JP5792639B2 - アレーアンテナ - Google Patents
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Description
この構成によれば、アップサンプリング部において各信号系列のレートが必要最低限のレートに設定されるので、アップサンプリングにかかる処理負荷を軽減することが可能となる。
本発明では、前記並び替えの複数の信号系列のうち、タイミング補正を行う必要のない信号系列を遅延し、当該信号を前記タイミング補正後の信号に同期させて出力する遅延部を備えたことを要旨とする。この構成によれば、最低限必要な信号系列のみタイミング補正するので、タイミング補正にかかる処理負荷を軽減することが可能となる。また、ひいてはアンテナの消費電力削減や回路構成の簡素化にも寄与する。
前記問題点を解決するために、本発明では、複数のアンテナの特定の1つをスイッチによって選択的に受信回路に接続することにより、複数の前記アンテナで1つの前記受信回路を共用し、前記スイッチによる時分割多重によって電波を受信する時分割多重式のアレーアンテナにおいて、前記受信回路で取り込んだ信号を複数の前記アンテナの信号として並び替え、この並び替え信号を処理する信号処理回路を備え、前記並び替え信号が前記信号処理回路での処理に必要なタイミングをとるように、当該並び替え信号の受信タイミングを補正するタイミング補正部と、当該タイミング補正部に設けられ、前記並び替え信号をアップサンプリング周期によってサンプリングするアップサンプリング部と、前記並び替えの複数の信号系列のうち、タイミング補正を行う必要のない信号系列を遅延し、当該信号を前記タイミング補正後の信号に同期させて出力する遅延部とを、更に備え、Kをアンテナ数、T S をアップサンプリング前のサンプリング周期、nを0,1,…,K−1とし、タイミング補正を行わない信号系列と、その他の各信号系列とのタイミングのズレ時間をnT S /Kとし、nとKの最大公約数をrとすると、各信号系列のアップサンプリングのレートがK/rにより設定されていることを要旨とする。
前記問題点を解決するために、本発明では、複数のアンテナの特定の1つをスイッチによって選択的に受信回路に接続することにより、複数の前記アンテナで1つの前記受信回路を共用し、前記スイッチによる時分割多重によって電波を受信する時分割多重式のアレーアンテナにおいて、前記受信回路で取り込んだ信号を複数の前記アンテナの信号として並び替え、この並び替え信号を処理する信号処理回路を備え、前記並び替え信号が前記信号処理回路での処理に必要なタイミングをとるように、当該並び替え信号の受信タイミングを補正するタイミング補正部を、更に備え、前記信号処理回路は、次信号のON時間と重複しない範囲で前記スイッチのON時間を長くとることにより、前記スイッチの切り換えによる電力損失を抑制し、この処理によって各アンテナの受信信号が混ざり合ってしまっても、受信回路内のフィルタを通過する際の波形なまりを信号から取り除くことができる計算式により重畳信号に演算を施すことによって、当該重畳信号を各アンテナの受信信号に分離する演算処理部を備えたことを要旨とする。
以下、本発明を時分割多重アダプティブアレーアンテナに具体化した第1実施形態を図1〜図6に従って説明する。
(1)並び替え部15と演算処理部21との間に、並び替え信号x’i(t)のタイミングを補正するタイミング補正部17を設け、並び替え信号x’i(t)が後段の演算処理部21の演算に必要なタイミングをとるように、並び替え信号x’i(t)をタイミング補正部17でタイミング補正する。このため、並び替え信号x’i(t)の抽出精度が向上し、ひいては電波到来方向等の推定精度も向上することができる。
(5)複数のアンテナ2の中の特定の1つをスイッチ6にて受信回路4に接続する際、スイッチ6のON時間τを長くとるので、スイッチ6の切り換え時における電力損失を抑制することができる。また、スイッチ6における電力損失抑制を狙ってスイッチ6のON時間τを長くとると、その背反として、各アンテナ2の受信信号fk(t) cos(ωct)が混ざり合ってしまい、これが受信特性の劣化に繋がる。しかし、本例の場合は、サンプル信号xi(t)に行列Φを乗算する演算を施すことにより、サンプル信号xi(t)を各アンテナ2の受信信号fk(t) cos(ωct)に分離するので、問題なく各アンテナ2の受信信号fk(t) cos(ωct)も取得することができる。よって、SNRの劣化も最小限に抑えることが可能となるので、時分割多重アダプティブアレーアンテナ1の受信特性も確保することができる。
次に、第2実施形態を図7及び図8に従って説明する。なお、第2実施形態は、第1実施形態のタイミング補正のかけ方を変更したのみの構成であり、他の基本的な構成は同じである。よって、第1実施形態と同一部分には同じ符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
(8)並び替え信号x’i(t)の各信号系列において、タイミング補正する必要のない信号系列に遅延部25を接続し、この信号系列を除いた系列でのみタイミング補正を行う。このため、最低限必要な信号系列のみタイミング補正するので、タイミング補正にかかる処理負荷を軽減することができる。また、ひいてはアダプティブアレーアンテナ1の消費電力削減や回路構成の簡素化にも寄与する。
次に、第3実施形態を図9に従って説明する。なお、第3実施形態においても、第1及び第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、図9の例では、アンテナ数を8としている。
(10)並び替え信号x’i(t)の各信号系列に対し、異なるレートでアップサンプリングを行う。このため、アップサンプリングにおける各信号系列のレートが必要最小限のレートに設定されるので、アップサンプリングにかかる処理負荷を軽減することができる。
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・各実施形態において、フィルタ部は、コサインロールオフフィルタに限定されず、他の種類に変更してもよい。
・第2実施形態においては、複数の信号系列において、遅延する系列は適宜変更可能である。
・各実施形態において、受信回路4の構成は、実施形態に述べた構成例に限定されず、他の回路構成に変更可能である。
・各実施形態において、受信回路4は、ベースバンド信号をA/Dコンバータ14でサンプルする構成に限らず、例えばIF信号をサンプルする構成や、第2バンドパスフィルタ8から出力される(Radio Frequency)信号をサンプルする構成でもよい。
・各実施形態において、スイッチ6のON時間τ(ON時間比率Ψ)は、実施形態に述べた例に限定されず、他の時間幅に適宜変更可能である。
・各実施形態において、アレーアンテナは、アダプティブ方式のアンテナに限定されず、例えば固定アンテナを使用したアレーアンテナでもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
Claims (10)
- 複数のアンテナの特定の1つをスイッチによって選択的に受信回路に接続することにより、複数の前記アンテナで1つの前記受信回路を共用し、前記スイッチによる時分割多重によって電波を受信する時分割多重式のアレーアンテナにおいて、
前記受信回路で取り込んだ信号を複数の前記アンテナの信号として並び替え、この並び替え信号を処理する信号処理回路を備え、
前記並び替え信号が前記信号処理回路での処理に必要なタイミングをとるように、当該並び替え信号の受信タイミングを補正するタイミング補正部を、更に備え、
前記タイミング補正部は、
前記並び替え信号をアップサンプリング周期によってサンプリングするアップサンプリング部と、
アップサンプリング後の信号をフィルタするフィルタ部とを備え、
前記アップサンプリング部は、前記並び替えの複数の各信号系列に対し、異なるレートでアップサンプリングする
ことを特徴とするアレーアンテナ。 - 前記タイミング補正部は、
前記フィルタ部を通過した後の信号を間引きして、信号を簡素化するデシメーション部を備えた
ことを特徴とする請求項1に記載のアレーアンテナ。 - 前記フィルタ部は、コサインロールオフフィルタである
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のアレーアンテナ。 - 前記並び替えの複数の信号系列のうち、タイミング補正を行う必要のない信号系列を遅延し、当該信号を前記タイミング補正後の信号に同期させて出力する遅延部を備えた
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のアレーアンテナ。 - 前記遅延部は、前記並び替えの複数の各信号系列において、最後に並び替えられる信号系列に対してタイミング補正を実行させない
ことを特徴とする請求項4に記載のアレーアンテナ。 - Kをアンテナ数、TSをアップサンプリング前のサンプリング周期、nを0,1,…,K−1とし、タイミング補正を行わない信号系列と、その他の各信号系列とのタイミングのズレ時間をnTS/Kとし、nとKの最大公約数をrとすると、各信号系列のアップサンプリングのレートがK/rにより設定されている
ことを特徴とする請求項4又は5に記載のアレーアンテナ。 - 前記信号処理回路は、
次信号のON時間と重複しない範囲で前記スイッチのON時間を長くとることにより、前記スイッチの切り換えによる電力損失を抑制し、この処理によって各アンテナの受信信号が混ざり合ってしまっても、受信回路内のフィルタを通過する際の波形なまりを信号から取り除くことができる計算式により重畳信号に演算を施すことによって、当該重畳信号を各アンテナの受信信号に分離する演算処理部を備えた
ことを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか一項に記載のアレーアンテナ。 - 複数の前記アンテナをアダプティブ処理することによって通信するアダプティブ方式である
ことを特徴とする請求項1〜7のうちいずれか一項に記載のアレーアンテナ。 - 複数のアンテナの特定の1つをスイッチによって選択的に受信回路に接続することにより、複数の前記アンテナで1つの前記受信回路を共用し、前記スイッチによる時分割多重によって電波を受信する時分割多重式のアレーアンテナにおいて、
前記受信回路で取り込んだ信号を複数の前記アンテナの信号として並び替え、この並び替え信号を処理する信号処理回路を備え、
前記並び替え信号が前記信号処理回路での処理に必要なタイミングをとるように、当該並び替え信号の受信タイミングを補正するタイミング補正部と、
当該タイミング補正部に設けられ、前記並び替え信号をアップサンプリング周期によってサンプリングするアップサンプリング部と、
前記並び替えの複数の信号系列のうち、タイミング補正を行う必要のない信号系列を遅延し、当該信号を前記タイミング補正後の信号に同期させて出力する遅延部とを、更に備え、
Kをアンテナ数、T S をアップサンプリング前のサンプリング周期、nを0,1,…,K−1とし、タイミング補正を行わない信号系列と、その他の各信号系列とのタイミングのズレ時間をnT S /Kとし、nとKの最大公約数をrとすると、各信号系列のアップサンプリングのレートがK/rにより設定されている
ことを特徴とするアレーアンテナ。 - 複数のアンテナの特定の1つをスイッチによって選択的に受信回路に接続することにより、複数の前記アンテナで1つの前記受信回路を共用し、前記スイッチによる時分割多重によって電波を受信する時分割多重式のアレーアンテナにおいて、
前記受信回路で取り込んだ信号を複数の前記アンテナの信号として並び替え、この並び替え信号を処理する信号処理回路を備え、
前記並び替え信号が前記信号処理回路での処理に必要なタイミングをとるように、当該並び替え信号の受信タイミングを補正するタイミング補正部を、更に備え、
前記信号処理回路は、
次信号のON時間と重複しない範囲で前記スイッチのON時間を長くとることにより、前記スイッチの切り換えによる電力損失を抑制し、この処理によって各アンテナの受信信号が混ざり合ってしまっても、受信回路内のフィルタを通過する際の波形なまりを信号から取り除くことができる計算式により重畳信号に演算を施すことによって、当該重畳信号を各アンテナの受信信号に分離する演算処理部を備えた
ことを特徴とするアレーアンテナ。
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