JP3639112B2

JP3639112B2 - Adaptive antenna device, processing method in the adaptive antenna device, and recording medium storing a program for executing the processing method

Info

Publication number: JP3639112B2
Application number: JP13188298A
Authority: JP
Inventors: 裕之上道; 正治明井; 和美矢作; 晋一竹谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2018-05-14
Also published as: JPH11326490A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ装置や無線通信装置などに用いられ、妨害信号を抑圧する機能を有するアダプティブアンテナ装置と、このアダプティブアンテナ装置における処理方法およびこの処理方法を実行するプログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
妨害信号を効果的に抑圧する機能を有したアンテナ装置として、アダプティブアンテナ装置がよく知られており、その特性を生かして、レーダ装置における送受信アンテナなどとして幅広く使用されている。
【０００３】
このようなアダプティブアンテナ装置は、複数のアンテナ素子を有するフェーズドアレイアンテナを用いて、各アンテナ素子におけるウェイト（受信利得や位相など）を適切に設定して、妨害信号の到来方向にヌルを形成することで、妨害信号を抑圧するようにしたものが多い。
【０００４】
上記ウェイトの設定値は、受信信号に対して所定の演算処理を施すことによって得られる。この演算の仕方は様々あるが、近年になりＤＢＦ（ディジタルビームフォーミング）技術が発展するにつれ、受信信号をディジタルデータ化して、ウェイトに相当する係数を求めるようにしたものが主流である。
【０００５】
このようなアダプティブアンテナ装置の構成を、図７（ａ）に原理的に示す。すなわち、アレイアンテナ１００における複数のアンテナ素子（図示せず）の受信信号がＡ／Ｄ変換部２００により各々ディジタルデータに変換され、さらにウェイト演算部３００により演算処理が施されたのちビーム形成部４００により受信ビームが形成される。
【０００６】
このとき、ウェイトを適切な値にするために、出力信号がウェイト演算部３００にフィードバックされる。受信信号の入力回数を経るごとに、ウェイトはある値に収束して行き、これと共に妨害信号のレベルは低下していく。この様子を図７（ｂ）に示す。
【０００７】
ところで、ウェイトの値が収束し、妨害信号の抑圧が完了するまでには一定の時間（収束時間）がかかる。このため、この収束時間内に受信された信号に対しては、妨害信号を十分に抑圧できないことになる。
【０００８】
このことは、上記アダプティブアンテナ装置を用いたレーダ装置を実現する際に、大きな問題となる。すなわち、目標が近距離にあると、この目標からのレーダ反射波を受信するタイミングが上記収束時間にかかってしまい、このレーダ反射波に対して妨害信号を十分に抑圧できないことになる。
【０００９】
このような近距離レンジでの探知性能の低下は、例えば航空機用レーダなどにあっては着陸時の地上目標の喪失などに繋がりかねず、致命的な不具合となることが往々にしてある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来のアダプティブアンテナ装置には、妨害信号の抑圧にかかるウェイトの収束時間までは、妨害信号を抑圧できない。このためレーダ装置において使用した場合、近距離レンジにおける探知性能の低下をもたらすという不具合を有していた。
【００１１】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、妨害信号の抑圧にかかるウェイトの収束時間に拘らず、妨害信号の抑圧を定常的に行うことを可能としたアダプティブアンテナ装置、このアダプティブアンテナ装置における処理方法およびこの処理方法を実行するプログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子のそれぞれの受信信号を所定のサンプリング周期で各々ディジタル信号に変換する複数のアナログ／ディジタル変換手段と、このアナログ／ディジタル変換手段で変換されたディジタル信号を記憶する記憶手段と、この記憶手段から転送された前記ディジタル信号を、それぞれ個別に与えられる複素ウェイトを乗算した上で合成してアダプティブビームを形成するアダプティブビーム形成手段と、前記記憶手段から転送された前記ディジタル信号から、前記アダプティブビームを形成するための前記複素ウェイトを求める複素ウェイト算出手段と、前記記憶手段に前記ディジタル信号を前記複素ウェイト算出手段に向け転送させると共に、少なくともこの転送されたディジタル信号に基づき前記複素ウェイト算出手段で算出される複素ウェイトの値が収束したのちに、前記記憶手段に前記ディジタル信号を前記アダプティブビーム形成手段に向け転送させる転送制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
上記発明では、所謂ＤＢＦ（ディジタルビームフォーミング）レーダにおける使用を前提とし、各々ディジタル信号に変換された各アンテナ素子の受信信号を一旦記憶手段に記憶させる。そして、転送制御手段により、まず複素ウェイト算出手段に上記上記記憶手段からディジタル信号を転送させ、複素ウェイトの値が収束した後に、転送制御手段により、ディジタル信号をアダプティブビーム形成手段に転送させるようにしている。
【００１７】
このようにすると、複素ウェイト算出手段において複素ウェイトの値が収束した後に、改めて、そのウェイトの算出に係わった受信信号がアダプティブビーム形成手段に与えられる。すなわち、既に収束した複素ウェイトによって最初から不要波成分の抑圧されたアダプティブビームを得ることができるようになる。このため出力においては、最初から不要波成分の抑圧されたアダプティブビームを得ることができるようになる。このようにしたアダプティブアンテナ装置をパルスレーダ装置における送受信アンテナとして用いると、最初の受信パルスから鮮明な像を得ることができるようになる。
また本発明は、前記転送制御手段を、前記複素ウェイト算出手段および前記アダプティブビーム形成手段に向けた前記ディジタルデータの送出を、任意のタイミングで繰り返し行うものとしたことを特徴とする。
【００１８】
このようにすると、時間の経過に伴い、次々に記憶手段に記憶されたディジタル信号が、例えばパルス放射のタイミング毎に複素ウェイト算出手段に転送され、複素ウェイトの算出が繰り返される。これにより、電波環境が変化して、妨害信号の状態（強度、方向など）が変化した場合でも、複素ウェイトが更新されるので、不要波の抑圧能力を常に保つことが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１（ａ）に、本発明の実施の形態に係わるアダプティブアンテナ装置の原理的構成を示す。なお、以下の説明では、パルスレーダ装置における送受信アンテナとして使用する場合を想定する。また、図１（ａ）において図６（ａ）と同一部分には同一の符号を付して示す。
【００２０】
本実施形態のアダプティブアンテナ装置は、ディジタルデータに変換された受信信号をウェイト演算部３００および遅延部５００の各々に導き、まずウェイト演算部３００にてウェイトがある値に収束するのを待つ。遅延部５００は、この収束にかかる時間の経過後に、当該ディジタルデータをビーム形成部４００に与える。そして、ビーム形成部４００では、この収束したウェイトの値を初期値としてビーム形成を行うようにしたものである。
【００２１】
さらに、図２に本発明の実施の形態に係わるアダプティブアンテナ装置の具体的構成を示す。
図示しないＮ個のアンテナ素子にて受信された受信信号Ｘ１〜ＸＮは、周波数変換器１１〜１Ｎにてそれぞれ受信中間周波数信号に変換されたのち、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）２１〜２Ｎにてそれぞれ受信ディジタル信号ＤＸ１〜ＤＸＮに変換される。
【００２２】
この受信ディジタル信号ＤＸ１〜ＤＸＮは、例えばＲＡＭなどで実現されるメモリ回路３に与えられ、一回のレーダパルス送信に係わる全ての受信ディジタル信号が、このメモリ回路３に一旦記憶される。
【００２３】
この記憶されたデータのうち、所定のサンプリング間隔ｔｓに対応するサンプリングデータ（すなわち一回のレーダパルス送信につき、複数個の受信データがサンプリングされる）ｘ１〜ｘＮがウェイト演算回路４に直ちに転送され、ウェイト演算が施される。
【００２４】
ここで演算された複素ウェイトＷは、アダプティブビーム演算回路５に与えられ、ウェイト演算に係わったサンプリングデータｘ１〜ｘＮに対する重み付け処理が施されて、妨害信号が抑圧されたアダプティブビーム出力Ｌが得られる。
【００２５】
ここで、メモリ回路３からウェイト演算回路４へのデータ転送路（符号付せず）に高速のものを使用し、少なくともサンプリング間隔ｔｓよりも短い時間内に、サンプリングデータｘ１〜ｘＮのウェイト演算回路４への転送を完了するようにする。この転送にかかる時間をｔｔとする。一方、サンプリングデータｘ１〜ｘＮは、サンプリング間隔ｔｓをもってメモリ回路３からアダプティブビーム演算回路５に転送される。
【００２６】
次に、ウェイト演算回路４およびアダプティブビーム演算回路５の具体的構成を図３に示す。なお、図３に示す構成は、特公平５−２５３１１号公報に示されるものをほぼ踏襲したものである。
ウェイト演算回路４に転送されたサンプリングデータｘ１〜ｘＮは、主ビーム形成回路６およびプリプロセッサ回路７に与えられる。主ビーム形成回路６は、Ｎ×Ｎ個の演算セルＡ（符号付せず）をシストリックアレイ状に従属接続したもので、各演算素子Ａにおいては次の式（１）にて表される演算が施される。
【００２７】
【数１】

【００２８】
すなわち図４（ａ）に示すように、演算セルＡは乗算器Ａ１にてサンプリングデータｘ１〜ｘＮごとにビーム形成ウェイトＷを乗算し、これに前段の演算セルＡの出力Ｙｉｎを加算器Ａ２にて加算して次段の演算セルＡに入力するものである。最終段すなわちサンプリングデータｘＮに対応する演算セルＡの出力は、それぞれ図３のキャンセレーション回路８に与えられる。
【００２９】
一方、プリプロセッサ回路７は、各々図４（ｂ）および図４（ｃ）に示す構成の演算セルＢおよび演算セルＣを備えている。
演算セルＢ（７Ｂ１〜７Ｂｍ）は、直列に接続された規格化部Ｂ１および複素共役化部Ｂ２を備え、各サンプリングデータｘ１〜ｘＮをそのまま出力Ｙｏｕｔ１とすると共に、規格化した複素共役出力Ｙｏｕｔ２を得るものである。その演算式は、次の式（２）にて表される。
【００３０】
【数２】

【００３１】
演算セルＣ（８Ｃ１１〜８ＣｍＬ）は、減算器Ｃ１、乗算器Ｃ２およびＣ３、加算器Ｃ４、サンプリング遅延器Ｃ５、係数器Ｃ６およびＣ７、リミッタＣ８を備え、次の式（３）に示す演算を行うものである。
【００３２】
【数３】

【００３３】
すなわち、演算セルＣは、乗算器Ｃ３、加算器Ｃ４、サンプリング遅延器Ｃ５、係数器Ｃ６およびＣ７、リミッタＣ８により現サンプルの複素ウェイトＷ（ｎ）を生成すると共に、乗算器Ｃ２で１サンプル前の出力Ｙｏｕｔ１（ｎ−１）と１サンプル前の複素ウェイトＷ（ｎ−１）とを乗じ、これを減算器Ｃ１で１サンプル前のサンプリングデータｘｉｎ（ｎ−１）から減じて出力Ｘｏｕｔ（ｎ−１）とする。つまり演算セルＣは入力ｘｉｎの成分のうちＹｉｎと相関を持つ信号成分を除去するものである。
【００３４】
これらの演算セルＢおよびＣを図３のごとくシストリックアレイ状に接続すると、格段に所謂グラムシュミットの直交化法を用いて入力信号を分解したと同様の出力を得られる。これらの分解された信号は、キャンセレーション回路８の各演算セルＣ（８Ｃ１１〜８ＣｍＬ）に与えられる。
【００３５】
そして、このキャンセレーション回路８において主ビーム形成回路６の各出力に含まれる不要波成分が、プリプロセッサ回路７からの分解信号により抑圧される。
【００３６】
上記過程において、複数のサンプリングデータｘ１〜ｘＮに対して同様の処理を行うと、アダプティブビーム演算に係わるウェイトとしての演算セルＡ，Ｂ，Ｃ内部パラメータの値が徐々に収束して行く。この収束が完了したのちに、図２のアダプティブビーム演算回路５へのサンプリングデータｘ１〜ｘＮの転送が完了する。
【００３７】
かくして、アダプティブビーム演算回路５では既に収束済みのウェイトの値をもって最初からアダプティブビームの形成を行えることになる。
かくして本実施形態では、受信信号をディジタル化したのちメモリ回路３に一旦すべて記憶させる。そして、少なくともアダプティブビーム演算に係わるウェイトが収束するに足りるデータをメモリ回路３からウェイト演算回路４に転送する。この転送にかかる時間ｔｔおよびウェイトの演算にかかる時間を高速にしておき、ウェイトが収束した後に、アダプティブビーム演算回路５にアダプティブビーム演算に係わるデータが転送されるようにしている。
【００３８】
このようにしたので、最初からウェイトの収束した値をもって、アダプティブビームを形成できるので、全ての受信信号に対して不要波成分を抑圧することが可能となる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上記実施形態では、転送時間ｔｔおよびサンプリング間隔ｔｓを適切に設定することで、ウェイトの収束後にアダプティブビーム演算回路５にデータの転送が完了するようにしたが、これに代えて、データの転送タイミングを制御する専用の転送制御手段を設けるようにしても良い。この転送制御手段は、例えばフロッピーディスクやプログラムメモリなどの記録媒体に記録された制御機能として実現される。
【００４０】
この転送制御手段においては、例えば図５のフローチャートに沿った制御が行われる。すなわち、ステップＳＴ５１にてサンプリングデータｘ１〜ｘＮをウェイト演算回路４に転送した後、ステップＳＴ５２にてウェイトの値を直接的にモニタし、ウェイトが収束した旨が判定されたのちステップＳＴ５３にてサンプリングデータｘ１〜ｘＮをアダプティブビーム演算回路５に転送するようにしても良い。このようにしても、最初から収束したウェイトの値を使用できるので、上記と同様の効果を得られる。
【００４１】
さらに、上記転送制御手段の制御機能として、図５のプロセスを予め定められた契機で繰り返し行うようにしても良い。すなわち、図６のタイムチャートに示すように、パルス放射間隔Ｔごとに複数個サンプリングされたサンプリング信号を何個かの組に分割し、データ転送からウェイト演算およびビーム形成に至る過程を次々に繰り返す。
【００４２】
このようにすると、所定時間ごとにウェイトの値が電波環境に応じてリセットされるようになる。このため、妨害信号の到来方向の変化などの、電波環境の変化にも良く追従することができる。
【００４３】
また、上記実施形態では図示していないが、到来する無線電波を反射して前記複数の各アンテナ素子に向け導くリフレクタを設けるようにしても良い。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施を行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明は、複素ウェイトが収束した値を持って、最初の受信データからアダプティブビームの形成を行うようにしたので、妨害信号の抑圧にかかるウェイトの収束時間に拘らず、妨害信号の抑圧を定常的に行うことを可能としたアダプティブアンテナ装置、このアダプティブアンテナ装置における処理方法およびこの処理方法を実行するプログラムを記録した記録媒体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるアダプティブアンテナ装置の原理的構成および効果を示した図。
【図２】本発明の実施の形態に係わるアダプティブアンテナ装置の具体的構成を示す回路ブロック図。
【図３】本発明の実施の形態に係わるアダプティブアンテナ装置の、ウェイト演算に係わる部分を示す回路ブロック図。
【図４】本発明の実施の形態に係わるアダプティブアンテナ装置の、各演算セルの構成を示す回路ブロック図。
【図５】本発明の実施の形態の他の例における転送制御手段の制御手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施の形態の他の例における処理タイミングを示す図。
【図７】従来のアダプティブアンテナ装置の原理的構成および妨害信号抑圧の様子を示した図。
【符号の説明】
１００…アレイアンテナ
２００…Ａ／Ｄ変換部
３００…ウェイト演算部
４００…ビーム形成部
５００…遅延部
１１〜１Ｎ…周波数変換器
２１〜２Ｎ…アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）
３…メモリ回路
４…ウェイト演算回路
５…アダプティブビーム演算回路
Ｘ１〜ＸＮ…受信信号
ＤＸ１〜ＤＸＮ…受信ディジタル信号
ｘ１〜ｘＮ…サンプリングデータ
Ｗ…複素ウェイト
Ｌ…アダプティブビーム出力
ｔｓ…サンプリング間隔
ｔｔ…サンプリングデータｘ１〜ｘＮのウェイト演算回路４への転送にかかる転送時間
Ａ…演算セルＡ
Ａ１…乗算器
Ａ２…加算器
Ｂ（７Ｂ１〜７Ｂｍ）…演算セルＢ
Ｂ１…規格化部
Ｂ２…複素共役化部
Ｃ（８Ｃ１１〜８ＣｍＬ）…演算セルＣ
Ｃ１…減算器
Ｃ２、Ｃ３…乗算器
Ｃ４…加算器
Ｃ５…サンプリング遅延器
Ｃ６、Ｃ７…係数器
Ｃ８…リミッタ
６…主ビーム形成回路
７…プリプロセッサ回路
８…キャンセレーション回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an adaptive antenna device that is used in a radar device, a wireless communication device, or the like and has a function of suppressing an interference signal, a processing method in the adaptive antenna device, and a recording medium on which a program for executing the processing method is recorded.
[0002]
[Prior art]
An adaptive antenna device is well known as an antenna device having a function of effectively suppressing an interfering signal, and is widely used as a transmission / reception antenna or the like in a radar device taking advantage of its characteristics.
[0003]
Such an adaptive antenna apparatus uses a phased array antenna having a plurality of antenna elements, appropriately sets weights (reception gain, phase, etc.) in each antenna element, and forms a null in the arrival direction of the interference signal. In many cases, the interference signal is suppressed.
[0004]
The set value of the weight is obtained by performing predetermined arithmetic processing on the received signal. There are various ways of this calculation. However, as the DBF (Digital Beam Forming) technique has been developed in recent years, the mainstream is to convert the received signal into digital data and obtain a coefficient corresponding to the weight.
[0005]
The structure of such an adaptive antenna device is shown in principle in FIG. That is, received signals of a plurality of antenna elements (not shown) in the array antenna 100 are converted into digital data by the A / D conversion unit 200 and further subjected to calculation processing by the weight calculation unit 300, and then the beam forming unit 400. As a result, a reception beam is formed.
[0006]
At this time, the output signal is fed back to the weight calculator 300 in order to set the weight to an appropriate value. Each time the received signal is input, the weight converges to a certain value, and the level of the interference signal decreases with this. This state is shown in FIG.
[0007]
By the way, it takes a certain time (convergence time) until the weight value converges and the suppression of the interference signal is completed. For this reason, the interference signal cannot be sufficiently suppressed for the signal received within the convergence time.
[0008]
This becomes a serious problem when realizing a radar apparatus using the adaptive antenna apparatus. In other words, when the target is at a short distance, the timing for receiving the radar reflected wave from the target depends on the convergence time, and the interference signal cannot be sufficiently suppressed with respect to the radar reflected wave.
[0009]
Such a decrease in detection performance in the short-range range can lead to a loss of a ground target at the time of landing, for example, in an aircraft radar, and is often a fatal problem.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional adaptive antenna apparatus cannot suppress the interference signal until the weight convergence time for suppression of the interference signal. For this reason, when used in a radar apparatus, the detection performance in the short range is degraded.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an adaptive antenna device that can constantly suppress interference signals regardless of the convergence time of weights for suppression of interference signals, and the adaptive antenna. An object of the present invention is to provide a processing method in an apparatus and a recording medium recording a program for executing the processing method.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention comprises a plurality of antenna elements, a plurality of analog / digital conversion means for converting each received signal of the plurality of antenna elements into a digital signal at a predetermined sampling period, and the analog / A storage means for storing the digital signal converted by the digital conversion means, and an adaptive beam for combining the digital signals transferred from the storage means after multiplying them individually by complex weights to form an adaptive beam Beam forming means, complex weight calculating means for obtaining the complex weight for forming the adaptive beam from the digital signal transferred from the storage means, and the digital signal in the storage means to the complex weight calculating means And forward at least this Transfer control means for causing the storage means to transfer the digital signal to the adaptive beam forming means after the value of the complex weight calculated by the complex weight calculation means based on the transmitted digital signal has converged. It is characterized by that.
[0016]
In the above invention, on the premise of use in so-called DBF (digital beam forming) radar, the reception signals of the respective antenna elements converted into digital signals are temporarily stored in the storage means. The transfer control means first causes the complex weight calculation means to transfer the digital signal from the storage means, and after the complex weight value has converged, the transfer control means causes the digital signal to be transferred to the adaptive beam forming means. ing.
[0017]
In this way, after the complex weight value converges in the complex weight calculation means, the received signal related to the calculation of the weight is given again to the adaptive beam forming means. That is, an adaptive beam in which unnecessary wave components are suppressed from the beginning by the already converged complex weight can be obtained. For this reason, an adaptive beam in which unnecessary wave components are suppressed from the beginning can be obtained at the output. When such an adaptive antenna device is used as a transmission / reception antenna in a pulse radar device, a clear image can be obtained from the first received pulse .
Further, the present invention is characterized in that the transfer control means repeatedly sends the digital data to the complex weight calculation means and the adaptive beam forming means at an arbitrary timing.
[0018]
If it does in this way, with progress of time, the digital signal memorize | stored one after another in the memory | storage means will be transferred to a complex weight calculation means for every timing of pulse radiation, for example, and calculation of complex weight will be repeated. As a result, even when the radio wave environment changes and the state (intensity, direction, etc.) of the interference signal changes, the complex weight is updated, so that the ability to suppress unwanted waves can always be maintained.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1A shows the basic configuration of an adaptive antenna apparatus according to an embodiment of the present invention. In the following description, it is assumed that the antenna is used as a transmission / reception antenna in a pulse radar device. Further, in FIG. 1A, the same parts as those in FIG. 6A are denoted by the same reference numerals.
[0020]
The adaptive antenna apparatus according to the present embodiment guides a reception signal converted into digital data to each of the weight calculation unit 300 and the delay unit 500, and first waits for the weight calculation unit 300 to converge to a certain value. The delay unit 500 gives the digital data to the beam forming unit 400 after the time required for the convergence has elapsed. The beam forming unit 400 performs beam forming using the converged weight value as an initial value.
[0021]
FIG. 2 shows a specific configuration of the adaptive antenna apparatus according to the embodiment of the present invention.
Reception signals X1 to XN received by N antenna elements (not shown) are converted into reception intermediate frequency signals by frequency converters 11 to 1N, respectively, and then analog / digital converters (A / D converters). 21 to 2N are converted into received digital signals DX1 to DXN, respectively.
[0022]
The received digital signals DX1 to DXN are given to a memory circuit 3 realized by, for example, a RAM or the like, and all received digital signals relating to one radar pulse transmission are temporarily stored in the memory circuit 3.
[0023]
Among the stored data, sampling data corresponding to a predetermined sampling interval ts (that is, a plurality of received data is sampled per one radar pulse transmission) x1 to xN are immediately transferred to the weight calculation circuit 4. , Weight calculation is performed.
[0024]
The complex weight W calculated here is given to the adaptive beam calculation circuit 5, and weighting processing is performed on the sampling data x1 to xN related to the weight calculation, so that an adaptive beam output L in which the interference signal is suppressed is obtained. .
[0025]
Here, a high-speed data transfer path (not signed) from the memory circuit 3 to the weight calculation circuit 4 is used, and the weight calculation circuit for the sampling data x1 to xN at least within a time shorter than the sampling interval ts. 4 to complete the transfer. Let tt be the time required for this transfer. On the other hand, the sampling data x1 to xN are transferred from the memory circuit 3 to the adaptive beam arithmetic circuit 5 with a sampling interval ts.
[0026]
Next, specific configurations of the weight calculation circuit 4 and the adaptive beam calculation circuit 5 are shown in FIG. Note that the configuration shown in FIG. 3 substantially follows that shown in Japanese Patent Publication No. 525311.
The sampling data x1 to xN transferred to the weight calculation circuit 4 is supplied to the main beam forming circuit 6 and the preprocessor circuit 7. The main beam forming circuit 6 is obtained by cascade-connecting N × N calculation cells A (not labeled) in a systolic array, and each calculation element A is expressed by the following equation (1). Arithmetic is performed.
[0027]
[Expression 1]

[0028]
That is, as shown in FIG. 4A, the arithmetic cell A multiplies the beam forming weight W for each sampling data x1 to xN in the multiplier A1, and the output Yin of the preceding arithmetic cell A is added to the adder A2. Are added to and input to the calculation cell A at the next stage. The output of the arithmetic cell A corresponding to the final stage, that is, the sampling data xN is supplied to the cancellation circuit 8 of FIG.
[0029]
On the other hand, the preprocessor circuit 7 includes an arithmetic cell B and an arithmetic cell C each having the configuration shown in FIGS. 4B and 4C.
The arithmetic cell B (7B1 to 7Bm) includes a normalization unit B1 and a complex conjugate unit B2 connected in series, and uses each sampled data x1 to xN as an output Yout1 as it is, and a normalized complex conjugate output Yout2 To get. The arithmetic expression is expressed by the following expression (2).
[0030]
[Expression 2]

[0031]
The calculation cell C (8C11 to 8CmL) includes a subtracter C1, multipliers C2 and C3, an adder C4, a sampling delay C5, coefficient units C6 and C7, and a limiter C8, and performs the calculation shown in the following equation (3). Is what you do.
[0032]
[Equation 3]

[0033]
That is, the arithmetic cell C generates a complex weight W (n) of the current sample by the multiplier C3, the adder C4, the sampling delay C5, the coefficient units C6 and C7, and the limiter C8, and at the same time, the multiplier C2 Is multiplied by the complex weight W (n-1) one sample before, and is subtracted from the sampling data xin (n-1) one sample before by the subtractor C1 to obtain the output Xout (n -1). That is, the arithmetic cell C removes a signal component having a correlation with Yin from the components of the input xin.
[0034]
When these arithmetic cells B and C are connected in a systolic array as shown in FIG. 3, an output similar to that obtained by decomposing the input signal using the so-called Gramschmit orthogonal method can be obtained. These decomposed signals are given to the respective calculation cells C (8C11 to 8CmL) of the cancellation circuit 8.
[0035]
In the cancellation circuit 8, unnecessary wave components included in each output of the main beam forming circuit 6 are suppressed by the decomposed signal from the preprocessor circuit 7.
[0036]
If the same processing is performed on the plurality of sampling data x1 to xN in the above process, the values of the internal parameters of the calculation cells A, B, and C as weights related to the adaptive beam calculation gradually converge. After the convergence is completed, the transfer of the sampling data x1 to xN to the adaptive beam arithmetic circuit 5 in FIG. 2 is completed.
[0037]
Thus, the adaptive beam calculation circuit 5 can form an adaptive beam from the beginning with the already converged weight value.
Thus, in this embodiment, the received signal is digitized and then temporarily stored in the memory circuit 3. Then, at least data sufficient to converge the weight related to the adaptive beam calculation is transferred from the memory circuit 3 to the weight calculation circuit 4. The time tt required for the transfer and the time required for the calculation of the weight are set to high speed, and after the weight has converged, the data related to the adaptive beam calculation is transferred to the adaptive beam calculation circuit 5.
[0038]
Since it did in this way, an adaptive beam can be formed with the weight converged value from the beginning, so that it is possible to suppress unnecessary wave components for all received signals.
[0039]
The present invention is not limited to the above embodiment.
In the above embodiment, by appropriately setting the transfer time tt and the sampling interval ts, the data transfer to the adaptive beam arithmetic circuit 5 is completed after the convergence of the weight. Instead, the data transfer timing is changed. It is also possible to provide a dedicated transfer control means for controlling the above. This transfer control means is realized as a control function recorded on a recording medium such as a floppy disk or a program memory.
[0040]
In this transfer control means, for example, control according to the flowchart of FIG. 5 is performed. That is, after the sampling data x1 to xN are transferred to the weight calculation circuit 4 in step ST51, the weight value is directly monitored in step ST52, and after it is determined that the weight has converged, the sampling is performed in step ST53. The data x1 to xN may be transferred to the adaptive beam arithmetic circuit 5. Even in this case, since the weight value converged from the beginning can be used, the same effect as described above can be obtained.
[0041]
Further, as a control function of the transfer control means, the process of FIG. 5 may be repeatedly performed at a predetermined opportunity. That is, as shown in the time chart of FIG. 6, a plurality of sampling signals sampled at each pulse radiation interval T are divided into several groups, and the process from data transfer to weight calculation and beam formation is repeated one after another. .
[0042]
In this way, the weight value is reset according to the radio wave environment every predetermined time. For this reason, it is possible to well follow changes in the radio wave environment, such as changes in the direction of arrival of interference signals.
[0043]
Further, although not shown in the above embodiment, a reflector that reflects incoming radio waves and guides them to each of the plurality of antenna elements may be provided.
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0044]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention has an adaptive beam formation from the first received data having a value that the complex weight has converged, so regardless of the convergence time of the weight for suppressing interference signals, It is possible to provide an adaptive antenna device capable of steadily suppressing interference signals, a processing method in the adaptive antenna device, and a recording medium on which a program for executing the processing method is recorded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration and effects of an adaptive antenna device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit block diagram showing a specific configuration of the adaptive antenna device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit block diagram showing a part related to weight calculation of the adaptive antenna apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit block diagram showing a configuration of each arithmetic cell in the adaptive antenna device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a control procedure of a transfer control unit in another example of the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing processing timing in another example of the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the basic configuration of a conventional adaptive antenna apparatus and the state of interference signal suppression.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Array antenna 200 ... A / D conversion part 300 ... Weight calculating part 400 ... Beam forming part 500 ... Delay part 11-1N ... Frequency converter 21-2N ... Analog / digital converter (A / D converter)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Memory circuit 4 ... Weight calculating circuit 5 ... Adaptive beam calculating circuit X1-XN ... Reception signal DX1-DXN ... Reception digital signal x1-xN ... Sampling data W ... Complex weight L ... Adaptive beam output ts ... Sampling interval tt ... Sampling Transfer time A required for transferring the data x1 to xN to the weight calculation circuit 4 ... the calculation cell A
A1 ... multiplier A2 ... adder B (7B1-7Bm) ... arithmetic cell B
B1 ... Normalization unit B2 ... Complex conjugation unit C (8C11-8CmL) ... Calculation cell C
C1 ... subtractor C2, C3 ... multiplier C4 ... adder C5 ... sampling delay C6, C7 ... coefficient unit C8 ... limiter 6 ... main beam forming circuit 7 ... preprocessor circuit 8 ... cancellation circuit

Claims

A plurality of antenna elements;
A plurality of analog / digital conversion means for converting each received signal of the plurality of antenna elements into a digital signal at a predetermined sampling period;
Storage means for storing the digital signal converted by the analog / digital conversion means;
Adaptive beam forming means for forming the adaptive beam by combining the digital signals transferred from the storage means after multiplying them individually by complex weights;
Complex weight calculation means for obtaining the complex weight for forming the adaptive beam from the digital signal transferred from the storage means;
The storage means causes the digital signal to be transferred to the complex weight calculation means, and at least after the value of the complex weight calculated by the complex weight calculation means based on the transferred digital signal has converged, An adaptive antenna apparatus characterized in that the storage means comprises transfer control means for transferring the digital signal toward the adaptive beam forming means .

4. The adaptive antenna apparatus according to claim 3 , wherein the transfer control unit repeatedly transmits the digital signal toward the complex weight calculation unit and the adaptive beam forming unit at an arbitrary timing.

The adaptive antenna device according to claim 1 , further comprising a reflector that reflects incoming radio waves and directs them to the plurality of antenna elements.

A plurality of antenna elements;
Adaptive beam forming means for combining each of the received signals of the plurality of antenna elements by multiplying each individually given complex weight to form an adaptive beam;
An adaptive beam forming processing method in an adaptive antenna device comprising: complex weight calculating means for obtaining the complex weight for forming the adaptive beam from the reception signals of the plurality of antenna elements,
A first step of determining whether or not the value of the complex weight calculated by the complex weight calculating means has converged;
A second step of suspending the output of the received signals from the plurality of antenna elements to the adaptive beam forming means until it is determined in this first step that the value of the complex weight has converged;
And a third step of outputting received signals from the plurality of antenna elements to the adaptive beam forming means when it is determined in the first step that the value of the complex weight has converged. Adaptive beam forming processing method.

A plurality of antenna elements;
A plurality of analog / digital conversion means for converting each received signal of the plurality of antenna elements into a digital signal at a predetermined sampling period;
Storage means for storing the digital signal converted by the analog / digital conversion means;
Adaptive beam forming means for forming the adaptive beam by combining the digital signals transferred from the storage means after multiplying them individually by complex weights;
A recording medium recording a processing function in an adaptive antenna device comprising: complex weight calculation means for obtaining the complex weight for forming the adaptive beam from the digital signal transferred from the storage means,
The storage means causes the digital signal to be transferred to the complex weight calculation means, and at least after the value of the complex weight calculated by the complex weight calculation means based on the transferred digital signal has converged, The digital signal is stored in the storage means. A recording medium on which is recorded a program for executing transfer control means for transferring to the adaptive beam forming means.