JP3993026B2 - サイドローブキャンセラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンテナのサイドローブから入射される干渉波を抑圧するサイドローブキャンセラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は例えば特開昭６０−４１８０２号公報に示された従来のサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、１は所望信号方向に指向性を有する主アンテナ、２−１，２−２は広い指向性を有する補助アンテナ、３は主アンテナ１のサイドローブから入射される干渉波を抑圧する適応フィルタ、４は主アンテナ１の受信信号と補助アンテナ２−１，２−２の受信信号から位相と振幅を持つ複素の荷重を計算する適応荷重計算部、５−１，５−２は補助アンテナ２−１，２−２の受信信号に対して適応荷重計算部４により計算された荷重を乗算する乗算器、６は乗算器５−１，５−２の出力信号を合成する合成器、７は主アンテナ１の受信信号から合成器６による合成信号を減算する減算器である。
【０００３】
なお、主アンテナ１及び補助アンテナ２−１，２−２の受信信号は、ベースバンドにダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換器などによりディジタル信号に変換されるものとする。
以下、ｘ０（ｔ）を主アンテナ１の受信信号、ｘｍ（ｔ）を補助アンテナ２−１，２−２の受信信号（ただし、ｍ＝１，２）、ｙ（ｔ）を合成器６による合成信号、ｅ（ｔ）を減算器７の出力信号、ｗｍを荷重（ただし、ｍ＝１，２）とする。また、これらの信号の表記式におけるｔは時間を表す因子であり、信号はすべて複素信号とする。ここでは、２つの補助アンテナを有するサイドローブキャンセラについて説明するが、一般にＭ個の補助アンテナを有する構成が可能である。
【０００４】
次に動作について説明する。
従来のサイドローブキャンセラでは、適応荷重計算部４が後述するように主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）と補助アンテナ２−１，２−２の受信信号ｘｍ（ｔ）から荷重ｗｍを計算すると、乗算器５−１，５−２が補助アンテナ２−１，２−２の受信信号ｘｍ（ｔ）に対して荷重ｗｍを乗算する。
そして、合成器６は、下記の式（１）に示すように、乗算器５−１，５−２の出力信号を合成し、その合成信号ｙ（ｔ）を減算器７に出力する。
減算器７は、下記の式（２）に示すように、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）から合成器６による合成信号ｙ（ｔ）を減算して、サイドローブキャンセラの出力信号ｅ（ｔ）を得る。
【０００５】
【数１】
【０００６】
ここで、適応荷重計算部４は、減算器７の出力信号ｅ（ｔ）において、補助アンテナ２−１，２−２の受信信号ｘｍ（ｔ）と相関が高い成分が抑圧されるような荷重ｗｍを決定する。
具体的には、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）と補助アンテナ２−１，２−２の受信信号ｘｍ（ｔ）から、減算器７の出力信号ｅ（ｔ）の電力が最小になるように荷重ｗｍを決定する。
【０００７】
このような荷重ｗｍを決定する適応アルゴリズムは様々なものが提案されており、例えば、信号ｘ１（ｔ）〜ｘＭ（ｔ）を要素とする信号ベクトルＸ（ｔ）と、荷重ｗ１〜ｗＭを要素とするベクトルＷを式（３），（４）のように定義して、相関行列Ｒと相互相関ベクトルＰを式（５），（６）のように算出すれば、最適荷重は式（７）で与えられる。
【０００８】
【数２】
【０００９】
ただし、Ｅ［］は時間平均、肩字の＊は複素共役、肩字のＴは転置を表している。指向性がブロードな補助アンテナ２−１，２−２の受信信号に含まれる所望波電力は、所望波方向に指向性を有する主アンテナ１の受信信号と比べて十分小さいので、主アンテナ１の受信信号に含まれる所望波成分は抑圧されず、干渉波成分のみが抑圧される。
【００１０】
しかし、従来のサイドローブキャンセラでは、入射する干渉波がＣＷである場合や、主アンテナ１と補助アンテナ２−１，２−２が受信する干渉波の周波数特性が一致している場合には、有効に干渉波を抑圧することができるが、干渉波が広帯域であるために合、主アンテナ１と補助アンテナ２−１，２−２間で周波数特性が異なると、干渉波を抑圧することができない。サイドローブキャンセラでは、適応フィルタ３に入力されるまでのアンプ等のハードウェア特性のばらつきや、線路長の影響など様々な要因で、主アンテナ１と補助アンテナ２−１，２−２の周波数特性には不整合がある。
【００１１】
図９は主アンテナ１と補助アンテナ２−１，２−２の振幅周波数特性が異なっている場合の一例を示しており、このように周波数特性が異なる場合には、荷重によって補助アンテナ２−１，２−２の周波数特性が平行移動するだけであるので、補助アンテナ２−１，２−２の受信信号を荷重合成しても、主アンテナ１の受信信号の干渉波成分と同一の信号を生成することができないことが分かる。従って、減算器７の出力信号において干渉波の消え残りが生じ、干渉波を完全には除去できないことになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来のサイドローブキャンセラは以上のように構成されているので、干渉波が広帯域になる程、帯域内の周波数特性の不整合量が増加する。そのため、補助アンテナ２−１，２−２の受信信号を荷重合成しても、主アンテナ１の受信信号の干渉波成分と同一の成分を生成することが困難になり、干渉波の抑圧性能が劣化するなどの課題があった。
【００１３】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、広帯域な干渉波が入射される場合でも、その干渉波を抑圧することができるサイドローブキャンセラを得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、複数の適応フィルタが主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナに係る帯域分割信号との差分を計算するようにしたものである。
【００１６】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、主アンテナの受信信号と補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する複数の荷重合成手段を設け、適応フィルタが主アンテナの受信信号と複数の荷重合成手段による合成信号から荷重を計算して、複数の荷重合成手段による合成信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナの受信信号との差分を計算するようにしたものである。
【００１７】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する複数の荷重合成手段を設け、適応フィルタが主アンテナの受信信号と複数の荷重合成手段による合成信号から荷重を計算して、複数の荷重合成手段による合成信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナの受信信号との差分を計算するようにしたものである。
【００１８】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、荷重合成手段から出力された合成信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割手段を設け、適応フィルタが主アンテナの受信信号と複数の帯域分割信号から荷重を計算して、その複数の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナの受信信号との差分を計算するようにしたものである。
【００１９】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、主アンテナの受信信号の帯域を分割するとともに、荷重合成手段から出力された合成信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割手段を設け、複数の適応フィルタが帯域分割手段から出力された主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、その補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算信号と主アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号との差分を計算するようにしたものである。
【００２０】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、受信信号又は合成信号を周波数領域信号に変換して、その周波数領域信号に複数の帯域に対応する窓関数をそれぞれ乗算し、各乗算結果を時間領域信号に変換するようにしたものである。
【００２１】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、複数の通過帯域を有する帯域フィルタを用いて、受信信号又は合成信号の帯域を分割するようにしたものである。
【００２２】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、適応フィルタがグラムシュミット処理を実行するようにしたものである。
【００２３】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、荷重計算手段又は適応フィルタが適応アルゴリズムを用いて荷重を計算するようにしたものである。
【００２４】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、荷重合成手段が最大比合成アルゴリズムを用いて荷重を計算するようにしたものである。
【００２５】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、荷重合成手段が適応アルゴリズムを用いて荷重を計算するようにしたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、１１は所望信号方向に指向性を有する主アンテナ、１２−１，１２−２は広い指向性を有する補助アンテナ、１３−１，１３−２は補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割部（帯域分割手段）、１４は主アンテナ１１のサイドローブから入射される干渉波を抑圧する適応フィルタである。
【００２７】
１５は主アンテナ１１の受信信号と補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号から位相と振幅を持つ複素の荷重を計算する適応荷重計算部（荷重計算手段）、１６−１，１６−２は補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号に対して適応荷重計算部１５により計算された荷重を乗算する乗算器（乗算手段）、１７は乗算器１６−１，１６−２の出力信号を合成する合成器、１８は主アンテナ１１の受信信号から合成器１７による合成信号を減算する減算器である。なお、合成器１７及び減算器１８から差分計算手段が構成されている。
【００２８】
なお、主アンテナ１１及び補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号は、ベースバンドにダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換器などによりディジタル信号に変換されるものとする。
以下、ｘ０（ｔ）を主アンテナ１１の受信信号、ｘｍ（ｔ）を補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号（ただし、ｍ＝１，２）、ｘａ１（ｔ）〜ｘａＮｆ１（ｔ）を帯域分割部１３−１により分割されたＮｆ１個の帯域分割信号、ｘａ（Ｎｆ１＋１）（ｔ）〜ｘａ（Ｎｆ１＋Ｎｆ２）（ｔ）を帯域分割部１３−２により分割されたＮｆ２個の帯域分割信号、ｙ（ｔ）を合成器１７による合成信号、ｅ（ｔ）を減算器１８の出力信号、ｗｉを荷重（ただし、ｉ＝１，・・・，Ｉ、Ｉ＝Ｎｆ１＋Ｎｆ２）とする。また、これらの信号の表記式におけるｔは時間を表す因子であり、信号はすべて複素信号とする。ここでは、２つの補助アンテナを有するサイドローブキャンセラについて説明するが、一般にＭ個の補助アンテナを有する構成が可能である。
【００２９】
次に動作について説明する。
まず、帯域分割部１３−１は、補助アンテナ１２−１の受信信号ｘ１（ｔ）の帯域を分割して、帯域分割信号ｘａ１（ｔ）〜ｘａＮｆ１（ｔ）を出力し、帯域分割部１３−２は、補助アンテナ１２−２の受信信号ｘ２（ｔ）の帯域を分割して、帯域分割信号ｘａ（Ｎｆ１＋１）（ｔ）〜ｘａ（Ｎｆ１＋Ｎｆ２）（ｔ）を出力する。
このように、帯域分割部１３−１が補助アンテナ１２−１の受信信号ｘ１（ｔ）の帯域をＮｆ１個に分割する場合、相互に通過帯域が異なるＮｆ１個の帯域フィルタを用意して、Ｎｆ１個の帯域フィルタに補助アンテナ１２−１の受信信号ｘ１（ｔ）を通せばよい。同様に、帯域分割部１３−２が補助アンテナ１２−２の受信信号ｘ２（ｔ）の帯域をＮｆ２個に分割する場合、相互に通過帯域が異なるＮｆ２個の帯域フィルタを用意して、Ｎｆ２個の帯域フィルタに補助アンテナ１２−２の受信信号ｘ２（ｔ）を通せばよい。
【００３０】
ここでは、帯域分割部１３−１，１３−２が複数の帯域フィルタを搭載するものについて示したが、帯域分割部１３−１，１３−２を図２のように構成して、補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号の帯域を分割してもよい。
即ち、帯域分割部１３−１，１３−２のＦＦＴ２１が補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号を周波数領域信号に変換する。
【００３１】
そして、ミキシング装置２３が、その周波数領域信号の要素毎に、複数の帯域に対応する窓関数２２を掛け合わせるようにする。これにより、通過帯域は減衰されず、遮断帯域が零になる。例えば、周波数領域信号が６個の要素から為り、３つの帯域に分割する場合、下記の式（８）〜式（１０）に示すような窓関数ｗｆ１（ｆ）〜ｗｆ３（ｆ）を用いる。
その後、ＩＦＦＴ２４がミキシング装置２３の出力信号を時間領域の信号に変換して乗算器１６−１，１６−２に出力する。
【００３２】
【数３】
ただし、ｗｆ１（ｆ）は始めの１／３の帯域、ｗｆ２（ｆ）は真中の１／３の帯域、ｗｆ３（ｆ）は後の１／３の帯域を通過させる窓関数となっている。ＦＦＴ２１から出力される周波数領域信号の信号列ベクトルをＸ（ｆ）（ｆ＝１〜６）とすると、例えば窓関数ｗｆ１（ｆ）との要素毎のミキシングは次式のように行う。
【００３３】
【数４】
なお、ＩＦＦＴ２４が式（１１）のＸｗ（ｆ）を時間領域の信号に変換することにより、帯域分割された信号が得られる。
【００３４】
乗算器１６−１，１６−２は、上記のようにして帯域分割部１３−１，１３−２が補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）の帯域を分割して、帯域分割信号ｘａｉ（ｔ）（ただし、ｉ＝１，・・・，Ｉ、Ｉ＝Ｎｆ１＋Ｎｆ２）を出力すると、その帯域分割信号ｘａｉ（ｔ）に対して適応荷重計算部１５により計算された荷重ｗｉを乗算する。
【００３５】
そして、合成器１７は、下記の式（１２）に示すように、乗算器１６−１，１６−２の出力信号ｗｉｘａｉ（ｔ）を合成し、その合成信号ｙ（ｔ）を減算器１８に出力する。
減算器１８は、下記の式（１３）に示すように、主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）から合成器１７による合成信号ｙ（ｔ）を減算して、サイドローブキャンセラの出力信号ｅ（ｔ）を得る。
【数５】
【００３６】
ここで、適応荷重計算部１５は、減算器１８の出力信号ｅ（ｔ）において、補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号ｘｍ（ｔ）と相関が高い成分が抑圧されるような荷重ｗｉを決定する。
具体的には、主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）と補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号ｘｍ（ｔ）から、減算器１８の出力信号ｅ（ｔ）の電力が最小になるように荷重ｗｉを決定する。
【００３７】
このような荷重ｗｍを決定する適応アルゴリズムは様々なものが提案されており、例えば、信号ｘａ１（ｔ）〜ｘａＩ（ｔ）を要素とする信号ベクトルＸ（ｔ）と、荷重ｗ１〜ｗＩを要素とするベクトルＷを式（１４），（１５）のように定義して、相関行列Ｒと相互相関ベクトルＰを式（１６），（１７）のように算出すれば、最適荷重は式（１８）で与えられる。
【数６】
【００３８】
従来例でも説明したように、指向性がブロードな補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号に含まれる所望波電力は、所望波方向に指向性を有する主アンテナ１１の受信信号と比べて十分に小さいので、主アンテナ１１の受信信号に含まれる所望波成分は抑圧されず、干渉波成分のみが抑圧される。
なお、式（１８）を直接解いて荷重を決定するアルゴリズムをＳＭＩ（Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）といい、少ないサンプル数でも精度の高い荷重を算出できる特徴がある。ただし、荷重の個数Ｉの３乗に比例する演算量が必要となり、演算負荷が高い。
【００３９】
上記のＳＭＩアルゴリズムよりも演算量が軽いものとしてＬＭＳアルゴリズムがある。ＬＭＳアルゴリズムは、次式に示すように荷重を漸化的に解くものである。
【数７】
【００４０】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割部１３−１，１３−２を設けるようにしたので、荷重合成に用いる信号の帯域を狭くすることができる結果、各信号当たりの周波数特性の不整合を小さくすることができる。また、従来例と異なり、各帯域において独立に荷重制御を行えるので、主アンテナ１１の受信信号の干渉波成分にマッチしたレプリカ信号を合成して、抑圧性能を高めることができる。
【００４１】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２によるサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
３１は主アンテナ１１の受信信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割部（帯域分割手段）、３２，３３，３４は主アンテナ１１及び補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域（対応帯域）の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナ１１に係る帯域分割信号との差分を計算する適応フィルタである。
【００４２】
３２ａ，３３ａ，３４ａは主アンテナ１１及び補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域の帯域分割信号から荷重を計算する適応荷重計算部、３２ｂ，３３ｂ，３４ｂは補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算する乗算器、３２ｃ，３３ｃ，３４ｃは乗算器３２ｂ，３３ｂ，３４ｂの出力信号を合成する合成器、３２ｄ，３３ｄ，３４ｄは主アンテナ１１に係る帯域分割信号から合成器３２ｃ，３３ｃ，３４ｃによる合成信号を減算する減算器、３５は適応フィルタ３２〜３４の出力信号を合成する合成器（合成手段）である。
【００４３】
この実施の形態２では、主アンテナ１１の受信信号も、補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号と同様にして、帯域分割部３１によって複数の帯域に分割するようにする。主アンテナ１１の受信信号の分割数は、補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号の分割数と同じＩとする。
主アンテナ１１の受信信号の帯域分割信号をｘ０ｉ（ｔ）（ｉ＝１，・・・，Ｉ）とし、補助アンテナ１２−ｍの受信信号の帯域分割信号をｘｍｉ（ｔ）（ｉ＝１，・・・，Ｉ）とする。
【００４４】
この実施の形態２では、帯域分割部３１，１３−１，１３−２から出力される複数の帯域分割信号のうち、同一の帯域の帯域分割信号同士が別々の適応フィルタ３２〜３４で処理される。
適応フィルタ３２〜３４の動作は、上記実施の形態１とほぼ同様であるが、下記の式（２０）に示すように、補助アンテナ１２−ｍの帯域分割信号ｘｍｉ（ｔ）に荷重ｗｍｉを乗算して合成し、その合成信号ｙｉ（ｔ）を得る。
そして、下記の式（２１）に示すように、主アンテナ１１に係る帯域分割信号ｘ０ｉ（ｔ）から合成信号ｙｉ（ｔ）を減算して、適応フィルタ３２〜３４の出力信号ｅｉ（ｔ）を得る。
最後に合成器３５が適応フィルタ３２〜３４の出力信号ｅｉ（ｔ）を下記の式（２２）に示すように合成して、その合成信号ｅ（ｔ）を出力する。
【００４５】
【数８】
【００４６】
ここで、適応荷重計算部３２ａ，３３ａ，３４ａは、適応アルゴリズムを用いて減算器３２ｄ，３３ｄ，３４ｄの出力信号ｅｉ（ｔ）の電力が最小となるように決定する。このような荷重を決定する適応アルゴリズムとして、例えば、上記実施の形態１で説明したＬＭＳアルゴリズムやＳＭＩアルゴリズムを用いることができる。以上により各帯域分割信号において干渉波成分が除去される。
【００４７】
この実施の形態２では、補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号を帯域分割した帯域分割信号毎に適応フィルタ３２〜３４を備えて、主アンテナ１１の受信信号の帯域分割信号から減算することにより干渉波を抑圧することを特徴としている。これにより、荷重合成に用いる各信号の帯域を狭くできるので、各信号当たりの周波数特性の不整合を小さくして、広帯域の干渉波に対する抑圧性能を高めることができる。また、適応フィルタ３２〜３４の荷重数が帯域分割の数分だけとなるので、例えば、ＳＭＩアルゴリズムを用いる場合には、上記実施の形態１と比べて演算量を少なくすることができる。
【００４８】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３によるサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
４１，４２，４３は主アンテナ１１の受信信号と補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域（対応帯域）の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する荷重合成部（荷重合成手段）、４１ａ，４２ａ，４３ａは主アンテナ１１の受信信号と補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域の帯域分割信号から荷重を計算する荷重計算部、４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算する乗算器、４１ｃ，４２ｃ，４３ｃは乗算器４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの出力信号を合成する合成器である。
【００４９】
４４は主アンテナ１１の受信信号と荷重合成部４１〜４３による合成信号から荷重を計算して、その合成信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナ１１の受信信号との差分を計算する適応フィルタ、４４ａは主アンテナ１１の受信信号と荷重合成部４１〜４３による合成信号から荷重を計算する適応荷重計算部、４４ｂは荷重合成部４１〜４３による合成信号に対して当該荷重を乗算する乗算器、４４ｃは乗算器４４ｂの出力信号を合成する合成器、４４ｄは主アンテナ１１の受信信号から合成器４４ｃによる合成信号を減算する減算器である。
【００５０】
この実施の形態３では、２つの補助アンテナ１２−ｍの帯域分割数をＩとし、主アンテナ１１の受信信号をｘ０（ｔ）、補助アンテナ１２−ｍの受信信号の帯域分割信号をｘｍｉ（ｔ）（ｉ＝１，・・・，Ｉ）とする。
この実施の形態３では、帯域分割部１３−１，１３−２から出力される複数の帯域分割信号のうち、同一の帯域の帯域分割信号同士が別々の荷重合成部４１〜４３で処理される。
【００５１】
荷重合成部４１〜４３の動作では、下記の式（２３）に示すように、補助アンテナ１２−ｍの帯域分割信号ｘｍｉ（ｔ）に荷重ｗｂｍｉを乗算して合成し、その合成信号ｙｉ（ｔ）を得る。
【数９】
【００５２】
なお、荷重計算部４１ａ，４２ａ，４３ａでは、入力を同相に合わせて合成するような荷重を算出する。このようなアルゴリズムとして、以下に示す最大比合成アルゴリズム、固有ビームフォーミング法や前述の適応アルゴリズムを用いる方法がある。適応アルゴリズムを用いる場合は、主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）と合成器４１ｃ，４２ｃ，４３ｃによる合成信号ｙｉ（ｔ）との差分信号の電力が最小化するような荷重を決定すればよく、例えば、上記実施の形態１で説明したＬＭＳアルゴリズムやＳＭＩアルゴリズムを用いることができる。
【００５３】
最大比合成アルゴリズムでは、下記の式（２４）に示すように、荷重を算出する。これにより、信号が同相合成されることになる。
【数１０】
【００５４】
固有ビームフォーミング法では、下記の式（２５）に示すように補助アンテナ１２−ｍの受信信号の帯域分割信号から構成される信号ベクトルをＸｉ（ｔ）として、下記の式（２６）に示すような相関行列Ｒｉを算出する。
次に相関行列Ｒｉを固有値分解して、固有値と固有ベクトルを算出する。そして、求めた固有値の中で、最も大きい固有値に対応する固有ベクトルを荷重ｗｂｍｉとして設定する。これにより、信号が同相合成されることになる。
【数１１】
【００５５】
次に、主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）と合成器４１ｃ，４２ｃ，４３ｃによる合成信号ｙｉ（ｔ）を入力として適応フィルタ４４で処理される。
適応フィルタ４４の動作は、下記の式（２７）に示すように、その合成信号ｙｉ（ｔ）に荷重ｗｉを乗算して合成し、その合成信号ｙ（ｔ）を得る。
そして、下記の式（２８）に示すように、主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）から合成信号ｙ（ｔ）を減算して、適応フィルタ４４の出力信号ｅ（ｔ）を得る。
【数１２】
【００５６】
適応荷重計算部４４ａでは、適応アルゴリズムを用いて減算器４４ｄの出力信号ｅ（ｔ）の電力が最小となるように荷重ｗｉを決定する。このような荷重ｗｉを決定する適応アルゴリズムとして、例えば、上記実施の形態１で説明したＬＭＳアルゴリズムやＳＭＩアルゴリズムを用いることができる。以上により広帯域な干渉波成分も除去される。
【００５７】
この実施の形態３では、補助アンテナ１２−ｍの受信信号を帯域分割した帯域分割信号毎に荷重合成部４１〜４３を備えて同相の合成信号を取得し、適応フィルタ４４において、この合成信号に荷重を乗じたものを主アンテナ１１の受信信号から減算することにより干渉波を抑圧することを特徴としている。これにより、荷重合成に用いる各信号の帯域を狭くできるので、各信号当たりの周波数特性の不整合を小さくして、広帯域の干渉波に対する抑圧性能を高めることができる。また、各帯域において独立に荷重制御を行えるので、より主アンテナ１１の受信信号の干渉波成分にマッチしたレプリカ信号を合成して、抑圧性能を高めることができる。
また、荷重合成部４１〜４３の荷重数は素子数分となり、適応フィルタ４４の荷重数は帯域分割の数分だけとなるので、例えば、ＳＭＩアルゴリズムを用いる場合には、上記実施の形態１と比べて演算量を少なくすることができる。
【００５８】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４によるサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、図４と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
４１ｄは主アンテナ１１及び補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域（対応帯域）の帯域分割信号から荷重を計算する荷重計算部である。
【００５９】
上記実施の形態３では、主アンテナ１１の受信信号の帯域を分割しないものについて示したが、上記実施の形態２と同様に、主アンテナ１１の受信信号の帯域を分割し、荷重合成部４１，４２，４３の荷重計算部４１ｄが、主アンテナ１１の受信信号の代わりに、その帯域分割信号を用いて荷重ｗｂｍｉを計算するようにしてもよい。なお、荷重ｗｂｍｉの計算は、荷重計算部４１ａ，４２ａ，４３ａと同様のアルゴリズムを用いればよい。
以下、上記実施の形態３と同様であるため説明を省略する。
【００６０】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５によるサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、図４と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
５１は主アンテナ１１の受信信号と補助アンテナ１２−ｍの受信信号から荷重を計算して、補助アンテナ１２−ｍの受信信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する荷重合成部（荷重合成手段）、５１ａは主アンテナ１１の受信信号と補助アンテナ１２−ｍの受信信号から荷重を計算する荷重計算部、５１ｂは補助アンテナ１２−ｍの受信信号に対して当該荷重を乗算する乗算器、５１ｃは乗算器５１ｂの出力信号を合成する合成器、５２は荷重合成部５１から出力された合成信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割部（帯域分割手段）である。なお、帯域分割部５２は帯域分割部１３−１，１３−２と同様の方法により合成信号の帯域を分割する。
【００６１】
この実施の形態５では、補助アンテナ１２−ｍの受信信号に荷重を乗算して合成し、その合成信号を帯域分割して適応フィルタ処理を行う構成となっている。ここでは、主アンテナの受信信号をｘ０（ｔ）、補助アンテナ１２−ｍの受信信号をｘｍ（ｔ）とする。
荷重合成部５１の動作は、下記の式（２９）に示すように補助アンテナ１２−ｍの受信信号ｘｍ（ｔ）に荷重ｗｂｍを乗算して合成し、その合成信号ｙｓ（ｔ）を得る。
【数１３】
【００６２】
荷重計算部５１ａでは、入力を同相に合わせて合成するような荷重を算出する。このようなアルゴリズムとして、上記実施の形態３と同様に、最大比合成アルゴリズム、固有ビームフォーミング法や前述の適応アルゴリズムを用いる方法がある。適応アルゴリズムを用いる場合は、主アンテナ１１の受信信号の帯域分割信号ｘ０（ｔ）と合成器５１ｃによる合成信号ｙｓ（ｔ）との差分信号の電力が最小化するように荷重を決定すればよく、例えば、上記実施の形態１で説明したＬＭＳアルゴリズムやＳＭＩアルゴリズムを用いることができる。
【００６３】
次に主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）と、合成器５１ｃによる合成信号ｙｓ（ｔ）を帯域分割して得られるｙｓｉ（ｔ）（ｉ＝１，・・・，Ｉ）とを入力として適応フィルタ４４で処理する。
適応フィルタ４４の動作は、下記の式（３０）に示すように、帯域分割信号ｙｓｉ（ｔ）に荷重ｗｉを乗算して合成し、その合成信号ｙ（ｔ）を得る。
そして、下記の式（３１）に示すように、主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）から合成信号ｙ（ｔ）を減算して、適応フィルタ４４の出力信号ｅ（ｔ）を得る。
【数１４】
【００６４】
この実施の形態５では、補助アンテナ１２−ｍの受信信号を荷重合成部５１によって同相合成し、この合成信号を帯域分割して、適応フィルタ４４において、この帯域分割信号に荷重を乗じて合成したものを主アンテナ１１の受信信号から減算することにより干渉波を抑圧することを特徴としている。これにより、荷重合成に用いる各信号の帯域を狭くできるので、各信号当たりの周波数特性の不整合を小さくして、広帯域の干渉波に対する抑圧性能を高めることができる。また、各帯域において独立に荷重制御を行えるので、より主アンテナ１１の受信信号の干渉波成分にマッチしたレプリカ信号を合成して、抑圧性能を高めることができる。また、荷重合成部５１の荷重数は素子数分となり、適応フィルタ４４の荷重数は帯域分割の数分だけとなるので、例えば、ＳＭＩアルゴリズムを用いる場合には、上記実施の形態１と比べて演算量を少なくすることができる。
【００６５】
実施の形態６．
図７はこの発明の実施の形態６によるサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
５３，５４，５５は帯域分割部３１から出力された主アンテナ１１及び補助アンテナ１２−ｍに係る同一帯域（対応帯域）の帯域分割信号から荷重を計算して、その補助アンテナ１２−ｍに係る同一帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算信号と主アンテナ１１に係る帯域分割信号との差分を計算する適応フィルタ、５３ａ，５４ａ，５５ａは帯域分割部３１から出力された主アンテナ１１及び補助アンテナ１２−ｍに係る同一帯域の帯域分割信号から荷重を計算する適応荷重計算部、５３ｂ，５４ｂ，５５ｂは主アンテナ１１に係る帯域分割信号と同一帯域の補助アンテナ１２−ｍに係る帯域分割信号に対して当該荷重を乗算する乗算器、５３ｃ，５４ｃ，５５ｃは主アンテナ１１に係る帯域分割信号から乗算器５３ｂ，５４ｂ，５５ｂの乗算信号を減算する減算器である。
【００６６】
この実施の形態６は、上記実施の形態５と比較して、主アンテナ１１の受信信号についても帯域分割する点で相違している。
適応フィルタ５３〜５５の動作は、下記の式（３２）に示すように、帯域分割部５２から出力された帯域分割信号ｙｓｉ（ｔ）に荷重ｗｉを乗算して、その乗算信号ｙｉ（ｔ）を得る。
そして、下記の式（３３）に示すように、帯域分割部３１から出力された帯域分割信号ｘ０ｉ（ｔ）から乗算信号ｙｉ（ｔ）を減算して、適応フィルタ５３〜５５の出力信号ｅｉ（ｔ）を得る。
最後に合成器３５が適応フィルタ５３〜５５の出力信号ｅｉ（ｔ）を下記の式（３４）に示すように合成して、その合成信号ｅ（ｔ）を出力する。
【数１５】
【００６７】
適応荷重計算部５３ａ，５４ａ，５５ａでは、適応アルゴリズムを用いて減算器５３ｃ，５４ｃ，５５ｃの出力信号ｅｉ（ｔ）の電力が最小となるように荷重を決定する。このような荷重を決定する適応アルゴリズムとして、例えば、上記実施の形態１で説明したＬＭＳアルゴリズムやＳＭＩアルゴリズムを用いることができる。以上により広帯域な干渉波成分も除去される。
【００６８】
この実施の形態６では、補助アンテナ１２−ｍの受信信号を荷重合成部５１によって同相合成し、この合成信号を帯域分割して、適応フィルタ５３〜５５において、この帯域分割信号に荷重を乗じて合成したものを主アンテナ１１の受信信号の帯域分割信号から減算することにより干渉波を抑圧することを特徴としている。これにより、荷重合成に用いる各信号の帯域を狭くできるので、各信号当たりの周波数特性の不整合を小さくして、広帯域の干渉波に対する抑圧性能を高めることができる。また、各帯域において独立に荷重制御を行えるので、より主アンテナ１１の受信信号の干渉波成分にマッチしたレプリカ信号を合成して、抑圧性能を高めることができる。また、荷重合成部５１の荷重数は素子数分となり、適応フィルタ５３〜５５の荷重数は帯域分割の数分だけとなるので、例えば、ＳＭＩアルゴリズムを用いる場合には、上記実施の形態１と比べて演算量を少なくすることができる。
【００６９】
実施の形態７．
上記実施の形態１〜６では、特に言及していないが、図８に示すように、例えば、適応フィルタ１４がグラムシュミット処理を実行するようにしてもよい。
図８の例では、主アンテナ１１の受信信号（メイン入力）と、補助アンテナ１２−ｍの受信信号（サブ入力）とを入力として、複数の２入力１出力適応フィルタ６０から構成される適応フィルタ１４で処理される。２入力１出力適応フィルタ６０では、第１の入力から第２の入力に荷重を乗じたものを減算して出力を得る。２入力１出力適応フィルタ６０の荷重計算部では、この出力信号の電力を最小化するように荷重を決定する。
グラムシュミット処理は、ＬＭＳアルゴリズムと等価であるが、信号を直交化して処理するので、荷重の収束が速くなる利点がある。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、複数の適応フィルタが主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナに係る帯域分割信号との差分を計算するように構成したので、広帯域な干渉波が入射される場合でも、その干渉波を抑圧することができる効果がある。
【００７２】
この発明によれば、主アンテナの受信信号と補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する複数の荷重合成手段を設け、適応フィルタが主アンテナの受信信号と複数の荷重合成手段による合成信号から荷重を計算して、複数の荷重合成手段による合成信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナの受信信号との差分を計算するように構成したので、広帯域な干渉波が入射される場合でも、その干渉波を抑圧することができる効果がある。
【００７３】
この発明によれば、主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する複数の荷重合成手段を設け、適応フィルタが主アンテナの受信信号と複数の荷重合成手段による合成信号から荷重を計算して、複数の荷重合成手段による合成信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナの受信信号との差分を計算するように構成したので、広帯域な干渉波が入射される場合でも、その干渉波を抑圧することができる効果がある。
【００７４】
この発明によれば、荷重合成手段から出力された合成信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割手段を設け、適応フィルタが主アンテナの受信信号と複数の帯域分割信号から荷重を計算して、その複数の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナの受信信号との差分を計算するように構成したので、広帯域な干渉波が入射される場合でも、その干渉波を抑圧することができる効果がある。
【００７５】
この発明によれば、主アンテナの受信信号の帯域を分割するとともに、荷重合成手段から出力された合成信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割手段を設け、複数の適応フィルタが帯域分割手段から出力された主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、その補助アンテナに係る帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算信号と主アンテナに係る帯域分割信号との差分を計算するように構成したので、広帯域な干渉波が入射される場合でも、その干渉波を抑圧することができる効果がある。
【００７６】
この発明によれば、受信信号又は合成信号を周波数領域信号に変換して、その周波数領域信号に複数の帯域に対応する窓関数をそれぞれ乗算し、各乗算結果を時間領域信号に変換するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、帯域分割信号が得られる効果がある。
【００７７】
この発明によれば、複数の通過帯域を有する帯域フィルタを用いて、受信信号又は合成信号の帯域を分割するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、帯域分割信号が得られる効果がある。
【００７８】
この発明によれば、適応フィルタがグラムシュミット処理を実行するように構成したので、荷重の収束速度を高めることができる効果がある。
【００７９】
この発明によれば、荷重計算手段又は適応フィルタが適応アルゴリズムを用いて荷重を計算するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、荷重を計算することができる効果がある。
【００８０】
この発明によれば、荷重合成手段が最大比合成アルゴリズムを用いて荷重を計算するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、荷重を計算することができる効果がある。
【００８１】
この発明によれば、荷重合成手段が適応アルゴリズムを用いて荷重を計算するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、荷重を計算することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【図２】 帯域分割部の内部構成を示す構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態２によるサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態３によるサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態４によるサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態５によるサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態６によるサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【図８】 適応フィルタの内部構成を示す構成図である。
【図９】 従来のサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【符号の説明】
１１ 主アンテナ、１２−１，１２−２ 補助アンテナ、１３−１，１３−２帯域分割部（帯域分割手段）、１４ 適応フィルタ、１５ 適応荷重計算部（荷重計算手段）、１６−１，１６−２ 乗算器（乗算手段）、１７ 合成器（差分計算手段）、１８ 減算器（差分計算手段）、２１ ＦＦＴ、２２ 窓関数、２３ ミキシング装置、２４ ＩＦＦＴ、３１ 帯域分割部（帯域分割手段）、３２，３３，３４ 適応フィルタ、３２ａ，３３ａ，３４ａ 適応荷重計算部、３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ 乗算器、３２ｃ，３３ｃ，３４ｃ 合成器、３２ｄ，３３ｄ，３４ｄ 減算器、３５ 合成器（合成手段）、４１，４２，４３ 荷重合成部（荷重合成手段）、４１ａ，４２ａ，４３ａ 荷重計算部、４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ 乗算器、４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ 合成器、４１ｄ 荷重計算部、４４ 適応フィルタ、４４ａ 適応荷重計算部、４４ｂ 乗算器、４４ｃ 合成器、４４ｄ 減算器、５１ 荷重合成部（荷重合成手段）、５１ａ 荷重計算部、５１ｂ 乗算器、５１ｃ 合成器、５２ 帯域分割部（帯域分割手段）、５３，５４，５５ 適応フィルタ、５３ａ，５４ａ，５５ａ 適応荷重計算部、５３ｂ，５４ｂ，５５ｂ 乗算器、５３ｃ，５４ｃ，５５ｃ 減算器、６０ ２入力１出力適応フィルタ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンテナのサイドローブから入射される干渉波を抑圧するサイドローブキャンセラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は例えば特開昭６０−４１８０２号公報に示された従来のサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、１は所望信号方向に指向性を有する主アンテナ、２−１，２−２は広い指向性を有する補助アンテナ、３は主アンテナ１のサイドローブから入射される干渉波を抑圧する適応フィルタ、４は主アンテナ１の受信信号と補助アンテナ２−１，２−２の受信信号から位相と振幅を持つ複素の荷重を計算する適応荷重計算部、５−１，５−２は補助アンテナ２−１，２−２の受信信号に対して適応荷重計算部４により計算された荷重を乗算する乗算器、６は乗算器５−１，５−２の出力信号を合成する合成器、７は主アンテナ１の受信信号から合成器６による合成信号を減算する減算器である。
【０００３】
なお、主アンテナ１及び補助アンテナ２−１，２−２の受信信号は、ベースバンドにダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換器などによりディジタル信号に変換されるものとする。
以下、ｘ０（ｔ）を主アンテナ１の受信信号、ｘｍ（ｔ）を補助アンテナ２−１，２−２の受信信号（ただし、ｍ＝１，２）、ｙ（ｔ）を合成器６による合成信号、ｅ（ｔ）を減算器７の出力信号、ｗｍを荷重（ただし、ｍ＝１，２）とする。また、これらの信号の表記式におけるｔは時間を表す因子であり、信号はすべて複素信号とする。ここでは、２つの補助アンテナを有するサイドローブキャンセラについて説明するが、一般にＭ個の補助アンテナを有する構成が可能である。
【０００４】
次に動作について説明する。
従来のサイドローブキャンセラでは、適応荷重計算部４が後述するように主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）と補助アンテナ２−１，２−２の受信信号ｘｍ（ｔ）から荷重ｗｍを計算すると、乗算器５−１，５−２が補助アンテナ２−１，２−２の受信信号ｘｍ（ｔ）に対して荷重ｗｍを乗算する。
そして、合成器６は、下記の式（１）に示すように、乗算器５−１，５−２の出力信号を合成し、その合成信号ｙ（ｔ）を減算器７に出力する。
減算器７は、下記の式（２）に示すように、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）から合成器６による合成信号ｙ（ｔ）を減算して、サイドローブキャンセラの出力信号ｅ（ｔ）を得る。
【０００５】
【数１】
ここで、適応荷重計算部４は、減算器７の出力信号ｅ（ｔ）において、補助アンテナ２−１，２−２の受信信号ｘｍ（ｔ）と相関が高い成分が抑圧されるような荷重ｗｍを決定する。
具体的には、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ）と補助アンテナ２−１，２−２の受信信号ｘｍ（ｔ）から、減算器７の出力信号ｅ（ｔ）の電力が最小になるように荷重ｗｍを決定する。
【０００７】
このような荷重ｗｍを決定する適応アルゴリズムは様々なものが提案されており、例えば、信号ｘ１（ｔ）〜ｘＭ（ｔ）を要素とする信号ベクトルＸ（ｔ）と、荷重ｗ１〜ｗＭを要素とするベクトルＷを式（３），（４）のように定義して、相関行列Ｒと相互相関ベクトルＰを式（５），（６）のように算出すれば、最適荷重は式（７）で与えられる。
【０００８】
【数２】
ただし、Ｅ［］は時間平均、肩字の＊は複素共役、肩字のＴは転置を表している。指向性がブロードな補助アンテナ２−１，２−２の受信信号に含まれる所望波電力は、所望波方向に指向性を有する主アンテナ１の受信信号と比べて十分小さいので、主アンテナ１の受信信号に含まれる所望波成分は抑圧されず、干渉波成分のみが抑圧される。
【００１０】
しかし、従来のサイドローブキャンセラでは、入射する干渉波がＣＷである場合や、主アンテナ１と補助アンテナ２−１，２−２が受信する干渉波の周波数特性が一致している場合には、有効に干渉波を抑圧することができるが、干渉波が広帯域であるために合、主アンテナ１と補助アンテナ２−１，２−２間で周波数特性が異なると、干渉波を抑圧することができない。サイドローブキャンセラでは、適応フィルタ３に入力されるまでのアンプ等のハードウェア特性のばらつきや、線路長の影響など様々な要因で、主アンテナ１と補助アンテナ２−１，２−２の周波数特性には不整合がある。
【００１１】
図９は主アンテナ１と補助アンテナ２−１，２−２の振幅周波数特性が異なっている場合の一例を示しており、このように周波数特性が異なる場合には、荷重によって補助アンテナ２−１，２−２の周波数特性が平行移動するだけであるので、補助アンテナ２−１，２−２の受信信号を荷重合成しても、主アンテナ１の受信信号の干渉波成分と同一の信号を生成することができないことが分かる。従って、減算器７の出力信号において干渉波の消え残りが生じ、干渉波を完全には除去できないことになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来のサイドローブキャンセラは以上のように構成されているので、干渉波が広帯域になる程、帯域内の周波数特性の不整合量が増加する。そのため、補助アンテナ２−１，２−２の受信信号を荷重合成しても、主アンテナ１の受信信号の干渉波成分と同一の成分を生成することが困難になり、干渉波の抑圧性能が劣化するなどの課題があった。
【００１３】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、広帯域な干渉波が入射される場合でも、その干渉波を抑圧することができるサイドローブキャンセラを得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、複数の適応フィルタが主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナに係る帯域分割信号との差分を計算するようにしたものである。
【００１６】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、主アンテナの受信信号と補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する複数の荷重合成手段を設け、適応フィルタが主アンテナの受信信号と複数の荷重合成手段による合成信号から荷重を計算して、複数の荷重合成手段による合成信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナの受信信号との差分を計算するようにしたものである。
【００１７】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する複数の荷重合成手段を設け、適応フィルタが主アンテナの受信信号と複数の荷重合成手段による合成信号から荷重を計算して、複数の荷重合成手段による合成信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナの受信信号との差分を計算するようにしたものである。
【００１８】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、荷重合成手段から出力された合成信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割手段を設け、適応フィルタが主アンテナの受信信号と複数の帯域分割信号から荷重を計算して、その複数の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナの受信信号との差分を計算するようにしたものである。
【００１９】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、主アンテナの受信信号の帯域を分割するとともに、荷重合成手段から出力された合成信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割手段を設け、複数の適応フィルタが帯域分割手段から出力された主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、その補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算信号と主アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号との差分を計算するようにしたものである。
【００２０】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、受信信号又は合成信号を周波数領域信号に変換して、その周波数領域信号に複数の帯域に対応する窓関数をそれぞれ乗算し、各乗算結果を時間領域信号に変換するようにしたものである。
【００２１】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、複数の通過帯域を有する帯域フィルタを用いて、受信信号又は合成信号の帯域を分割するようにしたものである。
【００２２】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、適応フィルタがグラムシュミット処理を実行するようにしたものである。
【００２３】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、荷重計算手段又は適応フィルタが適応アルゴリズムを用いて荷重を計算するようにしたものである。
【００２４】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、荷重合成手段が最大比合成アルゴリズムを用いて荷重を計算するようにしたものである。
【００２５】
この発明に係るサイドローブキャンセラは、荷重合成手段が適応アルゴリズムを用いて荷重を計算するようにしたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、１１は所望信号方向に指向性を有する主アンテナ、１２−１，１２−２は広い指向性を有する補助アンテナ、１３−１，１３−２は補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割部（帯域分割手段）、１４は主アンテナ１１のサイドローブから入射される干渉波を抑圧する適応フィルタである。
【００２７】
１５は主アンテナ１１の受信信号と補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号から位相と振幅を持つ複素の荷重を計算する適応荷重計算部（荷重計算手段）、１６−１，１６−２は補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号に対して適応荷重計算部１５により計算された荷重を乗算する乗算器（乗算手段）、１７は乗算器１６−１，１６−２の出力信号を合成する合成器、１８は主アンテナ１１の受信信号から合成器１７による合成信号を減算する減算器である。なお、合成器１７及び減算器１８から差分計算手段が構成されている。
【００２８】
なお、主アンテナ１１及び補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号は、ベースバンドにダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換器などによりディジタル信号に変換されるものとする。
以下、ｘ０（ｔ）を主アンテナ１１の受信信号、ｘｍ（ｔ）を補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号（ただし、ｍ＝１，２）、ｘａ１（ｔ）〜ｘａＮｆ１（ｔ）を帯域分割部１３−１により分割されたＮｆ１個の帯域分割信号、ｘａ（Ｎｆ１＋１）（ｔ）〜ｘａ（Ｎｆ１＋Ｎｆ２）（ｔ）を帯域分割部１３−２により分割されたＮｆ２個の帯域分割信号、ｙ（ｔ）を合成器１７による合成信号、ｅ（ｔ）を減算器１８の出力信号、ｗｉを荷重（ただし、ｉ＝１，・・・，Ｉ、Ｉ＝Ｎｆ１＋Ｎｆ２）とする。また、これらの信号の表記式におけるｔは時間を表す因子であり、信号はすべて複素信号とする。ここでは、２つの補助アンテナを有するサイドローブキャンセラについて説明するが、一般にＭ個の補助アンテナを有する構成が可能である。
【００２９】
次に動作について説明する。
まず、帯域分割部１３−１は、補助アンテナ１２−１の受信信号ｘ１（ｔ）の帯域を分割して、帯域分割信号ｘａ１（ｔ）〜ｘａＮｆ１（ｔ）を出力し、帯域分割部１３−２は、補助アンテナ１２−２の受信信号ｘ２（ｔ）の帯域を分割して、帯域分割信号ｘａ（Ｎｆ１＋１）（ｔ）〜ｘａ（Ｎｆ１＋Ｎｆ２）（ｔ）を出力する。
このように、帯域分割部１３−１が補助アンテナ１２−１の受信信号ｘ１（ｔ）の帯域をＮｆ１個に分割する場合、相互に通過帯域が異なるＮｆ１個の帯域フィルタを用意して、Ｎｆ１個の帯域フィルタに補助アンテナ１２−１の受信信号ｘ１（ｔ）を通せばよい。同様に、帯域分割部１３−２が補助アンテナ１２−２の受信信号ｘ２（ｔ）の帯域をＮｆ２個に分割する場合、相互に通過帯域が異なるＮｆ２個の帯域フィルタを用意して、Ｎｆ２個の帯域フィルタに補助アンテナ１２−２の受信信号ｘ２（ｔ）を通せばよい。
【００３０】
ここでは、帯域分割部１３−１，１３−２が複数の帯域フィルタを搭載するものについて示したが、帯域分割部１３−１，１３−２を図２のように構成して、補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号の帯域を分割してもよい。
即ち、帯域分割部１３−１，１３−２のＦＦＴ２１が補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号を周波数領域信号に変換する。
【００３１】
そして、ミキシング装置２３が、その周波数領域信号の要素毎に、複数の帯域に対応する窓関数２２を掛け合わせるようにする。これにより、通過帯域は減衰されず、遮断帯域が零になる。例えば、周波数領域信号が６個の要素から為り、３つの帯域に分割する場合、下記の式（８）〜式（１０）に示すような窓関数ｗｆ１（ｆ）〜ｗｆ３（ｆ）を用いる。
その後、ＩＦＦＴ２４がミキシング装置２３の出力信号を時間領域の信号に変換して乗算器１６−１，１６−２に出力する。
【００３２】
【数３】
【００３３】
【数４】
【００３４】
乗算器１６−１，１６−２は、上記のようにして帯域分割部１３−１，１３−２が補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）の帯域を分割して、帯域分割信号ｘａｉ（ｔ）（ただし、ｉ＝１，・・・，Ｉ、Ｉ＝Ｎｆ１＋Ｎｆ２）を出力すると、その帯域分割信号ｘａｉ（ｔ）に対して適応荷重計算部１５により計算された荷重ｗｉを乗算する。
【００３５】
そして、合成器１７は、下記の式（１２）に示すように、乗算器１６−１，１６−２の出力信号ｗｉｘａｉ（ｔ）を合成し、その合成信号ｙ（ｔ）を減算器１８に出力する。
減算器１８は、下記の式（１３）に示すように、主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）から合成器１７による合成信号ｙ（ｔ）を減算して、サイドローブキャンセラの出力信号ｅ（ｔ）を得る。
【数５】
ここで、適応荷重計算部１５は、減算器１８の出力信号ｅ（ｔ）において、補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号ｘｍ（ｔ）と相関が高い成分が抑圧されるような荷重ｗｉを決定する。
具体的には、主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）と補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号ｘｍ（ｔ）から、減算器１８の出力信号ｅ（ｔ）の電力が最小になるように荷重ｗｉを決定する。
【００３７】
このような荷重ｗｍを決定する適応アルゴリズムは様々なものが提案されており、例えば、信号ｘａ１（ｔ）〜ｘａＩ（ｔ）を要素とする信号ベクトルＸ（ｔ）と、荷重ｗ１〜ｗＩを要素とするベクトルＷを式（１４），（１５）のように定義して、相関行列Ｒと相互相関ベクトルＰを式（１６），（１７）のように算出すれば、最適荷重は式（１８）で与えられる。
【数６】
従来例でも説明したように、指向性がブロードな補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号に含まれる所望波電力は、所望波方向に指向性を有する主アンテナ１１の受信信号と比べて十分に小さいので、主アンテナ１１の受信信号に含まれる所望波成分は抑圧されず、干渉波成分のみが抑圧される。
なお、式（１８）を直接解いて荷重を決定するアルゴリズムをＳＭＩ（Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）といい、少ないサンプル数でも精度の高い荷重を算出できる特徴がある。ただし、荷重の個数Ｉの３乗に比例する演算量が必要となり、演算負荷が高い。
【００３９】
上記のＳＭＩアルゴリズムよりも演算量が軽いものとしてＬＭＳアルゴリズムがある。ＬＭＳアルゴリズムは、次式に示すように荷重を漸化的に解くものである。
【数７】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割部１３−１，１３−２を設けるようにしたので、荷重合成に用いる信号の帯域を狭くすることができる結果、各信号当たりの周波数特性の不整合を小さくすることができる。また、従来例と異なり、各帯域において独立に荷重制御を行えるので、主アンテナ１１の受信信号の干渉波成分にマッチしたレプリカ信号を合成して、抑圧性能を高めることができる。
【００４１】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２によるサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
３１は主アンテナ１１の受信信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割部（帯域分割手段）、３２，３３，３４は主アンテナ１１及び補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域（対応帯域）の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナ１１に係る帯域分割信号との差分を計算する適応フィルタである。
【００４２】
３２ａ，３３ａ，３４ａは主アンテナ１１及び補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域の帯域分割信号から荷重を計算する適応荷重計算部、３２ｂ，３３ｂ，３４ｂは補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算する乗算器、３２ｃ，３３ｃ，３４ｃは乗算器３２ｂ，３３ｂ，３４ｂの出力信号を合成する合成器、３２ｄ，３３ｄ，３４ｄは主アンテナ１１に係る帯域分割信号から合成器３２ｃ，３３ｃ，３４ｃによる合成信号を減算する減算器、３５は適応フィルタ３２〜３４の出力信号を合成する合成器（合成手段）である。
【００４３】
この実施の形態２では、主アンテナ１１の受信信号も、補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号と同様にして、帯域分割部３１によって複数の帯域に分割するようにする。主アンテナ１１の受信信号の分割数は、補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号の分割数と同じＩとする。
主アンテナ１１の受信信号の帯域分割信号をｘ０ｉ（ｔ）（ｉ＝１，・・・，Ｉ）とし、補助アンテナ１２−ｍの受信信号の帯域分割信号をｘｍｉ（ｔ）（ｉ＝１，・・・，Ｉ）とする。
【００４４】
この実施の形態２では、帯域分割部３１，１３−１，１３−２から出力される複数の帯域分割信号のうち、同一の帯域の帯域分割信号同士が別々の適応フィルタ３２〜３４で処理される。
適応フィルタ３２〜３４の動作は、上記実施の形態１とほぼ同様であるが、下記の式（２０）に示すように、補助アンテナ１２−ｍの帯域分割信号ｘｍｉ（ｔ）に荷重ｗｍｉを乗算して合成し、その合成信号ｙｉ（ｔ）を得る。
そして、下記の式（２１）に示すように、主アンテナ１１に係る帯域分割信号ｘ０ｉ（ｔ）から合成信号ｙｉ（ｔ）を減算して、適応フィルタ３２〜３４の出力信号ｅｉ（ｔ）を得る。
最後に合成器３５が適応フィルタ３２〜３４の出力信号ｅｉ（ｔ）を下記の式（２２）に示すように合成して、その合成信号ｅ（ｔ）を出力する。
【００４５】
【数８】
ここで、適応荷重計算部３２ａ，３３ａ，３４ａは、適応アルゴリズムを用いて減算器３２ｄ，３３ｄ，３４ｄの出力信号ｅｉ（ｔ）の電力が最小となるように決定する。このような荷重を決定する適応アルゴリズムとして、例えば、上記実施の形態１で説明したＬＭＳアルゴリズムやＳＭＩアルゴリズムを用いることができる。以上により各帯域分割信号において干渉波成分が除去される。
【００４７】
この実施の形態２では、補助アンテナ１２−１，１２−２の受信信号を帯域分割した帯域分割信号毎に適応フィルタ３２〜３４を備えて、主アンテナ１１の受信信号の帯域分割信号から減算することにより干渉波を抑圧することを特徴としている。これにより、荷重合成に用いる各信号の帯域を狭くできるので、各信号当たりの周波数特性の不整合を小さくして、広帯域の干渉波に対する抑圧性能を高めることができる。また、適応フィルタ３２〜３４の荷重数が帯域分割の数分だけとなるので、例えば、ＳＭＩアルゴリズムを用いる場合には、上記実施の形態１と比べて演算量を少なくすることができる。
【００４８】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３によるサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
４１，４２，４３は主アンテナ１１の受信信号と補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域（対応帯域）の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する荷重合成部（荷重合成手段）、４１ａ，４２ａ，４３ａは主アンテナ１１の受信信号と補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域の帯域分割信号から荷重を計算する荷重計算部、４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算する乗算器、４１ｃ，４２ｃ，４３ｃは乗算器４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの出力信号を合成する合成器である。
【００４９】
４４は主アンテナ１１の受信信号と荷重合成部４１〜４３による合成信号から荷重を計算して、その合成信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナ１１の受信信号との差分を計算する適応フィルタ、４４ａは主アンテナ１１の受信信号と荷重合成部４１〜４３による合成信号から荷重を計算する適応荷重計算部、４４ｂは荷重合成部４１〜４３による合成信号に対して当該荷重を乗算する乗算器、４４ｃは乗算器４４ｂの出力信号を合成する合成器、４４ｄは主アンテナ１１の受信信号から合成器４４ｃによる合成信号を減算する減算器である。
【００５０】
この実施の形態３では、２つの補助アンテナ１２−ｍの帯域分割数をＩとし、主アンテナ１１の受信信号をｘ０（ｔ）、補助アンテナ１２−ｍの受信信号の帯域分割信号をｘｍｉ（ｔ）（ｉ＝１，・・・，Ｉ）とする。
この実施の形態３では、帯域分割部１３−１，１３−２から出力される複数の帯域分割信号のうち、同一の帯域の帯域分割信号同士が別々の荷重合成部４１〜４３で処理される。
【００５１】
荷重合成部４１〜４３の動作では、下記の式（２３）に示すように、補助アンテナ１２−ｍの帯域分割信号ｘｍｉ（ｔ）に荷重ｗｂｍｉを乗算して合成し、その合成信号ｙｉ（ｔ）を得る。
【数９】
なお、荷重計算部４１ａ，４２ａ，４３ａでは、入力を同相に合わせて合成するような荷重を算出する。このようなアルゴリズムとして、以下に示す最大比合成アルゴリズム、固有ビームフォーミング法や前述の適応アルゴリズムを用いる方法がある。適応アルゴリズムを用いる場合は、主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）と合成器４１ｃ，４２ｃ，４３ｃによる合成信号ｙｉ（ｔ）との差分信号の電力が最小化するような荷重を決定すればよく、例えば、上記実施の形態１で説明したＬＭＳアルゴリズムやＳＭＩアルゴリズムを用いることができる。
【００５３】
最大比合成アルゴリズムでは、下記の式（２４）に示すように、荷重を算出する。これにより、信号が同相合成されることになる。
【数１０】
固有ビームフォーミング法では、下記の式（２５）に示すように補助アンテナ１２−ｍの受信信号の帯域分割信号から構成される信号ベクトルをＸｉ（ｔ）として、下記の式（２６）に示すような相関行列Ｒｉを算出する。
次に相関行列Ｒｉを固有値分解して、固有値と固有ベクトルを算出する。そして、求めた固有値の中で、最も大きい固有値に対応する固有ベクトルを荷重ｗｂｍｉとして設定する。これにより、信号が同相合成されることになる。
【数１１】
次に、主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）と合成器４１ｃ，４２ｃ，４３ｃによる合成信号ｙｉ（ｔ）を入力として適応フィルタ４４で処理される。
適応フィルタ４４の動作は、下記の式（２７）に示すように、その合成信号ｙｉ（ｔ）に荷重ｗｉを乗算して合成し、その合成信号ｙ（ｔ）を得る。
そして、下記の式（２８）に示すように、主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）から合成信号ｙ（ｔ）を減算して、適応フィルタ４４の出力信号ｅ（ｔ）を得る。
【数１２】
適応荷重計算部４４ａでは、適応アルゴリズムを用いて減算器４４ｄの出力信号ｅ（ｔ）の電力が最小となるように荷重ｗｉを決定する。このような荷重ｗｉを決定する適応アルゴリズムとして、例えば、上記実施の形態１で説明したＬＭＳアルゴリズムやＳＭＩアルゴリズムを用いることができる。以上により広帯域な干渉波成分も除去される。
【００５７】
この実施の形態３では、補助アンテナ１２−ｍの受信信号を帯域分割した帯域分割信号毎に荷重合成部４１〜４３を備えて同相の合成信号を取得し、適応フィルタ４４において、この合成信号に荷重を乗じたものを主アンテナ１１の受信信号から減算することにより干渉波を抑圧することを特徴としている。これにより、荷重合成に用いる各信号の帯域を狭くできるので、各信号当たりの周波数特性の不整合を小さくして、広帯域の干渉波に対する抑圧性能を高めることができる。また、各帯域において独立に荷重制御を行えるので、より主アンテナ１１の受信信号の干渉波成分にマッチしたレプリカ信号を合成して、抑圧性能を高めることができる。
また、荷重合成部４１〜４３の荷重数は素子数分となり、適応フィルタ４４の荷重数は帯域分割の数分だけとなるので、例えば、ＳＭＩアルゴリズムを用いる場合には、上記実施の形態１と比べて演算量を少なくすることができる。
【００５８】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４によるサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、図４と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
４１ｄは主アンテナ１１及び補助アンテナ１２−１，１２−２に係る同一帯域（対応帯域）の帯域分割信号から荷重を計算する荷重計算部である。
【００５９】
上記実施の形態３では、主アンテナ１１の受信信号の帯域を分割しないものについて示したが、上記実施の形態２と同様に、主アンテナ１１の受信信号の帯域を分割し、荷重合成部４１，４２，４３の荷重計算部４１ｄが、主アンテナ１１の受信信号の代わりに、その帯域分割信号を用いて荷重ｗｂｍｉを計算するようにしてもよい。なお、荷重ｗｂｍｉの計算は、荷重計算部４１ａ，４２ａ，４３ａと同様のアルゴリズムを用いればよい。
以下、上記実施の形態３と同様であるため説明を省略する。
【００６０】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５によるサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、図４と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
５１は主アンテナ１１の受信信号と補助アンテナ１２−ｍの受信信号から荷重を計算して、補助アンテナ１２−ｍの受信信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する荷重合成部（荷重合成手段）、５１ａは主アンテナ１１の受信信号と補助アンテナ１２−ｍの受信信号から荷重を計算する荷重計算部、５１ｂは補助アンテナ１２−ｍの受信信号に対して当該荷重を乗算する乗算器、５１ｃは乗算器５１ｂの出力信号を合成する合成器、５２は荷重合成部５１から出力された合成信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割部（帯域分割手段）である。なお、帯域分割部５２は帯域分割部１３−１，１３−２と同様の方法により合成信号の帯域を分割する。
【００６１】
この実施の形態５では、補助アンテナ１２−ｍの受信信号に荷重を乗算して合成し、その合成信号を帯域分割して適応フィルタ処理を行う構成となっている。ここでは、主アンテナの受信信号をｘ０（ｔ）、補助アンテナ１２−ｍの受信信号をｘｍ（ｔ）とする。
荷重合成部５１の動作は、下記の式（２９）に示すように補助アンテナ１２−ｍの受信信号ｘｍ（ｔ）に荷重ｗｂｍを乗算して合成し、その合成信号ｙｓ（ｔ）を得る。
【数１３】
荷重計算部５１ａでは、入力を同相に合わせて合成するような荷重を算出する。このようなアルゴリズムとして、上記実施の形態３と同様に、最大比合成アルゴリズム、固有ビームフォーミング法や前述の適応アルゴリズムを用いる方法がある。適応アルゴリズムを用いる場合は、主アンテナ１１の受信信号の帯域分割信号ｘ０（ｔ）と合成器５１ｃによる合成信号ｙｓ（ｔ）との差分信号の電力が最小化するように荷重を決定すればよく、例えば、上記実施の形態１で説明したＬＭＳアルゴリズムやＳＭＩアルゴリズムを用いることができる。
【００６３】
次に主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）と、合成器５１ｃによる合成信号ｙｓ（ｔ）を帯域分割して得られるｙｓｉ（ｔ）（ｉ＝１，・・・，Ｉ）とを入力として適応フィルタ４４で処理する。
適応フィルタ４４の動作は、下記の式（３０）に示すように、帯域分割信号ｙｓｉ（ｔ）に荷重ｗｉを乗算して合成し、その合成信号ｙ（ｔ）を得る。
そして、下記の式（３１）に示すように、主アンテナ１１の受信信号ｘ０（ｔ）から合成信号ｙ（ｔ）を減算して、適応フィルタ４４の出力信号ｅ（ｔ）を得る。
【数１４】
この実施の形態５では、補助アンテナ１２−ｍの受信信号を荷重合成部５１によって同相合成し、この合成信号を帯域分割して、適応フィルタ４４において、この帯域分割信号に荷重を乗じて合成したものを主アンテナ１１の受信信号から減算することにより干渉波を抑圧することを特徴としている。これにより、荷重合成に用いる各信号の帯域を狭くできるので、各信号当たりの周波数特性の不整合を小さくして、広帯域の干渉波に対する抑圧性能を高めることができる。また、各帯域において独立に荷重制御を行えるので、より主アンテナ１１の受信信号の干渉波成分にマッチしたレプリカ信号を合成して、抑圧性能を高めることができる。また、荷重合成部５１の荷重数は素子数分となり、適応フィルタ４４の荷重数は帯域分割の数分だけとなるので、例えば、ＳＭＩアルゴリズムを用いる場合には、上記実施の形態１と比べて演算量を少なくすることができる。
【００６５】
実施の形態６．
図７はこの発明の実施の形態６によるサイドローブキャンセラを示す構成図であり、図において、図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
５３，５４，５５は帯域分割部３１から出力された主アンテナ１１及び補助アンテナ１２−ｍに係る同一帯域（対応帯域）の帯域分割信号から荷重を計算して、その補助アンテナ１２−ｍに係る同一帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算信号と主アンテナ１１に係る帯域分割信号との差分を計算する適応フィルタ、５３ａ，５４ａ，５５ａは帯域分割部３１から出力された主アンテナ１１及び補助アンテナ１２−ｍに係る同一帯域の帯域分割信号から荷重を計算する適応荷重計算部、５３ｂ，５４ｂ，５５ｂは主アンテナ１１に係る帯域分割信号と同一帯域の補助アンテナ１２−ｍに係る帯域分割信号に対して当該荷重を乗算する乗算器、５３ｃ，５４ｃ，５５ｃは主アンテナ１１に係る帯域分割信号から乗算器５３ｂ，５４ｂ，５５ｂの乗算信号を減算する減算器である。
【００６６】
この実施の形態６は、上記実施の形態５と比較して、主アンテナ１１の受信信号についても帯域分割する点で相違している。
適応フィルタ５３〜５５の動作は、下記の式（３２）に示すように、帯域分割部５２から出力された帯域分割信号ｙｓｉ（ｔ）に荷重ｗｉを乗算して、その乗算信号ｙｉ（ｔ）を得る。
そして、下記の式（３３）に示すように、帯域分割部３１から出力された帯域分割信号ｘ０ｉ（ｔ）から乗算信号ｙｉ（ｔ）を減算して、適応フィルタ５３〜５５の出力信号ｅｉ（ｔ）を得る。
最後に合成器３５が適応フィルタ５３〜５５の出力信号ｅｉ（ｔ）を下記の式（３４）に示すように合成して、その合成信号ｅ（ｔ）を出力する。
【数１５】
適応荷重計算部５３ａ，５４ａ，５５ａでは、適応アルゴリズムを用いて減算器５３ｃ，５４ｃ，５５ｃの出力信号ｅｉ（ｔ）の電力が最小となるように荷重を決定する。このような荷重を決定する適応アルゴリズムとして、例えば、上記実施の形態１で説明したＬＭＳアルゴリズムやＳＭＩアルゴリズムを用いることができる。以上により広帯域な干渉波成分も除去される。
【００６８】
この実施の形態６では、補助アンテナ１２−ｍの受信信号を荷重合成部５１によって同相合成し、この合成信号を帯域分割して、適応フィルタ５３〜５５において、この帯域分割信号に荷重を乗じて合成したものを主アンテナ１１の受信信号の帯域分割信号から減算することにより干渉波を抑圧することを特徴としている。これにより、荷重合成に用いる各信号の帯域を狭くできるので、各信号当たりの周波数特性の不整合を小さくして、広帯域の干渉波に対する抑圧性能を高めることができる。また、各帯域において独立に荷重制御を行えるので、より主アンテナ１１の受信信号の干渉波成分にマッチしたレプリカ信号を合成して、抑圧性能を高めることができる。また、荷重合成部５１の荷重数は素子数分となり、適応フィルタ５３〜５５の荷重数は帯域分割の数分だけとなるので、例えば、ＳＭＩアルゴリズムを用いる場合には、上記実施の形態１と比べて演算量を少なくすることができる。
【００６９】
実施の形態７．
上記実施の形態１〜６では、特に言及していないが、図８に示すように、例えば、適応フィルタ１４がグラムシュミット処理を実行するようにしてもよい。
図８の例では、主アンテナ１１の受信信号（メイン入力）と、補助アンテナ１２−ｍの受信信号（サブ入力）とを入力として、複数の２入力１出力適応フィルタ６０から構成される適応フィルタ１４で処理される。２入力１出力適応フィルタ６０では、第１の入力から第２の入力に荷重を乗じたものを減算して出力を得る。２入力１出力適応フィルタ６０の荷重計算部では、この出力信号の電力を最小化するように荷重を決定する。
グラムシュミット処理は、ＬＭＳアルゴリズムと等価であるが、信号を直交化して処理するので、荷重の収束が速くなる利点がある。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、複数の適応フィルタが主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナに係る帯域分割信号との差分を計算するように構成したので、広帯域な干渉波が入射される場合でも、その干渉波を抑圧することができる効果がある。
【００７２】
この発明によれば、主アンテナの受信信号と補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する複数の荷重合成手段を設け、適応フィルタが主アンテナの受信信号と複数の荷重合成手段による合成信号から荷重を計算して、複数の荷重合成手段による合成信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナの受信信号との差分を計算するように構成したので、広帯域な干渉波が入射される場合でも、その干渉波を抑圧することができる効果がある。
【００７３】
この発明によれば、主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する複数の荷重合成手段を設け、適応フィルタが主アンテナの受信信号と複数の荷重合成手段による合成信号から荷重を計算して、複数の荷重合成手段による合成信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナの受信信号との差分を計算するように構成したので、広帯域な干渉波が入射される場合でも、その干渉波を抑圧することができる効果がある。
【００７４】
この発明によれば、荷重合成手段から出力された合成信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割手段を設け、適応フィルタが主アンテナの受信信号と複数の帯域分割信号から荷重を計算して、その複数の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と主アンテナの受信信号との差分を計算するように構成したので、広帯域な干渉波が入射される場合でも、その干渉波を抑圧することができる効果がある。
【００７５】
この発明によれば、主アンテナの受信信号の帯域を分割するとともに、荷重合成手段から出力された合成信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割手段を設け、複数の適応フィルタが帯域分割手段から出力された主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、その補助アンテナに係る帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算信号と主アンテナに係る帯域分割信号との差分を計算するように構成したので、広帯域な干渉波が入射される場合でも、その干渉波を抑圧することができる効果がある。
【００７６】
この発明によれば、受信信号又は合成信号を周波数領域信号に変換して、その周波数領域信号に複数の帯域に対応する窓関数をそれぞれ乗算し、各乗算結果を時間領域信号に変換するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、帯域分割信号が得られる効果がある。
【００７７】
この発明によれば、複数の通過帯域を有する帯域フィルタを用いて、受信信号又は合成信号の帯域を分割するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、帯域分割信号が得られる効果がある。
【００７８】
この発明によれば、適応フィルタがグラムシュミット処理を実行するように構成したので、荷重の収束速度を高めることができる効果がある。
【００７９】
この発明によれば、荷重計算手段又は適応フィルタが適応アルゴリズムを用いて荷重を計算するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、荷重を計算することができる効果がある。
【００８０】
この発明によれば、荷重合成手段が最大比合成アルゴリズムを用いて荷重を計算するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、荷重を計算することができる効果がある。
【００８１】
この発明によれば、荷重合成手段が適応アルゴリズムを用いて荷重を計算するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、荷重を計算することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【図２】 帯域分割部の内部構成を示す構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態２によるサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態３によるサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態４によるサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態５によるサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態６によるサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【図８】 適応フィルタの内部構成を示す構成図である。
【図９】 従来のサイドローブキャンセラを示す構成図である。
【符号の説明】
１１ 主アンテナ、１２−１，１２−２ 補助アンテナ、１３−１，１３−２帯域分割部（帯域分割手段）、１４ 適応フィルタ、１５ 適応荷重計算部（荷重計算手段）、１６−１，１６−２ 乗算器（乗算手段）、１７ 合成器（差分計算手段）、１８ 減算器（差分計算手段）、２１ ＦＦＴ、２２ 窓関数、２３ ミキシング装置、２４ ＩＦＦＴ、３１ 帯域分割部（帯域分割手段）、３２，３３，３４ 適応フィルタ、３２ａ，３３ａ，３４ａ 適応荷重計算部、３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ 乗算器、３２ｃ，３３ｃ，３４ｃ 合成器、３２ｄ，３３ｄ，３４ｄ 減算器、３５ 合成器（合成手段）、４１，４２，４３ 荷重合成部（荷重合成手段）、４１ａ，４２ａ，４３ａ 荷重計算部、４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ 乗算器、４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ 合成器、４１ｄ 荷重計算部、４４ 適応フィルタ、４４ａ 適応荷重計算部、４４ｂ 乗算器、４４ｃ 合成器、４４ｄ 減算器、５１ 荷重合成部（荷重合成手段）、５１ａ 荷重計算部、５１ｂ 乗算器、５１ｃ 合成器、５２ 帯域分割部（帯域分割手段）、５３，５４，５５ 適応フィルタ、５３ａ，５４ａ，５５ａ 適応荷重計算部、５３ｂ，５４ｂ，５５ｂ 乗算器、５３ｃ，５４ｃ，５５ｃ 減算器、６０ ２入力１出力適応フィルタ。
Claims (11)
- 主アンテナの受信信号の帯域を分割するとともに、少なくとも１以上の補助アンテナの受信信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割手段と、上記主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、上記補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と上記主アンテナに係る帯域分割信号との差分を計算する複数の適応フィルタと、上記複数の適応フィルタの出力信号を合成する合成手段とを備えたサイドローブキャンセラ。
- 少なくとも１以上の補助アンテナの受信信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割手段と、主アンテナの受信信号と上記補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、上記補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する複数の荷重合成手段と、上記主アンテナの受信信号と上記複数の荷重合成手段による合成信号から荷重を計算して、上記複数の荷重合成手段による合成信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と上記主アンテナの受信信号との差分を計算する適応フィルタとを備えたサイドローブキャンセラ。
- 主アンテナの受信信号の帯域を分割するとともに、少なくとも１以上の補助アンテナの受信信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割手段と、上記主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、上記補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する複数の荷重合成手段と、上記主アンテナの受信信号と上記複数の荷重合成手段による合成信号から荷重を計算して、上記複数の荷重合成手段による合成信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と上記主アンテナの受信信号との差分を計算する適応フィルタとを備えたサイドローブキャンセラ。
- 主アンテナの受信信号と少なくとも１以上の補助アンテナの受信信号から荷重を計算して、上記補助アンテナの受信信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する荷重合成手段と、上記荷重合成手段から出力された合成信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割手段と、上記主アンテナの受信信号と上記複数の帯域分割信号から荷重を計算して、その複数の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号と上記主アンテナの受信信号との差分を計算する適応フィルタとを備えたサイドローブキャンセラ。
- 主アンテナの受信信号と少なくとも１以上の補助アンテナの受信信号から荷重を計算して、上記補助アンテナの受信信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算結果の合成信号を出力する荷重合成手段と、上記主アンテナの受信信号の帯域を分割するとともに、上記荷重合成手段から出力された合成信号の帯域を分割して、複数の帯域分割信号を出力する帯域分割手段と、上記帯域分割手段から出力された主アンテナ及び補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号から荷重を計算して、その補助アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号に対して当該荷重を乗算し、その乗算信号と上記主アンテナに係る対応帯域の帯域分割信号との差分を計算する複数の適応フィルタと、上記複数の適応フィルタの出力信号を合成する合成手段とを備えたサイドローブキャンセラ。
- 帯域分割手段は、受信信号又は合成信号を周波数領域信号に変換して、その周波数領域信号に複数の帯域に対応する窓関数をそれぞれ乗算し、各乗算結果を時間領域信号に変換することを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のサイドローブキャンセラ。
- 帯域分割手段は、複数の通過帯域を有する帯域フィルタを用いて、受信信号又は合成信号の帯域を分割することを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のサイドローブキャンセラ。
- 適応フィルタは、グラムシュミット処理を実行することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載のサイドローブキャンセラ。
- 荷重計算手段又は適応フィルタは、適応アルゴリズムを用いて荷重を計算することを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載のサイドローブキャンセラ。
- 荷重合成手段は、最大比合成アルゴリズムを用いて荷重を計算することを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項記載のサイドローブキャンセラ。
- 荷重合成手段は、適応アルゴリズムを用いて荷重を計算することを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項記載のサイドローブキャンセラ。
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