JP3819384B2 - アレーアンテナの制御方法及び制御装置 - Google Patents
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Description
上記アレーアンテナの各可変リアクタンス素子による放射パターンの各方向ベクトルに対する重み付けを表す等価的なベクトルのみからなる等価ウエイト行列Wを校正するステップと、
上記アレーアンテナの互いに異なる複数の放射パターンの各可変リアクタンス素子のリアクタンス値の複数のセットによりそれぞれ設定された互いに異なる複数の放射パターンの状態において、送信側からの所定の参照信号を含む無線信号を上記アレーアンテナで受信し、上記受信された各無線信号をそれぞれ各受信信号として検出し、上記検出された各受信信号及び上記参照信号のみに基づいて準最適解であるウエイトベクトルwを計算するステップと、
上記校正された等価ウエイト行列Wを用いて、上記計算された準最適解であるウエイトベクトルwに対応する指向性パターンD(φ)を計算し、各可変リアクタンス素子のリアクタンス値の組み合わせである複数のセットについて予め計算された複数の指向性パターンDr(φ)と、上記計算された指向性パターンD(φ)との間の相関係数ρpatを計算することにより、最大の相関係数ρmaxに対応する各可変リアクタンス素子のリアクタンス値のセットを検索し、計算した可変リアクタンス素子のリアクタンス値のセットを上記各可変リアクタンス素子に設定することにより所望波信号に主ビームを向けるように適応制御するステップとを含むことを特徴とする。
上記アレーアンテナの各可変リアクタンス素子による放射パターンの各方向ベクトルに対する重み付けを表す等価的なベクトルのみからなる等価ウエイト行列Wを校正する手段と、
上記アレーアンテナの互いに異なる複数の放射パターンの各可変リアクタンス素子のリアクタンス値の複数のセットによりそれぞれ設定された互いに異なる複数の放射パターンの状態において、送信側からの所定の参照信号を含む無線信号を上記アレーアンテナで受信し、上記受信された各無線信号をそれぞれ各受信信号として検出し、上記検出された各受信信号及び上記参照信号のみに基づいて準最適解であるウエイトベクトルwを計算する手段と、
上記校正された等価ウエイト行列Wを用いて、上記計算された準最適解であるウエイトベクトルwに対応する指向性パターンD(φ)を計算し、各可変リアクタンス素子のリアクタンス値の組み合わせである複数のセットについて予め計算された複数の指向性パターンDr(φ)と、上記計算された指向性パターンD(φ)との間の相関係数ρpatを計算することにより、最大の相関係数ρmaxに対応する各可変リアクタンス素子のリアクタンス値のセットを検索し、計算した可変リアクタンス素子のリアクタンス値のセットを上記各可変リアクタンス素子に設定することにより所望波信号に主ビームを向けるように適応制御する手段とを含むことを特徴とする。
ym(t)=wm TAu(t)+n(t) (1)
A=[a(φ1), …, a(φL)] (2)
u(t)=[u1(t), …, uL(t)]T (3)
wm=2zs(Z+diag[zs jxm1 … jxm6])−1u0 (4)
u0=[1,0,0,0,0,0,0]T (5)
[数式6]
W=[w0 w1 … w6]T (6)
「等価ウエイト行列」と定義し(なお、等価ウエイト行列Wとは、アレーアンテナ装置100において可変リアクタンス素子による放射パターンの各方向ベクトルに対する重み付けを表す等価的な行列である。)、ベクトル表記の受信信号系列を次式で表されるとすると、
[数式7]
y(t)
=[y0(t) y1(t) … y6(t)]T
=WAu(t)+n(t) (7)
相関行列と固有ベクトルの関係から、複数の受信信号から検出した複数のシーケンス信号間の相関行列Ryyは次式で表される。
[数式8]
EN≡[eL+1 … e7] (10)
である。
[e1 (1) e1 (2) … e1 (12)]
=W[a(φ1) a(φ2) … a(φ12)] (11)
W=EsAH(AAH)−1 (12)
a(φ)
=[1 exp(j(π/2)cos(φ−φ1) …
exp(j(π/2)cos(φ−φ6)]T
(13)
[数式12]
φm=(π/3)(m−1),m=1,2,…,6 (14)
である。
y(t)=[y0(t)y1(t)…y6(t)]T (15)
u(t)=[u0(t)u1(t)]T (16)
Pyu=E[y(t)uH(t)] (17)
Ruu=E[u(t)uH(t)] (18)
He=PyuRuu −1 (19)
[数式18]
w=(HeT)+g (20)
g=[1 0]T (21)
Ryy=E[y(t)yH(t)] (22)
Pys=E[y(t)u0 *(t)] (23)
wsmi=Ryy −1Pys (24)
D(φ)=20・log|wTWa(φ)| (25)
D(φ)=20・log|wsmi HWa(φ)| (26)
ゼロ−フォーシング法に関する数式の導出方法について以下に説明する。ここで、所望波信号の参照信号u0(t)、干渉波信号の参照信号u1(t)が同時に到来し、アレーアンテナ装置100によってウエイトベクトルwで受信するとき、そのアレー出力信号x(t)は次式で表される。
x(t)=wTh0u0(t)+wTh1u1(t) (28)
wTh0=h0 Tw=1 (29)
[数式27]
wTh1=h1 Tw=0 (30)
HT=[h0 h1]T (31)
[数式29]
g=[1 0]T (32)
w=(HT)+g (33)
(HT)+=H*(HTH*)−1 (34)
u(t)=[u0(t)u1(t)]T (39)
[数式33]
Ruu=E[u(t)uH(t)] (40)
[数式34]
Pyu=E[y(t)uH(t)] (41)
[数式35]
He=[he0 he1] (42)
HeRuu=Pyu (43)
[数式37]
He=PyuRuu ー1 (44)
w=(HeT)+g (45)
A1乃至A6…非励振素子、
1…低雑音増幅器(LNA)、
2…ダウンコンバータ、
3…A/D変換器、
4…無線受信機、
9…同軸ケーブル、
11…接地導体、
12−1乃至12−6…可変リアクタンス素子、
13…リアクタンス値テーブルメモリ、
20…適応制御コントローラ、
30…回転機構、
100…アレーアンテナ装置、
SG1,SG2…信号発生器。
Claims (6)
- 無線信号を受信するための励振素子と、上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた複数本の非励振素子と、上記各非励振素子にそれぞれ接続された可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各非励振素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させ、アレーアンテナの指向特性を変化させるアレーアンテナを用いたアレーアンテナの制御方法において、
上記アレーアンテナの各可変リアクタンス素子による放射パターンの各方向ベクトルに対する重み付けを表す等価的なベクトルのみからなる等価ウエイト行列Wを校正するステップと、
上記アレーアンテナの互いに異なる複数の放射パターンの各可変リアクタンス素子のリアクタンス値の複数のセットによりそれぞれ設定された互いに異なる複数の放射パターンの状態において、送信側からの所定の参照信号を含む無線信号を上記アレーアンテナで受信し、上記受信された各無線信号をそれぞれ各受信信号として検出し、上記検出された各受信信号及び上記参照信号のみに基づいて準最適解であるウエイトベクトルwを計算するステップと、
上記校正された等価ウエイト行列Wを用いて、上記計算された準最適解であるウエイトベクトルwに対応する指向性パターンD(φ)を計算し、各可変リアクタンス素子のリアクタンス値の組み合わせである複数のセットについて予め計算された複数の指向性パターンDr(φ)と、上記計算された指向性パターンD(φ)との間の相関係数ρpatを計算することにより、最大の相関係数ρmaxに対応する各可変リアクタンス素子のリアクタンス値のセットを検索し、計算した可変リアクタンス素子のリアクタンス値のセットを上記各可変リアクタンス素子に設定することにより所望波信号に主ビームを向けるように適応制御するステップとを含むことを特徴とするアレーアンテナの制御方法。 - 上記準最適解であるウエイトベクトルwを計算するステップは、ゼロ−フォーシング法を用いてゼロ−フォーシング解を準最適解として求めることを特徴とする請求項1記載のアレーアンテナの制御方法。
- 上記準最適解であるウエイトベクトルwを計算するステップは、SMI(Sample Matrix Inversion)法を用いてSMI解を準最適解として求めることを特徴とする請求項1記載のアレーアンテナの制御方法。
- 無線信号を受信するための励振素子と、上記励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられた複数本の非励振素子と、上記各非励振素子にそれぞれ接続された可変リアクタンス素子とを備え、上記各可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記各非励振素子をそれぞれ導波器又は反射器として動作させ、アレーアンテナの指向特性を変化させるアレーアンテナを用いたアレーアンテナの制御装置において、
上記アレーアンテナの各可変リアクタンス素子による放射パターンの各方向ベクトルに対する重み付けを表す等価的なベクトルのみからなる等価ウエイト行列Wを校正する手段と、
上記アレーアンテナの互いに異なる複数の放射パターンの各可変リアクタンス素子のリアクタンス値の複数のセットによりそれぞれ設定された互いに異なる複数の放射パターンの状態において、送信側からの所定の参照信号を含む無線信号を上記アレーアンテナで受信し、上記受信された各無線信号をそれぞれ各受信信号として検出し、上記検出された各受信信号及び上記参照信号のみに基づいて準最適解であるウエイトベクトルwを計算する手段と、
上記校正された等価ウエイト行列Wを用いて、上記計算された準最適解であるウエイトベクトルwに対応する指向性パターンD(φ)を計算し、各可変リアクタンス素子のリアクタンス値の組み合わせである複数のセットについて予め計算された複数の指向性パターンDr(φ)と、上記計算された指向性パターンD(φ)との間の相関係数ρpatを計算することにより、最大の相関係数ρmaxに対応する各可変リアクタンス素子のリアクタンス値のセットを検索し、計算した可変リアクタンス素子のリアクタンス値のセットを上記各可変リアクタンス素子に設定することにより所望波信号に主ビームを向けるように適応制御する手段とを含むことを特徴とするアレーアンテナの制御装置。 - 上記準最適解であるウエイトベクトルwを計算する手段は、ゼロ−フォーシング法を用いてゼロ−フォーシング解を準最適解として求めることを特徴とする請求項4記載のアレーアンテナの制御装置。
- 上記準最適解であるウエイトベクトルwを計算する手段は、SMI(Sample Matrix Inversion)法を用いてSMI解を準最適解として求めることを特徴とする請求項4記載のアレーアンテナの制御装置。
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