JP3468185B2 - 異なるアンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置 - Google Patents
異なるアンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置Info
- Publication number
- JP3468185B2 JP3468185B2 JP36715099A JP36715099A JP3468185B2 JP 3468185 B2 JP3468185 B2 JP 3468185B2 JP 36715099 A JP36715099 A JP 36715099A JP 36715099 A JP36715099 A JP 36715099A JP 3468185 B2 JP3468185 B2 JP 3468185B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arrival
- antenna elements
- antenna
- linear array
- different
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電波の到来方向
を推定する到来方向推定装置に関し、特に異なる特性を
有するアンテナ素子を半波長以上の間隔で並べたリニア
アレーアンテナを用いてグレーティングローブを識別・
除外して正しい到来方向推定を行う到来方向推定装置に
関する。
を推定する到来方向推定装置に関し、特に異なる特性を
有するアンテナ素子を半波長以上の間隔で並べたリニア
アレーアンテナを用いてグレーティングローブを識別・
除外して正しい到来方向推定を行う到来方向推定装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来のビーム走査法による到来
方向推定結果である。ここでは、アンテナ素子間隔を
０．７５８λ（波長）、アンテナ素子数を８個、電波到
来方向を−４０度として到来方向を推定した。図６によ
れば、−４０度方向と４３度近辺に角度スペクトルが高
く凸になる方向をみることができる。４３度方向に出現
している凸がグレーティングローブであるが、この角度
スペクトルからはどちらが正しい到来方向であるかは判
断できない。また、アンテナ素子間隔を半波長以下にす
ることによりグレーティングローブの出現を回避できる
が、アンテナ素子数の増大や総受信電力の低下などの問
題点がある。特に、使用周波数が高い場合には、実装上
の問題点も生ずる。
方向推定結果である。ここでは、アンテナ素子間隔を
０．７５８λ（波長）、アンテナ素子数を８個、電波到
来方向を−４０度として到来方向を推定した。図６によ
れば、−４０度方向と４３度近辺に角度スペクトルが高
く凸になる方向をみることができる。４３度方向に出現
している凸がグレーティングローブであるが、この角度
スペクトルからはどちらが正しい到来方向であるかは判
断できない。また、アンテナ素子間隔を半波長以下にす
ることによりグレーティングローブの出現を回避できる
が、アンテナ素子数の増大や総受信電力の低下などの問
題点がある。特に、使用周波数が高い場合には、実装上
の問題点も生ずる。
【０００３】このようなグレーティングローブを識別・
除外するため、図７に示す特開平１１−９４９２５号公
報では、基準アンテナを別に設けてその位相特性の違い
によりグレーティングローブを選別している。この方法
では、アンテナ素子数が増大してしまうという問題点が
ある。
除外するため、図７に示す特開平１１−９４９２５号公
報では、基準アンテナを別に設けてその位相特性の違い
によりグレーティングローブを選別している。この方法
では、アンテナ素子数が増大してしまうという問題点が
ある。
【０００４】また、特開平９−２３２８６３号公報で
は、補助サブアレイを設け、グレーティングローブをキ
ャンセルしている。この方法でもアンテナ素子数が増大
してしまうという問題点がある。
は、補助サブアレイを設け、グレーティングローブをキ
ャンセルしている。この方法でもアンテナ素子数が増大
してしまうという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の方
法では、アンテナ素子数の増大や実装上の問題点があっ
た。この発明は、アンテナ素子数を増大させることな
く、またアンテナ素子の実装上の問題を発生させること
なくグレーティングローブを識別・除去して電波到来方
向を推定することを課題とする。
法では、アンテナ素子数の増大や実装上の問題点があっ
た。この発明は、アンテナ素子数を増大させることな
く、またアンテナ素子の実装上の問題を発生させること
なくグレーティングローブを識別・除去して電波到来方
向を推定することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係わる発明の
異なるアンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナ
による到来方向推定装置は、振幅特性と位相特性であら
わされる特性が異なる複数のアンテナ素子を半波長以上
の間隔に並べたリニアアレーアンテナを有し、前記アン
テナ素子の組合せを変更して電波の到来方向を推定する
ことで、正しい到来方向にのみ共通して角度スペクトル
が凸になることを利用して、グレーティングローブを識
別・除外して正しい到来方向推定を行うことを特徴とす
る。
異なるアンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナ
による到来方向推定装置は、振幅特性と位相特性であら
わされる特性が異なる複数のアンテナ素子を半波長以上
の間隔に並べたリニアアレーアンテナを有し、前記アン
テナ素子の組合せを変更して電波の到来方向を推定する
ことで、正しい到来方向にのみ共通して角度スペクトル
が凸になることを利用して、グレーティングローブを識
別・除外して正しい到来方向推定を行うことを特徴とす
る。
【０００７】また、請求項２に係わる発明の異なるアン
テナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到来
方向推定装置は、振幅特性と位相特性であらわされる特
性が異なる複数のアンテナ素子を半波長以上の間隔に並
べたリニアアレーアンテナと、前記アンテナ素子が受信
した無線信号を復調し複素受信ベースバンド信号に変換
する複数の無線受信器からなる無線受信部と、前記複素
受信ベースバンド信号をデジタル化したデジタル形式の
複素受信ベースバンド信号を生成する複数のＡＤ変換器
からなるＡＤ変換部と、前記デジタル形式の複素受信ベ
ースバンド信号を用いて電波の到来方向を推定する到来
方向推定処理部と、推定した到来方向を表示する表示手
段とを備え、前記アンテナ素子の組合せを変更してグレ
ーティングローブを識別・除外して正しい到来方向推定
を行うことを特徴とする。
テナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到来
方向推定装置は、振幅特性と位相特性であらわされる特
性が異なる複数のアンテナ素子を半波長以上の間隔に並
べたリニアアレーアンテナと、前記アンテナ素子が受信
した無線信号を復調し複素受信ベースバンド信号に変換
する複数の無線受信器からなる無線受信部と、前記複素
受信ベースバンド信号をデジタル化したデジタル形式の
複素受信ベースバンド信号を生成する複数のＡＤ変換器
からなるＡＤ変換部と、前記デジタル形式の複素受信ベ
ースバンド信号を用いて電波の到来方向を推定する到来
方向推定処理部と、推定した到来方向を表示する表示手
段とを備え、前記アンテナ素子の組合せを変更してグレ
ーティングローブを識別・除外して正しい到来方向推定
を行うことを特徴とする。
【０００８】さらに、請求項３に係わる発明の異なるア
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、振幅特性と位相特性であらわされる
特性が異なる複数のアンテナ素子を半波長以上の間隔に
並べたリニアアレーアンテナと、前記アンテナ素子が受
信した無線信号を復調し複素受信ベースバンド信号に変
換する複数の無線受信器からなる無線受信部と、前記複
素受信ベースバンド信号をデジタル化したデジタル形式
の複素受信ベースバンド信号を生成する複数のＡＤ変換
器からなるＡＤ変換部と、前記デジタル形式の複素受信
ベースバンド信号を用いて電波の到来方向を推定する到
来方向推定処理部と、推定した到来方向を表示する表示
手段とを備え、前記アンテナ素子の組合せとこの組合せ
の数を設定し、次に前記アンテナ素子の組合せに対応す
る前記デジタル形式の複素受信ベースバンド信号を用い
てビーム走査法により到来方向推定を実施し、前記到来
方向推定で算出された結果から凸になる方向をサーチし
て角度スペクトルが凸になる方向の値を保存し、次に前
記アンテナ素子の組合せを変えて前記デジタル形式の複
素受信ベースバンド信号を用いてビーム走査法により到
来方向推定を実施して角度スペクトルが凸になる方向の
値をサーチして前記保存された角度スペクトルが凸にな
る方向の値と比較して等しい方向の値のみを保存し、前
記アンテナ素子の組合せの最大組合せ数を前記アンテナ
素子の組合せ数が超えた場合には前記保存されている方
向の値を到来方向として、前記表示手段に表示すること
を特徴とする。
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、振幅特性と位相特性であらわされる
特性が異なる複数のアンテナ素子を半波長以上の間隔に
並べたリニアアレーアンテナと、前記アンテナ素子が受
信した無線信号を復調し複素受信ベースバンド信号に変
換する複数の無線受信器からなる無線受信部と、前記複
素受信ベースバンド信号をデジタル化したデジタル形式
の複素受信ベースバンド信号を生成する複数のＡＤ変換
器からなるＡＤ変換部と、前記デジタル形式の複素受信
ベースバンド信号を用いて電波の到来方向を推定する到
来方向推定処理部と、推定した到来方向を表示する表示
手段とを備え、前記アンテナ素子の組合せとこの組合せ
の数を設定し、次に前記アンテナ素子の組合せに対応す
る前記デジタル形式の複素受信ベースバンド信号を用い
てビーム走査法により到来方向推定を実施し、前記到来
方向推定で算出された結果から凸になる方向をサーチし
て角度スペクトルが凸になる方向の値を保存し、次に前
記アンテナ素子の組合せを変えて前記デジタル形式の複
素受信ベースバンド信号を用いてビーム走査法により到
来方向推定を実施して角度スペクトルが凸になる方向の
値をサーチして前記保存された角度スペクトルが凸にな
る方向の値と比較して等しい方向の値のみを保存し、前
記アンテナ素子の組合せの最大組合せ数を前記アンテナ
素子の組合せ数が超えた場合には前記保存されている方
向の値を到来方向として、前記表示手段に表示すること
を特徴とする。
【０００９】さらに、請求項４に係わる発明の異なるア
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、前記請求項２、３記載の前記アンテ
ナ素子の数量と前記無線受信器の数量と前記ＡＤ変換器
の数量とが等しいことを特徴とする。
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、前記請求項２、３記載の前記アンテ
ナ素子の数量と前記無線受信器の数量と前記ＡＤ変換器
の数量とが等しいことを特徴とする。
【００１０】さらに、請求項５に係わる発明の異なるア
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、前記請求項３記載の前記アンテナ素
子の組合せを変えてサーチした角度スペクトルが凸にな
る方向において、前記方向が変化している方向をグレー
ティングローブと判定することを特徴とする。
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、前記請求項３記載の前記アンテナ素
子の組合せを変えてサーチした角度スペクトルが凸にな
る方向において、前記方向が変化している方向をグレー
ティングローブと判定することを特徴とする。
【００１１】さらに、請求項６に係わる発明の異なるア
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、前記請求項１、２、３記載の前記ア
ンテナ素子の組合せ数が２以上であることを特徴とす
る。
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、前記請求項１、２、３記載の前記ア
ンテナ素子の組合せ数が２以上であることを特徴とす
る。
【００１２】さらに、請求項７に係わる発明の異なるア
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、前記請求項１、２、３記載の前記ア
ンテナ素子の振幅特性と位相特性とが、電波の入射方向
ごとに異なる値であることを特徴とする。
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、前記請求項１、２、３記載の前記ア
ンテナ素子の振幅特性と位相特性とが、電波の入射方向
ごとに異なる値であることを特徴とする。
【００１３】さらに、請求項８に係わる発明の異なるア
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、前記請求項１、２、３記載の前記リ
ニアアレーアンテナにおけるアンテナ素子が半波長以上
の等しい間隔で並べられていることを特徴とする。
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、前記請求項１、２、３記載の前記リ
ニアアレーアンテナにおけるアンテナ素子が半波長以上
の等しい間隔で並べられていることを特徴とする。
【００１４】さらに、請求項９に係わる発明の異なるア
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、前記請求項１、２、３記載の前記ア
ンテナ素子の数量がｎ（ｎは正の整数）個の場合、前記
アンテナ素子の組合せに含まれる前記アンテナ素子の数
量が２個からｎ個であることを特徴とする。
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置は、前記請求項１、２、３記載の前記ア
ンテナ素子の数量がｎ（ｎは正の整数）個の場合、前記
アンテナ素子の組合せに含まれる前記アンテナ素子の数
量が２個からｎ個であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。図１は、この発明
による異なるアンテナ素子特性を有するリニアアレーア
ンテナによる到来方向推定装置の実施の形態の構成を示
すブロック図である。
いて図面を参照して詳細に説明する。図１は、この発明
による異なるアンテナ素子特性を有するリニアアレーア
ンテナによる到来方向推定装置の実施の形態の構成を示
すブロック図である。
【００１６】図１を参照すると、アンテナ素子特性の異
なるｎ（ｎは正の整数）個のアンテナ素子１１〜１ｎを
半波長以上のアンテナ素子間隔ｄで並べたリニアアレー
アンテナ１と、無線信号を復調し複素受信ベースバンド
信号に変換する無線受信器２１〜２ｎからなる無線受信
部２と、複素受信ベースバンド信号をデジタル形式の複
素受信ベースバンド信号に変換するＡＤ変換器３１〜３
ｎからなるＡＤ変換部３と、このデジタル形式の複素受
信ベースバンド信号を用いて電波の到来方向を推定する
到来方向推定処理部４と、推定した到来方向を表示する
表示手段５を有する。
なるｎ（ｎは正の整数）個のアンテナ素子１１〜１ｎを
半波長以上のアンテナ素子間隔ｄで並べたリニアアレー
アンテナ１と、無線信号を復調し複素受信ベースバンド
信号に変換する無線受信器２１〜２ｎからなる無線受信
部２と、複素受信ベースバンド信号をデジタル形式の複
素受信ベースバンド信号に変換するＡＤ変換器３１〜３
ｎからなるＡＤ変換部３と、このデジタル形式の複素受
信ベースバンド信号を用いて電波の到来方向を推定する
到来方向推定処理部４と、推定した到来方向を表示する
表示手段５を有する。
【００１７】アンテナ素子１１〜１ｎで受信した無線信
号を無線受信器２１〜２ｎで復調し複素受信ベースバン
ド信号を生成する。ＡＤ変換器３１〜３ｎではこの複素
受信ベースバンド信号を入力して、デジタル形式の複素
受信ベースバンド信号Ｓ１〜Ｓｎを生成する。到来方向
推定処理部４では、デジタル形式の複素受信ベースバン
ド信号Ｓ１〜Ｓｎをあらかじめ設定されたアンテナ素子
１１〜１ｎの組合せでビーム走査法による到来方向推定
を行い、アンテナ素子１１〜１ｎの組合せで得られた推
定結果を比較し、アンテナ素子１１〜１ｎの全部の組合
せに共通した方向を正しい到来方向として表示手段５に
表示する。
号を無線受信器２１〜２ｎで復調し複素受信ベースバン
ド信号を生成する。ＡＤ変換器３１〜３ｎではこの複素
受信ベースバンド信号を入力して、デジタル形式の複素
受信ベースバンド信号Ｓ１〜Ｓｎを生成する。到来方向
推定処理部４では、デジタル形式の複素受信ベースバン
ド信号Ｓ１〜Ｓｎをあらかじめ設定されたアンテナ素子
１１〜１ｎの組合せでビーム走査法による到来方向推定
を行い、アンテナ素子１１〜１ｎの組合せで得られた推
定結果を比較し、アンテナ素子１１〜１ｎの全部の組合
せに共通した方向を正しい到来方向として表示手段５に
表示する。
【００１８】次に、この発明の実施の形態の動作につい
て、図１、図２、図３、図４を参照して説明する。図２
は、アンテナの開口面から垂直方向を０度（θ＝０゜）
としたときに角度θの方向から電波が到来したときのア
ンテナ素子１１〜１ｎの到来電波のモデルである。図３
は、到来方向推定処理部４で行われる到来方向推定方法
のシーケンスを示したフローチャートである。図４は、
アンテナ素子１１〜１ｎの組合せ毎にビーム走査法によ
る到来方向推定の結果を表したグラフである。
て、図１、図２、図３、図４を参照して説明する。図２
は、アンテナの開口面から垂直方向を０度（θ＝０゜）
としたときに角度θの方向から電波が到来したときのア
ンテナ素子１１〜１ｎの到来電波のモデルである。図３
は、到来方向推定処理部４で行われる到来方向推定方法
のシーケンスを示したフローチャートである。図４は、
アンテナ素子１１〜１ｎの組合せ毎にビーム走査法によ
る到来方向推定の結果を表したグラフである。
【００１９】図１、図２を参照して、アンテナの開口面
の鉛直方向を０度（θ＝０゜）として、角度θの方向か
ら電波が到来したとき、アンテナ素子１１〜１ｎにおい
て受信した無線信号は、無線受信器２１〜２ｎで復調さ
れ複素受信ベースバンド信号となり、ＡＤ変換器３１〜
３ｎでデジタル形式の複素受信ベースバンド信号Ｓ１〜
Ｓｎを得る。アンテナ素子１１に対してアンテナ素子１
ｋは、 （ｋ−１）ｄｓｉｎθ ［ｋ：１，２，…，ｎ］ の経路差を持つため、デジタル形式の複素受信ベースバ
ンド信号Ｓ１〜Ｓｎは、 Ｓｋ ＝ Ａｋ（θ） Ｅｅｘｐ｛ｊ（（２π／λ）
（ｋ−１）ｄｓｉｎθ＋δｋ（θ））｝＋Ｎｋ
［ｋ：１，２，…，ｎ］ で与えられる。Ｅは到来電波の信号の振幅、λは到来電
波の波長、Ａｋ（θ）、δｋ（θ）はそれぞれｋ番目の
アンテナ素子の入射方向θの振幅特性と位相特性、Ｎｋ
はノイズ成分である。ノイズ成分は到来信号に対して十
分小さいとすると、 Ｓｋ ＝ Ａｋ（θ） Ｅｅｘｐ｛ｊ（（２π／λ）
（ｋ−１）ｄｓｉｎθ＋δｋ（θ））｝ とすることができる。
の鉛直方向を０度（θ＝０゜）として、角度θの方向か
ら電波が到来したとき、アンテナ素子１１〜１ｎにおい
て受信した無線信号は、無線受信器２１〜２ｎで復調さ
れ複素受信ベースバンド信号となり、ＡＤ変換器３１〜
３ｎでデジタル形式の複素受信ベースバンド信号Ｓ１〜
Ｓｎを得る。アンテナ素子１１に対してアンテナ素子１
ｋは、 （ｋ−１）ｄｓｉｎθ ［ｋ：１，２，…，ｎ］ の経路差を持つため、デジタル形式の複素受信ベースバ
ンド信号Ｓ１〜Ｓｎは、 Ｓｋ ＝ Ａｋ（θ） Ｅｅｘｐ｛ｊ（（２π／λ）
（ｋ−１）ｄｓｉｎθ＋δｋ（θ））｝＋Ｎｋ
［ｋ：１，２，…，ｎ］ で与えられる。Ｅは到来電波の信号の振幅、λは到来電
波の波長、Ａｋ（θ）、δｋ（θ）はそれぞれｋ番目の
アンテナ素子の入射方向θの振幅特性と位相特性、Ｎｋ
はノイズ成分である。ノイズ成分は到来信号に対して十
分小さいとすると、 Ｓｋ ＝ Ａｋ（θ） Ｅｅｘｐ｛ｊ（（２π／λ）
（ｋ−１）ｄｓｉｎθ＋δｋ（θ））｝ とすることができる。
【００２０】アンテナ素子１１〜１ｎのアンテナ素子特
性である振幅特性Ａｋ（θ）と位相特性δｋ（θ）は、
入射方向毎に異なるように設定しておく。また、各アン
テナ素子間の同方向（同じ入射方向）のアンテナ素子特
性も異なるように設定しておく。すなわち Ａｍ（ψ）≠Ａｌ（φ）、δｍ（ψ）≠δｌ（φ）
［ｍ，ｌ：１，２，…，ｎ（ｍ≠ｌ）］［ψ，φ：０〜
２π（ψ≠φ）］ となるようなアンテナ素子１１〜１ｎを用いる。振幅特
性と位相特性であらわされる特性が異なるアンテナ素子
は、例えばアンテナ素子の構造・形式やアンテナ素子の
実装などを調整したり、変更することによって実現でき
る。
性である振幅特性Ａｋ（θ）と位相特性δｋ（θ）は、
入射方向毎に異なるように設定しておく。また、各アン
テナ素子間の同方向（同じ入射方向）のアンテナ素子特
性も異なるように設定しておく。すなわち Ａｍ（ψ）≠Ａｌ（φ）、δｍ（ψ）≠δｌ（φ）
［ｍ，ｌ：１，２，…，ｎ（ｍ≠ｌ）］［ψ，φ：０〜
２π（ψ≠φ）］ となるようなアンテナ素子１１〜１ｎを用いる。振幅特
性と位相特性であらわされる特性が異なるアンテナ素子
は、例えばアンテナ素子の構造・形式やアンテナ素子の
実装などを調整したり、変更することによって実現でき
る。
【００２１】到来方向推定処理部４は、デジタル形式の
複素受信ベースバンド信号Ｓ１〜Ｓｎを用いて到来方向
推定処理を行う。
複素受信ベースバンド信号Ｓ１〜Ｓｎを用いて到来方向
推定処理を行う。
【００２２】図３を参照して、到来方向推定処理の手順
を説明する。デジタル形式の複素受信ベースバンド信号
Ｓ１〜Ｓｎを到来方向推定処理部４が受け取るとシーケ
ンスが開始される（ステップＦ１）。アンテナ素子組合
せ（例えば、アンテナ素子１１とアンテナ素子１２との
組合せ）とその数（アンテナ素子の組合せの数量）はあ
らかじめ決定しておく。アンテナ素子組合せ数を０に初
期化する（ステップＦ２）。次に、アンテナ素子組合せ
数を１つインクリメントする（ステップＦ３）。アンテ
ナ素子組合せの最大組合せ数をアンテナ素子組合せ数が
超えていない場合（ステップＦ４）、あらかじめ設定さ
れたアンテナ素子組合せのうち、使用していないアンテ
ナ素子組合せを選択する（ステップＦ５）。アンテナ素
子組合せに対応するデジタル形式の複素受信ベースバン
ド信号Ｓ１〜Ｓｎを用いてビーム走査法による到来方向
推定を行う（ステップＦ６）。
を説明する。デジタル形式の複素受信ベースバンド信号
Ｓ１〜Ｓｎを到来方向推定処理部４が受け取るとシーケ
ンスが開始される（ステップＦ１）。アンテナ素子組合
せ（例えば、アンテナ素子１１とアンテナ素子１２との
組合せ）とその数（アンテナ素子の組合せの数量）はあ
らかじめ決定しておく。アンテナ素子組合せ数を０に初
期化する（ステップＦ２）。次に、アンテナ素子組合せ
数を１つインクリメントする（ステップＦ３）。アンテ
ナ素子組合せの最大組合せ数をアンテナ素子組合せ数が
超えていない場合（ステップＦ４）、あらかじめ設定さ
れたアンテナ素子組合せのうち、使用していないアンテ
ナ素子組合せを選択する（ステップＦ５）。アンテナ素
子組合せに対応するデジタル形式の複素受信ベースバン
ド信号Ｓ１〜Ｓｎを用いてビーム走査法による到来方向
推定を行う（ステップＦ６）。
【００２３】ビーム走査法の原理は次の通りである。ｋ
番目のアンテナ素子１ｋに到来方向θから到来電波が入
射したとき、経路差（ｋ−１）ｄｓｉｎθによる位相差
は、 ｊ（２π／λ）（ｋ−１）ｄｓｉｎθ であることがわかっている。到来方向θをリニアアレー
アンテナの指向性による有効範囲内で変化させ、アンテ
ナ素子１１〜１ｋ毎の経路差による位相差分の補正した
値をベクトル加算すると、到来方向θの方向にベクトル
加算値のノルム（角度スペクトル）は凸になる。しか
し、 （２π／λ）（ｋ−１）ｄｓｉｎθｇ＝２ｍπ ［ｍ
＝±１，±２，…］ を満足するθｇでも同相になって加算されるため、グレ
ーティングローブと呼ばれる大きな角度スペクトル値が
算出される。
番目のアンテナ素子１ｋに到来方向θから到来電波が入
射したとき、経路差（ｋ−１）ｄｓｉｎθによる位相差
は、 ｊ（２π／λ）（ｋ−１）ｄｓｉｎθ であることがわかっている。到来方向θをリニアアレー
アンテナの指向性による有効範囲内で変化させ、アンテ
ナ素子１１〜１ｋ毎の経路差による位相差分の補正した
値をベクトル加算すると、到来方向θの方向にベクトル
加算値のノルム（角度スペクトル）は凸になる。しか
し、 （２π／λ）（ｋ−１）ｄｓｉｎθｇ＝２ｍπ ［ｍ
＝±１，±２，…］ を満足するθｇでも同相になって加算されるため、グレ
ーティングローブと呼ばれる大きな角度スペクトル値が
算出される。
【００２４】この発明では、ビーム走査法における各ア
ンテナ素子の経路差による位相差分の補正の段階で、ア
ンテナ素子１１〜１ｋの特性値を補正する。方向θから
到来電波が来ている場合、方向θｇにグレーティングロ
ーブが立つとする。方向θでの位相差分の補正値は、 （Ｓｋ／Ａｋ（θ））ｅｘｐ（−ｊ（（２π／λ）（ｋ
−１）ｄｓｉｎθ＋δｋ（θ）））＝Ｅ となり、到来電波の信号成分と雑音成分となる。雑音成
分が十分小さい場合、各アンテナ素子１１〜１ｋの補正
値をベクトル加算した値のノルムである角度スペクトル
は、到来方向で凸になる。グレーティングローブの方向
θｇでの位相差分の補正値は、 （Ｓｋ／Ａｋ（θｇ））ｅｘｐ（−ｊ（（２π／λ）
（ｋ−１）ｄｓｉｎθｇ＋δｋ（θｇ）））＝（Ａｋ
（θ）／Ａｋ（θｇ））Ｅｅｘｐ（ｊ（（２π／λ）
（ｋ−１）ｄ（ｓｉｎθ−ｓｉｎθｇ）＋（δｋ（θ）
−δｋ（θｇ）））） となり、各アンテナ素子１１〜１ｋのアンテナ素子特性
Ａｋ（θｇ）、δｋ（θｇ）が異なれば、アンテナ素子
１１〜１ｋの組合せによって角度スペクトルの凸になる
方向がθｇの方向と異なるようになる。
ンテナ素子の経路差による位相差分の補正の段階で、ア
ンテナ素子１１〜１ｋの特性値を補正する。方向θから
到来電波が来ている場合、方向θｇにグレーティングロ
ーブが立つとする。方向θでの位相差分の補正値は、 （Ｓｋ／Ａｋ（θ））ｅｘｐ（−ｊ（（２π／λ）（ｋ
−１）ｄｓｉｎθ＋δｋ（θ）））＝Ｅ となり、到来電波の信号成分と雑音成分となる。雑音成
分が十分小さい場合、各アンテナ素子１１〜１ｋの補正
値をベクトル加算した値のノルムである角度スペクトル
は、到来方向で凸になる。グレーティングローブの方向
θｇでの位相差分の補正値は、 （Ｓｋ／Ａｋ（θｇ））ｅｘｐ（−ｊ（（２π／λ）
（ｋ−１）ｄｓｉｎθｇ＋δｋ（θｇ）））＝（Ａｋ
（θ）／Ａｋ（θｇ））Ｅｅｘｐ（ｊ（（２π／λ）
（ｋ−１）ｄ（ｓｉｎθ−ｓｉｎθｇ）＋（δｋ（θ）
−δｋ（θｇ）））） となり、各アンテナ素子１１〜１ｋのアンテナ素子特性
Ａｋ（θｇ）、δｋ（θｇ）が異なれば、アンテナ素子
１１〜１ｋの組合せによって角度スペクトルの凸になる
方向がθｇの方向と異なるようになる。
【００２５】上記の到来方向推定で算出された結果か
ら、凸になる方向をサーチする（ステップＦ７）。アン
テナ素子組合せ数が１のときは（ステップＦ８）、サー
チ結果である方向の値を保存する（ステップＦ９）。ア
ンテナ素子組合せ数が２以上なら（ステップＦ８）、保
存された方向の値とサーチ結果による方向の値を比較
し、等しい方向の値のみを保存する（ステップＦ１
０）。次のアンテナ素子組合せによる到来方向推定を行
うためにステップＦ３に戻る。アンテナ素子組合せの最
大組合せ数をアンテナ素子組合せ数が超えた場合（ステ
ップＦ４）、保存されている方向の値を到来方向とし
て、表示手段５に表示し（ステップＦ１１）、シーケン
スを終了する（ステップＦ１２）。
ら、凸になる方向をサーチする（ステップＦ７）。アン
テナ素子組合せ数が１のときは（ステップＦ８）、サー
チ結果である方向の値を保存する（ステップＦ９）。ア
ンテナ素子組合せ数が２以上なら（ステップＦ８）、保
存された方向の値とサーチ結果による方向の値を比較
し、等しい方向の値のみを保存する（ステップＦ１
０）。次のアンテナ素子組合せによる到来方向推定を行
うためにステップＦ３に戻る。アンテナ素子組合せの最
大組合せ数をアンテナ素子組合せ数が超えた場合（ステ
ップＦ４）、保存されている方向の値を到来方向とし
て、表示手段５に表示し（ステップＦ１１）、シーケン
スを終了する（ステップＦ１２）。
【００２６】以上の説明で明らかなようにアンテナ素子
組合せ数は、２以上で有ることが、必要である。
組合せ数は、２以上で有ることが、必要である。
【００２７】図４は、アンテナ素子の組合せを変えた場
合の到来方向推定結果である。アンテナ素子間隔を０．
７５８λ（ｄ＝０．７５８波長）、アンテナ素子数（ア
ンテナ素子の数量）を８個（ｎ＝８）、電波到来方向を
−４０度（θ＝−４０度）として到来方向を推定した。
−４０度の方向では共通して角度スペクトルが凸になっ
ている。−４０度以外の方向では、角度スペクトルの凸
となる方向が見られるが、アンテナ素子の組合せを変え
ることにより凸となる方向が変化しているのでグレーテ
ィングローブであることがわかり、共通した方向である
−４０度方向が正しい到来方向であることがわかる。こ
れにより、グレーティングローブを取り除いた到来方向
が推定できる。
合の到来方向推定結果である。アンテナ素子間隔を０．
７５８λ（ｄ＝０．７５８波長）、アンテナ素子数（ア
ンテナ素子の数量）を８個（ｎ＝８）、電波到来方向を
−４０度（θ＝−４０度）として到来方向を推定した。
−４０度の方向では共通して角度スペクトルが凸になっ
ている。−４０度以外の方向では、角度スペクトルの凸
となる方向が見られるが、アンテナ素子の組合せを変え
ることにより凸となる方向が変化しているのでグレーテ
ィングローブであることがわかり、共通した方向である
−４０度方向が正しい到来方向であることがわかる。こ
れにより、グレーティングローブを取り除いた到来方向
が推定できる。
【００２８】アンテナ素子１１〜１ｎの組合せについて
図５を用いて説明する。例えば、図５はｎ＝３とした場
合のアンテナ素子１１〜１３の組合せである。この場
合、アンテナ素子数（アンテナ素子の数量）は３個、ア
ンテナ素子の組合せ（アンテナ素子組合せ）としては、
アンテナ素子１１、１２と、アンテナ素子１２、１３
と、アンテナ素子１３、１１と、アンテナ素子１１、１
２、１３の組合せとなる。従って、最大組合せ数は４と
なり、アンテナ素子の組合せに含まれるアンテナ素子数
（アンテナ素子の数量）は２個、３（ｎ）個となる。な
お、図４においては、アンテナ素子１１〜１４の組合せ
と、アンテナ素子１１〜１４、１６〜１８の組合せと、
アンテナ素子１１〜１５、１７、１８の組合せと、アン
テナ素子１１〜１６、１８の組合せと、アンテナ素子１
１〜１７の組合せと、アンテナ素子１１〜１８の組合せ
について到来方向推定を行っている。この場合は組合せ
数は６となり、アンテナ素子の組合せに含まれるアンテ
ナ素子数（アンテナ素子の数量）は４個、７個、８個と
なる。
図５を用いて説明する。例えば、図５はｎ＝３とした場
合のアンテナ素子１１〜１３の組合せである。この場
合、アンテナ素子数（アンテナ素子の数量）は３個、ア
ンテナ素子の組合せ（アンテナ素子組合せ）としては、
アンテナ素子１１、１２と、アンテナ素子１２、１３
と、アンテナ素子１３、１１と、アンテナ素子１１、１
２、１３の組合せとなる。従って、最大組合せ数は４と
なり、アンテナ素子の組合せに含まれるアンテナ素子数
（アンテナ素子の数量）は２個、３（ｎ）個となる。な
お、図４においては、アンテナ素子１１〜１４の組合せ
と、アンテナ素子１１〜１４、１６〜１８の組合せと、
アンテナ素子１１〜１５、１７、１８の組合せと、アン
テナ素子１１〜１６、１８の組合せと、アンテナ素子１
１〜１７の組合せと、アンテナ素子１１〜１８の組合せ
について到来方向推定を行っている。この場合は組合せ
数は６となり、アンテナ素子の組合せに含まれるアンテ
ナ素子数（アンテナ素子の数量）は４個、７個、８個と
なる。
【００２９】
【発明の効果】半波長以上のアンテナ素子間隔を持つ等
間隔リニアアレーアンテナにおいて、グレーティングロ
ーブを選別・排除した正しい電波到来方向推定を実現で
きる。
間隔リニアアレーアンテナにおいて、グレーティングロ
ーブを選別・排除した正しい電波到来方向推定を実現で
きる。
【図１】この発明による異なるアンテナ素子特性を有す
るリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置の実施
の形態の構成を示すブロック図である。
るリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置の実施
の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明による異なるアンテナ素子特性を有す
るリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置におい
て、リニアアレーアンテナの開口面から垂直方向を０度
としたときに角度θの方向から電波が到来したときの、
各アンテナ素子１１〜１ｎの到来電波のモデルである。
るリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置におい
て、リニアアレーアンテナの開口面から垂直方向を０度
としたときに角度θの方向から電波が到来したときの、
各アンテナ素子１１〜１ｎの到来電波のモデルである。
【図３】この発明による異なるアンテナ素子特性を有す
るリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置におい
て、到来方向推定処理部４で行われる到来方向推定方法
のシーケンスを示したフローチャートである。
るリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置におい
て、到来方向推定処理部４で行われる到来方向推定方法
のシーケンスを示したフローチャートである。
【図４】この発明による異なるアンテナ素子特性を有す
るリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置におい
て、アンテナ素子の組合せ毎にビーム走査法による到来
方向推定の結果を表したグラフである。
るリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置におい
て、アンテナ素子の組合せ毎にビーム走査法による到来
方向推定の結果を表したグラフである。
【図５】この発明による異なるアンテナ素子特性を有す
るリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置におい
て、アンテナ素子の組合せを示す説明図である。
るリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置におい
て、アンテナ素子の組合せを示す説明図である。
【図６】従来のビーム走査法による到来方向推定結果で
ある。
ある。
【図７】特開平１１−９４９２５号公報による基準アン
テナを別に設けたブロック図である。
テナを別に設けたブロック図である。
１ リニアアレーアンテナ
１１〜１ｎ アンテナ素子
２ 無線受信部
２１〜２ｎ 無線受信器
３ ＡＤ変換部
３１〜３ｎ ＡＤ変換器
４ 到来方向推定処理部
５ 表示手段
ｄ アンテナ素子間隔
Ｓ１〜Ｓｎ デジタル形式の複素受信ベースバンド信
号
号
Claims (9)
- 【請求項１】 振幅特性と位相特性であらわされる特性
が異なる複数のアンテナ素子を半波長以上の間隔に並べ
たリニアアレーアンテナを有し、前記アンテナ素子の組
合せを変更して電波の到来方向を推定することで、正し
い到来方向にのみ共通して角度スペクトルが凸になるこ
とを利用して、グレーティングローブを識別・除外して
正しい到来方向推定を行うことを特徴とする異なるアン
テナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到来
方向推定装置。 - 【請求項２】 振幅特性と位相特性であらわされる特性
が異なる複数のアンテナ素子を半波長以上の間隔に並べ
たリニアアレーアンテナと、前記アンテナ素子が受信し
た無線信号を復調し複素受信ベースバンド信号に変換す
る複数の無線受信器からなる無線受信部と、前記複素受
信ベースバンド信号をデジタル化したデジタル形式の複
素受信ベースバンド信号を生成する複数のＡＤ変換器か
らなるＡＤ変換部と、前記デジタル形式の複素受信ベー
スバンド信号を用いて電波の到来方向を推定する到来方
向推定処理部と、推定した到来方向を表示する表示手段
とを備え、前記アンテナ素子の組合せを変更してグレー
ティングローブを識別・除外して正しい到来方向推定を
行うことを特徴とする異なるアンテナ素子特性を有する
リニアアレーアンテナによる到来方向推定装置。 - 【請求項３】 振幅特性と位相特性であらわされる特性
が異なる複数のアンテナ素子を半波長以上の間隔に並べ
たリニアアレーアンテナと、前記アンテナ素子が受信し
た無線信号を復調し複素受信ベースバンド信号に変換す
る複数の無線受信器からなる無線受信部と、前記複素受
信ベースバンド信号をデジタル化したデジタル形式の複
素受信ベースバンド信号を生成する複数のＡＤ変換器か
らなるＡＤ変換部と、前記デジタル形式の複素受信ベー
スバンド信号を用いて電波の到来方向を推定する到来方
向推定処理部と、推定した到来方向を表示する表示手段
とを備え、前記アンテナ素子の組合せとこの組合せの数
を設定し、次に前記アンテナ素子の組合せに対応する前
記デジタル形式の複素受信ベースバンド信号を用いてビ
ーム走査法により到来方向推定を実施し、前記到来方向
推定で算出された結果から凸になる方向をサーチして角
度スペクトルが凸になる方向の値を保存し、次に前記ア
ンテナ素子の組合せを変えて前記デジタル形式の複素受
信ベースバンド信号を用いてビーム走査法により到来方
向推定を実施して角度スペクトルが凸になる方向の値を
サーチして前記保存された角度スペクトルが凸になる方
向の値と比較して等しい方向の値のみを保存し、前記ア
ンテナ素子の組合せの最大組合せ数を前記アンテナ素子
の組合せ数が超えた場合には前記保存されている方向の
値を到来方向として、前記表示手段に表示することを特
徴とする異なるアンテナ素子特性を有するリニアアレー
アンテナによる到来方向推定装置。 - 【請求項４】 前記アンテナ素子の数量と前記無線受信
器の数量と前記ＡＤ変換器の数量とが等しいことを特徴
とする請求項２、３記載の異なるアンテナ素子特性を有
するリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置。 - 【請求項５】 前記アンテナ素子の組合せを変えてサー
チした角度スペクトルが凸になる方向において、前記方
向が変化している方向をグレーティングローブと判定す
ることを特徴とする請求項３記載の異なるアンテナ素子
特性を有するリニアアレーアンテナによる到来方向推定
装置。 - 【請求項６】 前記アンテナ素子の組合せ数が２以上で
あることを特徴とする請求項１、２、３記載の異なるア
ンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到
来方向推定装置。 - 【請求項７】 前記アンテナ素子の振幅特性と位相特性
とが、電波の入射方向ごとに異なる値であることを特徴
とする請求項１、２、３記載の異なるアンテナ素子特性
を有するリニアアレーアンテナによる到来方向推定装
置。 - 【請求項８】 前記リニアアレーアンテナにおけるアン
テナ素子が半波長以上の等しい間隔で並べられているこ
とを特徴とする請求項１、２、３記載の異なるアンテナ
素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到来方向
推定装置。 - 【請求項９】 前記アンテナ素子の数量がｎ（ｎは正の
整数）個の場合、前記アンテナ素子の組合せに含まれる
前記アンテナ素子の数量が２個からｎ個であることを特
徴とする請求項１、２、３記載の異なるアンテナ素子特
性を有するリニアアレーアンテナによる到来方向推定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36715099A JP3468185B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 異なるアンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36715099A JP3468185B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 異なるアンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001185935A JP2001185935A (ja) | 2001-07-06 |
| JP3468185B2 true JP3468185B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=18488595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36715099A Expired - Fee Related JP3468185B2 (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 異なるアンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3468185B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4784651B2 (ja) * | 2009-01-08 | 2011-10-05 | ソニー株式会社 | 通信装置、通信システム、位置検出方法、及びプログラム |
| DE102011084610A1 (de) * | 2011-10-17 | 2013-04-18 | Robert Bosch Gmbh | Winkelauflösender Radarsensor |
| CN108594165B (zh) * | 2018-04-18 | 2021-10-22 | 昆明理工大学 | 一种基于期望最大化算法的窄带信号波达方向估计方法 |
| KR102376120B1 (ko) * | 2020-10-12 | 2022-03-18 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 우선순위 결정 방법 및 우선순위 결정 시스템 |
-
1999
- 1999-12-24 JP JP36715099A patent/JP3468185B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001185935A (ja) | 2001-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2193843C (en) | Phased array spread spectrum system and method | |
| US6754511B1 (en) | Linear signal separation using polarization diversity | |
| US7088956B2 (en) | Path search circuit, radio receiver and radio transmitter, utilizing a directional beam | |
| US8019285B2 (en) | Wireless communication device | |
| US20060293087A1 (en) | Wireless communication apparatus and phase-variation correction method | |
| Rong | Simulation of adaptive array algorithms for CDMA systems | |
| US20120086602A1 (en) | Hybrid beam forming apparatus in wideband wireless communication system | |
| JP2002094318A (ja) | 無線通信システムにおける信号抽出方法及び装置 | |
| US6501943B1 (en) | Adaptive directivity transmission device and method | |
| EP1032962B1 (en) | Discrimination procedure of a wanted signal from a plurality of cochannel interferents received from array antennas of base stations for cellular telecommunication and relative receiver | |
| Adam et al. | Perfomance study of direction of arrival (DOA) estimation algorithms for linear array antenna | |
| US5933446A (en) | Beamformer with adaptive processors | |
| JP3468185B2 (ja) | 異なるアンテナ素子特性を有するリニアアレーアンテナによる到来方向推定装置 | |
| WO2019068305A1 (en) | RECEIVING DEVICE AND ASSOCIATED METHODS | |
| KR101498615B1 (ko) | 무선 신호의 방향을 추정하는 장치 및 그 방법 | |
| JP2002048853A (ja) | 電波到来方向推定装置及び指向性可変送受信装置 | |
| CN111698014A (zh) | 一种天线阵列系统 | |
| JP3437947B2 (ja) | 到来波推定装置 | |
| JP2000147083A (ja) | 到来角測定方法及び到来角測定器 | |
| JP2005252844A (ja) | 受信装置 | |
| JPH0786972A (ja) | 適応等化器 | |
| KR20060111811A (ko) | 다이버시티 수신 장치 및 그 방법 | |
| JP3192076B2 (ja) | 受信装置 | |
| JP3324591B2 (ja) | 受信装置 | |
| JP3822079B2 (ja) | レーダ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030805 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |