテナ装置の動作を示すフローチャートと同一のステップ番号を付したものは、同一の処理であるため、説明を一部省略する。ステップST5〜ステップST11までは、この発明の実施の形態1のアンテナ装置の動作を示すフローチャートと同様であるため、図7のフローチャートの記載を部分的に省略している。
まず、干渉波が検出されない場合のフローについて説明する。アンテナ素子1−1〜1−Kにおいて信号を受信し(ステップST1)、アナログビーム形成部2において複数のビーム信号を形成する(ステップST2)。
ビーム信号やサブチャネル信号に干渉波が検出されていないとき、アナログ段干渉抑圧部3bおよびデジタル段干渉抑圧部6の干渉抑圧は動作せず、そのまま信号が通過する。ビーム信号モニタ部84においてビーム信号単位の電力測定を行い(ステップST13)、またサブチャネルモニタ部81においてサブチャネル単位の電力測定を行い(ステップST5)、ビーム信号やサブチャネル信号に干渉波が検出されないと判断されると、アナログ段干渉抑圧(ステップST14およびステップST6)およびデジタル段干渉抑圧(ステップST8)はそれぞれ不要(No)と判定される。合波フィルタバンク7において、サブチャネル単位に分割されているデジタル信号を帯域合成してデジタル信号を出力する(ステップST11)。
また、ビーム信号やサブチャネル信号に干渉波が検出されているとき、アナログ段干渉抑圧部3bおよびデジタル段干渉抑圧部6の干渉抑圧が動作する。即ち、ステップST1からステップST2まで、図7のフローチャートと同様に処理した後、ビーム信号モニタ部84においてビーム信号単位の電力測定を行い(ステップST13)、干渉波が検出されたと判断されると、アナログ段干渉抑圧(ステップST14)は要(Yes)と判定され、第二アナログ干渉抑圧制御部85においてビーム信号の第3の励振ウェイトを変えながら合成電力を観測し、合成電力が最小となる第3の励振ウェイトを設定する(ステップST15)。その後、ステップST3からステップST11まで、途中、アナログ段干渉抑圧(ステップST6)およびデジタル段干渉抑圧(ステップST8)は要(Yes)と判定されて、図7のフローチャートと同様に処理する。
以上のように、この発明の実施の形態2によれば、この発明の実施の形態1と同様に、デジタル化されたビーム信号を分波フィルタバンクによりサブチャネルに分割した後に、サブチャネルモニタ部においてサブチャネル単位で干渉波を検出するようにしたので、干渉波の検出精度を向上することができる。
また、この発明の実施の形態2によれば、この発明の実施の形態1と同様に、サブチャネル単位で検出された干渉波の電力値に基づいて、ビーム信号単位で振幅および位相を調整する励振ウェイトを設定するようにしたので、アナログ段干渉抑圧部におけるビーム信号の干渉抑圧性能を向上することができる。
また、この発明の実施の形態2によれば、この発明の実施の形態1と同様に、アナログ段で干渉抑圧を行うことにより、ADCに入力される干渉波成分を小さくできるため、ADCのダイナミックレンジ内の所望波成分を確保することができる。
さらに、この発明の実施の形態2によれば、この発明の実施の形態1と同様に、サブチャネル単位の電力情報に基づいたアナログ段干渉抑圧を行うことでアナログ段干渉抑圧性能を向上でき、ADCに入力される干渉波を低減することができる。
また、この発明の実施の形態2によれば、ビーム信号モニタ部で、各ビーム信号の無線周波数帯での電力を測定し、その電力値に基づいて、第二アナログ干渉抑圧制御部を動作させ、ビーム信号全体を対象にしたアナログ段干渉抑圧を行うようにしたので、デジタル段を使用せずにADCに入力される干渉波の量を抑圧でき、強電力の干渉波が到来する場合にADC内の所望波信号のダイナミックレンジの確保に寄与することができる。
なお、アナログ段の干渉抑圧は、この発明の実施の形態1と同様に、1サブチャネルのみを対象とするだけでなく、複数のサブチャネルを対象としてもよい。
1−1〜1−K 複数の受信素子アンテナ、2 アナログビーム形成部、3a、3b アナログ段干渉抑圧部、4−1〜4−N 複数のアナログ・デジタル変換部(ADC)、5−1〜5−N 複数の分波フィルタバンク、6 デジタル段干渉抑圧部、7 合波フィルタバンク、8a、8b 干渉抑圧制御部、31a、31b 電力分配器、32−2〜32−N デジタル移相器、33−2〜33−N デジタル減衰器、34 第1の電力合成器、35 第2の電力合成器、36−2〜36−N デジタル移相器、37−2〜37−N デジタル減衰器、38 第3の電力合成器、39 第4の電力合成器、61−2−1〜61−N−M 乗算器、62−1〜61−M 加算器、81 サブチャネルモニタ部、82 アナログ干渉抑圧制御部、83 デジタル干渉抑圧制御部、84 ビーム信号モニタ部、85 第二アナログ干渉抑圧制御部。

Claims (6)

  1. 複数の素子アンテナと、
    この複数の素子アンテナが受信した信号を無線周波数帯で合成して複数のビーム信号を形成するアナログビーム形成部と、
    このアナログビーム形成部が出力した前記複数のビーム信号に対し、通信用の無線周波数帯のビーム信号に第1の励振ウェイトで振幅位相を調整した干渉波抑圧用の無線周波数帯のビーム信号を合成して出力するとともに、前記干渉抑圧用の無線周波数帯のビーム信号を出力するアナログ段干渉抑圧部と、
    このアナログ段干渉抑圧部が出力した前記複数のビーム信号のそれぞれをデジタル信号に変換する複数のアナログ・デジタル変換部と、
    この複数のアナログ・デジタル変換部が変換したデジタル信号のそれぞれを所定の周波数分割単位で複数のサブチャネル信号に分割する複数の分波フィルタバンクと、
    この複数の分波フィルタバンクが分割した前記複数のサブチャネル信号を第2の励振ウェイトで振幅位相を調整して、通信用のビーム信号が前記所定の周波数分割単位で分割されたデジタル信号に合成するデジタル段干渉抑圧部と、
    このデジタル段干渉抑圧部が合成した前記所定の周波数分割単位で分割されたデジタル信号を帯域合成して前記通信用のビーム信号を出力する合波フィルタバンクと、
    前記複数の分波フィルタバンクが分割した前記複数のサブチャネル信号から前記第1の励振ウェイトおよび前記第2の励振ウェイトを決定する干渉抑圧制御部と
    を備えたアンテナ装置。
  2. 請求項1に記載のアンテナ装置であって、
    前記干渉抑圧制御部は、
    前記複数のサブチャネル信号から測定した前記所定の周波数分割単位の電力測定値を出力するとともに、該電力測定値からレベル検出によって干渉波を検出し、前記所定の周波数分割単位および前記複数のビーム信号単位の各干渉波検出信号を出力するサブチャネルモニタ部と、
    前記サブチャネルモニタ部における前記所定の周波数分割単位の前記電力測定値と前記複数のビーム信号単位の干渉波検出信号とに基づいて、前記アナログ段干渉抑圧部における前記第1の励振ウェイトを決定するアナログ干渉抑圧制御部と
    前記複数のサブチャネル信号と前記サブチャネルモニタ部における前記所定の周波数分割単位の干渉波検出信号とに基づいて、前記デジタル段干渉抑圧部における前記第2の励振ウェイトを決定するデジタル干渉抑圧制御部と
    を備えたアンテナ装置。
  3. 請求項2に記載のアンテナ装置であって、
    前記干渉抑圧制御部は、
    前記アナログ段干渉抑圧部からの前記複数のビーム信号から測定したビーム信号の電力測定値を出力するとともに、該電力測定値からレベル検出によって干渉波を検出し、前記複数のビーム信号の干渉波検出信号を出力するビーム信号モニタ部と、
    前記ビーム信号モニタ部における前記複数のビーム信号の干渉波検出信号および前記電力測定値に基づいて、前記アナログ段干渉抑圧部における第3の励振ウェイトを決定する第二アナログ干渉抑圧制御部と
    を備え、
    前記アナログ段干渉抑圧部は、前記複数の干渉抑圧用の無線周波数帯のビーム信号に対し、前記第1の励振ウェイトおよび前記第3の励振ウェイトで振幅位相を調整した干渉抑圧用の無線周波数帯のビーム信号を前記通信用の無線周波数帯のビーム信号に合成して出力するとともに、前記干渉抑圧用の無線周波数帯のビーム信号を出力する
    アンテナ装置。
  4. 請求項2または3に記載のアンテナ装置であって、
    前記アナログ干渉抑圧制御部は、前記アナログ段干渉抑圧部に前記複数のビーム信号の前記振幅位相を調整させて、前記干渉波が検出された前記所定の周波数分割単位の合成電力を最小とする前記第1の励振ウェイトを決定する
    アンテナ装置。
  5. 請求項2または3に記載のアンテナ装置であって、
    前記デジタル干渉抑圧制御部は、前記複数のサブチャネル信号から測定した前記所定の周波数分割単位の電力測定値に基づいて、前記所定の周波数分割単位の合成電力を最小とする前記第2の励振ウェイトを決定する
    アンテナ装置。
  6. 請求項3に記載のアンテナ装置であって、
    前記第二アナログ干渉抑圧制御部は、前記アナログ段干渉抑圧部に前記複数のビーム信号の前記振幅位相を調整させて、前記ビーム信号の合成電力を最小とする前記第3の励振ウェイトを決定する
    アンテナ装置。
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