(57)【要約】【課題】  様々な無線伝播環境や無線伝播環境の急激な変化に対して十分に適応することができ、安定的に高い通信品質を得ることを可能とする。【解決手段】  複数のアンテナ素子ＡＮＴ１〜ＡＮＴＮで各々受信された信号を、複数の重み制御アルゴリズムで各々得られる重み係数に基づいて各々重み付け合成する上位アレー部４と、前記各々重み付け合成された信号を、重み制御アルゴリズムで得られる重み係数に基づいて重み付け合成する下位アレー部６とを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子で各々受信された信号を、各々特長が異なる複数の重み制御アルゴリズムで各々得られる重み係数に基づいて各々重み付け合成する第１の信号合成手段と、
前記各々重み付け合成された信号を、重み制御アルゴリズムで得られる重み係数に基づいて重み付け合成する第２の信号合成手段と、
を備えたことを特徴とするアダプティブアレー受信装置。
【請求項２】
前記第１の信号合成手段は、種類の異なる重み制御アルゴリズムを有することを特徴とする請求項１に記載のアダプティブアレー受信装置。
【請求項３】
前記第１の信号合成手段は、各々異なるパラメータを使用する同一の重み制御アルゴリズムを複数有することを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプティブアレー受信装置。
【請求項４】
前記第１の信号合成手段は、種類の異なる重み制御アルゴリズムを有するとともに、各々異なるパラメータを使用する同一の重み制御アルゴリズムを複数有することを特徴とする請求項１に記載のアダプティブアレー受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アダプティブアレーアンテナを用いて無線信号を受信するアダプティブアレー受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アダプティブアレーアンテナを用いた受信装置では、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、各アンテナ素子の受信信号をアレーアンテナの指向性を制御するための重み係数を用いて重み付けした後に合成し復調している。また、その重み係数の算出方法としては、最小２乗誤差法（ＭＭＳＥ；Minimum Mean Square Error）に基づく適応アルゴリズムにより、各アンテナ素子の受信信号と参照信号との二乗誤差が最小になるように適応制御して重み係数を算出するものが知られている（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。上記参照信号には、送信側から受信側へ送信される既知のパイロット信号が利用されており、受信側において、その参照信号と受信信号に含まれているパイロット信号との二乗誤差が最小になるように重み係数が求められる。そして、この重み係数を使用して受信信号の重み付けが行われることにより、良好なアンテナ指向性パターンによる受信信号が得られる。これにより、マルチパス波や同一周波数干渉波などの不要波の影響が低減され、無線通信における誤り特性の向上が図られている。なお、上記したＭＭＳＥベースの適応アルゴリズムとしては、ＬＭＳ（Least Mean Square）やＲＬＳ（Recursive Least Squares）などが知られている。
【非特許文献１】菊間信良著，「アレーアンテナによる適応信号処理」，株式会社科学技術出版，１９９８年１１月，ｐ．１３−６６
【特許文献１】特開２００４−３０４５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した従来のアダプティブアレー受信装置では、様々な無線伝播環境や無線伝播環境の急激な変化に対して十分に適応することができず、安定的に高い通信品質を得ることが難しいという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、様々な無線伝播環境や無線伝播環境の急激な変化に対して十分に適応することができ、安定的に高い通信品質を得ることが可能なアダプティブアレー受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明に係るアダプティブアレー受信装置は、複数のアンテナ素子で各々受信された信号を、各々特長が異なる複数の重み制御アルゴリズムで各々得られる重み係数に基づいて各々重み付け合成する第１の信号合成手段と、前記各々重み付け合成された信号を、重み制御アルゴリズムで得られる重み係数に基づいて重み付け合成する第２の信号合成手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係るアダプティブアレー受信装置においては、前記第１の信号合成手段は、種類の異なる重み制御アルゴリズムを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るアダプティブアレー受信装置においては、前記第１の信号合成手段は、各々異なるパラメータを使用する同一の重み制御アルゴリズムを複数有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るアダプティブアレー受信装置においては、前記第１の信号合成手段は、種類の異なる重み制御アルゴリズムを有するとともに、各々異なるパラメータを使用する同一の重み制御アルゴリズムを複数有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、各々異なる特長を有する複数の重み制御アルゴリズムを併用することにより、様々な無線伝播環境や無線伝播環境の急激な変化に対して十分に適応することができ、安定的に高い通信品質を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るアダプティブアレー受信装置の構成を示すブロック図である。図１において、アダプティブアレー受信装置は、複数（Ｎ個）のアンテナ素子ＡＮＴ１、ＡＮＴ２、・・・、ＡＮＴＮから構成されるアレーアンテナを有する。無線部２は、アンテナ素子ＡＮＴ１〜ＡＮＴＮの各々で受信したＮ個の信号に対して、それぞれ無線周波数（ＲＦ）帯域での処理およびダウンコンバート処理を行い、Ｎ個の受信信号ｘ１〜ｘＮを出力する。
【００１１】
図１に示されるようにアダプティブアレー受信装置は、複数（Ｍ個）の上位アレー部４と一つの下位アレー部６を備えている。
上位アレー部４は、受信信号ｘ１〜ｘＮを入力して、所定の重み制御アルゴリズムに基づいて重み係数を算出し、算出した重み係数を用いて受信信号ｘ１〜ｘＮを重み付けし合成した信号を出力する。各上位アレー部４は、それぞれ特長が異なる重み制御アルゴリズムを有する。特長が異なる重み制御アルゴリズムとは、アルゴリズムの種類が異なっていてもよく、或いは同一のアルゴリズムであっても使用するパラメータが異なるものであってもよい。上位アレー部４には、自己の重み制御アルゴリズムの必要に応じて参照信号が入力される。参照信号は、受信信号に含まれる既知の信号である。
【００１２】
下位アレー部６は、各上位アレー部４の出力信号ｙ１〜ｙＭを入力して、所定の重み制御アルゴリズムに基づいて重み係数を算出し、算出した重み係数を用いて信号ｙ１〜ｙＭを重み付けし合成した信号ｚを出力する。下位アレー部６には、自己の重み制御アルゴリズムの必要に応じて参照信号が入力される。
【００１３】
図２、図３は、上位アレー部４の構成を示すブロック図である。
図２に示す上位アレー部４は、参照信号を使用して重み係数を適応制御するものである。図２において、重み制御アルゴリズム部１１ａは、受信信号ｘ１〜ｘＮおよび減算器１４からのフィードバック信号を入力して、所定の適応アルゴリズムに基づいた重み係数算出演算を行い、受信信号ｘ１〜ｘＮの各々に対応するＮ個の重み係数Ｗ１〜ＷＮを算出して出力する。乗算器１２は受信信号ｘ１〜ｘＮの各々に対応して設けられている。各乗算器１２によって受信信号ｘ１〜ｘＮとその重み係数Ｗ１〜ＷＮとが乗算される。加算器１３は各乗算器１２の出力信号を加算して出力する。加算器１３の出力信号は上位アレー部４の出力である。減算器１４は、参照信号と加算器１３の出力信号の差を重み制御アルゴリズム部１１ａにフィードバック信号として出力する。
【００１４】
図３に示す上位アレー部４は、参照信号を使用せずに重み係数を適応制御するものである。図３において、重み制御アルゴリズム部１１ｂは、受信信号ｘ１〜ｘＮおよび加算器１３からのフィードバック信号を入力して、所定の適応アルゴリズムに基づいた重み係数算出演算を行い、受信信号ｘ１〜ｘＮの各々に対応するＮ個の重み係数Ｗ１〜ＷＮを算出して出力する。乗算器１２は受信信号ｘ１〜ｘＮの各々に対応して設けられている。各乗算器１２によって受信信号ｘ１〜ｘＮとその重み係数Ｗ１〜ＷＮとが乗算される。加算器１３は各乗算器１２の出力信号を加算して出力する。加算器１３の出力信号は上位アレー部４の出力であると共に、重み制御アルゴリズム部１１ｂへのフィードバック信号となる。
【００１５】
なお、下位アレー部６は、上記上位アレー部４と同様の構成であり、図２と同様の構成であってもよく、或いは図３と同様の構成であってもよい。下位アレー部６では、図２及び図３に示されるＮ個の信号ｘ１〜ｘＮの代わりにＭ個の信号ｙ１〜ｙＭが入力されるので、Ｍ個の重み係数が算出される。
【実施例１】
【００１６】
図４は、本発明の一実施形態に係るアダプティブアレー受信装置の一実施例である。この実施例１では、各々異なる特長を有する多種類の重み制御アルゴリズムを用いる。
【００１７】
各上位アレー部４は、各々種類の異なる重み制御アルゴリズムを有する。例えば、ＲＬＳアレー部４ａは、収束が速いＲＬＳに基づいて重み係数を適応制御する。ＣＭＡアレー部４ｂは、参照信号が不要なＣＭＡ（Constant Modules Algorithm）に基づいて重み係数を適応制御する。ダイバーシティ部４ｃは、ダイバーシティアルゴリズムに基づいて重み係数を適応制御する。なお、ＲＬＳおよびＣＭＡに関する技術は、例えば「J.C.Liberti, T.S Rappaport、“Smart Antennas for Wireless Communications: IS-95 and Third Generation DDMA Applications”、Prentice Hall PTR、Section 8.3」に記載されている。ダイバーシティアルゴリズムに関する技術は、例えば「Y.Akaiwa、“Introduction to Digital Mobile Communication”、John Wiley & Sons, Inc, Section 7.4」に記載されている。また、ＬＭＳなど他の適応アルゴリズムを用いてもよい。
下位アレー部６は、例えばＲＬＳ又はＣＭＡに基づいて重み係数を適応制御する構成を有する。
【００１８】
本実施例１によれば、各々異なる特長を有する複数の重み制御アルゴリズムを併用してアレーアンテナの受信信号に対する重み付け及び合成を行い、この合成後の信号に対してさらに重み制御アルゴリズムを用いた重み付け及び合成を行う。これにより、様々な無線伝播環境に対して、各重み制御アルゴリズムの特長を活かした適応制御によって十分に適応することが可能となるので、安定的に高い通信品質を得ることができる。また、無線伝播環境の急激な変化によってある重み制御アルゴリズムが発散したとしても、他の重み制御アルゴリズムによってバックアップするので、通信品質の劣化を防止することができる。また、ダイバーシティアルゴリズムをも備えれば、適応アレーアンテナの利点とダイバーシティアンテナの利点を兼ね備えることができる。また、アルゴリズムごとの信号（図４中の信号ｙ１，ｙ２，・・・，ｙＭ）をそれぞれ出力することができるので、適応アレーアンテナによる受信制御の柔軟性が向上する。
【実施例２】
【００１９】
図５は、本発明の一実施形態に係るアダプティブアレー受信装置の他の実施例である。この実施例２では、各々異なるパラメータを使用する同一の重み制御アルゴリズムを複数用いる。
【００２０】
各上位アレー部４は、同一の重み制御アルゴリズムを有するが、該アルゴリズムで使用するパラメータを異なる値に設定している。図５の例では、各上位アレー部４はＲＬＳに基づいて重み係数を適応制御するが、それぞれにＲＬＳで使用する忘却係数λを異なる値に設定している。例えば、ＲＬＳアレー部４ａ−１は、静的な環境に適している「１」を忘却係数λとして使用する。ＲＬＳアレー部４ａ−１〜Ｍは、動的な環境に適している「１未満の値」を忘却係数λとして使用し、ＲＬＳアレー部各々で違う値（例えば、「０．９」、「０．８」、「０．７」、・・・）を使用する。各種の忘却係数λを用意することによって、様々な無線伝播環境や無線伝播環境の急激な変化に対して十分に適応することができる。
【００２１】
下位アレー部６は、例えば忘却係数λが「１」であるＲＬＳに基づいて重み係数を適応制御する構成を有する。なお、下位アレー部６は、異なるアルゴリズム、例えばＣＭＡを用いてもよい。
【００２２】
なお、上位アレー部４には、ＣＭＡやＬＭＳなどの他の一種類の重み制御アルゴリズムを有し、該アルゴリズムで使用するパラメータを異なる値に設定してもよい。例えばＬＭＳを用いて、ＬＭＳで使用するステップサイズをそれぞれ異なる値とする。収束精度を上げるためにより小さいステップサイズを用いる。或いは、収束速度を上げるためにより大きいステップサイズを用いる。各種のステップサイズを用意することによって、様々な無線伝播環境や無線伝播環境の急激な変化に対して十分に適応することができる。
【００２３】
本実施例２によれば、各々異なる特長を有するパラメータを用いた同一の重み制御アルゴリズムを併用してアレーアンテナの受信信号に対する重み付け及び合成を行い、この合成後の信号に対してさらに重み制御アルゴリズムを用いた重み付け及び合成を行う。これにより、様々な無線伝播環境に対して、各パラメータの特長を活かした適応制御によって十分に適応することが可能となるので、安定的に高い通信品質を得ることができる。また、無線伝播環境の急激な変化によってあるパラメータを用いた重み制御アルゴリズムが発散したとしても、他のパラメータを用いた重み制御アルゴリズムによってバックアップするので、通信品質の劣化を防止することができる。また、パラメータごとの信号（図５中の信号ｙ１，ｙ２，・・・，ｙＭ）をそれぞれ出力することができるので、適応アレーアンテナによる受信制御の柔軟性が向上する。
【００２４】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記実施例１及び実施例２を組み合わせてもよい。つまり、異種類の重み制御アルゴリズムを用い、且つ各々異なるパラメータを使用する同一の重み制御アルゴリズムを複数用いるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るアダプティブアレー受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す上位アレー部４の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す上位アレー部４の他の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るアダプティブアレー受信装置の一実施例を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るアダプティブアレー受信装置の他の実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】
２…無線部、４…上位アレー部、６…下位アレー部、１１ａ，１１ｂ…重み制御アルゴリズム部、１２…乗算器、１３…加算器、１４…減算器
【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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