JP4171444B2

JP4171444B2 - アレイアンテナ通信装置及び制御方法

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Publication number: JP4171444B2
Application number: JP2004134540A
Authority: JP
Inventors: 幸治吹野; 嘉彦竹内; 浩久平山; 亨羽田; 良男宮沢
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2024-04-28
Also published as: JP2005318315A

Description

本発明は、複数のアンテナを用いて送受信アンテナ・パターンを制御する通信装置に関し、特にアダプティブ・アレイ・アンテナの制御装置及び制御方法に関する。

空間的に離間させて配列された複数の単位アンテナで受信された各信号を適切に加算合成することにより、希望波の到来方向にビームを有し、かつ干渉波の到来方向にヌルを有する受信アンテナ・パターンを形成して、希望信号を選択的に受信するアダプティブ・アレイ・アンテナを備えた通信装置が知られている。

図６は、従来のアダプティブアレイ通信装置の全体構成を示すブロック図である。従来アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、所望の送受信アンテナ・パターンを得るため、送受信信号の振幅及び位相に適切な重み付け処理が施される。ところが、こうした制御に際して各アンテナ素子に対応した受信回路において、結合器、分配器及び増幅器のアナログ素子の経年劣化による時間的な変動が発生する。

そのため、それぞれ独立して位相や振幅の特性のばらつきにより受信信号（ＲＸ）とモニタ信号（モニタＲＸ）の位相や振幅の特性差又は遅延差が生じ、さらに未知の振幅変動や位相回転が加わることにより、指向性パターンが希望するものとは異なって形成されてしまう。このような各受信回路の特性差又は遅延差は、受信利得の低下を引き起こし、通信品質の劣化を招くことになる。

そこで、特許文献１に示すように、無線受信部の振幅特性および遅延特性を検出するために、実際のスペクトラム拡散通信に使用する拡散信号と同一の帯域幅の信号またはそれに近い帯域を有する信号をキャリブレーション信号として使用し、各無線受信部からの出力信号を逆拡散した相関出力と基準識別点とを比較することにより正確な振幅特性および遅延差を検出している。

また、特許文献２に示すような技術が公開されており、アダプティブ・アレイ・アンテナ受信装置では、各受信回路の位相や振幅の特性を計算してキャリブレーション係数を求め、受信された通信信号の位相や振幅に算出されたキャリブレーション係数の位相成分及び振幅成分をそれぞれ乗算することで受信回路間の特性差を補償している。

さらに、本願出願人は、特願２００３−１５１８２５号として改良されたアレイアンテナ通信装置を出願した。この先願発明によれば、４系統の単位アンテナに対応するＲＦ送信系回路およびＲＦ受信系回路について、それらを信号が通過する際の振幅変化量相互の差および位相回転量相互の差が各単位アンテナ間でほぼ等しく、ＲＦ受信系回路から出力される信号に、直接または周波数変換する。

その後、単位アンテナ毎に相互に直交化された符号信号を掛け合わせ、その後それらを多重化してモニタ受信部に入力し、モニタ受信部の出力に各単位アンテナに対応した符号信号を再度掛け合わせることにより、各アンテナに対応する信号を再生し、これをアダプティブアレイ制御部に入力することで回路構成を簡略化する発明を出願している。

特開平１１−４６１８０号公報特開２００２−３０００８６号公報「アレーアンテナによる適応信号処理」，初版，株式会社科学技術出版，１９９８年１１月

従来から、アダプティブ・アレイ・アンテナの制御で使用するモニタ受信器の回路規模を減少させる為に、従来方式では単位アンテナ毎に直交化された符号信号を掛け合わせた後に多重化し、単位アンテナモニタ信号用受信器を共有することで、１つのモニタ受信器で実現する技術がある。この技術により回路構成を簡素化し、各信号間の遅延量の誤差を低減させていた。

受信器の出力に各単位アンテナに対応した符号を再度掛け合わせて、各単位アンテナに対応する信号を再生するためには、乗算する符号信号をモニタ受信信号に含まれる符号信号にタイミングを合わせて乗算する必要がある。すなわち、符号信号と同期を取ることが要求される。そのためタイミングのズレ又は同期のズレが最も少なくなるように遅延回路の遅延量を最適化する必要がある。

しかし、最適な遅延量は直交化された符号を掛け合わせてから以降に通過する信号経路の電気的特性によって決まるが、温度や経年変化によって特性が変化した場合、遅延回路に設定された遅延量が最適でなくなると、同期が保てなくなり各単位アンテナに対応したモニタ受信信号は再現されなくなるという問題があった。

また、時分割通信を行う移動体基地局などのシステムにおいて、通信が行われない空き時間を利用して同期を確立しようとする場合においても、同期点検出の為に、新たに参照信号を注入する手段を備える必要が生じ、製造コストを上昇させるという問題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑み、時分割通信を行う移動体通信基地局などのシステムにおいて、参照信号注入手段が無くとも、通信が行われない空き時間を利用して遅延量のズレを調整し、同期を維持することが可能な改良されたアレイアンテナ通信装置を提供することにある。

以上のような目的を達成するために、本発明に係るアレイアンテナ通信装置は、複数の単位アンテナを含むアダプティブ・アレイ・アンテナを用いる送受信系と、各単位アンテナの指向性をモニタするモニタ系と、を有するアレイアンテナ通信装置に関する。

そして、前記送受信系は、単位アンテナ毎に設けられたＲＦ送信増幅部と、単位アンテナ毎に前記ＲＦ送信増幅部と並列に設けられるＲＦ受信増幅部と、前記ＲＦ送信増幅部又は前記ＲＦ受信増幅部と切り換えて接続される重み付け部と、複数の重み付け部に接続され、送信信号を分配し、受信信号を合成する分配合成部と、分配合成部に接続された送信部（ＴＸ）及び受信部（ＲＸ）と、重み付け部を制御して複数の単位アンテナをアダプティブ・アレイ・アンテナとして機能させるアダプティブアレイ制御部と、を備えている。

そして、前記モニタ系は、前記ＲＦ受信増幅部から分岐した単位アンテナ毎の信号を拡散多重化する拡散多重部と、拡散多重化された信号を周波数変換して増幅するモニタ受信部（モニタＲＸ）と、前記モニタ受信部からの信号を単位アンテナ毎の拡散符号で逆拡散分離する逆拡散分離部と、前記拡散多重部に供給した拡散符号を前記モニタ受信部の遅延量でタイミングを補正して逆拡散分離部へ拡散符号を供給する同期トラッキング部と、を備えている。

そして、前記同期トラッキング部は、前記モニタ受信部からの信号を記憶する記憶部と、前記モニタ受信部からの受信信号と記憶部からの受信信号とを切り替え、記憶部が蓄えた受信信号を蓄えた状態のタイミング情報を保ったまま後段の回路へ出力する信号切替部と、拡散符号を出力する拡散用符号出力部と、拡散符号を遅延させる符号遅延部と、前記逆拡散分離部の少なくとも振幅又は電力を検出するレベル検出部と、通信状況を示す空きスロット情報を取得して前記信号切替部に切り替え信号を出力し、レベル検出部より検出結果を取得して、前記符号遅延部へ補正された遅延量を設定する遅延制御部と、を備えている。

そして、通信が行われていない空き時間で記憶したモニタ受信信号を使用して遅延量を測定して補正し、補正された遅延量を設定することにより同期トラッキングを行うことを特徴とする。

また、本発明に係るアレイアンテナ通信装置において、前記遅延制御部は、アダプティブ・アレイ・アンテナの運用中にモニタ受信信号を前記記憶部に記憶させるモニタ受信信号記憶手段と、前記空きスロット情報を取得し、遅延量を測定するために前記信号切換部を制御し、前記逆拡散分離手段にモニタ受信信号を供給する信号供給手段と、モニタ受信信号のサンプル間隔きざみで前記遅延部の遅延量を可変する遅延量可変手段と、当該遅延量可変手段による遅延量とレベル検出器の検出結果とを記憶する遅延量記憶手段と、検出したレベルの大きさを評価指標として、遅延量を前記遅延量記憶手段から検索し、当該遅延量から同期点に近い遅延量を判定する遅延量判定手段と、を備え、前記符号遅延部に補正された遅延量を設定し同期を確立することを特徴とする。

さらに、アレイアンテナ通信装置において、前記評価指標は、振幅又は電力の少なくとも１つの最大又は最小であることを特徴とする。

さらに、本発明に係るアレイアンテナ通信装置において、前記拡散用符号出力部は、拡散符号を記憶する記憶手段を有し、同期点で互いに直交しており、直流成分が無く、受信信号に乗算した場合の周波数帯域が等しく、同期点付近では相関値で同期点が判別可能である符号信号を、記憶し、出力することを特徴とする。

さらにまた、本発明に係るアレイアンテナ通信装置において、前記拡散用符号出力部は、さらに、同相加算して生成される系列について‘０’の連続数が少なく、同相加算して生成される系列について‘０’の個数が少ない符号信号を、記憶し、出力することを特徴とする。

さらにまた、本発明に係るアレイアンテナ通信装置を用いた基地局又は移動局において、通信が行われていない空きスロットを検出してアダプティブ・アレイ・アンテナの同期のトラッキングをすることを特徴とする。

本発明に係るアレイアンテナ通信装置の制御方法は、複数の単位アンテナを含むアダプティブ・アレイ・アンテナを用いる送受信工程と、単位アンテナの指向性をモニタするモニタ工程と、を有するアレイアンテナ通信装置の制御方法に関する。

そして、前記送受信工程は、単位アンテナ毎に設けられたＲＦ送信増幅工程及びＲＦ受信増幅工程と、前記ＲＦ送信増幅工程と前記ＲＦ受信増幅工程の信号に重み付けを行う重み付け工程と、当該重み付け工程で得られた信号を分配合成する分配合成工程と、分配合成工程の信号を送信する送信工程（ＴＸ）及び信号を受信する受信工程（ＲＸ）と、前記重み付け工程を制御して複数の単位アンテナをアダプティブ・アレイ・アンテナとして機能させるアダプティブアレイ制御工程と、を備えている。

そして、前記モニタ工程は、前記ＲＦ受信増幅工程から分岐した単位アンテナ毎の信号を拡散多重化する拡散多重工程と、拡散多重化された信号を周波数変換して増幅するモニタ受信工程（モニタＲＸ）と、前記モニタ受信工程からの信号を単位アンテナ毎の拡散符号で逆拡散分離する逆拡散分離工程と、前記拡散多重工程に供給した拡散符号を前記モニタ受信工程の遅延量でタイミングを補正して逆拡散分離工程へ拡散符号を供給する同期トラッキング工程と、を備えている。

そして、前記同期トラッキング工程は、前記モニタ受信工程からの信号を記憶する記憶工程と、前記モニタ受信部からの受信信号と記憶部からの受信信号とを切り替え、記憶部が蓄えた受信信号を蓄えた状態のタイミング情報を保ったまま後段の回路へ出力する信号切替部と、拡散符号を出力する拡散用符号出力工程と、拡散符号を遅延させる符号遅延工程と、前記逆拡散分離工程の少なくとも振幅又は電力を検出するレベル検出工程と、通信状況を示す空きスロット情報を取得して前記信号切替工程に切り替え信号を出力し、振幅検出工程より検出結果を取得して、前記符号遅延工程へ補正された遅延量を設定する遅延制御工程と、を備えている。

そして、前記同期トラッキング工程は、通信が行われていない空き時間で記憶したモニタ受信信号を使用して遅延量を求め補正し、補正された遅延量に基づき、拡散符号により拡散して多重化された信号から、正しく所望の信号を分離するために、対応する拡散符号をモニタ受信信号に含まれる拡散符号の信号にタイミングを合わせて出力することを特徴とする。

本発明ではアダプティブ・アレイ・アンテナの運用中にモニタ受信信号の一部をメモリに記憶させておき、通信が行われない空き時間を利用して遅延量のズレを調整し最適化する。同期点の判別には直交用符号をそのまま用い、現在の遅延量とその前後の遅延量における積分器出力の振幅レベル（相関値）を拠り所として遅延量の設定を変更することで、より最適な遅延量に近づける。これらの操作を通信の空き時間を利用して、モニタ受信信号経路の電気的特性の変化によって最適な遅延量が変化するよりも早く、繰り返し実行することにより、参照信号注入手段が無くとも、遅延回路の最適な遅延量を維持することが可能なことを特徴とする。

本発明によるとアレイアンテナ通信装置は、アダプティブ・アレイ・アンテナの運用中にモニタ受信信号の一部をメモリに記憶させておき、通信が行われない空き時間に記憶した受信信号を再生することで、参照信号注入手段が無くとも、遅延回路の最適な遅延量を維持することを可能とする効果がある。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。

１装置の構成
図１は、第１の実施形態に係るアレイアンテナ通信装置の構成を示すブロック図である。アダプティブ・アレイ・アンテナは４個の単位アンテナ１を含み、各単位アンテナ１に入力された信号は、送受切替器（４ａ，４ｂ）が受信側に接続されている状態で、低雑音増幅器３（ＬＮＡ）を通過し、重み付け回路５に入力される。ここで、送受切替器４の間では、送信系と受信系とでそれぞれ別個独立した回路（すなわちＲＦ送信系回路及びＲＦ受信系回路）を有しており、ＲＦ送信系回路には、送信電力増幅器２（ＰＡ）が設けられている。

受信信号は重み付け回路５において、それぞれ振幅及び位相に対して重み付けされ、各単位アンテナ１の信号が分配合成部６において加算され、受信器８を通ってベースバンド処理部９へ供給される。

一方、送信信号はベースバンド処理部９から送信器７を介して送受切替器４ｃから分配合成部６へ送られる。前記重み付け回路５による重み付けを最適値に制御するために、アダプティブアレイ制御部１０が設けられている。アダプティブアレイ制御部１０には前述した受信器８からの受信信号と後述するモニタ受信器１４からの単位アンテナモニタ信号が供給され、これによって得られた所望の重み付け値が単位アンテナ１毎の重み付け回路５へ供給される。

各単位アンテナ１に対応する上記ＲＦ送信系回路及びＲＦ受信系回路について、それらを信号が通過する際の振幅変化量相互の差および位相回転量相互の差が各単位アンテナ１間でほぼ等しく、上記ＲＦ受信系回路から出力される信号に直接または周波数変換する。

周波数変換された信号に対して各単位アンテナ１に相互に直交化された符号信号を掛け合わせる（拡散多重化）。この符号信号は、直交用符号発生器２１から出力されている。その後、それらを直交多重化してモニタ受信器１４に入力し、そのモニタ受信器１４の出力に各単位アンテナ１に対応した符号信号を再度掛け合わせて積分することにより、各アンテナに対応する信号を再生（逆拡散分離）し、これをアダプティブアレイ制御部１０に入力するように構成される。

遅延回路１７は遅延制御装置２２からの制御信号にしたがって符号信号の遅延量を変化させる。直交用符号と乗算器１６で乗算されて多重化された信号から、正しく拡散分離するためには、分離するために乗算する符号信号をモニタ受信信号に含まれる符号信号にタイミングを合わせて乗算器１２で乗算する必要があり、そのためタイミングのズレが最も少なくなるように遅延量は最適化される必要がある。

振幅検出器２３は、積分器１１の出力である受信信号の振幅の大きさを検出して、遅延制御装置２２に伝達する。遅延制御装置２２は受信モニタ信号の切り替えを行うほか、振幅検出器２３からの情報にしたがって、振幅レベルが最大となるよう遅延量を最適化する。

なお、本実施形態においては、振幅レベルが最大となるよう遅延量を最適化しているが、回路構成により、振幅レベルが最小となる遅延量により最適化することが可能であることはいうまでもない。

２直交用符号の選定
直交用符号を選定するにあたって、最適な直交用符号に求められるいくつかの条件を以下に示す。
（１）同期点で互いに直交している
（２）直流成分が無い
（３）受信信号に乗算した場合の周波数帯域幅がなるべく等しい
（４）同期点周辺では相関値（相互相関を含む）で同期点が判別可能
（５）４つの符号を同相加算して生成される系列について０の連続数が小さい
（６）４つの符号を同相加算して生成される系列について０の個数が小さい

システム要件によって符号長がｎである場合、符号となりうる候補の数は２ｎ通り存在するから、計算機を用いて上記１〜６の条件を満たす符号を求める。仮にｎ＝８の場合に最適な直交用符号を選定して得られた候補を（表１）に示す。（表１）は、直交用符号の候補リストであり、表中‘０’と‘１’のパターンが選定されている。しかし、実際に相関演算を行う場合には、‘０’は‘−１’に置き換えて乗算することはいうまでもない。

図２は、本発明の実施形態に係る直交用符号の相関特性を示す特性図である。この図は、表１の候補リストの組み合わせで得られる相関特性の理論値である。これらの符号を用いると同期点で自己相関が最大となり、同期点からのズレが１／２チップ以内である場合は、相互相関の絶対値和より自己相関の絶対値和の方が高いが、その領域を超えると、自己相関よりも相互相関の絶対値和の方が大きくなるので相関値に基づいて遅延量を制御することが出来なくなる。

図３は、本発明の実施形態に係るアダプティブアレイ通信装置を用いて実際に測定を行って得られた実験結果である。この図は、試作した装置で実験を行い、得られた相関特性を示している。

図３のように、同期点付近では相互相関は‘０’に近い値となるので、相関特性の大きさ（振幅検出器の出力レベル）による同期点の判別は可能であるが、同期点からのズレが１／２を超えると相互相関の大きさは自己相関の大きさと同じかそれを上回るので、相関特性の大きさによる同期点判別の成功が保証できない。

また、相互相関のピークが現れる場所までズレが大きくなると、相関値のピークは同期点におけるピークと同レベルになり、相関特性による同期点の判別は不可能となる。

そのため、遅延量を修正し同期を維持するためには、同期点からのズレが１／２チップ以上になる前に遅延量の修正を繰り返し行う必要がある。

通常のアダプティブアレイ運用時において、記憶装置２４は、受信信号を予め決められた時間長で繰り返し記憶する。記憶容量は最低でも直交符号１周期分は必要で、それ以上長ければ長いほど受信振幅レベル（相関値）の測定精度が向上する。また受信切替器２６が記憶装置２４側に切り替えられた場合は、記憶動作を中断し、記億再生動作を開始する。この時、記憶装置２４は蓄えた受信信号を蓄えた状態のタイミング情報を保ったまま後段の回路へ出力する。

３同期追跡の具体的な方法
図４は、本発明の実施形態に係る同期トラッキングの処理の流れを示すフローチャートである。同期追跡を行う手順を図に示したフローチャートに基づいて説明する。

最初に何らかの方法で符号同期が確立されており、その後、モニタ受信部の特性が変動して遅延量の最適値が変化し、現在は遅延量が同期点から外れているが、引き込み不可能なほどは外れていないと仮定する。また、その仮定が成り立つような頻度で同期追跡を繰り返すことを前提とする。

ステップＳ１１から符号同期追跡が開始されると、通信状態を確認し、記憶装置２４にモニタ受信信号を記憶させる。

手順１受信切替器２６の制御
受信信号が途絶え、アダプティブアレイの運用が休止した後、受信切替器２６を「受信信号」から「記憶装置」に切り替える（ステップＳ１２）。

手順２遅延回路１７の遅延量を制御
遅延回路がディジタル回路である場合、受信信号のサンプル間隔の分解能で遅延量を制御すればよいので、現在の遅延量設定値とその前後±１サンプルの遅延量設定値について遅延量を制御する（ステップＳ１３）。なお、遅延設定量の可変範囲を±１にしたのは、追跡速度の早さよりも同期点判定の確実性を重視した結果であり、追跡速度を重視して遅延設定量の可変範囲を±１以上に拡大しても良い。

手順３相関値の大きさを記録
振幅検出器２３で受信信号の振幅レベルの大きさを測定する。図３に示した相関特性より、最も相関値が高い場所が同期点である。全ての測定が完了してから大小を比較するため遅延量設定値とペアにして相関値を記録しておく（ステップＳ１４）。全ての設定値についての測定が完了するまで、手順２、３を繰り返す（ステップＳ１５）。

手順４相関値最大となる遅延量を選別
記録しておいた結果から、最大の相関値を持つ遅延量設定値をより同期点に近い遅延量設定値であると判断して、遅延回路１７に再設定し同期追跡の一つの過程を完了する（ステップＳ１６）。

手順５受信切替器２６の制御
受信切替器を「受信信号」に切り替えて、アダプティブ・アレイ・アンテナの運用を再開する（ステップＳ１７）。

以上の操作を繰り返すことによって、同期点から外れていても、同期点に近づくように遅延量が修正されていき、やがて同期点で安定する（ステップＳ１８）。

図５は、第２の実施形態に係るアレイアンテナ通信装置の構成を示すブロック図である。第２の実施形態では、モニタ受信信号を直接記憶装置２４に入力せずに、一時保存メモリ２５を設けた。さらに、遅延制御装置２２から一時保存メモリのモニタ受信信号の更新タイミングを制御している。

記憶装置２４に保存する受信信号は、時間的により過去であっても振幅レベルが大きく、クリアなモニタ受信信号を用い、通信品質がより良好なほうが、直近の通信品質の劣弱な受信信号より望ましい。

よって、受信信号で記憶装置のデータを直接上書きするのではなく、一時保存しておき、振幅検出器２３からの振幅値（受信信号電力＝通信品質）を判定して予め定められたしきい値を超えている場合のみ、一時保存した受信信号で記憶装置を上書き更新する。

なお、本実施形態において、振幅検出器２３からの振幅値としたが、振幅検出器２３は、電力検出器であっても良いし、さらに積分器１１の内部で雑音を検出する雑音検出手段を有し、例えば、インパルス性のノイズを検出しても良いし、好ましくは誤り率等を検出して通信品質を測定しても良い。

さらに、第２の実施形態のように空きスロット情報だけでなく、通信品質も考慮することでより精度の良い同期トラッキングが実現できる。

以上説明したように、本発明を用いると、時分割通信を行う移動体通信基地局などのシステムにおいて、参照信号注入手段が無くとも、通信が行われない空き時間を利用して遅延量のズレを調整し、同期を維持することが可能な改良されたアレイアンテナ通信装置を実現できる。なお、本実施形態では基地局について述べたが、移動局においても好適に処理できることはいうまでもない。

なお、ここでは拡散多重及び逆拡散分離を行うための符号信号（拡散符号）として、４つの符号が互いに直交する性質を持つ直交符号を用いたが、相互相関が同期点の判別の障害にならない程度に十分小さい符号信号（例えばＭ系列等の疑似雑音符号）の組み合わせを用いても良い。

第１の実施形態に係るアレイアンテナ通信装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る直交用符号の相関特性を示す特性図である。本発明の実施形態に係るアダプティブアレイ通信装置を用いて実際に測定を行って得られた実験結果である。本発明の実施形態に係る同期トラッキングの処理の流れを示すフローチャートである。第２の実施形態に係るアレイアンテナ通信装置の構成を示すブロック図である。従来のアダプティブアレイ通信装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１アンテナ、２送信電力増幅器、３低雑音増幅器、４送受切替器、５重み付け回路、６分配合成部、７送信器、８受信器、９ベースバンド処理部、１０アダプティブアレイ制御部、１１積分器、１２乗算器、１４モニタ受信器、１６乗算器、１７遅延回路、２１直交用符号発生器、２２遅延制御装置、２３振幅検出器、２４記憶装置、２５一時保存メモリ、２６受信切替器。

Claims

複数の単位アンテナを含むアダプティブ・アレイ・アンテナを用いる送受信系と、各単位アンテナの指向性をモニタするモニタ系と、を有するアレイアンテナ通信装置において、
前記送受信系は、
単位アンテナ毎に設けられたＲＦ送信増幅部と、
単位アンテナ毎に前記ＲＦ送信増幅部と並列に設けられるＲＦ受信増幅部と、
前記ＲＦ送信増幅部又は前記ＲＦ受信増幅部と切り換えて接続される重み付け部と、
複数の重み付け部に接続され、送信信号を分配し、受信信号を合成する分配合成部と、
分配合成部に接続された送信部（ＴＸ）及び受信部（ＲＸ）と、
重み付け部を制御して複数の単位アンテナをアダプティブ・アレイ・アンテナとして機能させるアダプティブアレイ制御部と、
を備え、
前記モニタ系は、
前記ＲＦ受信増幅部から分岐した単位アンテナ毎の信号を拡散多重化する拡散多重部と、
拡散多重化された信号を周波数変換して増幅するモニタ受信部（モニタＲＸ）と、
前記モニタ受信部からの信号を単位アンテナ毎の拡散符号で逆拡散分離する逆拡散分離部と、
前記拡散多重部に供給した拡散符号を前記モニタ受信部の遅延量でタイミングを補正して逆拡散分離部へ拡散符号を供給する同期トラッキング部と、
を備え、
前記同期トラッキング部は、
前記モニタ受信部からの信号を記憶する記憶部と、
前記モニタ受信部からの受信信号と記憶部からの受信信号とを切り替え、記憶部が蓄えた受信信号を蓄えた状態のタイミング情報を保ったまま後段の回路へ出力する信号切替部と、
拡散符号を出力する拡散用符号出力部と、
拡散符号を遅延させる符号遅延部と、
前記逆拡散分離部の少なくとも振幅又は電力を検出するレベル検出部と、
通信状況を示す空きスロット情報を取得して前記信号切替部に切り替え信号を出力し、レベル検出部より検出結果を取得して、前記符号遅延部へ補正された遅延量を設定する遅延制御部と、
を備え、
通信が行われていない空き時間で記憶したモニタ受信信号を使用して遅延量を測定して補正し、補正された遅延量を設定することにより同期トラッキングを行うことを特徴とするアレイアンテナ通信装置。
請求項１に記載のアレイアンテナ通信装置において、
前記遅延制御部は、
アダプティブ・アレイ・アンテナの運用中にモニタ受信信号を前記記憶部に記憶させるモニタ受信信号記憶手段と、
前記空きスロット情報を取得し、遅延量を測定するために前記信号切換部を制御し、
前記逆拡散分離手段にモニタ受信信号を供給する信号供給手段と、
モニタ受信信号のサンプル間隔きざみで前記遅延部の遅延量を可変する遅延量可変手段と、
当該遅延量可変手段による遅延量とレベル検出器の検出結果とを記憶する遅延量記憶手段と、
検出したレベルの大きさを評価指標として、遅延量を前記遅延量記憶手段から検索し、当該遅延量から同期点に最も近い遅延量を判定する遅延量判定手段と、
を備え、
前記符号遅延部に補正された遅延量を設定し同期を確立することを特徴とするアレイアンテナ通信装置。
請求項１又は２に記載のアレイアンテナ通信装置において、
前記評価指標は、振幅又は電力の少なくとも１つの最大又は最小であることを特徴とするアレイアンテナ通信装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載のアレイアンテナ通信装置において、
前記拡散用符号出力部は、
拡散符号を記憶する記憶手段を有し、
同期点で互いに直交しており、直流成分が無く、受信信号に乗算した場合の周波数帯域が等しく、同期点付近では相関値で同期点が判別可能である符号信号を、記憶し、出力することを特徴とするアレイアンテナ通信装置。
請求項４に記載のアレイアンテナ通信装置において、
前記拡散用符号出力部は、さらに、
同相加算して生成される系列について‘０’の連続数が少なく、同相加算して生成される系列について‘０’の個数が少ない符号信号を、記憶し、出力することを特徴とするアレイアンテナ通信装置。
請求項１から５のいずれか１項に記載のアレイアンテナ通信装置を用いた基地局又は移動局において、
通信が行われていない空きスロットを検出してアダプティブ・アレイ・アンテナの同期のトラッキングをすることを特徴とするアレイアンテナ通信装置を用いた基地局又は移動局。
複数の単位アンテナを含むアダプティブ・アレイ・アンテナを用いる送受信工程と、単位アンテナの指向性をモニタするモニタ工程と、を有するアレイアンテナ通信装置の制御方法において、
前記送受信工程は、
単位アンテナ毎に設けられたＲＦ送信増幅工程及びＲＦ受信増幅工程と、
前記ＲＦ送信増幅工程と前記ＲＦ受信増幅工程の信号に重み付けを行う重み付け工程と、
当該重み付け工程で得られた信号を分配合成する分配合成工程と、
分配合成工程の信号を送信する送信工程（ＴＸ）及び信号を受信する受信工程（ＲＸ）と、
前記重み付け工程を制御して複数の単位アンテナをアダプティブ・アレイ・アンテナとして機能させるアダプティブアレイ制御工程と、
を備え、
前記モニタ工程は、
前記ＲＦ受信増幅工程から分岐した単位アンテナ毎の信号を拡散多重化する拡散多重工程と、
拡散多重化された信号を周波数変換して増幅するモニタ受信工程（モニタＲＸ）と、
前記モニタ受信工程からの信号を単位アンテナ毎の拡散符号で逆拡散分離する逆拡散分離工程と、
前記拡散多重工程に供給した拡散符号を前記モニタ受信工程の遅延量でタイミングを補正して逆拡散分離工程へ拡散符号を供給する同期トラッキング工程と、
を備え、
前記同期トラッキング工程は、
前記モニタ受信工程からの信号を記憶する記憶工程と、
前記モニタ受信工程からの受信信号と記憶工程からの受信信号とを切り替え、記憶工程が蓄えた受信信号を蓄えた状態のタイミング情報を保ったまま後段の回路へ出力する信号切替工程と、
拡散符号を出力する拡散用符号出力工程と、
拡散符号を遅延させる符号遅延工程と、
前記逆拡散分離工程の少なくとも振幅又は電力を検出するレベル検出工程と、
通信状況を示す空きスロット情報を取得して前記信号切替工程に切り替え信号を出力し、レベル検出工程より検出結果を取得して、前記符号遅延工程へ補正された遅延量を設定する遅延制御工程と、
を備え、
前記同期トラッキング工程は、
通信が行われていない空き時間で記憶したモニタ受信信号を使用して遅延量を求め補正し、
補正された遅延量に基づき、拡散符号により拡散して多重化された信号から、正しく所望の信号を分離するために、対応する拡散符号をモニタ受信信号に含まれる拡散符号の信号にタイミングを合わせて出力することを特徴とするアレイアンテナ通信装置の制御方法。