JP5213876B2 - Beam forming system and method - Google Patents

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Description

本発明は、ビーム形成技術、特に、衛星通信システムで用いられるビーム形成技術に関する。   The present invention relates to a beam forming technique, and more particularly to a beam forming technique used in a satellite communication system.

さまざまな通信システム、例えば、移動電話、ケーブルTV、インターネット、及び軍事通信などは、地球を周回する人工衛星を使用して信号を転送する。衛星アップリンク通信信号は、1つ以上の地上局から衛星に送信され、次いで、衛星によって、ダウンリンク通信信号として別の衛星に又は地球に再送信される。これによって、特定の用途に応じた所望の受信エリアをカバーする。典型的に、アップリンク及びダウンリンク信号は、異なる周波数で送信される。   Various communication systems, such as mobile phones, cable TV, the Internet, and military communications, transfer signals using satellites that orbit the earth. The satellite uplink communication signal is transmitted from one or more ground stations to the satellite and then retransmitted by the satellite as a downlink communication signal to another satellite or to the earth. This covers a desired reception area according to a specific application. Typically, uplink and downlink signals are transmitted on different frequencies.

衛星通信システムは、ビーム形成技術を用いるマルチビームアレイアンテナを組み込むことができる。そのようなアレイアンテナは、広角をカバーする多重同時式ビームの形成に非常に有用である。受信ビーム形成は、所望の信号を増強し、かつ望ましくない信号を減衰又は低減させるように、いくつかの異なるアンテナ素子から受信した信号が合成されることによるプロセスである。図1aに示すように、アンテナ素子1〜n(図示せず)から受信ビーム形成部への複数の入力信号は、一連の重み付け係数w1〜wnを適用することによって合成された連続する値をそれぞれ有する。その結果、各ビーム形成部出力は、入力信号を合成した潜在的に異なるベクトルを表す信号を生成する。入力信号に適用される一連の重み付け係数w1〜wnを調整することによって、ビーム形成部は、アンテナアレイによって生成されるビームの一部又はすべてに対して、その方向及び内容を動的に変更できる。出力ビームの指向特性により、一連の受信アンテナ素子からの空間個別的なビームの大部分が、同一の周波数スペクトルを再使用できる。故に、ビーム形成技術によれば、所与の衛星による所与のサービスエリア全体でサポートされるユーザの数の実質的な増加が可能となる。   Satellite communication systems can incorporate multi-beam array antennas that use beamforming techniques. Such an array antenna is very useful for forming multiple simultaneous beams covering a wide angle. Receive beamforming is a process by which signals received from several different antenna elements are combined to enhance the desired signal and attenuate or reduce the unwanted signal. As shown in FIG. 1a, a plurality of input signals from the antenna elements 1 to n (not shown) to the reception beam forming unit respectively have continuous values synthesized by applying a series of weighting factors w1 to wn. Have. As a result, each beamformer output generates a signal representing a potentially different vector that combines the input signals. By adjusting a series of weighting factors w1-wn applied to the input signal, the beamformer can dynamically change the direction and content of some or all of the beams generated by the antenna array. . Due to the directivity of the output beam, most of the spatially separate beams from a series of receive antenna elements can reuse the same frequency spectrum. Thus, beamforming techniques allow a substantial increase in the number of users supported by a given satellite throughout a given service area.

同様に、図1bに示すように、送信ビーム形成は、アンテナアレイによって送信されるビームの一部又はすべての方向及び内容を制御するために、アンテナアレイの各素子1〜nに対する送信信号への重み付け係数w1〜wnの適用を伴う。   Similarly, as shown in FIG. 1b, transmit beamforming is performed on the transmit signal for each element 1-n of the antenna array to control the direction and content of some or all of the beams transmitted by the antenna array. With application of weighting factors w1-wn.

重み付け係数は、ビーム形成に用いられるさまざまな既知の技術のうちのいずれかに基づいていてよく、任意の適切なアナログ又はデジタル手段を用いて、入ってくる信号に適用できる。アナログRFビーム形成システムは、アンテナに関連した送信機及び/又は受信機チェインのRF又は中間周波数(IF)段において、信号の位相及び/又は振幅を調整する。一方、デジタルビーム形成システムは、信号の位相及び/又は振幅をデジタル的に調整する。デジタルビーム形成受信機では、信号は、アナログ−デジタル変換の後に処理される。デジタルビーム形成送信機では、信号は、デジタル−アナログ変換の前に処理される。特に、デジタルビーム形成は、デジタル信号及び処理が再現可能であることと、ビーム形成信号重み付け演算のデジタル処理系のありふれたかつ安定した性質とのために、有利である。   The weighting factor may be based on any of a variety of known techniques used for beamforming and can be applied to the incoming signal using any suitable analog or digital means. Analog RF beamforming systems adjust the phase and / or amplitude of the signal at the RF or intermediate frequency (IF) stage of the transmitter and / or receiver chain associated with the antenna. On the other hand, a digital beam forming system digitally adjusts the phase and / or amplitude of a signal. In a digital beamforming receiver, the signal is processed after analog-to-digital conversion. In a digital beamforming transmitter, the signal is processed before digital-to-analog conversion. In particular, digital beamforming is advantageous because of the reproducibility of digital signals and processing and the common and stable nature of digital processing systems for beamforming signal weighting operations.

衛星通信システムにおいては、システム全体の計算量を減らすため、かつ効率を上げるために、絶え間ない努力が続けられている。典型的に、そのようなシステムで用いられるアンテナアレイは、無数の個々のアレイ素子から成る。従来のビーム形成技術がアレイのあらゆる素子に送られる又はあらゆる素子から受け取る信号への異なる重み付け機能の適用を必要とするため、生じた処理要件の計算量は、アレイのサイズに比例して増大する。   In satellite communication systems, constant efforts are being made to reduce the overall computational complexity and increase efficiency. Typically, the antenna array used in such a system consists of a myriad of individual array elements. Since conventional beamforming techniques require the application of different weighting functions to signals sent to or received from every element of the array, the amount of processing requirements that arise increases in proportion to the size of the array. .

多くのアレイシステムにおいて、形成されたビームの大部分は、アンテナシステムの性質に起因して、アンテナアレイの複数の素子のうちの一部分しか使用しない。アレイ給電反射鏡(AFR)アンテナでは、給電アレイが目標ビーム位置に向けられていなくても、ビームは、大型アンテナからの信号を反射した後で形成される。大型反射鏡の効果は、給電アレイの見かけ上のサイズを拡大して、ビーム形成プロセスの空間的分解能を向上させることにある。ある構成においては、このことは、アレイ内の個々の素子のそれぞれがアンテナシステムのカバーエリア全体のうちの一部分を受け持つことを意味する。そのようなシステムでは、使用していないアレイ素子は、典型的に、ビーム形成処理において重み付け機能0を割り当てられているとはいえ、システム構造は、アレイの個々の素子ビームのそれぞれからの入力を受信して処理するように構成されている。故に、多くのアレイ素子の冗長性の問題を別としても、そのようなシステムには、不必要な複雑さが残存する。   In many array systems, the majority of the beam formed uses only a portion of the antenna array elements due to the nature of the antenna system. In an array fed reflector (AFR) antenna, the beam is formed after reflecting the signal from the large antenna, even if the feed array is not directed to the target beam position. The effect of the large reflector is to increase the apparent size of the feed array and improve the spatial resolution of the beam forming process. In some configurations, this means that each individual element in the array is responsible for a portion of the overall coverage area of the antenna system. In such a system, unused array elements are typically assigned a weighting function of 0 in the beamforming process, but the system structure receives input from each of the individual element beams of the array. It is configured to receive and process. Thus, apart from the redundancy problem of many array elements, such systems still have unnecessary complexity.

デジタルプロセッサへの入力の数を削減できるように、アレイを予め定義されたサブアレイに分割して、アナログ方式を用いる複数の物理的アンテナ素子を組み合わせることが知られている。これには、同数のデジタルプロセッサ入力に対してアンテナ素子の数を増加させるという利点、又は同数の素子に対してデジタルプロセッサ入力の数を減少させるという利点がある。   In order to reduce the number of inputs to the digital processor, it is known to divide the array into predefined subarrays and combine a plurality of physical antenna elements using analog techniques. This has the advantage of increasing the number of antenna elements for the same number of digital processor inputs or reducing the number of digital processor inputs for the same number of elements.

典型的に、受信及び送信ビーム形成は別々に実行される。通常、これは、同一の機能ブロックを逆向きに動作させることによって(すなわち、すべての信号の流れに双方向性をもたせ、モードに応じて一方向又は他方向を選択することによって)実行される。当然のことながら、本質的に単方向性であるビーム形成ブロックを提供することにも利点があるが、それでは、要求された最低限の適合度での受信又は送信ビーム形成のいずれか一方しか実行できない。   Typically, receive and transmit beamforming are performed separately. Usually this is done by operating the same functional block in the opposite direction (ie by making all signal flows bidirectional and selecting one or the other depending on the mode). . Of course, it is also advantageous to provide a beamforming block that is unidirectional in nature, but that only performs either receive or transmit beamforming with the required minimum fitness. Can not.

本発明の1つの目的は、衛星通信システムで用いられるビーム形成技術に関連した複雑さ及び処理要件を低減することにある。   One object of the present invention is to reduce the complexity and processing requirements associated with beamforming techniques used in satellite communication systems.

本発明の別の目的は、アクティブアンテナシステムで用いられるビーム形成構造の効率向上を図ることにあり、この場合、アンテナ素子のすべてが各ビームを受け持つとは限らない。   Another object of the present invention is to improve the efficiency of the beam forming structure used in the active antenna system. In this case, not all of the antenna elements are responsible for each beam.

本発明のさらに別の目的は、送信及び受信の両方のビーム形成機能を有する単一のDSP設計を提供することにある。   Yet another object of the present invention is to provide a single DSP design with both transmit and receive beamforming functions.

第1態様では、本発明は、ビーム形成システムに属し、該システムは、アップリンク信号チャネリゼーション手段と、送信と受信との両方のアップリンクチャネル信号を処理するように構成されたビーム形成手段と、複数のダウンリンクチャネル信号を再合成するための手段とを具備する。同一のビーム形成システムが受信ビーム形成と送信ビーム形成との両方に使用できるので、それによって、送信ビーム形成と受信ビーム形成との両方の機能を有する単一のDSP設計を実現できる。このとき、同一の入力及び出力インタフェースが存在し、かつ同一のデータフローが存在する。入力及び出力の数は、ビーム形成のタイプ(受信又は送信)によって決まるが、DSPの構造は同一である。故に、1台のDSP機器が、入力及び出力の数だけを変えることによって、(又は、より多数のセットから必要な数の入力及び出力を有効化させることによって、)どちらのタイプのビーム形成にも使用できる。   In a first aspect, the present invention belongs to a beamforming system, which system is configured to process uplink signal channelization means and both transmit and receive uplink channel signals. And means for recombining a plurality of downlink channel signals. Since the same beamforming system can be used for both receive and transmit beamforming, a single DSP design with both transmit and receive beamforming functions can be realized. At this time, the same input and output interfaces exist and the same data flow exists. The number of inputs and outputs depends on the type of beamforming (receive or transmit), but the DSP structure is the same. Thus, a single DSP device can change either type of beamforming by changing only the number of inputs and outputs (or by enabling the required number of inputs and outputs from a larger set). Can also be used.

第2態様に基づき、本発明は、ビーム形成システムに属し、該システムは、複数の信号のサンプルを受信するための入力手段と、同一のビーム形成された周波数帯域に関連したすべてのサンプル信号を所定の処理ブロックに送るためのスイッチング手段と、所定の基準に従って、所定数の送られたサンプル信号を順序的に選択するための手段と、所定の決められた数の重み付け係数を選択された信号に適用するための重み付け手段と、複数の重み付けされた信号を累算し、合成信号を形成するための手段と、合成信号から複数の信号を選択して適切な出力に送るための手段とを具備する。各サンプルには複数の周波数のうちの1つの帯域が含まれる。   According to a second aspect, the present invention belongs to a beamforming system, which inputs means for receiving samples of a plurality of signals and all sample signals associated with the same beamformed frequency band. Switching means for sending to a predetermined processing block; means for sequentially selecting a predetermined number of transmitted sample signals according to a predetermined criterion; and a signal selected with a predetermined fixed number of weighting factors Weighting means for applying to, a means for accumulating a plurality of weighted signals to form a composite signal, and means for selecting a plurality of signals from the composite signal and sending them to the appropriate output It has. Each sample includes one band of a plurality of frequencies.

上記システムは、受信ビーム形成に使用でき、この場合、受信したサンプルは、複数のアンテナ素子のそれぞれで受信した複数のビームからの合成信号であり、かつ送られたサンプル信号は、該信号の元となったビームに従って選択される。あるいは、上記システムは、送信ビーム形成に使用でき、この場合、受信したサンプルは、複数のアンテナ素子のそれぞれで送信される複数のビームからの信号であり、かつ送られたサンプル信号は、該信号が送信されるアンテナ素子に従って選択される。   The system can be used for receive beamforming, where the received sample is a composite signal from multiple beams received at each of the multiple antenna elements, and the transmitted sample signal is the source of the signal. It is selected according to the beam. Alternatively, the system can be used for transmit beamforming, where the received samples are signals from multiple beams transmitted on each of multiple antenna elements, and the transmitted sample signal is the signal Are selected according to the antenna element to be transmitted.

本発明のビーム形成技術は、従来はアンテナアレイの個々の素子毎に必要とされた別個の異なる重み付け機能を、各ビームに又は各素子で送信される信号に関係する信号だけを選択するように構成されたスイッチング機能によって置き換える。そして、より小さい決められた数の重み付け機能が、選択された信号に適用され、素子のすべてに対し、単一の周波数のための処理が、同一の処理ブロックで実行される。これは、ビーム形成処理の計算量を実質的に減少させるとともに、周波数の再利用を容易化する。また、より多くの効果的なアルゴリズムの使用が容易となる。さらに、スイッチング機能の組合せは、後続のビーム形成処理について、アレイのアンテナ素子の任意の部分の選択に対する最大限の弾力化を容易にする。   The beam forming technique of the present invention selects a signal that is related to the signal transmitted to each beam or to each element, with different distinct weighting functions conventionally required for each individual element of the antenna array. Replace with configured switching function. A smaller fixed number of weighting functions are then applied to the selected signal, and processing for a single frequency is performed on the same processing block for all of the elements. This substantially reduces the computational complexity of the beam forming process and facilitates frequency reuse. It also makes it easier to use more effective algorithms. Furthermore, the combination of switching functions facilitates maximum resilience to the selection of any part of the array antenna elements for subsequent beamforming processes.

また、本発明は、ビーム形成方法に属し、該方法は、(a)複数の信号のサンプルを受信する段階と、(b)同一のビーム形成された周波数帯域に関連したすべてのサンプル信号を所定の処理ブロックに送る段階と、(c)所定の基準に従って、所定数の送られたサンプル信号を順序的に選択する段階と、(d)所定の決められた数の重み付け係数を選択された信号に適用する段階と、(e)複数の重み付けされた信号を累算し、合成信号を形成する段階と、段階(c)から(e)を所定回数繰り返す段階と、(f)合成信号から信号を選択して適切な出力へ送る段階とを有する。各サンプルには複数の周波数のうちの1つの帯域が含まれる。本方法は、受信ビーム形成に使用でき、この場合、段階(a)は、複数のアンテナ素子のそれぞれで受信した複数の信号から合成信号のサンプルを受信する段階を有し、かつ段階(c)は、送られたサンプル信号の元となったビームに従って信号を選択する段階を有する。あるいは、本方法は、送信ビーム形成に使用でき、この場合、段階(a)は、複数のアンテナ素子のそれぞれで送信される複数のビームから信号のサンプルを受信する段階を有し、かつ段階(c)は、送られたサンプル信号が送信されるアンテナ素子に従って信号を選択する段階を有する。   The present invention also belongs to a beamforming method, the method comprising: (a) receiving a plurality of signal samples; and (b) predetermining all sample signals associated with the same beamformed frequency band. Sending to the processing block, (c) sequentially selecting a predetermined number of transmitted sample signals according to a predetermined criterion, and (d) a signal with a predetermined determined number of weighting factors selected. (E) accumulating a plurality of weighted signals to form a composite signal, (c) repeating steps (c) to (e) a predetermined number of times, and (f) a signal from the composite signal Selecting and sending to the appropriate output. Each sample includes one band of a plurality of frequencies. The method can be used for receive beamforming, wherein step (a) comprises receiving a sample of the composite signal from a plurality of signals received at each of a plurality of antenna elements, and step (c) Comprises selecting a signal according to the beam from which the transmitted sample signal is derived. Alternatively, the method can be used for transmit beamforming, wherein step (a) comprises receiving samples of signals from a plurality of beams transmitted at each of a plurality of antenna elements, and c) comprises selecting a signal according to the antenna element to which the transmitted sample signal is transmitted.

また、本発明は、受信ビーム形成システムに属し、該システムは、複数のアンテナ素子のそれぞれで受信した複数のビームから合成信号のサンプルを受信するための入力手段と、同一のビーム形成された周波数帯域に関連したすべてのサンプル信号を所定の処理ブロックに送るためのスイッチング手段と、所定数の送られたサンプル信号を、該信号の元となったビームに従って順序的に選択するための手段と、所定の決められた数の重み付け係数を選択された信号に適用するための重み付け手段と、複数の重み付けされた信号を累算し、合成信号を形成するための手段と、合成信号から信号を選択して適切な出力へ送るための手段とを具備する。各サンプルには複数の周波数のうちの1つの帯域が含まれる。   The present invention also belongs to a receive beamforming system, which has input means for receiving samples of a composite signal from a plurality of beams received by each of a plurality of antenna elements, and the same beamformed frequency. Switching means for sending all band-related sample signals to a given processing block; means for sequentially selecting a given number of sent sample signals according to the beam from which the signal originated; Weighting means for applying a predetermined and determined number of weighting factors to the selected signal, means for accumulating a plurality of weighted signals to form a composite signal, and selecting a signal from the composite signal And means for sending to an appropriate output. Each sample includes one band of a plurality of frequencies.

別の態様に基づき、本発明は、送信ビーム形成システムに属し、該システムは、複数のアンテナ素子のそれぞれで送信される複数のビームから信号のサンプルを受信するための入力手段と、同一のビーム形成された周波数帯域に関連したすべてのサンプル信号を所定の処理ブロックに送るためのスイッチング手段と、所定数の送られたサンプル信号を、該信号が送信されるアンテナ素子に従って順序的に選択するための手段と、所定の決められた数の重み付け係数を選択された信号に適用するための重み付け手段と、複数の重み付けされた信号を累算し、合成信号を形成するための手段と、合成信号から信号を選択して適切な出力に送るための手段とを具備する。各サンプルには複数の周波数のうちの1つの帯域が含まれる。   In accordance with another aspect, the present invention belongs to a transmit beamforming system, the system comprising: an input means for receiving signal samples from a plurality of beams transmitted by each of a plurality of antenna elements; Switching means for sending all sample signals associated with the formed frequency band to a given processing block, and for selecting a given number of sent sample signals in order according to the antenna element to which the signals are transmitted Means for applying a predetermined and determined number of weighting factors to the selected signal, means for accumulating a plurality of weighted signals to form a composite signal, and a composite signal Means for selecting a signal from and sending it to an appropriate output. Each sample includes one band of a plurality of frequencies.

既知の受信及び送信ビーム形成システムを単純化して表した図である。FIG. 2 is a simplified representation of a known receive and transmit beamforming system. 既知の受信及び送信ビーム形成システムを単純化して表した図である。FIG. 2 is a simplified representation of a known receive and transmit beamforming system. 本発明による、衛星で用いられる受信機システムを表した構成図である。It is a block diagram showing the receiver system used with a satellite by this invention. 図2に示されたデジタル受信ビーム形成システムの好適な実施形態を表した構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a preferred embodiment of the digital receive beamforming system shown in FIG. 2. 衛星で用いられる、図3に示されたタイプのビーム形成システムを備えた送信システムを表した構成図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a transmission system with a beamforming system of the type shown in FIG. 受信システムと送信システムとの両方に使用できる、図3に示されたタイプのビーム形成システムを表した構成図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a beamforming system of the type shown in FIG. 3 that can be used for both a receiving system and a transmitting system. 本発明の変形実施形態を表した構成図であり、ビーム形成システムへの入力のそれぞれが2つのアンテナ素子からもたらされる受信ビーム形成システムを示す。FIG. 6 is a block diagram illustrating a modified embodiment of the present invention, showing a receive beamforming system in which each of the inputs to the beamforming system comes from two antenna elements. 複数の受信ビーム形成システムから成る本発明の別の実施形態を表した構成図であり、その各部は図3に示されたものであるが、同一の入力及び出力フレームスイッチに組み合わせられていない一揃いのコアプロセッサ機能を備える。FIG. 4 is a block diagram illustrating another embodiment of the present invention comprising a plurality of receive beamforming systems, each of which is shown in FIG. 3, but not combined with the same input and output frame switch. It has the same core processor function. 複数の受信ビーム形成システムから成る本発明の別の実施形態を表した構成図であり、各ビーム形成システムは、複数のアンテナ素子のサブセットに関連した信号を処理するために用いられる。FIG. 4 is a block diagram illustrating another embodiment of the present invention comprising a plurality of receive beamforming systems, each beamforming system being used to process signals associated with a subset of antenna elements.

これより、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を例示の目的で記載する。   Embodiments of the present invention will now be described for purposes of illustration with reference to the accompanying drawings.

衛星アンテナシステムを対象とした本発明の実施形態の以下の記載は、発明の限定を意図したものではなく、その応用例又は使用例を示すものである。   The following description of an embodiment of the present invention directed to a satellite antenna system is not intended to limit the invention, but illustrates its application or use.

図2は、本発明の好適な実施形態による衛星の受信機システム20の構成図を示す。構成図は衛星について説明したものであるが、本システムは、基地局又はレーダーシステムの受信機にも適用できる。図2に示す通り、RFフロントエンドは、N個のアンテナ素子22〜22から成り、送信された複数のRF信号を受信する。各素子は、既知のように、低ノイズ増幅器(LNA)(図示せず)に接続されており、受信したRF信号が増幅される。増幅された各素子信号は、ダウンコンバージョンミキサ24に送られる。中間周波数(IF)への変換は、局部発振器(図示せず)からのそれぞれの信号を用いて実行される。次いで、IF信号は、A/D変換器26によってデジタル信号へ変換されるとともに、デジタルチャネライザ28に送られる。 FIG. 2 shows a block diagram of a satellite receiver system 20 according to a preferred embodiment of the present invention. Although the configuration diagram describes a satellite, the present system can also be applied to a base station or a radar system receiver. As shown in FIG. 2, the RF front end includes N antenna elements 22 1 to 22 N , and receives a plurality of transmitted RF signals. Each element is connected to a low noise amplifier (LNA) (not shown) as is known, and the received RF signal is amplified. The amplified element signals are sent to the down conversion mixer 24. The conversion to the intermediate frequency (IF) is performed using respective signals from a local oscillator (not shown). Next, the IF signal is converted into a digital signal by the A / D converter 26 and sent to the digital channelizer 28.

デジタルチャネライザ28は、チャネルフィルタバンクを実行して、アンテナアレイの各素子からの個々の信号を含むダウンコンバートされた合成デジタル信号を所定数N個のデジタルチャネル信号へと分割する。デジタルチャネライザ28は、所定の帯域幅を有する各フィルタを備えた解析デジタルフィルタバンクと見なすことができる。デジタルチャネライザ28は、一連の畳み込みデジタルフィルタと、高速フーリエ変換(FFT)プロセッサとを具備する。畳み込みデジタルフィルタは、多重化及び加算、又は多相化などのマルチレートデジタルフィルタ技術を使用して、ダウンコンバートされた信号の複数のサンプルを互いにグループ化し、サンプルグループに畳み込み関数を掛け合わせ、次いで、N個の個々のチャネル信号への変換のためにサンプルをFFTに送ることによって、デジタルフィルタバンクを効率良く実行する。しかしながら、当然、フィルタバンクは、いくつかの異なる技術のうちのいずれかを用いて実行されてよい。   Digital channelizer 28 implements a channel filter bank to divide the downconverted composite digital signal containing individual signals from each element of the antenna array into a predetermined number N of digital channel signals. The digital channelizer 28 can be considered as an analysis digital filter bank with each filter having a predetermined bandwidth. The digital channelizer 28 comprises a series of convolutional digital filters and a fast Fourier transform (FFT) processor. A convolutional digital filter uses multirate digital filter techniques such as multiplexing and summing, or polyphasing, to group multiple samples of a downconverted signal together, multiply the sample group by a convolution function, and then Efficiently implement a digital filter bank by sending samples to the FFT for conversion to N individual channel signals. Of course, however, the filter bank may be implemented using any of several different techniques.

故に、チャネライザ28は、周波数、位相、及び電気的振幅において互いに独立した個々のIF信号を含む入力帯域幅を、複数の時間−並列周波数出力チャネルに分割する機能を有する。換言すれば、チャネライザは、合成IF帯域幅内のさまざまな周波数を、周波数の中の1〜Nの番号が付けられた固定チャネル幅又は値域へと、周波数分割又はソート選択する。当然のことながら、このプロセスにIFへの変換は必須ではなく、チャネライザは、RF入力帯域幅上で直接動作してもよい。   Thus, the channelizer 28 has the function of dividing the input bandwidth including individual IF signals independent of each other in frequency, phase and electrical amplitude into a plurality of time-parallel frequency output channels. In other words, the channelizer frequency splits or sorts the various frequencies within the combined IF bandwidth into fixed channel widths or ranges numbered 1 to N within the frequency. Of course, conversion to IF is not required for this process, and the channelizer may operate directly on the RF input bandwidth.

この実施形態では、チャネライザ28からビーム形成部30へのN個の入力は、複数のサンプルの時間分割多重(TDM)であると見なすことができる。TDMとは、1つの信号経路が複数の信号間で共有できるように、個々のデータ信号が同一の信号経路を辿って時間内に連続して送信されるということを意味する。故に、複数の周波数に対して、各TDMは、アンテナ素子22〜22のうちの1つからのサンプルを含み、かつ入力上のさまざまなTDMにおけるサンプルのタイミングは、同一の周波数帯又は同一の素子22〜22が同一時間において2つ以上の入力に現れることがないように選択される。しかしながら、当然、TDMの実行は必須ではなく、他のさまざまな送信スキームを想定できる。 In this embodiment, the N inputs from the channelizer 28 to the beamformer 30 can be considered as time division multiplexing (TDM) of multiple samples. TDM means that individual data signals are transmitted continuously in time following the same signal path so that one signal path can be shared among a plurality of signals. Thus, for multiple frequencies, each TDM includes samples from one of antenna elements 22 1 to 22 N , and the timing of the samples in the various TDMs on the input is the same frequency band or the same The elements 22 1 to 22 N are selected so that they do not appear at more than one input at the same time. However, of course, the execution of TDM is not essential and various other transmission schemes can be envisaged.

これより、図3を参照して、図2のビーム形成部30の構成及び動作を説明する。ビーム形成部30は、入力フレームスイッチ32を具備する。入力フレームスイッチ32は、N個の異なるアンテナ素子22〜22に対応するN個の入力信号を受信する。受信した素子信号内の異なる複数の周波数は、一揃いの入力に亘るTDMフレーム期間LTDMの間で、異なる時間において、単一時間におけるすべての信号が異なる周波数を有することを表す。入力フレームスイッチ32は、すべてのアンテナ素子22〜22からの同一のビーム形成された周波数の信号がF個のコア処理ブロック34〜34のうちの特定の1つに向かうように、アレイアンテナ22〜22からの信号のルートを決める。当然のことながら、この場合の周波数は、チャネライザ28からの単一の周波数帯域を意味する。入力フレームスイッチに入力された各TDMサンプルは、異なるスイッチング機能を適用され、かつN個の入力のうちの最大F個の信号が、各サンプル時間において、異なるコアプロセッサ34〜34にそれぞれ送られる。あるサンプル時間において、ルーティングされる入力の数は、F個よりも少ないことはあるが、F個を越えることはけっしてない。F<Nである場合、ビーム形成のためにすべての周波数が使用されるわけではないので、一部のチャネルしかスイッチされない。すべての周波数がビーム形成に使用される場合には、Fの値は、少なくともNと等しくなければならない。スイッチング動作は、同一のスイッチング機能がすべてのフレーム中の同一タイムスロットに適用されるように、各フレームで繰り返される。TDMフレーム中のタイムスロット毎に、各出力信号は、N個の入力のうちの1つに存在する複数の信号のうちの1つの複製である。 The configuration and operation of the beam forming unit 30 in FIG. 2 will be described with reference to FIG. The beam forming unit 30 includes an input frame switch 32. The input frame switch 32 receives N input signals corresponding to N different antenna elements 22 1 to 22 N. Different frequencies in the received element signal represent that all signals in a single time have different frequencies at different times during the TDM frame period L TDM over a set of inputs. The input frame switch 32 is such that signals of the same beamformed frequency from all antenna elements 22 1 to 22 N are directed to a particular one of the F core processing blocks 34 1 to 34 F. The route of the signal from the array antennas 22 1 to 22 N is determined. Of course, the frequency in this case means a single frequency band from the channelizer 28. Each TDM sample input to the input frame switch is subjected to a different switching function and up to F signals of N inputs are sent to different core processors 34 1 to 34 F at each sample time, respectively. It is done. At a given sample time, the number of inputs routed may be less than F, but never exceeds F. If F <N, not all frequencies are used for beamforming, so only some channels are switched. If all frequencies are used for beamforming, the value of F must be at least equal to N. The switching operation is repeated in each frame so that the same switching function is applied to the same time slot in all frames. For each time slot in the TDM frame, each output signal is a duplicate of one of the multiple signals present at one of the N inputs.

各コア処理ブロック34〜34内で、その処理ブロックによって処理される特定の周波数においてルーティングされた各信号サンプルは、タイムスイッチ36〜36にルーティングされる複数のTDM信号へと複製される。ここで、スイッチの数Mは、ビーム形成される素子22〜22の数と、各ビームに使用される素子の数との平均に応じて予め定められたパラメータである。タイムスイッチ36〜36の機能によって、フレームスイッチ32の出力した信号を後続の処理に必要な任意のタイムスロット順に再整列でき、かつ異なる時間における複数の入力サンプルの重複が可能となる。タイムスイッチ36〜36のそれぞれは、入力TDMフレームの全内容をテーブルに格納する。次いで、データは、プログラム時にテーブルから読み出されて、必要とされる時間順序付けが実行される。 Within each core processing block 34 1 -34 F , each signal sample routed at a particular frequency processed by that processing block is duplicated into a plurality of TDM signals routed to time switches 36 1 -36 M. The Here, the number M of switches is a parameter determined in advance according to the average of the number of elements 22 1 to 22 N to be beam-formed and the number of elements used for each beam. The functions of the time switches 36 1 to 36 M allow the signals output from the frame switch 32 to be rearranged in an arbitrary time slot order required for subsequent processing, and a plurality of input samples can be overlapped at different times. Each of the time switches 36 1 to 36 M stores the entire contents of the input TDM frame in a table. The data is then read from the table at program time to perform the required time ordering.

ビーム形成は、以下に記載されるように、周波数帯域のそれぞれで個々に実行されるとともに、プログラム可能な順序でこの表からアイテムを順序的に選択することによって達成される。それによって、特定のビームに関係した個々の素子22〜22のすべてが、記載したように選択及び処理される。単一周波数のために形成された一揃いのビームは、おそらくは、アンテナ素子22〜22のすべてを使用するので、この単一周波数のための素子信号のすべては、複数の素子の要求された全組合せを形成可能なように、互いに処理される必要がある。 Beam forming is accomplished by selecting items from this table in a programmable order, as well as being performed individually in each of the frequency bands, as described below. Thereby, all the individual elements 22 1 to 22 N associated with a particular beam are selected and processed as described. The complete beam formed for a single frequency will probably use all of the antenna elements 22 1 to 22 N , so all of the element signals for this single frequency are required for multiple elements. Need to be processed together so that all combinations can be formed.

最初に、第1ビームのための素子信号のすべてが、第1ビームを形成するために充分なデータを提供するように、各TDMフレームスロットLTDM上で、同時にM個が順序的に選択される。第1ビームのためのタイムスイッチ36〜36の出力は、一連の乗算器38〜38に送られ、プログラム可能な重み付け係数が各信号に適用される。第1ビームのためのタイムスイッチ36〜36は、サンプルを独立して選択するので、特定時間における各乗算器38〜38上の信号は複製されない。先の記載の通り、各重み付け係数は、適切な位相及び振幅の重みを信号に適用する。M個の各入力信号に適用される一連の重み付け係数を調整することによって、出力ビームの方向及び内容を動的に変更できる。そして、コアプロセッサ34〜34内の乗算器38〜38の出力は、加算器40で互いに足し合わされて、TDMのサンプル毎に単一の値を形成する。 Initially, M at the same time are sequentially selected on each TDM frame slot L TDM so that all of the element signals for the first beam provide sufficient data to form the first beam. The The outputs of the time switches 36 1 to 36 M for the first beam are sent to a series of multipliers 38 1 to 38 M , and a programmable weighting factor is applied to each signal. Since the time switches 36 1 to 36 M for the first beam independently select samples, the signals on each multiplier 38 1 to 38 M at a particular time are not replicated. As described above, each weighting factor applies an appropriate phase and amplitude weight to the signal. By adjusting a series of weighting factors applied to each of the M input signals, the direction and content of the output beam can be dynamically changed. The outputs of the multipliers 38 1 to 38 M in the core processors 34 1 to 34 F are added together by an adder 40 to form a single value for each TDM sample.

次に、第2ビームに対する素子信号のすべてが、タイムスイッチ36〜36によって順序的に選択され、それらが選択された通りに重み付けがなされる。第2ビームの計算結果は、互いに足し合わされて、ビームに関係する最後の素子22に対する信号が加算された後に出力される。このプロセスは、形成されるビームの総数分だけ繰り返される。 Next, all of the element signals for the second beam are selected sequentially by time switches 36 1 -36 M and weighted as they are selected. The calculation results for the second beam are added together and output after adding the signals for the last element 22 associated with the beam. This process is repeated for the total number of beams formed.

ビームを形成するために必要な素子信号の数が各TDMフレームスロットLTDM上で実行される多重化動作の数Mよりも多い場合、累算器42において、さらなる累算段が実行される。この累算は、合計M×A個の信号サンプルが選択され、かつ重み付けされた複数の素子信号が累算されるように、各フレームのタイムスロットAの連続した帰還に亘って起こる。このAの値は、プログラム可能であるとともに、ビームを形成するために必要な素子信号の数によって決まる。このAの値は、ある程度はトラフィックに従って動的に決定できる。総TDMフレーム長が固定されるので、サンプルの大部分は、形成可能な異なる出力の数を減らすことができる。Aの値の変化は、必要とされるハードウェア量を変更しない。一方で、Mの値の変化は、必要とされるタイムスイッチ及び乗算器の数を変更する。 If the number of element signals required to form the beam is greater than the number M of multiplexing operations performed on each TDM frame slot L TDM , an additional accumulation stage is performed in the accumulator 42. This accumulation occurs over successive feedback in time slot A of each frame so that a total of M × A signal samples are selected and a plurality of weighted element signals are accumulated. The value of A is programmable and depends on the number of element signals required to form the beam. The value of A can be determined dynamically according to traffic to some extent. Since the total TDM frame length is fixed, the majority of samples can reduce the number of different outputs that can be formed. Changing the value of A does not change the amount of hardware required. On the other hand, changing the value of M changes the number of time switches and multipliers required.

所望の特性を有するビームを形成するためのM×A個の充分な素子信号サンプルが重み付けされた場合、加算結果は、出力タイムスイッチ44に渡される。出力タイムスイッチ44は、TDM内の複数のビーム信号を整列し直すように構成されている。出力タイムスイッチ44の主な目的は、乗算/加算機能によって有用な信号だけを選択すること、及びそれらの信号を同時に出力することにある。それによって、それらの信号が、必要とされる送信先へ届けられることができる。出力タイムスイッチ44からの複数の出力信号は、出力フレームスイッチ46に送られる。そしてそこで、それらは、適切なチャネルコンバイナ44(図に示す)に送られて、ビーム形成プロセッサからの出力信号を形成する。   If M × A sufficient element signal samples to form a beam having the desired characteristics are weighted, the addition result is passed to the output time switch 44. The output time switch 44 is configured to rearrange a plurality of beam signals in the TDM. The main purpose of the output time switch 44 is to select only useful signals by the multiply / add function and to output those signals simultaneously. Thereby, those signals can be delivered to the required destination. A plurality of output signals from the output time switch 44 are sent to the output frame switch 46. And then they are sent to the appropriate channel combiner 44 (shown in the figure) to form the output signal from the beamforming processor.

図3に示す通り、ビーム形成部は、F個のコアプロセッサを具備し、そのそれぞれは、特定の周波数の一連のビームを生成する。Mの値は処理ブロック毎に固定であるが、F個のコアプロセッサのすべてにおいて同じ値をとる必要はない。さらに、Aは、プログラム可能であるとともに、すべてのコアプロセッサで異なっていてもよい。例えば、グローバルビームは、衛星の運用者が呼の開始及び終了のための端末へのシグナリングに典型的に用いる衛星カバレージエリア全域をカバーする。ビームがカバレージエリアのすべてをカバーするということは、すなわち、それらの間に重複及び干渉が生じるので、そのビームに用いられた周波数を他の複数のビームに再利用できないということを意味する。典型的に、このことは、少数の素子毎に、又は、多数又はすべての素子を使用する少数の(ときには、ただ1つの)ビーム毎に、多くのビームに同一の周波数を用いることとなる。そのような場合に、TDM長が素子の数よりも小さい値であれば、M=1を満足する。しかしながら、Aの値は、グローバルビームを形成する処理ブロックに対しては、より多くの素子が使用されるので、はるかに大きくなければならない。大量の周波数再利用は、ビーム毎にわずかな素子を使用する傾向にあり、従って、Aは、同一のMに対して小さくなる。少量の周波数再利用のためには、より多くの素子が使用され、Aが大きくなければならない。   As shown in FIG. 3, the beam forming unit includes F core processors, each of which generates a series of beams of a specific frequency. The value of M is fixed for each processing block, but does not have to be the same in all of the F core processors. Further, A is programmable and may be different for all core processors. For example, the global beam covers the entire satellite coverage area typically used by satellite operators for signaling to terminals for call initiation and termination. That the beam covers all of the coverage area means that there is overlap and interference between them, so that the frequency used for that beam cannot be reused for other beams. Typically, this will use the same frequency for many beams, for every few elements, or for every few (sometimes just one) beam using many or all elements. In such a case, if the TDM length is smaller than the number of elements, M = 1 is satisfied. However, the value of A must be much larger because more elements are used for the processing block that forms the global beam. A large amount of frequency reuse tends to use few elements per beam, so A is smaller for the same M. For a small amount of frequency reuse, more elements are used and A must be large.

単一の周波数に対する決められた数の重み付け機能の使用は、2つ以上の周波数間でのリソースの共有(多重動作)に関連する複雑さが回避されるように、処理を相当に容易にする。当然のことながら、少数の周波数間で固定数の重み付け機能を共有すること、又は単一の周波数に対して複数の固定数を用いることができる。固定された数を維持することによって、必要とされる相互接続なしで、そのような多くの機能を実行でき、複雑さを回避する。   The use of a fixed number of weighting functions for a single frequency makes the process considerably easier so that the complexity associated with sharing resources (multiple operations) between two or more frequencies is avoided. . Of course, a fixed number of weighting functions can be shared between a small number of frequencies, or multiple fixed numbers can be used for a single frequency. By maintaining a fixed number, many such functions can be performed without the required interconnections, avoiding complexity.

チャネライザ28及びビーム形成部30に続いて、復調部がデジタル信号を復調し、次いで、復調された信号ビットが、データパケットへと変換されて、適切な送信先へ送られる。送信先は、別の加入者リンク、クロスリンク、又はフィーダリンクであってよい。データパケットは、ルートを定められ、次いで、上記のダウンリンクプロセスが生じる。ダウンリンクプロセスは、どのようなタイプのリンク(例えば、加入者、クロス、又はフィーダリンク)が使用されるかに応じて変化する。   Following the channelizer 28 and beamformer 30, the demodulator demodulates the digital signal, and then the demodulated signal bits are converted into data packets and sent to the appropriate destination. The destination may be another subscriber link, a cross link, or a feeder link. Data packets are routed and then the downlink process described above occurs. The downlink process varies depending on what type of link (eg, subscriber, cross, or feeder link) is used.

先に説明した通り、本発明は、周波数毎に決められた数の重み付け機能の使用を可能にする。これは、各ビームに関連した少数の素子で多数のビームを使用すること、又は、各ビームに関連した多数の又はすべての素子で少数のビームを使用することができる。すべての素子がすべてのビームカバレージエリアに寄与する訳ではないが、多くの場合に、1つのビームがすべての素子を使用する状態となっている。また、先に記載した通り、グローバルビームはカバレーエリアのすべてをカバーするので、それら間の重複及び干渉のために、ビームに使用された周波数を別の複数のビームに再利用できない。典型的に、これは、少数の素子毎に、多数のビームが同一周波数を用いるか、又は、少数の(ときには、1つだけの)ビームが多数の又はすべての素子を用いるという結果となる。   As explained above, the present invention allows the use of a fixed number of weighting functions for each frequency. This can use a large number of beams with a small number of elements associated with each beam, or a small number of beams with a large number or all elements associated with each beam. Not all elements contribute to all beam coverage areas, but in many cases one beam uses all elements. Also, as described above, since the global beam covers all of the coverage area, the frequency used for the beam cannot be reused for multiple beams due to overlap and interference between them. Typically, this results in a small number of elements using a large number of beams using the same frequency, or a small number (sometimes only one) of using many or all elements.

本発明のシステムによって達成された計算量の低減を示すために、以下に一実施例を挙げる。   In order to illustrate the computational complexity reduction achieved by the system of the present invention, an example is given below.

衛星は、120個(N個)の素子を備えたアンテナを具備し、20個の周波数帯のそれぞれに合計30個のビームを形成する。ビームの重み付けがあらゆる素子に適用される従来のデジタルビーム形成部では、重み付け動作の総数は、以下の式の通りになる。
120×30×20=72,000
The satellite has an antenna with 120 (N) elements and forms a total of 30 beams in each of the 20 frequency bands. In a conventional digital beam forming unit in which beam weighting is applied to all elements, the total number of weighting operations is as follows.
120 × 30 × 20 = 72,000

本発明のビーム形成部では、各ビームがわずか24個の素子で形成されるとすれば、重み付け動作の数は、次の式で与えられる。
24×30×20=14,440
In the beam forming unit of the present invention, if each beam is formed by only 24 elements, the number of weighting operations is given by the following equation.
24 × 30 × 20 = 14,440

これは、ビーム毎の24(A×M)個の素子、20本(F本)の周波数チャネル(周波数毎に1本)、及び180(ビーム30本×A=TDM長)のTDM長LTDMが存在するように、各フレームのA=6の第1タイムスロットにわたってサンプルを選択するM=4のタイムスイッチを備えたビーム形成部によって実行できる。 This is the TDM length L TDM of 24 (A × M) elements per beam, 20 (F) frequency channels (one per frequency), and 180 (30 beams × A = TDM length). Can be implemented by a beamformer with M = 4 time switches that select samples over A = 6 first time slots of each frame.

図4は、本発明の好適な実施形態による加入者ユニットの送信機システム50の構成図を示す。送信機システムは、ダウンコンバージョンミキサ52を具備する。ここで、RF送信信号の中間周波数(IF)への変換は、ローカル発振器(図示せず)からのそれぞれの信号を用いて実行される。そして、IF信号は、A/D変換器54によってデジタル信号へと変換されてチャネライザコンバイナ56に送られ、次いで、ビーム形成部58へ送られる。ビーム形成後、ビームは、それぞれのデジタルチャネルコンバイナに送られ、そこで、アンテナアレイの各素子によって送信される個々の信号を含む合成デジタル信号が、所定の数Nのデジタルチャネル信号へと分割される。これらのチャネル信号は、D/A変換器でアナログ信号に変換されるとともに、アンテナ60のそれぞれの素子60〜60によって送信される前に、RFにアップコンバートされる。 FIG. 4 shows a block diagram of a subscriber unit transmitter system 50 according to a preferred embodiment of the present invention. The transmitter system includes a down conversion mixer 52. Here, conversion of the RF transmission signal to an intermediate frequency (IF) is performed using each signal from a local oscillator (not shown). The IF signal is converted into a digital signal by the A / D converter 54 and sent to the channelizer combiner 56, and then sent to the beam forming unit 58. After beam forming, the beam is sent to a respective digital channel combiner, where the combined digital signal containing the individual signals transmitted by each element of the antenna array is divided into a predetermined number N of digital channel signals. . These channel signals are converted to analog signals by a D / A converter and up-converted to RF before being transmitted by the respective elements 60 1 to 60 N of the antenna 60.

これより、再び図3を参照して、本発明の好適な実施形態による送信ビーム形成を説明する。先に記載した通り、送信ビーム形成は、アレイの各素子のための送信信号への重み付け係数の適用を伴う。ビーム形成部30への入力は、送信されるさまざまなチャネル信号であり、アレイ素子出力60〜60において単一の周波数帯となる全チャネル信号が、入力フレームスイッチ32を介して所定のコア処理ブロック34〜34へ送られる。 The transmit beamforming according to the preferred embodiment of the present invention will now be described with reference again to FIG. As described above, transmit beamforming involves the application of weighting factors to the transmit signal for each element of the array. The input to the beam forming unit 30 is various channel signals to be transmitted, and all channel signals having a single frequency band at the array element outputs 60 1 to 60 N are transmitted through the input frame switch 32 to a predetermined core It is sent to the processing block 34 1 ~34 F.

適切な処理ブロック34〜34内で、届けられた信号は、受信ビーム形成部30に関して先に記載したのと同様の方法で、多数のタイムスイッチ36〜36で複製される。この場合、スイッチMの数は、各素子からの単一の周波数上で形成されるビームの数に応じたパラメータである。さらに、受信ビーム形成に関して先に記載したように、信号は再度並べ替えられる。 Within the appropriate processing blocks 34 1 -34 F , the delivered signal is replicated with a number of time switches 36 1 -36 M in a manner similar to that described above for the receive beamformer 30. In this case, the number of switches M is a parameter corresponding to the number of beams formed on a single frequency from each element. In addition, the signals are reordered as described above with respect to receive beamforming.

TDMのサンプル毎に、第1アンテナ素子60に関係するタイムスイッチ36〜36からの全信号は、連続的に選択されるとともに、一連の乗算器38〜38へ送られる。そして、信号は、そこで重み付けされ、次いで、加算器40で互いに足し合わされる。そして、これは、個々のアンテナ素子60〜60のそれぞれに関係する信号に対して繰り返される。この場合、素子毎の重み付けされた信号の加算が、先に記載した受信ビーム形成の場合のような素子の組合せよりも、周波数の再利用を容易とする。 Each TDM samples, all the signals from the time switch 36 1 ~ 36 M associated with the first antenna element 60 1, along with selected sequentially, is sent to a series of multipliers 38 1 to 38 DEG M. The signals are then weighted there and then added together by an adder 40. This is then repeated for signals relating to each of the individual antenna elements 60 2 to 60 N. In this case, the addition of the weighted signal for each element facilitates the reuse of the frequency compared to the combination of elements as in the case of the reception beam forming described above.

各素子60〜60に送信するためのものである1つの周波数上のビーム数が各TDMフレームスロットLTDM上で実行される乗算演算Mの数を超える場合、合計A×Mの重み付けされた素子信号が累算されるように、A個のサンプル期間に亘る累算が要求される。Aの値は、プログラム可能であるとともに、各素子60〜60によって送信されるビームの数によって決まる。この第2段の累算の出力は、アレイ素子60〜60のすべてに対する送信信号を含むTDMである。合成TDMは、TDM内でビーム信号を再度並べ替えるように構成された出力タイムスイッチ44に送られる。この場合、信号の再度の並べ替えは、いかなるTDMフレームスロット内でも、各素子及び各周波数が反復しないようにして、周波数信号が適切な素子60〜60へ届けられることを確実とする。出力タイムスイッチ段44からの出力信号は、出力フレームスイッチ46に送られる。そしてそこで、信号は、適切なチャネル合成部に届けられて、ビーム形成プロセッサからの出力信号を形成する。 If the number of beams on one frequency for transmitting to each element 60 1 to 60 N exceeds the number of multiplication operations M performed on each TDM frame slot L TDM , a total of A × M weighted Accumulation over A sample periods is required so that the element signal is accumulated. The value of A is not only a programmable, determined by the number of beams transmitted by each element 60 1 to 60 N. The output of this second stage accumulation is a TDM that contains the transmitted signals for all of the array elements 60 1 to 60 N. The combined TDM is sent to an output time switch 44 that is configured to reorder the beam signals within the TDM. In this case, the reordering of the signals ensures that the frequency signals are delivered to the appropriate elements 60 1 to 60 N , so that each element and each frequency does not repeat within any TDM frame slot. An output signal from the output time switch stage 44 is sent to the output frame switch 46. There, the signal is then delivered to the appropriate channel combiner to form the output signal from the beamforming processor.

ビーム形成部は受信と送信との両方のビーム形成が同一であるので、例えば、図5に示したような送信と受信との両方のビーム形成機能を有した単一のDSP設計が実現可能である。入力及び出力の数は、ビーム形成のタイプ(受信又は送信)によって決まるが、DSPの構造は同一である。故に、DSP装置の一部分は、入力及び出力の数の変更のみによって(又は、要求された数の入力及び出力をより多数の集合から有効化することよって)、どちらのタイプのビーム形成にも使用できる。しかしながら、この単一DSPは、ビーム形成部が同一の入力及び出力インタフェースを有するとともに、受信と送信との両方の場合について同一のデータフローで動作する場合にのみ、実現可能となる。   Since the beam forming unit has the same beam forming for both reception and transmission, for example, a single DSP design having both transmission and reception beam forming functions as shown in FIG. 5 can be realized. is there. The number of inputs and outputs depends on the type of beamforming (receive or transmit), but the DSP structure is the same. Thus, a portion of the DSP device can be used for either type of beamforming only by changing the number of inputs and outputs (or by enabling the required number of inputs and outputs from a larger set). it can. However, this single DSP can only be realized if the beamformer has the same input and output interfaces and operates with the same data flow for both reception and transmission.

当然のことながら、DSPは、送信と受信との両方のビーム形成が同時に使用される可能性がある。ある入力は、アンテナアレイからのものであり、かつ、ある入力は、フィーダアップリンクからのものである。同時に、ある出力は、アンテナアレイへのものであり、かつ、ある出力は、フィーダダウンリンクへのものである。この場合、単一のビーム形成部は、アンテナアレイからフィーダリンクへの受信ビーム形成と、フィーダリンクからアンテナアレイへの送信ビーム形成とを同時に行うために使用できる。しかしながら、ビーム形成は、全入力及び全出力において発生するわけではなく、ビーム形成された入力からビーム形成された出力への接続は無い。F個のコア処理ブロックのうちのいくつかが、受信に使用され、かつ、いくつかが、送信に使用される。   Of course, a DSP may use both transmit and receive beamforming simultaneously. Some inputs are from the antenna array, and some inputs are from the feeder uplink. At the same time, some outputs are to the antenna array and some outputs are to the feeder downlink. In this case, the single beam forming unit can be used to simultaneously perform reception beam formation from the antenna array to the feeder link and transmission beam formation from the feeder link to the antenna array. However, beamforming does not occur at all inputs and outputs, and there is no connection from the beamformed input to the beamformed output. Some of the F core processing blocks are used for reception and some are used for transmission.

これより、受信ビーム形成についての本発明の変形実施例を説明する。これは、TDMフレーム長がビームの数だけ増加したタイムスロットAの数よりも大きい場合に使用される。各コア処理ブロックは、2つ以上の周波数帯についての信号を処理するように構成されている。先の例に対して、TDMフレーム長は180(A×30(同一周波数上のビーム数))であって、1つの周波数だけが使用可能であるとする。TDMフレーム長が360であって、2つの周波数帯が1つのコアプロセッサに共有されるとする。2つの周波数は、一方がTDMフレームの第1部分に使用され、かつ、他方が第2部分に使用される。この場合、入力フレームスイッチ32への多入力上の各タイムスロットは、同一のコアプロセッサに届けられるその他の入力のように、同一の周波数を含んではいけない。   A modified embodiment of the present invention for receiving beam formation will now be described. This is used when the TDM frame length is greater than the number of time slots A increased by the number of beams. Each core processing block is configured to process signals for two or more frequency bands. In contrast to the previous example, it is assumed that the TDM frame length is 180 (A × 30 (the number of beams on the same frequency)), and only one frequency can be used. Assume that the TDM frame length is 360 and two frequency bands are shared by one core processor. One of the two frequencies is used for the first part of the TDM frame and the other is used for the second part. In this case, each time slot on multiple inputs to the input frame switch 32 must not contain the same frequency as other inputs delivered to the same core processor.

送信ビーム形成について、等価条件は、TDMフレーム長が素子の数だけ増加したタイムスロットAの数よりも大きいことである。そして、各コア処理ブロックは、2つ以上の周波数帯で素子信号を生成するために使用できる。当然のことながら、システムパラメータに応じた単一のコアプロセッサによって、適切な任意の数の周波数を処理できる。この場合、出力フレームスイッチ46からの多出力上の各タイムスロットは、同一の周波数を含んではいけない。   For transmit beamforming, the equivalent condition is that the TDM frame length is greater than the number of time slots A increased by the number of elements. Each core processing block can then be used to generate element signals in more than one frequency band. Of course, any suitable number of frequencies can be processed by a single core processor depending on system parameters. In this case, each time slot on multiple outputs from the output frame switch 46 should not contain the same frequency.

また、受信ビーム形成について、TDMフレーム長が単一の周波数に要求されたタイムスロット数よりも小さく、例えば、180ではなく90である場合、各ビームがA=6個のTDMタイムスロットを使用するので、フレーム内で合計30本のビームを形成するには、時間が不足することとなる。同一の入力信号が2つのコアプロセッサに送られるとした場合、各プロセッサは、素子全体に対してビームの半分を形成できる。追加の重み付け演算は必要とされず、違いは、複数のコアプロセッサ間で演算の分担が行われることだけである。送信ビーム形成について、送信される一揃いのビーム信号は、2つのコアプロセッサに複製される。それぞれのプロセッサは、素子の半分に対してビーム全体を生成する。当然ながら、適切な任意の数のコアプロセッサが、システムパラメータに応じて、単一の周波数を処理するために使用できる。   Also, for receive beamforming, if the TDM frame length is smaller than the number of time slots required for a single frequency, for example 90 instead of 180, each beam uses A = 6 TDM time slots. Therefore, time is insufficient to form a total of 30 beams in the frame. Given that the same input signal is sent to two core processors, each processor can form half of the beam for the entire element. No additional weighting operations are required, the only difference being that the operations are shared among multiple core processors. For transmit beamforming, the transmitted set of beam signals is replicated to the two core processors. Each processor generates an entire beam for half of the elements. Of course, any suitable number of core processors can be used to process a single frequency, depending on the system parameters.

本発明の別の実施形態を図6に示す。ここでは、単一のビーム形成部が使用される。受信ビーム形成について、入力フレームスイッチ32へのN個の入力のそれぞれは、図2及び図3に示すように、単一の素子からではなく、2つの素子から入力される。2つの素子からの信号は、デュアルチャネライザに送られる。そこで、それらのIF帯域幅内のさまざまな周波数が、1からNの番号が付された周波数の固定チャネル幅又は容量に周波数区分される。この構成は、入力フレームスイッチにおける信号上のTDM条件を変更するが、ビーム形成部での処理は同一である。多入力上の各タイムスロットは、同一素子からの同一周波数を含まない代わりに、今度は、同一の入力に接続された素子グループのうちのいずれかからの同一の周波数を含んではいけない。これは、入力ソースと、コアプロセッサとの組合せであり、タイムスロット毎のN個の入力につきただ1度しか現れてはいけない。図示された実施形態では、入力フレームスイッチへの入力毎に2つの素子が使用されているが、当然のことながら、入力毎に適切な任意の数の素子を使用できる。送信ビーム形成について、ビーム形成部の出力は、単一の素子にではなく、素子のグループに届けられる。   Another embodiment of the present invention is shown in FIG. Here, a single beam former is used. For receive beamforming, each of the N inputs to the input frame switch 32 is input from two elements rather than from a single element, as shown in FIGS. Signals from the two elements are sent to the dual channelizer. Thus, the various frequencies within those IF bandwidths are frequency divided into fixed channel widths or capacities with frequencies numbered from 1 to N. This configuration changes the TDM condition on the signal at the input frame switch, but the processing at the beam forming unit is the same. Instead of including the same frequency from the same element, each time slot on multiple inputs must now not include the same frequency from any of the element groups connected to the same input. This is a combination of an input source and a core processor and should appear only once for every N inputs per time slot. In the illustrated embodiment, two elements are used for each input to the input frame switch, but it should be understood that any suitable number of elements can be used for each input. For transmit beamforming, the beamformer output is delivered to a group of elements rather than to a single element.

図7を参照して、本発明の別の実施形態を説明する。この実施形態では、それぞれが図3に示されたタイプの多数のビーム形成部が提供されるが、一揃いのコアプロセッサ機能は、同一の入力及び出力フレームスイッチに組み合わされていない。受信ビーム形成について、各チャネライザは、その信号のうちのいくつかをビーム形成部のそれぞれに届けなければならないが、ビーム形成部の出力上では、それらは、いかなる相互接続も必要としない。送信ビーム形成について、ビーム形成部への入力は、個々のソースから入力できるが、出力は、同一のチャネルコンバイナに結合されなければならない。図7には2つのビーム形成部だけが示されているが、当然のことながら、一揃いのチャネルを処理するために、システムパラメータに応じて適切な任意の数のビーム形成部を使用できる。この実装は、単一の物理ブロック(1つの集積回路)内に、要求された計算量(乗算及び累算段)及び記憶量(タイムスイッチ段)を物理的に包含不可能な場合に使用される。故に、多数のICを使用でき、各ICは、ビーム形成された周波数の断片を処理する。   With reference to FIG. 7, another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, multiple beamformers, each of the type shown in FIG. 3, are provided, but a set of core processor functions are not combined in the same input and output frame switch. For receive beamforming, each channelizer must deliver some of its signals to each of the beamformers, but on the beamformer output they do not require any interconnection. For transmit beamforming, the input to the beamformer can be input from individual sources, but the outputs must be coupled to the same channel combiner. Although only two beam formers are shown in FIG. 7, it will be appreciated that any number of beam formers appropriate to the system parameters can be used to process a set of channels. This implementation is used when the requested amount of computation (multiplication and accumulation stages) and storage (time switch stage) cannot be physically contained within a single physical block (one integrated circuit). . Thus, multiple ICs can be used, each IC processing a beamformed frequency fragment.

これより、図8を参照して、本発明の別の実施形態を説明する。ここでは、多数のビーム形成部が提供され、各ビーム形成部は、素子のサブセットに関連した信号を処理するために使用される。ビーム形成部の処理能力が(例えば、物理入力の不足によって)特定の数の素子を有したアレイを処理するためには不充分な場合、それらは、ビーム形成部の入力毎に複数の素子を充てる。   A further embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. Here, multiple beam formers are provided, each beam former being used to process signals associated with a subset of elements. If the beamformer's throughput is insufficient to process an array with a certain number of elements (eg, due to a lack of physical inputs), they will have multiple elements per beamformer input. Apply.

受信ビーム形成に対して、この場合、フレームスイッチ32へのN個の入力は、共通の処理手段を共有する複数のアンテナ素子のN個の異なるグループに対応する。20の周波数帯のそれぞれで合計30本のビームを形成する120の素子を備えたアンテナを有した衛星の上記の実施例では、各ビームに対して素子の半分が第1ビーム形成部に送信され、同時に、残りの半分が第2ビーム形成部に送信される。各ビーム形成部は、各周波数に対して720回の重み付けを実行する代わりに、12(ビーム毎の素子の最大数)×30(ビームの数)回を実行する。次いで、2つのビーム形成部の出力が足し合わされ、同一数の重み付けと最小量の外部ハードウェアとを用いて、元のビーム形成部と数値的には同一の結果を得られる。これには、すべての素子を処理するために複数のビーム形成部機能を結合するためのさらなる処理段を必要とする。この実施形態は、コア処理ブロックだけでなく、全ビーム形成部構成要素の反復を必要とする。完全な各ビーム形成部は、複数のアンテナ素子のうちの半分に対する信号を処理するように構成されており、必要とされる結合は、実行がより複雑となる重み付けではなく、加算だけである。送信ビーム形成に対して、入力信号は、2つのビーム形成部に複製され、かつ各ビーム形成部は、複数の素子のうちの半分について、すべてのビームを処理する。出力での加算は、入力での複製によって補われる。   For receive beamforming, in this case, the N inputs to the frame switch 32 correspond to N different groups of antenna elements that share a common processing means. In the above example of a satellite having an antenna with 120 elements that form a total of 30 beams in each of the 20 frequency bands, half of the elements are transmitted to the first beam former for each beam. At the same time, the other half is transmitted to the second beam forming unit. Each beam forming unit executes 12 (maximum number of elements per beam) × 30 (number of beams) instead of executing 720 times of weighting for each frequency. The outputs of the two beamformers are then summed, and using the same number of weights and a minimum amount of external hardware, the result is numerically identical to the original beamformer. This requires an additional processing stage to combine multiple beamformer functions to process all elements. This embodiment requires repetition of all beamformer components, not just the core processing block. Each complete beamformer is configured to process signals for half of the plurality of antenna elements, and the only combination required is addition, not weighting, which is more complex to implement. For transmit beamforming, the input signal is replicated in two beamformers, and each beamformer processes all the beams for half of the elements. Addition at the output is supplemented by duplication at the input.

当然のことながら、形成されるビーム毎に素子信号を連続的に選択するために使用されるタイムスイッチ動作は残りの処理を補うが、この動作を実行可能な他の多数の方法が存在する。例えば、TDM及びタイムスイッチの代わりとして、クロスバー(又はその他の)スイッチが、チャネルの再配置を実行できる。この場合、再配置は、同一出力中の複数の異なるタイムスロット間ではなく、複数の異なる出力間で行われる。この配置は、アナログでTDMを形成する際の問題によって、アナログ実装に好適である。   Of course, while the time switch operation used to continuously select the element signal for each beam formed supplements the rest of the process, there are many other ways in which this operation can be performed. For example, instead of TDM and time switches, crossbar (or other) switches can perform channel relocation. In this case, the rearrangement is performed between a plurality of different outputs, not between a plurality of different time slots during the same output. This arrangement is suitable for analog mounting due to problems in forming an analog TDM.

上記の実施形態では、デジタルビーム形成システムが用いられたが、当然ながら、本発明は、アナログビーム形成システムにも同様に適用できる。さらに、本発明は、RF以外の周波数、例えば、オーディオ周波数を用いるソナーシステムにも適用できる。   In the above embodiment, a digital beam forming system is used, but it should be understood that the present invention is applicable to an analog beam forming system as well. Furthermore, the present invention can be applied to a sonar system using a frequency other than RF, for example, an audio frequency.

22,22 アンテナ素子
24,24 ダウンコンバージョンミキサ
26,26 A/D変換器
28,28 デジタルチャネライザ
30 ビーム形成部
32 入力フレームスイッチ
34,34 コア処理ブロック
36,36 入力タイムスイッチ
38,38 乗算器
40 加算器
42 累算器
44 出力タイムスイッチ
46 出力フレームスイッチ
22 1 , 22 N antenna elements 24 1 , 24 N down conversion mixers 26 1 , 26 N A / D converters 28 1 , 28 N digital channelizer 30 beam forming unit 32 input frame switch 34 1 , 34 F core processing block 36 1 , 36 M input time switch 38 1 , 38 M multiplier 40 adder 42 accumulator 44 output time switch 46 output frame switch

Claims (23)

ビーム形成システムであって、
複数の信号のサンプルを受信するための入力手段と、
ーム形成された同一の周波数帯域を含むすべてのサンプル信号を各々の所定の処理ブロックに送るためのスイッチング手段と、
所定の基準に従って、所定数の送られたサンプル信号を順序的に選択するための手段と、
所定の決められた数の重み付け係数を選択された信号に適用するための重み付け手段と、
複数の重み付けされた信号を累算し、合成信号を形成するための手段と、
前記合成信号を選択し、前記合成信号を適切な出力に送るための手段と
を具備し、
各サンプルには複数の周波数のうちの1つの帯域が含まれることを特徴とするビーム形成システム。
A beam forming system,
Input means for receiving a plurality of signal samples;
And switching means for sending all the sample signal containing the same frequency band formed bicycloalkyl over beam to a predetermined processing block of each
Means for sequentially selecting a predetermined number of transmitted sample signals according to a predetermined criterion;
Weighting means for applying a predetermined determined number of weighting factors to the selected signal;
Means for accumulating a plurality of weighted signals to form a composite signal;
Means for selecting the composite signal and sending the composite signal to an appropriate output;
A beam forming system, wherein each sample includes a band of a plurality of frequencies.
受信したサンプルが、複数のアンテナ素子で受信した複数のビームからの合成信号であり、
送られたサンプル信号が、該信号の元となったビームに従って選択されることを特徴とする請求項1に記載のビーム形成システム。
The received sample is a composite signal from multiple beams received by multiple antenna elements,
The beam forming system according to claim 1, wherein the transmitted sample signal is selected according to the beam from which the signal was derived.
受信したサンプルが、複数のアンテナ素子で送信される複数のビームからの信号であり、
送られたサンプル信号が、該信号が送信されるアンテナ素子に従って選択されることを特徴とする請求項1に記載のビーム形成システム。
The received samples are signals from multiple beams transmitted by multiple antenna elements,
The beamforming system according to claim 1, wherein the transmitted sample signal is selected according to the antenna element to which the signal is transmitted.
所定数の送られたサンプル信号を順序的に選択するための手段が、アンテナ素子の数とビーム毎の素子の数とによって回数が決まる選択を実行するように構成されていることを特徴とする請求項2に記載のビーム形成システム。 The means for sequentially selecting a predetermined number of transmitted sample signals is configured to perform a selection whose number of times depends on the number of antenna elements and the number of elements per beam. The beam forming system according to claim 2. 所定数の送られたサンプル信号を順序的に選択するための手段が、各アンテナ素子からの単一の周波数上で形成されるビームの数によって回数が決まる選択を実行するように構成されていることを特徴とする請求項3に記載のビーム形成システム。 Means for sequentially selecting a predetermined number of transmitted sample signals are configured to perform a selection that is determined by the number of beams formed on a single frequency from each antenna element . The beam forming system according to claim 3. 所定数Mの信号サンプルの選択が、所定回数Aだけ繰り返され、
回の繰り返しで選択されるM個の信号サンプルの複数のセットは、互いに異なる信号サンプルを含むことを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1項に記載のビーム形成システム。
The selection of a predetermined number M of signal samples is repeated a predetermined number of times A,
Multiple sets of M signal samples are selected by repeatedly in A times, beamforming system according to any one of claims 2 to 5, characterized in that it comprises a different signal samples from each other.
信号の選択が繰り返される回数が、ビームを形成するために必要な基本信号の数によって決まることを特徴とする請求項6に記載のビーム形成システム。   7. The beam forming system according to claim 6, wherein the number of times the selection of the signal is repeated depends on the number of basic signals required to form the beam. 信号の選択が繰り返される回数が、各素子60ないし60で送信されるビームの数によって決まることを特徴とする請求項6に記載のビーム形成システム。 7. The beam forming system according to claim 6, wherein the number of times the selection of the signal is repeated depends on the number of beams transmitted at each element 60 1 to 60 N. 各々の周波数帯域に対して一連のビームをそれぞれ生成する複数の処理ブロックをさらに具備することを特徴とする請求項1、2、4、6、又は7に記載のビーム形成システム。 Beamforming system according to claim 1, 2, 4 or 7, and further comprising a plurality of processing blocks which respectively generate a series of beams for each of the frequency bands. 処理ブロックに送られるサンプル信号の周波数帯域のうちの各々の周波数帯域に対して一連のアンテナ素子信号をそれぞれ生成する複数の処理ブロックをさらに具備することを特徴とする請求項1、3、5、6、又は8に記載のビーム形成システム。 A plurality of processing blocks for generating a series of antenna element signals for each of the frequency bands of the sample signal sent to the processing block, respectively. 9. The beam forming system according to 6 or 8. 所定数の送られたサンプル信号を順序的に選択するための手段が、複数の処理ブロックのうちのつ以上の処理ブロック互いに異なる選択を実行するように構成されていることを特徴とする請求項9又は10に記載のビーム形成システム。 And characterized in that the means for sequential selecting a predetermined number of transmitted sample signal, is configured to perform a selection that different from each other in two or more processing blocks of the plurality of processing blocks The beam forming system according to claim 9 or 10. 選択された信号に適用される前記所定の決められた数の重み付け係数が、複数の処理ブロックのうちのつ以上の処理ブロック互いに異なっていることを特徴とする請求項9、10、又は11に記載のビーム形成システム。 Weighting coefficient number the is predetermined, determined to be applied to the selected signal, claim 9, characterized in that are different from each other in two or more processing blocks of the plurality of processing blocks, or The beam forming system according to claim 11. 入力手段が、信号サンプルのTDMフレームのストリームを受信するように構成されており、
スイッチング手段が、各TDMフレームの各タイムスロットに異なるスイッチング機能を適用するように構成されていることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載のビーム形成システム。
The input means is configured to receive a stream of TDM frames of signal samples;
The beam forming system according to any one of claims 1 to 12, wherein the switching means is configured to apply a different switching function to each time slot of each TDM frame.
スイッチング手段が、複数の周波数帯域に関連したすべてのサンプル信号を同一の処理ブロックに送るように構成されていることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項に記載のビーム形成システム。 14. The beam forming system according to any one of claims 1 to 13, wherein the switching means is configured to send all sample signals associated with a plurality of frequency bands to the same processing block. スイッチング手段が、ビーム形成された同一の周波数帯域を含むすべてのサンプル信号を複数の処理ブロックに送るように構成されており、
ビーム形成された同一の周波数を含むすべてのサンプル信号を構成する複数のサブセットのそれぞれが、複数の処理ブロックのうちの1つの処理ブロックに送られることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項に記載のビーム形成システム。
Switching means is configured to send all sample signal containing the same frequency band formed bicycloalkyl over beam into a plurality of processing blocks,
14. Each of a plurality of subsets constituting all sample signals including the same beamformed frequency is sent to one processing block of the plurality of processing blocks . 2. The beam forming system according to item 1.
請求項1ないし15のいずれか1項に記載のビーム形成システムを複数組み合わせたシステムであって、
各ビーム形成システムが、一揃いのビーム形成された周波数帯域のうちの一部を処理し、
結果的に、一揃いのビーム形成システムによって、ビーム形成された周波数帯域全体が処理されることを特徴とするシステム。
A system in which a plurality of beam forming systems according to any one of claims 1 to 15 are combined,
Each beamforming system processes a portion of a set of beamformed frequency bands,
Consequently, the entire beamformed frequency band is processed by a complete beamforming system.
請求項1、2、4、6、7、及び9、並びに、11ないし15のいずれか1項に記載のビーム形成システムを複数組み合わせたシステム、又は、請求項16に記載のシステムであって、
各ビーム形成システムの入力手段が、複数のアンテナ素子のうちの所定数のアンテナ素子で受信した複数のビームからサンプル信号を受信するように構成されており、
各ビーム形成システムの出力を合成するための手段をさらに具備することを特徴とするシステム。
A system according to any one of claims 1, 2, 4, 6, 7, and 9, and a combination of a plurality of beam forming systems according to any one of claims 11 to 15 , or a system according to claim 16 ,
The input means of each beam forming system is configured to receive sample signals from a plurality of beams received by a predetermined number of antenna elements of the plurality of antenna elements;
The system further comprising means for combining the outputs of each beamforming system.
請求項1、3、5、6、及び8、並びに、10ないし15のいずれか1項に記載のビーム形成システムを複数組み合わせたシステム、又は、請求項16に記載のシステムであって、
各ビーム形成システムの入力手段が、各ビーム形成システムに対し、複数のビームに対する複数の信号の同一のサンプルを受信するように構成されており、
各ビーム形成システムが、複数の素子のうちの一部の素子で送信されるビームを処理するように構成されていることを特徴とするシステム。
A system comprising a combination of a plurality of beamforming systems according to any one of claims 1, 3, 5, 6, and 8, and 10 to 15 , or a system according to claim 16 ,
The input means of each beamforming system is configured to receive the same sample of signals for multiple beams for each beamforming system ;
A system, wherein each beam forming system is configured to process a beam transmitted by some of the plurality of elements.
単一のデジタルプロセッサで、送信チャネル信号と受信チャネル信号との両方を処理するように構成されていることを特徴とする請求項1ないし18のいずれか1項に記載のビーム形成システム。   19. A beam forming system according to any one of the preceding claims, wherein the beam forming system is configured to process both transmit and receive channel signals with a single digital processor. 単一のデジタルプロセッサによる送信チャネル信号を処理する動作と受信チャネル信号を処理する動作が同時に行われることを特徴とする請求項19に記載のビーム形成システム。 Beamforming system according to claim 19, characterized in that the act of processing the operation and the reception channel signal for processing the transmission channel signal by a single digital processor are simultaneously performed. ビーム形成方法であって、
(a)複数の信号のサンプルを受信する段階と、
(b)ビーム形成された同一の周波数帯域を含むすべてのサンプル信号を各々の所定の処理ブロックに送る段階と、
(c)所定の基準に従って、所定数の送られたサンプル信号を順序的に選択する段階と、
(d)所定の決められた数の重み付け係数を選択された信号に適用する段階と、
(e)複数の重み付けされた信号を累算し、合成信号を形成する段階と、
段階(c)から(e)を所定回数繰り返し、複数の合成信号を形成する段階と、
(f)前記複数の合成信号から合成信号を選択し、前記選択された合成信号を適切な出力へ送る段階と
を有し、
各サンプルには複数の周波数のうちの1つの帯域が含まれることを特徴とするビーム形成方法。
A beam forming method comprising:
(A) receiving a plurality of signal samples;
(B) the steps of sending all the sample signal containing the same frequency band that is bi over beam formed to a predetermined processing block of each
(C) sequentially selecting a predetermined number of transmitted sample signals according to a predetermined criterion;
(D) applying a predetermined determined number of weighting factors to the selected signal;
(E) accumulating a plurality of weighted signals to form a composite signal;
Repeating steps (c) to (e) a predetermined number of times to form a plurality of combined signals;
(F) selecting a synthesized signal from the plurality of synthesized signals and sending the selected synthesized signal to an appropriate output;
A beam forming method, wherein each sample includes one band of a plurality of frequencies.
段階(a)が、複数のアンテナ素子で受信した複数のビームから合成信号のサンプルを受信する段階を有し、
段階(c)が、送られたサンプル信号の元となったビームに従って信号を選択する段階を有することを特徴とする請求項21に記載のビーム形成方法。
Step (a) comprises receiving a sample of the composite signal from a plurality of beams received by a plurality of antenna elements;
The beamforming method according to claim 21, wherein step (c) comprises selecting a signal according to the beam from which the transmitted sample signal is derived.
段階(a)が、複数のアンテナ素子で送信される複数のビームから信号のサンプルを受信する段階を有し、
段階(c)が、送られたサンプル信号が送信されるアンテナ素子に従って信号を選択する段階を有することを特徴とする請求項21に記載のビーム形成方法。
Stage (a) comprises receiving samples of signals from a plurality of beams transmitted by a plurality of antenna elements;
22. The beamforming method according to claim 21, wherein step (c) comprises selecting a signal according to an antenna element through which the transmitted sample signal is transmitted.
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