JP5021632B2

JP5021632B2 - アレーアンテナ装置、ラジオ受信機、集積回路、アレーアンテナの制御方法、プログラム、および記録媒体

Info

Publication number: JP5021632B2
Application number: JP2008512630A
Authority: JP
Inventors: 章仁福井; 丈二加根; 輝明阿多
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-10-18
Also published as: WO2008047879A1; JPWO2008047879A1

Description

本発明は、アレーアンテナ装置、ラジオ受信機、集積回路およびアレーアンテナの制御方法等に関する。例えば、車両などの移動体に搭載されるＦＭ放送受信機等に関するものである。

従来より、車両などの移動体に搭載されるＦＭ放送受信機では、時々刻々と変化する受信電波状況に対応するため、またマルチパス妨害に対処するために、所定の距離を置いた場所に複数のアンテナを設置し、受信状態のよいアンテナを選択するダイバーシティ方式が多く採用されている。また、近年の受信回路のディジタル化に伴い、ＣＭＡ（ＣＯＮＳＴＡＮＴＭＯＤＵＬＵＳＡＬＧＯＲＩＴＨＭ）等の適応制御処理によって、複数のアンテナ入力を合成し、より良い受信電波を生成し、様々な受信電波状況でも良好に受信できる方式が提案されている。

そして、受信信号の品位を最適化するために、２つの隔てられた受信アンテナを用いて、ダイバーシティ信号とＣＭＡによって合成された信号を選択的に出力する適応アンテナ受信機などが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１１に、特許文献１で提案されている従来の適応アンテナ受信機の一部のブロック図を示す。

尚、特許文献１の全ての開示は、そっくりそのまま引用することにより、ここに一体化する。

２つのアンテナ１および２で受信された放送信号が、処理回路１１３および１１４のそれぞれに入力される。処理回路１１３は、アンテナ１および２からの受信信号をＣＭＡを用いて合成し、その合成信号（ＲＦ信号）を検波器１１５および信号品位モニタ回路１１７に入力する。一方、処理回路１１４は、アンテナ１および２からの受信信号のうち、電力レベルまたは電界強度の高い方の信号を選択して、ダイバーシティ信号（ＲＦ信号）として検波器１１６および信号品位モニタ回路１１７に入力する。検波器１１５および１１６は、それぞれ入力されたＲＦ信号を中間周波（ＩＦ）信号に変換し、選択回路１１８に入力する。

信号品位モニタ回路１１７は、入力された合成信号（ＲＦ信号）およびダイバーシティ信号（ＲＦ信号）のそれぞれについてビート周波数成分を振幅検波する。そして、各信号のビート周波数成分と平均電力値などに基づいて、選択回路１１８において再生されるべき信号を、合成信号にするかダイバーシティ信号にするかを判定する。信号品位モニタ回路１１７が、その判定結果を示す品位選択信号を選択回路１１８に送信すると、選択回路１１８は、品位選択信号に応じて合成信号またはダイバーシティ信号を選択し、出力端子１１９に出力する。

以上のようにして、受信信号の品位の最適化を図っている。
特開平１０−２０９８９０号公報

しかしながら、従来の受信機の構成では、アンテナ間のアイソレーション（分離度）による影響によって、高品位の信号を選択できない場合があった。

アンテナ間のアイソレーションによって、あるアンテナで受信した信号が他のアンテナで受信した信号に影響を及ぼすが、従来の受信機では、このアンテナ間のアイソレーションによる受信性能への影響が考慮されていない。

以下に、アンテナ間のアイソレーションによる、適応制御された合成信号への影響について説明する。

図１２（ａ）は、ＣＭＡによって合成する際の、アンテナ間のアイソレーションの影響によって信号品位が悪化する場合の入出力信号の波形例を示している。また、図１２（ｂ）は、アンテナ間のアイソレーションを無限大と仮定した場合のＣＭＡによる合成出力波形を示している。

実環境においては、受信機が有する複数のアンテナ間のアイソレーションが無限大ということは無く、小型化などのためにアイソレーションによる信号品位への影響は大きくなり、マルチパス妨害などのある受信環境では、ＣＭＡによる合成出力信号は図１２（ｂ）のＩＱ信号６４のような波形にはならない。

図１２（ａ）では、図１１のアンテナ１およびアンテナ２がそれぞれ受信した信号の波形を、ＩＱ信号６１およびＩＱ信号６２として示している。アンテナ１およびアンテナ２の各受信信号がＣＭＡによって合成されて、ＩＱ信号６３のような波形の合成信号が出力される。

図１２（ａ）では、各ＩＱ信号６１〜６３の波形の図に、振幅変動および位相変動の大きさを模式的に矢印の長さで表わしている。

アンテナ間のアイソレーションの影響が大きい場合、すなわちアンテナ間の干渉の度合いが大きい場合には、ＣＭＡにより出力される信号の位相変動が大きくなる。つまり、図１２（ａ）のように、振幅変動に関しては、アンテナ１および２の受信信号の振幅振動よりも合成信号の振幅信号が小さくなるが、位相変動に関しては、アンテナ１および２の受信信号の位相変動よりも合成信号の位相信号の方が大きくなってしまう場合がある。

図１２（ｃ）は、参考として、振幅変動の大きさがＩＱ信号６３と同等で、位相変動がＩＱ信号６３よりも小さいＩＱ信号６５の波形を示している。ＩＱ信号６３とＩＱ信号６５の波形を比較すると、ＩＱ信号６５の方が波形形状が滑らかであり、位相変動が小さいことがわかる。

位相変動が大きいと、ノイズが大きいことは自明である。図１２（ａ）を見ると、ＩＱ信号６１、ＩＱ信号６２は振幅変動がＩＱ信号６３に比べて大きいため、この図を見ただけではＩＱ信号６３の方が良い様に見えるが、ＩＱ信号６３の方が位相変動が大きくなっているので、ＩＱ信号６１や６２の方が合成したＩＱ信号６３よりも品質がよいということになる。

つまり、ＩＱ信号６５は、ＩＱ信号６１やＩＱ信号６２よりも高品位の信号であるが、ＩＱ信号６３は、ＩＱ信号６１やＩＱ信号６２よりも品質の悪い信号、すなわちノイズの多い信号である。

従来の特許文献１に開示されている受信機では、ビート周波数成分、すなわち振幅変動の大きさに基づいて信号品位の良否を判定している。つまり、ＣＭＡへの入力信号、合成信号が図１２（ａ）のような場合には、ＩＱ信号６３の方がＩＱ信号６１やＩＱ信号６２よりも品質が悪いにも関わらず、ＩＱ信号６３が選択回路１１８によって再生されるべき信号として判定されてしまうことになる。

このように、従来の受信機では、アンテナ間のアイソレーションによる影響によって、受信電波状態によっては、振幅変動が小さいにも関わらず合成出力の方がアンテナ入力よりもノイズが多く、劣化した信号となる場合があるが、その様な場合には劣化した信号の合成出力が選択されてしまうことになる。

本発明は、上記従来の課題を考慮して、アンテナ入力信号と、適応制御により合成された信号との品質の良否を的確に選択できるアレーアンテナ装置、ラジオ受信機、集積回路およびアレーアンテナの制御方法等を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
電波を受信する複数のアンテナと、
前記アンテナが受信した各受信信号、および前記各受信信号を適応制御により合成した合成出力信号の中から、いずれか１つの信号を出力する適応制御処理ユニットと、
少なくとも前記各受信信号の受信電界強度、前記各受信信号のＤＵ比および前記各アンテナ間のアイソレーションに基づいて、前記適応制御処理ユニットに、前記合成出力信号を出力させるか、前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力させるかを判定する受信モード判定部と、を備えたアレーアンテナ装置である。

この構成によれば、各受信信号の合成出力とアンテナ入力のどちらが受信状態が良いかが判定でき、より良い受信状態の信号を選択することが可能となる。

また、第２の本発明は、
前記受信モード判定部は、前記各受信信号の受信電界強度の差が前記各アンテナ間のアイソレーションより小さいときには、前記適応制御処理ユニットに前記合成出力信号を出力させると判定する、第１の本発明のアレーアンテナ装置である。

また、第３の本発明は、
前記受信モード判定部は、前記各受信信号の受信電界強度の差が前記各アンテナ間のアイソレーションより大きく、且つ前記各受信信号のＤＵ比が予め決められた閾値より大きいときには、前記適応制御処理ユニットに前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力させると判定する、第１の本発明のアレーアンテナ装置である。

さらに、該閾値は、前記アンテナが受信した各受信信号のノイズ量と適応制御により前記各受信信号を合成した合成出力のノイズ量とから求めるようにしてもよい。

この構成によれば、電波を受信するのに必要な通常用いられるハードウエェアで構成することができ、信号処理の工夫により実現できる。さらに、パラメータの変更により容易に最適な条件とすることができる。

また、第４の本発明は、
前記複数の受信信号のうち最もノイズ量の少ない受信信号を選択するアンテナ選択部をさらに備え、
前記受信モード判定部が、前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力させると判定したときには、前記適応制御処理ユニットは、前記アンテナ選択部により選択された前記最もノイズ量の少ない受信信号を出力する、第１の本発明のアレーアンテナ装置である。

また、第５の本発明は、
前記複数の受信信号のうち最もノイズ量の少ない受信信号を選択してその受信信号のウェイトベクトルを算出するアンテナ選択部をさらに備え、
前記適応制御処理ユニットは、
ＣＭＡ処理を用いて、前記各受信信号を合成するためのウェイトベクトルを算出する適応制御部と、
前記受信モード判定部の判定結果に応じて、前記適応制御部で算出されたウェイトベクトルを出力するか、前記アンテナ選択部で算出されたウェイトベクトルを出力するかを制御するウェイトベクトル制御部と、
前記ウェイトベクトル制御部から出力されるウェイトベクトルに基づき、前記各受信信号を合成するアレー合成部とを有する、第１の本発明のアレーアンテナ装置である。

また、第６の本発明は、
前記各受信信号の受信電界強度、前記各受信信号のＤＵ比およびノイズ量の対応関係を予め保持しているテーブルを参照することで、前記各受信信号のノイズ量を推定するノイズ推定部をさらに備え、
前記アンテナ選択部は、前記ノイズ推定部が推定したノイズ量に基づいて、前記最もノイズ量の少ない受信信号を選択する、第４または第５の本発明のアレーアンテナ装置である。

また、第７の本発明は、
前記複数のアンテナに到達する到来波数を推定する到来波数推定部と、
前記複数のアンテナに到達する到来波方向を推定する到来波方向推定部と、をさらに備え、
前記受信モード判定部は、前記各受信信号の受信電界強度、前記各受信信号のＤＵ比、前記各アンテナ間のアイソレーション、前記到来波数および前記到来波方向に基づいて、前記適応制御処理ユニットに、前記合成出力信号を出力させるか、前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力させるかを判定する、第１の本発明のアレーアンテナ装置である。

また、第８の本発明は、
第１の本発明のアレーアンテナ装置と、
前記複数のアンテナからの出力をそれぞれ周波数変換する複数の周波数変換部と、
前記周波数変換部からのそれぞれの出力をそれぞれＡＤ変換する複数のＡＤ変換部と、
前記アレーアンテナ装置から出力された信号を復調する復調部と、
前記復調部で復調された信号をＤＡ変換するＤＡ変換部と、
前記ＤＡ変換部からの出力が入力されるスピーカとを備え、
前記適応制御処理ユニットは、前記ＡＤ変換部でＡＤ変換された信号を利用して適応制御を行い、出力信号を前記復調部へ出力する、ラジオ受信機である。

また、第９の本発明は、
第８の本発明のラジオ受信機に用いられる集積回路であって、
少なくとも前記ＡＤ変換部、前記受信モード判定部、前記適応制御処理ユニット、前記復調部および前記ＤＡ変換部をワンチップ化した、集積回路である。

また、第１０の本発明は、
電波を受信する複数のアンテナが受信した各受信信号、および前記各受信信号を適応制御により合成した合成出力信号の中から、いずれか１つの信号を出力するアレーアンテナの制御方法であって、
少なくとも前記各受信信号の受信電界強度、前記各受信信号のＤＵ比および前記各アンテナ間のアイソレーションに基づいて、前記合成出力信号を出力するか、前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力するかを判定する判定ステップを備えたアレーアンテナの制御方法である。

また、第１１の本発明は、
第１０の本発明のアレーアンテナの制御方法の、少なくとも前記各受信信号の受信電界強度、前記各受信信号のＤＵ比および前記各アンテナ間のアイソレーションに基づいて、前記合成出力信号を出力するか、前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力するかを判定する前記判定ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

また、第１２の本発明は、
第１１の本発明のプログラムを記録した記録媒体であって、コンピュータで利用可能な記録媒体である。

本発明により、アンテナ入力信号と、適応制御により合成された信号との品質の良否を的確に選択できるアレーアンテナ装置、ラジオ受信機、集積回路およびアレーアンテナの制御方法等を提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態にかかるアレーアンテナ装置が自動車に設置され、アナログＦＭ放送を受信する車載ダイバーシティ受信機に適用した場合を例に説明する。なお、以下の説明では簡単のために接続されるアンテナが２個の場合を例として説明することとするが、必ずしもこれに限定されるものではなく２個以上のアンテナを備えていても構わない。また、各図面において、本発明に関係のない構成要素は省略している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るラジオ受信機の全体構成を示すブロック図である。

図１において、本実施の形態１のラジオ受信機は、アンテナ１、２、フロントエンド部（以後、ＦＥと呼ぶ）３、４、ＡＤ変換部（以後、ＡＤＣと呼ぶ）５、６、ＩＱ変換部７、８、適応制御部９、受信電波状況分析部１０、ノイズ推定部１５、１６、アンテナ選択部１７、受信モード判定部１８、ウェイトベクトル制御部１９、アレー合成部２０、ＦＭ復調部２１、ＤＡ変換部（以後、ＤＡＣと呼ぶ）２２、およびスピーカ２３から構成される。本発明の適応制御処理ユニット１００は、一例として適応制御部９とウェイトベクトル制御部１９とアレー合成部２０で構成される。

なお、本発明のアレーアンテナ装置は、少なくとも、上記アンテナ１、２、受信モード判定部１８、および適応制御処理ユニット１００で構成される。また、ＦＥ３、４が、本発明の周波数変換部の一例にあたる。

アンテナ１、２は、ＦＭ放送局からの電波を受ける空中線で、例えば、ポールアンテナや、窓などのガラスに組み込まれたガラスアンテナである。例えば、ガラスアンテナは、導電性ペーストを印刷することで形成される。

ＦＥ３、４は、アンテナ１、２が受信した高周波信号を、より周波数の低い中間周波数帯に変換し、後段のＡＤＣ５、６に出力する。

ＡＤＣ５、６は、ＦＥ３、４から出力される中間周波数帯のアナログ信号をディジタル信号（以後、ＩＦ信号と呼ぶ）に変換し、ＩＱ変換部７、８に出力する。

ＩＱ変換部７、８は、ＡＤＣ５、６から出力される中間周波数帯のディジタル信号に対して、直交復調およびダウンサンプリングを行い、適応制御部９、受信電波状況分析部１０およびアレー合成部２０のそれぞれに出力する。

ＩＱ変換部７、８の具体的な処理内容を図２に示す。

図２に示すように、ＩＱ変換部７、８では、中間周波数帯のディジタル信号を２つに分岐させ、ＳＩＮ信号３４およびＣＯＳ信号３３をそれぞれに掛け合わせダウンサンプリング３５、３６することによりＩ信号とＱ信号という複素化された信号が得られる。なお、図２のＦｉｆはＩＦ信号の中心周波数を、ＦｓはＩＦ信号のサンプリング周波数を、それぞれ示している。このように図２では出力が２つになっているが、以後行われる信号処理では必ずＩ信号とＱ信号を同時に用いるので、他の図においては１つの信号（以後、ＩＱ信号と呼ぶ）とみなして記載する。

適応制御部９は、ＩＱ変換部７、８から出力されたＩＱ信号について、ＦＭ変調が振幅一定であることに着目し、振幅一定基準に基づき適応制御を行い、振幅と位相情報を持つウェイトベクトルをウェイトベクトル制御部１９に出力する。具体的には、周知の適応アルゴリズムとしてＣＭＡ（ＣＯＮＳＴＡＮＴＭＯＤＵＬＵＳＡＬＧＯＲＩＴＨＭ）を用いることが望ましい。

以下、ＣＭＡの動作を説明する。

直接波のみ受信している良好な受信状況では電界が一定であるが、マルチパス妨害のように、環境中での反射などによる遅延波も同時に受信するような状況では、直接波と遅延波が干渉し強めあったり弱めあったりする。その場合、ＩＱ信号の振幅は一定ではなくなり受信状況が悪くなるが、このときＣＭＡはアレー合成後の出力信号が振幅一定となるようウェイトベクトルを計算する。振幅一定ではない信号を振幅一定にするということは、遅延波を排除することと同義である。このため、アンテナ１およびアンテナ２で受信する電波が時々刻々変化しても、自律的にアンテナの指向性が振幅一定基準において最適となるよう、つまり妨害波を排除するよう、各アンテナにおける受信信号の振幅と位相が制御される。

ところが、アンテナ間の干渉の度合いが大きくなると、アンテナ１またはアンテナ２の入力をそのまま復調した音声よりも、適応制御による出力を復調した音声のほうがより多くノイズが発生する場合がある。これは、ＦＭ放送を受信した際のＩＱ信号において、位相に放送内容の情報が存在するため、必ずしも振幅一定基準が適しているとは限らないことに起因する。その詳細な状況（適応制御に基づくアレー合成出力の悪化状態）についての説明は後述する。

したがって、本実施の形態１のラジオ受信機の適応制御部９では、ウェイトベクトルの計算のみ行い、ウェイトベクトルに基づく実際のアレー合成は、アレー合成部２０で行う。

受信電波状況分析部１０は、ＩＱ変換部７、８の出力であるＩＱ信号から各アンテナにおける受信信号に含まれるノイズ量や適応制御に基づくアレー合成出力の悪化状態を検知するために必要な電波状況の情報を求め、その結果をノイズ推定部１５、１６、および受信モード判定部１８に出力する。

本実施の形態１では、図１に示すように、受信電波状況分析部１０は、少なくとも受信電界強度を求めるＳメータ部１１、１３と、受信信号電界強度対マルチパス妨害信号強度比を求めるＤＵ比メータ部１２、１４とを備える。

Ｓメータ部１１、１３は、ＩＱ信号の振幅の直流成分、つまり信号レベルを計測し、ＤＵ比メータ部１２、１４は、ＩＱ信号の振幅の変動成分を計測する。

これらの具体的な例を図３に示す。図３（ａ）に、マルチパス妨害波の無い理想的な受信信号のＩＦ信号波形とＩＱ信号波形を、図３（ｂ）に、マルチパス妨害波が存在するときの受信信号のＩＦ信号波形とＩＱ信号波形をそれぞれ示している。なお、図３（ａ）および（ｂ）に示す破線は振幅を示している。マルチパス妨害波が存在するときには振幅が変動する。図３（ｂ）の２つの破線は、最大振幅および最小振幅をそれぞれ示しており、ＩＦ信号の図に示す破線とＩＱ信号の図に示す破線の位置が対応している。

マルチパス妨害波が無いときは、ＦＭ放送波を受信しているので、図３（ａ）に示すように振幅一定となる。しかし、マルチパス妨害波が存在するときは直接波と遅延波が干渉し強めあったり弱めあったりする。このとき、図３（ｂ）に示すように受信信号は振幅一定ではなくなる。また、マルチパス妨害波の影響が大きい程、振幅の変動が大きくなる。すなわち、振幅がどの程度変動しているかを計測することにより、マルチパス妨害波の大小を知ることができる。

なお、受信電波状況分析部１０は、後述するノイズ推定部１５、１６が保持する受信電波状況とノイズの対応関係や、受信モード判定部１８が適応制御に基づくアレー合成出力の悪化状態を検知するときに利用できる項目であれば、到来波数、到来波方向、遅延時間などの上記以外の電波状況を示すパラメータを計測するものであってもよい。これらのパラメータが計測できれば、受信電波環境に関してより多くの情報を得ることができる。このため、ノイズ推定部１５、１６において、保持する対応関係のパラメータを増やすことができるため、あらかじめ保持すべき対応関係のデータ量は増加するものの、より高精度なノイズ推定が可能となる。また、受信モード判定部１８において、判定条件により多くのパラメータが使用できるため、判定時の条件判断回数が増加するものの、より高精度な受信モード判定を実現することができる。

ノイズ推定部１５、１６は、受信電波状況分析部１０によって分析され出力されるＳメータ部１１、１３およびＤＵ比メータ部１２、１４から得られる各値と受信信号に含まれるノイズ量との対応関係をあらかじめ保持しており、その対応関係を参照することで、実際の受信信号に対するＳメータ部１１、１３およびＤＵ比メータ部１２、１４から得られる各値からノイズ量を推定し、その推定したノイズ量の値をアンテナ選択部１７に出力する。

ノイズ推定部１５、１６にあらかじめ保持しておく上記の対応関係は、次のようにして求める。電界強度およびＤＵ比が既知であり変調信号が正弦波信号である放送波を、実際に復調し、その復調音声信号に対し、変調信号の正弦波と同一の周波数に急激な減衰を与えるノッチフィルタをかけ、信号エネルギーを計算することでノイズ量とする。電界強度およびＤＵ比の異なる複数の放送波のそれぞれについて同様にしてノイズ量を求めることにより、電界強度およびＤＵ比とノイズ量との対応関係を求める。そして、このようにして求めた対応関係を、ノイズ推定部１５、１６にあらかじめ保持させておく。

ノイズ推定部１５、１６が、このようにあらかじめ対応関係を保持することで、実環境における受信信号においても受信電界強度とＤＵ比のみからノイズ量の推定が可能となる。また、受信電波状況分析部１０から他のパラメータが入力されても、計測できるパラメータが既知の放送波信号を作成し、同様の手法で対応関係を作成することでノイズ量の推定が可能である。

アンテナ選択部１７は、ノイズ推定部１５、１６の出力であるアンテナ１、２それぞれのノイズ量から、よりノイズ量が少ない方のアンテナを選択するようなウェイトベクトルをウェイトベクトル制御部１９に出力する。例えば、ノイズ推定部１５から入力されたノイズ量の方が、ノイズ推定部１６から入力されたノイズ量よりも少ない場合には、アンテナ１を選択するようなウェイトベクトルをウェイトベクトル制御部１９に出力する。

ここで、ウェイトベクトルとは、各アンテナからの入力信号を操作する際の振幅と位相の変化量を示す複素数のベクトルであり、またＩＱ信号も複素信号であるため、振幅と位相の操作を複素数どうしの乗算という簡潔な形で表現することができる。

なお、本実施の形態１では、アンテナ選択部１７は、ウェイトベクトルを出力することとしたが、それと同義であるような制御信号を、ウェイトベクトル制御部１９に出力してもよい。

受信モード判定部１８は、受信電波状況分析部１０から出力されるアンテナ１とアンテナ２それぞれの受信電界強度とＤＵ比の値、および後述するアンテナ間のアイソレーションに基づいて、アンテナ選択部１７により選択されたアンテナ１または２の出力を用いるか、適応制御部９による出力を用いるかを判定し、その判定情報をウェイトベクトル制御部１９に出力する。

次に、図４を用いて適応制御に基づくアレー合成出力の悪化状態について説明する。

図４は、アンテナ間の干渉について説明するための図であり、図１におけるアンテナ１、２から適応制御部９までに着目したものである。

図４では、アンテナ間の干渉２４をアイソレーション２５、２６でモデル化している。アイソレーション２５、２６はアンテナ間の干渉の大きさを表す。アンテナ間の干渉の度合いが小さいほど、アイソレーション２５、２６の値は大きくなる。アンテナ１、２が独立しており互いに全く干渉が無い場合には、アイソレーション２５、２６の値は無限大となる。

適応制御を行い２本のアンテナ入力を合成するという観点からは、アンテナ間の情報が完全に独立していること、すなわちアンテナ間の干渉が全く無いことが理想的である。しかし、実際の環境では、アンテナの形状や配置、ケーブル間の距離などの要因に起因してアンテナ間の干渉２４が発生する。このアンテナ間の干渉２４は、事前に求めておくことが可能である。本実施の形態１では、アンテナ間の干渉２４の度合いを示す指標となるアイソレーション２５、２６が既知であるとして説明する。

ここで、説明のために、上記アイソレーションモデルにおいて適応制御に基づくアレー合成出力が悪化状態となる具体的な受信電波環境の一例を図５および表１を用いて説明する。

図５は、本実施の形態１のラジオ受信機において、アレー合成出力が悪化状態となったときの、受信電波状況の一例を示している。図１に示すアンテナ１、２それぞれにおいて直接波と妨害波（共に平面波とする）の２波を受信している状況を示している。

アンテナ１では直接波２７と妨害波２９が受信され、アンテナ２では直接波２８と妨害波３０が受信される。直接波２７、２８は、二つのアンテナ位置を結んだ線分に対し中心を通りかつ直交する直線を基準として、直接波到来角度３２の方向から入射する。同様に妨害波２９、３０は、妨害波到来角度３１の方向から入射する。

また、適応制御に基づくアレー合成出力の悪化状態の一例として、前述のパラメータとアンテナ間の干渉の影響を受けた後の電波受信状況を表１を用いて説明する。表１は、アレー合成出力の悪化状態となる受信電波状況の数値例（単位はｄＢμＶ）を示している。
（表１）

図４のアイソレーションモデルにおいて、アイソレーション２５、２６がＩＥｄＢ、直接波到来角度３２が０度、妨害波到来角度３１が９０度、アンテナ１の直接波の受信電界強度がＳ１ｄＢμＶ、アンテナ１の妨害波の受信電界強度がＳＪ１ｄＢμＶ、アンテナ２の直接波の受信電界強度がＳ２ｄＢμＶ、アンテナ２の妨害波の受信電界強度がＳＪ２ｄＢμＶとする。

このとき、もしアンテナ間の干渉が無ければ（即ちアイソレーション２５、２６が∞ｄＢの時）、直接波到来角度３２と妨害波到来角度３１が十分離れているので、図１に示す適応制御部９は、妨害波を排除するようアンテナの指向性を制御するので、適応制御した信号としてアンテナ１、２で受信される信号よりもノイズの少ない信号が得られる。

しかし、表１に示すように直接波および妨害波の乗り移りは、アイソレーション２５、２６の値ＩＥを直接波電界強度Ｓ１やＳ２、妨害波電界強度ＳＪ１やＳＪ２から減じた値となるので、アイソレーション２５、２６が直接波電界強度Ｓ１とＳ２の差および妨害波電界強度ＳＪ１とＳＪ２の差より小さい場合、アンテナ１は、アンテナ２で受信した直接波２８や妨害波３０の影響を大きく受けるか、もしくはアンテナ２は、アンテナ１で受信した直接波２７や妨害波２９の影響を大きく受ける。

この状態は、適応制御部９から見ると、似通った波形が２系統に入力されるため、擬似的に直接波と妨害波の到来方向が同じ方向となる状況（即ち直接波到来角度３２と妨害波到来角度３１が等しい状況）に極めて近くなる。このような状況下では、適応制御部９が妨害波を抑制しようとし、同時に直接波まで抑制してしまい、結果として、適応制御に基づくアレー合成出力がアンテナ１、２の入力信号のどちらよりもノイズが増加してしまう。

つまり、直接波および妨害波のアンテナ間での受信電界強度差とアイソレーション２５、２６の関係を見れば、適応制御に基づくアレー合成出力のこのような悪化状態を検出することができる。

直接波２７、２８と妨害波２９、３０の電界強度は、Ｓメータ部１１、１３とＤＵ比メータ部１２、１４の情報からわかる。よって、アイソレーション２５、２６が既知であれば、適応制御に基づくアレー合成出力が悪化状態かどうかを判別することができる。つまり、適応制御に基づくアレー合成出力が悪化状態と判別したときに、アレー合成出力からアンテナ入力に切替えれば、少なくとも適応制御に基づくアレー合成出力よりも良い受信状態となるので、適応制御に基づくアレー合成出力の状態を受信モードの切替えのトリガーとすることができる。

次に、図６を用いて、受信モード判定部１８で行う受信モード判定処理の流れを説明する。図６は、受信モード判定部１８の動作を説明するためのフローチャートを示している。

Ｓメータ部１１で求めたアンテナ１の受信電界強度をＳａｎｔ１（単位はｄＢμＶとする）、Ｓメータ部１３で求めたアンテナ２の受信電界強度をＳａｎｔ２（単位はｄＢμＶとする）とする。Ｓメータ部１１、１３では、アンテナ１、２の受信信号の信号レベルを計測しているが、さらにその計測値の平均値をとるなどの適切な処理をしているので、これらの出力Ｓａｎｔ１やＳａｎｔ２は、直接波の電界強度と見なすことができる。

まず、ステップＳ３３において、Ｓメータ部１１で求めたアンテナ１の受信電界強度Ｓａｎｔ１と、Ｓメータ部１３で求めたアンテナ２の受信電界強度Ｓａｎｔ２と、アイソレーション２５（単位はｄＢとする）を比較し、Ｓａｎｔ１がＳａｎｔ２よりアイソレーション２５以上大きければステップＳ３４に進み、小さければステップＳ３５へ進む。

ステップＳ３４において、ＤＵ比メータ部１２で求めたアンテナ１の受信信号電界強度対マルチパス妨害信号強度比ＤＵ１（単位はｄＢとする）とあらかじめ設定された閾値Ｔｈ１（単位はｄＢとする）を比較し、ＤＵ１の方が大きければステップＳ３８へ進み、ウェイトベクトル制御部１９に「アンテナ１またはアンテナ２の出力を用いる」との制御信号を出力し、判定処理を終了する。

ステップＳ３４において、ＤＵ１が閾値Ｔｈ１以下であればステップＳ３５へ進む。

ステップＳ３５において、Ｓメータ部１３で求めたアンテナ２の受信電界強度Ｓａｎｔ２と、Ｓメータ部１１で求めたアンテナ１の受信電界強度Ｓａｎｔ１と、アイソレーション２６（単位はｄＢとする）を比較し、Ｓａｎｔ２がＳａｎｔ１よりアイソレーション２６以上大きければステップＳ３６に進み、小さければＳ３７に進む。

ステップＳ３６において、ＤＵ比メータ部１４で求めたアンテナ２の受信信号電界強度対マルチパス妨害信号強度比ＤＵ２（単位はｄＢとする）とあらかじめ設定された閾値Ｔｈ２（単位はｄＢとする）を比較し、ＤＵ２の方が大きければステップＳ３８へ進み、ウェイトベクトル制御部１９に「アンテナ１またはアンテナ２の出力を用いる」との制御信号を出力し、判定処理を終了する。

ステップＳ３６において、ＤＵ２が閾値Ｔｈ２以下であればステップＳ３７へ進み、ウェイトベクトル制御部１９に「適応制御部９の出力を用いる」との制御信号を出力し、判定処理を終了する。

つまり、ステップＳ３３においてアンテナ１のアンテナエレメントで受信される信号がアンテナ２にも影響を及ぼしているかどうかを判断し、ステップＳ３５においてアンテナ２のアンテナエレメントで受信される信号がアンテナ１にも影響を及ぼしているかどうかを判断している。

ステップＳ３４およびＳ３６の閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２は、ノイズ推定部１５、１６での対応関係を求めるのと同様の方法で、あらかじめ既知のＤＵ比である信号を入力しノイズ量を計算することで適応制御に基づくアレー合成出力が悪化状態かどうかを調べて設定する。以上の手順に従うことで、アイソレーション２５、２６が既知であるとき、受信モード判定部１８は、適応制御に基づくアレー合成出力が悪化状態かどうかを判定することができる。

ＣＭＡは、２つの入力信号が同一な信号に近づけば近づくほど、妨害波を抑圧しようとして直接波まで抑圧し、結果としてノイズが大きくなる。

図７に、アンテナ１、２からの入力信号のＤＵ比が小さい状態における入出力信号の波形例を示す。入力信号のＤＵ比が小さい(受信状態が悪い)状態においても、ＣＭＡは直接波・妨害波双方を抑圧しようとするように動作するが、図７のように状態があまりにも悪い入力のＩＱ信号６６やＩＱ信号６７よりも合成出力のＩＱ信号６８は改善する。図１２（ａ）の波形と対比して見てわかるように、位相変動も改善する。

本実施の形態１の受信モード判定部１８では、ステップＳ３４でそれを考慮して、マルチパスの影響が大きいために状態があまりにも悪い入力信号であるかどうかを判別している。入力信号の状態が悪い場合、すなわち図７のような状態の場合には、合成出力を用いる処理（ステップＳ３５）に進む。マルチパスの影響がひどくない場合、すなわち図１２（ａ）のような状態の場合には、アンテナ１または２の出力を用いる処理（ステップＳ３８）に進む。

また、受信電波状況分析部１０から、Ｓメータ部１１、１３およびＤＵ比メータ部１２、１４で求められる値に加えて他のパラメータが入力されても、同様に判定が可能である。他のパラメータを入力して判定する場合の構成および動作については、後述する。

ウェイトベクトル制御部１９は、受信モード判定部１８から「適応制御部９の出力がアレー合成出力の悪化状態かどうか」の情報を受け取り、その情報に基づいて、アレー合成出力が悪化状態でなければ適応制御部９からの入力を採用し、アレー合成出力が悪化状態であればアンテナ選択部１７からの入力を採用して、そのウェイトベクトルをアレー合成部２０に出力する。

アレー合成部２０は、ウェイトベクトル制御部１９が出力するウェイトベクトルに基づいて、２つのアンテナ入力であるＩＱ変換部７、８からのそれぞれのＩＱ信号の振幅と位相を制御することで一つの信号へ合成し、ＦＭ復調部２１に出力する。

ＦＭ復調部２１は、アレー合成部２０から入力されるＩＱ信号をコンポジット信号に復調し、その後コンポジット信号を音声信号に復調し、ＤＡＣ２２に出力する。

ＤＡＣ２２は、ＦＭ復調部２１からのディジタル音声信号をアナログ音声信号に変換し、スピーカ２３に出力する。

そして、スピーカ２３は、ＤＡＣ２２から入力されるアナログ信号から音声を再生する。

次に、本実施の形態１のラジオ受信機全体の動作を、図８のフローチャートを用いて説明する。

まず、図１に示すＦＥ３、４で２本のアンテナ１、２で受信された電波情報を中間周波数帯に変換した後（ステップＳ７０１）、ＡＤＣ５、６でディジタル信号に変換する（ステップＳ７０２）。次に、ＩＱ変換部７、８が、変換されたディジタル信号を複素化する（ステップＳ７０３）。複素化されたＩＱ信号は、Ｓメータ部１１、１３とＤＵ比メータ部１２、１４に送られ、各アンテナの受信電界強度と受信信号電界強度対マルチパス妨害信号強度比（ＤＵ比）を計算する（ステップＳ７０４）。

次に、受信モード判定部１８が、各アンテナの受信電界強度とＤＵ比に基づいて、図６を用いて説明した受信モード判定処理を行う（ステップＳ７０５）。

適応制御部９では最適なウェイトベクトルを計算し（ステップＳ７０６）、ノイズ推定部１５、１６では各アンテナ入力のノイズ量を計算する（ステップＳ７１１）。

ステップＳ７０５の受信モード判定処理において、受信モード判定部１８が受信電界強度とＤＵ比の値を用いてアレー合成出力が悪化状態でないと判定すれば、ステップＳ７０７において、ウェイトベクトル制御部１９がアレー合成部２０に各アンテナ入力を合成させる。

ステップＳ７０５の受信モード判定処理において、受信モード判定部１８が受信電界強度とＤＵ比の値を用いてアレー合成出力が悪化状態であると判定すれば、アンテナ選択部１７がノイズ推定部１５、１６によって計算されたノイズ量を比較した結果、アンテナ１のノイズ量よりアンテナ２のノイズ量が多ければ、ステップＳ７０７において、ウェイトベクトル制御部１９がアレー合成部２０にアンテナ１からの入力を選択して出力させる。アンテナ選択部１７がノイズ量を比較した結果、アンテナ２のノイズ量よりアンテナ１のノイズ量が多ければ、同様に、ウェイトベクトル制御部１９がアレー合成部２０にアンテナ２からの入力を選択して出力させる。

ステップＳ７０７では、アレー合成部２０は、ウェイトベクトル制御部１９が出力するウェイトベクトルに基づきアンテナ入力を合成し、ＦＭ復調部２１に出力する。ＦＭ復調部２１は、アレー合成部２０から入力されるＩＱ信号をコンポジット信号に復調し、その後、コンポジット信号を音声信号に復調しＤＡＣ２２に出力する（ステップＳ７０８）。

ＤＡＣ２２では、ＦＭ復調部２１からのディジタル音声信号をアナログ音声信号に変換し、スピーカ２３に出力する（ステップＳ７０９）。スピーカ２３が、ＤＡＣ２２から入力されるアナログ信号から音声を再生し（ステップＳ７１０）、本実施の形態１のラジオ受信機全体の処理が一通り終了する。

なお、図８に示したフローチャートでは、受信モード判定部１８で受信モードを判定する（ステップＳ７０５）とともに、適応制御部９による適応制御処理（ステップＳ７０６）と、ノイズ推定部１５、１６によるノイズ推定処理（ステップＳ７１１）を行うこととしたが、受信モード判定部１８の判定結果に応じて、適応制御部９による適応制御処理を行わせるか、ノイズ推定部１５、１６によるノイズ推定処理を行わせるかを切り替える処理としてもよい。

このような処理により、ラジオ受信機全体としてアンテナ１からの出力、アンテナ２からの出力、アンテナ１とアンテナ２の合成出力の３つの出力信号のうち、最もノイズの少ないものが選択され、アンテナ間の干渉が大きく適応制御に基づくアレー合成出力が悪化状態である状況においてもそれを回避することができ、ラジオ受信機全体としてみたとき良好な受信状態を維持することができる。

したがって、本実施の形態１のラジオ受信機では、ＣＭＡへの入力信号、合成信号が図１２（ａ）のような場合であっても、ＩＱ信号６３のよりもＩＱ信号６１やＩＱ信号６２よりの方が品質が良い信号であると正確に判定でき、合成信号ではなく、アンテナ１またはアンテナ２からの入力信号を出力するように動作する。

なお、ＩＱ変換部７、８からＦＭ復調部２１までの間の構成、すなわち、ＩＱ変換部７、８、受信電波状況分析部１０、ノイズ推定部１５、１６、アンテナ選択部１７、受信モード判定部１８、適応制御処理ユニット１００およびＦＭ復調部２１の構成部分については、ディジタル信号に対する処理を行うので、プログラムを用いてソフトウェアで実現することもできる。

また、ソフトウェアを工夫するだけで、低コストで車載ＦＭ受信機の動作を様々な受信電波環境の下でも、合成処理を含む手法を正常に安定して動作させることができる。

また、ＡＤＣ５、６、受信モード判定部１８、適応制御処理ユニット１００、ＦＭ復調部２１およびＤＡＣ２２をワンチップ化した集積回路を作成し、その集積回路をラジオ受信機に組み込むようにしてもよい。

なお、図１に示した本実施の形態１のラジオ受信機の構成では、適応制御部９で作成されたウェイトベクトル、アンテナ選択部１７で作成されたウェイトベクトル、および受信モード判定部１８の判定情報がウェイトベクトル制御部１９に入力される構成としたが、ウェイトベクトル制御部１９を設けずに、受信モード判定部１８の判定情報を適応制御部９に入力するようにして、アンテナ１またはアンテナ２からの受信信号を利用する場合のウェイトベクトルも適応制御部９に作成させるようにしてもよい。

例えば、アンテナ選択部１７が、ウェイトベクトルを作成するのではなく、ノイズ推定部１５、１６からのノイズ量の情報に応じて、いずれのアンテナの受信信号を利用するかを示す選択信号を適応制御部９に入力させる。そして、適応制御部９が、受信モード判定部１８から入力される判定情報と、アンテナ選択部１７から入力される選択情報に基づいて、ウェイトベクトルを作成すればよい。つまり、受信モード判定部１８からの判定情報が、アレー合成出力が悪化状態でなければ、適応制御による合成出力のウェイトベクトルを作成し、アレー合成出力が悪化状態であれば、アンテナ選択部１７からの選択情報で示されたアンテナの入力信号に対応するウェイトベクトルを作成するようにする。

そして、適応制御部９が作成したウェイトベクトルをアレー合成部２０に入力させる。このような構成にしても、図１に示した本実施の形態１のラジオ受信機と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した本実施の形態１の説明は、本発明の一例である。よって本発明は上述した本実施の形態１に限定されること無く、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることはもちろんである。

（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２に係るラジオ受信機の、受信電波状況分析部、ノイズ推定部および受信モード判定部の構成部分のブロック図を示している。

図１に示した実施の形態１のラジオ受信機とは、これらの構成部分のみが異なっており、図９において省略されている構成部分は図１と同じ構成とする。なお、図１と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。

本実施の形態２の受信電波状況分析部５０は、図１の実施の形態１の受信電波状況分析部１０の構成に加えて到来波数推定部５３と到来波方向推定部５４を備えており、ノイズ推定部５５、５６と受信モード判定部５８の入力信号が増えた点が実施の形態１のラジオ受信機の構成と異なる。

到来波数推定部５３は、ＩＱ変換部７、８から出力されるＩＱ信号について、ＭＵＳＩＣ法を用いてアンテナ１および２に到達する到来波数を推定し、ノイズ推定部５５、５６に出力する。使用するアルゴリズムとしては、到来波数の情報を含むものであれば良いので、ＥＳＰＲＩＴ法でもよい。

到来波方向推定部５４は、ＩＱ変換部７、８から出力されるＩＱ信号について、ＭＵＳＩＣ法を用いてアンテナ１および２に到達する到来波方向を推定し、ノイズ推定部５５、５６に出力する。使用するアルゴリズムとしては、到来波方向の情報を含むものであれば良いので、ＥＳＰＲＩＴ法でもよい。

ノイズ推定部５５、５６は、受信電波状況分析部５０によって分析され出力される受信電界強度、ＤＵ比、到来波数および到来波方向の４パラメータと受信信号に含まれるノイズ量との対応関係をあらかじめ保持し、その対応関係を参照することで、実際の受信信号のＳメータ部１１、１３およびＤＵ比メータ部１２、１４の値からノイズ量を推定し、その推定したノイズ量の値をアンテナ選択部１７に出力する。

ノイズ推定部５５、５６にあらかじめ保持しておく上記の対応関係は、次のようにして求める。電界強度、ＤＵ比、到来波数および到来波方向が既知であり変調信号が正弦波信号である放送波を、実際に復調し、その復調音声信号に対し、変調信号の正弦波と同一の周波数に急激な減衰を与えるノッチフィルタをかけ、信号エネルギーを計算することでノイズ量とする。電界強度、ＤＵ比、到来波数および到来波方向の異なる複数の放送波のそれぞれについて同様にしてノイズ量を求めることにより、電界強度、ＤＵ比、到来波数および到来波方向とノイズ量との対応関係を求める。そして、このようにして求めた対応関係を、ノイズ推定部５５、５６にあらかじめ保持させておく。

このように対応関係を保持することで、実環境における受信信号においても受信電界強度、ＤＵ比、到来波数および到来波方向からノイズ量の推定が可能となる。つまり、ノイズ推定部５５、５６の動作原理は実施の形態１と同じで、入力データの種類と内部に保持しているテーブルの形式が実施の形態１とは異なる。

実施の形態１の受信モード判定部１８では、受信電波状況分析部１０から出力されるアンテナ１とアンテナ２それぞれの受信電界強度とＤＵ比の値およびアンテナ間のアイソレーションに基づいて、アンテナ選択部１７により選択されたアンテナ１または２の出力を用いるか、適応制御部９による出力を用いるかを判定していたのに対し、本実施の形態２の受信モード判定部５８は、これらのパラメータに加えて到来波数および到来波方向にも基づいて、アンテナ選択部１７により選択されたアンテナ１または２の出力を用いるか、適応制御部９による出力を用いるかを判定する。

なお、本実施の形態２は、受信電波状況分析部５０の構成とノイズ推定部５５、５６および受信モード判定部５８の動作以外は、実施の形態１と同じであるのでその部分の説明は、省略する。

次に、図１０を用いて、Ｓメータ部１１、１３とＤＵ比メータ部１２、１４で求められる値に加え、もう一つのパラメータとして到来波方向の情報にも基づいて受信モードの判定をする場合の、受信モード判定部５８で行う受信モード判定処理の流れを説明する。図１０は、本実施の形態２の受信モード判定部５８の動作を説明するためのフローチャートを示している。

なお、図６のフローチャートと同じ処理部分には、同じ符号を用いている。図６に示した実施の形態１の処理内容と異なる処理部分について、以下に説明する。

図１０に示す本実施の形態２の受信モード判定部５８の処理では、受信電界強度とアイソレーションの関係を確認して次にＤＵ比を確認するという図６の手順に、到来波方向推定部５４から入力された到来波方向の情報を確認するというステップＳ３９およびＳ４０の手順を加えている。

ステップＳ３９およびＳ４０において、τはアンテナ１における直接波に対する妨害波の遅延時間、θ_１は直接波到来角度、θ_２は妨害波到来角度、ｃは光速、Ｔは放送波中心周波数に対応する周期、ｄはアンテナ１とアンテナ２の間隔、をそれぞれ示している。Ｔｈ３およびＴｈ４は、あらかじめ設定された閾値であり、前述したノイズ推定部５５、５６での対応関係を求めるのと同様の方法で、あらかじめ既知の到来方向である信号を入力しノイズ量を計算することで適応制御に基づくアレー合成出力が悪化状態かどうかを調べて設定する。

直接波と妨害波の位相が１８０度ずれると互いに打ち消し合うため、信号が無くなり、受信できなくなってしまう。つまり、位相のずれが半波長に近いほど、各アンテナ１、２の受信状態は悪くなる。ステップＳ３９およびＳ４０では、到来波方向の情報θ_１とθ_２に基づいて、それぞれアンテナ１およびアンテナ２における位相のずれについて判定している。

このように、図６の手順にステップＳ３９およびＳ４０の手順を加えることで、実施の形態１よりもさらに高精度なモード判定が可能となる。

なお、図１０のフローチャートでは、受信電界強度、ＤＵ比およびアンテナ間のアイソレーションに加えて到来波方向の情報を用いる例について説明したが、到来波方向の情報の代わりに、到来波数推定部５３から入力される到来波数の情報を判定用のパラメータとして用いてもよいし、到来波方向と到来波数の両方の情報を用いて判定するようにしてもよい。

また、さらに判定するためのパラメータ数が多くてもよい。パラメータ数がいくつであっても、順に適応制御に基づくアレー合成出力が悪化状態かどうかをあらかじめ求めておいた閾値と順に比べることで判断できる。その際に必要となる閾値は、ＤＵ比の場合と同様に既知の放送波信号を用いることであらかじめ求めることができる。

以上に説明した本実施の形態２の構成により、ソフトウェアを工夫するだけで、低コストで車載ＦＭ受信機の動作を様々な受信電波環境の下でも合成処理を含む手法を正常に安定して動作させることができる。また、実施の形態１に比べソフトウェアの処理量が増加するものの、受信電波環境に関するより多くの情報を得ることができるので、より高精度なノイズ量の推定を実現することができ、良好な受信状態を実現できる。

以上に説明したように、本発明のアレーアンテナ装置は、アンテナ間の干渉（アイソレーション）を考慮することにより、様々な受信電波状況において良好な受信を実現できる。

本発明のアレーアンテナ装置を用いると、各受信信号の合成出力とアンテナ入力のどちらが受信状態が良いかが判定でき、より良い受信状態の信号を選択することが可能となる。

さらに、受信モード判定部が判定のために用いる閾値は、アンテナが受信した各受信信号のノイズ量と、適応制御により各受信信号を合成した合成出力のノイズ量とから求めるようにしてもよい。

また、本発明のアレーアンテナ装置は、電波を受信するのに必要な通常用いられるハードウェアで構成することができ、信号処理の工夫により実現できる。さらに、パラメータの変更により容易に最適な条件とすることができる。

また、本発明のアンテナ装置およびその制御方法は、装置全体を安定して動作させることが可能なので、適応制御による合成出力の出力状態が良くない時でも、実環境においてより良好な受信状態を実現する受信機を作成できる。

なお、本発明のプログラムは、上述した本発明のアレーアンテナの制御方法の、少なくとも前記各受信信号の受信電界強度、前記各受信信号のＤＵ比および前記各アンテナ間のアイソレーションに基づいて、前記合成出力信号を出力するか、前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力するかを判定する前記判定ステップを、コンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。

また、本発明の記録媒体は、上述した本発明のアレーアンテナの制御方法の、少なくとも前記各受信信号の受信電界強度、前記各受信信号のＤＵ比および前記各アンテナ間のアイソレーションに基づいて、前記合成出力信号を出力するか、前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力するかを判定する前記判定ステップの全部または一部の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムを記録した記録媒体であり、コンピュータにより読み取り可能且つ、読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協働して前記動作を実行する記録媒体である。

なお、本発明の上記「ステップの動作」とは、前記ステップの全部または一部を意味する。

また、本発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な、ＲＯＭ等の記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。

また、本発明のプログラムの一利用形態は、インターネット等の伝送媒体、光・電波等の伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。

また、上述した本発明のコンピュータは、ＣＰＵ等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであっても良い。

なお、以上説明した様に、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。

本発明に係るアレーアンテナ装置、ラジオ受信機、集積回路、アレーアンテナの制御方法等は、アンテナ入力信号と適応制御により合成された信号との品質の良否を的確に選択できる効果を有し、アレーアンテナ装置、ラジオ受信機、集積回路およびアレーアンテナの制御方法等や、車両などの移動体に搭載されるＦＭ放送受信機等として有用である。

本発明の実施の形態１のラジオ受信機の全体構成を示すブロック図本発明の実施の形態１のラジオ受信機のＩＱ変換部におけるＩＱ変換処理を説明するための図（ａ）マルチパス妨害波が無いときの受信信号波形を示す図、（ｂ）マルチパス妨害波があるときの受信信号波形を示す図アンテナ間の干渉について説明するための図アレー合成出力が悪化状態となったときの受信電波状況の一例を示す図（上面図）本発明の実施の形態１のラジオ受信機の受信モード判定部の動作を説明するためのフローチャート図ＣＭＡによって合成する際の、アンテナからの入力信号のＤＵ比が小さい状態における入出力信号の波形例を示す図本発明の実施の形態１のラジオ受信機全体の動作を説明するためのフローチャート図本発明の実施の形態２のラジオ受信機の、受信電波状況分析部、ノイズ推定部および受信モード判定部の構成を示すブロック図本発明の実施の形態２のラジオ受信機の受信モード判定部の動作を説明するためのフローチャート図従来の適応アンテナ受信機の一部を示すブロック図（ａ）ＣＭＡによって合成する際の、アンテナ間のアイソレーションの影響によって信号品位が悪化する場合の入出力信号の波形例を示す図、（ｂ）アンテナ間のアイソレーションを無限大と仮定した場合のＣＭＡによる合成出力波形を示す図、（ｃ）振幅変動の大きさがＩＱ信号６３と同等で、位相変動がＩＱ信号６３よりも小さいＩＱ信号の波形を示す図

符号の説明

１、２アンテナ
３、４ＦＥ
５、６ＡＤＣ
７、８ＩＱ変換部
９適応制御部
１０、５０受信電波状況分析部
１１、１３Ｓメータ部
１２、１４ＤＵ比メータ部
１５、１６、５５、５６ノイズ推定部
１７アンテナ選択部
１８、５８受信モード判定部
１９ウェイトベクトル制御部
２０アレー合成部
２１ＦＭ復調部
２２ＤＡＣ
２３スピーカ
２４アンテナ間の干渉
２５、２６アイソレーション
２７アンテナ１において受信される直接波
２８アンテナ２において受信される直接波
２９アンテナ１において受信される妨害波
３０アンテナ２において受信される妨害波
３１妨害波到来角度
３２直接波到来角度
３３ＣＯＳ信号
３４ＳＩＮ信号
３５、３６ダウンサンプリング
５３到来波数推定部
５４到来波方向推定部
１００適応制御処理ユニット

Claims

電波を受信する複数のアンテナと、
前記アンテナが受信した各受信信号、および前記各受信信号を適応制御により合成した合成出力信号の中から、いずれか１つの信号を出力する適応制御処理ユニットと、
少なくとも前記各受信信号の受信電界強度、前記各受信信号のＤＵ比および前記各アンテナ間のアイソレーションに基づいて、前記適応制御処理ユニットに、前記合成出力信号を出力させるか、前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力させるかを判定する受信モード判定部と、を備えたアレーアンテナ装置。
前記受信モード判定部は、前記各受信信号の受信電界強度の差が前記各アンテナ間のアイソレーションより小さいときには、前記適応制御処理ユニットに前記合成出力信号を出力させると判定する、請求項１記載のアレーアンテナ装置。
前記受信モード判定部は、前記各受信信号の受信電界強度の差が前記各アンテナ間のアイソレーションより大きく、且つ前記各受信信号のＤＵ比が予め決められた閾値より大きいときには、前記適応制御処理ユニットに前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力させると判定する、請求項１記載のアレーアンテナ装置。
前記複数の受信信号のうち最もノイズ量の少ない受信信号を選択するアンテナ選択部をさらに備え、
前記受信モード判定部が、前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力させると判定したときには、前記適応制御処理ユニットは、前記アンテナ選択部により選択された前記最もノイズ量の少ない受信信号を出力する、請求項１記載のアレーアンテナ装置。
前記複数の受信信号のうち最もノイズ量の少ない受信信号を選択してその受信信号のウェイトベクトルを算出するアンテナ選択部をさらに備え、
前記適応制御処理ユニットは、
ＣＭＡ処理を用いて、前記各受信信号を合成するためのウェイトベクトルを算出する適応制御部と、
前記受信モード判定部の判定結果に応じて、前記適応制御部で算出されたウェイトベクトルを出力するか、前記アンテナ選択部で算出されたウェイトベクトルを出力するかを制御するウェイトベクトル制御部と、
前記ウェイトベクトル制御部から出力されるウェイトベクトルに基づき、前記各受信信号を合成するアレー合成部とを有する、請求項１記載のアレーアンテナ装置。
前記各受信信号の受信電界強度、前記各受信信号のＤＵ比およびノイズ量の対応関係を予め保持しているテーブルを参照することで、前記各受信信号のノイズ量を推定するノイズ推定部をさらに備え、
前記アンテナ選択部は、前記ノイズ推定部が推定したノイズ量に基づいて、前記最もノイズ量の少ない受信信号を選択する、請求項４または５記載のアレーアンテナ装置。
前記複数のアンテナに到達する到来波数を推定する到来波数推定部と、
前記複数のアンテナに到達する到来波方向を推定する到来波方向推定部と、をさらに備え、
前記受信モード判定部は、前記各受信信号の受信電界強度、前記各受信信号のＤＵ比、前記各アンテナ間のアイソレーション、前記到来波数および前記到来波方向に基づいて、前記適応制御処理ユニットに、前記合成出力信号を出力させるか、前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力させるかを判定する、請求項１記載のアレーアンテナ装置。
請求項１記載のアレーアンテナ装置と、
前記複数のアンテナからの出力をそれぞれ周波数変換する複数の周波数変換部と、
前記周波数変換部からのそれぞれの出力をそれぞれＡＤ変換する複数のＡＤ変換部と、
前記アレーアンテナ装置から出力された信号を復調する復調部と、
前記復調部で復調された信号をＤＡ変換するＤＡ変換部と、
前記ＤＡ変換部からの出力が入力されるスピーカとを備え、
前記適応制御処理ユニットは、前記ＡＤ変換部でＡＤ変換された信号を利用して適応制御を行い、出力信号を前記復調部へ出力する、ラジオ受信機。
請求項８記載のラジオ受信機に用いられる集積回路であって、
少なくとも前記ＡＤ変換部、前記受信モード判定部、前記適応制御処理ユニット、前記復調部および前記ＤＡ変換部をワンチップ化した、集積回路。
電波を受信する複数のアンテナが受信した各受信信号、および前記各受信信号を適応制御により合成した合成出力信号の中から、いずれか１つの信号を出力するアレーアンテナの制御方法であって、
少なくとも前記各受信信号の受信電界強度、前記各受信信号のＤＵ比および前記各アンテナ間のアイソレーションに基づいて、前記合成出力信号を出力するか、前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力するかを判定する判定ステップを備えたアレーアンテナの制御方法。
請求項１０記載のアレーアンテナの制御方法の、少なくとも前記各受信信号の受信電界強度、前記各受信信号のＤＵ比および前記各アンテナ間のアイソレーションに基づいて、前記合成出力信号を出力するか、前記複数の受信信号のうちのいずれかの受信信号を出力するかを判定する前記判定ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
請求項１１記載のプログラムを記録した記録媒体であって、コンピュータで利用可能な記録媒体。