JP3285022B2 - 適応アレーアンテナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アレーアンテナ装
置に関し、特にTDD(Time Division Duplex：TDD)方式な
どの送信と受信を時分割で異なる時間に行う通信システ
ムにおいて、アレーアンテナの振幅と位相を装置内でか
つ通信中に自動的に校正する回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の携帯電話やPHS(Personal Handyph
one System)などの移動通信の急速な普及に伴って、限
られた周波数帯においてできる限り多くの加入者を確保
することが必要になってきている。そのため、移動通信
では多数の加入者で必要に応じて特定のチャネルを割り
当てるマルチチャネルアクセス方式を用いることが現在
の主流となっている。セルラーシステムやPHSなどに代
表される現在の移動通信システムでは、マルチチャネル
アクセス方式として主に時分割多重化(Time Division M
ultiple Access:TDMA)方式が採用されている。さらに周
波数の利用効率が優れているマイクロセル方式では、１
つの周波数で送信と受信を時間を分割して行う時分割複
信伝送(Time Division Duplex:TDD)方式が採用されてい
る。

【０００３】一方、無線区間で周波数の利用効率を高め
るためには、隣接セルからの干渉波の影響を低減するこ
とが必要となる。干渉波を低減する技術として適応アレ
ーアンテナが知られている。この事実は例えば文献「Mo
nzingo et. al, "Introduction to Adaptive Array", J
ohn Willy ＆ Sons New York, 1980」などに開示されて
いる。適応アレーアンテナは複数のアンテナ素子をアレ
ー状に配列して、アレーアンテナの各ブランチ毎に入力
された信号に対して振幅と位相を重みづけすることによ
り、干渉波の方向にアレーアンテナの放射パターンのヌ
ルを形成し、干渉波の影響を低減する技術である。

【０００４】アダプティブアレーアンテナを前述のTDD
システムで用いる場合の構成図を図13に示す。アダプテ
ィブアレーアンテナをTDDシステムに適用する際には、
送信と受信の周波数が同じであることを利用して、受信
側で得られたアンテナの放射パターンを送信でもそのま
ま用いることが可能であり、 送信時の特性を考慮すれ
ばアダプティブアレーアンテナはTDD方式に適している
と言える。

【０００５】図13で、13−1−1〜13−1−NはN個（Nは２
以上の自然数）の素子アンテナを示し、各々、送受信切
替スイッチ13−2−1〜13−2−Nを介して送信機13−3−1
〜13−3−N、又は、受信機13−4−1〜13−4−Nに接続さ
れる。

【０００６】受信信号はアンテナ素子から送受信切替ス
イッチを介して受信機に印加され、その出力は指向性制
御演算回路13−7に入力され各チャネルの振幅値と位相
値を計算する。重みづけ乗算回路13−6は該振幅値と位
相値を送信される信号に乗算し、乗算結果を送信機と送
受信切替スイッチを介してアンテナ素子に印加する。各
アンテナ素子に印加される送信信号の振幅と位相は、所
望のアンテナビームを形成するように重みづけ乗算回路
により制御されている。

【０００７】従って、受信機で得られた信号に対して指
向性演算回路により得られる各チャネルの振幅値と位相
値と送信される信号を重みづけ乗算回路の中で乗算し、
この値を用いて送信を行うことで、原理的には受信側で
得られたアンテナの放射パターンを送信でもそのまま実
現できる。

【０００８】しかし、アダプティブアレーアンテナで用
いるアレーアンテナ装置はそれらの振幅と位相が各ブラ
ンチ間で等しいことが理想的であるが、実際は電力増幅
機などの高周波回路やケーブルの個体差、設置場所の温
度特性の変動などによって異なることが多く、これらの
誤差により理想的な放射パターンに対してヌルの低下や
サイドローブの上昇が生じ、アダプティブアレーアンテ
ナの本来持つ干渉波抑圧特性を劣化させる要因となって
いる。この事実は例えば文献「J. Litva et. al, "Digi
tal Beamforming in Wireless Communications”, Arte
ch House Publishers, 1996.」などに開示されている。

【０００９】この現象の一例を図11に示す。図11では３
素子円形配列のアレーアンテナにおいて、理想的には
(a)に示す振幅・位相条件を与えた場合に対して、(b）
には(a)の各素子の振幅・位相条件値に対し、各素子の
振幅と位相に誤差を与えた場合の放射パターンのヌル深
度を表わしている。(a)から理想的には180°方向にヌル
を有するパターンを形成するのに対し、(b)からも分か
るようにアレーアンテナの各素子の振幅と位相が理想的
な値から異なることにより、著しく放射パターンの劣化
を招いてしまうことがわかる。したがって、TDDシステ
ムにおいてアダプティブアレーアンテナの送信と受信の
パターンを一致させるためには、アレーアンテナの各ブ
ランチ間の振幅と位相を校正する技術が必要となる。

【００１０】アレーアンテナの各ブランチ間の振幅と位
相値を校正する技術として、遠方界から到来する信号あ
るいは遠方界でアレーアンテナの送信する信号を受信
し、各ブランチごとの位相器を順次回転させる方法が用
いられている。この様な方法は素子電界ベクトル回転法
とよばれ、例えば文献「真野，片木，“フェーズドアレ
ーアンテナの素子振幅位相測定法”，電子情報通信学会
論文誌(B)，Vol. J−65−B, No.5, pp.555−560」に開
示されている。しかし、一般にマイクロセル移動通信で
は用いられる基地局は必ずしも規則的に設置されるとは
限らず、通話エリアの不感地の解消やトラフィックに応
じて置局が行われるため、各基地局に対して上記の方法
を用いることは困難である。また、端末などから校正に
相当する情報を与えるという方法も考えられるが、校正
用の情報を通信中に送る必要が生じるため、通信フレー
ムの伝送効率を低下させるといった問題が生じる。した
がって、移動通信などの環境下では装置内でアレーアン
テナの各ブランチ間の振幅と位相を校正できることが望
まれる。

【００１１】装置内で各ブランチの振幅・位相を校正す
る手段として、従来から装置内に校正用の基準信号をも
ち、この基準信号を用いた方法が提案されている。この
事実は例えば文献「J. Litva et. al, "Digital Beamfo
rming in Wireless Communications”, Artech House P
ublishers, 1996.」に開示されている。この校正回路の
構成図を図12に示す。図12において、この校正回路にお
けるアレーアンテナの校正手順は以下の通りである。

【００１２】(1) 基準信号発生機12−11から分岐手段12
−14aを介して各ブランチ毎に共通の信号が受信機12−3
に送られる。各ブランチ毎の受信機で得られた値をある
ブランチの値を基準値として受信機における校正値を求
める。 (2) 送信機12−4から信号をスイッチ12−13とアッテネ
ーター12−12を介して受信機12−3に送り、各ブランチ
毎に得られた値を(1)で基準としたブランチの値を基準
値として校正値を求める。 (3) (1)と(2)で求めた校正値を差し引き、送信機の校正
値を求める。 したがって、図12の校正回路を用いることにより、装置
内でアレーアンテナの各ブランチ間の振幅と位相を校正
することが可能となる。

【００１３】しかし、図12に示されるような従来の装置
内で校正を実現する方法では送信機と受信機の校正が完
全に独立して行われるため、TDD方式のような送信と受
信が異なった時間で行われるようなシステムでは、通信
中に校正を行うことはできず、基地局の設置場所や通信
中の温度変化などにおける環境の変化に追従できないと
いった問題が生じる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、適応アレー
アンテナ装置におけるアレーアンテナの各ブランチ間の
振幅と位相を校正する手段として、外部の情報を用いる
ことによって通信の伝送効率の低下を招かないために装
置内で校正を行い、かつ通信中に校正値を求めることが
可能な適応アレーアンテナ装置を提供することを目的と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の特徴は、N(N≧2，Nは整数)本のアンテナ素子
と、N個の送信機と、N個の受信機と、各アンテナ素子か
ら対応する受信機に入力された信号に対して振幅と位相
の重みづけを行った後合成を行ってアレーアンテナの放
射パターンを制御する指向性演算回路を具備する適応ア
レーアンテナ装置において、各送信機は、送信信号を対
応するアンテナ素子に接続すると共にその一部を少なく
とも１つの受信機に帰還させる手段を具備し、送信機か
らの信号を送信タイムスロットの間に受信する少なくと
も２つの受信機の受信出力の比から当該送信機及び受信
機に関連するブランチの振幅・位相校正値を決定する振
幅・位相校正値演算回路とを具備することを特徴とする
適応アレーアンテナ装置にある。

【００１６】本発明の実施例によると、適応アレーアン
テナ装置は、N(N≧2，Nは整数)本のアンテナ素子と、N
個の送信機と、N個の受信機と、前記アンテナ素子を、
前記送信機、又は、前記受信機へ選択的に接続する、ア
ンテナ素子毎に設けた第１のスイッチと、受信機毎に入
力された信号に、振幅と位相の重みづけを行った後合成
を行ってアレーアンテナの放射パターンを制御する指向
性制御演算回路と、該指向性制御演算回路で得られた振
幅値と位相値を送信信号に乗算する重みづけ乗算回路
と、送信機毎に接続され、送信機の出力信号を対応する
アンテナ素子に接続すると共に一部を分岐するN個の分
岐手段と、該分岐手段の中の１番目の分岐手段により分
岐された信号を前記受信機の中の２〜N番目のいずれか
に接続する第２のスイッチと、該分岐手段の中の２〜N
番目のいずれかの分岐手段により分岐された信号を１番
目の受信機に接続する第３のスイッチと、前記第１のス
イッチで前記アンテナ素子から受信機に送られる信号、
又は、前記第２のスイッチ又は、第３のスイッチのいず
れかから送られる信号を各受信機に接続する第４のスイ
ッチと、各受信機から得られる振幅・位相値を用いて各
アンテナ素子の振幅位相校正値を求める処理を行う振幅
・位相校正値演算回路を具備する。

【００１７】好ましくは、前記振幅・位相校正値演算回
路は、１番目の送信機から送られる信号を分岐し、該分
岐された信号を前記第２のスイッチを介して第４のスイ
ッチのi(2≦i≦N，iは整数)番目に接続し、該信号を前
記第４のスイッチの中のi番目のスイッチを介してi番目
の受信機に送ることで該i番目の受信機の出力に得られ
る値１と、i番目の送信機から送られる信号を分岐し、
該分岐された信号を前記の第３のスイッチを介して１番
目の第４のスイッチに接続し、該信号を１番目の受信機
に送ることで当該受信機の出力に得られる値２に対し
て、「値１／値２」の演算処理を行い、該演算結果をア
ンテナ素子のi番目の校正値とする。

【００１８】本発明の別の実施例による適応アレーアン
テナ装置は、N(N≧2，Nは整数)本のアンテナ素子と、N
個の送信機と、N個の受信機と、アンテナ素子毎に接続
され該アンテナ素子に対して送信機もしくは受信機への
切り替えを行う第１のスイッチと、受信機毎に入力され
た信号に振幅と位相の重みづけを行った後合成を行うこ
とでアレーアンテナの放射パターンを制御する指向性制
御演算回路と、該指向性制御演算回路で得られた振幅値
と位相値を送信信号に乗算する重みづけ乗算回路と、各
送信機から送られる信号を分岐するN個の分岐手段と、
該分岐手段の中のk−１(2≦k≦N−１，kは整数)番目も
しくはk＋１番目の分岐手段のいずれかをk番目の受信機
に接続するN−2個の第２のスイッチと、前記分岐手段の
中のk番目の分岐手段から送られる信号をk−1番目もし
くはk＋1番目の受信機に接続するN−2個の第３のスイッ
チと、第１のスイッチでアンテナ素子から受信機側に送
られる信号もしくは第２のスイッチまたは第３のスイッ
チから送られる信号を受信機に接続する第４のスイッチ
と、上記各手段から得られる振幅・位相値を用いて各ブ
ランチ間の振幅位相校正値を求める処理を行う振幅・位
相校正値演算回路を具備する。

【００１９】好ましくは、前記振幅・位相校正値演算回
路は、i(1≦i≦N−1，iは整数)番目の送信機から送られ
る信号をi番目の分岐手段を通して分岐し、該分岐され
た信号を前記第２のスイッチを介してi＋1番目の第４の
スイッチに接続し、該信号をi＋1番目の第４のスイッチ
を介してi＋1番目の受信機に送ることで得られる値A(i)
と、i＋1番目の送信機から送られる信号をi＋1番目の分
岐手段を通して分岐し、該分岐された信号を前記の第３
のスイッチを介してi番目の第４のスイッチに接続し、
該信号を前記i番目のスイッチを介してi番目の受信機に
送ることで得られる値B(i)に対し、「該値A(i)／該値B
(i)」の演算を行い、該演算結果値をC(i)とし、i＝1の
場合は、該i＋1番目の振幅・位相校正値を該値C(i)と
し、i≠1の場合は、「該値C(i−1)・C(i)」の演算を行
い、該演算結果値D(i)をi＋1番目のアンテナ素子の振幅
・位相校正値とする。

【００２０】本発明の更に別の実施例による適応アレー
アンテナ装置は、N(N≧2，Nは整数)本のアンテナ素子
と、N個の送信機と、N個の受信機と、アンテナ素子毎に
接続される該アンテナ素子に対して送信機もしくは受信
機への切り替えを行う第１のスイッチと、受信機毎に入
力された信号に振幅と位相の重みづけを行った後合成を
行うことでアレーアンテナの放射パターンを制御する指
向性制御演算回路と、該指向性制御演算回路で得られた
振幅値と位相値を送信信号に乗算する重みづけ乗算回路
と、各送信機から送られる信号を分岐するN個の分岐手
段と、１番目の分岐手段から送られる信号を1〜N番目の
受信機のいずれかに接続する第２のスイッチと、1〜N番
目のいずれかの分岐手段から送られる信号を１番目の受
信機に接続する第３のスイッチと、第１のスイッチでア
ンテナ素子から受信機側に送られる信号もしくは第２あ
るいは第３のスイッチのいずれかから送られる信号を当
該受信機に接続する第４のスイッチと、上記各手段から
得られる振幅・位相値を用いて各ブランチ間の振幅位相
校正値を求める処理を行う振幅・位相校正値演算回路を
具備する。

【００２１】好ましくは、前記振幅・位相校正値演算回
路は、１番目の送信機から送られる信号を１番目の分岐
手段を通して分岐し、該分岐された信号を前記第２のス
イッチを介して第４のスイッチのi(1≦i≦N，iは整数)
番目に接続し、該信号を前記第４のスイッチの中のi番
目のスイッチを介してi番目の受信機に送ることで得ら
れる（値１）と、i番目の送信機から送られる信号をi番
目の分岐手段を通して分岐し、該分岐された信号を前記
の第３のスイッチを介して第４のスイッチの１番目に接
続し、該信号を前記第４スイッチの中の１番目のスイッ
チを介して前記受信機の中の１番目の受信機に送ること
で得られる（値２）に対して、「（値１）／（値２）」
の演算処理を行い、該演算結果を該アンテナ素子のi番
目のアンテナ素子の校正値とする。

【００２２】本発明の更に別の実施例による適応アレー
アンテナ装置は、N(N≧2，Nは整数)本のアンテナ素子
と、N個の送信機と、N個の受信機と、アンテナ素子毎に
接続されアンテナ素子に対して送信機もしくは受信機へ
の切り替えを行う第１のスイッチと、受信機毎に入力さ
れた信号に振幅と位相の重みづけを行った後合成を行う
ことでアレーアンテナの放射パターンを制御する指向性
制御演算回路と、該指向性制御演算回路で得られた振幅
値と位相値を送信信号に乗算する重みづけ乗算回路と、
各送信機から送られる信号を分岐するN個の分岐手段
と、１番目の分岐手段から送られる信号を１〜N番目の
受信機のいずれかに接続する第２のスイッチと、１番目
とk(2≦k≦N，kは整数)番目のいずれかの分岐手段から
送られる信号をk番目の受信機に接続する第３のスイッ
チと、第１のスイッチでアンテナ素子から受信機側に送
られる信号もしくは第２あるいは第３のスイッチのいず
れかから送られる信号を当該受信機に接続する第４のス
イッチと、上記各手段から得られる振幅・位相値を用い
て各ブランチ間の振幅位相校正値を求める処理を行う振
幅・位相校正値演算回路を具備する。

【００２３】好ましくは、前記振幅・位相校正値演算回
路は、１番目の送信機から送られる信号を１番目の分岐
手段を通して分岐し、該分岐された信号を前記第２のス
イッチを介して第４のスイッチのi(1≦i≦N,iは整数)番
目に接続し、該信号を前記第４のスイッチの中のi番目
のスイッチを介してi番目の受信機に送ることで得られ
る値A(i)と、k（2≦k≦N，kは整数）番目の送信機から
送られる信号をk番目の分岐手段を通して分岐し、該分
岐された信号を前記の第３のスイッチを介して第４のス
イッチのk番目に接続し、該信号を前記第４スイッチの
中のk番目のスイッチを介してk番目の受信機に送ること
で得られる値B(k)と、「該値A(i)／該値A(1)」の演算を行
い、該演算結果値C(i)と、「該値B(k＝i)／該値A(i)」
の演算を行い、該演算結果値D(i)に対して、「該値C(i)
／D(i)」の演算を行い、該演算結果値を該i番目のアン
テナ素子の振幅・位相校正値とする。

【００２４】従来の技術では、送信と受信のパターンを
一致させるために、送信部と受信部を別々に校正してい
た。よって、受信機用と送信機用にそれぞれ校正装置を
必要とした。しかし、一般にアダプティブアレーアンテ
ナは受信時においては、ブランチ間に振幅・位相誤差が
存在する場合も、その値を考慮した最適な指向性を形成
することで干渉低減が可能である。また、実際は送信を
行う際に受信時で最適とされるパターンが結果的に送信
できればよいので、TDDシステムのような送信と受信が
異なった時間で実現されるシステムにおいては、送信中
に送信部と受信部の両方の校正が求まればよい。

【００２５】本発明では、送信信号を受信信号に帰還さ
せるループを複数設け、それらの帰還が自己ブランチの
みではなく、他ブランチの受信部に帰還されることを特
徴としている。すなわち、従来技術のように、自己ブラ
ンチに対して、送信部からの信号を受信部に帰還させる
のではなく、ブランチ間で送信信号を帰還させること
で、通信中に送信部と受信部の校正値を求めることがで
きることを特徴としている。

【００２６】図2と図3の実施例は、１個のブランチを基
準として、その他のブランチと基準ブランチ間で送信信
号の帰還と受信機側への回り込みを実現することで、通
信中に送信機と受信機の校正値を得る、及び、振幅・位
相校正値演算回路の校正を計算するための手段を示す。

【００２７】図4と図5の実施例は、基準ブランチとその
他のブランチとの間の送信信号の受信機への帰還に用い
るスイッチ分岐数を削減するための構成となっているこ
とを特徴とする。具体的には、２個のブランチ間で必要
な校正値を求め、それらの値を順次求めることで、必要
な校正値を得ることを特徴としている。さらに、振幅・
位相校正値演算回路の校正を計算するための手段を示
す。

【００２８】図6と図7と図8に示す実施例は、送信部と
受信部の校正値が通信中に同時に得られるだけではな
く、送信部と受信部の校正値が別々にも得ることができ
ることを特徴としている。さらに、振幅・位相校正値演
算回路の校正を計算するための手段を示す。

【００２９】図9と図10の実施例は、送信部と受信部の
校正値が通信中に同時に得られるだけではなく、送信部
と受信部の校正値が別々にも得ることができることを特
徴としている。さらに、本発明は基準となるブランチ以
外の送信信号の帰還は、自己ブランチに対する受信機へ
の帰還のみであるため、校正回路の配線などの引き回し
が比較的容易になることを特徴としている。さらに、振
幅・位相校正値演算回路の校正を計算するための手段を
示す。

【００３０】

【発明の実施の形態】TDD通信方式では、図14に示すご
とく、送信のタイムスロットTと受信のタイムスロットR
とが交互に配置される。ひとつのタイムスロットの時間
長は非常に短い。従って、送信のタイムスロットTの間
は、受信機は休止期間である。本発明はこの休止期間
に、送信信号の一部を受信機に帰還してアレーアンテナ
の校正を行う。校正は、例えば、各送信タイムスロット
において、ひとつのアンテナ素子に対する校正を行うよ
うにする。例えばあるタイムスロットでi＝2のアンテナ
素子に対する校正を行ったときは、次のタイムスロット
ではi＝3のアンテナ素子に対する校正を行い、この動作
を繰り返して全てのアンテナ素子に対する校正を行う。
アンテナ素子に対する校正が終了すると、そのアンテナ
素子の振幅及び位相は校正された値に固定される。校正
の動作は所定時間毎（例えば１時間毎）に行われる。

【００３１】図1は本発明の概略を示す図である。図1に
おいて、1−1はアンテナを、1−2は送信・受信分離回路
を、1−3は送信機を、1−4は受信機を、1−5は分岐手段
を、1−6は振幅位相校正値演算回路を、1−7は指向性制
御演算回路を表す。

【００３２】本発明における原理を以下に示す。以下の
振幅・位相値の表現を簡易化するために、各パラメータ
を複素数で表現するものとする。例えば、Aを振幅、θ
を位相とするとき、これらをまとめてBというパラメー
タ、すなわちB=Aexp(jθ)で表現するものとする。

【００３３】i番目のブランチに対する入力信号をX_iと
し、受信時において、各ブランチ間の振幅・位相差が存
在しない場合の最適ウエイトをW_optとし、受信信号に受
信機による振幅位相変動が加えられた後の信号に対して
求めたウエイトをW_iとすると、受信におけるi番目のブ
ランチの出力y_riは以下の式で表わされる。

【００３４】 y_ri＝W_optX_i ＝W_iM_iR_iX_i (1) ここで、M_iはそれぞれアンテナおよびケーブルで生じる
振幅および位相を表わし、R_iはそれぞれ受信機で生じる
振幅および位相を表わす。一方、i番目のブランチにお
ける送信機からの出力信号をs_iとすると、アダプティブ
アレーアンテナで指向性制御を行った後にi番目のブラ
ンチに対して実際に空間に出力される信号y _tiは以下の
式で表わされる。

【００３５】y_ti＝W_is_iM_iT_i (2) ここで、T_iはそれぞれ送信機で生じる振幅および位相を
表わす。送受信のパターンを一致させるためにはy_ti＝y
_riを満たす必要があり式(1)と式(2)よりW_iを消去する
と、 y_ti＝(W_opt／M_iR_i)s_iM_iT_i ＝W_opts_i(T_i／R_i) (3) となる。式(3)より、アンテナ及びケーブルで生じる振
幅・位相は受信と送信との間でキャンセルされ、i番目
のブランチで生じる振幅・位相をK_iとすると K_i＝R_i／T_i (4) となる。この値を各ブランチ毎に求め、あるブランチを
基準にした値の相対的な差を求めれば、各ブランチ間の
振幅・位相の校正が可能となる。例えば、１番目のブラ
ンチを基準とした場合、i番目のブランチにおける校正
値をH_iとすると校正値は以下の式で与えることができ
る。

【００３６】 H_i＝K_i／K_１ ＝(R_i／T_i)／(R_１／T_１) ＝T_１R_i／(T_iR_１) (5) 校正された出力y'_tiは式(3)と式(5)を用いて以下の式で
与えられる。

【００３７】 y'_ti＝W_opts_iT_i／R_iH_i ＝W_opts_i(1/K₁) (6) 式(6)においてK₁は一定値であるため、式(6)を用いれば
受信時における各ブランチ間の振幅・位相差が存在しな
い場合の最適ウエイトで送信を行うことが可能になる。
したがって、式(5)を求めることができれば送信時のみ
で各ブランチ間の校正が可能となる。

【００３８】ここで、図1では、式(5)を得るために、従
来の校正回路のように、自己ブランチにおける送信機か
らの受信機への帰還のみではなく、他のブランチへの送
信信号の帰還を設けている。例えば、kブランチにおい
て、自己ブランチにおける送信機から受信機への帰還で
得られる値は、T_kR_kとなり、必要な校正値はこの式のみ
では直接求められない。そこで、１番目のブランチとk
番目のブランチにおいて、１番目の送信機からk番目の
受信機に信号を送るループと、k番目の送信機から１番
目の受信機に信号を送るループを設けることで、それぞ
れT_１R_k、T_kR_１が得られる。これらの値を割算すれば、
式(5)が得られ、１番目のブランチに対するk番目の送受
信機の振幅・位相校正値が得られる。すなわち、本発明
により送信中に、送信信号を他ブランチの受信機に帰還
させるループを組み合わせることにより、必要とされる
校正値を求めることが可能となる。

【００３９】図2は請求項２の概略を示すブロック図で
ある。図3は図2の回路を用いて校正を行うための手順を
示すためのフローチャートである。図2において、2−K
−iのi(1≦i≦N，i:整数)はK番目のブランチに接続され
る名称を表わすものとし、図2ではブランチの数はNであ
る。また、図2に示されている矢印は信号の方向を表わ
すものである。2−1はアンテナ素子を、2−2はアンテナ
素子を送信機又は受信機に接続するための第１のスイッ
チを、2−3は送信機を、2−4は受信機を、2−5は送信機
の出力をアンテナ素子に接続すると共に一部を分岐する
分岐手段を、2−6は第１の分岐手段2−5−1からの信号
を2−4−2〜2−4−Nまでのいずれかの受信機と接続する
第２のスイッチを、2−7は第2〜第Nの分岐手段2−5−2
〜2−5−Nまでのいずれかからの信号を第１の受信機2−
4−1と接続する第３のスイッチを、2−8は第２のスイッ
チ2−6もしくは第３のスイッチ2−7を受信機2−4の入力
に接続する第４のスイッチを、2−9は振幅位相校正値演
算回路を、2−10は指向性制御演算回路を表わす。2−11
は重みづけ乗算回路を表わす。

【００４０】以下に、図3のフローチャートに従って式
(5)を各ブランチ毎で求める方法を示す。

【００４１】(1) １番目のブランチの送信回路(2−3−
1)からi番目のブランチの受信回路(2−4−i)に信号を送
る(S−21)。この信号を送る際に分岐手段(2−5−1)と第
２のスイッチ(2−6)と第４のスイッチ(2−8)を通過す
る。この処理により、先ほど示したパラメータを用いる
と振幅・位相校正値演算回路で得られる値は以下の値と
なる。

【００４２】T_１R_i (7) ここで、2−3−1から2−8に信号を送るために分岐手段
を用いているのは、送信を行う際には送信でのパワーを
確保するために電力増幅機をアンテナの手前で用いてお
り、この信号をそのまま受信すると受信回路の受信レベ
ルの許容値の範囲を超えてしまうためであり、 2−3−1
から2−8におくる信号は実際の通信での送信信号に対し
てレベルを低くするように設定する。分岐手段の具体的
な構成としては例えばカップラーを用いればよい。ま
た、第２のスイッチを用いるのは、ブランチ１の送信信
号をブランチ１以外のいずれかの受信回路に送るためで
ある。さらに第４のスイッチを用いるのは、通信中の受
信の状態ではi番目のアンテナ素子で受信される信号の
みが必要であり、校正値を求めるためには第１の送信回
路(2−3−1)から送られる信号のみを受信することが必
要となるためである。

【００４３】(2) (1)の処理と平行して、i番目のブラン
チの送信回路(2−3−i)から１番目のブランチの受信回
路(2−4−1)に信号を送る(S−22)。この信号を送る際に
分岐手段(2−5−i)と第３のスイッチ(2−7)と第４のス
イッチ(2−8−1)を通過する。この処理により、先ほど
示したパラメータを用いると振幅・位相校正値演算回路
で得られる値は以下の値となる。

【００４４】T_iR_１ (8) 2−3−iから2−8に信号を送るために分岐手段を用いて
いるのは、(1)の理由と同じである。また第４のスイッ
チを用いるのは、ブランチiの送信信号のいずれかをブ
ランチ１の受信回路に送るためである。さらに第４のス
イッチ2−7を用いるのは、通信中の受信では第１のアン
テナで受信される信号のみが必要であり、校正値を求め
るためには送信回路(2−3−i)から送られる信号のみを
受信することが必要となるためである。

【００４５】(3) 式(7)／式(8)を求めれば、式(5)が求
められ、ブランチiのブランチ１に対する校正値が求め
られる(S−23)。

【００４６】(4) i→i＋1としi＝Nとなるまで(1)〜(3)
を繰り返す(S−24)。

【００４７】最後に、上記より得られた校正値と受信で
得られた振幅位相値を重みづけ乗算回路2−11で各ブラ
ンチ毎に乗算し、この値を用いて送信を行えば、アレー
アンテナの各ブランチ間の振幅・位相値の補正を行うこ
とができるため、装置内でブランチ間の振幅・位相差が
ない場合と等価な状態で送信していることになる。すな
わち、本発明による装置を用いれば、アレーアンテナの
各ブランチ間の振幅・位相値の補正を行うことができ
る。本発明による校正回路では、送信に用いる信号を用
いて校正値を求めるため、通信中にリアルタイムで校正
が可能であり、従来の校正回路では実現が困難であった
高周波回路における温度特性などの補償も可能となる。

【００４８】

【本発明の別の実施例】図4は本発明の別の実施例の概
略を示すブロック図である。図5は図4の回路を用いて校
正を行うための手順を示すためのフローチャートであ
る。図4において、4−K−iのi(1≦i≦N,i:整数)はi番目
のブランチに接続される名称を表わすものとする。ま
た、図4に示されている矢印は信号の方向を表わすもの
である。4−1はアンテナ素子を、4−2はアンテナ素子に
対して送信と受信を切り替える第１のスイッチを、4−3
は送信機を、4−4は受信機を、4−5は分岐手段を、4−7
−k(2≦k≦N−１,kは整数)は4−5−kからの信号を4−4
−k−1もしくは4−4−k＋1のいずれかと接続する第３の
スイッチを、4−6−k(2≦k≦N−1,kは整数)は4−5−k−
1からの信号と4−5−k＋1からの信号のいずれかを4−4
−kと接続する第２のスイッチを、4−8は4−6もしくは4
−7と4−4を接続する第４のスイッチを、4−9は振幅位
相校正値演算回路を、4−10は指向性制御演算回路を表
わす。4−11は重みづけ乗算回路を表わす。

【００４９】以下に、図5のフローチャートに従って式
(5)を各ブランチ毎で求める方法を示す。

【００５０】(1) i＝1とした場合について述べる。この
場合は、１番目のブランチと２番目のブランチの間の校
正値を求める。１番目のブランチの送信回路(4−3−1)
から２番目のブランチの受信回路(4−4−2)に信号を送
る。この信号を送る際に分岐手段(4−5−1)と第２のス
イッチ(4−6−2)と第４のスイッチを通過する。この処
理により、先ほど示したパラメータを用いると振幅・位
相校正値演算回路で得られる値は以下の値となる。

【００５１】T_１R_２ (9) ここで、4−3−1から4−4−2に信号を送るために分岐手
段を用いているのは、送信を行う際には送信でのパワー
を確保するために電力増幅機をアンテナの手前で用いて
おり、この信号をそのまま受信すると受信回路の受信レ
ベルの許容値の範囲を超えてしまうためであり、4−3−
1から4−4−2におくる信号は実際の通信での送信信号に
対してレベルを低くするように設定する。分岐手段の具
体的な構成としては例えばカップラーを用いればよい。
また、第２のスイッチを用いるのは、受信機２に対し
て、ブランチ１の送信信号の他にブランチ３の送信信号
を送るからであり、この理由は後述する。さらに第４の
スイッチを用いるのは、通信中の受信の状態ではアンテ
ナで受信される信号のみが必要であり、校正値を求める
ためには送信機１(4−3−1)から送られる信号のみを受
信することが必要となるためである。

【００５２】(2) ２番目のブランチの送信回路(4−3−
2)から１番目のブランチの受信回路(4−4−1)に信号を
送る。この信号を送る際に分岐手段(4−5−2)と第３の
スイッチ(4−7−2)と第４のスイッチ(4−8−1)を通過す
る。この処理により、先ほど示したパラメータを用いる
と振幅・位相校正値演算回路で得られる値は以下の値と
なる。

【００５３】T_２R_１ (10) 4−3−2から4−4−1に信号を送るために分岐手段を用い
ているのは、(1)の理由と同じである。また第３のスイ
ッチを用いるのは、ブランチ２からの送信信号をブラン
チ１の受信機の他にブランチ３の受信機に送る必要があ
るからであり、この理由も後述する。さらに第４のスイ
ッチを用いるのは、通信中の受信ではアンテナで受信さ
れる信号のみが必要であり、校正値を求めるためには送
信機(4−3−2)から送られる信号のみを受信することが
必要となるためである。

【００５４】(3) 式(9)／式(10)を求めれば、i＝1とし
た場合の式(5)が求められ、ブランチ２のブランチ１に
対する校正値が求められる。

【００５５】(4) 次にi→i＋1とする。さきほどと同様
に(1)と(2)をくり返すと、(1)と(2)のループでそれぞれ
以下の値が得られる。

【００５６】 T_２ R_３ (11) T_３ R_２ (12) ここで式(11)／(12)より、２番目のブランチに対する３
番目のブランチの校正値を求めることができる。

【００５７】(5) 実際に校正値を用いて送信を行うため
には、ある１個のブランチを基準とした各ブランチの校
正値を求める必要がある。ここで １番目のブランチを
基準ブランチと考える。H_２,１＝「式(9)／式(10)」とH
_３,２＝「式(11)／式(12)」とすると、これらの結果を
用いて１番目のブランチを基準とした、３番目のブラン
チに対する校正値H_３,１を以下の式で与えることができ
る。

【００５８】 H_３,１＝H_２,１・H_３,２ ＝{T_１R_２／(T_２R_１)}・{T_２R_３／(T_３R_２)} ＝T_１R_３／(T_３R_１) ＝(R_３／T_３)／(R_１／T_１) (13)

【００５９】(6) 以上より、iブランチの校正値は、i−
1ブランチに対するi番目の校正値H_{i,i -１}と、１ブラン
チに対するi−1番目の校正値H_i-１,１により求めること
ができる。

【００６０】 H_i,１＝H_i-１,１・H_i,i-１ ＝{T₁R_i-１／(T_i-１R_１)}・{T_i-１R_i／(T_iR_i-１)} ＝T_１R_i／(T_iR_１) ＝(R_i／T_i)／(R_１／T_１) (14)

【００６１】最後に、上記の仮定より得られた校正値と
受信で得られた振幅位相値を重みづけ乗算回路で各ブラ
ンチ毎に乗算し、この値を用いて送信を行えば、アレー
アンテナの各ブランチ間の振幅・位相値の補正を行うこ
とができるため、装置内でブランチ間の振幅・位相差が
ない場合と等価な状態で送信していることになる。本発
明による装置を用いれば、アレーアンテナの各ブランチ
間の振幅・位相値の補正を行うことができるため、先ほ
どの実施例と同様に、本発明による校正回路では、送信
中に用いる信号を用いて校正値を求めるため、通信中に
リアルタイムで校正が可能であり、従来の校正回路では
実現が困難であった高周波回路における温度特性などの
補償も可能となる。さらに、図4の構成をとることで、
図2の構成に対して、校正用のスイッチの数は増加する
ものの、スイッチの分岐数をN−1から２に削減すること
ができる。実際には分岐数２のスイッチは、汎用のスイ
ッチで実現できるため、アンテナ素子数が増加した場合
にも、図4の構成は容易にハードウエアを実現できる。

【００６２】図6は本発明の更に別の実施例の概略を示
すブロック図である。図7と図8は図6の回路を用いて校
正を行うための手順を示すためのフローチャートであ
る。図6において、6−K−iのi(1≦i≦N，i:整数)はi番
目のブランチに接続される名称を表わすものとする。ま
た、図6に示されている矢印は信号の方向を表わすもの
である。6−１はアンテナを、6−2はアンテナに対して
送信と受信を切り替える第１のスイッチを、6−3は送信
機を、6−4は受信機を、6−5は分岐手段を、6−6は6−5
−1からの信号を6−4−1〜6−4−Nまでのいずれかと接
続する第２のスイッチを、6−7は6−5−1〜6−5−Nまで
のいずれかからの信号を6−4−1と接続する第３のスイ
ッチを、6−8は6−6もしくは6−7と6−4を接続する第４
のスイッチを、6−9は振幅位相校正値演算回路を、6−1
0は指向性制御演算回路を表わす。6−11は重みづけ乗算
回路を表わす。

【００６３】以下に、図7のフローチャートに従って式
(5)を各ブランチ毎に求める動作を示す。

【００６４】(1) １番目のブランチの送信回路(6−3−
1)からi番目のブランチの受信回路(6−4−i)に信号を送
る。この信号を送る際に分岐手段(6−5−1)と第２のス
イッチ(6−6)と第４のスイッチを通過する。この処理に
より、先ほど示したパラメータを用いると振幅・位相校
正値演算回路で得られる値は以下の値となる。

【００６５】T_１R_i (15) ここで、6−3−1から6−4に信号を送るために分岐手段
を用いているのは、送信を行う際には送信でのパワーを
確保するために電力増幅機をアンテナの手前で用いてお
り、この信号をそのまま受信すると受信回路の受信レベ
ルの許容値の範囲を超えてしまうためであり、6−3−1
から6−7におくる信号は実際の通信での送信信号に対し
てレベルを低くするように設定する。分岐手段の具体的
な構成としては例えばカップラーを用いればよい。ま
た、第２のスイッチを用いるのは、ブランチ１の送信信
号をブランチ1〜Nまでの受信回路に送るためである。さ
らに第４のスイッチを用いるのは、通信中の受信の状態
ではアンテナiで受信される信号のみが必要であり、校
正値を求めるためには送信回路１(6−3−1)から送られ
る信号のみを受信することが必要となるためである。

【００６６】(2) i番目のブランチの送信回路(6−3−i)
から１番目のブランチの受信回路(6−4−1)に信号を送
る。この信号を送る際に分岐手段(6−5−i)と第３のス
イッチ(6−7)と第４のスイッチ(6−8−1)を通過する。
この処理により、先ほど示したパラメータを用いると振
幅・位相校正値演算回路で得られる値は以下の値とな
る。

【００６７】T_iR_１ (16) 6−3−i(i＝2〜N)から6−7に信号を送るために分岐手段
を用いているのは、(1)の理由と同じである。また第３
のスイッチを用いるのは、ブランチiの送信信号のいず
れかをブランチ１の受信回路に送るためである。さらに
第４のスイッチを用いるのは、通信中の受信ではアンテ
ナ１で受信される信号のみが必要であり、校正値を求め
るためには送信回路(6−3−i)から送られる信号のみを
受信することが必要となるためである。

【００６８】(3) 式(15)／式(16)を求めれば、式(5)が
求められ、ブランチiのブランチ１に対する校正値が求
められる。

【００６９】(4) i→i＋1としi＝Nとなるまで(1)〜(3)
を繰り返す。

【００７０】最後に、得られた校正値と受信で得られた
振幅位相値を重みづけ乗算回路で各ブランチ毎に乗算
し、この値を用いて送信を行えば、アレーアンテナの各
ブランチ間の振幅・位相値の補正を行うことができるた
め、装置内でブランチ間の振幅・位相差がない場合と等
価な状態で送信していることになる。この実施例におい
ても同様に、アレーアンテナの各ブランチ間の振幅・位
相値の補正を行うことができる。本発明による校正回路
では、送信中に用いる信号を用いて校正値を求めるた
め、通信中にリアルタイムで校正が可能であり、従来の
校正回路では実現が困難であった高周波回路における温
度特性などの補償も可能となる。

【００７１】一方、到来方向推定などのアルゴリズムを
用いてアダプティブアレーを動作させる場合には受信部
と送信部を合わせたブランチの校正値ばかりでなく受信
部、送信部のみの校正値が必要になる。図８には受信
部、送信部の校正値をそれぞれ個別に求めるためのフロ
ーチャートを示す。(1)のループにおいて、式(15)を１
番目〜N番目のブランチに対してそれぞれ求めること
で、以下の式で与えられる受信部のみの校正値を求める
ことも可能である。

【００７２】R_i/R_１ (17) 同様に、(2)のループにおいて、式(16)を１番目〜N番目
のブランチに対してそれぞれ求めることで、以下の式で
与えられる送信部のみの校正値を求めることも可能であ
る。

【００７３】T_i/T_１ (18)

【００７４】図9は請求項８の概略を示すブロック図で
ある。図10は図9の回路を用いて校正を行うための手順
を示すためのフローチャートである。図9において、9−
K−iのi(1≦i≦N,i:整数)はN番目のブランチに接続され
る名称を表わすものとする。また、図9に示されている
矢印は信号の方向を表わすものである。9−1はアンテナ
素子を、9−2はアンテナ素子に対して送信と受信を切り
替える第１のスイッチを、 9−3は送信機を、9−4は受
信機を、9−6は9−5−1からの信号を9−4−1から9−4−
Nまでのいずれかと接続する第２のスイッチを、9−7は9
−5−m(2≦m≦N)からの信号を9−4−mと接続する第３の
スイッチを、9−8は9−6もしくは9−7と9−4を接続する
第４のスイッチを、9−9は振幅位相校正値演算回路を、9
−10は指向性制御演算回路を表わす。9−11は重みづけ
乗算回路を表わす。

【００７５】以下に、図10のフローチャートに従って式
(5)を各ブランチ毎で求める方法を示す。

【００７６】(1) １番目のブランチの送信回路(9−3−
1)からi(1≦i≦N)番目のブランチの受信回路(9−4−i)
に信号を送る。この信号を送る際に分岐手段(9−5−1)
と第２のスイッチ(9−6)と第４のスイッチを通過する。
この処理により、先ほど示したパラメータを用いると振
幅・位相校正値演算回路で得られる値は以下の値とな
る。

【００７７】T_１R_i (19) ここで、9−3−1から9−6に信号を送るために分岐手段
を用いているのは、送信を行う際には送信でのパワーを
確保するために電力増幅機をアンテナの手前で用いてお
り、この信号をそのまま受信すると受信回路の受信レベ
ルの許容値の範囲を超えてしまうためであり、9−3−1
から9−6におくる信号は実際の通信での送信信号に対し
てレベルを低くするように設定する。分岐手段の具体的
な構成としては例えばカップラーを用いればよい。ま
た、第２のスイッチを用いるのは、ブランチ１の送信信
号をブランチ1〜Nまでの受信回路に送るためである。さ
らに第４のスイッチを用いるのは、通信中の受信の状態
ではアンテナiで受信される信号のみが必要であり、校
正値を求めるためには送信回路１(9−3−1)から送られ
る信号のみを受信することが必要となるためである。

【００７８】(2) k(1≦k≦N)番目のブランチの送信回路
(9−3−k)からk番目のブランチの受信回路(9−4−k)に
信号を送る。この信号を送る際に分岐手段(9−5−k)と
第２のスイッチ(9−7−k)とを通過する。この処理によ
り、先ほど示したパラメータを用いると振幅・位相校正
値演算回路で得られる値は以下の値となる。

【００７９】T_kR_k (20) 9−3−kから9−7−kに信号を送るために分岐手段を用い
ているのは、(1)の理由と同じである。また第３のスイ
ッチを用いるのは、ブランチkの送信信号をブランチkの
受信回路に送るためである。さらに第４のスイッチを用
いるのは、通信中の受信ではアンテナ１で受信される信
号のみが必要であり、校正値を求めるためには送信回路
(9−3−k)から送られる信号のみを受信することが必要
となるためである。

【００８０】(3) i→i＋1、k→k＋1としi＝N、k＝Nとな
るまで(1)、(2)を繰り返す。

【００８１】(4) 式(20)においてk＝1として、式(19)／
式(20)を求めると以下の式が得られる。

【００８２】T_１R_i／(T_１R_１)＝R_i／R_１ (21) 式(21)は１番目のブランチに対するi番目のブランチの
受信部の校正値に相当する。

【００８３】(5) 式(19)と式(20)において、k＝i(ただ
し、k＝i≠1の場合)の場合に式(20)／式(19)を求めると
以下の式が得られる。

【００８４】T_iR_i／(T_１R_i)＝T_i／T_１ (22) 式(22)は１番目のブランチに対するi番目のブランチの
送信部の校正値に相当する。

【００８５】(6) 式(21)／式(22)を求めることで以下の
式が得られる。

【００８６】 すなわち、式(5)が求められ、ブランチiのブランチ１に
対する校正値を求めることができる。

【００８７】最後に、上記の仮定より得られた校正値と
受信で得られた振幅位相値を重みづけ乗算回路で各ブラ
ンチ毎に乗算し、この値を用いて送信を行えば、アレー
アンテナの各ブランチ間の振幅・位相値の補正を行うこ
とができるため、装置内でブランチ間の振幅・位相差が
ない場合と等価な状態で送信していることになる。した
がって、本実施例の場合も、アレーアンテナの各ブラン
チ間の振幅・位相値の補正を行うことができる。本発明
による校正回路では、送信中に用いる信号を用いて校正
値を求めるため、通信中にリアルタイムで校正が可能で
あり、従来の校正回路では実現が困難であった高周波回
路における温度特性などの補償も可能となる。

【００８８】また、式(21)、(22)の結果からも分かるよ
うに、図9の構成も図6の構成と同様に、送信部と受信部
の個別の校正値を求めることが可能である。さらに、基
準ブランチ以外のブランチは、送信信号を自己ブランチ
の受信機のみに帰還させる構成をとっているため、配線
の引き回しが他の構成にくらべ少なく、校正回路を作成
するうえで比較的容易になる利点がある。

【００８９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明を用いると、
装置内で校正を行っているため、外部の情報を用いる場
合に生じる通信の伝送効率の低下を防ぐことができる利
点がある。また、通信中に校正値を求めることができる
ため、基地局の設置場所の違いによる環境の変化や通信
中の温度特性の変化により生じる各ブランチ間の振幅・
位相誤差を補償することが可能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図の例である。

【図２】本発明の実施例のブロック図である。

【図３】図２に従って校正値を求めるためのフローチャ
ートを表わす。

【図４】本発明の別の実施例のブロック図である。

【図５】図４に従って校正値を求めるためのフローチャ
ートを表わす。

【図６】本発明の更に別の実施例のブロック図である。

【図７】図６に従って校正値を求めるためのフローチャ
ートを表わす。

【図８】図６に従って校正値を求めるための別のフロー
チャートを表わす。

【図９】本発明の更に別の実施例のブロック図である。

【図１０】図９に従って校正値を求めるためのフローチ
ャートを表わす。

【図１１】アレーアンテナに対して理想的な振幅・位相
の状態から各ブランチ間で振幅・位相の誤差を与えたと
きのヌル深度の例を表わしたものである。

【図１２】従来の校正回路を表わす図である。

【図１３】従来のアダプティブアレーアンテナをTDDシ
ステムに適用した場合の構成を表わす図である。

【図１４】本発明をTDD通信方式に適用した場合の動作
タイムチャートである。

【符号の説明】

1−1 アンテナ 1−2 送信・受信分離回路 1−3 送信機 1−4 受信機 1−5 分岐手段 1−6 振幅位相校正値演算回路 1−7 指向性制御演算回路 2−1 アンテナ 2−2 アンテナに対して送信と受信を切り替える第１の
スイッチ 2−3 送信機 2−4 受信機 2−5 分岐手段 2−6 2−5−1からの信号を2−4−2〜2−4−Nまでのい
ずれかと接続する第２のスイッチ 2−7 2−5−2〜2−5−Nまでのいずれかからの信号を2
−4−1と接続する第３のスイッチ 2−8 2−6もしくは2−7と2−4を接続する第４のスイッ
チ 2−9 振幅位相校正値演算回路 2−10 指向性制御演算回路 2−11 重みづけ乗算回路 4−1 アンテナ 4−2 アンテナに対して送信と受信を切り替える第１の
スイッチ 4−3 送信機 4−4 受信機 4−5 分岐手段 4−6−k(2≦k≦N−1,kは整数） 4−4−kへの信号に対
して、4−3−(k−1)からの信号もしくは4−3−(k＋1)か
らの信号のいずれかの信号を選択する第２のスイッチ 4−7−k(2≦k≦N−1,kは整数） 4−3−kからの信号を4
−4−(k−1)へ、あるいは4−4−(k＋1)へのいずれかへ
接続する第３のスイッチ 4−8 4−2もしくは4−7と4−4を接続する第４のスイッ
チ 4−9 振幅位相校正値演算回路 4−10 指向性制御演算回路 4−11 重みづけ乗算回路 6−1 アンテナ 6−2 アンテナに対して送信と受信を切り替える第１の
スイッチ 6−3 送信機 6−4 受信機 6−5 分岐手段 6−6 6−5−1からの信号を6−4−1〜6−4−Nまでのい
ずれかと接続する第２のスイッチ 6−7 6−5−1〜6−5−Nまでのいずれかからの信号を6
−4−1と接続する第３のスイッチ 6−8 6−2もしくは6−7と6−4を接続する第４のスイッ
チ 6−9 振幅位相校正値演算回路 6−10 指向性制御演算回路 6−11 重みづけ乗算回路 9−1 アンテナ 9−2 アンテナに対して送信と受信を切り替える第１の
スイッチ 9−3 送信機 9−4 受信機 9−5 分岐手段 9−6 9−5−1からの信号を9−4−1〜9−4−Nまでのい
ずれかと接続する第２のスイッチ 9−7 9−5−k(2≦k≦N)からの信号を9−4−kと接続す
る第３のスイッチ 9−8 9−6もしくは9−2と9−4を接続する第４のスイッ
チ 9−9 振幅位相校正値演算回路 9−10 指向性制御演算回路 9−11 重みづけ乗算回路

フロントページの続き (72)発明者 堀 俊和 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−27802（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−274836（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 3/00 - 3/46

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 N(N≧2，Nは整数)本のアンテナ素子と、 N個の送信機と、 N個の受信機と、 各アンテナ素子から対応する受信機に入力された信号に
   対して振幅と位相の重みづけを行った後合成を行ってア
   レーアンテナの放射パターンを制御する指向性演算回路
   を具備し、TDD通信方式に適用される適応アレーアンテ
   ナ装置において、 各送信機は、通信中の送信タイムスロットで送信信号を
   対応するアンテナ素子に接続すると共にその一部を少な
   くとも１つの受信機に帰還させる手段を具備し、 送信機からの信号を送信タイムスロットの間に受信する
   少なくとも２つの受信機の受信出力の比から当該送信機
   及び受信機に関連するブランチの振幅・位相校正値を決
   定する振幅・位相校正値演算回路とを具備することを特
   徴とする適応アレーアンテナ装置。
2. 【請求項２】 N(N≧2，Nは整数)本のアンテナ素子と、 N個の送信機と、 N個の受信機と、 前記アンテナ素子を、前記送信機、又は、前記受信機へ
   選択的に接続する、アンテナ素子毎に設けた第１のスイ
   ッチと、 受信機毎に入力された信号に、振幅と位相の重みづけを
   行った後合成を行ってアレーアンテナの放射パターンを
   制御する指向性制御演算回路と、 該指向性制御演算回路で得られた振幅値と位相値を送信
   信号に乗算する重みづけ乗算回路と、 送信機毎に接続され、送信機の出力信号を対応するアン
   テナ素子に接続すると共に一部を分岐するN個の分岐手
   段と、 該分岐手段の中の１番目の分岐手段により分岐された信
   号を前記受信機の中の２〜N番目のいずれかに接続する
   第２のスイッチと、 該分岐手段の中の２〜N番目のいずれかの分岐手段によ
   り分岐された信号を１番目の受信機に接続する第３のス
   イッチと、 前記第１のスイッチで前記アンテナ素子から受信機に送
   られる信号、又は、前記第２のスイッチ又は、第３のス
   イッチのいずれかから送られる信号を各受信機に接続す
   る第４のスイッチと、 各受信機から得られる振幅・位相値を用いて各アンテナ
   素子の振幅位相校正値を求める処理を行う振幅・位相校
   正値演算回路を具備することを特徴とする請求項１記載
   の適応アレーアンテナ装置。
3. 【請求項３】 前記振幅・位相校正値演算回路は、 １番目の送信機から送られる信号を分岐し、 該分岐された信号を前記第２のスイッチを介して第４の
   スイッチのi(2≦i≦N，iは整数)番目に接続し、 該信号を前記第４のスイッチの中のi番目のスイッチを
   介してi番目の受信機に送ることで該i番目の受信機の出
   力に得られる値１と、 i番目の送信機から送られる信号を分岐し、 該分岐された信号を前記の第３のスイッチを介して１番
   目の第４のスイッチに接続し、該信号を１番目の受信機
   に送ることで当該受信機の出力に得られる値２に対し
   て、「値１／値２」の演算処理を行い、該演算結果をア
   ンテナ素子のi番目の校正値とする請求項２記載の適応
   アレーアンテナ装置。
4. 【請求項４】 N(N≧2，Nは整数)本のアンテナ素子と、 N個の送信機と、 N個の受信機と、 アンテナ素子毎に接続され該アンテナ素子に対して送信
   機もしくは受信機への切り替えを行う第１のスイッチ
   と、 受信機毎に入力された信号に振幅と位相の重みづけを行
   った後合成を行うことでアレーアンテナの放射パターン
   を制御する指向性制御演算回路と、 該指向性制御演算回路で得られた振幅値と位相値を送信
   信号に乗算する重みづけ乗算回路と、 各送信機から送られる信号を分岐するN個の分岐手段
   と、 該分岐手段の中のk−1(2≦k≦N-1，kは整数)番目もしく
   はk＋1番目の分岐手段のいずれかをk番目の受信機に接
   続するN−2個の第２のスイッチと、 前記分岐手段の中のk番目の分岐手段から送られる信号
   をk-１番目もしくはk＋1番目の受信機に接続するN−2個
   の第３のスイッチと、 第１のスイッチでアンテナ素子から受信機側に送られる
   信号もしくは第２のスイッチまたは第３のスイッチから
   送られる信号を受信機に接続する第４のスイッチと、 上記各手段から得られる振幅・位相値を用いて各ブラン
   チ間の振幅位相校正値を求める処理を行う振幅・位相校
   正値演算回路を具備することを特徴とする請求項１記載
   の適応アレーアンテナ装置。
5. 【請求項５】 前記振幅・位相校正値演算回路は、i(1
   ≦i≦N-1、iは整数)番目の送信機から送られる信号をi
   番目の分岐手段を通して分岐し、該分岐された信号を前
   記第２のスイッチを介してi+１番目の第４のスイッチに
   接続し、該信号をi＋1番目の第４のスイッチを介してi
   ＋1番目の受信機に送ることで得られる値A(i)と、 i＋1番目の送信機から送られる信号をi＋1番目の分岐手
   段を通して分岐し、該分岐された信号を前記の第３のス
   イッチを介してi番目の第４のスイッチに接続し、該信
   号を前記i番目のスイッチを介してi番目の受信機に送る
   ことで得られる値B(i)に対し、 「該値A(i)／該値B(i)」の演算を行い、該演算結果値を
   C(i)とし、 i＝1の場合は、該i＋1番目の振幅・位相校正値を該値C
   (i)とし、 i≠1の場合は、「該値C(i−1)・C(i)」の演算を行い、
   該演算結果値D(i)をi＋1番目のアンテナ素子の振幅・位
   相校正値とすることを特徴とする請求項４記載の適応ア
   レーアンテナ装置。
6. 【請求項６】 N(N≧2，Nは整数)本のアンテナ素子と、 N個の送信機と、 N個の受信機と、 アンテナ素子毎に接続される該アンテナ素子に対して送
   信機もしくは受信機への切り替えを行う第１のスイッチ
   と、 受信機毎に入力された信号に振幅と位相の重みづけを行
   った後合成を行うことでアレーアンテナの放射パターン
   を制御する指向性制御演算回路と、 該指向性制御演算回路で得られた振幅値と位相値を送信
   信号に乗算する重みづけ乗算回路と、 各送信機から送られる信号を分岐するN個の分岐手段
   と、 １番目の分岐手段から送られる信号を1〜N番目の受信機
   のいずれかに接続する第２のスイッチと、 1〜N番目のいずれかの分岐手段から送られる信号を１番
   目の受信機に接続する第３のスイッチと、 第１のスイッチでアンテナ素子から受信機側に送られる
   信号もしくは第２あるいは第３のスイッチのいずれかか
   ら送られる信号を当該受信機に接続する第４のスイッチ
   と、 上記各手段から得られる振幅・位相値を用いて各ブラン
   チ間の振幅位相校正値を求める処理を行う振幅・位相校
   正値演算回路を具備することを特徴とする請求項１記載
   の適応アレーアンテナ装置。
7. 【請求項７】 前記振幅・位相校正値演算回路は、１番
   目の送信機から送られる信号を１番目の分岐手段を通し
   て分岐し、該分岐された信号を前記第２のスイッチを介
   して第４のスイッチのi(1≦i≦N，iは整数)番目に接続
   し、該信号を前記第４のスイッチの中のi番目のスイッ
   チを介してi番目の受信機に送ることで得られる（値
   １）と、 i番目の送信機から送られる信号をi番目の分岐手段を通
   して分岐し、該分岐された信号を前記の第３のスイッチ
   を介して第４のスイッチの１番目に接続し、該信号を前
   記第４スイッチの中の１番目のスイッチを介して前記受
   信機の中の１番目の受信機に送ることで得られる（値
   ２）に対して、「（値１）／（値２）」の演算処理を行
   い、該演算結果を該アンテナ素子のi番目のアンテナ素
   子の校正値とする請求項６記載の適応アレーアンテナ装
   置。
8. 【請求項８】 N(N≧2，Nは整数)本のアンテナ素子と、 N個の送信機と、 N個の受信機と、 アンテナ素子毎に接続されアンテナ素子に対して送信機
   もしくは受信機への切り替えを行う第１のスイッチと、 受信機毎に入力された信号に振幅と位相の重みづけを行
   った後合成を行うことでアレーアンテナの放射パターン
   を制御する指向性制御演算回路と、 該指向性制御演算回路で得られた振幅値と位相値を送信
   信号に乗算する重みづけ乗算回路と、 各送信機から送られる信号を分岐するN個の分岐手段
   と、 １番目の分岐手段から送られる信号を１〜N番目の受信
   機のいずれかに接続する第２のスイッチと、 １番目とk(2≦k≦N，kは整数)番目のいずれかの分岐手
   段から送られる信号をk番目の受信機に接続する第３の
   スイッチと、 第１のスイッチでアンテナ素子から受信機側に送られる
   信号もしくは第２あるいは第３のスイッチのいずれかか
   ら送られる信号を当該受信機に接続する第４のスイッチ
   と、 上記各手段から得られる振幅・位相値を用いて各ブラン
   チ間の振幅位相校正値を求める処理を行う振幅・位相校
   正値演算回路を具備することを特徴とする請求項１記載
   の適応アレーアンテナ装置。
9. 【請求項９】 前記振幅・位相校正値演算回路は、１番
   目の送信機から送られる信号を１番目の分岐手段を通し
   て分岐し、該分岐された信号を前記第２のスイッチを介
   して第４のスイッチのi(1≦i≦N,iは整数)番目に接続
   し、該信号を前記第４のスイッチの中のi番目のスイッ
   チを介してi番目の受信機に送ることで得られる値A(i)
   と、 k(2≦k≦N,kは整数）番目の送信機から送られる信号をk
   番目の分岐手段を通して分岐し、該分岐された信号を前
   記の第３のスイッチを介して第４のスイッチのk番目に
   接続し、該信号を前記第４スイッチの中のk番目のスイ
   ッチを介してk番目の受信機に送ることで得られる値B
   (k)と、 「該値A(i)／該値A(1)」の演算を行い、該演算結果値C
   (i)と、 「該値B(k＝i)／該値A(i)」の演算を行い、該演算結果
   値D(i)に対して、 「該値C(i)／D(i）」の演算を行い、該演算結果値を該i
   番目のアンテナ素子の振幅・位相校正値とすることを特
   徴とする請求項８記載の適応アレーアンテナ装置。