JP4606647B2 - 適応送受信機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はディジタル無線通信システムにおいて、同一チャネル干渉波が存在する伝搬環境下、又はマルチパス伝搬環境下で複数のアンテナ素子から成るアレーアンテナを用いてアンテナ指向性のビームを生成してパスダイバーシチ受信を実現すると共に、そのアンテナ指向性のビームを用いて送信を行う適応送受信機の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
干渉波の存在する環境におけるディジタル通信において、アダプティブアレーアンテナは干渉波の方向に指向性のヌルを形成することによって干渉波を抑圧する。また、図6に示すように従来のK個のアンテナ素子からなるアレーアンテナを用いることによって、受信された信号を先行波信号と複数の遅延波信号に分離した後、遅延時間差から異なるタイミングの送信信号を生成し、重み付けをして合成することにより通信相手の受信環境に適した送信信号を生成し送信することを実現している。
【0003】
図6はアダプティブアレーアンテナを用いた従来例の適応送受信機のブロック図である。同図において、Rは受信部、Tは送信部、311〜31Kはアンテナ素子で、送受信用アレーアンテナを構成する。受信部Rにおいて、321〜32Lはベースバンド信号発生器、33は参照信号メモリ、34は相関器、3511〜35LKは複素用掛算器、361〜36Lは複素加算器、371〜37Lは遅延補正器、38はM波合成器、39は適応制御プロセッサである。また送信部Tにおいて、3a1〜3aLは遅延器、3b11〜3bLKは複素掛算器、3c1〜3cKは複素加算器、3d1〜3dKはRF信号発生器である。上記適応送受信機は送信信号に対する適応制御を行うが、その制御の為の情報は受信部Rから得る。受信部Rで得られる受信信号は送受局にてディジタル信号によりディジタル変調され、図5に示すように、時間幅Tpreのフレーム同期タイミング検出等に用いるプリアンブル信号の後に、時間幅Tdのデータ信号が続くフレーム構成で送られてくるものとする。まず、K個の各アンテナ素子311〜31Kからの受信信号に対して、それぞれベースバンド信号発生器321〜32Kで、RF周波数帯の受信信号をベースバンド帯へ周波数変換し、受信ベースバンド信号x1(t)〜xK(t)を生成する。次に、各ベースバンド信号発生器321〜32Kからの受信ベースバンド信号x1(t)〜xK(t)は掛算器3511〜35Kにより適応制御プロセッサ39からの異なるL個の重み付け係数のベクトルW1〜WLで重み付けを行い、先行波信号とN−1個の遅延波信号を含む計L個の到来波信号y1(t)〜yK(t)を推定して出力する。具体的には以下の式で到来波信号y1(t)を推定する。
【0004】
【数1】
【0005】
一方、L個の各到来波信号のフレーム同期タイミングは、参照信号メモリ33に保持されているプリアンブル信号21と受信ベースバンド信号を元に計算する。すなわち、相関器34においてフレーム信号区間Tf(Tpre+Td)でプリアンブル信号と受信ベースバンド信号との間の相関値を計算し、その絶対値2乗の大きいほうからL個のピークが検出されるタイミングをL個の各到来波信号のフレーム同期タイミングt1〜tLとする。
【0006】
相関器34で得られたL個の各到来波信号のフレーム同期タイミングt1〜tLを元に、各受信信号の遅延時間の補正を遅延補正器371〜37Lで行い、また、相関器34で各到来波信号のタイミング検出に利用する相関値のピークの高さから各到来波信号の受信信号の電力P1〜PLを推定し、M波合成器38で遅延補正された各受信信号の内、受信信号電力の大きいほうからM個を選択し合成を行い、到来波信号を出力する。
【0007】
遅延器3a1〜3aLでは相関器34で得られたL個の各到来波信号のフレーム同期タイミングt1〜tLに対応して、L個の異なるタイミングの送信信号s(t)を生成する。そして、そのL個の送信信号に対し掛算器3b11〜3bLKにより重み付け係数のベクトルW1〜WLで重み付けを行い加算器3c1〜3cKで合成を行い、K個の各アンテナ素子311〜31Kから送信するK個の送信信号s1(t)〜sK(t)を出力する。具体的には以下の式で各アンテナ素子に対する送信信号を生成する。
【0008】
【数2】
【0009】
RF信号発生器3d1〜3dKではK個の送信信号S1(t)〜SK(t)を周波数変換してRF信号を出力する。
【0010】
図7は図6に示す従来の適応送信機における適応制御プロセッサの構成を示している。図7において、複素減算器421〜42Lは上述の推定されたL個の到来波信号y1(t)〜yK(t)〜と参照信号メモリ43に保持されているプリアンブル信号21の差分である誤差信号e1(t)〜eK(t)を出力する。重み演算回路41では、受信ベースバンド信号x1(t)〜xK(t)と誤差信号e1(t)〜eK(t)を用いて、誤差信号e1(t)〜eK(t)の2乗平均が小さくなるように、重み付け係数のベクトルW1〜WLを任意のアルゴリズムで求め、出力する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
図6に示した従来の適応送信機の構成では、上述したようにマルチパス伝搬環境下で電力の大きいほうからL個の到来波信号のフレーム同期タイミングを検出して、そのタイミングでL個の異なるタイミングの送信信号を遅延器3a1〜3aLで生成する。しかしこのような構成であると、マルチパスフェージング環境下では各到来波信号の電力が時間と共に変化し、フレーム同期タイミングのジッタが増える。フレーム同期タイミングのジッタが増え、検出精度の劣化が起こると、遅延器3a1〜3aLで送信信号に与える遅延時間に影響を及ぼす。また、同一チャネル干渉波が存在し、その電力が所望波よりある程度以上強くなるとフレーム同期の検出精度は劣化し、上述と同様の影響がでる.この影響によって、通信相手側の受信信号が劣化し通信相手側の受信特性に影響を及ぼす。
【0012】
本発明の目的は、同一チャネル干渉波が所望波より強いような環境においても、精度の高い各受信波信号の同期タイミングの検出を行え、そのタイミングを用いて送信ビームを形成する適応送受信機を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る請求項1記載された適応送受信機は、所定の配置形状で近接して並置されたK個(Kは2以上の整数)のアンテナ素子からなるアレーアンテナによって受信されたK個の、フレーム同期信号を含むフレーム構成の受信信号から、最も早くアレーアンテナに到達する先行波信号と、上記先行波信号から遅延して到達するN−1個(NはK−1以下の整数)の遅延波信号とを用いて送信信号に対するタイミングと重みを計算する適応送受信機であって、上記受信信号を、上記K個のアンテナ素子で受信し、ベースバンド帯へ周波数変換をして受信ベースバンド信号を出力する受信手段と、上記受信ベースバンド信号に対して、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対応する複数の重み係数を乗算し、合成することによって、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号を取り出して出力するビーム形成手段と、上記受信ベースバンド信号と上記ビーム形成手段の出力信号から、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号にそれぞれ対応する上記重み付け係数を乗算して出力するとともに、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対応するフレームの同期タイミングを出力する適応制御手段と、上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対応するフレームの同期タイミングに基づいて、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号のフレーム同期タイミングが一致するように、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号の遅延補正を行う遅延補正手段と、上記受信ベースバンド信号と、参照信号メモリに保持されている上記フレーム同期信号との相関値から、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号の電力を推定して出力する電力推定手段と、上記遅延補正手段の出力信号のうち、上記電力推定手段の出力から推定した電力の大きいM(MはN以下)波の出力信号を合成し、前記到来波信号を出力する合成手段と、上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対応するフレームの同期タイミングを用いて、L個の異なるタイミングの送信信号を生成する送信タイミング制御手段と、上記送信タイミング制御手段の出力に上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号にそれぞれ対応する重み係数を乗算する送信ビーム形成手段と、上記送信ビーム形成手段の出力をRF帯へ周波数変換をして送信RF信号を出力する送信手段と、を備え、前記適応制御手段は、上記受信ベースバンド信号のサンプリング時間間隔毎に、上記アンテナ素子毎の受信ベースバンド信号と、上記L個のビーム形成手段の出力信号と参照信号との差を表す誤差信号とから、任意のアルゴリズムを用いて誤差信号の平均2乗誤差が最小となるように上記アンテナ素子毎の重み付けの為の重み付け係数を決定する重み演算回路と、上記L個のビーム形成手段の各々の上記誤差信号の平均2乗誤差を計算する平均2乗誤差演算器と、上記平均2乗誤差演算器の出力するL個の平均2乗誤差と、予め設定した閾値とを比較し、上記平均2乗誤差が閾値以下に下がった時刻を、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の到来波信号のフレーム同期タイミングとして出力する閾値比較器と、で構成されたことを特徴とする。
【0014】
以上のように構成された請求項1記載の適応送受信機においては、上記各アンテナ素子によって受信されたK個の受信信号に対してそれぞれ、対応する重み付け係数が乗算され、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号が、所定の時間間隔で取り出されて上記ビーム形成手段から出力される。上記ビーム形成手段から出力された上記先行波信号とN−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対してそれぞれ、上記適応制御手段から出力されるフレームの同期タイミングに基づいて、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号のフレーム同期タイミングが一致するよう遅延の補正が行われる。一方、L個の到来波信号の受信電力が、受信信号とプリアンブル信号との間の相関値から推定され、その値から遅延補正が行われた上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号の内、電力の大きいM個が選択され合成されて出力される。また、上記適応制御手段から出力されるフレーム同期タイミングに基づいて、L個の異なるタイミングの送信信号を生成し、上記適応制御手段から出力される重み付け係数を乗算することで送信側の指向性ビームを形成する。これをRF信号に周波数変換をして送信する。
【0015】
上記送信タイミング制御手段で正確なタイミング制御が行われないと、正確な送信ビームが形成されないので、より正確なフレームの同期タイミングを適応制御手段から得ている。これによって、請求項1記載の適応送受信機は、適切な送信ビームの形成が可能となり、従来例に比較して特性の改善を図ることができる。
【0016】
また、本発明の請求項1に記載された適応送受信機は、前記適応制御手段が、上記受信ベースバンド信号のサンプリング時間間隔毎に、上記アンテナ素子毎の受信ベースバンド信号と、上記L個のビーム形成手段の出力信号と参照信号との差を表す誤差信号とから、任意のアルゴリズムを用いて誤差信号の平均2乗誤差が最小となるように上記アンテナ素子毎の重み付けの為の重み付け係数を決定する重み演算回路と、上記誤差信号の平均2乗誤差を計算する平均2乗誤差演算器と、上記平均2乗誤差演算器の出力と閾値との比較から上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号の前記フレーム同期タイミングを出力する閾値比較器と、で構成されたことを要旨とする。
【0017】
このような構成により、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号の各フレーム同期タイミングを上記ビーム形成手段の出力と保持しておいたプリアンブル信号との差である誤差信号から得ることを特徴としているので、請求項1記載の適応送受信機は、従来の受信信号とプリアンブル信号との相関値から得られるフレームの同期タイミングより精度の高い同期タイミングを用いて、送信ビームの形成を行う為、通信相手側の受信特性の改善を図ることができる。
【0018】
本発明の請求項2に記載された適応送受信機は、請求項1記載の適応送受信機において、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の到来波推定信号の内、合成するM個の信号の選択基準が異なるだけで、他の構成は同一である。請求項2記載の適応送受信機は、請求項1記載の適応送信機における電力推定手段がない。その代わりに、適応制御手段より出力される上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の到来波推定信号の各フレーム同期タイミングを検出した時刻における誤差信号の平均2乗誤差値の小さいM波を選択して合成することを特徴とする。
【0019】
以上のように、請求項2記載の適応送受信機は請求項1記載の適応送信機で必要であった電力推定手段を必要としないため、回路規模を少なくした適応送受信機を実現することができる。
【0020】
また、本発明の請求項2記載の適応送受信機は、前記適応制御手段において、閾値比較器が、前記フレームの同期タイミングだけでなく、これと同時に該フレーム同期タイミングの検出に用いた上記平均2乗誤差の値を出力する点が請求項1とは異なっている。
【0021】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明の適応送受信機の第1の実施例を示す。同図において、511〜51Kはアレーアンテナを構成するアンテナ素子、Rは受信部、Tは送信部である。
受信部Rにおいて、521〜52Kはベースバンド信号発生器、5511〜55LKは複素掛算器及び561〜56Lは複素加算器でビーム形成手段B1を構成する。571〜57Lは遅延補正器で遅延補正手段B2を構成する。53は参照信号メモリ、54は相関器、58はM波合成器、59は適応制御プロセッサである。
【0022】
送信部Tにおいて、5a1〜5abは遅延器で、送信タイミング制御手段B3を構成する。5b11〜5bLKは複素掛算器、5c1〜5cKは複素加算器で送信ビーム形成手段B4を構成する。5d1〜5dKはRF信号発生器である。
【0023】
上記実施例の主要な構成部分の機能は下記の通りである。
(1) 受信ベースバンド信号発生器521〜52Kは、複数のアンテナ素子511〜51Kからの受信信号をベースバンド帯へ周波数変換をして受信ベースバンド信号x1(t)〜xK(t)を生成する。
(2) 適応制御プロセッサ59は、ベースバンド信号発生器521〜52Kの出力信号x1(t)〜xK(t)とビーム形成手段B1の出力信号y1(t)〜yL(t)に基づいて、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の到来波信号に対応する重み付け係数のベクトルW1〜WL、及びフレームの同期タイミングt1〜tLを推定し出力する。
(3) ビーム形成手段B1はベースバンド信号発生器521〜52Kの出力信号x1(t)〜xK(t)を適応制御プロセッサ59から出力される重み付け係数ベクトルW1〜WLを用いて合成を行い、出力する。
(4) 相関器54は参照信号メモリ53に保持されているプリアンブル信号21とベースバンド信号発生器521から出力される受信ベースバンド信号x1(t)との間の相関値を計算し、L個の高いピーク値からL個の到来波信号の受信電力を推定し出力する。
(5) 遅延補正手段B2は適応制御プロセッサ59から出力されるL個の到来波信号y1(t)〜yL(t)のフレーム同期タイミングt1〜tLを用いて、各ビーム形成手段B1出力信号y1(t)〜yL(t)のフレームの同期が一致するよう、適切な遅延処理を行う。
(6) M波合成器58は相関器54で推定されたL個の到来波信号の受信電力を用いて、遅延補正手段B2の出力信号の内、電力の強いM波を選択して合成を行い出力y1(t)を生成する。
(7) 送信タイミング制御手段B3は適応制御プロセッサ59から出力されるL個のタイミングを用いて、L個の異なるタイミングの送信信号s(t)を生成する。
(8) 送信ビーム形成手段B4は、送信タイミング制御手段B3から出力されるL個の送信信号に適応制御プロセッサ59から出力される重み付け係数のベクトルW1〜WLを乗算し、その結果の要素毎の合成を行い、出力する。
(9) RF信号発生器5d1〜5dKでは送信ビーム形成手段B4から出力される信号を周波数変換して、RF帯の信号を出力する。
【0024】
また、適応制御プロセッサ59の構成を図2に示す。同図において、61は重み演算回路、621〜62Lは複素減算器、63は参照信号メモリ、641〜64Lは平均2乗誤差演算器、651〜65Lは閾値比較器で、同図における主要な構成部分の機能は下記の通りである。
(1) 重み演算回路61はベースバンド信号発生器521〜52Kの出力信号x1(t)〜xK(t)と減算器621〜62Lから出力される誤差信号e1(t)〜eK(t)を元に重み付け係数ベクトルW1〜WLを出力する。
(2) 減算器621〜62Lはビーム形成手段B1の出力信号y1(t)〜yL(t)と参照信号メモリ63に保持されているプリアンブル信号21の内参照する信号区間d(t)との差分を計算し、誤差信号e1(t)〜eK(t)として出力する。
(3) 平均2乗誤差演算器641〜64Lは、誤差信号e1(t)〜eK(t)の2乗平均を逐次計算し出力する。
(4) 閾値比較器651〜65Lは、平均2乗誤差演算器641〜64Lの出力とある閾値との比較を行い、平均2乗誤差演算器641〜64Lの出力が閾値以下に下がった時刻をL個の到来波信号のフレーム同期タイミングとして出力する。
【0025】
次に、第1の実施例の動作を説明する。K本(Kは2以上の整数)のアンテナ素子511〜51Kからの受信信号は、ベースバンド信号発生器521〜52Kでベースバンド帯にダウンコンバートされ受信ベースバンド信号x1(t)〜xK(t)として出力される。適応制御プロセッサ59はサンプリング周期Tsごとにベースバンド信号発生器521〜52Kからの出力信号x1(t)〜xK(t)と後述するビーム形成手段B1の出力信号y1(t)〜yL(t)とを入力として、そのビーム形成手段B1の出力信号y1(t)〜yL(t)と送信されたプリアンブル信号21との平均2乗が最小となるように、任意のアルゴリズムを用いて重み付け係数のベクトルW1〜WLを推定し、ビーム形成手段B1へ出力する。
【0026】
ビーム形成手段B1はサンプリング周期Tsごとに更新され入力される重み付け係数のベクトルW1〜WLと受信ベースバンド信号x1(t)〜xK(t)を複素乗算器551i〜55Li(1≦i≦K)で乗算し、複素加算器561〜56Lにおいて、その乗算結果を足し合わせて、サンプリング周期Tsごとに合成信号y1(t)〜yL(t)を出力する.上述の操作は、L個の独立な線形合成を行うことに相当し、受信ベースバンド信号に含まれる干渉波信号を打ち消すことでその電力を雑音電力程度にまで抑圧し、L個の到来波の信号を抽出することができる。
【0027】
参照信号メモリ63は時間間隔Tpreのプリアンブル信号のうち参照する信号区間を保持していて、その信号d(t)を出力する。減算器621〜62Lはプリアンブル信号d(t)とL個の到来波の推定信号であるビーム形成手段出力y1(t)〜yL(t)との差分である誤差信号
【0028】
【数3】
を時刻サンプリング点jごとに出力する。
【0029】
平均2乗誤差演算器641〜64Lでは減算器621〜62LからのL個の誤差信号e1(t)〜eL(t)の各平均2乗誤差
【0030】
【数4】
【0031】
を計算する。閾値比較部651〜65Lでは、平均2乗誤差演算器641〜64Lの出力を所定閾値と比較を行い、誤差信号の2乗平均が閾値以下に落ちたタイミングからL個の到来波のフレームの同期タイミングを求め出力する。これは、プリアンブル信号d(t)とビーム形成手段の出力信号y1(t)〜yL(t)とのタイミングが一致した時、誤差信号e1(t)〜eL(t)の2乗平均が確率的に一番小さくなるからである。
【0032】
遅延補正手段B2ではL個の到来波の推定信号であるビーム形成手段B1の出力信号y1(t)〜yL(t)の間のフレーム同期を一致させることを行う。L個の到来波信号は各々違ったフレームタイミングで到来するが、このL個の到来波信号の推定信号を後述のM波合成器58で合成するためには、各々の信号のフレーム同期を一致させる必要がある。適応制御プロセッサ59より入力されるL個の到来波推定信号y1(t)〜yL(t)に対するフレーム同期タイミングt1〜tLに基づいて、各々のL個の信号を適切に遅延させL個全ての推定信号のフレームを同期させる。
【0033】
M波合成器58では遅延補正手段B2のL個の出力信号の内、相関器54より入力される各々の到来波推定信号に対する受信電力Pを用い、その受信電力の大きいM個の到来波推定信号のみを合成して到来波信号を出力する。
【0034】
送信タイミング制御手段B3ではL個の到来波の推定信号から得られる各信号の遅延時間を用いて、送信信号s(t)の送信タイミングの制御を行う。遅延時間の差は伝播距離の差であるため、送信側で前もってL個の異なるタイミングの送信信号を生成し、到来方向にビームを向けて送信すれば、受信側ではタイミングの一致したマルチパスを介して受信することが出来る。
【0035】
送信ビーム形成手段B4ではサンプリング周期Tsごとに更新され入力される重み付け係数のベクトルW1〜WLと異なるタイミングの送信信号s(t−t1)〜s(t−tL)を複素乗算器5b1i〜5bLi(1≦i≦K)で乗算し、複素加算器5c1〜5cKにおいて、その乗算結果を足し合わせて、サンプリング周期Tsごとに合成信号を出力する。上述の操作は、L個の独立な線形合成を行うことに相当し、受信部で得られた重み付け係数ベクトルを用いることで、到来波と同じ方向にビームを持つ放射パターンで送信信号を送信することが出来る。
RF信号発生器5d1〜5dKは送信ビーム形成手段B3の出力信号に周波数変換を施し、RF帯の信号としてアンテナ素子511〜51Kに送る。
【0036】
本発明の第2の実施例を説明する構成図を図3に示す。
第2の実施例が図4で表された第1の実施例と異なる点は、図3におけるM波合成器78と適応制御プロセッサ79の機能である。
適応制御プロセッサ79の具体的な構成を図4に示す。適応制御プロセッサ79の基本的な構成は第1の実施例の適応制御プロセッサ59を表した図2とほぼ同じであるが、閾値比較器851〜85Lの出力が異なる。閾値比較器851〜85Lの出力は、入力である各々到来波推定信号の誤差信号e1(t)〜eK(t)の2乗平均が閾値以下に落ちたタイミングからL個の到来波のフレーム同期タイミングt1〜tL、およびその時点での誤差信号の2乗平均の値e1〜eLを出力する。
【0037】
M波合成器78は適応制御プロセッサ79から入力されるL個の誤差値の内、値の小さいM個を選択し、その誤差値が出力されるM個の到来波推定信号を合成し出力する。
以上が第1の実施例と異なる点であり、 他の動作は全く同じである。
【0038】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明による適応送受信機によれば、干渉波抑圧のためにアレーアンテナを適用し、重み付けのための重み付け係数を計算するために必要な誤差信号を到来波のフレームタイミング検出にも用いることで新たな同期回路が不要となる。また誤差信号から得られるフレームタイミングの検出精度は高く、そのタイミングを用いて送信信号の適応制御を行えば、通信相手側の受信特性を改善することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の適応送受信機の第1の実施例の構成を説明するためのブロック図である。
【図2】図1の実施例における適応制御プロセッサの構成を説明するためのブロック図である。
【図3】本発明の適応送受信機の第2の実施例の構成を説明するためのブロック図である。
【図4】図3の実施例における適応制御プロセッサの構成を説明するためのブロック図である。
【図5】送信信号のフレーム構成を説明するための図である。
【図6】従来の適応送受信機の第1の実施例の構成を説明するためのブロック図である。
【図7】図6の適応制御プロセッサの構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
21 プリアンブル信号
22 データ信号
311乃至31K、511乃至51K アンテナ素子
321乃至32K、521乃至52K ベースバンド信号発生器
33、43、53、63 参照信号メモリ
34、54 相関器
351m乃至35Lm、3b1m乃至3bLm、551m乃至55Lm、5b1m乃至5bLm 複素乗算器
361乃至36L、3c1乃至3cK、561乃至56L、5c1乃至5cK 複素加算器
371乃至37L、3a1乃至3aL、571乃至57L、5a1乃至5aL 遅延器
38、58、78 M波合成器
39、59、79 適応制御プロセッサ
41、61 重み演算回路
421乃至42L、621乃至62L 複素減算器
641乃至64L 平均2乗誤差演算器
651乃至65L、851乃至85L 閾値比較器
3d1乃至3dK、5d1乃至5dK RF信号発生器
B1 ビーム形成手段
B2 遅延補正手段
B3 送信タイミング制御手段
B4 送信ビーム形成手段
Claims (2)
- 所定の配置形状で近接して並置されたK個(Kは2以上の整数)のアンテナ素子からなるアレーアンテナによって受信されたK個の、フレーム同期信号を含むフレーム構成の受信信号から、最も早くアレーアンテナに到達する先行波信号と、上記先行波信号から遅延して到達するN−1個(NはK−1以下の整数)の遅延波信号とを用いて送信信号に対するタイミングと重みを計算する適応送受信機であって、
上記受信信号を、上記K個のアンテナ素子で受信し、ベースバンド帯へ周波数変換をして受信ベースバンド信号を出力する受信手段と、
上記受信ベースバンド信号に対して、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対応する複数の重み係数を乗算し、合成することによって、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号を取り出して出力するビーム形成手段と、
上記受信ベースバンド信号と上記ビーム形成手段の出力信号から、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号にそれぞれ対応する上記重み付け係数を乗算して出力するとともに、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対応するフレームの同期タイミングを出力する適応制御手段と、
上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対応するフレームの同期タイミングに基づいて、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号のフレーム同期タイミングが一致するように、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号の遅延補正を行う遅延補正手段と、
上記受信ベースバンド信号と、参照信号メモリに保持されている上記フレーム同期信号との相関値から、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号の電力を推定して出力する電力推定手段と、
上記遅延補正手段の出力信号のうち、上記電力推定手段の出力から推定した電力の大きいM(MはN以下)波の出力信号を合成し、前記到来波信号を出力する合成手段と、
上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対応するフレームの同期タイミングを用いて、L個の異なるタイミングの送信信号を生成する送信タイミング制御手段と、
上記送信タイミング制御手段の出力に上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号にそれぞれ対応する重み係数を乗算する送信ビーム形成手段と、
上記送信ビーム形成手段の出力をRF帯へ周波数変換をして送信RF信号を出力する送信手段と、
を備え、
前記適応制御手段は、
上記受信ベースバンド信号のサンプリング時間間隔毎に、上記アンテナ素子毎の受信ベースバンド信号と、上記L個のビーム形成手段の出力信号と参照信号との差を表す誤差信号とから、任意のアルゴリズムを用いて誤差信号の平均2乗誤差が最小となるように上記アンテナ素子毎の重み付けの為の重み付け係数を決定する重み演算回路と、
上記L個のビーム形成手段の各々の上記誤差信号の平均2乗誤差を計算する平均2乗誤差演算器と、
上記平均2乗誤差演算器の出力するL個の平均2乗誤差と、予め設定した閾値とを比較し、上記平均2乗誤差が閾値以下に下がった時刻を、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の到来波信号のフレーム同期タイミングとして出力する閾値比較器と、で構成されたことを特徴とする適応送受信機。 - 所定の配置形状で近接して並置されたK個(Kは2以上の整数)のアンテナ素子からなるアレーアンテナによって受信されたK個の、フレーム同期信号を含むフレーム構成の受信信号から、最も早くアレーアンテナに到達する先行波信号と、上記先行波信号から遅延して到達するN−1個(NはK−1以下の整数)の遅延波信号とを用いて送信信号に対するタイミングと重みを計算する適応送受信機であって、
上記受信信号を、上記K個のアンテナ素子で受信し、ベースバンド帯へ周波数変換をして受信ベースバンド信号として出力する受信手段と、
上記受信ベースバンド信号に対して、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対応する複数の重み付け係数を乗算し、合成することによって、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号を取り出して出力するビーム形成手段と、
上記受信ベースバンド信号と上記ビーム形成手段の出力信号から、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対応する重み係数を演算して出力するとともに、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対応するフレームの同期タイミングを出力すると共に、上記同期タイミングの検出に用いた平均2乗誤差の値を出力する適応制御手段と、
上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対応するフレームの同期タイミングに基づいて、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号のフレーム同期タイミングが一致するように、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号の遅延補正を行う遅延補正手段と、
上記遅延補正手段の出力信号のうち、上記適応制御手段が出力するL個の平均2乗誤差値の内、値の小さいM(MはN以下)個を選択し、それに対応するM個の到来波推定信号を合成し出力する合成手段と、
上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号に対応するフレームの同期タイミングを用いて、L個の異なるタイミングの送信信号を生成する送信タイミング制御手段と、
上記送信タイミング制御手段出力に上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の信号にそれぞれ対応する重みを乗算する送信ビーム形成手段と、
上記送信ビーム形成手段の出力をRF帯へ周波数変換をして送信RF信号を出力する送信手段と、
を備え、
前記適応制御手段は、
上記受信ベースバンド信号のサンプリング時間間隔毎に、上記アンテナ素子毎の受信ベースバンド信号と、上記L個のビーム形成手段の出力信号と参照信号との差を表す誤差信号とから、任意のアルゴリズムを用いて誤差信号の上記平均2乗誤差が最小となるように上記アンテナ素子毎の重み付けの為の重み係数を決定する重み演算回路と、
上記L個のビーム形成手段の各々の上記誤差信号の上記平均2乗誤差を計算する平均2乗誤差演算器と、
上記平均2乗誤差演算器の出力するL個の平均2乗誤差と、予め設定した閾値とを比較し、上記平均2乗誤差が閾値以下に下がった時刻を、上記先行波信号と上記N−1個の遅延波信号を含むL個の到来波信号のフレーム同期タイミングとして出力し、該同期タイミングの検出に用いた上記平均2乗誤差の値を出力する閾値比較器と、で構成されたことを特徴とする適応送受信機。
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