JP4457148B2 - アレイアンテナの指向性制御装置及び指向性制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、アレイアンテナの指向性制御装置及び指向性制御方法に関し、特に、アレイアンテナの各アンテナ信号についての重み係数を適応的に更新することによりアレイアンテナの指向性を制御するのに用いて好適な技術に関する。

（１）アレイアンテナ
アレイアンテナとは、複数のアンテナを用いて信号を受信し、アンテナ毎に受信信号に重み係数（ウェイト）をかけて特定の方向からの信号を分離する方式である。
例えば図７に示すように、複数（図７では４本）のアンテナ１００で受信した信号にそれぞれアンテナ１００毎の乗算器１０１により重み係数ｗ₀，ｗ₁，ｗ₂，ｗ₃をそれぞれ乗じる。これらの重み係数ｗ₀，ｗ₁，ｗ₂，ｗ₃は、加算器１０２にて加算（合成）された受信信号と、既知の参照信号であるパイロット信号との比較器１０３での比較により得られる差分（誤差）ｅに基づいて重み更新部１０４によって適応的に更新（制御）される。

これにより、特定の方向に向けて利得を上げる、あるいは特定の方向にヌルを向けて干渉を排除する、などの作用効果を得ることができる。なお、アンテナ１００間の距離は受信信号（あるいは送信信号）の１波長あるいは０．５波長が多く用いられる。
図８に、ある重みを用いた場合のアレイアンテナの指向性の一例を示す。この図８では６方向に強い指向性（又はヌル点）をもつことが分かる。このように指向性をもたせることをビームフォーミングという。

（２）アダプティブアレイアンテナ
目標の方向が既知であれば重み係数の設定は容易である。例えば、ＧＰＳ（Global Posisioning System）を用いる等する方法が考えられる。しかし、移動体通信においては通常、目標の方向は分からないので、例えばＮＬＭＳ（Normalized Least Mean Square）のようなアルゴリズムを用いて重み係数を設定する。

ここで、図９を参照しながらＮＬＭＳ法を用いたアダプティブアレイアンテナの具体的な動作（重み係数の更新）について説明する。簡単にいえば、既知のパイロット信号（パターン）と受信信号とを比較して誤差ｅを求め、この誤差ｅの二乗が最小になるように重み係数ｗ_m〔ｍはアンテナ番号を表し、ｍ＝０，…，Ｍ−１（Ｍは２以上の整数）とする〕を変更する方法である。

即ち、各アンテナ１００での受信信号をｘ_mとし、ビームフォーミング後の信号（即ち、加算器１０２の出力信号）をｙとすると、ｙは次の(1.1)式により表される。

また、パイロット信号について、以下の(1.2)式及び(1.3)式に示すように、正規化係数Ｐと参照シンボルの振幅Ａとを計算する。

さらに、（例えば、チャネル推定値ξを正規化して）位相項Φを下記(1.4)式により求める。

以上より、誤差ｅは、以下の(1.5)式により求められる。ただし、この(1.5)式において、ｄはパイロットパターンを表す。

ｅ＝ＡΦｄ−ｙ (1.5)

図９においては、乗算器１０５，１０６及び加算器１０３によりこの(1.5)式による演算が実現されている。重み更新部１０４は、この誤差ｅを用いて重み係数を更新する。現在の重み係数をｗ_m、更新後の重み係数をｗ_m′とすると、以下の(1.6)式により新しい重み係数ｗ_m′を求める。

ｗ_m′＝ｗ_m＋（μ／Ｐ）ｅｘ_m (1.6)

この(1.6)式中のμはステップ係数であり、図９において本(1.6)式は、乗算器１４１，１４２，１４３，加算器１４４及び重み係数（ウェイト）保持部１４５により実現されている。即ち、各アンテナ１００での受信信号ｘ_mに乗算器１４１，１４２，１４３にてそれぞれ誤差ｅ，正規化係数１／Ｐ，ステップ係数μが乗じられて、上記(1.6)式の第２項〔（μ／Ｐ）ｅｘ_m〕が求められ、これに重み係数保持部１４５に保持されている現在の重み係数ｗ_m〔上記(1.6)式の第１項〕が加算器１４４にてそれぞれ加算されることにより、新たな重み係数ｗ_m′が求められる。

このようにして重み係数ｗ_mが更新されてゆくことにより、例えば図１０（Ａ）に示すごとく誤差ｅをゼロにする方向にビーム方向が変更されてゆくことになる。したがって、ステップ係数μを１にすると（ノイズなどの影響が無ければ）、１ステップでビームが標的（目標）の方向を向くはずである。しかし、現実にはノイズの影響は無視できない。ここで、上記(1.6)式は０＜μ＜１ならば収束する。そこで、図１０（Ｂ）に示すごとく、１ステップ後の誤差ｅが、（１−μ）×誤差ｅになるようにビーム方向は制御される。

ここで、ステップ係数μが大きいと、収束は早いがノイズなどの影響を敏感に受けるため、大きく振動しながら収束することになり、また、収束後もビーム方向がノイズに振られて安定せず、結果的に誤差ｅが大きくなる。そのため、通常はステップ係数μにはかなり小さい値を設定する。しかし、ステップ係数μが小さいと収束が遅くなる。
つまり、ＮＬＭＳアルゴリズムを用いた場合、目標の方向が移動しなければ、いずれは収束する。しかし、移動体通信に用いる場合、移動する目標（移動端末）を追尾する必要がある。目標が固定されている場合には、ステップ係数μは小さい方がノイズに対して鈍感になるので誤り率は低くなるが、収束が遅くなるため高速移動する目標を追尾することができなくなる。

よって、現状では収束の早さと収束後の誤差ｅの大きさとのトレードオフを考慮してステップ係数μの大きさを調整している。つまり、ＮＬＭＳは、本来、標的が移動するような場合には適さないアルゴリズムといえる。そのため、固定されている目標にも、高速で移動する目標にも対応可能なアルゴリズムが求められる。
なお、過去の情報を用いて予測を行なってビーム方向（指向性）の制御を行なう従来技術として、例えば後記特許文献１により提案されている技術がある。

この技術では、受信信号（受信応答ベクトル）を周波数成分（周波数ごとの信号波形）に分解してその係数を求め、時間ｔを大きくすることで周波数ごとの信号波形の変化を予測し、そのときの信号波形を合成することにより、時間ｔにおける受信応答ベクトルを推定している。これにより、外挿処理の場合のようにフェージングの影響によって誤差を生じることなく、送信応答ベクトルを推定することができる。したがって、端末移動速度が早くなりフェージングの程度が激しくなっても（ドップラー周波数が高い環境でも）、正確な送信指向性の制御が可能となる。

しかしながら、この技術は、指向性制御という観点からするとかなり大雑把な方法であるといえる。即ち、受信信号を周波数ごとの信号波形に分解してその係数を求め、周波数ごとの信号波形の変化を予測し、そのときの信号波形を合成することにより、受信応答ベクトルを推定して送信応答ベクトルを推定するので、アンテナ数に関わらず詳細な指向性制御が望めない。つまり、アンテナ数が増加して１アンテナあたりのビーム形状が小さくなった場合に、目標に正確に追従できなくなるおそれがある。

また、推定した送信応答ベクトルからウィナー解などのアルゴリズムを用いて送信ウェイトベクトルを計算する処理も必要なので、最終的な送信ウェイトベクトル（重み係数）を得るのに多大な計算量を要し、結果的に、高速移動する目標には追従できなくなるおそれもある。
本発明は、以上のような課題に鑑み創案されたもので、アレイアンテナにおいて、少ない計算量で、詳細なアンテナビームの指向性制御が可能で、高速移動する目標にも正確に追従できるようにすることを目的とする。
特開２００３−３２１６７号公報

上記の目的を達成するために、本発明は、下記のアレイアンテナの指向性制御装置及び指向性制御方法を要旨としている。即ち、
（１）本発明のアレイアンテナの指向性制御装置は、複数のアンテナの指向性を各アンテナ信号についての重み係数を適応的に更新することにより変更するアレイアンテナの指向性制御装置であって、該アンテナ信号と既知の参照信号との誤差に基づいて上記各重み係数を更新する重み係数更新手段と、該重み係数更新手段による上記各重み係数の更新量を過去の上記誤差に基づいて予測される予測誤差情報に基づいて補正する更新量補正手段とをそなえたことを特徴としている。

（２）ここで、該更新量補正手段は、過去複数の前記誤差についての差分を基に該予測誤差情報を求める予測誤差情報計算部と、該予測誤差情報計算部により得られた該予測誤差情報を上記各重み係数の更新量に加えて前記補正を行なう加算部とをそなえて構成してもよい。
（３）また、該予測誤差情報計算部は、過去複数の前記誤差についての一次差分を求めるように構成してもよい。

（４）さらに、該予測誤差情報計算部は、過去複数の前記誤差についての一次差分の平均を求めるように構成してもよい。
（５）また、該予測誤差情報計算部は、正規化された前記誤差についての差分を基に該予測誤差情報を求めるように構成してもよい。
（６）さらに、該予測誤差情報計算部は、該更新量補正手段により得られた更新量を求めるのに用いた誤差に、所定の更新幅に応じた量を乗じた誤差を基に該予測誤差情報を求めるように構成してもよい。

（７）また、該更新量補正手段は、該予測誤差情報計算部により得られた該予測誤差情報に基づいて当該予測誤差情報によって該更新量を補正するか否かを判定する判定部をそなえていてもよい。
（８）さらに、該判定部は、該更新量の大きさについての閾値との比較判定により、該更新量を補正するか否かを判定するように構成してもよい。

（９）また、該判定部は、該更新量と該予測誤差情報との比についての閾値判定により、該更新量を補正するか否かを判定するように構成してもよい。
（１０）さらに、該予測誤差情報計算部は、該予測誤差情報を求める際に用いる過去複数の前記誤差の数を調整する対象誤差数調整部をそなえて構成してもよい。
（１１）また、本発明のアレイアンテナの指向性制御方法は、複数のアンテナの指向性を各アンテナ信号についての重み係数を適応的に更新することにより変更するアレイアンテナの指向性制御方法であって、該アンテナ信号と既知の参照信号との誤差に基づいて上記各重み係数を更新する重み係数更新ステップと、該重み係数更新ステップによる上記各重み係数の更新量を過去の上記誤差に基づいて予測される予測誤差情報に基づいて補正する更新量補正ステップとを有することを特徴としている。

上記本発明によれば、以下の効果ないし利点がある。
（１）標的の次の位置を予測して予め重み係数を調整（補正）しておくことができるので、高速移動している標的にも精度良く追従できる。
（２）また、個々の重み係数の更新にあたって予測誤差情報を加えるという簡単な計算でビーム方向（指向性）の制御が可能であるから、従来のように多量の計算を必要とせず、非常に少ない計算量で高速な指向性制御を実現できる。したがって、アンテナ数が増加して１アンテナあたりのビーム形状が小さくなった場合でも、標的に正確に追従することが可能となる。

本発明の一実施形態としてのアレイアンテナの受信系に適用される重み更新部（アレイアンテナビーム制御装置）の構成を示すブロック図である。 図１に示す誤差履歴保持・差分計算部の構成例を示すブロック図である。 図１に示す重み係数更新部による指向性制御動作イメージを示す図である。 図１に示す重み係数更新部の第１変形例を示すブロック図である。 図１に示す重み係数更新部の第２変形例を示すブロック図である。 図１により上述した重み更新部の第３変形例として誤差履歴保持・差分計算部１６に着目した構成を示すブロック図である。 従来のアレイアンテナ（受信系）の構成例を示すブロック図である。 従来のアレイアンテナの指向性の一例を示す図である。 従来のアダプティブアレイアンテナ（受信系）の構成例を示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はいずれも従来のアダプティブアレイアンテナによる指向性制御を説明するための模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
〔１〕一実施形態の説明
図１は本発明の一実施形態としてのアレイアンテナの受信系に適用される重み更新部（アレイアンテナビーム制御装置）の構成を示すブロック図で、この図１に示す重み更新部１０は、例えば図９により前述したアダプティブアレイアンテナの受信系における重み更新部１０４と同じ箇所に適用されるもので、アンテナ１００（図９参照）毎にそれぞれ設けられた、複数（この図１ではそれぞれ４つずつ）の乗算器１１，１２，１３と、複数（４つ）の加算器１４と、複数（４つ）の加算器１７とをそなえるとともに、重み係数（ウェイト）保持部１５と、誤差履歴保持・差分計算部１６とをそなえて構成されている。

つまり、本実施形態の重み更新部１０は、図９により前述した重み更新部１０４に比して、誤差履歴保持・差分計算部１６及び加算器１７を有する系が付加されている点が異なっているのである。
ここで、各乗算器１１は、それぞれ、図９に示す乗算器１４１と同様に、アンテナ１００で受信した信号（アンテナ信号）ｘ_m〔ｍはアンテナ番号を表し、ｍ＝０，…，Ｍ−１（Ｍは２以上の整数）とする〕と加算器１０３（図９参照）により得られた誤差ｅとを乗算するものであり、各乗算器１２は、それぞれ、図９に示す乗算器１４２と同様に、乗算器１１の出力に正規化係数１／Ｐを乗じるものであり、各乗算器１３は、それぞれ、図９に示す乗算器１４３と同様に、乗算器１２の出力にステップ係数μを乗じるものである。

つまり、本例においても、これらの乗算器１１，１２，１３によって、前記(1.6)式の第２項〔（μ／Ｐ）ｅｘ_m〕が求められるようになっているのである。
そして、重み係数（ウェイト）保持部１５は、図９に示した重み係数保持部１４５と同様に、アンテナ１００毎の現在の重み係数ｗ_mを保持するものであり、各加算器１４は、それぞれ、図９に示した加算器１４４と同様に、加算器１４の出力（μ／Ｐ）ｅｘ_mに、重み係数保持部１５に保持されている現在の重み係数ｗ_mを加算することによって、前記の(1.6)式で表される新たな（更新後の）重み係数ｗ_m′を求める（重み係数更新ステップを実行する）ものである。

つまり、上記の乗算器１１，１２，１３，加算器１４及び重み係数保持部１５から成る部分は、アンテナ信号とパイロット信号等の既知の参照信号との誤差ｅに基づいて各アンテナ信号についての重み係数ｗ_mを更新する重み係数更新手段として機能するのである。
そして、誤差履歴保持・差分計算部（予測誤差情報計算部）１６は、過去ｎステップ（ｎは１以上の整数）の正規化された誤差ｅ／Ｐの履歴をｅ₀，ｅ₁，…，ｅ_nとして保存するとともに、過去ｎステップの誤差ｅの一次差分〔目標（標的）の移動速度に相当する〕を計算して保存するもので、本例では、差分計算する際に、後述する理由により、下記(2.1)式で示すように、過去の誤差には（１−μ）を乗じるようなっている。

ｅ₀′＝ｅ₀−（１−μ）ｅ₁
ｅ₁′＝ｅ₁−（１−μ）ｅ₂ (2.1)

ｅ_n-1′＝ｅ_n-1−（１−μ）ｅ_n

また、この誤差履歴保持・差分計算部１６は、これらの過去ｎステップの誤差の一次差分（ｅ₀′，ｅ₁′，…，ｅ_n-1′）の平均をｅ′（予測誤差情報）として保存する。

このため、誤差履歴保持・差分計算部１６は、例えば図２に示すように、過去ｎステップ分の正規化された誤差ｅ／Ｐの履歴をｅ₀，ｅ₁，…，ｅ_nとして保持するためのラッチ１６１と、上記（１−μ）を乗じるための乗算器１６２と、上記各一次差分ｅ₀′，ｅ₁′，…，ｅ_n-1′を求めるための負加算（減算）器１６３と、これらの減算器１６３の減算結果を保持するラッチ１６４と、これらのラッチ１６４に保持された各値（一次差分ｅ₀′，ｅ₁′，…，ｅ_n-1′）の平均を求めて平均値をｅ′として保持する平均化部１６５とをそなえて構成される。なお、これらの要素（ブロック）はそれぞれアンテナ１００毎に独立してそなえられる。

次に、図１における各加算器（加算部）１７は、それぞれ、重み係数保持部１５から出力される重み係数ｗ_mに、上記誤差履歴保持・差分計算部１６により得られた上記一次差分（ｅ₀′，ｅ₁′，…，ｅ_n-1′）の平均ｅ′を加算することにより、重み係数ｗ_mを更新するものである。
つまり、誤差履歴保持・差分計算部１６及び加算器１７は、現在の重み係数ｗ_m、更新後の重み係数をｗ_m′とすると、下記の(2.2)式により重み係数を更新するのである（更新量補正ステップ）。

ｗ_m′＝ｗ_m＋（ｘ／Ｐ）μｅ₀＋ｅ′ (2.2)

これは、標的の次の位置を予測して予め重み係数ｗ_mを調整しておく方法であるといえる。例えば図３に上記アルゴリズムによるビーム方向の更新（制御）動作イメージを示す。この図３に示すように、標的が例えば等速直線運動している場合を想定すると、現在のビーム方向２２（１ステップ前のビーム方向２１からμｅ₁により更新された方向）から現在の標的方向２４へビーム方向を更新するには、ｅ₀だけビーム方向を更新する必要があるが、これは（１−μ）ｅ₁により求められる１ステップ前の標的方向２３を基準とすれば当該方向２３からの差分ｅ₀′〔＝ｅ₀−（１−μ）ｅ₁〕を求めればよいことになる。

したがって、上記(2.2)式は、標的の次の位置を予測して予め重み係数ｗ_mを予測項ｅ′により補正しておくことで、高速移動している標的にも精度良く追従できることを意味する。つまり、誤差履歴保持・差分計算部１６及び加算器１７は、重み係数ｗ_mの更新量を過去の上記誤差ｅに基づいて予測される予測誤差情報ｅ′に基づいて補正する更新量補正手段として機能するのである。

また、本例では、個々の重み係数ｗ_mの更新にあたって予測項ｅ′を加えるという簡単な計算でビーム方向（指向性）の制御が可能であるから、従来のように多量の計算を必要とせず、非常に少ない計算量で高速な指向性制御を実現できる。したがって、アンテナ数が増加して１アンテナあたりのビーム形状が小さくなった場合でも、標的に正確に追従することが可能となる。

なお、上記(2.1)式で、過去の誤差に（１−μ）を乗じるのは、最終的な重み係数の更新量は、上記(2.2)式で示されるように、（ｘ／Ｐ）μｅ₀＋ｅ′となっているため、もし、（１−μ）をかけずに差分を計算すると、μｅ₀の項で更新される分がｅ′の項で打ち消されてしまうからである。その理由は、μｅ₀の項は通常のＮＬＭＳを用いた場合と同じであるが、単純に差分を計算すると、この項でせっかく更新した量を打ち消すようなｅ′の値が得られるからである。よって、差分を計算する際にステップ係数（所定の更新幅）に応じた量（１−μ）を乗じることにより、ＮＬＭＳで更新した量以外の差分を基にｅ′の値を計算するようにしているのである。

つまり、誤差履歴保持・差分計算部１６は、上記重み係数ｗ_mの更新量を求めるのに用いた誤差ｅに、ステップ係数（所定の更新幅）に応じた量（１−μ）を乗じた誤差を基に予測項ｅ′を求めるようになっているのである。
〔２〕第１変形例の説明
図４は上述した重み更新部１０の第１変形例を示すブロック図で、この図４に示す重み更新部１０は、図１により上述した構成に比して、誤差履歴保持・差分計算部１６の出力部に閾値絶対判定部１８がそなえられている点が異なる。なお、以下において、既述の符号と同一符号を付して説明するものは、特に断らない限り、既述のものと同一若しくは同様のものである。

ここで、上記の閾値絶対判定部１８は、誤差履歴保持・差分計算部１６により得られた誤差ｅ′に基づいて当該誤差ｅ′によって重み係数ｗ_mの更新量を補正するか否かを判定するもので、本例では、誤差履歴保持・差分計算部１６で得られた誤差（予測項）ｅ′と誤差ｅ′に関する閾値とを比較して、誤差ｅ′が閾値以上であれば当該誤差ｅ′を加算器１７に出力する一方、誤差ｅ′が閾値未満であれば、当該誤差ｅ′を加算器１７に出力しないようになっている。

つまり、誤差ｅ′が閾値未満で小さい場合（例えば、標的がほとんど移動していないような場合）には、当該誤差ｅ′は重み係数ｗ_mの補正には利用しない（通常のＮＬＭＳアルゴリズムによる動作をする）ようになっているのである。
これにより、標的が高速移動しているような場合（誤差ｅ′が閾値以上で大きい場合）には、上述した実施形態と同様に、誤差履歴保持・差分計算部１６で得られた誤差ｅ′が加算器１７に出力されて、重み係数ｗ_mの更新量（ｘ／Ｐ）μｅ₀に加えられ補正される。これに対し、標的がほとんど移動していないような場合（誤差ｅ′が閾値未満で小さい場合）には、当該誤差ｅ′は閾値絶対判定部１８により加算器１７には出力されず、重み係数ｗ_mの更新量は補正されない。

このように、本変形例によれば、誤差ｅ′の大きさ（標的の移動状況）によって当該誤差ｅ′を重み係数ｗ_mの更新量の補正に利用するか否かを判定して、誤差ｅ′を利用した重み更新アルゴリズム及び誤差ｅ′を利用しない通常のＮＬＭＳによる重み更新アルゴリズムのいずれかを選択的に実行するので、上述した実施形態と同様の作用効果が得られるほか、標的の移動状況に応じて適切な重み更新アルゴリズムを適用することができるので、ビーム方向の標的への追従性をより向上することができる。

〔３〕第２変形例の説明
図５は図１により前述した重み更新部１０の第２変形例を示すブロック図で、この図５に示す重み更新部１０は、図１に示すものに比して、誤差履歴保持・差分計算部１６の出力部に閾値比較相対判定部１８′がそなえられている点が異なる。
ここで、この閾値比較相対判定部１８′も、誤差履歴保持・差分計算部１６により得られた誤差ｅ′に基づいて当該誤差ｅ′によって重み係数ｗ_mの更新量を補正するか否かを判定するものであるが、本例では、誤差履歴保持・差分計算部１６で得られた誤差ｅ′と、加算器１３の出力、即ち、重み係数ｗ_mの更新量（ｘ／Ｐ）μｅ₀との比についての閾値比較により誤差ｅ′を加算器１７に出力するか否かを決定するようになっている。例えば、誤差ｅ′の更新量（ｘ／Ｐ）μｅ₀に対する割合が閾値以上であれば、当該誤差ｅ′を加算器１７に出力し、誤差ｅ′の更新量（ｘ／Ｐ）μｅ₀に対する割合が閾値未満であれば、当該誤差ｅ′は加算器１７には出力せず、通常のＮＭＬＳによる更新アルゴリズムで重み係数ｗ_mの更新を行なわせることができる。

このように、本例においても、第１変形例と同様に、標的の移動状況によって当該誤差ｅ′を重み係数ｗ_mの更新量の補正に利用するか否かを判定して、誤差ｅ′を利用した重み更新アルゴリズム及び誤差ｅ′を利用しない通常のＮＬＭＳによる重み更新アルゴリズムのいずれかを選択的に実行するので、標的の移動状況に応じて適切な重み更新アルゴリズムを適用することができ、ビーム方向の標的への追従性をより向上することができる。

〔４〕第３変形例の説明
図６は図１により上述した重み更新部１０の第３変形例として誤差履歴保持・差分計算部１６に着目した構成を示すブロック図で、この図６に示す誤差履歴保持・差分計算部１６は、図２に示した構成に比して、平均化部１６５に代えて平均処理部１６５′がそなえられている点が異なる。

ここで、この平均処理部１６５′は、平均を求めるのに用いる誤差ｅの履歴数（過去のステップ数）ｎを調整する対象誤差数調整部としての機能を有するもので、これにより、収束の早さ（標的に対する追従速度）を重視するかノイズに対して鈍感にする（追従動作の安定性向上を重視する）かの調整が可能になる。
例えば、最初の少数の誤差ｅ′の値が所定の閾値以上であれば、標的が高速移動している状況と考えられるので、平均化対象とする履歴数ｎを小さくすることにより追従速度を重視し、逆に、誤差ｅ′の値が前記閾値未満であれば、標的がほとんど移動していないような状況と考えられるので、履歴数ｎを大きくすることにより追従動作の安定性を重視することができる。

また、追従開始直後は平均化対象の履歴数ｎを小さくしておき、その後、徐々に履歴数ｎを大きくすることもできる。このようにすれば、追従開始時の計算量を抑えることができるので、追従開始時の指向性制御の応答速度を向上することができる。
さらに、平均をとる際に、過去の履歴ほど比重を下げて加重平均をとることもできる。このようにすれば、実際の標的に対する追従性をより向上することできる。特に、平均化対象の履歴数ｎが固定の場合には有効な手段になると考えられる。

〔５〕送信系の説明
上述した例においては、いずれも受信系について説明したが、送信系にも上記と同様の方法を適用可能である。
即ち、例えば、パイロット信号等との比較により誤差ｅのフィードバックが送信系において得られるならば、当該誤差ｅから上記と同様に予測項である誤差ｅ′を求め、これを送信系アンテナの重み係数に加えて更新することで、上述した受信系と同様に、非常に少ない計算量で、高速移動している標的にも精度良く追従することが可能となる。

また、誤差ｅをフィードバックするのではなく、受信系において上述したごとく得られた誤差ｅ′、あるいは、誤差ｅ′による補正後の重み係数ｗ_mをフィードバックするようにしてもよい。
〔６〕その他
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはいうまでもない。

例えば、上述した例においては、誤差履歴保持・差分計算部１６において、誤差ｅの一次差分（標的の移動速度）を計算して保存しているが、二次差分（標的の加速度：ｅ0″，ｅ1″，…，ｅn-1″）や三次差分をも計算、保存して、重み係数ｗmの更新量の補正に利用するようにしてもよい。
〔７〕付記
（付記１）
複数のアンテナの指向性を各アンテナ信号についての重み係数を適応的に更新することにより変更するアレイアンテナの指向性制御装置であって、
該アンテナ信号と既知の参照信号との誤差に基づいて上記各重み係数を更新する重み係数更新手段と、
該重み係数更新手段による上記各重み係数の更新量を過去の上記誤差に基づいて予測される予測誤差情報に基づいて補正する更新量補正手段とをそなえたことを特徴とする、アレイアンテナの指向性制御装置。
（付記２）
該更新量補正手段が、
過去複数の前記誤差についての差分を基に該予測誤差情報を求める予測誤差情報計算部と、
該予測誤差情報計算部により得られた該予測誤差情報を上記各重み係数の更新量に加えて前記補正を行なう加算部とをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１記載のアレイアンテナの指向性制御装置。
（付記３）
該予測誤差情報計算部が、
過去複数の前記誤差についての一次差分を求めるように構成されたことを特徴とする、付記２記載のアレイアンテナの指向性制御装置。
（付記４）
該予測誤差情報計算部が、
過去複数の前記誤差についての一次差分の平均を求めるように構成されたことを特徴とする、付記２記載のアレイアンテナの指向性制御装置。
（付記５）
該予測誤差情報計算部が、
正規化された前記誤差についての差分を基に該予測誤差情報を求めるように構成されたことを特徴とする、付記２〜４のいずれか１項に記載のアレイアンテナの指向性制御装置。
（付記６）
該予測誤差情報計算部が、
該更新量補正手段により得られた更新量を求めるのに用いた誤差に、所定の更新幅に応じた量を乗じた誤差を基に該予測誤差情報を求めるように構成されたことを特徴とする、付記２〜５のいずれか１項に記載のアレイアンテナの指向性制御装置。
（付記７）
該更新量補正手段が、
該予測誤差情報計算部により得られた該予測誤差情報に基づいて当該予測誤差情報によって該更新量を補正するか否かを判定する判定部をそなえたことを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載のアレイアンテナの指向性制御装置。
（付記８）
該判定部が、
該更新量の大きさについての閾値との比較判定により、該更新量を補正するか否かを判定するように構成されたことを特徴とする、付記７記載のアレイアンテナの指向性制御装置。
（付記９）
該判定部が、
該更新量と該予測誤差情報との比についての閾値判定により、該更新量を補正するか否かを判定するように構成されたことを特徴とする、付記７記載のアレイアンテナの指向性制御装置。
（付記１０）
該予測誤差情報計算部が、
該予測誤差情報を求める際に用いる過去複数の前記誤差の数を調整する対象誤差数調整部をそなえて構成されたことを特徴とする、付記２〜９のいずれか１項に記載のアレイアンテナの指向性制御装置。
（付記１１）
複数のアンテナの指向性を各アンテナ信号についての重み係数を適応的に更新することにより変更するアレイアンテナの指向性制御方法であって、
該アンテナ信号と既知の参照信号との誤差に基づいて上記各重み係数を更新する重み係数更新ステップと、
該重み係数更新ステップによる上記各重み係数の更新量を過去の上記誤差に基づいて予測される予測誤差情報に基づいて補正する更新量補正ステップとを有することを特徴とする、アレイアンテナの指向性制御方法。

以上詳述したように、本発明によれば、少ない計算量で、アレイアンテナの詳細な指向性制御が可能で、高速移動する目標にも正確に追従できるので、無線通信分野、特に、移動体通信分野において極めて有用であると考えられる。

Claims (6)

1. 複数のアンテナの指向性を各アンテナ信号についての重み係数を適応的に更新することにより変更するアレイアンテナの指向性制御装置であって、
   該アンテナ信号と既知の参照信号との誤差に基づいて上記各重み係数を更新する重み係数更新手段と、
   該重み係数更新手段による上記各重み係数の更新量を過去の上記誤差に基づいて予測される予測誤差情報に基づいて補正する更新量補正手段とをそなえたことを特徴とする、アレイアンテナの指向性制御装置。
2. 該更新量補正手段が、
   過去複数の前記誤差についての差分を基に該予測誤差情報を求める予測誤差情報計算部と、
   該予測誤差情報計算部により得られた該予測誤差情報を上記各重み係数の更新量に加えて前記補正を行なう加算部とをそなえて構成されたことを特徴とする、請求項１記載のアレイアンテナの指向性制御装置。
3. 該予測誤差情報計算部が、
   該更新量補正手段により得られた更新量を求めるのに用いた誤差に、所定の更新幅に応じた量を乗じた誤差を基に該予測誤差情報を求めるように構成されたことを特徴とする、請求項２記載のアレイアンテナの指向性制御装置。
4. 該更新量補正手段が、
   該予測誤差情報計算部により得られた該予測誤差情報に基づいて当該予測誤差情報によって該更新量を補正するか否かを判定する判定部をそなえたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアレイアンテナの指向性制御装置。
5. 該予測誤差情報計算部が、
   該予測誤差情報を求める際に用いる過去複数の前記誤差の数を調整する対象誤差数調整部をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載のアレイアンテナの指向性制御装置。
6. 複数のアンテナの指向性を各アンテナ信号についての重み係数を適応的に更新することにより変更するアレイアンテナの指向性制御方法であって、
   該アンテナ信号と既知の参照信号との誤差に基づいて上記各重み係数を更新する重み係数更新ステップと、
   該重み係数更新ステップによる上記各重み係数の更新量を過去の上記誤差に基づいて予測される予測誤差情報に基づいて補正する更新量補正ステップとを有することを特徴とする、アレイアンテナの指向性制御方法。

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