(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナをアレー素子として使用するアレーアンテナと、前記各アレー素子に受信された無線周波数信号を中間周波数信号またはベースバンド信号に変換する受信周波数変換手段と、前記受信周波数変換手段のアナログ出力信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段から出力されたディジタル信号から間欠かつ非周期的に同相成分の信号及び直交成分の信号を生成するＩＱ生成手段と、前記同相成分の信号及び前記直交成分の信号のレベルを測定し、前記レベルの変動のし方に基づいて伝搬環境を解析する伝搬環境解析手段と、前記伝搬環境解析手段にて解析された伝搬環境に応じて最適な到来方向推定アルゴリズムを選択する推定手法選択手段と、前記推定手法選択手段にて選択された到来方向推定アルゴリズム及び前記ＩＱ生成手段から出力された前記同相成分の信号及び前記直交成分の信号を用いて電波の到来方向を推定する方位推定手段とを具備する方位推定装置。
【請求項２】
Ａ／Ｄ変換手段は、中間周波数の４Ｎ倍（Ｎは自然数）のサンプリング周波数で受信周波数変換手段のアナログ出力信号をディジタル信号に変換し、ＩＱ生成手段は、（Ｎ−１）のサンプル間隔で連続する２つのサンプル信号を同相成分の信号及び直交成分の信号とする請求項１記載の方位推定装置。
【請求項３】
Ａ／Ｄ変換手段は、中間周波数の４Ｎ／３倍（Ｎは自然数）のサンプリング周波数で受信周波数変換手段のアナログ出力信号をディジタル信号に変換し、ＩＱ生成手段は、（Ｎ−１）のサンプル間隔で連続する２つのサンプル信号を同相成分の信号及び直交成分の信号の符号を反転した信号とする請求項１記載の方位推定装置。
【請求項４】
方位推定手段は、ＩＱ生成手段にて１組の同相成分の信号及び直交成分の信号が生成される毎に、電波の到来方向の推定結果を逐次更新する請求項１から請求項３のいずれかに記載の方位推定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の方位推定装置にて得られたディジタル信号と電波の到来方向に基づいて受信重み係数を求める受信重み係数算出手段と、この受信重み係数算出手段によって得られた受信重み係数を用いて前記アレーアンテナの指向性合成を行う受信ビーム形成手段とを具備する指向性制御アンテナ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の方位推定装置にて得られた同相成分の信号及び直交成分の信号と電波の到来方向に基づいて受信重み係数を求める受信重み係数算出手段と、この受信重み係数算出手段によって得られた受信重み係数を用いて前記アレーアンテナの指向性合成を行う受信ビーム形成手段とを具備する指向性制御アンテナ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の方位推定装置にて得られた同相成分の信号及び直交成分の信号と電波の到来方向に基づいて送信重み係数を求める送信重み係数算出手段と、この送信重み係数算出手段によって得られた送信重み係数で送信ディジタル信号に重み付けを行う送信ビーム形成手段と、重み付けされた送信ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、このＤ／Ａ変換手段から出力された中間周波数信号またはベースバンド信号を無線周波数信号に変換して無線送信する送信周波数変換手段とを具備する請求項６記載の指向性制御アンテナ装置。
【請求項８】
重み付けされた送信ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、このＤ／Ａ変換手段から出力された中間周波数信号またはベースバンド信号を無線周波数信号に変換して無線送信する送信周波数変換手段とを具備し、受信ビーム形成手段は、受信重み係数で送信ディジタル信号に重み付けを行う請求項６記載の指向性制御アンテナ装置。
【請求項９】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の方位推定装置のアレーアンテナよりアレー素子数が多い第２のアレーアンテナを具備し、送信周波数変換手段は、前記第２のアレーアンテナから無線周波数信号を無線送信する請求項７又は請求項８記載の指向性制御アンテナ装置。
【請求項１０】
アレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子に受信された無線周波数信号を中間周波数またはベースバンドのディジタル信号に変換し、前記ディジタル信号から間欠かつ非周期的に同相成分の信号及び直交成分の信号を生成し、前記同相成分の信号及び前記直交成分の信号のレベルを測定し、前記レベルの変動のし方に基づいて伝搬環境を解析し、前記解析された伝搬環境に応じて最適な到来方向推定アルゴリズムを選択し、前記選択された到来方向推定アルゴリズム及び前記同相成分の信号及び前記直交成分の信号を用いて電波の到来方向を推定する方位推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアレーアンテナを用いて電波の到来方向を推定する方位推定装置及び方位推定方法と、推定結果を基にアレーアンテナの指向性を可変制御する指向性制御アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信品質や周波数利用効率の向上を図る技術として、伝搬環境に応じてアンテナの指向性をダイナミックに変化させるアンテナ指向性制御技術が注目されている。そして、アンテナ指向性制御技術の代表的なものとして、アレーアンテナとディジタル信号処理を用いるアダプティブアレーがあげられる。
【０００３】
アダプティブアレーは、一般にアレーアンテナにおける受信のディジタル信号を何らかの既知情報に基づいて解析することによりアレー素子の重み係数を求めて指向性を形成する。そして、既知情報の１つが到来電波の方位である。仮に所望波と干渉波の方位が判かれば、所望波の方位にアレーアンテナの指向性のピークを向け、干渉波の方位にヌルを向けるような制御を行うことで通信品質を向上させることができる。
【０００４】
アレーアンテナの受信信号から到来電波の方位を高精度に推定する手法として、MUSIC（MUltiple SIgnal Classification）法に代表される固有空間法が上げられる。固有空間法は各アレー素子で受信された複素ディジタル信号から得られる共分散行列の固有ベクトルを利用する。MUSIC法の詳細は、R.O.Schmidt, "Multiple Emitter Location and Signal Parameter Estimation", IEEE Trans. AP-３４, ３, １９８６に記載されている。
【０００５】
また、移動体通信における伝搬環境の急激な変化にも追従させるため、逐次的に固有ベクトルを更新するTQR-SVD（Transposed QR  Singular Value Decomposition）法等も提案されている。TQR-SVD法の詳細は、E.M.Dowling, L.P.Ammann, R.D.DeGoat, "A TQR-Iteration Based Adaptive SVD for Real Time Angle and Frequency Tracking", IEEE Trans, SP-42, 4, 1994に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アレーアンテナの指向性制御や到来方向推定アルゴリズムの多くは、複素行列の逆行列や固有ベクトルを計算する必要があるため、信号処理をすべてハードウェアで実現するのは困難である。
【０００７】
一方、信号処理をすべてソフトウェアで実現する場合、例えば、ＰＣ（Personal Computer）を用いてＯＳ（Operating System）上で動作するアプリケーションソフトウェアにて到来方向推定処理を行う場合には、信号処理時間が不確定なためアレーアンテナから受信信号を取り込む間隔を一定にすることができない。
【０００８】
また、伝搬環境に応じて複数のアルゴリズムから最適な手法を選択する場合にも、各アルゴリズム間で処理時間に差が生じるため同様の課題が生じる。
【０００９】
本発明かかる点に鑑みてなされたものであり、間欠的かつ非周期的に複素デジタル信号（ＩＱ信号）を生成し、信号処理の解析時間にばらつきが生じる場合でも電波の到来方向を推定することができる方位推定装置及び方位推定方法と、推定結果を用いてアレーアンテナの指向性ビームを可変制御する指向性制御アンテナ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の方位推定装置は、複数のアンテナをアレー素子として使用するアレーアンテナと、前記各アレー素子に受信された無線周波数信号を中間周波数信号またはベースバンド信号に変換する受信周波数変換手段と、前記受信周波数変換手段のアナログ出力信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段から出力されたディジタル信号から間欠かつ非周期的に同相成分の信号及び直交成分の信号を生成するＩＱ生成手段と、前記同相成分の信号及び前記直交成分の信号のレベルを測定し、前記レベルの変動のし方に基づいて伝搬環境を解析する伝搬環境解析手段と、前記伝搬環境解析手段にて解析された伝搬環境に応じて最適な到来方向推定アルゴリズムを選択する推定手法選択手段と、前記推定手法選択手段にて選択された到来方向推定アルゴリズム及び前記ＩＱ生成手段から出力された前記同相成分の信号及び前記直交成分の信号を用いて電波の到来方向を推定する方位推定手段とを具備する構成を採る。
【００１１】
本発明の方位推定装置は、Ａ／Ｄ変換手段は、中間周波数の４Ｎ倍（Ｎは自然数）のサンプリング周波数で受信周波数変換手段のアナログ出力信号をディジタル信号に変換し、ＩＱ生成手段は、（Ｎ−１）のサンプル間隔で連続する２つのサンプル信号を同相成分の信号及び直交成分の信号とする構成を採る。
【００１２】
これらの構成により、間欠的かつ非周期的に複素ディジタル信号を生成することができるので、信号処理時間が不確定なためアレーアンテナから受信信号を取り込む間隔を一定にすることができない場合であっても電波の到来方向を推定することができる。さらに、同相成分の信号及び直交成分の信号のレベルの変動に基づいて伝搬環境を解析し、伝搬環境に応じて最適なアルゴリズムで到来方向を推定することができる。
【００１３】
本発明の方位推定装置は、Ａ／Ｄ変換手段は、中間周波数の４Ｎ／３倍（Ｎは自然数）のサンプリング周波数で受信周波数変換手段のアナログ出力信号をディジタル信号に変換し、ＩＱ生成手段は、（Ｎ−１）のサンプル間隔で連続する２つのサンプル信号を同相成分の信号及び直交成分の信号の符号を反転した信号とする構成を採る。
【００１４】
この構成により、サンプリング周期を低く設定することができるため、受信の複素ディジタル信号を精度良く取り出すことができ、到来方向推定処理の精度を高めることができる。
【００１５】
本発明の方位推定装置は、方位推定手段は、ＩＱ生成手段にて１組の同相成分の信号及び直交成分の信号が生成される毎に、電波の到来方向の推定結果を逐次更新する構成を採る。
【００１６】
この構成により、信号処理をすべてソフトウェアで実現する場合、例えば、ＰＣを用いてＯＳ上で動作するアプリケーションソフトウェアにて到来方向推定処理を行う場合に電波の到来方向を推定することができる。
【００１９】
本発明の指向性制御アンテナ装置は、上記いずれかの方位推定装置にて得られたディジタル信号と電波の到来方向に基づいて受信重み係数を求める受信重み係数算出手段と、この受信重み係数算出手段によって得られた受信重み係数を用いて前記アレーアンテナの指向性合成を行う受信ビーム形成手段とを具備する構成を採る。
【００２０】
この構成により、所望波の方向には指向性パターンのピークを向け、干渉波の方向には指向性パターンのヌルを向けるように指向性を制御して受信することで受信感度を向上させることができる。
【００２１】
本発明の指向性制御アンテナ装置は、上記いずれかの方位推定装置にて得られた同相成分の信号及び直交成分の信号と電波の到来方向に基づいて受信重み係数を求める受信重み係数算出手段と、この受信重み係数算出手段によって得られた受信重み係数を用いて前記アレーアンテナの指向性合成を行う受信ビーム形成手段とを具備する構成を採る。
【００２２】
この構成により、同相成分の信号及び直交成分の信号の時間間隔をシンボル周期以下とすれば、同相成分の信号及び直交成分の信号を用いて受信の復調処理を行うことができる。
【００２３】
本発明の指向性制御アンテナ装置は、上記いずれかの方位推定装置にて得られた同相成分の信号及び直交成分の信号と電波の到来方向に基づいて送信重み係数を求める送信重み係数算出手段と、この送信重み係数算出手段によって得られた送信重み係数で送信ディジタル信号に重み付けを行う送信ビーム形成手段と、重み付けされた送信ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、このＤ／Ａ変換手段から出力された中間周波数信号またはベースバンド信号を無線周波数信号に変換して無線送信する送信周波数変換手段とを具備する構成を採る。
【００２４】
この構成により、所望波の方向には指向性パターンのピークを向け、干渉波の方向には指向性パターンのヌルを向けるように指向性を制御して送信することで通信品質を向上させることができる。
【００２５】
本発明の指向性制御アンテナ装置は、重み付けされた送信ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、このＤ／Ａ変換手段から出力された中間周波数信号またはベースバンド信号を無線周波数信号に変換して無線送信する送信周波数変換手段とを具備し、受信ビーム形成手段は、受信重み係数で送信ディジタル信号に重み付けを行う構成を採る。
【００２６】
この構成により、所望波の方向には指向性パターンのピークを向け、干渉波の方向には指向性パターンのヌルを向けるように指向性を制御して送信することで通信品質を向上させることができる。
【００２７】
本発明の指向性制御アンテナ装置は、上記いずれかの方位推定装置のアレーアンテナよりアレー素子数が多い第２のアレーアンテナを具備し、送信周波数変換手段は、前記第２のアレーアンテナから無線周波数信号を無線送信する構成を採る。
【００２８】
この構成により、送信重み係数を算出する必要がなくなるので、演算量の削減及び装置の小型化を図ることができる。
【００２９】
本発明の方位推定方法は、アレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子に受信された無線周波数信号を中間周波数またはベースバンドのディジタル信号に変換し、前記ディジタル信号から間欠かつ非周期的に同相成分の信号及び直交成分の信号を生成し、前記同相成分の信号及び前記直交成分の信号のレベルを測定し、前記レベルの変動のし方に基づいて伝搬環境を解析し、前記解析された伝搬環境に応じて最適な到来方向推定アルゴリズムを選択し、前記選択された到来方向推定アルゴリズム及び前記同相成分の信号及び前記直交成分の信号を用いて電波の到来方向を推定する方法をとる。
【００３０】
この方法により、間欠的かつ非周期的に複素ディジタル信号を生成することができるので、信号処理時間が不確定なためアレーアンテナから受信信号を取り込む間隔を一定にすることができない場合であっても電波の到来方向を推定することができる。さらに、同相成分の信号及び直交成分の信号のレベルの変動に基づいて伝搬環境を解析し、伝搬環境に応じて最適なアルゴリズムで到来方向を推定することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、連続する２つのサンプル点の位相関係がサンプル点に依らず必ず保存されることに着目し、サンプリング周波数を中間周波数信号の４Ｎ倍あるいは４Ｎ／３倍とし、（Ｎ−１）サンプル周期で得られた２つの値を用いて（Ｎは自然数）、信号処理の計算を完了したタイミングで間欠的かつ非周期的に複素ディジタル信号を生成することである。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における方位推定装置の構成を示すブロック図である。図１に示す方位推定装置は、アレーアンテナ１０１と、受信周波数変換部１０２と、Ａ／Ｄ変換部１０３と、クロック生成部１０４と、ＩＱ生成部１０５と、方位推定部１０６とから主に構成される。また、アレーアンテナ１０１は、ｎ本（ｎは２以上の自然数）のアレー素子１１１−１〜ｎで構成される。
【００３４】
受信周波数変換部１０２は、アレーアンテナ１０１の各アレー素子１１１−１〜ｎに受信された無線周波数信号を中間周波数信号ｆIFに変換する。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換部１０３は、受信周波数変換部１０２のアナログ出力信号を適当なサンプリング周波数ｆsでディジタル信号に変換する。
【００３６】
クロック生成部１０４は、サンプリング周波数ｆsのクロックを生成してＡ／Ｄ変換部１０３に供給する。ただし、本発明においては、クロック生成部１０４にて生成されるクロックの周波数が固定又は可変のどちらであっても構わない。
【００３７】
ＩＱ生成部１０５は、Ａ／Ｄ変換部１０３によって得られた受信のディジタル信号を用いて、方位推定部１０６の指示に基づいて、間欠的かつ非周期的に同相成分の信号（以下、「Ｉ信号」という）及び直交成分の信号（以下、「Ｑ信号」という）を生成する。なお、ＩＱ生成部１０５におけるＩ信号及びＱ信号の具体的な生成方法については後述する。
【００３８】
方位推定部１０６は、ＩＱ生成部１０５から出力されたＩ信号及びＱ信号を用いて、受信電波の到来方向を推定する。このとき、方位推定部１０６は、MUSIC法等の分解能が優れたアルゴリズムを用いることにより、受信電波の到来方向を高精度に推定することができる。また、方位推定部１０６は、ＩＱ生成部１０５に対してＩ信号及びＱ信号の出力タイミングを指示する。
【００３９】
次に、ＩＱ生成部１０５におけるＩ信号及びＱ信号の具体的な生成方法について、図２及び図３を用いて説明する。図２及び図３は、本実施の形態における方位推定装置のＩＱ生成部１０５の信号生成方法を説明するための図である。図２及び図３において、横軸は時間、縦軸は振幅、ＴSはサンプリング周期を示す。
【００４０】
図２に示すように、クロック生成部１０４が生成するサンプリング周波数ｆsのクロックを中間周波数信号ｆIFの４倍とすると、連続する２つのサンプル点（例えば、２と３）の位相差は９０°となるため、この連続する２つのサンプル点の先の信号をＩ信号とし、後の信号をＱ信号とすれば、受信の複素ディジタル信号が得られたこととなる。
【００４１】
また、図３に示すように、クロック生成部１０４が生成するサンプリング周波数ｆsのクロックを中間周波数信号ｆIFの４／３倍とすると、連続する２つのサンプル点（例えば、０と１）の位相差は２７０°となるため、この連続する２つのサンプル点の先の信号をＩ信号とし、後の信号を−Ｑ信号（Ｑ信号の符号を反転した信号）とすれば、受信の複素ディジタル信号が得られたこととなる。
【００４２】
図２及び図３に示したような連続する２つのサンプル点の位相関係は、サンプル点に依らず必ず保存されるため、ＩＱ生成部１０５は、Ｉ信号及びＱ信号を間欠的かつ非周期的に生成することができる。
【００４３】
なお、図２の場合より図３の場合の方が、サンプリング周期を低く設定することができるため、受信の複素ディジタル信号を精度良く取り出すことができ、到来方向推定処理の精度を高めることができる。
【００４４】
また、図２及び図３において、サンプリング周波数ｆsを中間周波数信号ｆIFの４倍あるいは４／３倍とする場合で説明したが、本発明では、サンプリング周波数ｆsを中間周波数信号ｆIFの４Ｎ倍あるいは４Ｎ／３倍とし、（Ｎ−１）サンプル周期で得られた２つの値を用いても（Ｎは自然数）、本実施の形態と同様にＩ信号及びＱ信号を得ることができる。
【００４５】
ここで、方位推定部１０６において、ＰＣを用いてＯＳ上で動作するアプリケーションソフトウェアにて到来方向推定処理を行う場合には、信号処理時間が不確定なためアレーアンテナから受信信号を取り込む間隔を一定にすることができない。
【００４６】
これに対し、本実施の形態では、ＩＱ生成部１０５がＩ信号及びＱ信号を間欠的かつ非周期的に生成することができるので、方位推定部１０６が信号処理の計算を完了したときにＩＱ生成部１０５に対してＩ信号及びＱ信号の出力を指示すれば、間欠的かつ非周期的に複素ディジタル信号を生成することができ、信号処理時間に依存しない到来方向推定処理を行うことができる。
【００４７】
また、到来方向推定アルゴリズムとしてMUSIC法等の固有空間法と、追従特性に優れたTQR-SVD法とを組み合わせた手法を用いることにより、方位推定部１０６において、１組のＩ信号、Ｑ信号が得られる毎に受信電波の到来方向の推定結果を逐次的に更新することができ、移動体通信環境における電波到来方向の急速な変化にも追従可能な高速かつ高精度な推定を行うことができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における方位推定装置の構成を示すブロック図である。なお、図４に示す方位推定装置において、図１に示した方位推定装置と共通する構成部分には、図１と同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図４に示す方位推定装置は、図１に示した方位推定装置と比較して、伝搬環境解析部２０１及び推定手法選択部２０２を追加した構成を採り、ｋ個（ｋは２以上の自然数）の方位推定部１０６−１〜ｋを有する構成を採る。
【００５０】
伝搬環境解析部２０１は、ＩＱ生成部１０５から出力されたＩ信号及びＱ信号のレベルを測定し、レベルの変動のし方に基づいて伝搬環境を解析する。そして、伝搬路状況推定部２０１は、伝搬環境を会席した結果を示す信号を推定手法選択部２０２に出力する。
【００５１】
推定手法選択部２０２は、伝搬環境に応じて最適なアルゴリズムで到来方向を推定することができるように、ＩＱ生成部１０５から出力されたＩ信号及びＱ信号を方位推定部１０６−１〜ｋのいずれかに出力する。
【００５２】
方位推定部１０６−１〜ｋは、推定手法選択部２０２から出力されたＩ信号及びＱ信号を用いて、互いに異なるアルゴリズムにより受信電波の到来方向を推定する。
【００５３】
このように、互いに異なるアルゴリズムにより受信電波の到来方向を推定する複数の方位推定部１０６−１〜ｋを用意し、Ｉ信号及びＱ信号のレベルの変動に基づいて伝搬環境を解析することにより、伝搬環境に応じて最適なアルゴリズムで到来方向を推定することができる。
【００５４】
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１に係る方位推定装置を搭載し、方位推定部１０６で得られた方位推定結果を用いて受信の指向性合成を行う指向性制御アンテナ装置について説明する。
【００５５】
図５は、本実施の形態における指向性制御アンテナ装置の構成を示すブロック図である。なお、図５に示す指向性制御アンテナ装置において、図１に示した方位推定装置と共通する構成部分には、図１と同一符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図５に示す指向性制御アンテナ装置は、図１に示した方位推定装置に受信重み係数算出部３０１及び受信ビーム形成部３０２を追加した構成を採る。
【００５７】
受信重み係数算出部３０１は、ＩＱ生成部１０５から出力されたＩ信号及びＱ信号と、方位推定部１０６から出力された方位推定結果を用いて、アレーアンテナ１０１の各アレー素子における受信信号の振幅と位相を制御するための受信重み係数を求める。
【００５８】
受信ビーム形成部３０２は、Ａ／Ｄ変換部１０３によって得られた受信のディジタル信号に対して、受信重み係数を用いてアレーアンテナ１０１の指向性合成を行い、所望の受信ディジタル信号ＲＸを出力する。
【００５９】
ここで、所望波の方向には指向性パターンのピークが向き、干渉波の方向には指向性パターンのヌルを向けるように指向性を制御すれば受信感度を向上させることができる。
【００６０】
（実施の形態４）
図６は、実施の形態４における指向性制御アンテナ装置の構成を示すブロック図である。なお、図６に示す指向性制御アンテナ装置において、図５に示した指向性制御アンテナ装置と共通する構成部分には、図５と同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】
図６に示す指向性制御アンテナ装置は、受信ビーム形成部４０１の作用が、図５に示した指向性制御アンテナ装置の受信ビーム形成部３０２の作用と異なる。
【００６２】
受信ビーム形成部４０１は、ＩＱ生成部１０５から出力されたＩ信号及びＱ信号に対して、受信重み係数を用いてアレーアンテナ１０１の指向性合成を行い、所望の受信ディジタル信号ＲＸを出力する。
【００６３】
次に、本実施の形態におけるＩＱ生成部１０５のＩ信号及びＱ信号の具体的な生成方法について、図７を用いて説明する。図７において、横軸は時間、縦軸は振幅、ＴSはサンプリング周期を示す。
【００６４】
本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換部１０３においてサンプリング周波数ｆsを受信信号のシンボル周波数ｆDに対して十分高くなるように設定する。これにより、図７に示すように、ＩＱ生成部１０５にて生成されるＩ信号及びＱ信号の時間間隔（ＴIQ１、ＴIQ２…）をシンボル周期以下とすることができるので、Ｉ信号及びＱ信号を用いて受信の復調処理を行うことができる。
【００６５】
（実施の形態５）
実施の形態５では、実施の形態１に係る方位推定装置を搭載し、方位推定部１０６で得られた方位推定結果を用いて送受信の指向性合成を行う指向性制御アンテナ装置について説明する。
【００６６】
図８は、本実施の形態における指向性制御アンテナ装置の第１の構成を示すブロック図である。なお、図８に示す指向性制御アンテナ装置において、図６に示した指向性制御アンテナ装置と共通する構成部分には、図６と同一符号を付して説明を省略する。
【００６７】
図８に示す指向性制御アンテナ装置は、図６に示した指向性制御アンテナ装置に送信重み係数算出部５０１、送信ビーム形成部５０２、Ｄ／Ａ変換部５０３及び送信周波数変換部５０４を追加した構成を採る。
【００６８】
送信重み係数算出部５０１は、ＩＱ生成部１０５から出力されたＩ信号及びＱ信号と方位推定部１０６から出力された方位推定結果を用いて、アレーアンテナ１０１の各アレー素子における送信信号の振幅と位相を制御するための送信重み係数を求める。
【００６９】
送信ビーム形成部５０２は、送信ディジタル信号に対して、送信重み係数を用いてアレーアンテナ１０１の指向性制御を行う。この場合、所望波の方向には指向性パターンのピークを向け、干渉波の方向には指向性パターンのヌルを向けるように指向性を制御することで通信品質を向上させることができる。
【００７０】
Ｄ／Ａ変換部５０３は、送信ビーム形成部５０２の出力信号をアナログ信号である送信の中間周波数信号またはベースバンド信号に変換する。送信周波数変換部５０４は、Ｄ／Ａ変換部５０３から出力された中間周波数信号またはベースバンド信号を無線周波数信号に変換し、アレーアンテナから無線送信する。
【００７１】
ここで、図９に示すように、指向性制御アンテナ装置が、受信ビーム形成部４０１と送信ビーム形成部５０２とを兼ね備えた送受信ビーム形成部６０１を具備してもよい。この場合、送受信ビーム形成部６０１は、ＩＱ生成部１０５から出力されたＩ信号及びＱ信号に対して、受信重み係数を用いてアレーアンテナ１０１の指向性合成を行い、所望の受信ディジタル信号を出力する。また、送受信ビーム形成部６０１は、送信ディジタル信号に対して、受信重み係数を用いてアレーアンテナ１０１の指向性制御を行う。これにより、送信重み係数算出部５０１が不要となるので、演算量の削減及び装置の小型化を図ることができる。
【００７２】
また、図１０に示すように、指向性制御アンテナ装置に、アレー素子数ｎのアレーアンテナ１０１とは別に、ｍ本(ｍ＞ｎ)のアレー素子７１１−１〜ｍで構成される送信用アレーアンテナ７０１を設け、送信周波数変換部５０４から出力された無線周波数信号を送信用アレーアンテナ７０１から無線送信してもよい。この場合、送信時に所望波方向に向けられる指向性ビームを鋭くすることができるので、受信機側の電力消費を低減することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、間欠的かつ非周期的に複素ディジタル信号を生成することができるので、信号処理時間に依存しない到来方向推定処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における方位推定装置の構成を示すブロック図
【図２】上記実施の形態における方位推定装置のＩＱ生成部の信号生成方法を説明するための第１の図
【図３】上記実施の形態における方位推定装置のＩＱ生成部の信号生成方法を説明するための第２の図
【図４】本発明の実施の形態２における方位推定装置の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態３における指向性制御アンテナ装置の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態４における指向性制御アンテナ装置の構成を示すブロック図
【図７】上記実施の形態における方位推定装置のＩＱ生成部の信号生成方法を説明する図
【図８】本発明の実施の形態５における指向性制御アンテナ装置の構成を示す第１のブロック図
【図９】上記実施の形態における指向性制御アンテナ装置の構成を示す第２のブロック図
【図１０】上記実施の形態における指向性制御アンテナ装置の構成を示す第３のブロック図
【符号の説明】
１０１  アレーアンテナ
１０２  受信周波数変換部
１０３  Ａ／Ｄ変換部
１０４  クロック生成部
１０５  ＩＱ生成部
１０６  方位推定部
２０１  伝搬環境解析部
２０２  推定手法選択部
３０１  受信重み係数算出部
３０２、４０１  受信ビーム形成部
５０１  送信重み係数算出部
５０２  送信ビーム形成部
５０３  Ｄ／Ａ変換部
５０４  送信周波数変換部
６０１  送受信ビーム形成部
７０１  送信用アレーアンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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