JPH09199926A - Adaptive digital beam forming device - Google Patents

Adaptive digital beam forming device

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JPH09199926A
JPH09199926A JP8006093A JP609396A JPH09199926A JP H09199926 A JPH09199926 A JP H09199926A JP 8006093 A JP8006093 A JP 8006093A JP 609396 A JP609396 A JP 609396A JP H09199926 A JPH09199926 A JP H09199926A
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JP
Japan
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signal
digital
signals
output
outputting
Prior art date
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Pending
Application number
JP8006093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Sekiguchi
高志 関口
Tatsu Miura
龍 三浦
Yoshio Karasawa
好男 唐沢
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ATR HIKARI DENPA TSUSHIN KENKI
ATR HIKARI DENPA TSUSHIN KENKIYUSHIYO KK
Original Assignee
ATR HIKARI DENPA TSUSHIN KENKI
ATR HIKARI DENPA TSUSHIN KENKIYUSHIYO KK
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Filing date
Publication date
Application filed by ATR HIKARI DENPA TSUSHIN KENKI, ATR HIKARI DENPA TSUSHIN KENKIYUSHIYO KK filed Critical ATR HIKARI DENPA TSUSHIN KENKI
Priority to JP8006093A priority Critical patent/JPH09199926A/en
Publication of JPH09199926A publication Critical patent/JPH09199926A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a digital beam forming device having provision for a broad band desired signal in which the number of weight coefficients to be calculated is reduced between a conversion means and a finite impulse response digital filter. SOLUTION: A multi-beam forming device 7 and a signal selector 8 are provided between low-pass digital filters 5-1 to 5-L and FIR digital filters 9-1 to 9-L. Thus, a beam is generated by the multi-beam forming device 7 and signals y1 (m) to yN(m) of a narrower frequency band are subjected to beam shaping processing by the FIR digital filters again and the resulting signals are summed, then a broad band desired signal is outputted and the number of weight coefficients to be calculated is reduced. A symbol (m) in the signals y1 (m) to yN(m) depicts a time (time number).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、到来する伝搬波信
号のうち、所望信号の方向にビームを形成して受信し、
干渉信号の到来方向にはヌルを向けて抑圧する適応ディ
ジタルビームフォーミング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a beam in the direction of a desired signal among incoming propagating wave signals and receiving the signal.
The present invention relates to an adaptive digital beamforming apparatus that suppresses nulls by directing them to the arrival direction of an interference signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】ここでは、伝搬波信号が電波で、搬送波
を用いる情報伝送の場合について説明する。高周波(R
F)信号の帯域幅が搬送波周波数に比べて無視できない
ような信号を広帯域信号と呼ぶことにする。但し、帯域
幅は搬送波周波数の1/2より狭いものとする。図3
は、従来技術文献1「O.L.Frost, III,“An alg
orithm of linearly constrained adaptive array proc
essing", Proceedings of the IEEE,vol.60,
No.8, pp.926−935, 1972年8月」に開示
された適応ビームフォーマを応用した、上述の広帯域信
号に対する第1の従来例の適応ディジタルビームフォー
ミング装置のブロック図である。図3の第1の従来例の
適応ディジタルビームフォーミング装置は、近似的に同
一の指向特性・周波数特性を持つL個のアンテナ素子1
−1乃至1−Lからなるアレーアンテナ100と、受信
機2−1乃至2−Lと、A/D変換器3−1乃至3−L
と、ミキサー4−1乃至4−Lと、低域通過ディジタル
フィルタ5−1乃至5−Lと、ディジタル局部発振器6
と、有限インパルス応答(以下、FIRという。)形デ
ィジタルフィルタ9−1乃至9−Lと、第1の係数制御
器11aと、加算器10とからなる。
2. Description of the Related Art Here, a case where information is transmitted using a carrier wave as a propagating wave signal will be described. High frequency (R
F) A signal in which the bandwidth of the signal is not negligible as compared with the carrier frequency is called a wideband signal. However, the bandwidth is narrower than 1/2 of the carrier frequency. FIG.
In the prior art document 1 “OL Frost, III,“ An alg.
orithm of linearly constrained adaptive array proc
essing ", Proceedings of the IEEE, vol.60,
No. 8, pp. FIG. 9 is a block diagram of a first conventional adaptive digital beamforming apparatus for the above-mentioned wideband signal, to which the adaptive beamformer disclosed in “926-935, August 1972” is applied. The adaptive digital beamforming apparatus of the first conventional example shown in FIG. 3 has L antenna elements 1 having approximately the same directivity and frequency characteristics.
-1 to 1-L array antenna 100, receivers 2-1 to 2-L, and A / D converters 3-1 to 3-L
, Mixers 4-1 to 4-L, low-pass digital filters 5-1 to 5-L, and digital local oscillator 6
And finite impulse response (hereinafter referred to as FIR) type digital filters 9-1 to 9-L, a first coefficient controller 11a, and an adder 10.

【0003】以下、図3を用いて第1の従来例を説明す
る。複数L個のアンテナ素子1−iで受信された高周波
信号はそれぞれ、受信機2−iで中間周波信号に変換さ
れ、A/D変換器3−iでそれぞれディジタル中間周波
信号に変換される(以下、中間周波数をfIFとい
う。)。ここで、i=1,2,…,Lであり、以下、本
明細書において特に断らない限り同様とする。そしてこ
れらのディジタル中間周波信号は、ディジタル局部発振
器6で発振した周波数fIFのディジタル正弦波とミキサ
ー4−iでそれぞれ混合され、低域通過ディジタルフィ
ルタ5−iにより高周波成分がカットされて、低域通過
ディジタルフィルタ5−iから複素数であるディジタル
同相・直交信号xi(m)が出力される。ここで、ディ
ジタル同相・直交信号xi(m)において、実部は同相
成分であり、虚部は直交成分である。また、図面のライ
ンに2と示しているのは複素数の記号を示す。
A first conventional example will be described below with reference to FIG. The high frequency signals received by the plurality of L antenna elements 1-i are converted into intermediate frequency signals by the receiver 2-i, and converted into digital intermediate frequency signals by the A / D converter 3-i ( Hereinafter, the intermediate frequency is referred to as fIF .). Here, i = 1, 2, ..., L, and the same applies hereinafter unless otherwise specified in this specification. Then, these digital intermediate frequency signals are respectively mixed with the digital sine wave of the frequency f IF oscillated by the digital local oscillator 6 by the mixer 4-i, the high frequency components are cut by the low pass digital filter 5-i, A complex digital in-phase / quadrature signal x i (m) is output from the band-pass digital filter 5-i. Here, in the digital in-phase / quadrature signal x i (m), the real part is the in-phase component and the imaginary part is the quadrature component. In addition, 2 in the line of the drawing indicates a symbol of a complex number.

【0004】L個のディジタル同相・直交信号x
1(m)、x2(m)、…、xL(m)はそれぞれFIR
形ディジタルフィルタ9−1乃至9−Lに入力される。
FIR形ディジタルフィルタ9−iは、第1の係数制御
器11aから入力される荷重係数wi,0(m)、w
i,1(m)、…、wi,q-1(m)に基づいて、入力される
ディジタル同相・直交信号xi(m)をディジタル的に
ろ波して、ろ波後のディジタル同相・直交信号x
i(m)を加算器10に出力する。ここで、第1の係数
制御器11aは、ディジタル同相・直交信号x
1(m)、x2(m)、…、xL(m)に基づいて、適応
ディジタルビームフォーミング装置の出力zes(m)に
おいて、広帯域の所望信号を抽出して広帯域の干渉信号
を抑圧するように荷重係数wi,0(m)、wi,1(m)、
…、wi,q-1(m)を演算して、荷重係数wi,0(m)、
i ,1(m)、…、wi,q-1(m)をFIR形ディジタル
フィルタ9−iに出力する。
L digital in-phase / quadrature signals x
1 (m), x2 (m), ..., x L (m) are FIR
Input to the digital filters 9-1 to 9-L.
The FIR digital filter 9-i has a weighting factor w i, 0 (m), w input from the first coefficient controller 11 a.
Based on i, 1 (m), ..., W i, q-1 (m), the input digital in-phase / quadrature signal x i (m) is digitally filtered to obtain the digital in-phase after filtering.・ Quadrature signal x
i (m) is output to the adder 10. Here, the first coefficient controller 11a uses the digital in-phase / quadrature signal x
Based on 1 (m), x2 (m), ..., X L (m), a wideband desired signal is extracted and a wideband interference signal is suppressed at the output z es (m) of the adaptive digital beamforming apparatus. Thus, the load factors w i, 0 (m), w i, 1 (m),
,, w i, q-1 (m) is calculated, and the weighting factor w i, 0 (m),
w i, 1 (m), ..., and outputs w i, q-1 (m ) to the FIR type digital filter 9-i.

【0005】これらの荷重係数wi,0(m)、w
i,1(m)、…、wi,q-1(m)は一般に複素数である。
ここで、qはFIR形ディジタルフィルタ9−iのタッ
プ長であり所定の整数である。荷重係数wi,0(m)、
i,1(m)、…、wi,q-1(m)の演算方法は、例え
ば、参照信号を用いる場合にはLMS(Least Mean Squ
ares)法、所望波の入射方向が既知であれば方向拘束付
きLMS法等の公知の方法を用いることができる。ここ
で、図3の第1の従来例のように、全て同じ指向特性を
持つアンテナ素子1−iからの信号を制御対象とする構
成をエレメントスペース構成という。
These weighting factors w i, 0 (m), w
i, 1 (m), ..., W i, q-1 (m) are generally complex numbers.
Here, q is a tap length of the FIR digital filter 9-i and is a predetermined integer. Load factor w i, 0 (m),
The calculation method of w i, 1 (m), ..., W i, q−1 (m) is, for example, LMS (Least Mean Squ) when a reference signal is used.
Known methods such as the ares method and the direction-constrained LMS method can be used if the incident direction of the desired wave is known. Here, as in the first conventional example of FIG. 3, a configuration in which signals from the antenna elements 1-i having the same directivity characteristics are controlled is referred to as an element space configuration.

【0006】第1の従来例において、対象とする高周波
信号の帯域幅が搬送波周波数に比べて無視できない広帯
域信号を扱う場合、広帯域のビームやヌルを形成するた
めには、周波数に依存しない単なる荷重係数の代わり
に、周波数に依存する「荷重係数」を実現する必要があ
るので、FIR形ディジタルフィルタを用いている。
In the first conventional example, when handling a wideband signal in which the bandwidth of the target high-frequency signal is not negligible compared to the carrier frequency, in order to form a wideband beam or null, a simple weight independent of frequency is used. Since it is necessary to realize a "weighting coefficient" that depends on the frequency instead of the coefficient, the FIR digital filter is used.

【0007】また、図4は、広帯域信号に対処でき、演
算すべき荷重係数の数も少なくて済む適応ディジタルビ
ームフォーミング装置として、従来技術文献2「J.
F.Yang他,“Wideband adaptive arrays based on
the coherent signal−subspace transformation",I
EEE International Confererence on Acoustic
s,Speech,and Signal Processing,pp.2011
−2014,1987年」に開示された第2の従来例の
ブロック図である。この第2の従来例は、受信信号に対
してコヒーレント部分空間変換と呼ばれる非線形な前処
理を信号変換器20で行って広帯域信号に対処するもの
である。この変換後に、FIR形ディジタルフィルタを
用いることなく、1つのパスあたり1つの荷重係数によ
り適応処理を行っている。
Further, FIG. 4 shows an adaptive digital beamforming apparatus which can deal with a wide band signal and requires a small number of weighting factors to be calculated.
F. Yang et al., “Wideband adaptive arrays based on
the coherent signal-subspace transformation ", I
EEE International Confererence on Acoustic
s, Speech, and Signal Processing, pp. 2011
FIG. 6 is a block diagram of a second conventional example disclosed in “-2014, 1987”. The second conventional example deals with a wideband signal by performing a non-linear preprocessing called coherent subspace conversion on the received signal by the signal converter 20. After this conversion, adaptive processing is performed with one weighting factor per path without using the FIR digital filter.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エレメ
ントスペース構成の第1の従来例の場合、FIR形ディ
ジタルフィルタ9−1乃至9−Lにおいて、演算するべ
き荷重係数w1,0(m)、w1,1(m)、…、w
1,q-1(m)、w2,0(m)、…、wL,q-1(m)の数は
q×L個となり、FIR形ディジタルフィルタ9−iの
タップ長qとアンテナ素子数Lとが共に多い場合には、
制御すべき荷重係数の数は非常に多くなってしまい、そ
のために荷重係数を演算するための信号処理演算量も飛
躍的に多くなってしまうという問題点があった。また、
第2の従来例では、信号変換器20におけるコヒーレン
ト部分空間変換が信号の入射方向に関する正確な事前知
識を必要とするという問題点がある。
However, in the case of the first conventional example of the element space configuration, the weighting factors w 1,0 (m), w to be calculated in the FIR digital filters 9-1 to 9-L are used. 1,1 (m), ..., w
The number of 1, q-1 (m), w 2,0 (m), ..., W L, q-1 (m) is q × L, and the tap length q of the FIR digital filter 9-i and the antenna When both the number of elements L is large,
There is a problem in that the number of weighting factors to be controlled becomes very large, and thus the amount of signal processing calculation for calculating the weighting factor also increases dramatically. Also,
The second conventional example has a problem that the coherent subspace conversion in the signal converter 20 requires accurate prior knowledge about the incident direction of the signal.

【0009】本発明の目的は、以上の問題点を解決し
て、広帯域の所望信号に対処でき、かつ演算すべき荷重
係数の数を少なくでき、しかも所望信号の入射方向に関
する事前知識を必要としない適応ディジタルビームフォ
ーミング装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems, to deal with a desired signal in a wide band, to reduce the number of weighting factors to be calculated, and to have prior knowledge about the incident direction of the desired signal. An object of the present invention is to provide an adaptive digital beamforming device that does not.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1記
載の適応ディジタルビームフォーミング装置は、複数L
個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、上記各ア
ンテナ素子によって受信された各受信信号をそれぞれA
/D変換して、上記各受信信号に対応する各ディジタル
信号を出力する変換手段と、上記各アンテナ素子に対し
て複数L個の荷重係数器が対応しかつ形成すべき複数N
個のビームに対して複数N個の荷重係数器が対応するよ
うに設けられ、それぞれ上記各ディジタル信号を予め決
められた荷重係数で乗算して出力する複数(L×N)個
の荷重係数器と、それぞれ上記各ビームを形成するため
の複数L個の荷重係数器から出力される複数L個の信号
を加算して出力する複数N個の加算器とを備え、上記変
換手段から出力される各ディジタル信号に基づいて、複
数N個の異なる方向にそれぞれビームを形成して、当該
ビームに対応する複数N個のビーム受信信号を出力する
ビーム形成手段と、上記ビーム形成手段から出力される
複数N個のビーム受信信号から複数M個のビーム受信信
号を選択して出力する信号選択手段と、それぞれ複数の
フィルタ係数に基づいて、上記信号選択手段から入力さ
れる上記複数M個のビーム受信信号をろ波して出力する
複数M個の有限インパルス応答形ディジタルフィルタ
と、上記信号選択手段から出力される複数M個のビーム
受信信号に基づいて、少なくとも所望信号の周波数を含
む所定の周波数範囲において、上記アレーアンテナの主
ビームを所望信号の到来方向に向けかつ干渉信号の到来
方向の受信信号のレベルを零にするような複数のフィル
タ係数を上記各有限インパルス応答形ディジタルフィル
タに対して演算して、当該複数のフィルタ係数をそれぞ
れ対応する上記各有限インパルス応答形ディジタルフィ
ルタに出力する係数制御手段と、上記複数M個の有限イ
ンパルス応答形ディジタルフィルタから出力される複数
M個のろ波後のビーム受信信号を加算して出力する加算
手段とを備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an adaptive digital beamforming apparatus comprising a plurality of L
An array antenna consisting of a plurality of antenna elements and each received signal received by each antenna element are
A conversion unit that performs D / D conversion to output each digital signal corresponding to each received signal, and a plurality of N weight coefficient units corresponding to each antenna element, and a plurality of N to be formed.
A plurality of N weight coefficient units are provided so as to correspond to the respective beams, and a plurality of (L × N) weight coefficient units respectively output the respective digital signals by multiplying them by a predetermined weight coefficient. And a plurality of N adders that add and output the plurality of L signals output from the plurality of L weight coefficient units for forming the beams, respectively, and are output from the conversion means. Beam forming means for forming beams in a plurality of N different directions based on each digital signal and outputting a plurality of N beam reception signals corresponding to the beams, and a plurality of beam forming means output from the beam forming means. Signal selection means for selecting and outputting a plurality of M beam reception signals from the N beam reception signals, and the plurality of M pieces input from the signal selection means based on a plurality of filter coefficients. Based on a plurality of M finite impulse response type digital filters for filtering the beam reception signal and outputting the beam reception signal, and a plurality of the M number of beam reception signals output from the signal selecting means, a predetermined signal including at least the frequency of the desired signal is provided. In the frequency range, a plurality of filter coefficients for directing the main beam of the array antenna in the direction of arrival of the desired signal and zeroing the level of the received signal in the direction of arrival of the interference signal are applied to the finite impulse response type digital filters. And a plurality of M filters output from the plurality of M finite impulse response digital filters, the coefficient control means outputting the plurality of filter coefficients to the corresponding finite impulse response digital filters. And adding means for adding and outputting the post-wave beam reception signals.

【0011】また、請求項2記載の適応ディジタルビー
ムフォーミング装置は、請求項1記載の適応ディジタル
ビームフォーミング装置において、上記係数制御手段
は、上記適応ディジタルビームフォーミング装置から出
力される信号の包絡線を一定に保つように、上記各フィ
ルタ係数を演算することを特徴とする。
The adaptive digital beamforming apparatus according to a second aspect is the adaptive digital beamforming apparatus according to the first aspect, wherein the coefficient control means determines the envelope of the signal output from the adaptive digital beamforming apparatus. Each of the above filter coefficients is calculated so as to be kept constant.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

<実施形態>図1は、本発明に係る一実施形態の適応デ
ィジタルビームフォーミング装置の構成を示すブロック
図である。図1の実施形態の適応ディジタルビームフォ
ーミング装置は、第1の従来例において、低域通過ディ
ジタルフィルタ5−1乃至5−LとFIR形ディジタル
フィルタ9−1乃至9−Lとの間に、マルチビーム形成
器7と信号選択器8とを備えたことを特徴とする。これ
によって、本実施形態では、マルチビーム形成器7でビ
ーム形成され、所望信号に比べて狭い周波数帯域の信号
1(m)乃至yN(m)を、FIR形ディジタルフィル
タ9−kによって再度ビーム形成処理をして加算するこ
とにより、広帯域の所望信号を出力し、かつ演算すべき
荷重係数の数を第1の従来例のq×L個に比較して少な
い数のq×M個に減らしている。ここで、信号y
1(m)乃至yN(m)における括弧()内のmは時刻
(時刻の番号)を表す。
<Embodiment> FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an adaptive digital beamforming apparatus according to an embodiment of the present invention. The adaptive digital beamforming apparatus of the embodiment shown in FIG. 1 has the multi-layered structure between the low-pass digital filters 5-1 to 5-L and the FIR digital filters 9-1 to 9-L in the first conventional example. A beam former 7 and a signal selector 8 are provided. As a result, in the present embodiment, the signals y 1 (m) to y N (m), which are beam-formed by the multi-beam former 7 and have a narrower frequency band than the desired signal, are re-generated by the FIR digital filter 9-k. By performing beam forming processing and adding, a wideband desired signal is output, and the number of weighting factors to be calculated is reduced to q × M, which is smaller than q × L in the first conventional example. Reducing. Where the signal y
In the parentheses () in 1 (m) to y N (m), m represents time (time number).

【0013】以下、図1を参照して、実施形態の適応デ
ィジタルビームフォーミング装置(ビーム形成装置)に
ついて詳細に説明する。実施形態の適応ディジタルビー
ムフォーミング装置において、1直線上に並置された複
数L個のアンテナ素子1−iで受信された高周波信号は
それぞれ、第1の従来例の適応ディジタルビームフォー
ミング装置と同様に、受信機2−iで中間周波信号に変
換され、A/D変換器3−iでそれぞれディジタル中間
周波信号に変換される。ここで、実施形態の適応ディジ
タルビームフォーミング装置においては、複数L個のア
ンテナ素子1−iが1直線上に並置されたアレーアンテ
ナ100を用いたが、本発明はこれに限らず、例えば2
次元的に配列されたアレーアンテナなど、アンテナ素子
が適切に配置されたアレーアンテナを用いて構成しても
よい。そしてこれらのディジタル中間周波信号は、ディ
ジタル局部発振器6で発振した中間周波数fIFのディジ
タル正弦波とミキサー4−iでそれぞれ混合され、低域
通過ディジタルフィルタ5−iにより高周波成分がカッ
トされて、低域通過ディジタルフィルタ5−iから複素
数であるディジタル同相・直交信号x1(m)、x
2(m)、…、xL(m)が出力される。
The adaptive digital beam forming apparatus (beam forming apparatus) of the embodiment will be described in detail below with reference to FIG. In the adaptive digital beamforming apparatus of the embodiment, the high-frequency signals received by the plurality of L antenna elements 1-i juxtaposed on one straight line are respectively the same as in the adaptive digital beamforming apparatus of the first conventional example. It is converted into an intermediate frequency signal by the receiver 2-i, and converted into a digital intermediate frequency signal by the A / D converter 3-i. Here, in the adaptive digital beamforming apparatus of the embodiment, the array antenna 100 in which a plurality of L antenna elements 1-i are juxtaposed on one straight line is used, but the present invention is not limited to this and, for example, 2
An array antenna in which antenna elements are appropriately arranged, such as a two-dimensionally arrayed array antenna, may be used. Then, these digital intermediate frequency signals are respectively mixed with the digital sine wave having the intermediate frequency f IF oscillated by the digital local oscillator 6 by the mixer 4-i, and the high frequency component is cut by the low pass digital filter 5-i, Complex digital in-phase / quadrature signals x 1 (m), x from the low-pass digital filter 5-i
2 (m), ..., X L (m) are output.

【0014】マルチビーム形成器7は、図6に示すよう
に、荷重係数器71−11乃至71−NLと加算器72
−1乃至72−Nとからなり、低域通過ディジタルフィ
ルタ5−iから出力されるL個のディジタル同相・直交
信号x1(m)、x2(m)、…、xL(m)をビーム形
成処理して、複数N個のビーム形成された信号y
1(m)、y2(m)、…、yN(m)を出力する。この
マルチビーム形成器7は、N=Lの場合には、高速フー
リエ変換器を用いて構成することができ、これによっ
て、高速でかつ効率的な処理が可能となる。ここで、マ
ルチビーム形成器7は荷重係数器71−11乃至71−
NLと加算器72−1乃至72−Nとからなるので、後
述するように所望の信号が広帯域である本実施形態で
は、それぞれ当該所望信号に比べて狭帯域のN個の信号
1(m)、y2(m)、…、yN(m)を出力する。
The multi-beam former 7, as shown in FIG. 6, has weighting factors 71-11 to 71-NL and an adder 72.
, -1 to 72-N and outputs L digital in-phase / quadrature signals x 1 (m), x 2 (m), ..., X L (m) output from the low-pass digital filter 5-i. Beam forming processing is performed to obtain a plurality N of beam formed signals y.
Outputs 1 (m), y 2 (m), ..., Y N (m). When N = L, the multi-beam former 7 can be constructed by using a fast Fourier transformer, which enables high-speed and efficient processing. Here, the multi-beam former 7 is composed of weight coefficient units 71-11 to 71-.
Since the NL and the adders 72-1 to 72-N are included, in the present embodiment in which the desired signal has a wide band, as will be described later, each of the N signals y 1 (m in the narrow band compared to the desired signal. ), Y 2 (m), ..., Y N (m) are output.

【0015】次に、マルチビーム形成器7についてさら
に詳細に説明する。図6に示すように、マルチビーム形
成器7において、ディジタル同相・直交信号x1(m)
は荷重係数器71−11乃至71−N1に入力され、デ
ィジタル同相・直交信号x2(m)は荷重係数器71−
12乃至71−N2に入力される。同様に、ディジタル
同相・直交信号xi(m)(i=3,4,…,L)は荷
重係数器71−1i乃至71−Niに入力される。図6
に示すように、荷重係数器71−1i(i=1,2,
…,L)は、入力されるディジタル同相・直交信号xi
(m)と荷重係数W1iとを乗算して、乗算結果x
i(m)・W1iを加算器72−1に出力する。加算器7
2−1は、各荷重係数器71−1iから入力される複数
L個の乗算結果xi(m)・W1iを加算して、加算結果
である信号y1(m)を信号選択器8に出力する。ここ
で、各荷重係数器71−1iにおける荷重係数W1iは、
所定の方向にビームを形成して当該ビームに対応する信
号y1(m)が加算器72−1から出力されるように、
予め所定の値に設定されている。
Next, the multi-beam former 7 will be described in more detail. As shown in FIG. 6, in the multi-beam former 7, the digital in-phase / quadrature signal x 1 (m)
Is input to the load coefficient units 71-11 to 71-N1, and the digital in-phase / quadrature signal x 2 (m) is input to the load coefficient unit 71-
12 through 71-N2. Similarly, the digital in-phase / quadrature signal x i (m) (i = 3, 4, ..., L) is input to the weight coefficient units 71-1i to 71-Ni. FIG.
, The load coefficient unit 71-1i (i = 1, 2,
, L) is the input digital in-phase / quadrature signal x i
(M) is multiplied by the weighting factor W 1i, and the multiplication result x
i (m) · W 1i is output to the adder 72-1. Adder 7
2-1 adds a plurality of L multiplication results x i (m) · W 1i input from each weighting coefficient unit 71-1i and adds the signal y 1 (m) as the addition result to the signal selector 8 Output to. Here, the load coefficient W 1i in each load coefficient unit 71-1i is
A beam is formed in a predetermined direction and a signal y 1 (m) corresponding to the beam is output from the adder 72-1.
It is set to a predetermined value in advance.

【0016】また、荷重係数器71−2iは、入力され
るディジタル同相・直交信号xi(m)と荷重係数W2i
とを乗算して、乗算結果xi(m)・W2iを加算器72
−2に出力する。加算器72−2は、各荷重係数器71
−2iから入力される複数L個の乗算結果xi(m)・
2iを加算して、加算結果である信号y2(m)を信号
選択器8に出力する。ここで、各荷重係数器71−2i
における荷重係数W2iは、所定の方向にビームを形成し
て当該ビームに対応する信号y2(m)が加算器72−
1から出力されるように、予め所定の値に設定されてい
る。
The weight coefficient unit 71-2i also receives the input digital in-phase / quadrature signal x i (m) and the weight coefficient W 2i.
Are multiplied and the multiplication result x i (m) · W 2i is added to the adder 72.
-2. The adder 72-2 is used for each load coefficient unit 71.
-I is input from a plurality of L multiplication results x i (m)
W 2i is added and the resulting signal y 2 (m) is output to the signal selector 8. Here, each load coefficient unit 71-2i
The weighting factor W 2i at is such that a beam is formed in a predetermined direction and the signal y 2 (m) corresponding to the beam is added by the adder 72-
It is preset to a predetermined value so that it is output from 1.

【0017】また、荷重係数器71−bi(b=3,
4,…,N)は、同様に、入力されるディジタル同相・
直交信号xi(m)と荷重係数Wbiとを乗算して、乗算
結果xi(m)・Wbiを加算器72−bに出力する。加
算器72−bは、各荷重係数器71−biから入力され
る複数L個の乗算結果xi(m)・Wbiを加算して、加
算結果である信号yb(m)を信号選択器8に出力す
る。ここで、各荷重係数器71−biにおける荷重係数
biは、所定の方向に複数N個のビームを形成して当該
ビームに対応する信号yb(m)が加算器72−bから
出力されるように、予め所定の値に設定されている。上
述のように構成されたマルチビーム形成器7は、予め設
定された複数N個の異なる方向にそれぞれビームを形成
して、当該ビームに対応する複数N個の信号yb(m)
を出力する。
Further, the load coefficient unit 71-bi (b = 3,
4, ..., N) are similarly input digital in-phase
The quadrature signal x i (m) is multiplied by the weighting coefficient W bi, and the multiplication result x i (m) · W bi is output to the adder 72-b. The adder 72-b adds a plurality of L multiplication results x i (m) · W bi input from each weighting coefficient unit 71-bi and selects a signal y b (m) which is the addition result. Output to the container 8. Here, weighting factor W bi at each load coefficient units 71-bi is the signal y b (m) is output from the adder 72-b corresponding to the beam to form a plurality of N beams in a predetermined direction Is set in advance to a predetermined value. The multi-beam former 7 configured as described above forms beams in a plurality of N different preset directions, respectively, and a plurality of N signals y b (m) corresponding to the beams are formed.
Is output.

【0018】ここで、マルチビーム形成器7から出力さ
れる信号N個の信号y1(m)、y2(m)、…、y
N(m)は、荷重係数Wbiを用いて次の数1で表すこと
ができる。この数1は、N=Lに設定して、高速フーリ
エ変換(FFT)を用いてマルチビーム形成器7を構成
した場合においても成り立つ。
Here, the signals output from the multi-beam former 7 are N signals y 1 (m), y 2 (m), ..., Y.
N (m) can be expressed by the following equation 1 using the weighting coefficient W bi . This equation 1 holds even when N = L is set and the multi-beam former 7 is configured by using the fast Fourier transform (FFT).

【0019】[0019]

【数1】 [Equation 1]

【0020】さらに、マルチビーム形成器7を用いてビ
ームを形成をしたときの当該ビームの放射電力強度H
b(f,θ)は、次の数2で表すことができる。
Further, the radiation power intensity H of the beam when the beam is formed by using the multi-beam former 7.
b (f, θ) can be expressed by the following equation 2.

【0021】[0021]

【数2】 [Equation 2]

【0022】ここで、数2において、bはビーム番号で
あり、dは隣接するアンテナ素子1−iの素子間隔であ
り、等間隔のリニアアレーを想定している。また、fc
は搬送波周波数であり、λcは搬送波の波長である。ま
た、θは所望信号の入射角であり、アンテナ素子1−k
が並置されたラインの垂線と所望信号の入射する方向と
の角度で定義される。ここで、N=Lの場合で、マルチ
ビーム形成器7を高速フーリエ変換(FFT)を用いて
構成した場合について考えると、荷重係数Wbiは次の
数3で表すことができる。
In Equation 2, b is the beam number, d is the element spacing between adjacent antenna elements 1-i, and a linear array with equal spacing is assumed. Also, f c
Is the carrier frequency and λ c is the carrier wavelength. Further, θ is the incident angle of the desired signal, and the antenna element 1-k
Is defined by the angle between the perpendicular of the juxtaposed lines and the incident direction of the desired signal. Here, in the case of N = L, considering the case where the multi-beam former 7 is configured by using the fast Fourier transform (FFT), the weighting factor W bi can be expressed by the following Expression 3.

【0023】[0023]

【数3】Wbi=(1/N)・exp{j2π(b−1)(i−1)/
N},i=1,2,3,…,L
Equation 3 W bi = (1 / N) · exp {j2π (b-1) (i-1) /
N}, i = 1, 2, 3, ..., L

【0024】数3におけるb=1は入射角θ=0°のビ
ームに対応する。数2の入射角θに0°を代入すると、
数2で表される放射電力強度H1(f,θ)は周波数fに依
存しない定数になる。従って、入射角θ=0°で入射さ
れた広帯域信号はそのまま受信される。しかし、b=1
以外のビームの放射電力強度Hb(f,θ)は周波数fに依
存し、搬送波周波数fcから離れた周波数を有する信号
の受信電力は減衰する。例えば、L=16で、入射角θ
=61°の方向に形成されたビーム(b=8)は、図7
に示すような放射電力強度H8(f,θ)を有する。ここ
で、図7において、縦軸は搬送波周波数fcにおける電
力を基準として相対電力で表し、横軸は搬送波周波数f
cを基準として規格化した規格化周波数で表している。
すなわち、入射角θ=0でない方向から入射される信号
に対して、マルチビーム形成器7は、一種の帯域通過フ
ィルタとして動作をするので、当該帯域通過フィルタの
通過帯域に比べて広い周波数範囲を有する広帯域信号の
うち、搬送波周波数fcから離れた周波数を有する通過
帯域外の信号を減衰させて、狭帯域信号として出力す
る。ここで、当該帯域通過フィルタの通過帯域は、入射
角θに対応して決定される。このように、荷重係数Wbi
を周波数に依存しない値として予め設定された荷重係数
器71−biを用いて構成されたマルチビーム形成器7
は、入射角θ=0ではない方向から入射される信号に対
して一種の帯域通過フィルタとして動作をするので、所
望の信号が広帯域である本実施形態では、それぞれ当該
所望信号に比べて狭帯域のN個の信号y1(m)、y
2(m)、…、yN(m)を出力する。
In Equation 3, b = 1 corresponds to a beam having an incident angle θ = 0 °. Substituting 0 ° for the incident angle θ in Equation 2,
The radiated power intensity H 1 (f, θ) expressed by Equation 2 is a constant that does not depend on the frequency f. Therefore, the broadband signal incident at the incident angle θ = 0 ° is received as it is. However, b = 1
The radiated power intensity H b (f, θ) of the beams other than is dependent on the frequency f, and the received power of a signal having a frequency apart from the carrier frequency f c is attenuated. For example, when L = 16, the incident angle θ
The beam (b = 8) formed in the direction of = 61 ° is shown in FIG.
Radiated power intensity H 8 (f, θ) as shown in FIG. Here, in FIG. 7, the vertical axis represents relative power based on the power at the carrier frequency f c , and the horizontal axis represents the carrier frequency f.
It is represented by a standardized frequency standardized with c as a reference.
That is, since the multi-beam former 7 operates as a kind of band pass filter for a signal incident from a direction other than the incident angle θ = 0, the multi-beam former 7 has a wider frequency range than the pass band of the band pass filter. Of the wide band signal that it has, a signal outside the pass band having a frequency away from the carrier frequency f c is attenuated and output as a narrow band signal. Here, the pass band of the band pass filter is determined corresponding to the incident angle θ. Thus, the load factor W bi
A multi-beam former 7 configured by using a weight coefficient unit 71-bi preset as a value independent of frequency.
Operates as a kind of band-pass filter for a signal incident from a direction other than the incident angle θ = 0. Therefore, in the present embodiment in which the desired signal has a wide band, the narrow band is smaller than that of the desired signal. N signals y 1 (m), y of
2 (m), ..., Y N (m) are output.

【0025】信号選択器8は、マルチビーム形成器7か
ら出力されるN個の信号y1(m)、y2(m)、…、y
N(m)から複数M個の信号を選び出して、選択した信
号yn1乃至ynMをそれぞれ、FIR形ディジタルフィ
ルタ9−1乃至9−Mに出力する。ここで、選択の方法
は、本実施形態では、電力の大きい順に複数M個の信号
を選択するようにした。しかしながら本発明はこれに限
らず、所定のしきい値以上の電力を有する信号を選択す
る等、他の方法を用いてもよい。また、選択する信号の
数Mはビーム数N以下の所定の整数であって、アンテナ
素子数Lや想定する干渉波の数に応じて決定されるが、
好ましくは、アンテナ素子数Lの半分から1/4程度に
設定される。
The signal selector 8 outputs N signals y 1 (m), y 2 (m), ..., Y from the multi-beam former 7.
A plurality of M signals are selected from N (m) and the selected signals yn 1 to yn M are output to the FIR digital filters 9-1 to 9-M, respectively. Here, in the present embodiment, the selection method is such that a plurality of M signals are selected in descending order of power. However, the present invention is not limited to this, and another method such as selecting a signal having power equal to or higher than a predetermined threshold may be used. Further, the number M of signals to be selected is a predetermined integer equal to or less than the number N of beams and is determined according to the number L of antenna elements and the number of expected interference waves.
Preferably, it is set to about half to 1/4 of the number L of antenna elements.

【0026】FIR形ディジタルフィルタ9−kは、図
2に示すように、(q−1)個の遅延器91−1乃至9
1−(q−1)と、複数q個の乗算器92−1乃至92
−qと、(q−1)個の加算器93−1乃至93−(q
−1)とからなる。ここで、k=1,2,…,Mであ
り、以下、本明細書において特に断らない限り同様とす
る。そして、FIR形ディジタルフィルタ9−kに入力
される信号ynk(m)は、遅延器91−1と乗算器9
2−1とに入力され、さらに当該信号ynk(m)の一
部は第1の係数制御器11aに入力される。また、FI
R形ディジタルフィルタ9−kに入力される荷重係数w
k,s-1は乗算器92−s(s=1,2,…,q)に入力
される。
As shown in FIG. 2, the FIR digital filter 9-k includes (q-1) delay units 91-1 to 9-1.
1- (q-1) and a plurality of q multipliers 92-1 to 92
-Q and (q-1) adders 93-1 to 93- (q
-1) and. Here, k = 1, 2, ..., M, and the same applies hereinafter unless otherwise specified in this specification. The signal yn k (m) input to the FIR digital filter 9-k is supplied to the delay unit 91-1 and the multiplier 9
2-1, and part of the signal yn k (m) is input to the first coefficient controller 11a. Also, FI
Weighting factor w input to R-type digital filter 9-k
k, s-1 is input to the multiplier 92-s (s = 1, 2, ..., Q).

【0027】FIR形ディジタルフィルタ9−kにおい
て、遅延器91−s(s=1,2,…,q−2)は、入
力される信号ynk(m−s+1)を1サンプル周期だ
け遅らせて1サンプル周期だけ遅れた信号ynk(m−
s)を遅延器91−(s+1)と乗算器92−(s+
1)と第1の係数制御器11aとに出力する。また、遅
延器91−(q−1)は、入力される信号ynk(m−
q+2)を1サンプル周期だけ遅らせて1サンプル周期
だけ遅れた信号ynk(m−q+1)を乗算器92−q
と第1の係数制御器11aとに出力する。乗算器92−
1は、入力される信号ynk(m)と荷重係数w
k,0(m)とを乗算して、加算器93−1に出力する。
乗算器92−s(s=2,3,…,q)は、入力される
信号ynk(m−s+1)と荷重係数wk,s-1(m)とを
乗算して、加算器93−(s−1)に出力する。加算器
93−1は、乗算器92−1から入力される信号と乗算
器92−2から入力される信号とを加算して、加算器9
3−2に出力する。加算器93−s(s=2,3,…,
q−2)は、加算器93−(s−1)から入力される信
号と乗算器92−(s+1)から入力される信号とを加
算して、加算器93−(s+1)に出力する。加算器9
3−(q−1)は、加算器93−(q−2)から入力さ
れる信号と乗算器92−qから入力される信号とを加算
して、加算器10に出力する。
In the FIR type digital filter 9-k, the delay device 91-s (s = 1, 2, ..., Q-2) delays the input signal yn k (m-s + 1) by one sample period. The signal yn k (m-
s) to delay device 91- (s + 1) and multiplier 92- (s +
1) and the first coefficient controller 11a. Further, the delay device 91- (q-1) outputs the input signal yn k (m-
q + 2) is delayed by one sample period and delayed by one sample period, and the signal yn k (m−q + 1) is multiplied by the multiplier 92-q.
And to the first coefficient controller 11a. Multiplier 92-
1 is the input signal yn k (m) and the weighting factor w
It is multiplied by k, 0 (m) and output to the adder 93-1.
The multiplier 92-s (s = 2, 3, ..., Q) multiplies the input signal yn k (m−s + 1) by the weighting coefficient w k, s−1 (m), and the adder 93 -(S-1). The adder 93-1 adds the signal input from the multiplier 92-1 and the signal input from the multiplier 92-2, and adds the signal to the adder 9-1.
Output to 3-2. Adder 93-s (s = 2, 3, ...,
q-2) adds the signal input from the adder 93- (s-1) and the signal input from the multiplier 92- (s + 1), and outputs the result to the adder 93- (s + 1). Adder 9
3- (q-1) adds the signal input from the adder 93- (q-2) and the signal input from the multiplier 92-q and outputs the result to the adder 10.

【0028】以上のように構成されたFIR形ディジタ
ルフィルタ9−kは、第1の係数制御器11aから入力
される各荷重係数wk,0(m)、wk,1(m)、…、w
k,q-1(m)に基づいて、信号選択器8から入力される
信号ynk(m)をディジタル的にろ波して加算器10
に出力する。なお、図2のFIR形ディジタルフィルタ
9−1乃至9−Mの構造は直接形としたが、他の構成、
例えば、縦続形やラティス形でもよい。ただし、FIR
形ディジタルフィルタに入力される荷重係数の演算方法
はFIR形ディジタルフィルタの構造に応じて異なる。
The FIR type digital filter 9-k constructed as described above has the respective weighting factors w k, 0 (m), w k, 1 (m), ... Which are inputted from the first coefficient controller 11a. , W
Based on k, q-1 (m), the signal yn k (m) input from the signal selector 8 is digitally filtered to adder 10
Output to The structure of the FIR digital filters 9-1 to 9-M in FIG. 2 is a direct type, but other structures,
For example, a cascade type or a lattice type may be used. However, FIR
The calculation method of the weighting factor input to the digital filter of the digital type differs depending on the structure of the digital filter of the FIR type.

【0029】また、第1の係数制御器11aは、第1の
従来例と同様に、FIR形ディジタルフィルタ9−kか
ら入力される信号ynk(m)に基づいて、適応ディジ
タルビームフォーミング装置の出力信号z(m)におい
て、広帯域の所望信号を抽出して広帯域の干渉信号を抑
圧するように荷重係数wk,0(m)、wk,1(m)、…、
k,q-1(m)を演算して、荷重係数wk,0(m)、w
k,1(m)、…、wk,q-1(m)をFIR形ディジタルフ
ィルタ9−kに出力する。ここで、実施形態において、
第1の係数制御器11aは、詳細後述するようにFIR
形ディジタルフィルタ9−kから出力される信号の包絡
線を一定に保つように各荷重係数wk,0(m)、w
k,1(m)、…、wk,q-1(m)を演算する。また、実施
形態において、演算すべき荷重係数の数はq×M個であ
り、これは第1の従来例のq×L個に比較して少ない数
である。さらに、これらの各荷重係数wk,0(m)、w
k,1(m)、…、wk,q-1(m)は一般に複素数である。
Further, the first coefficient controller 11a of the adaptive digital beamforming apparatus is based on the signal yn k (m) input from the FIR digital filter 9-k, as in the first conventional example. In the output signal z (m), the weighting factors w k, 0 (m), w k, 1 (m), ..., To extract a wideband desired signal and suppress a wideband interference signal.
By calculating w k, q-1 (m), the weighting factors w k, 0 (m), w
Output k, 1 (m), ..., W k, q-1 (m) to the FIR digital filter 9-k. Here, in the embodiment,
The first coefficient controller 11a uses the FIR, as will be described later in detail.
Weighting factors w k, 0 (m), w so that the envelope of the signal output from the digital filter 9-k is kept constant.
k, 1 (m), ..., W k, q-1 (m) are calculated. In addition, in the embodiment, the number of weighting factors to be calculated is q × M, which is a smaller number than the q × L number of the first conventional example. Furthermore, each of these weighting factors w k, 0 (m), w
k, 1 (m), ..., W k, q-1 (m) are generally complex numbers.

【0030】加算器10は、FIR形ディジタルフィル
タ9−1乃至9−Mの各出力信号を加算して、加算後の
干渉信号が抑圧された所望の出力信号z(m)を出力す
る。ここで、FIR形ディジタルフィルタ9−1乃至9
−Mは、マルチビーム形成器7が上述のように搬送波周
波数から離れた周波数を有する信号を減衰させて出力す
るので、入力される信号yn1(m)乃至ynM(m)に
対して、マルチビーム形成器7による影響を打ち消すよ
うな周波数特性を有するように構成される。例えば、入
射角θ=61°のビームに対応する所望の信号y
8(m)が信号選択器8によって選択されて、信号yn1
として入力された場合、図7の周波数特性を補正するよ
うに、搬送波周波数fcの近傍の周波数の利得に比べ
て、搬送波周波数fcから離れた周波数における利得が
大きくなるようにFIR形ディジタルフィルタ9−kの
利得を設定して、マルチビーム形成器7とFIR形ディ
ジタルフィルタ9−kとを合わせた振幅特性が広帯域信
号の周波数範囲において平坦になるように構成する。ま
た、マルチビーム形成器7によって形成されるヌルは狭
帯域なので、干渉信号に対しては、マルチビーム形成器
7とFIR形ディジタルフィルタ9−kとを合わせた振
幅特性が、広帯域の干渉信号の周波数範囲において振幅
値がほぼ0になるように構成する。これによって、所望
信号の到来方向に広帯域のビームを向けるようにし、干
渉信号の方向には広帯域のヌルを形成している。すなわ
ち、マルチビーム形成器7でビーム形成された信号y1
(m)乃至yN(m)は上述のように狭帯域の信号であ
るが、それに続くFIR形ディジタルフィルタ9−kに
よって再度ビーム形成処理をされて加算されることによ
り、広帯域の所望信号に補正されて出力される。このよ
うに、マルチビーム形成器7から出力された信号のいく
つかを選択して再度ビームフォーミング処理を行う構成
を、ビームを制御対象とするのでビームスペース形構成
と呼ぶ。
The adder 10 adds the output signals of the FIR digital filters 9-1 to 9-M and outputs a desired output signal z (m) in which the added interference signal is suppressed. Here, FIR digital filters 9-1 to 9
-M causes the multi-beam former 7 to attenuate and output a signal having a frequency distant from the carrier frequency as described above. Therefore, for the input signals yn 1 (m) to yn M (m), It is configured to have a frequency characteristic that cancels the influence of the multi-beam former 7. For example, the desired signal y corresponding to a beam with an incident angle θ = 61 °
8 (m) is selected by the signal selector 8 and the signal yn 1
If it is input as, to correct the frequency characteristic of FIG. 7, as compared to the gain of the frequency near the carrier frequency f c, FIR type digital filter so that the gain becomes large at a frequency away from the carrier frequency f c The gain of 9-k is set so that the amplitude characteristics of the multi-beam former 7 and the FIR digital filter 9-k are flat in the frequency range of the wideband signal. Further, since the null formed by the multi-beam former 7 has a narrow band, the amplitude characteristics of the multi-beam former 7 and the FIR type digital filter 9-k are the same as those of the interference signal of the wide band for the interference signal. The amplitude value is configured to be almost 0 in the frequency range. As a result, a wideband beam is directed in the direction of arrival of the desired signal, and a wideband null is formed in the direction of the interference signal. That is, the signal y 1 beam-formed by the multi-beam former 7
Although (m) to y N (m) are narrow band signals as described above, they are subjected to beam forming processing again by the subsequent FIR digital filter 9-k and added to form a wide band desired signal. It is corrected and output. The configuration in which some of the signals output from the multi-beam former 7 are selected and the beam forming process is performed again as described above is called a beam space type configuration because the beam is the control target.

【0031】次に、第1の係数制御器11aにおける演
算処理について詳細に説明する。上述のように、図1の
適応ディジタルビームフォーミング装置においては、第
1の係数制御器11aは、適応ディジタルビームフォー
ミング装置の出力信号z(m)の包絡線を一定に保つよ
うにFIR形ディジタルフィルタ9−kの荷重係数w
k,0(m)、wk,1(m)、…、wk,q-1(m)を演算し
て出力する。
Next, the arithmetic processing in the first coefficient controller 11a will be described in detail. As described above, in the adaptive digital beamforming apparatus of FIG. 1, the first coefficient controller 11a uses the FIR digital filter so as to keep the envelope of the output signal z (m) of the adaptive digital beamforming apparatus constant. 9-k weighting factor w
k, 0 (m), w k, 1 (m), ..., W k, q-1 (m) are calculated and output.

【0032】適応ディジタルビームフォーミング装置の
出力信号の包絡線を一定に保つように荷重係数を制御
し、干渉信号を抑圧するアルゴリズムをCMA(Const
ant Modulus Algorithm)処理と呼ぶ。これは、所望
信号の包絡線が一定である信号、例えば、FM信号、F
SK信号、PSK信号などに対して有効である。LMS
(Least Mean Square)アルゴリズムと異なり、参照
信号を必要としない利点がある。CMA処理について
は、従来技術文献3「J.R.Treichler他,“Anew
approach to multipath correction of constant modul
us signals”,IEEE Transactions on Acoustic
s,Speech,and Signal Processing,vol. ASS
P−31,No.2,pp.459−472,1983年4
月において詳細が述べられている。
An algorithm for suppressing the interference signal by controlling the weighting factor so as to keep the envelope of the output signal of the adaptive digital beam forming apparatus constant is a CMA (Const).
ant Modulus Algorithm) processing. This is a signal where the envelope of the desired signal is constant, eg FM signal, F
This is effective for SK signals and PSK signals. LMS
Unlike the (Least Mean Square) algorithm, there is an advantage that a reference signal is not required. Regarding the CMA processing, the prior art document 3 “J. Tre Trechler et al.,“ Anew ”
approach to multipath correction of constant modul
us signals ”, IEEE Transactions on Acoustic
s, Speech, and Signal Processing, vol. ASS
P-31, No. 2, pp. 459-472, 1983 4
Details are given in the month.

【0033】図1に示す適応ディジタルビームフォーミ
ング装置において、第1の係数制御器11aは、以下に
示すCMA処理を実行して、図2の直接型構成のFIR
形ディジタルフィルタ9−1乃至9−Mの荷重係数w
k,0(m)、wk,1(m)、…、wk,q-1(m)を演算す
る。次に、本実施形態で用いたCMA処理について説明
する。まず最初に評価関数Jを数4のように定義する。
ここで、Ε[・]は期待値であり、σは所望の包絡線の
値である。
In the adaptive digital beamforming apparatus shown in FIG. 1, the first coefficient controller 11a executes the following CMA processing to execute the FIR of the direct type configuration shown in FIG.
Coefficient w of the digital filters 9-1 to 9-M
k, 0 (m), w k, 1 (m), ..., W k, q-1 (m) are calculated. Next, the CMA processing used in this embodiment will be described. First, the evaluation function J is defined as in Expression 4.
Here, Ε [·] is an expected value and σ is a desired envelope value.

【0034】[0034]

【数4】J=(1/4)E[│z(m)│2−σ2][Equation 4] J = (1/4) E [│z (m) │ 2 −σ 2 ]

【0035】さらに、数5、数6のように、時刻mにお
ける信号ベクトルY(m)とFIR形ディジタルフィル
タ9−1乃至9−Mの荷重係数wk,0(m)、w
k,1(m)、…、wk,q-1(m)からなる係数ベクトルW
(m)を定義する。ここで、数5及び数6ではkブロッ
ク目の要素のみを示しているが、k=1,2,…,Mで
あり、数5及び数6の右辺は要素数(M×q)の列ベク
トルである。また、数5及び数6において[・]Tは転
置行列を表す。
Further, as in equations (5) and (6), the signal vector Y (m) at time m and the weighting factors w k, 0 (m), w of the FIR digital filters 9-1 to 9-M are obtained.
A coefficient vector W consisting of k, 1 (m), ..., W k, q-1 (m)
Define (m). Here, only the elements of the kth block are shown in the equations 5 and 6, but k = 1, 2, ..., M, and the right side of the equations 5 and 6 is a column of the number of elements (M × q). Is a vector. Further, in Expressions 5 and 6, [·] T represents a transposed matrix.

【0036】[0036]

【数5】Y(m)=[ynk(m),ynk(m−1),…,y
k(m−q+1)]
## EQU5 ## Y (m) = [yn k (m), yn k (m-1), ..., y
n k (m−q + 1)] T

【数6】 W(m)=[wk,0(m),wk,1(m),…,wk,q-1(m)]T ## EQU6 ## W (m) = [w k, 0 (m), w k, 1 (m), ..., W k, q-1 (m)] T

【0037】数4の評価関数Jを最小にする係数ベクト
ルW(m)を解析的に求めることはできない。そこで、
勾配法を用いて係数ベクトルW(m)を逐次的に更新し
ていく。この場合の係数ベクトルW(m)の更新式は数
7のように表すことができる。ここで、出力信号z
(m)は数8で表される。
The coefficient vector W (m) that minimizes the evaluation function J of Equation 4 cannot be analytically obtained. Therefore,
The coefficient vector W (m) is sequentially updated using the gradient method. The updating equation of the coefficient vector W (m) in this case can be expressed as in Expression 7. Where the output signal z
(M) is expressed by Equation 8.

【0038】[0038]

【数7】W(m+1)=W(m)−μ[{│z(m)│2−σ
2}z(m)Y*(m)]
(7) W (m + 1) = W (m) −μ [{│z (m) │2-σ
2} z (m) Y * (m)]

【数8】z(m)=WT(m)Y(m)[Equation 8] z (m) = W T ( m) Y (m)

【0039】数7で、μは適当な正の定数、*は複素共
役を表す。μは係数ベクトルW(m)が収束するように
決める。係数ベクトルW(m)の初期値W(0)は、信
号選択器8の出力信号のうち、電力が最大の信号を入力
とするFIR形ディジタルフィルタ9−kの一番最初の
係数を1とし、その他全ての係数を0に設定する。
In Expression 7, μ represents an appropriate positive constant and * represents a complex conjugate. μ is determined so that the coefficient vector W (m) converges. The initial value W (0) of the coefficient vector W (m) is set to 1 as the first coefficient of the FIR digital filter 9-k to which the signal with the maximum power is input among the output signals of the signal selector 8. , And set all other coefficients to 0.

【0040】数7のようにFIR形ディジタルフィルタ
9−1乃至9−Mの係数を更新することにより、送信機
から送信される送信信号の包絡線が一定であるFM信
号、FSK信号、PSK信号などを受信する場合、干渉
信号を抑圧することができ、所望信号を抽出できる。こ
のとき、所望信号の入射方向には広帯域ビームを形成
し、干渉信号の入射方向には広帯域のヌルを形成してい
ることになる。この方法では信号の種類は限られるが、
信号の入射方向に関する事前知識を必要とせず、拘束条
件付き係数制御方法より実用的であるので、本実施形態
では数7に従って荷重係数を更新するように構成してい
る。
By updating the coefficients of the FIR digital filters 9-1 to 9-M as shown in Equation 7, the FM signal, the FSK signal, and the PSK signal in which the envelope of the transmission signal transmitted from the transmitter is constant When receiving, for example, the interference signal can be suppressed and the desired signal can be extracted. At this time, a wideband beam is formed in the incident direction of the desired signal, and a wideband null is formed in the incident direction of the interference signal. This method limits the types of signals,
Since the prior knowledge about the incident direction of the signal is not required and the method is more practical than the coefficient control method with a constraint condition, the present embodiment is configured to update the load coefficient according to the equation (7).

【0041】以上、詳述した実施形態の適応ディジタル
ビームフォーミング装置においては、広帯域の伝搬波信
号である所望信号は、広帯域の干渉信号とともにL個の
アンテナ素子1−1乃至1−Lで受信されて、アンテナ
素子1−1乃至1−Lで受信された受信信号はそれぞ
れ、A/D変換器3−1乃至3−Lでディジタル信号に
変換されて低域ろ波された後、N個の異なる方向にビー
ムを形成するマルチビーム形成器7にて一旦ビームフォ
ーミング処理されて、N個の信号y1乃至yNとして出力
される。そして、信号選択器8によって当該N個の信号
1乃至yNのうちM個の信号yn1乃至ynMが選択され
て出力されて、選択された信号信号yn1乃至ynMはそ
れぞれ、各FIR形ディジタルフィルタ9−1乃至9−
Mによって、広帯域の所望信号を抽出し広帯域の干渉信
号を抑圧するように演算された荷重係数wk,0(m)、
k,1(m)、…、wk,q-1(m)に基づいてろ波された
後合成されて、所望信号が抽出され、干渉信号が抑圧さ
れた所望の出力信号z(m)が適応ディジタルビームフ
ォーミング装置の出力信号として出力される。
In the adaptive digital beamforming apparatus of the embodiment described in detail above, the desired signal, which is a wideband propagating wave signal, is received by the L antenna elements 1-1 to 1-L together with the wideband interference signal. Then, the received signals received by the antenna elements 1-1 to 1-L are converted into digital signals by the A / D converters 3-1 to 3-L and low-pass filtered, respectively. The multi-beam former 7, which forms beams in different directions, performs beam forming processing once and outputs as N signals y 1 to y N. Then, the signal selector 8 selects and outputs the M signals yn 1 to yn M among the N signals y 1 to y N , and the selected signal signals yn 1 to yn M are respectively output. FIR type digital filters 9-1 to 9-
A weighting factor w k, 0 (m) calculated to extract a wideband desired signal and suppress a wideband interference signal by M,
The desired output signal z (m) in which the desired signal is extracted and the interference signal is suppressed is obtained by filtering and synthesizing based on w k, 1 (m), ..., W k, q-1 (m). Is output as an output signal of the adaptive digital beam forming apparatus.

【0042】以上のように本発明に係る実施形態のビー
ムスペース形構成の適応ディジタルビームフォーミング
装置は、信号選択器8を備え、図3に示す従来のエレメ
ントスペース形構成の第1の従来例の適応ディジタルビ
ームフォーミング装置に比べて演算すべき荷重係数の数
q×Mを少なくできるので、荷重係数の演算に要する演
算量やハードウェアの量が非常に少なくできる。
As described above, the adaptive digital beam forming apparatus of the beam space type configuration according to the embodiment of the present invention includes the signal selector 8 and is the same as the first conventional example of the conventional element space type configuration shown in FIG. Since the number of weighting factors q × M to be calculated can be reduced as compared with the adaptive digital beam forming apparatus, the amount of calculation and the amount of hardware required for calculating the weighting factor can be greatly reduced.

【0043】また、ビームスペース形構成の実施形態の
適応ディジタルビームフォーミング装置は、マルチビー
ム形成器7が雑音を抑圧するように帯域通過フィルタと
しても働くので、耐雑音性に優れ、かつ第1の係数制御
器11aにおける荷重係数の演算処理を正確に実行でき
る。
Further, the adaptive digital beam forming apparatus of the embodiment of the beam space type has excellent noise resistance because the multi-beam former 7 also functions as a band pass filter so as to suppress noise. The calculation processing of the load coefficient in the coefficient controller 11a can be accurately executed.

【0044】<変形例>また、以上の実施形態では、デ
ィジタル中間周波信号からディジタル同相・直交信号を
生成する手段にミキサー4−kと低域通過ディジタルフ
ィルタ5−kとを用いる構成としたが、もちろん他の方
法でも良い。例えば、ディジタルヒルベルト変換器とミ
キサーを用いて実現できる。また、アナログ信号処理に
よりアナログ中間周波信号からアナログ同相・直交信号
を生成して、その後サンプリングとA/D変換を行って
もよい。以上のように構成したも実施形態と同様の効果
を有する。
<Modification> In the above embodiment, the mixer 4-k and the low-pass digital filter 5-k are used as the means for generating the digital in-phase / quadrature signal from the digital intermediate frequency signal. Of course, other methods are also possible. For example, it can be realized by using a digital Hilbert transformer and a mixer. Further, analog in-phase / quadrature signals may be generated from the analog intermediate frequency signal by analog signal processing, and then sampling and A / D conversion may be performed. The structure as described above has the same effect as that of the embodiment.

【0045】[0045]

【実施例】次に、実施形態の適応ディジタルビームフォ
ーミング装置の動作を確認するために行ったシミュレー
ションの結果について説明する。図5は、当該シミュレ
ーションの結果であるアレーアンテナ100の放射パタ
ーンを示すグラフである。図5のグラフは、ビームの放
射方向を示す角度に対する相対電力で示している。ここ
で、ビームの放射方向を示す角度は、アンテナ素子1−
1乃至1−Lが配列された直線の垂線とビームの放射方
向との間の角度で表し、縦軸の相対電力は主ビームの電
力を基準として規格化して示している。また、図5のグ
ラフには、周波数fを搬送波周波数fcに設定した場合
と、周波数f=0.95fcに設定した場合と、周波数
f=1.05fcに設定した場合の、3つの場合につい
てシミュレーションをして、それぞれの場合について示
している。
EXAMPLE Next, the result of a simulation performed to confirm the operation of the adaptive digital beamforming apparatus of the embodiment will be described. FIG. 5 is a graph showing a radiation pattern of the array antenna 100 as a result of the simulation. The graph of FIG. 5 shows the relative power with respect to the angle indicating the beam emission direction. Here, the angle indicating the radiation direction of the beam is the antenna element 1-
It is represented by an angle between a straight line of straight lines 1 to 1-L and the radiation direction of the beam, and the relative power on the vertical axis is standardized with the power of the main beam as a reference. In the graph of FIG. 5, simulations are performed for three cases, where the frequency f is set to the carrier frequency fc, the frequency f is set to 0.95fc, and the frequency f is set to 1.05fc. Is shown for each case.

【0046】図5のグラフから明らかなように、上述の
周波数f=fcの場合、周波数f=0.95fcの場合
及び周波数f=1.05fcの場合のいずれの場合にお
いても、所望信号の到来方向である40度の方向に主ビ
ームを形成することができ、干渉信号の到来方向の60
度の方向にヌルを形成することができる。すなわち、所
望信号の入射方向に、搬送波周波数fcに対して10%
の帯域を有する比較的広帯域のビームを形成することが
でき、干渉信号の入射方向には搬送波周波数fcに対し
て10%の帯域を有する比較的広帯域のヌルを形成する
ことができることを示している。すなわち、実施形態の
適応ディジタルビームフォーミング装置によれば、比較
的広帯域の所望の信号を抽出することができ、比較的広
帯域の干渉信号を抑圧することができることを示してい
る。
As is clear from the graph of FIG. 5, the arrival of the desired signal in both the case of the frequency f = fc, the case of the frequency f = 0.95fc and the case of the frequency f = 1.05fc. The main beam can be formed in the direction of 40 degrees, which is 60 degrees in the direction of arrival of the interference signal.
Nulls can be formed in the direction of degrees. That is, 10% of the carrier frequency fc in the incident direction of the desired signal.
It is shown that it is possible to form a relatively wideband beam having a band of 10 .ANG. And to form a relatively wideband null having a band of 10% with respect to the carrier frequency fc in the incident direction of the interference signal. . That is, according to the adaptive digital beamforming apparatus of the embodiment, it is possible to extract a desired signal in a relatively wide band and suppress an interference signal in a relatively wide band.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明に係る請求項1記載の適応ディジ
タルビームフォーミング装置は、上記複数の変換手段と
上記複数M個の有限インパルス応答形ディジタルフィル
タとの間に、上記荷重係数器と上記加算器とからなり複
数N個のビーム受信信号を出力するビーム形成手段と、
上記ビーム形成手段から出力される複数N個のビーム受
信信号から複数M個のビーム受信信号を選択して出力す
る信号選択手段とを備えている。これによって、広帯域
信号に対処でき、かつ従来例に比較して演算すべき荷重
係数の数を少なくできる適応ディジタルビームフォーミ
ング装置を提供することができる。
According to the adaptive digital beamforming apparatus of the first aspect of the present invention, the weighting coefficient unit and the addition are provided between the plurality of conversion means and the plurality of M finite impulse response type digital filters. Beam forming means for outputting a plurality of N beam reception signals, and
Signal selecting means for selecting and outputting a plurality of M beam reception signals from the plurality of N beam reception signals output from the beam forming means. As a result, it is possible to provide an adaptive digital beamforming apparatus capable of coping with a wideband signal and reducing the number of weighting factors to be calculated as compared with the conventional example.

【0048】また、請求項2記載の適応ディジタルビー
ムフォーミング装置は、請求項1記載の適応ディジタル
ビームフォーミング装置において、上記係数制御手段
は、上記適応ディジタルビームフォーミング装置から出
力される信号の包絡線を一定に保つように、上記各フィ
ルタ係数を演算する。これによって、送信機から送信さ
れる送信信号の包絡線が一定であるFM信号、FSK信
号、PSK信号などを受信する場合、所望信号の入射方
向に関する事前知識を必要としないで、干渉信号を抑圧
して所望信号を抽出することができる。
The adaptive digital beamforming apparatus according to a second aspect of the present invention is the adaptive digital beamforming apparatus according to the first aspect, wherein the coefficient control means determines the envelope of the signal output from the adaptive digital beamforming apparatus. Each of the above filter coefficients is calculated so as to keep it constant. As a result, when receiving an FM signal, an FSK signal, a PSK signal, etc. in which the envelope of the transmission signal transmitted from the transmitter is constant, the interference signal can be suppressed without requiring prior knowledge about the incident direction of the desired signal. Then, the desired signal can be extracted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係る実施形態の適応ディジタルビー
ムフォーミング装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an adaptive digital beamforming apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の適応ディジタルビームフォーミング装
置のFIR形ディジタルフィルタ9−kの構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an FIR digital filter 9-k of the adaptive digital beamforming apparatus of FIG.

【図3】 第1の従来例の適応ディジタルビームフォー
ミング装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a first conventional adaptive digital beamforming apparatus.

【図4】 第2の従来例の適応ディジタルビームフォー
ミング装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a second conventional adaptive digital beamforming apparatus.

【図5】 図1の適応ディジタルビームフォーミング装
置によって放射される放射ビームの放射パターンを示す
グラフである。
5 is a graph showing a radiation pattern of a radiation beam emitted by the adaptive digital beamforming apparatus of FIG.

【図6】 図1のマルチビーム形成器7の構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a multi-beam former 7 of FIG.

【図7】 図6のマルチビーム形成器7によって形成さ
れるビームの周波数特性を示すグラフである。
7 is a graph showing frequency characteristics of beams formed by the multi-beam former 7 of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−1乃至1−L…アンテナ素子、 3−1乃至3−L…A/D変換器、 4−1乃至4−L…ミキサー、 5−1乃至5−L…低域通過ディジタルフィルタ、 6…ディジタル局部発振器、 7…マルチビーム形成器、 8…信号選択器、 9−1乃至9−M…FIR形ディジタルフィルタ、 11a…第1の係数制御器、 10,72−1乃至72−N,93−1乃至93−(q
−1)…加算器、 71−11乃至71−NL…荷重係数器、 91−1乃至91−q…遅延器、 92−1乃至92−q…乗算器、 100…アレーアンテナ。
1-1 to 1-L ... Antenna element, 3-1 to 3-L ... A / D converter, 4-1 to 4-L ... Mixer, 5-1 to 5-L ... Low-pass digital filter, 6 ... digital local oscillator, 7 ... multi-beam former, 8 ... signal selector, 9-1 to 9-M ... FIR digital filter, 11a ... first coefficient controller, 10, 72-1 to 72-N, 93-1 to 93- (q
-1) ... Adder, 71-11 to 71-NL ... Weighting coefficient device, 91-1 to 91-q ... Delay device, 92-1 to 92-q ... Multiplier, 100 ... Array antenna.

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年2月16日[Submission date] February 16, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0025[Name of item to be corrected] 0025

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0025】信号選択器8は、マルチビーム形成器7か
ら出力されるN個の信号y1(m)、y2(m)、…、y
N(m)から複数M個の信号を選び出して、選択した信
号yn1(m)乃至ynM(m)をそれぞれ、FIR形デ
ィジタルフィルタ9−1乃至9−Mに出力する。ここ
で、選択の方法は、本実施形態では、電力の大きい順に
複数M個の信号を選択するようにした。しかしながら本
発明はこれに限らず、所定のしきい値以上の電力を有す
る信号を選択する等、他の方法を用いてもよい。また、
選択する信号の数Mはビーム数N以下の所定の整数であ
って、アンテナ素子数Lや想定する干渉波の数に応じて
決定されるが、好ましくは、アンテナ素子数Lの半分か
ら1/4程度に設定される。
The signal selector 8 outputs N signals y 1 (m), y 2 (m), ..., Y from the multi-beam former 7.
A plurality of M signals are selected from N (m) and the selected signals yn 1 (m) to yn M (m) are output to FIR digital filters 9-1 to 9-M, respectively. Here, in the present embodiment, the selection method is such that a plurality of M signals are selected in descending order of power. However, the present invention is not limited to this, and another method such as selecting a signal having power equal to or higher than a predetermined threshold may be used. Also,
The number M of signals to be selected is a predetermined integer equal to or less than the number N of beams, and is determined according to the number L of antenna elements and the number of expected interference waves, but preferably from half the number L of antenna elements to 1 / It is set to about 4.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Correction target item name] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0030】加算器10は、FIR形ディジタルフィル
タ9−1乃至9−Mの各出力信号を加算して、加算後の
干渉信号が抑圧された所望の出力信号z(m)を出力す
る。ここで、FIR形ディジタルフィルタ9−1乃至9
−Mは、マルチビーム形成器7が上述のように搬送波周
波数から離れた周波数を有する信号を減衰させて出力す
るので、入力される信号yn1(m)乃至ynM(m)に
対して、マルチビーム形成器7による影響を打ち消すよ
うな周波数特性を有するように構成される。例えば、入
射角θ=61°のビームに対応する所望の信号y
8(m)が信号選択器8によって選択されて、信号yn1
(m)として入力された場合、図7の周波数特性を補正
するように、搬送波周波数fcの近傍の周波数の利得に
比べて、搬送波周波数fcから離れた周波数における利
得が大きくなるようにFIR形ディジタルフィルタ9−
kの利得を設定して、マルチビーム形成器7とFIR形
ディジタルフィルタ9−kとを合わせた振幅特性が広帯
域信号の周波数範囲において平坦になるように構成す
る。また、マルチビーム形成器7によって形成されるヌ
ルは狭帯域なので、干渉信号に対しては、マルチビーム
形成器7とFIR形ディジタルフィルタ9−kとを合わ
せた振幅特性が、広帯域の干渉信号の周波数範囲におい
て振幅値がほぼ0になるように構成する。これによっ
て、所望信号の到来方向に広帯域のビームを向けるよう
にし、干渉信号の方向には広帯域のヌルを形成してい
る。すなわち、マルチビーム形成器7でビーム形成され
た信号y1(m)乃至yN(m)は上述のように狭帯域の
信号であるが、それに続くFIR形ディジタルフィルタ
9−kによって再度ビーム形成処理をされて加算される
ことにより、広帯域の所望信号に補正されて出力され
る。このように、マルチビーム形成器7から出力された
信号のいくつかを選択して再度ビームフォーミング処理
を行う構成を、ビームを制御対象とするのでビームスペ
ース形構成と呼ぶ。
The adder 10 adds the output signals of the FIR digital filters 9-1 to 9-M and outputs a desired output signal z (m) in which the added interference signal is suppressed. Here, FIR digital filters 9-1 to 9
-M causes the multi-beam former 7 to attenuate and output a signal having a frequency distant from the carrier frequency as described above. Therefore, for the input signals yn 1 (m) to yn M (m), It is configured to have a frequency characteristic that cancels the influence of the multi-beam former 7. For example, the desired signal y corresponding to a beam with an incident angle θ = 61 °
8 (m) is selected by the signal selector 8 and the signal yn 1
When input as (m), the FIR is set so that the gain at a frequency distant from the carrier frequency f c is larger than the gain at a frequency near the carrier frequency f c so as to correct the frequency characteristic of FIG. 7. Type digital filter 9-
The gain of k is set so that the amplitude characteristics of the multi-beam former 7 and the FIR digital filter 9-k are flat in the frequency range of the wideband signal. Further, since the null formed by the multi-beam former 7 has a narrow band, the amplitude characteristics of the multi-beam former 7 and the FIR type digital filter 9-k are the same as those of the interference signal of the wide band with respect to the interference signal. The amplitude value is configured to be almost 0 in the frequency range. As a result, a wideband beam is directed in the direction of arrival of the desired signal, and a wideband null is formed in the direction of the interference signal. That is, the signals y 1 (m) to y N (m) beam-formed by the multi-beam former 7 are narrow-band signals as described above, but they are beam-formed again by the subsequent FIR digital filter 9-k. By being processed and added, the desired signal having a wide band is corrected and output. The configuration in which some of the signals output from the multi-beam former 7 are selected and the beam forming process is performed again as described above is called a beam space type configuration because the beam is the control target.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0041[Correction target item name] 0041

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0041】以上、詳述した実施形態の適応ディジタル
ビームフォーミング装置においては、広帯域の伝搬波信
号である所望信号は、広帯域の干渉信号とともにL個の
アンテナ素子1−1乃至1−Lで受信されて、アンテナ
素子1−1乃至1−Lで受信された受信信号はそれぞ
れ、A/D変換器3−1乃至3−Lでディジタル信号に
変換されて低域ろ波された後、N個の異なる方向にビー
ムを形成するマルチビーム形成器7にて一旦ビームフォ
ーミング処理されて、N個の信号y1(m)乃至y
N(m)として出力される。そして、信号選択器8によ
って当該N個の信号y1(m)乃至yN(m)のうちM個
の信号yn1(m)乃至ynM(m)が選択されて出力さ
れて、選択された信号信号yn1(m)乃至ynM(m)
はそれぞれ、各FIR形ディジタルフィルタ9−1乃至
9−Mによって、広帯域の所望信号を抽出し広帯域の干
渉信号を抑圧するように演算された荷重係数w
k,0(m)、wk,1(m)、…、wk,q-1(m)に基づい
てろ波された後合成されて、所望信号が抽出され、干渉
信号が抑圧された所望の出力信号z(m)が適応ディジ
タルビームフォーミング装置の出力信号として出力され
る。
In the adaptive digital beamforming apparatus of the embodiment described in detail above, the desired signal, which is a wideband propagating wave signal, is received by the L antenna elements 1-1 to 1-L together with the wideband interference signal. Then, the received signals received by the antenna elements 1-1 to 1-L are converted into digital signals by the A / D converters 3-1 to 3-L and low-pass filtered, respectively. The beam forming process is once performed by the multi-beam former 7 that forms beams in different directions, and the N signals y 1 (m) to y
It is output as N (m). Then, the signal selector 8 selects and outputs the M signals yn 1 (m) to yn M (m) of the N signals y 1 (m) to y N (m), and selects them. Signal signals yn 1 (m) to yn M (m)
Is a weighting factor w calculated by each FIR type digital filter 9-1 to 9-M so as to extract a wideband desired signal and suppress a wideband interference signal.
k, 0 (m), w k, 1 (m), ..., desired that w k, are synthesized after the wave Iro based on q-1 (m), the desired signal is extracted, the interference signal is suppressed Output signal z (m) is output as an output signal of the adaptive digital beam forming apparatus.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 龍 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷5 番地 株式会社エイ・ティ・アール光電波 通信研究所内 (72)発明者 唐沢 好男 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷5 番地 株式会社エイ・ティ・アール光電波 通信研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Ryu Miura, Ryo Miura, 5 Seiraya-cho, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto Pref., Arai Optical Radio Communications Research Institute, Inc. (72) Inventor Yoshio Karasawa, Soraku, Kyoto Prefecture Gunma Seika-cho, Osamu Osamu, Osamu Osamu, 5 Mihiraya, AT Optical Optical Communication Laboratory

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数L個のアンテナ素子からなるアレー
アンテナと、 上記各アンテナ素子によって受信された各受信信号をそ
れぞれA/D変換して、上記各受信信号に対応する各デ
ィジタル信号を出力する変換手段と、 上記各アンテナ素子に対して複数L個の荷重係数器が対
応しかつ形成すべき複数N個のビームに対して複数N個
の荷重係数器が対応するように設けられ、それぞれ上記
各ディジタル信号を予め決められた荷重係数で乗算して
出力する複数(L×N)個の荷重係数器と、それぞれ上
記各ビームを形成するための複数L個の荷重係数器から
出力される複数L個の信号を加算して出力する複数N個
の加算器とを備え、上記変換手段から出力される各ディ
ジタル信号に基づいて、複数N個の異なる方向にそれぞ
れビームを形成して、当該ビームに対応する複数N個の
ビーム受信信号を出力するビーム形成手段と、 上記ビーム形成手段から出力される複数N個のビーム受
信信号から複数M個のビーム受信信号を選択して出力す
る信号選択手段と、 それぞれ複数のフィルタ係数に基づいて、上記信号選択
手段から入力される上記複数M個のビーム受信信号をろ
波して出力する複数M個の有限インパルス応答形ディジ
タルフィルタと、 上記信号選択手段から出力される複数M個のビーム受信
信号に基づいて、少なくとも所望信号の周波数を含む所
定の周波数範囲において、上記アレーアンテナの主ビー
ムを所望信号の到来方向に向けかつ干渉信号の到来方向
の受信信号のレベルを零にするような複数のフィルタ係
数を上記各有限インパルス応答形ディジタルフィルタに
対して演算して、当該複数のフィルタ係数をそれぞれ対
応する上記各有限インパルス応答形ディジタルフィルタ
に出力する係数制御手段と、 上記複数M個の有限インパルス応答形ディジタルフィル
タから出力される複数M個のろ波後のビーム受信信号を
加算して出力する加算手段とを備えたことを特徴とする
適応ディジタルビームフォーミング装置。
1. An array antenna comprising a plurality of L antenna elements and respective reception signals received by the respective antenna elements are subjected to A / D conversion to output respective digital signals corresponding to the respective reception signals. A conversion means is provided so that a plurality L of weight coefficient units correspond to each of the antenna elements and a plurality N of weight coefficient units correspond to a plurality of N beams to be formed. A plurality of (L × N) weight coefficient units for multiplying each digital signal by a predetermined weight coefficient and outputting the result, and a plurality of L coefficient units for forming each of the beams. A plurality of N adders for adding and outputting L signals, and forming beams in a plurality of N different directions based on the respective digital signals output from the converting means, Beam forming means for outputting a plurality of N beam reception signals corresponding to the beam, and a signal for selecting and outputting a plurality of M beam reception signals from the plurality of N beam reception signals output from the beam forming means Selecting means, a plurality of M finite impulse response type digital filters for filtering and outputting the plurality of M beam reception signals inputted from the signal selecting means based on a plurality of filter coefficients, respectively, Based on the plurality of M beam reception signals output from the selecting means, the main beam of the array antenna is directed to the arrival direction of the desired signal and the arrival direction of the interference signal is within a predetermined frequency range including at least the frequency of the desired signal. Calculate a plurality of filter coefficients for the finite impulse response type digital filter to make the received signal level of Then, coefficient control means for outputting the plurality of filter coefficients to the corresponding finite impulse response type digital filters, respectively, and a plurality of M after filtering output from the plurality of M finite impulse response type digital filters. Means for adding and outputting the beam reception signals of the above, and an adaptive digital beamforming apparatus.
【請求項2】 上記係数制御手段は、上記適応ディジタ
ルビームフォーミング装置から出力される信号の包絡線
を一定に保つように、上記各フィルタ係数を演算するこ
とを特徴とする請求項1記載の適応ディジタルビームフ
ォーミング装置。
2. The adaptive controller according to claim 1, wherein the coefficient control means calculates each filter coefficient so that an envelope of a signal output from the adaptive digital beamforming apparatus is kept constant. Digital beam forming device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2021124413A1 (en) * 2019-12-16 2021-06-24
JPWO2022208638A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06

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WO2021124413A1 (en) * 2019-12-16 2021-06-24 三菱電機株式会社 Filter device
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