JPH01101005A - アダプティブアレーアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、アダプティブループを用いるアダプティブア
レーアンテナに関する。

（従来の技術） 複数化する電波環境において、従来の技術とは異なる種
々の通信技術が求められている。特に、アンテナ技術に
対しては、不要信号により生ずる電波干渉の低減、移動
無線通信における、マルチパス・フェージングの対策、
所望信号の追尾などが重要な課題となってきている。こ
の様な技術的課題を解決する手段として、アダプティブ
アレーアンテナの技術が注目されてきている。

Ｌ　Ｍ　Ｓ　（Ｌｅａｓｔ　Ｍｅａｒｎ　５ｑｕａｒｅ
）アダプティブアレーアンテナは、アレーアンテナの出
方と所望信号の二乗誤差を最小にするという原理の下に
動作する代表的なアダプティブアレーアンテナである。

不要信号により生ずる電波干渉を低減すると共に。

所望信号到来方向に妙＝☆令自動的に指向性を向けさせ
ることができるため、移動無線用のアンテナとして、現
在多くの研究がなされている。ＬＭＳアダプティブアレ
ーアンテナでは、事前に知るべき情報として、所望信号
に対応する時間信号（アダプティブループに挿入する）
即ち参照信号が必要である。しかし、受信側で、所望信
号の時間信号を事前に知るべき情報として持つことは、
通信を行う意義を損なわせるから、参照信号、すなわち
、所望信号に似かよった信号をどのように再生するかが
重要な課題となる。参照信号を再生する方法として、従
来より次のような方法がとられている。アレー出力より
再生する方法とパイロット信号を挿入する方法がこれで
ある。アレーアンテナの出力より再生する方法は、自分
自信の処理出力であるアレーアンテナ出力を、参照信号
として、アダプティブアンテナの動作の基準とする。

すなわち、受信した信号を動作の基準とすると言う本質
的な困難さを持っている。また、パイロット信号を挿入
する方法についても、パイロット信号を送信側で挿入し
たものを送信しなければならないことや、パイロット信
号の再生には複雑な装置を必要とすること等の欠点があ
る。さらには、意図的な不要信号が（妨害信号）存在す
るときでは。

パイロット信号そのものに対するアダプティブループが
必要となり、システムを実現させると大型になってしま
う。

（発明が解決しようとする問題点） 以上述べたように、従来のアダプティブアレーアンテナ
では、パイロット信号を送信側で所望信号に乗せたもの
を送信しなければならないので、これらの信号どおしの
同期をとらねばならない。

また、意図的に、パイロット信号と同じ妨害波が送信さ
れてくると、この妨害波を除去することが困難である等
の問題点があった。

本発明では、アレー素子からの情報を参照信号として用
い、この参照信号を使って、アレー素子夫々の重み付け
を行うことで、良好な動作特性を実現できるアダプティ
ブアレーアンテナを提供することを目的とするものであ
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明においては、複数個の
アレー素子からなるアレーアンテナと、この複数個のア
レー素子夫々の出力の重み付けを行ない、この重み付け
された夫々の信号を加算する加算器と、この加算器の出
力と、参照信号との差の相関値によって前記重み付けを
制御させるアダプティブアレーアンテナにおいて、前記
アレー素子の出力信号をろ波するためのフィルタを用い
。

このフィルタから出力された出力信号を前記参照信号と
することを特徴とするものである。

（作　用） 各アレー素子で受信される信号には、所望信号と不要信
号が含まれている。この２つの信号は、遅延フィルタに
入力されることで、所望信号対不要信号の電力比を向上
させることができる。併せて不要信号を遅延フィルタの
時間遅延によって低減させることができる。

（実施例） 以下１図面を参照して本発明の詳細な説明する０本発明
の一構成を示した第１図を用いて以下に詳細に説明する
。例えば４つの列状に配列されたアレー素子１１，１２
，１３，１４によってアレーアンテナを形成させ、アン
テナ素子１１，１２，１３．１４で受信された所望信号
及び不要信号は、所望信号の方向にアンテナ素子１１．
１２，１３．１４の指向性を向ける重み付は器２１，２
２，２３，２４に入力される。一方、アレー素子１１，
１２，１３，１４のうちどれか−っ例えば、アレー素子
１３の出力は、フィルタ６に入力される。

この時−つのアレー素子の出力を用いたが、上記アレー
素子の出力を複数用いてもよい、また、アレー素子１１
，１２，１３，１４のうち例えば、−本のアレー素子１
４の出力は、相関ミキサ４４に入力されている。ここで
、重み付は器２１，２２，２３，２４の出力は、合成器
５に入力され全ての出方は合成される。この合成された
信号は、アレー出カとして出力される。一方フイルタロ
に入力されたアレー素子１３の出力は、フィルタ６内に
あらがしめ設定されている所望信号の統計量から不要信
号がある程度減衰される。この減衰された信号は、第２
図を用いて後述するが、フィタル内の遅延器で周期を持
たない不要信号が打ち消される割合が一番大きくなるよ
う時間遅延を持たせる。この時間遅延を持たせた信号は
、アレー出力と加算器３に入力され加算される。この加
算された信号は、アレー素子１４の出力と共に相関ミキ
サ４４に入力される。相関ミキサ４４では、アレ素子１
４の出力と加算器３の出力と相関をとり、相関をとった
信号は積分器３４に入力される。この積分器３４から出
力された信号によって重み付は器２１，２２，２３，２
４の重み付けを行なう。

この以上説明してきた一連のループによりアレー素子１
１，１２，１３．１４の指向特性を示すビームは、所望
信号の方向に向き、アレー出力には、所望信号のみが出
力される。このアダプティブアレーアンテナのループに
は、ＬＭＳアルゴリズムが用いられている。この構成に
することで、あらためて参照信号を作りだすことなく、
アレー素子の出力によりこの参照信号を作ることができ
る。またフィルタの特性により、所望信号対不要信号の
比を上げることができる。

次に、参照信号を得るためのフィルタとして、ウィナ−
フィルタを用いたアダプティブアレーアンテナの考察を
行なう。以上のアンテナの動作特性をアレーアンテナの
出力のＳ　Ｉ　Ｎ　Ｒ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔ。

−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｐｌｕｓ　Ｎｏ１ｓｅ　
Ｒａｔｉｏ）により評価した。第２図は、アレーの出力
とウィナ−フィルターの信号再生遅延量αの関係を示し
たものである。

遅延量αを大きくすることによるアレーの出方は。

遅延量α＝０．５（ｓ）付近まで急激に改善されている
。

しかし、それ以上の遅延量αの領域では、アレーの出力
は、一定値に漸近している。実際に、ウィナ−フィルタ
ーを構成するときは、遅延量αはできるだけ小さい方が
よい。したがって、この場合最適な遅延量αの最大値と
しては、０．５程度が適当である。そこで、アレーの出
方が、遅延量αの増加に対して、大きく改善されること
の物理的意味を考える。ＬＭＳアルゴリズムを用いたア
ダプティブアレーアンテナにおける参照信号再生器とし
てのウィナ−フィルターの役割は１次の二つが考えられ
る： （ａ）　　ウィナ−フィルター出力の所望信号対不要信
号比の改善。

（ｂ）　　ウィナ−フィルター出力の遅延。

（ａ）の寄与は、ウィナ−フィルター自身が、本来の信
号処理装置として持っているものである。−方、（ｂ）
は、再生信号を遅延させることにより、アダプティブＬ
ＭＳアレーアンテナにおける参照信号再生器としてのウ
ィナ−フィルター独自の働きをする。すなわち、 ウィナ−フィルターの参照信号再生器としての改善分 ＝（ａ）ウィナ−フィルター自身の信号処理装置として
改善分（遅延量α＝０） ＋（ｂ）ウィナ−フィルターのＬＭＳアルゴリズムを用
いたアダプティブアンテナの参照信号再生器としての独
自の改善分 （遅延量α〉０） 上式は、遅延量αが大きくなると、ＬＭＳアルゴリズム
を用いたアダプティブアレーアンテナにおける参照信号
再生器としてのウィナ−フィルタ独自の働きにより、ア
レーの出力が改善されることを示している。最後に、ア
レーの放射パターンの一例として、遅延がないもの会を
第３図に、また、遅延のあるものを第４図に示した。そ
れぞれの図において、異なるパラメータは、遅延量αだ
けである。両図かられかるように、遅延量αが大きくな
ると、不要信号方向に於けるサイドローブレベルが低下
する。（矢印Ａを参照） 閂＼１ 第１図を吸でこの発明の一実施例を詳細に説明したが、
この発明はその他種々の変形例としての実施が可能であ
る。第１図ではウィナ−フィルターにより参照信号を再
生するＬＭＳアルゴリズムを用いたアダプティブアレー
アンテナを示したが、その外にもフィルターとして、再
生された参照信号の、所望信号対不要信号の電力比を向
上させ、かつ、再生された参照信号とアレー素子入力と
の間に適当な遅延時間を持たせることができるフィルタ
ーであれば、これを用いたＬＭＳアルゴリズムを用いた
アダプティブアレーアンテナを、同様の効果を奏する構
成を実現することができる。また、さらに、第１図では
第４アレー素子にも、ウェイトを制御するアダプティブ
ループを設けていたが、このループを省略して、第４ア
レー素子のウェイトをある一定の定数にすることもでき
る。

このときは、フィルターの入力をアレー出力としてもよ
い。すなわち、アレー出力より参照信号を再生するＬＭ
Ｓアダプティブアレーの構成も可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述してきたように、本発明によれば、あらためて
、参照するための信号等を情報信号に付加させる必要は
なく、アレー素子からの受信信号により参照信号を作り
出せる。この参照信号はフィルタからの出力信号なので
、所望信号対不要信号の比を大きくでき、不要信号を低
減できる。併せて、アダプティブアンテナ全体によって
も、不要信号を低減できる。従って、構成を簡単にでき
。

所望信号対不要信号の比を大きくできるアダプティブア
ンテナを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示した図、第２図は、遅
延時揮と、アレーの出力との関係を示した図、第３図は
１時間遅延をかけない場合の放射パターンの一例を示し
た図、第４図は、本発明の時間遅延をかけた場合の放射
パターンの一例を示した図である。 １１．１２，１３，１４・・・アレー素子２１．２２，
２３，２４・・・重み付は器　　　５・・・合成器６・
・・フィルタ　　　　　　　　　４４・・・相関ミキサ
代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　松山光之 第　　１　図 ゴ　　４　　ＰＡ 相対利辱（ｃｌＢ） アし−の出力（ｄ８）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個のアレー素子からなるアレーアンテナと、
   この複数個のアレー素子夫々の出力の重み付けを行ない
   、この重み付けされた夫々の信号を加算する加算器と、
   この加算器の出力と、前記重み付けを行なわせるための
   情報である参照信号との差の値と前記アレー素子出力と
   の相関値によって前記重み付けを制御させるアダプティ
   ブアレーアンテナにおいて、前記アレー素子の出力信号
   を時間遅延させるための遅延フィルタを用い、この遅延
   フィルタから出力された出力信号を前記参照信号とする
   ことを特徴とするアダプティブアレーアンテナ。
2. （２）前記フィルタは、ウィナーフィルタであり、この
   ウィナーフィルタは、信号再生遅延時間を所望信号帯域
   の逆数以下にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のアダプティブアレーアンテナ。