JPH09326630A - アダプティブアレイアンテナ装置 - Google Patents

アダプティブアレイアンテナ装置

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JPH09326630A
JPH09326630A JP8142922A JP14292296A JPH09326630A JP H09326630 A JPH09326630 A JP H09326630A JP 8142922 A JP8142922 A JP 8142922A JP 14292296 A JP14292296 A JP 14292296A JP H09326630 A JPH09326630 A JP H09326630A
Authority
JP
Japan
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reception
transmission
array antenna
elements
adaptive
Prior art date
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Pending
Application number
JP8142922A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Yamaguchi
山口  良
Yoshio Ebine
佳雄 恵比根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH09326630A publication Critical patent/JPH09326630A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 送信パターンと受信パターンを精度よく一致
させると共に実時間で最適なパターンを得る。 【解決手段】 送受信アンテナ2は送信周波数において
最適な性能が得られるように、素子の寸法及び素子の間
隔が設定される。受信アンテナ1は素子の寸法及び間隔
が送受信アンテナ2の素子の寸法及び間隔のほぼ(fs
o/fro)(fso及びfroは送信側及び受信側の
中心周波数)倍に設定される。つまり両アンテナ1と2
は受信波長または送信波長で規準化した寸法、間隔が等
しく設定される。送信信号生成回路6は第1適応処理回
路3で用いたウエイト(振幅係数Kiと移相量θi,i
=1〜n)を用いてn種の送信信号S1〜Snを生成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は自動車・携帯電話
用基地局に使用され、移動局の移動に伴いアンテナのビ
ームがそれを追尾したり、干渉局からの電波を抑圧する
ことが可能なアダプティブ(適応形の)アレイアンテナ
装置に関し、特に同一の送信パターン(放射パターン)
及び受信パターンを実時間で実現する技術に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
・携帯電話用基地局にアダプティブアレイアンテナ装置
を導入して、回線容量の増大を行う場合、上り回線だけ
でなく下り回線での干渉波の抑圧が必須となる。また、
受信系統でダイバーシティを行う場合、図4に示すよう
に、アダプティブアレイアンテナ装置には受信専用アレ
イアンテナ(以下受信アンテナと言う)1と送受信共用
アレイアンテナ(以下送受信アンテナと言う)2が必要
となる。従来これら2つのアレイアンテナ1と2は同一
寸法で同一特性のもの、つまり同じものが用いられてい
た。
【0003】図4の例では、受信アンテナ1にはアンテ
ナ素子a1〜a4が、また送受信アンテナ2にはアンテ
ナ素子b1〜b4が形成されている。第1適応処理回路
3では、素子a1〜a4の受信出力Ra1〜Ra4が合
成されると共に、その合成信号Raの放射パターン(受
信パターン)が最適となるように、つまり希望波の方向
に対してはビームが最も強く、干渉波の方向に対しては
ビームが弱くなるように、受信出力Ra1〜Ra4の各
々の振幅及び位相が適応処理(調整)される。即ち受信
出力Rai(i=1〜4)に対して、その振幅|Rai
|に振幅係数Ki(0≦Ki≦1)が乗ぜられ、Rai
の位相βaiはθiだけ移相されてβai+θiとされ
る。これらの振幅係数Kiと移相量θiのセットをウエ
イト(重み)と呼ぶ。
【0004】第2適応処理回路4の動作も第1適応処理
回路1のそれと同様である。受信アンテナ1と送受信ア
ンテナ2とは同じものを用いているので、相関が1であ
れば、第2適応処理回路2で用いたウエイト(受信ウエ
イト){Ki′,θi′}(i=1〜4)は第1適応処
理回路1の前述の受信ウエイト{Ki,θi}に等しく
なる。
【0005】第1、第2適応処理回路より出力される合
成信号Ra,Rbはダイバシティ合成回路5に入力され
て受信信号R0が生成される。送信信号合成回路6で
は、第1適応処理回路3の受信ウエイト{Ki,θi}
または第2適応処理回路4の受信ウエイト{Ki′,θ
i′}を入力して、外部より入力される送信原信号S0
の振幅及び位相がそのウエイト分だけ調整されて送信信
号S1〜S4が生成され、送受信アンテナの各素子b1
〜b4に入力される。このように受信用ウエイトは送信
用ウエイトとしても利用される。
【0006】いま受信アンテナの各素子の長さをLu
a、送受信アンテナの各素子の長さをLdaとし(図2
参照)、送信側及び受信側の中心周波数をfso,fr
oとし、対応する波長をそれぞれλso,λroとする
と、図4の例ではLua=Ldaである。送受信の周波
数が異なるシステムにおいてはfro≠fso、従って
λro≠λsoであるから、各アンテナの波長で規準化
した素子長Lua/λroとLda/λsoとは異なっ
た値となる。このため受信側合成信号Ra,Rbまたは
R0の放射パターン、つまり上り回線の放射パターン
と、送信電波の放射パターン、つまり下り回線の放射パ
ターンは図5に示すように一致しない。希望波方向に対
しては両者の差は小さいが干渉波方向に対しては差が大
きくなる。図5のように上り回線(受信系統)で干渉局
からの電波を十分抑圧しても、下り回線(送信系統)で
の干渉は抑圧できないため、何ゾーンか離れて同じ送信
周波数を繰返し使用するゾーン相互の間隔を更に離し
て、受信干渉波の電力を小さくする必要がある。そのた
めできるだけ近くのゾーン(サービスエリア)で同一の
周波数を繰返し使用して回線容量を増大させようとして
も、それは不可能となる。
【0007】上下回線での放射パターンの不一致を解消
するために、図6に示すように、ウエイト補正手段7,
8を設けて、第1、第2適応処理回路3,4で得られた
ウエイト{Ki,θi}または{Ki′,θi′}を送
信周波数と受信周波数の差に応じて補正演算し、その補
正データを送信用ウエイトとして送信信号合成回路で使
用することが考えられたが、補正精度が悪く、また演算
処理時間が長くなり、実時間で処理することが困難であ
った。
【0008】この発明は、上下回線における放射パター
ンを実時間で一致させることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明では、送受信共
用アレイアンテナは、送信周波数において最適な性能が
得られるように、素子の寸法及び素子の間隔が設定され
る。また、受信専用アレイアンテナは、素子の寸法及び
素子の間隔がそれぞれ送受信共用アレイアンテナの素子
の寸法及び素子の間隔のほぼfso/fro(fso及
びfroは送信側及び受信側の中心周波数)倍に設定さ
れる。更に、送信信号生成回路は、第1適応処理回路で
用いた振幅係数と移相量のみを用いてn個の素子に供給
するn種の送信信号を生成する。
【0010】
【発明の実施の形態】図1、図2の実施例を参照して発
明の実施の形態を説明する。これらの図には図4と対応
する部分に同じ符号を付け、重複説明を省略する。この
発明では、送受信アンテナ2は送信周波数において最適
な性能(放射パターン特性を含む)が得られるように、
各素子の寸法Lda、各素子の縦方向の間隔Ldb及び
横方向の間隔Ldcが設定される。
【0011】また、受信アンテナ1は各素子の寸法Lu
a、縦、横の間隔Lub及びLucを受信波長λroで
規準化した寸法が、送受信アンテナ2の送信波長λso
で規準化した寸法に等しくなるように設定される。即
ち、 Lua/λro=Lda/λso, Lub/λro=Ldb/λso, Luc/λro=Ldc/λso … (1) が成り立つ。変形すると、 Lua=Lda(λro/λso)=Lda(fso/fro), Lub=Ldb(λro/λso)=Ldb(fso/fro), Luc=Ldc(λro/λso)=Ldc(fso/fro) … (2) となる。ここでfso,λsoは送信中心周波数及びそ
の波長であり、fro,λroは受信中心周波数及びそ
の波長である。
【0012】また送信信号合成回路6では、第1適応処
理回路3で得られたウエイト、即ち振幅係数Kiと移相
量θi(i=1〜n)を用いてn種の送信信号S1〜S
nが生成される。送受信アンテナ2では、各素子の寸法
や間隔が送信周波数に合わせてあるため、受信周波数に
対しては最適寸法よりずれているが、第2適応処理回路
において合成信号Rbの放射パターンが最適となるよう
に適応処理するので問題はない。
【0013】受信アンテナ1の受信波長で規準化した各
種の寸法は、送受信アンテナ2の送信波長で規準化した
各種の寸法と等しく設定されており、送受信アンテナ2
の基準化した各種寸法は最適な寸法に設定されているの
で、受信アンテナ1の基準化した各種寸法についても同
様である。従って、受信アンテナ1の各種寸法も受信周
波数において最適となる。第1適応処理回路3では合成
された信号Raの放射パターンが最適となるように処理
される。合成信号Ra,Rbの放射パターンはほぼ等し
く、最適な特性となり、従ってダイバシティ合成信号R
0の放射パターンも最適となる。
【0014】第1適応処理回路3で得られたウエイト
{Ki,θi}(i=1〜n)をそのまま用いて、送信
原信号S0を処理し、n種の送信信号S1〜Snを生成
し、対応する素子b1〜bnに与えれば、送受信アンテ
ナ2の規準化した各種寸法は受信アンテナ1と同じであ
るから、送信電波の放射パターンは最適になると共に受
信信号Raの放射パターンに一致する(図3)。
【0015】送信信号生成回路6では、第1適応処理回
路3で得られたウエイトをそのまま使用するので、従来
考えられた図5の装置のようにウエイト補正のための演
算処理が不要となるので従来の図4の装置と同様に実時
間で処理することができる。
【0016】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明では、送受信
アンテナ2の各種寸法を送信周波数で最適となるように
設定し、また受信アンテナ1の受信波長で規準化した各
種寸法を送受信アンテナ1の送信波長で規準化した寸法
に等しく設定し、更に受信アンテナ1の受信信号に対す
るウエイトをそのまま用いて、送受信アンテナ2に供給
する送信信号を生成するようにしたので、受信パターン
と送信パターンとを精度よく一致させることができると
共に最適な放射パターンが実時間で得られる。
【0017】従って、この発明のアンテナ装置は、シス
テムの使用周波数帯域を一定としたとき、回線容量を多
くとれるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示すブロック図。
【図2】図1の送受信アンテナ及び受信アンテナが4×
4の素子構成である場合の原理的な斜視図。
【図3】図1の実施例の受信パターン及び送信パター
ン。
【図4】従来のアダプティブアレイアンテナ装置の一例
を示すブロック図。
【図5】図4の受信パターン及び送信パターン。
【図6】従来のアダプティブアレイアンテナ装置の他の
例を示すブロック図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 n(2以上の整数)素子の受信専用アレ
    イアンテナと、n素子の送受信共用アレイアンテナと、 前記受信専用アレイアンテナの各素子の受信出力を合成
    すると共に、その合成信号の放射パターンが最適となる
    ように、各素子の受信出力の振幅及び位相を適応処理
    (調整)する第1適応処理回路と、 前記送受信共用アレイアンテナの各素子の受信出力を合
    成すると共に、その合成信号の放射パターンが最適とな
    るように各素子の受信出力の振幅及び位相を適応処理
    (調整)する第2適応処理回路と、 前記第1、第2適応処理回路の前記合成信号を入力して
    ダイバシティ合成して受信信号を生成する手段と、 前記第1または第2適応処理回路において各素子の受信
    出力に対して適応処理するのに用いたウエイト(振幅係
    数と移相量)を参照して、送信原信号の振幅と位相を調
    整して、n種の送信信号を生成し、前記送受信共用アレ
    イアンテナの各素子にそれぞれ供給する送信信号生成回
    路とより成るアダプティブアレイアンテナ装置におい
    て、 前記送受信共用アレイアンテナは、送信周波数において
    最適な性能が得られるように、素子の寸法及び素子の間
    隔が設定され、 前記受信専用アレイアンテナは、素子の寸法及び素子の
    間隔がそれぞれ前記送受信共用アレイアンテナの素子の
    寸法及び素子の間隔のほぼfso/fro(fso及び
    froは送信側及び受信側の中心周波数)倍に設定さ
    れ、 前記送信信号生成回路は、前記第1適応処理回路で用い
    た前記振幅係数と移相量のみを用いて前記n種の送信信
    号を生成することを特徴とするアダプティブアレイアン
    テナ装置。
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