(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の配置形状で近接して並置されたＫ個（Ｋは２以上の整数）のアンテナ素子からなるアレーアンテナによって受信されたＫ個の、フレーム同期信号を含むフレーム構成の受信信号から、最も早くアレーアンテナに到達する先行波信号と、上記先行波信号から遅延して到達するＮ−１個（ＮはＫ−１以下の整数）の遅延波信号とを用いて送信信号に対するタイミングと重みを計算する適応送受信機であって、
上記受信信号を、上記Ｋ個のアンテナ素子で受信し、ベースバンド帯へ周波数変換をして受信ベースバンド信号を出力する受信手段と、
上記受信ベースバンド信号に対して、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応する複数の重み係数を乗算し、合成することによって、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号を取り出して出力するビーム形成手段と、
上記受信ベースバンド信号と上記ビーム形成手段の出力信号から、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号にそれぞれ対応する上記重み付け係数を乗算して出力するとともに、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレームの同期タイミングを出力する適応制御手段と、
上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレームの同期タイミングに基づいて、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号のフレーム同期タイミングが一致するように、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号の遅延補正を行う遅延補正手段と、
上記受信ベースバンド信号と、参照信号メモリに保持されている上記フレーム同期信号との相関値から、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号の電力を推定して出力する電力推定手段と、
上記遅延補正手段の出力信号のうち、上記電力推定手段の出力から推定した電力の大きいＭ（ＭはＮ以下）波の出力信号を合成し、前記到来波信号を出力する合成手段と、
上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレームの同期タイミングを用いて、Ｌ個の異なるタイミングの送信信号を生成する送信タイミング制御手段と、
上記送信タイミング制御手段の出力に上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号にそれぞれ対応する重み係数を乗算する送信ビーム形成手段と、
上記送信ビーム形成手段の出力をＲＦ帯へ周波数変換をして送信ＲＦ信号を出力する送信手段と、
を備え、
前記適応制御手段は、
上記受信ベースバンド信号のサンプリング時間間隔毎に、上記アンテナ素子毎の受信ベースバンド信号と、上記Ｌ個のビーム形成手段の出力信号と参照信号との差を表す誤差信号とから、任意のアルゴリズムを用いて誤差信号の平均２乗誤差が最小となるように上記アンテナ素子毎の重み付けの為の重み付け係数を決定する重み演算回路と、
上記Ｌ個のビーム形成手段の各々の上記誤差信号の平均２乗誤差を計算する平均２乗誤差演算器と、
上記平均２乗誤差演算器の出力するＬ個の平均２乗誤差と、予め設定した閾値とを比較し、上記平均２乗誤差が閾値以下に下がった時刻を、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の到来波信号のフレーム同期タイミングとして出力する閾値比較器と、で構成されたことを特徴とする適応送受信機。
【請求項２】
所定の配置形状で近接して並置されたＫ個（Ｋは２以上の整数）のアンテナ素子からなるアレーアンテナによって受信されたＫ個の、フレーム同期信号を含むフレーム構成の受信信号から、最も早くアレーアンテナに到達する先行波信号と、上記先行波信号から遅延して到達するＮ−１個（ＮはＫ−１以下の整数）の遅延波信号とを用いて送信信号に対するタイミングと重みを計算する適応送受信機であって、
上記受信信号を、上記Ｋ個のアンテナ素子で受信し、ベースバンド帯へ周波数変換をして受信ベースバンド信号として出力する受信手段と、
上記受信ベースバンド信号に対して、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応する複数の重み付け係数を乗算し、合成することによって、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号を取り出して出力するビーム形成手段と、
上記受信ベースバンド信号と上記ビーム形成手段の出力信号から、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応する重み係数を演算して出力するとともに、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレームの同期タイミングを出力すると共に、上記同期タイミングの検出に用いた平均２乗誤差の値を出力する適応制御手段と、
上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレームの同期タイミングに基づいて、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号のフレーム同期タイミングが一致するように、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号の遅延補正を行う遅延補正手段と、
上記遅延補正手段の出力信号のうち、上記適応制御手段が出力するＬ個の平均２乗誤差値の内、値の小さいＭ（ＭはＮ以下）個を選択し、それに対応するＭ個の到来波推定信号を合成し出力する合成手段と、
上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレームの同期タイミングを用いて、Ｌ個の異なるタイミングの送信信号を生成する送信タイミング制御手段と、
上記送信タイミング制御手段出力に上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号にそれぞれ対応する重みを乗算する送信ビーム形成手段と、
上記送信ビーム形成手段の出力をＲＦ帯へ周波数変換をして送信ＲＦ信号を出力する送信手段と、
を備え、
前記適応制御手段は、
上記受信ベースバンド信号のサンプリング時間間隔毎に、上記アンテナ素子毎の受信ベースバンド信号と、上記Ｌ個のビーム形成手段の出力信号と参照信号との差を表す誤差信号とから、任意のアルゴリズムを用いて誤差信号の上記平均２乗誤差が最小となるように上記アンテナ素子毎の重み付けの為の重み係数を決定する重み演算回路と、
上記Ｌ個のビーム形成手段の各々の上記誤差信号の上記平均２乗誤差を計算する平均２乗誤差演算器と、
上記平均２乗誤差演算器の出力するＬ個の平均２乗誤差と、予め設定した閾値とを比較し、上記平均２乗誤差が閾値以下に下がった時刻を、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の到来波信号のフレーム同期タイミングとして出力し、該同期タイミングの検出に用いた上記平均２乗誤差の値を出力する閾値比較器と、で構成されたことを特徴とする適応送受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディジタル無線通信システムにおいて、同一チャネル干渉波が存在する伝搬環境下、又はマルチパス伝搬環境下で複数のアンテナ素子から成るアレーアンテナを用いてアンテナ指向性のビームを生成してパスダイバーシチ受信を実現すると共に、そのアンテナ指向性のビームを用いて送信を行う適応送受信機の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
干渉波の存在する環境におけるディジタル通信において、アダプティブアレーアンテナは干渉波の方向に指向性のヌルを形成することによって干渉波を抑圧する。また、図６に示すように従来のＫ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナを用いることによって、受信された信号を先行波信号と複数の遅延波信号に分離した後、遅延時間差から異なるタイミングの送信信号を生成し、重み付けをして合成することにより通信相手の受信環境に適した送信信号を生成し送信することを実現している。
【０００３】
図６はアダプティブアレーアンテナを用いた従来例の適応送受信機のブロック図である。同図において、Ｒは受信部、Ｔは送信部、３１１〜３１Ｋはアンテナ素子で、送受信用アレーアンテナを構成する。受信部Ｒにおいて、３２１〜３２Ｌはベースバンド信号発生器、３３は参照信号メモリ、３４は相関器、３５１１〜３５ＬＫは複素用掛算器、３６１〜３６Ｌは複素加算器、３７１〜３７Ｌは遅延補正器、３８はＭ波合成器、３９は適応制御プロセッサである。また送信部Ｔにおいて、３ａ１〜３ａＬは遅延器、３ｂ１１〜３ｂＬＫは複素掛算器、３ｃ１〜３ｃＫは複素加算器、３ｄ１〜３ｄＫはＲＦ信号発生器である。上記適応送受信機は送信信号に対する適応制御を行うが、その制御の為の情報は受信部Ｒから得る。受信部Ｒで得られる受信信号は送受局にてディジタル信号によりディジタル変調され、図５に示すように、時間幅Ｔｐｒｅのフレーム同期タイミング検出等に用いるプリアンブル信号の後に、時間幅Ｔｄのデータ信号が続くフレーム構成で送られてくるものとする。まず、Ｋ個の各アンテナ素子３１１〜３１Kからの受信信号に対して、それぞれベースバンド信号発生器３２１〜３２Kで、ＲＦ周波数帯の受信信号をベースバンド帯へ周波数変換し、受信ベースバンド信号ｘ１(ｔ)〜ｘＫ(ｔ)を生成する。次に、各ベースバンド信号発生器３２１〜３２Kからの受信ベースバンド信号ｘ１(ｔ)〜ｘＫ(ｔ)は掛算器３５１１〜３５Ｋにより適応制御プロセッサ３９からの異なるＬ個の重み付け係数のベクトルＷ１〜ＷＬで重み付けを行い、先行波信号とＮ−１個の遅延波信号を含む計Ｌ個の到来波信号ｙ１(ｔ)〜ｙＫ(ｔ)を推定して出力する。具体的には以下の式で到来波信号ｙ１(ｔ)を推定する。
【０００４】
【数１】
0004606647.tif 000002
【０００５】
一方、Ｌ個の各到来波信号のフレーム同期タイミングは、参照信号メモリ３３に保持されているプリアンブル信号２１と受信ベースバンド信号を元に計算する。すなわち、相関器３４においてフレーム信号区間Ｔｆ（Ｔｐｒｅ＋Ｔｄ）でプリアンブル信号と受信ベースバンド信号との間の相関値を計算し、その絶対値２乗の大きいほうからＬ個のピークが検出されるタイミングをＬ個の各到来波信号のフレーム同期タイミングｔ１〜ｔＬとする。
【０００６】
相関器３４で得られたＬ個の各到来波信号のフレーム同期タイミングｔ１〜ｔＬを元に、各受信信号の遅延時間の補正を遅延補正器３７１〜３７Ｌで行い、また、相関器３４で各到来波信号のタイミング検出に利用する相関値のピークの高さから各到来波信号の受信信号の電力Ｐ１〜ＰＬを推定し、Ｍ波合成器３８で遅延補正された各受信信号の内、受信信号電力の大きいほうからＭ個を選択し合成を行い、到来波信号を出力する。
【０００７】
遅延器３ａ１〜３ａＬでは相関器３４で得られたＬ個の各到来波信号のフレーム同期タイミングｔ１〜ｔＬに対応して、Ｌ個の異なるタイミングの送信信号ｓ(ｔ)を生成する。そして、そのＬ個の送信信号に対し掛算器３ｂ１１〜３ｂＬＫにより重み付け係数のベクトルＷ１〜ＷＬで重み付けを行い加算器３ｃ１〜３ｃＫで合成を行い、Ｋ個の各アンテナ素子３１１〜３１Ｋから送信するＫ個の送信信号ｓ１(ｔ)〜ｓＫ(ｔ)を出力する。具体的には以下の式で各アンテナ素子に対する送信信号を生成する。
【０００８】
【数２】
0004606647.tif 000003
【０００９】
ＲＦ信号発生器３ｄ１〜３ｄＫではＫ個の送信信号Ｓ１(ｔ)〜ＳＫ(ｔ)を周波数変換してＲＦ信号を出力する。
【００１０】
図７は図６に示す従来の適応送信機における適応制御プロセッサの構成を示している。図７において、複素減算器４２１〜４２Ｌは上述の推定されたＬ個の到来波信号ｙ１(ｔ)〜ｙＫ(ｔ)〜と参照信号メモリ４３に保持されているプリアンブル信号２１の差分である誤差信号ｅ１(ｔ)〜ｅＫ(ｔ)を出力する。重み演算回路４１では、受信ベースバンド信号ｘ１(ｔ)〜ｘＫ(ｔ)と誤差信号ｅ１(ｔ)〜ｅＫ(ｔ)を用いて、誤差信号ｅ１(ｔ)〜ｅＫ(ｔ)の２乗平均が小さくなるように、重み付け係数のベクトルＷ１〜ＷＬを任意のアルゴリズムで求め、出力する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した従来の適応送信機の構成では、上述したようにマルチパス伝搬環境下で電力の大きいほうからＬ個の到来波信号のフレーム同期タイミングを検出して、そのタイミングでＬ個の異なるタイミングの送信信号を遅延器３ａ１〜３ａＬで生成する。しかしこのような構成であると、マルチパスフェージング環境下では各到来波信号の電力が時間と共に変化し、フレーム同期タイミングのジッタが増える。フレーム同期タイミングのジッタが増え、検出精度の劣化が起こると、遅延器３ａ１〜３ａＬで送信信号に与える遅延時間に影響を及ぼす。また、同一チャネル干渉波が存在し、その電力が所望波よりある程度以上強くなるとフレーム同期の検出精度は劣化し、上述と同様の影響がでる．この影響によって、通信相手側の受信信号が劣化し通信相手側の受信特性に影響を及ぼす。
【００１２】
本発明の目的は、同一チャネル干渉波が所望波より強いような環境においても、精度の高い各受信波信号の同期タイミングの検出を行え、そのタイミングを用いて送信ビームを形成する適応送受信機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る請求項１記載された適応送受信機は、所定の配置形状で近接して並置されたＫ個（Ｋは２以上の整数）のアンテナ素子からなるアレーアンテナによって受信されたＫ個の、フレーム同期信号を含むフレーム構成の受信信号から、最も早くアレーアンテナに到達する先行波信号と、上記先行波信号から遅延して到達するＮ−１個（ＮはＫ−１以下の整数）の遅延波信号とを用いて送信信号に対するタイミングと重みを計算する適応送受信機であって、上記受信信号を、上記Ｋ個のアンテナ素子で受信し、ベースバンド帯へ周波数変換をして受信ベースバンド信号を出力する受信手段と、上記受信ベースバンド信号に対して、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応する複数の重み係数を乗算し、合成することによって、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号を取り出して出力するビーム形成手段と、上記受信ベースバンド信号と上記ビーム形成手段の出力信号から、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号にそれぞれ対応する上記重み付け係数を乗算して出力するとともに、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレームの同期タイミングを出力する適応制御手段と、上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレームの同期タイミングに基づいて、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号のフレーム同期タイミングが一致するように、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号の遅延補正を行う遅延補正手段と、上記受信ベースバンド信号と、参照信号メモリに保持されている上記フレーム同期信号との相関値から、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号の電力を推定して出力する電力推定手段と、上記遅延補正手段の出力信号のうち、上記電力推定手段の出力から推定した電力の大きいＭ（ＭはＮ以下）波の出力信号を合成し、前記到来波信号を出力する合成手段と、上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対応するフレームの同期タイミングを用いて、Ｌ個の異なるタイミングの送信信号を生成する送信タイミング制御手段と、上記送信タイミング制御手段の出力に上記適応制御手段から出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号にそれぞれ対応する重み係数を乗算する送信ビーム形成手段と、上記送信ビーム形成手段の出力をＲＦ帯へ周波数変換をして送信ＲＦ信号を出力する送信手段と、を備え、前記適応制御手段は、上記受信ベースバンド信号のサンプリング時間間隔毎に、上記アンテナ素子毎の受信ベースバンド信号と、上記Ｌ個のビーム形成手段の出力信号と参照信号との差を表す誤差信号とから、任意のアルゴリズムを用いて誤差信号の平均２乗誤差が最小となるように上記アンテナ素子毎の重み付けの為の重み付け係数を決定する重み演算回路と、上記Ｌ個のビーム形成手段の各々の上記誤差信号の平均２乗誤差を計算する平均２乗誤差演算器と、上記平均２乗誤差演算器の出力するＬ個の平均２乗誤差と、予め設定した閾値とを比較し、上記平均２乗誤差が閾値以下に下がった時刻を、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の到来波信号のフレーム同期タイミングとして出力する閾値比較器と、で構成されたことを特徴とする。
【００１４】
以上のように構成された請求項１記載の適応送受信機においては、上記各アンテナ素子によって受信されたＫ個の受信信号に対してそれぞれ、対応する重み付け係数が乗算され、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号が、所定の時間間隔で取り出されて上記ビーム形成手段から出力される。上記ビーム形成手段から出力された上記先行波信号とＮ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号に対してそれぞれ、上記適応制御手段から出力されるフレームの同期タイミングに基づいて、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号のフレーム同期タイミングが一致するよう遅延の補正が行われる。一方、Ｌ個の到来波信号の受信電力が、受信信号とプリアンブル信号との間の相関値から推定され、その値から遅延補正が行われた上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号の内、電力の大きいＭ個が選択され合成されて出力される。また、上記適応制御手段から出力されるフレーム同期タイミングに基づいて、Ｌ個の異なるタイミングの送信信号を生成し、上記適応制御手段から出力される重み付け係数を乗算することで送信側の指向性ビームを形成する。これをＲＦ信号に周波数変換をして送信する。
【００１５】
上記送信タイミング制御手段で正確なタイミング制御が行われないと、正確な送信ビームが形成されないので、より正確なフレームの同期タイミングを適応制御手段から得ている。これによって、請求項１記載の適応送受信機は、適切な送信ビームの形成が可能となり、従来例に比較して特性の改善を図ることができる。
【００１６】
また、本発明の請求項１に記載された適応送受信機は、前記適応制御手段が、上記受信ベースバンド信号のサンプリング時間間隔毎に、上記アンテナ素子毎の受信ベースバンド信号と、上記Ｌ個のビーム形成手段の出力信号と参照信号との差を表す誤差信号とから、任意のアルゴリズムを用いて誤差信号の平均２乗誤差が最小となるように上記アンテナ素子毎の重み付けの為の重み付け係数を決定する重み演算回路と、上記誤差信号の平均２乗誤差を計算する平均２乗誤差演算器と、上記平均２乗誤差演算器の出力と閾値との比較から上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号の前記フレーム同期タイミングを出力する閾値比較器と、で構成されたことを要旨とする。
【００１７】
このような構成により、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の信号の各フレーム同期タイミングを上記ビーム形成手段の出力と保持しておいたプリアンブル信号との差である誤差信号から得ることを特徴としているので、請求項１記載の適応送受信機は、従来の受信信号とプリアンブル信号との相関値から得られるフレームの同期タイミングより精度の高い同期タイミングを用いて、送信ビームの形成を行う為、通信相手側の受信特性の改善を図ることができる。
【００１８】
本発明の請求項２に記載された適応送受信機は、請求項１記載の適応送受信機において、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の到来波推定信号の内、合成するＭ個の信号の選択基準が異なるだけで、他の構成は同一である。請求項２記載の適応送受信機は、請求項１記載の適応送信機における電力推定手段がない。その代わりに、適応制御手段より出力される上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の到来波推定信号の各フレーム同期タイミングを検出した時刻における誤差信号の平均２乗誤差値の小さいＭ波を選択して合成することを特徴とする。
【００１９】
以上のように、請求項２記載の適応送受信機は請求項１記載の適応送信機で必要であった電力推定手段を必要としないため、回路規模を少なくした適応送受信機を実現することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項２記載の適応送受信機は、前記適応制御手段において、閾値比較器が、前記フレームの同期タイミングだけでなく、これと同時に該フレーム同期タイミングの検出に用いた上記平均２乗誤差の値を出力する点が請求項１とは異なっている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の適応送受信機の第１の実施例を示す。同図において、５１１〜５１Ｋはアレーアンテナを構成するアンテナ素子、Ｒは受信部、Ｔは送信部である。
受信部Ｒにおいて、５２１〜５２Ｋはベースバンド信号発生器、５５１１〜５５ＬＫは複素掛算器及び５６１〜５６Ｌは複素加算器でビーム形成手段Ｂ１を構成する。５７１〜５７Ｌは遅延補正器で遅延補正手段Ｂ２を構成する。５３は参照信号メモリ、５４は相関器、５８はＭ波合成器、５９は適応制御プロセッサである。
【００２２】
送信部Ｔにおいて、５ａ１〜５ａｂは遅延器で、送信タイミング制御手段Ｂ３を構成する。５ｂ１１〜５ｂＬＫは複素掛算器、５ｃ１〜５ｃＫは複素加算器で送信ビーム形成手段Ｂ４を構成する。５ｄ１〜５ｄＫはＲＦ信号発生器である。
【００２３】
上記実施例の主要な構成部分の機能は下記の通りである。
（１）  受信ベースバンド信号発生器５２１〜５２Kは、複数のアンテナ素子５１１〜５１Kからの受信信号をベースバンド帯へ周波数変換をして受信ベースバンド信号ｘ１(ｔ)〜ｘＫ(ｔ)を生成する。
（２）  適応制御プロセッサ５９は、ベースバンド信号発生器５２１〜５２Kの出力信号ｘ１(ｔ)〜ｘＫ(ｔ)とビーム形成手段Ｂ１の出力信号ｙ１(ｔ)〜ｙＬ(ｔ)に基づいて、上記先行波信号と上記Ｎ−１個の遅延波信号を含むＬ個の到来波信号に対応する重み付け係数のベクトルＷ１〜ＷＬ、及びフレームの同期タイミングｔ１〜ｔＬを推定し出力する。
（３）  ビーム形成手段Ｂ１はベースバンド信号発生器５２１〜５２Kの出力信号ｘ１(ｔ)〜ｘＫ(ｔ)を適応制御プロセッサ５９から出力される重み付け係数ベクトルＷ１〜ＷＬを用いて合成を行い、出力する。
（４）  相関器５４は参照信号メモリ５３に保持されているプリアンブル信号２１とベースバンド信号発生器５２１から出力される受信ベースバンド信号ｘ１(ｔ)との間の相関値を計算し、Ｌ個の高いピーク値からＬ個の到来波信号の受信電力を推定し出力する。
（５）  遅延補正手段Ｂ２は適応制御プロセッサ５９から出力されるＬ個の到来波信号ｙ１(ｔ)〜ｙＬ(ｔ)のフレーム同期タイミングｔ１〜ｔＬを用いて、各ビーム形成手段Ｂ１出力信号ｙ１(ｔ)〜ｙＬ(ｔ)のフレームの同期が一致するよう、適切な遅延処理を行う。
（６）  Ｍ波合成器５８は相関器５４で推定されたＬ個の到来波信号の受信電力を用いて、遅延補正手段Ｂ２の出力信号の内、電力の強いＭ波を選択して合成を行い出力ｙ１(ｔ)を生成する。
（７）  送信タイミング制御手段Ｂ３は適応制御プロセッサ５９から出力されるＬ個のタイミングを用いて、Ｌ個の異なるタイミングの送信信号ｓ(ｔ)を生成する。
（８）  送信ビーム形成手段Ｂ４は、送信タイミング制御手段Ｂ３から出力されるＬ個の送信信号に適応制御プロセッサ５９から出力される重み付け係数のベクトルＷ１〜ＷＬを乗算し、その結果の要素毎の合成を行い、出力する。
（９）  ＲＦ信号発生器５ｄ１〜５ｄＫでは送信ビーム形成手段Ｂ４から出力される信号を周波数変換して、ＲＦ帯の信号を出力する。
【００２４】
また、適応制御プロセッサ５９の構成を図２に示す。同図において、６１は重み演算回路、６２１〜６２Ｌは複素減算器、６３は参照信号メモリ、６４１〜６４Ｌは平均２乗誤差演算器、６５１〜６５Ｌは閾値比較器で、同図における主要な構成部分の機能は下記の通りである。
（１）  重み演算回路６１はベースバンド信号発生器５２１〜５２Ｋの出力信号ｘ１(ｔ)〜ｘＫ(ｔ)と減算器６２１〜６２Ｌから出力される誤差信号ｅ１(ｔ)〜ｅＫ(ｔ)を元に重み付け係数ベクトルＷ１〜ＷＬを出力する。
（２）  減算器６２１〜６２Ｌはビーム形成手段Ｂ１の出力信号ｙ１(ｔ)〜ｙＬ(ｔ)と参照信号メモリ６３に保持されているプリアンブル信号２１の内参照する信号区間ｄ(ｔ)との差分を計算し、誤差信号ｅ１(ｔ)〜ｅＫ(ｔ)として出力する。
（３）  平均２乗誤差演算器６４１〜６４Ｌは、誤差信号ｅ１(ｔ)〜ｅＫ(ｔ)の２乗平均を逐次計算し出力する。
（４）  閾値比較器６５１〜６５Ｌは、平均２乗誤差演算器６４１〜６４Ｌの出力とある閾値との比較を行い、平均２乗誤差演算器６４１〜６４Ｌの出力が閾値以下に下がった時刻をＬ個の到来波信号のフレーム同期タイミングとして出力する。
【００２５】
次に、第１の実施例の動作を説明する。Ｋ本（Ｋは２以上の整数）のアンテナ素子５１１〜５１Kからの受信信号は、ベースバンド信号発生器５２１〜５２Kでベースバンド帯にダウンコンバートされ受信ベースバンド信号ｘ１(ｔ)〜ｘＫ(ｔ)として出力される。適応制御プロセッサ５９はサンプリング周期Ｔｓごとにベースバンド信号発生器５２１〜５２Kからの出力信号ｘ１(ｔ)〜ｘＫ(ｔ)と後述するビーム形成手段Ｂ１の出力信号ｙ１(ｔ)〜ｙＬ(ｔ)とを入力として、そのビーム形成手段Ｂ１の出力信号ｙ１(ｔ)〜ｙＬ(ｔ)と送信されたプリアンブル信号２１との平均２乗が最小となるように、任意のアルゴリズムを用いて重み付け係数のベクトルＷ１〜ＷＬを推定し、ビーム形成手段Ｂ１へ出力する。
【００２６】
ビーム形成手段Ｂ１はサンプリング周期Ｔｓごとに更新され入力される重み付け係数のベクトルＷ１〜ＷＬと受信ベースバンド信号ｘ１(ｔ)〜ｘＫ(ｔ)を複素乗算器５５１ｉ〜５５Ｌｉ（１≦ｉ≦Ｋ）で乗算し、複素加算器５６１〜５６Ｌにおいて、その乗算結果を足し合わせて、サンプリング周期Ｔｓごとに合成信号ｙ１(ｔ)〜ｙＬ(ｔ)を出力する．上述の操作は、Ｌ個の独立な線形合成を行うことに相当し、受信ベースバンド信号に含まれる干渉波信号を打ち消すことでその電力を雑音電力程度にまで抑圧し、Ｌ個の到来波の信号を抽出することができる。
【００２７】
参照信号メモリ６３は時間間隔Ｔｐｒｅのプリアンブル信号のうち参照する信号区間を保持していて、その信号ｄ(ｔ)を出力する。減算器６２１〜６２Ｌはプリアンブル信号ｄ(ｔ)とＬ個の到来波の推定信号であるビーム形成手段出力ｙ１(ｔ)〜ｙＬ(ｔ)との差分である誤差信号
【００２８】
【数３】
0004606647.tif 000004
を時刻サンプリング点ｊごとに出力する。
【００２９】
平均２乗誤差演算器６４１〜６４Ｌでは減算器６２１〜６２ＬからのＬ個の誤差信号ｅ１(ｔ)〜ｅＬ(ｔ)の各平均２乗誤差
【００３０】
【数４】
0004606647.tif 000005
【００３１】
を計算する。閾値比較部６５１〜６５Ｌでは、平均２乗誤差演算器６４１〜６４Ｌの出力を所定閾値と比較を行い、誤差信号の２乗平均が閾値以下に落ちたタイミングからＬ個の到来波のフレームの同期タイミングを求め出力する。これは、プリアンブル信号ｄ(ｔ)とビーム形成手段の出力信号ｙ１(ｔ)〜ｙＬ(ｔ)とのタイミングが一致した時、誤差信号ｅ１(ｔ)〜ｅＬ(ｔ)の２乗平均が確率的に一番小さくなるからである。
【００３２】
遅延補正手段Ｂ２ではＬ個の到来波の推定信号であるビーム形成手段Ｂ１の出力信号ｙ１(ｔ)〜ｙＬ(ｔ)の間のフレーム同期を一致させることを行う。Ｌ個の到来波信号は各々違ったフレームタイミングで到来するが、このＬ個の到来波信号の推定信号を後述のＭ波合成器５８で合成するためには、各々の信号のフレーム同期を一致させる必要がある。適応制御プロセッサ５９より入力されるＬ個の到来波推定信号ｙ１(ｔ)〜ｙＬ(ｔ)に対するフレーム同期タイミングｔ１〜ｔＬに基づいて、各々のＬ個の信号を適切に遅延させＬ個全ての推定信号のフレームを同期させる。
【００３３】
Ｍ波合成器５８では遅延補正手段Ｂ２のＬ個の出力信号の内、相関器５４より入力される各々の到来波推定信号に対する受信電力Ｐを用い、その受信電力の大きいＭ個の到来波推定信号のみを合成して到来波信号を出力する。
【００３４】
送信タイミング制御手段Ｂ３ではＬ個の到来波の推定信号から得られる各信号の遅延時間を用いて、送信信号ｓ(ｔ)の送信タイミングの制御を行う。遅延時間の差は伝播距離の差であるため、送信側で前もってＬ個の異なるタイミングの送信信号を生成し、到来方向にビームを向けて送信すれば、受信側ではタイミングの一致したマルチパスを介して受信することが出来る。
【００３５】
送信ビーム形成手段Ｂ４ではサンプリング周期Ｔｓごとに更新され入力される重み付け係数のベクトルＷ１〜ＷＬと異なるタイミングの送信信号ｓ(ｔ−ｔ１)〜ｓ(ｔ−ｔＬ)を複素乗算器５ｂ１ｉ〜５ｂＬｉ（１≦ｉ≦Ｋ）で乗算し、複素加算器５ｃ１〜５ｃＫにおいて、その乗算結果を足し合わせて、サンプリング周期Ｔｓごとに合成信号を出力する。上述の操作は、Ｌ個の独立な線形合成を行うことに相当し、受信部で得られた重み付け係数ベクトルを用いることで、到来波と同じ方向にビームを持つ放射パターンで送信信号を送信することが出来る。
ＲＦ信号発生器５ｄ１〜５ｄＫは送信ビーム形成手段Ｂ３の出力信号に周波数変換を施し、ＲＦ帯の信号としてアンテナ素子５１１〜５１Ｋに送る。
【００３６】
本発明の第２の実施例を説明する構成図を図３に示す。
第２の実施例が図４で表された第１の実施例と異なる点は、図３におけるＭ波合成器７８と適応制御プロセッサ７９の機能である。
適応制御プロセッサ７９の具体的な構成を図４に示す。適応制御プロセッサ７９の基本的な構成は第１の実施例の適応制御プロセッサ５９を表した図２とほぼ同じであるが、閾値比較器８５１〜８５Ｌの出力が異なる。閾値比較器８５１〜８５Ｌの出力は、入力である各々到来波推定信号の誤差信号ｅ１(ｔ)〜ｅＫ(ｔ)の２乗平均が閾値以下に落ちたタイミングからＬ個の到来波のフレーム同期タイミングｔ１〜ｔＬ、およびその時点での誤差信号の２乗平均の値ｅ１〜ｅＬを出力する。
【００３７】
Ｍ波合成器７８は適応制御プロセッサ７９から入力されるＬ個の誤差値の内、値の小さいＭ個を選択し、その誤差値が出力されるＭ個の到来波推定信号を合成し出力する。
以上が第１の実施例と異なる点であり、 他の動作は全く同じである。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明による適応送受信機によれば、干渉波抑圧のためにアレーアンテナを適用し、重み付けのための重み付け係数を計算するために必要な誤差信号を到来波のフレームタイミング検出にも用いることで新たな同期回路が不要となる。また誤差信号から得られるフレームタイミングの検出精度は高く、そのタイミングを用いて送信信号の適応制御を行えば、通信相手側の受信特性を改善することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適応送受信機の第１の実施例の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】図１の実施例における適応制御プロセッサの構成を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の適応送受信機の第２の実施例の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】図３の実施例における適応制御プロセッサの構成を説明するためのブロック図である。
【図５】送信信号のフレーム構成を説明するための図である。
【図６】従来の適応送受信機の第１の実施例の構成を説明するためのブロック図である。
【図７】図６の適応制御プロセッサの構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
２１  プリアンブル信号
２２  データ信号
３１１乃至３１Ｋ、５１１乃至５１Ｋ  アンテナ素子
３２１乃至３２Ｋ、５２１乃至５２Ｋ  ベースバンド信号発生器
３３、４３、５３、６３  参照信号メモリ
３４、５４  相関器
３５１ｍ乃至３５Ｌｍ、３ｂ１ｍ乃至３ｂＬｍ、５５１ｍ乃至５５Ｌｍ、５ｂ１ｍ乃至５ｂＬｍ  複素乗算器
３６１乃至３６Ｌ、３ｃ１乃至３ｃＫ、５６１乃至５６Ｌ、５ｃ１乃至５ｃＫ  複素加算器
３７１乃至３７Ｌ、３ａ１乃至３ａＬ、５７１乃至５７Ｌ、５ａ１乃至５ａＬ  遅延器
３８、５８、７８  Ｍ波合成器
３９、５９、７９  適応制御プロセッサ
４１、６１  重み演算回路
４２１乃至４２Ｌ、６２１乃至６２Ｌ  複素減算器
６４１乃至６４Ｌ  平均２乗誤差演算器
６５１乃至６５Ｌ、８５１乃至８５Ｌ  閾値比較器
３ｄ１乃至３ｄＫ、５ｄ１乃至５ｄＫ  ＲＦ信号発生器
Ｂ１  ビーム形成手段
Ｂ２  遅延補正手段
Ｂ３  送信タイミング制御手段
Ｂ４  送信ビーム形成手段
【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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