JP3502348B2 - アダプティブアレーアンテナ、アダプティブアレーアンテナの受信系統の校正量算出方法及び校正方法 - Google Patents

アダプティブアレーアンテナ、アダプティブアレーアンテナの受信系統の校正量算出方法及び校正方法

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JP3502348B2
JP3502348B2 JP2000559615A JP2000559615A JP3502348B2 JP 3502348 B2 JP3502348 B2 JP 3502348B2 JP 2000559615 A JP2000559615 A JP 2000559615A JP 2000559615 A JP2000559615 A JP 2000559615A JP 3502348 B2 JP3502348 B2 JP 3502348B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アダプティブアレ
ーアンテナの受信系統の校正量算出方法及び校正方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にアダプティブアレーアンテナはア
レーアンテナのビーム制御に用いられる。アルゴリズム
としては、干渉抑圧追尾型（干渉波の方向にはヌル点を
持ち、希望波の方向に強い指向性を持つように追尾す
る。）と最大利得追尾型（アンテナの受信レベルが最大
となるように追尾する。）がある。両者ともに、メイン
ビームで移動機を追尾することができる。その際のアレ
ーアンテナの素子の間隔は、図１２に示すようにλ／２
にすることが多い。これは、例えば図１３のようにそれ
以上の素子間隔にするとグレーティングローブが発生し
てしまうためである。グレーティングローブは不要な方
向にもメインローブが指向するために干渉する場所を増
やすことになる。ビームの幅自体は狭くなるものの、そ
れに伴う利得の向上は図れない。
【０００３】図１２に示すアレーアンテナは、素子間隔
が狭いため、素子間相関は極めて大きい。このため、フ
ェージングにより受信レベルが劣化すると、アレーアン
テナを構成する素子１〜８全てに影響が及び劣化の補償
はできない。特に、４素子程度の小規模アレーアンテナ
ではその傾向は顕著である。また、干渉抑圧追尾型のア
ルゴリズムにおいて、希望波の到来方向の近くに干渉波
が存在する場合は、メインローブ内に干渉波が存在する
ために、干渉抑圧能力は極端に劣化することになる。
【０００４】つまり、狭素子間隔アダプティブ信号処理
では、素子間での包絡線及び信号の相関は極めて大き
く、かつ位相のずれは波長以下の程度である。干渉抑圧
追尾型のアルゴリズムにおいては、干渉波は打ち消し合
い、希望波は打ち消さないように各アンテナ素子のウエ
イト（位相及び振幅）が求められる。希望波と十分離れ
た方向からの干渉波は、希望波と同様に包絡線及び信号
相関の大きい信号としてアンテナに入力される。しか
し、到来角度が異なるために素子間の位相差は希望波の
位相差と異なる。その結果、干渉波に対しては逆相とな
るウエイトに対しては希望波は必ずしも逆相とはなら
ず、多くの場合は、同相として動作する。逆に、干渉波
の到来方向が希望波と近接していると、位相のずれは、
ほとんど同じであり、干渉波を打ち消そうとすると、同
時に希望波も打ち消してしまい、干渉抑圧能力は劣化す
る。
【０００５】一方、ダイバーシティアンテナは素子間相
関を小さくするために、図１４のように素子２１〜２８
の間隔は大きく配置される。相関が小さいため、ある素
子の受信レベルが低下しても他の素子では高いレベルで
受信できる。一般には、最大比合成アルゴリズム（ＭＲ
Ｃ）が適用される。最大比合成アルゴリズムは、各アン
テナ素子２１〜２８の受信波を同相にした上で、受信波
の包絡線レベルで重み付けして合成する方法である。こ
のアルゴリズムは、素子間隔が大きいためにビーム制御
という概念は適用されず、各素子のビームのままの包絡
線に多数のリップルが存在した形となっている。そのた
め、メインビームが無数に存在し追尾は行われない。従
って、ビームを細くしたことによる利得の向上は見込め
ない。この方法では、干渉波が存在する場合にはその影
響を直接的に受けることになる。なぜなら、この合成方
法は、上記の通り、全ての素子の信号を最大利得として
受信できるように振幅・位相を制御し、干渉波と希望波
の区別無く扱われるからである。してみると、図１４の
ような、最大比合成ダイバーシティは、フェージングに
よる希望局の受信特性劣化の改善には有効であるが、干
渉特性の向上には寄与しない。以上の通り、干渉抑圧追
尾型の狭素子間隔アダプティブアレーアンテナは、メイ
ンビーム以外からの干渉波の抑圧には効果はあるが、メ
インビーム内の干渉波の抑圧及びフェージングには効果
はない。一方、広素子間隔のダイバーシティアンテナは
希望波のフェージングによる劣化は補償できるものの、
干渉波に対しては無力である。
【０００６】また、アンテナ配置（狭素子間隔、広素子
間隔）とアルゴリズム（最大比合成、干渉抑圧）の組み
合わせでは、その他に、二つの組み合わせがある。１つ
は、図１５のような狭素子間隔で最大比合成アルゴリズ
ムを用いた最大利得追尾型の組合せである。他は、図１
６のような広素子間隔での干渉抑圧型の組合せである。
図１６の方法は、アンテナはダイバーシティ構成とし、
アルゴリズムは干渉抑圧型を用いるものである。この方
法によれば、アルゴリズムの基本特性である干渉波抑圧
は維持したままで、且つダイバーシティ構成によって素
子間の相関が小さいためにフェージングに対する補償も
できることになる。特に、到来波の角度的な拡がりが大
きい場合にその特性は顕著になる。到来角度に起因する
位相差が異なるため、干渉波の多数の到来素波が統計的
に打ち消すようなウェイト（位相及び振幅）を決定する
ことができる。したがって、たとえ同一の到来角度であ
っても、希望波が同相になり且つ干渉波が逆相になるウ
ェイトを生成させることができる。
【０００７】しかしながら、図１５のような狭素子間隔
で最大比合成アルゴリズムを用いた最大利得追尾型の組
合せ方法は、図１２のアダプティブアレーアンテナと同
じく、高利得をもち希望波の追尾はできるものの、干渉
波及びフェージングには効力がない。また、図１６のよ
うな広素子間隔で干渉抑圧型の組合せ方法は、素子間隔
が広くメインビームによる追尾はできないため利得の向
上は期待できない。
【０００８】そこで、アダプティブアレーアンテナにお
いて、フェージング補償等のダイバーシティ効果を有
し、同一方向からの干渉波の除去を行い、更にメインビ
ーム追尾による利得を高めることが必要である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、アダプティ
ブアレーアンテナにおいて、フェージング補償等のダイ
バーシティ効果を有し、同一方向からの干渉波の除去を
行い、更にメインビーム追尾による利得を高める、等の
効果を一層高めるためには、アダプティブアレーアンテ
ナ自体が、正確に校正されている必要がある。そこで、
校正について、説明する。
【００１０】アダプティブアレーアンテナにおいて、個
々の素子アンテナ間で発生した高周波帯での振幅比と位
相差が、信号処理されるベースバンドまで維持されてい
ること必要となる。一般には、個々のケーブル、増幅
器、フィルタ、ミキサ、コンバータなどは、それぞれ電
気特性に差が存在する（個々の部品の電気的差異を以下
「固体差」という。）ため、すべての素子での振幅、位
相を揃えることは困難である。更に、定常状態での差に
加えて温度などによる差も含まれるため事実上不可能で
ある。そこで、図１７に示すように、一定の時間内で振
幅比と位相差を一定に保つために、各アンテナに同一の
校正信号を供給し、あらかじめ素子間の振幅比と位相差
を測定しそれをもとに補正しておくことが考えられてい
る。
【００１１】この校正信号は、各チャネル毎に、例え
ば、１分間に１回、１０分間に１回等の周期でフレーム
フォーマット内に一定時間だけ挿入することにより実現
できる。なお、校正信号入力端子は、以下の説明におい
て、図１８（Ａ）のようなスイッチ形式で記述されてい
るものもあるがが、図１８（Ｂ）に示すように、アンテ
ナ・ケーブル等に光学的・電磁的に結合する形式でもよ
い。スイッチ形式のものは、その間通信が遮断される
が、電磁的に結合する形式では、通信の遮断が無い利点
を有する。なお、端子ａ、ｂにアレーアンテナが接続さ
れ、端子ｃに校正信号が印加される。
【００１２】スイッチ形式の校正信号入力端子又は電磁
的に結合する形式の校正信号入力端子を含めて、校正信
号が印加される部分を校正信号結合部という。図１７
は、アンテナ素子＃１〜＃４によりアレーアンテナが構
成されている。各アンテナ素子で受信された信号は、フ
ィルタ１０３〜１０６及び高周波アンプ１０７〜１１０
を介して、分配合成器１３４に印加される。この分配合
成器１３４において、アンテナで受信した信号は、各チ
ャネル毎に分配される。従って、分配合成器１３４以降
の信号は、複数のチャネルに信号が伝送されるものであ
るが、図１７では、そのうちのチャネルの一つについて
図示している。分配合成器１３４で分配された受信信号
は、ミキサ１１１〜１１４、フィルタ１１５〜１１８、
中間周波アンプ１１９〜１２２、Ａ／Ｄ変換器（アナロ
グ・ディジタル変換器）１２３〜１２６及びウエイト１
２８〜１３１を介して、信号加算器１３２で加算され
る。ウエイト１２８〜１３１は、アダプティブ信号処理
装置１３３により、振幅と位相が制御される。その結
果、基地局信号処理回路へ受信信号が伝送される。
【００１３】校正信号発生器１の出力は、信号分割器１
０２で４分割され、ケーブル１７５〜１７８、アンテナ
素子＃１〜＃４に設けられた校正信号入力端子１６６〜
１６９を介して、同時に、校正信号が各フィルタ１０３
〜１０６に印加される。これらの信号は、先ほどの受信
信号と同じ流れで、基地局信号処理回路へ伝送される。
このとき、Ａ／Ｄ変換器１２３〜１２６の出力信号は、
校正量算出器１２７に印加される。校正量算出器１２７
では、各Ａ／Ｄ変換器１２３〜１２６に現れた、振幅と
位相を相互に比較し、アンテナ素子＃１〜＃４から信号
加算器１３２までの振幅変化と位相変化を、各受信系統
（ここで、受信系統とは、アンテナの出力に接続された
一連の受信のための回路、つまり、フィルタ、高周波数
アンプ、ミキサ、フィルタ、中間周波数アンプ、ＡＤ変
換器の系統をいう。図１７では、４つの受信系統を有す
る。）で同一とするための校正量を算出する。この校正
量をアダプティブ信号処理装置１３３に伝送する。アダ
プティブ信号処理１３３では、この校正量を校正テーブ
ル（図示せず）に記憶し、アダプティブ信号処理を行う
とき、この校正量を引いた量で、ウエイト１２８〜１３
１の制御を行う。
【００１４】しかしながら、各アンテナ素子に供給し
た、同一とみなした校正信号にも固体差が生じる。図１
７では、校正信号発生器１自体は同一のものであるが、
その信号出力をアレーアンテナの素子数分に分割し、そ
の校正信号をケーブル１７５〜１７８により校正信号結
合部まで伝送する必要がある。このときのケーブル１７
５〜１７８及び校正端子に固体差（ケーブル特性、ケー
ブル長等）があり、その個体差に基づき、校正信号に位
相差が生じ、その結果、校正誤差が生じるという問題が
ある。
【００１５】そこで、本発明の目的は、上記問題に鑑み
なされたものであり、個体差に基づく、校正信号への影
響を無くし、信頼性の高い校正を、更なる目的とするも
のである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次の手段を有する。
【００１７】請求項１に記載された発明は、マルチビー
ムを合成するするマルチビーム合成回路と、前記マルチ
ビーム合成回路のそれぞれの出力側に接続された複数の
アンテナ素子を有するアレーアンテナと、前記マルチビ
ーム合成回路の出力と一つの前記アンテナ素子との間に
設けられた校正信号を入力する校正信号結合部と、前記
マルチビーム合成回路のそれぞれの入力側に設けられた
高周波信号をベースバンド信号に変換する受信系統と、
校正信号発生器と、校正量算出器とを有し、前記校正信
号発生器は、校正信号出力を前記校正信号結合部に印加
し、前記マルチビーム合成回路は、入力された校正信号
を前記受信系統に同時に供給し、前記校正量算出器は、
前記受信系統により変換された校正信号のベースバンド
信号から、前記受信系統毎に校正量を算出し、前記受信
系統に対して校正を行うことを特徴とするアダプティブ
アレーアンテナである。
【００１８】請求項１記載の発明によれば、マルチビー
ム合成回路とアンテナ素子間に取り付けられた校正信号
結合部に校正信号を印加し、マルチビーム合成回路の出
力に接続された受信系統のベースバンド信号から、各受
信系統毎に校正量を算出し、前記受信系統に対して校正
を行うことにより、校正信号における個体差を無くし、
信頼性の高い校正を行うことができる。
【００１９】請求項２に記載された発明は、マルチビー
ムを合成するするマルチビーム合成回路と、前記マルチ
ビーム合成回路のそれぞれの出力側に接続された複数の
アンテナ素子を有するアレーアンテナと、前記マルチビ
ーム合成回路の出力と複数の前記アンテナ素子との間に
設けられた校正信号を入力する校正信号結合部と、前記
マルチビーム合成回路のそれぞれの入力側に設けられた
高周波信号をベースバンド信号に変換する受信系統と、
校正信号発生器と、校正量算出器とを有し、前記校正信
号発生器は、校正信号出力を複数の前記校正信号結合部
に、順次、印加し、前記マルチビーム合成回路は、入力
された校正信号を前記受信系統に供給し、前記校正量算
出器は、前記校正信号出力が前記校正信号結合部に印加
される毎に、前記各受信系統により変換されたベースバ
ンド信号から、前記受信系統毎に校正量算出を行い、算
出された複数の校正量の平均値を受信系統の校正量とし
て、前記受信系統に対して校正を行うことを特徴とする
アダプティブアレーアンテナである。
【００２０】請求項２記載の発明によれば、複数回に亘
って、受信系統の校正量算出を行い、その平均値を受信
系統の校正量とすることにより、より信頼性の高い校正
を行うことができる。
【００２１】請求項３に記載された発明は、請求項１又
は２記載のアダプティブアレーアンテナにおいて、前記
アレーアンテナの受信系統の外に、基地局内マルチビー
ム分解演算を行うＦＦＴ処理回路を設けたことを特徴と
する。
【００２２】請求項３記載の発明よれば、基地局内マル
チビーム分解演算を行うＦＦＴ処理回路を設けたことに
より、エレメント対応（各アンテナ素子対応）で、校正
とアダプティブ信号処理を行うことができる。
【００２３】請求項４に記載された発明は、マルチビー
ムを合成するするマルチビーム合成回路のそれぞれの入
力側に設けられた高周波信号をベースバンド信号に変換
する複数の受信系統の校正量算出方法において、前記マ
ルチビーム合成回路のそれぞれの出力側に接続されたア
レーアンテナを構成する複数のアンテナ素子の一つと、
前記マルチビーム合成回路の出力との間に設けられた校
正信号を入力する校正信号結合部に、校正信号発生器で
発生した校正信号を印加し、前記校正信号を前記マルチ
ビーム合成回路により、前記複数の受信系統に送出し、
各複数の受信系統により変換された校正信号のベースバ
ンド信号から、前記各受信系統の校正量を算出すること
を特徴とする
【００２４】請求項４記載の発明によれば、校正信号に
おける個体差を無くし、信頼性の高い校正を行うことが
できる。
【００２５】請求項５に記載された発明は、マルチビー
ムを合成するするマルチビーム合成回路のそれぞれの入
力側に設けられた高周波信号をベースバンド信号に変換
する複数の受信系統の校正量算出方法において、前記マ
ルチビーム合成回路のそれぞれの出力側に接続されたア
レーアンテナを構成する複数のアンテナ素子の複数と、
前記マルチビーム合成回路の出力との間に設けられた校
正信号を入力する校正信号結合部に、校正信号発生器で
発生した校正信号を、順次、印加し、前記校正信号を前
記マルチビーム合成回路により、前記複数の受信系統に
送出し、前記複数の受信系統接続された校正量算出器
は、各複数の受信系統により変換された校正信号のベー
スバンド信号から、受信系統の校正量算出を行い、算出
された複数の校正量の平均値を受信系統の校正量とする
ことを特徴とする
【００２６】請求項５記載の発明によれば、複数回に亘
って、受信系統の校正量算出を行い、その平均値を受信
系統の校正量とすることにより、より信頼性の高い校正
を行うことができる。
【００２７】請求項６に記載された発明は、請求項４又
は５記載のアダプティブアレーアンテナ受信系統の校正
量算出方法において、前記アレーアンテナの受信系統の
外に、基地局内マルチビーム分解演算を行うＦＦＴ処理
回路を設け、校正量算出の検証を可能としたことを特徴
とする。請求項６記載の発明によれば、基地局内マルチ
ビーム分解演算を行うＦＦＴ処理回路を設けたことによ
り、エレメント対応（各アンテナ素子対応）で、校正と
アダプティブ信号処理を行うことができる。また、校正
量算出の検証を可能となる。
【００２８】請求項６記載の発明によれば、基地局内マ
ルチビーム分解演算を行うＦＦＴ処理回路を設けたこと
により、エレメント対応（各アンテナ素子対応）で、校
正とアダプティブ信号処理を行うことができる。また、
校正量算出の検証を可能となる。
【００２９】請求項７に記載された発明は、アダプティ
ブ信号処理を行うことによりアレーアンテナの受信系統
の校正を行う校正方法において、アダプティブアレーア
ンテナのアダプティブ信号処理を行うに当たり、アダプ
ティブ信号処理量として、請求項４又は５記載の方法に
よって算出された校正量を減算した上で、アダプティブ
信号処理を行うことを特徴とする。
【００３０】請求項７記載の発明によれば、校正用のウ
エイトを用いることなく、アダプティブ信号処理の処理
内で、校正を行うことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。
【００３２】先ず、本発明のアダプティブアレーアンテ
ナの受信系統の校正量算出方法及び校正方法の対象とな
るアダプティブアレーアンテナについて説明する。 （第１のアダプティブアレーアンテナ） 図１に、第１のアダプティブアレーアンテナを示す。こ
こでは８素子アレーアンテナとしている。アンテナ素子
５１〜５４でアレーアンテナ＃１を構成し、アンテナ素
子５５〜５８でアレーアンテナ＃２を構成する。アレー
アンテナ＃１及びアレーアンテナ＃２のアレーアンテナ
素子は、間隔λ／２程度で配列されている。アレーアン
テナ間の間隔は、相関が十分小さくなるだけの距離（数
λ）隔てられている。
【００３３】各アンテナ素子５１〜５８は、アンテナ出
力の位相と振幅を調整するウエイト８１〜８８を介し
て、信号加算器５９で合成して、出力される。ウエイト
８１〜８８は、アダプティブ信号処理装置６０によっ
て、ウエイトが制御される。このアダプティブ信号処理
は、干渉抑圧追尾型又は最大利得追尾型のどちらであっ
てもよい。
【００３４】ここでは、８素子全ての出力は同時にベー
スバンドに変換され、アダプティブ処理を施される。本
発明の第二の目的に関係するキャリブレーションは各ア
レーアンテナ内では必要であるが、アレーアンテナ間で
は必要ではない。多重波環境のもとでは、それぞれのア
レーアンテナは利得の向上及びメインビームの形成を行
うことができる。
【００３５】アレーアンテナ間でみると、無相関な４素
子のアレーアンテナが付加されたものとされ、図１６と
同等の干渉特性を得ることができる。すなわち、同一方
向からの干渉波に対しても干渉除去能力を持つ。さら
に、無相関であることにより、フェージングに対するダ
イバーシティ効果も有する。アルゴリズムは、ダイバー
シティ、メインビーム追尾、干渉波除去の区別を特別意
識することなく同時に処理することができる。 （第２のアダプティブアレーアンテナ） 図２に、第２のアダプティブアレーアンテナを示す。第
１のアダプティブアレーアンテナと同じく、素子数は８
である。アンテナの配置は同一であるが合成方法が異な
る。
【００３６】アレーアンテナ＃１とアレーアンテナ＃２
とは、独立したアルゴリズムで動作している。つまり、
アレーアンテナ＃１の各アンテナ素子５１〜５４の出力
は、ウエイト８１〜８４を介して、信号加算器６１で合
成される。そのウエイト８１〜８４は、アダプティブ信
号処理装置６３によって制御される。また、アレーアン
テナ＃２の各アンテナ素子５５〜５８の出力は、ウエイ
ト８５〜８８を介して、信号加算器６２で合成される。
そのウエイト８５〜８８は、アダプティブ信号処理装置
６４によって制御される。アダプティブ信号処理装置６
４は、アダプティブ信号処理装置６３と独立に動作して
いる。この段階では、各アレーアンテナのアンテナ素子
は相関が大きいために、フェージングの補償はできない
し、同一方向からの干渉波の除去もできない。
【００３７】信号加算器６１及び信号加算器６２のベー
スバンドの出力は、ウエイト９０、９１を介して、信号
加算器７１で合成される。そのウエイト９０、９１は、
アダプティブ信号処理装置７０によって制御される。そ
れぞれのアダプティブアレー間の入力信号の包絡線は無
相関であるから、信号加算器６１及び信号加算器６２の
ベースバンドの出力もまた無相関であるので、フェージ
ングの補償が可能となる。また、それぞれのアダプティ
ブアレーでは同一方向からの干渉波は除去できなかった
が、この段階では可能となる。 （第３のアダプティブアレーアンテナ） 図３に、第３のアダプティブアレーアンテナを示す。第
２のアダプティブアレーアンテナと構成は同じである
が、それぞれの４素子アダプティブアレーは独立には動
作しない。つまり、アレーアンテナ＃１の各アンテナ素
子５１〜５４のウエイト８１〜８４の制御とアレーアン
テナ＃２の各アンテナ素子５５〜５８のウエイト８５〜
８８の制御を同じアダプティブ信号処理装置６９によっ
て制御する。どちらのアダプティブアレーを動作させる
かは、後段の２素子アルゴリズムがその電力の大小を判
定して、適応的に選択するものとする。一方のウェイト
をそのまま参照することにより、演算量の削減を図って
いる。
【００３８】上記アダプティブアレーアンテナにおい
て、極めて大きな相関を有する距離として、アンテナ間
隔をλ／２を用いているが、厳密のλ／２である必要は
なく、本発明の効果を奏する範囲で、λ／２近辺の距離
のものでもよい。同じく、アレーアンテナ間の間隔は十
分相関が小さくなるだけの距離を持っているが、「十分
相関が小さい」相関とは、完全に相関のないことを意味
しているのではなく、本発明の効果を奏する範囲で、実
質的に、相関が小さければよい。
【００３９】また、上記アダプティブアレーアンテナで
は、アンテナ素子を８つ、アレーアンテナを二つの場合
について説明したが、本発明はその数に限定されること
なく、実施をすることができる。
【００４０】次に、本発明の目的に対応する実施例につ
いて図面と共に説明する。 （第１の実施例） アレーアンテナの直後に後述するマルチビーム合成回路
を設定し基地局屋内までケーブルで伝送し、その後にベ
ースバンドで後述するＦＦＴを施し各素子出力として取
り出す構成をとる。校正信号はアレーアンテナとマルチ
ビーム合成回路の間に設置された校正信号結合部より入
力される。
【００４１】この方法の特徴は、１つの素子アンテナに
入力された信号がマルチビーム合成回路を介してすべて
のケーブルに分配されて基地局内まで伝送される点であ
る。マルチビーム合成回路の１つに信号を入力するとあ
る一定の位相差を持った信号が複数の出力端子に現れ
る。つまり、１つの信号で実際の信号が通る受信系統
（ここで、受信系統とは、マルチビーム合成回路の出力
に接続された一連の受信のための回路、つまり、フィル
タ、高周波数アンプ、ミキサ、フィルタ、中間周波数ア
ンプ、ＡＤ変換器の系統をいう。以下説明する図４で
は、４つの受信系統を有する。）の校正が可能となる。
【００４２】図４に、第１の実施例を示す。アレーアン
テナの素子数は４（＃１〜＃４）である。校正信号発生
器１０１からの信号は、校正信号入力端子１５０を介
し、マルチビーム合成回路１５２に印加される。マルチ
ビーム合成回路１５２は図１９に示すような周知の４素
子バトラーマトリックスとする（ハイブリッド１８１〜
１８４で構成されている。周知であるので、その動作説
明は省略する）。マルチビーム合成回路１５２の出力
は、それぞれ、フィルタ１０３〜１０６、高周波アンプ
１０７〜１１０、分配合成器１３４に印加される。ここ
で分配された電力は、ミキサ１１１〜１１４、フィルタ
１１５〜１１８、中間周波アンプ１１９〜１２２を介し
てＡＤ変換１２３〜１２６される。さらに、ウエイト１
２８〜１３１で重み付された後、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆ
ｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変
換、これにより、マルチビーム合成回路の逆の変換を行
う。つまり、校正信号入力端子１５０の信号が、マルチ
ビーム合成回路１５２により変換されて、フィルタ１０
３〜１０６に一定の位相を持って出力される。ここのＦ
ＦＴは、その逆の変換を行う。）が施され、通号のアダ
プティブアレーアンテナとしての信号に変換される。図
４では、アンテナ素子＃４にのみ校正信号が印加されて
いるので、校正されていれば、受信系統＃４にのみ信号
が現れる。
【００４３】図１７と同じように、校正量算出器１５４
により、校正量の算出が行われる。また、アダプティブ
信号処理装置１５５では、この校正量を校正テーブル
（図示せず）に記憶し、アダプティブ信号処理を行うと
き、この校正量を引いた量で、ウエイト１２８〜１３１
の制御を行う。
【００４４】なお、校正は、アダプティブ信号処理のた
めのウエイトとは別に、校正用のウエイトを設け、この
校正用ウエイトの位相と振幅を制御してもよい。第１の
実施例においては、校正信号発生器からの信号は、１つ
のアンテナ素子＃４とマルチビーム合成回路１５２の間
の校正信号入力端子１５０に接続され、マルチビーム合
成回路１５２によりそれぞれ異なった４つの出力端子に
特定の異なった位相をもって出力され各受信系統に伝送
される。したがって、校正信号における個体差は無くな
り、ベースバンド部では、これらの位相関係が保持され
ているかどうかをモニタすることにより、信頼性の高い
校正を行うことができる。 （第２の実施例） 第１の実施例において、残りのアンテナ素子にも校正信
号を印加すると、今度は別の位相関係をもった信号が複
数の端子に現れる。第２の実施例においては、このよう
にして、複数のアンテナに校正信号を印加することによ
り、複数の校正値が得られる。その結果を、平均操作な
どを行うことによって信頼性の高い校正を行う。第１の
実施例と同じく、各マルチビーム出力はアレーアンテナ
の直後で合成されているため、アンテナ間の位相振幅関
係を全く保ったまま各受信系統に伝送している。つま
り、各ビームのパターンは決して乱れることなく保存さ
れている。乱れているのは、ただビーム間の振幅比と位
相差だけである。校正が必要なのは、このビーム間での
値だけである。
【００４５】図５に、第２の実施例を示す。図５は、第
１の実施例とほぼ同様であるが、校正信号が４系統存在
する点が異なる。つまり、各アンテナ素子毎に、校正信
号入力端子１６６〜１６９を有し、各校正信号入力端子
１６６〜１６９には、校正信号発生器１０１の出力がス
イッチ回路１６１により、順次スイッチされて印加され
る。つまり、校正信号発生器１の出力は、校正信号入力
端子１６６〜１６９に順次印加される。そのとき、各校
正信号結合部に印加された校正信号の振る舞いは、図４
と同じである。校正量算出器１７０では、順次印加され
る校正信号に基づき、校正量を算出し、１巡した後に校
正量の平均値を求めて、この平均値を校正量とする。
【００４６】第２の実施例においては、上記４系統の校
正信号はそれぞれ異なった４つの校正信号入力端子に特
定の異なった位相関係をもって印加される。これら４つ
の系統を切り替えて校正することにより、その結果、平
均操作が可能となり信頼性が向上することになる。この
場合、４系統の校正信号は同時には用いないために、校
正ケーブルの固体差が存在しても校正精度に影響はな
い。 （第３の実施例） マルチビーム出力をそのまま用いる場合は、後段のＦＦ
Ｔは必要なく簡易な構成をとることができる。
【００４７】図６に、第３の実施例を示す。マルチビー
ム合成回路を用いたビームスペース型のアダプティブア
レーアンテナの構成方法の例である。実施例１に比べ
て、ＦＦＴ回路が存在しない構成となっている。 （第４の実施例） 図７に、第４の実施例を示す。図６と同じく、マルチビ
ーム合成回路を用いたビームスペース型のアダプティブ
アレーアンテナでの構成方法の例である。第２の実施例
に比べて、ＦＦＴ回路が存在しない構成となっている。
以下に代表的な、校正量算出方法のフローを説明する。
【００４８】図９に、一つのアンテナ素子に校正信号を
印加する場合の校正量算出方法のフローを説明する。
【００４９】一つのアンテナ素子に取り付けられた校正
信号結合部に校正信号発生器で発生した校正信号を印加
し（Ｓ１０）、校正信号をマルチビーム合成回路によ
り、同時に、複数の受信系統に送出し（Ｓ１１）、各複
数の受信系統において、校正信号を検波し（Ｓ１２）、
検波したベースバンド信号から、受信系統の校正量を算
出する（Ｓ１３）。
【００５０】図１０に、複数のアンテナ素子に校正信号
を印加する場合の校正量算出方法のフローを説明する。
【００５１】複数のアンテナ素子に取り付けられた校正
信号結合部に校正信号を、順次印加し、全てのアレーア
ンテナに校正信号を印加したか否かを判断する（Ｓ２
０）。Ｎの場合は、校正信号をマルチビーム合成回路に
より、同時に、複数の受信系統に送出し（Ｓ２１）、各
複数の受信系統における校正信号を検波し、検波したベ
ースバンド信号から、受信系統の校正量を算出し（Ｓ２
２）、全てのアレーアンテナに校正信号を印加するまで
繰り返し行う。全てのアレーアンテナに校正信号を印加
した場合（Ｓ２０のＹ）、算出された複数の校正量の平
均値を受信系統の校正量とする（Ｓ２３）。
【００５２】図１１に、アレーアンテナの受信系統の外
に、基地局内マルチビーム分解演算を行うＦＦＴ処理回
路を設けた場合の校正量算出方法のフローを説明する。
例えば、図９のように、校正量をアンテナ素子毎に校正
量を算出する（Ｓ３０）、このとき、校正していないア
レーアンテナの受信系統の信号を調べ、校正量算出方法
の検証を行う（Ｓ３１）。
【００５３】以上の通り、本発明の実施例によれば、ア
レーアンテナの利得を確保しつつ、ビームを追尾し、ダ
イバーシティ効果を持ち、且つ同一方向からの干渉波の
抑圧を行うことができる。
【００５４】また、信号処理の量を減少することがで
き、アレーアンテナの適用領域を広げることができる。
【００５５】更に、上記実施例によれば、１つの校正信
号系統のみで、複数の系統の現用伝送系の校正を同時に
行うことが可能であり、また複数系統の校正信号を併用
することにより校正データの平均化が可能となり、より
高い信頼性の校正を得ることができる。また、マルチビ
ーム出力をそのまま用いる場合は、後段のＦＦＴは必要
なくなり、簡易な構成をとることができる。 （第５の実施例） 図１〜図３と図４〜図７を組み合わせたアレーアンテナ
の構成を図８に示す。アレーアンテナ＃１、＃２、マル
チビーム回路２０１、２０２、受信系統２０３の＃１〜
＃４、受信系統２０４の＃１〜＃４、校正信号発生器２
０５、２０６校正量算出器２０７、２０８、アダプティ
ブ信号処理装置２０９、校正信号結合部２１０、２１
１、ウエイト２１２、信号加算器２１３から構成され
る。図８に限られず、図１〜図３と図４〜図７の構成の
組み合わせが用いられる。
【００５６】アレーアンテナ＃１、＃２は、大きな相関
を呈する距離隔てられた複数のアンテナ素子で構成され
たアレーアンテナであり、アレーアンテナ＃１、＃２間
は、相関が無視しうる距離を有している。
【００５７】動作は、図１〜図３と図４〜図７の動作を
組み合わせて考えることができるので、省略する。
【００５８】なお、アダプティブ信号処理装置２０９
は、アダプティブ信号処理量として、校正量算出器２０
７、２０８が算出した校正量を減算した上で、アダプテ
ィブ信号処理を行うようにしてもよい。
【００５９】本発明は、具体的に開示された実施例に限
定されるものではなく、特許請求した本発明の範囲から
逸脱することなく、種々の変形例や実施例が考えられ
る。
【００６０】 ［図面の簡単な説明］
【図１】本発明の広素子間隔と狭素子間隔を有し、アダ
プティブ信号処理を行うアダプティブアレーアンテナの
構成例（その１）である。
【図２】本発明の広素子間隔と狭素子間隔を有し、アダ
プティブ信号処理を行うアダプティブアレーアンテナの
構成例（その２）である。
【図３】本発明の広素子間隔と狭素子間隔を有し、アダ
プティブ信号処理を行うアダプティブアレーアンテナの
構成例（その３）である。
【図４】本発明の校正処理を行うアダプティブアレーア
ンテナの構成例（その１）である。
【図５】本発明の校正処理を行うアダプティブアレーア
ンテナの構成例（その２）である。
【図６】本発明の校正処理を行うアダプティブアレーア
ンテナの構成例（その３）である。
【図７】本発明の校正処理を行うアダプティブアレーア
ンテナの構成例（その４）である。
【図８】本発明の第一の目的と第二の目的を達成するア
ダプティブアレーアンテナの構成例である。
【図９】校正量算出の方法（その１）を説明するフロー
図である。
【図１０】校正量算出の方法（その２）を説明するフロ
ー図である。
【図１１】校正量算出の方法（その３）を説明するフロ
ー図である。
【図１２】従来の狭素子間隔のアダプティブアレーアン
テナ（その１）の構成例である。
【図１３】従来の広素子間隔のアダプティブアレーアン
テナの構成例である。
【図１４】従来の広素子間隔の最大比合成型のアダプテ
ィブアレーアンテナの構成例である。
【図１５】従来の狭素子間隔のアダプティブアレーアン
テナ（その２）の構成例である。
【図１６】従来の広素子間隔の干渉抑圧型のアダプティ
ブアレーアンテナの構成例である。
【図１７】従来の校正方法を説明するための図である。
【図１８】校正信号結合部を説明するための図である。
【図１９】マルチビーム合成回路（バトラーマトリク
ス）の例を説明するための図である。
【符号の説明】
５１〜５８ アンテナ素子 ９，１９，４９，５９、６１，６２，６７，６８，７
１、１３２、２１３ 信号信号加算器 ５０，６０，６３，６４，６９，７０、１３３、１５
５、１７１、２０９ アダプティブ信号処理装置 ８１〜８８、９０、９１ ウエイト １０１ 校正信号発生器 １０２ 信号分割器 １０３〜１０６ フィルタ １０７〜１１０ 高周波アンプ １１１〜１１４ ミキサ １１５〜１１８ フィルタ １１９〜１２２ 中間周波アンプ １２３〜１２６ ＡＤ変換器 １２７、１５４、１７０、１８０，１９０ 校正量算
出器 １２８〜１３１ ウエイト １３４ 分配合成回路 １５０、１６６〜１６９ 校正信号入力端子 １５２ マルチビーム合成回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−24704（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−24703（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−24702（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−248476（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−265302（ＪＰ，Ａ) 特表 平10−503892（ＪＰ，Ａ) 井原泰介，山口良，Ｗ−ＣＤＭＡアダ プティブアレーアンテナにおけるアレー 素子間隔の影響，1998年電子情報通信学 会通信ソサイエティ大会講演論文集１, 日本，社団法人電子情報通信学会，1998 年 ９月 ７日，ＳＢ−１−18 山口良他，移動通信基地局アダプティ ブアレーにおけるサブアレー化に関する 検討，1997年電子情報通信学会通信ソサ イエティ大会講演論文集１，日本，社団 法人電子情報通信学会，1997年 ８月13 日，Ｂ−１−66 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 3/26 G01R 29/10

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マルチビームを合成するするマルチビー
    ム合成回路と、前記マルチビーム合成回路のそれぞれの
    出力側に接続された複数のアンテナ素子を有するアレー
    アンテナと、前記マルチビーム合成回路の出力と一つの
    前記アンテナ素子との間に設けられた校正信号を入力す
    る校正信号結合部と、前記マルチビーム合成回路のそれ
    ぞれの入力側に前記複数のアンテナ素子に対応して設け
    られた高周波信号をベースバンド信号に変換する複数の
    受信系統と、校正信号発生器と、校正量算出器とを有
    し、前記校正信号発生器は、校正信号出力を前記校正信
    号結合部に印加し、前記マルチビーム合成回路は、入力
    された校正信号を前記受信系統に同時に供給し、前記校
    正量算出器は、前記受信系統により変換された校正信号
    のベースバンド信号から、前記受信系統毎に校正量を算
    出し、前記受信系統に対して校正を行うことを特徴とす
    るアダプティブアレーアンテナ。
  2. 【請求項２】複数のアンテナ素子を有するアレーアンテ
    ナと、マルチビームを合成するマルチビーム合成回路
    と、前記マルチビーム合成回路と複数の前記アンテナ素
    子に取り付けられた校正信号を入力する校正信号結合部
    と、校正信号発生器と、校正量算出器とを有し、 前記
    校正信号発生器は、校正信号出力を複数の前記校正信号
    結合部に、順次、印加し、 前記校正量算出器は、前記
    校正信号出力が前記校正信号結合部に印加される毎に、
    前記各マルチビーム合成回路の出力に接続された受信系
    統のベースバンド信号から、前記受信系統毎に校正量算
    出を行い、算出された複数の校正量の平均値を受信系統
    の校正量として、前記受信系統に対して校正を行うこと
    を特徴とするアダプティブアレーアンテナ。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載のアダプティブアレー
    アンテナにおいて、前記アレーアンテナの受信系統の外
    に、基地局内マルチビーム分解演算を行うＦＦＴ処理回
    路を設けたことを特徴とするアダプティブアレーアンテ
    ナ。
  4. 【請求項４】複数のアンテナ素子を有するアレーアンテ
    ナにおける受信系統の校正量算出方法において、 一つ
    のアンテナ素子に取り付けられた校正信号結合部に校正
    信号発生器で発生した校正信号を印加し、 前記校正信
    号をマルチビーム合成回路により、前記複数の受信系統
    に送出し、各複数の受信系統における校正信号を検波し
    たベースバンド信号から、前記各受信系統の校正量を算
    出することを特徴とするアダプティブアレーアンテナの
    受信系統の校正量算出方法。
  5. 【請求項５】複数のアンテナ素子を有するアレーアンテ
    ナにおける受信系統の校正量算出方法において、 複数
    のアンテナ素子に取り付けられた校正信号結合部に校正
    信号を、順次印加し、 前記校正信号を、アレーアンテ
    ナに設けられたマルチビーム合成回路により、前記複数
    の受信系統に同時に送出し、 前記複数の受信系統接続
    された校正量算出器は、各複数の受信系統における校正
    信号を検波したベースバンド信号から、受信系統の校正
    量算出を行い、算出された複数の校正量の平均値を受信
    系統の校正量とすることを特徴とするアダプティブアレ
    ーアンテナの受信系統の校正量算出方法。
  6. 【請求項６】請求項４又は５記載のアダプティブアレー
    アンテナ受信系統の校正量算出方法において 前記複数の受信系統で変換されたベースバンド信号の出
    力側に、基地局内マルチビーム分解演算を行うＦＦＴ処
    理回路を設け、校正量算出の検証を可能としたことを特
    徴とするアダプティブアレーアンテナ受信系統の校正量
    算出方法。
  7. 【請求項７】アダプティブ信号処理を行うことによりア
    レーアンテナの受信系統の校正を行う校正方法におい
    て、 アダプティブアレーアンテナのアダプティブ信号
    処理を行うに当たり、アダプティブ信号処理量として、
    請求項４又は５記載の方法によって算出された校正量を
    減算した上で、アダプティブ信号処理を行うことを特徴
    とするアレーアンテナの受信系統の校正を行う校正方
    法。
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