JP2015035684A - アンテナ装置 - Google Patents

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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