(57)【要約】本発明はアレイ・アンテナにキャリブレーションを施す方法に関し、この方法においては、−ブランチに対して割り当てられている疑似ランダム・シーケンスを用いて試験信号を生成し、−アレイの複数のブランチの各々において、生成した試験信号を実信号に加算することによって、前記アレイ・アンテナから送出する合算信号を生成し、−前記合算信号を受信用アンテナで受信し、−受信した合算信号と、試験信号を生成するために用いられている疑似ランダム・シーケンスと同一の疑似ランダム・シーケンスのレプリカとの間の相関を求め、−求めた相関結果に処理を施してブランチの特性を評価し、−評価して得られたブランチの特性に基づいて前記アレイ・アンテナにキャリブレーションを施す。【選択図】図１
2010540894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ・アンテナにキャリブレーションを施す方法において、
−ブランチに対して割り当てられている疑似ランダム・シーケンスを用いて試験信号を生成し、
−アレイの複数のブランチの各々において、生成した試験信号を実信号に加算することによって、前記アレイ・アンテナから送出する合算信号を生成し、
−前記合算信号を受信用アンテナで受信し、
−受信した合算信号と、試験信号を生成するために用いられている疑似ランダム・シーケンスと同一の疑似ランダム・シーケンスのレプリカとの間の相関を求め、
−求めた相関結果に処理を施してブランチの特性を評価し、
−評価して得られたブランチの特性に基づいて前記アレイ・アンテナにキャリブレーションを施す、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
分配網の複数のブランチの夫々に割り当てられている複数の疑似ランダム・シーケンスは、それら疑似ランダム・シーケンスどうしの間の相互相関、並びに、それら疑似ランダム・シーケンスの各々と実信号との間の相互相関が、略々ゼロ相関、または完全にゼロ相関となるように選択されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記分配網に含まれるブランチの個数はＭ個であり、１つの疑似ランダム・シーケンスに含まれるチップの個数はＮ個であり、そのＮの値が、Ｎ≧Ｍであるように選択されていることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
複数のブランチの夫々に割り当てられている複数の疑似ランダム・シーケンスは、ウォルシュ関数を用いた疑似ランダム・シーケンス、または、Ｍ系列を用いた疑似ランダム・シーケンスのうちから選択されていることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
実信号は複数の送信シンボルを含んでおり、実信号のシンボル持続時間Ｔｓは、チップ持続時間Ｔｃの倍数となるように、即ち、Ｔｓ＝Ｐ・Ｔｃとなるように選択されていることを特徴とする請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
試験信号の疑似ランダム・シーケンスの先頭チップのリーディング・エッジを、実信号のシンボルを変調するために用いられているパルスのリーディング・エッジに同期させることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
試験信号の電力が、実信号の電力と比べて無視可能なほど小さな電力に選択されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の方法。
【請求項８】
疑似ランダム・シーケンスのチップの振幅が、実信号の振幅よりはるかに小さな振幅に選択されていることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記疑似ランダム・シーケンスとして、バランス型疑似ランダム・シーケンスが選択されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載の方法。
【請求項１０】
相関器でレプリカを生成するために用いられている疑似ランダム・シーケンスのレプリカの先頭チップを、受信した合算信号に含まれており前記相関器へ供給されている試験信号を生成するために用いられている疑似ランダム・シーケンスの先頭チップに同期させることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項記載の方法。
【請求項１１】
相関結果の処理は、当該ブランチのグループ遅延及び伝搬損失及び移相量を求めることを含むものであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記受信用アンテナの出力部から前記相関器の入力部までの受信経路における遅延及び損失及び移相量を求めるようにしており、その際に、
−試験信号を生成するために用いられている疑似ランダム・シーケンスを、前記受信経路の入力部へ切替え、
−切替えによって前記受信経路の入力部へ供給されてくる疑似ランダム・シーケンスと、当該疑似ランダム・シーケンスのレプリカとの間の相関を求め、
−求めた相関結果に処理を施して前記受信経路における遅延及び損失及び移相量を求める、
ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の疑似ランダム・シーケンスとして、
−それら全ての疑似ランダム・シーケンスの夫々の先頭チップが略々同一時刻にスタートするようにしたならば、それら疑似ランダム・シーケンスどうしの間の相互相関が、ゼロ相関または無視可能なほど小さな相関となるような、複数の疑似ランダム・シーケンスであって、且つ、
−実信号のパルス波形と、それら疑似ランダム・シーケンスの各々とを同期させたならば、その実信号のパルス波形と、当該疑似ランダム・シーケンスとの間の相互相関がゼロ相関または無視可能なほど小さな相関となるような、複数の疑似ランダム・シーケンス、
が選択されていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記試験信号として、その帯域幅が、送信する実信号の帯域幅と同一の帯域幅に制限された試験信号が選択されていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記試験信号として、
−実信号に含まれているパルスのパルス波形と同一のパルス波形を有するパルスから成る試験信号であって、且つ、
−ブランチに対して割り当てられている疑似ランダム・シーケンスを用いて生成された試験信号であって、当該疑似ランダム・シーケンスが、その他のブランチに割り当てられている疑似ランダム・シーケンスに対して直交性を有すると共に、実信号に対して割り当てられている疑似ランダム・シーケンスに対して直交性を有する試験信号、
が選択されていることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項記載の方法。
【請求項１６】
生成した試験信号を実信号に加算する際に、結合器を用いて実信号と試験信号とをＲＦで混合することにより、試験信号から実信号の送信チェーンへのフィードバックを防止しつつ加算を行うことを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項記載の方法。
【請求項１７】
送信された合算信号を、前記アレイ・アンテナと前記受信用アンテナとの開口結合を利用して、更なる処理に十分なだけの電力をもって捕捉できるように、前記受信用アンテナが前記アレイ・アンテナに近接した位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか１項記載の方法。
【請求項１８】
前記受信用アンテナによって前記アレイ・アンテナの放射特性が乱されることのないように、前記受信用アンテナが前記アレイ・アンテナの配置平面と略々同一平面に配置されており、且つ、前記受信用アンテナの配設方向が前記アレイ・アンテナの配設方向と略々同一方向とされていることを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項記載の方法。
【請求項１９】
コンピュータで実行されることにより請求項１乃至１８の何れか１項記載の方法を実行可能にするコンピュータ・プログラム。
【請求項２０】
請求項１８記載のコンピュータ・プログラムを格納した記録媒体。
【請求項２１】
アレイ・アンテナにキャリブレーションを施す装置において、
−ブランチに対して割り当てられている疑似ランダム・シーケンスを用いて試験信号を生成するための試験信号生成器と、
−各々のブランチごとに備えられた加算器であって、生成された試験信号を実信号に加算することにより、前記アレイ・アンテナから送出される合算信号を生成するための加算器と、
−前記合算信号を受信できるように配設された受信用アンテナと、
−疑似ランダム・シーケンスのレプリカを生成するためのレプリカ生成器と、
−受信された合算信号と生成されたレプリカとの間の相関を求め、その相関結果に処理を施して対応するブランチの特性を評価し、評価して得られたブランチの特性に基づいて前記アレイ・アンテナにキャリブレーションを施すための処理手段と、
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２２】
前記試験信号生成器と、前記受信用アンテナの出力部から発する受信経路との間で、切替えを行うプロセスを更に含むことを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
請求項１乃至１８の何れか１項記載の方法を実行するための請求項２１又は２２記載の装置。
【請求項２４】
アレイ・アンテナと請求項２１、２２、又は２３記載の装置とを備えた、ＧＮＳＳに使用するための、または、ＳＡＲセンサとして使用するための衛星。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイ・アンテナにキャリブレーションを施す方法及び装置であって、請求項１に記載の方法、並びに請求項２１に記載の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アレイ・アンテナは、例えば全世界的ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ：グローバル・ナビゲーション・サテライト・システム）の衛星などに用いられており、この種の衛星システムの具体例としては、「ガリレオ」という名称で呼ばれている現在構築中のヨーロッパ衛星ナビゲーション・システムなどがある。アレイ・アンテナは更に、合成開口レーダ・センサ（ＳＡＲセンサ）を装備した衛星による画像作成レーダ・システムにも用いられており、また、通信衛星にも用いられている。アレイ・アンテナの励振の制御を行うには、アレイ・アンテナの分配網及びそれに結合した複数の放射器から成るアレイ構造の各ブランチの特性が既知でなければならない。アレイ・アンテナの各ブランチの特性を表す典型的なパラメータとしては、そのブランチを通過して伝搬する信号の伝搬時間、位相、それに振幅がある。それら特性の値が既知であれば、それらの値に基づいてアレイ・アンテナの各信号経路（即ち各ブランチ）にキャリブレーションを施すことができ、もって、そのアレイ・アンテナの励振の改善された制御を可能とすることができる。しかしながら多くの場合、アレイ・アンテナが通常動作を実行しているときには、それら特性を評価する（即ちそれらの特性の値を求める）ことも、そのアレイ・アンテナにキャリブレーションを施すことも不可能である。それらが不可能であるのは、それらを実行するには特別の試験信号（即ちキャリブレーション信号）を送信しなければならないため、アレイ・アンテナの通常動作を中断せざるを得ないことによるものである。このことは、ＧＮＳＳにおいては特に重大な点であり、なぜならば、ＧＮＳＳでは、動作の連続性を維持することがシステム要件として義務付けられているからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って本発明の目的は、システムのパフォーマンスを大きく劣化させることがなく、アレイ・アンテナにキャリブレーションを施す方法及び装置を提供することにある。また、それはアレイ・アンテナを連続的に動作させつつキャリブレーションを施すことを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的は、請求項１に記載した特徴を備えたアレイ・アンテナにキャリブレーションを施す方法により達成され、また、請求項２１に記載した特徴を備えた対応する装置により達成される。本発明の更なる実施の形態は、従属請求項を主題としたものである。
【０００５】
本発明の基本概念は以下の通りである。先ず、ブランチに対して割り当てられている疑似ランダム・シーケンス（疑似ノイズ・シーケンスとも呼ばれている）を用いて試験信号を生成し、そして、当該ブランチにおいて、生成した試験信号を実信号に加算する。その加算により得られた合算信号をアレイ・アンテナから送信する。その送信した合算信号を受信して解析することによって、当該ブランチの特性を評価する（即ち特性値を求める）ことができる。以上の手順は、アレイ・アンテナの複数のブランチのうちの特定の１つのブランチに対して適用することも、また、幾つかのブランチから成るブランチ群に対して適用することも、また、全てのブランチに対して適用することも可能であり、目的とするキャリブレーション・パフォーマンス（キャリブレーション精度及びキャリブレーション実行時間）に応じて、その適用対象を定めればよい。こうしてブランチの特性を評価したならば、その評価により求められた特性値に基づいて、アレイ・アンテナにキャリブレーションを施すことができ、より具体的には、そのアレイ・アンテナの励振係数にキャリブレーションを施すことができる。本発明の本質的な利点の１つは、アレイ・アンテナの通常動作の実行中に試験ないしキャリブレーションを実行できることにあり、即ち、試験ないしキャリブレーションを実行する際に、アレイ・アンテナの連続動作を中断する必要がないことにある。そして、これが可能であるのは、試験信号を実信号に加算するようにしているからである。そのため本発明は、ＧＮＳＳに適用するのに特に適しており、なぜならば、ＧＮＳＳのサービスの連続性を維持できるからである。ブランチの特性の評価によって得られた情報は、その情報を直接利用して、例えばオンボードで（従って高速ないしリアルタイムで）、アレイ・アンテナの励振係数の補正ないし補償を行うことができ、即ちアレイ・アンテナに一種のキャリブレーションを施すことができる。本発明はアクティブ・アレイ・アンテナにも適用することができ、パッシブ・アレイ・アンテナにも適用することができる。また更に、本発明は、送信用アレイ・アンテナにキャリブレーションを施すという目的に用いるときに特に優れた利点をもたらすものである。
【０００６】
本発明の１つの実施の形態によれば、アレイ・アンテナにキャリブレーションを施す方法が提供され、この方法は、
−ブランチに対して割り当てられている疑似ランダム・シーケンスを用いて試験信号を生成し、
−アレイの複数のブランチの各々において、生成した試験信号を実信号に加算することによって、前記アレイ・アンテナから送出する合算信号を生成し、
−前記合算信号を受信用アンテナで受信し、
−受信した合算信号と、試験信号を生成するために用いられている疑似ランダム・シーケンスと同一の疑似ランダム・シーケンスのレプリカとの間の相関を求め、
−求めた相関結果に処理を施してブランチの特性を評価し、
−評価して得られたブランチの特性に基づいて前記アレイ・アンテナにキャリブレーションを施す、
ようにした方法である。
【０００７】
この方法は、例えば、ＧＮＳＳの衛星の内部で実施することも可能であり、ＳＡＲセンサの内部で実施することも可能であり、通信衛星の内部で実施することも可能である。そして、この方法を実施することにより、アレイ・アンテナにキャリブレーションを施すことができ、より具体的には、アレイ・アンテナの励振係数にキャリブレーションを施すことができる。
【０００８】
本発明に関して、実信号は、あるサービスを実現するためにアレイ・アンテナが送信している信号のことである。例えばＧＮＳＳの場合であれば、その実信号とは、ユーザ機器へ宛てた衛星位置及び時刻についての情報を搬送しているＣＤＭＡ拡散信号のことである。
【０００９】
本発明の更なる実施の形態によれば、複数のブランチの夫々に割り当てられている複数の疑似ランダム・シーケンスは、それら疑似ランダム・シーケンスどうしの間の相関特性が良好であると共に、それら疑似ランダム・シーケンスの各々と実信号との間の相関特性もまた良好であるように選択されている。ここで相関特性が良好であるというのは、任意の２つの疑似ランダム・シーケンスどうしの間の相関、それに、複数の疑似ランダム・シーケンスの各々と実信号との間の相関が、ゼロ相関、または、少なくとも無視可能なほど小さな相関であるという意味である。それら相関特性が良好であることによって、分配網の複数のブランチのうちのある特定のブランチに対応した相関器の出力部において、当該ブランチに固有の試験信号の影響と実信号の影響とが良好に分離され、且つ、当該ブランチに固有の試験信号の影響とその他のブランチの夫々に固有の夫々の試験信号の影響とが良好に分離される。そのため、これによって、複数のブランチの特性の評価を同時並行的に実行することが可能となっており、ひいては、短時間のうちに極めて効率的に評価を実行することが可能となっている。
【００１０】
本発明の更なる実施の形態によれば、前記分配網に含まれるブランチの個数はＭ個であり、１つの疑似ランダム・シーケンスに含まれるチップの個数はＮ個であり、そのＮの値が、Ｎ≧Ｍであるように選択されている。これによって、Ｍ個の疑似ランダム・シーケンスから成る疑似ランダム・シーケンス集合において、そこに含まれる疑似ランダム・シーケンスどうしの間の相関特性が好適なものとされている。尚、各チップの持続時間はＴｃである。
【００１１】
本発明の更なる実施の形態によれば、複数のブランチの夫々に割り当てられている複数の疑似ランダム・シーケンスは、ウォルシュ関数を用いた疑似ランダム・シーケンス、または、Ｍ系列を用いた疑似ランダム・シーケンスのうちから選択されている。
【００１２】
本発明の更なる実施の形態によれば、実信号は複数の送信シンボルを含んでおり、実信号のシンボル持続時間Ｔｓは、チップ持続時間Ｔｃの倍数となるように、即ち、Ｔｓ＝Ｐ・Ｔｃとなるように選択されている。
【００１３】
本発明の更なる実施の形態によれば、試験信号の疑似ランダム・シーケンスの先頭チップのリーディング・エッジを、実信号のシンボルを変調するために用いられているパルスのリーディング・エッジに同期させるようにしている。
【００１４】
本発明の更なる実施の形態によれば、試験信号の電力が、実信号の電力と比べて無視可能なほど小さな電力に選択されている。これによって、アレイ・アンテナを備え本発明を実施するように構成されたシステムのパフォーマンスに対して、その試験信号の電力が及ぼす悪影響を無視可能なほど小さくすることができる。
【００１５】
本発明の更なる実施の形態によれば、疑似ランダム・シーケンスのチップの振幅が、実信号の振幅よりはるかに小さな振幅に選択されている。これによって、試験信号の電力を実信号に対して無視可能なほど小さな電力とすることができ、ひいては、システムのパフォーマンスに対する試験信号の電力の悪影響を無視可能なほど小さくすることができる。
【００１６】
本発明の１つの実施の形態によれば、前記疑似ランダム・シーケンスとして、バランス型疑似ランダム・シーケンスが選択されている。これによって、特に、送信帯域幅が無限または非常に大きなものである場合に、実信号のシンボルのパルス波形と疑似ランダム・シーケンスとの間の相互相関を無視可能なほど小さくすることができる。尚、ここでバランス型疑似ランダム・シーケンスというのは、その疑似ランダム・シーケンスに含まれている＋１チップの個数と−１チップの個数とが同数の疑似ランダム・シーケンスのことである。
【００１７】
更に、本発明の１つの実施の形態によれば、前記相関器でレプリカ信号を生成するために用いられている疑似ランダム・シーケンスのレプリカの先頭チップを、受信した合算信号に含まれており前記相関器へ供給されているキャリブレーションを施そうとするブランチに対応した疑似ランダム・シーケンスの先頭チップに同期させるようにしている。この同期を達成するには、例えば、遅延ロック・ループ（ＤＬＬ）などを用いればよい。
【００１８】
本発明の１つの実施の形態によれば、前記相関結果の処理は、当該ブランチにおける励振係数の符号遅延、伝搬損失、及び位相を求めることを含むものである。信号がブランチを通過するのに要する伝搬時間による遅延であるグループ遅延と、信号がブランチを通過する際に生じる振幅の変化量である伝搬損失と、信号がブランチを通過する際に生じる位相の変化量であるエラーとしての移相量とは、アレイ・アンテナのブランチの本質的な特性であり、また特に、アレイ・アンテナにキャリブレーションを施す上で、そして、より具体的には、アレイ・アンテナの励振の制御を行う上で重要な特性である。グループ遅延は、相関ピークの時刻と実信号生成器の基準時刻との比較により求められる（上述した実施の形態に関して説明したように、実信号生成器の基準時刻は試験信号生成器の基準時刻と同期させている）。伝搬損失は、相関ピークに対応した振幅の測定値から求められる。励振係数の位相は、相関ピークの位相の測定値から求められる。
【００１９】
本発明の更なる実施の形態によれば、前記受信用アンテナの出力部から前記相関器の入力部までの受信経路における遅延及び損失を求めるようにしており、その際に、
−試験信号を生成するために用いられている疑似ランダム・シーケンスを、前記受信経路の入力部へ切替え、
−切替えによって前記受信経路の入力部へ供給されてくる疑似ランダム・シーケンスと、当該疑似ランダム・シーケンスのレプリカとの間の相関を求め、
−求めた相関結果に処理を施して前記受信経路における遅延及び損失を求める、
ようにしている。
【００２０】
前記受信経路における遅延及び損失は、特性値（アレイ・アンテナの夫々のブランチにおける遅延及び損失及び移相量の値）の算出に影響を及ぼすものであり、それゆえ、排除または補償する必要がある。従って、前記受信経路における遅延及び損失の値を求めることは、最終的に必要とする特性値を高精度で求める上で有用である。
【００２１】
内部キャリブレーションを実行するのに適した本発明の１つの実施の形態によれば、前記複数の疑似ランダム・シーケンスとして、
−それら全ての疑似ランダム・シーケンスの夫々の先頭チップが略々同一時刻にスタートするようにしたならば、それら疑似ランダム・シーケンスどうしの間の相互相関が、ゼロ相関または無視可能なほど小さな相関となるような、複数の疑似ランダム・シーケンスであって、且つ、
−実信号のパルス波形と、それら疑似ランダム・シーケンスの各々とを同期させたならば、その実信号のパルス波形と、当該疑似ランダム・シーケンスとの間の相互相関がゼロ相関または無視可能なほど小さな相関となるような、複数の疑似ランダム・シーケンス、
が選択されている。
【００２２】
本発明の更に別の実施の形態によれば、前記試験信号として、その帯域幅が、送信する実信号の帯域幅と同一の帯域幅に制限された試験信号が選択されている。この実施の形態が用いられるのは、特に、アレイ・アンテナから送信する合算信号（実信号に試験信号を加算した信号）の周波数帯域が、（法規上の理由から）他のシステムに割り当てられている周波数帯域に重なることのないように、特定の値を超えないようにせねばならない場合などである。そして、かかる場合には、本発明の別の実施の形態を用いることが提案される。
【００２３】
試験信号の帯域幅と実信号の帯域幅とを同一とする場合の実施の形態であって、内部キャリブレーションを実行するのに適した本発明の別の実施の形態によれば、前記試験信号として、
−実信号に含まれているパルスのパルス波形と同一のパルス波形を有するパルスから成る試験信号であって、且つ、
−ブランチに対して割り当てられている疑似ランダム・シーケンスを用いて生成された試験信号であって、当該疑似ランダム・シーケンスが、その他のブランチに割り当てられている疑似ランダム・シーケンスに対して直交性を有すると共に、実信号に対して割り当てられている疑似ランダム・シーケンスに対して直交性を有する試験信号、
が選択されている。
【００２４】
本発明の更なる実施の形態によれば、生成した試験信号を実信号に加算する際に、結合器を用いて実信号と試験信号とをＲＦで混合することにより、試験信号から実信号の送信チェーンへのフィードバックを防止しつつ加算を行うようにしている。
【００２５】
本発明の更なる実施の形態によれば、送信された合算信号を、前記アレイ・アンテナと前記受信用アンテナとの開口結合を利用して、更なる処理に十分なだけの電力をもって捕捉できるように、前記受信用アンテナが前記アレイ・アンテナに近接した位置に配置されている。この実施の形態とする場合の構成例としては、例えば、ブーマーを備え、受信用アンテナがそのブーマーの頂部に取付けられており、その受信用アンテナの配設方向がアレイ・アンテナへ向かう方向とされている構成などがある。
【００２６】
更なる実施の形態によれば、前記アレイ・アンテナに対する前記受信用アンテナの相対位置が、前記アレイ・アンテナの放射特性を乱すことのない相対位置に選定されている。この実施の形態とする場合の特に有利な構成例としては、前記受信用アンテナが、前記アレイ・アンテナのアレイと同一平面に、且つ、そのアレイの縁部に配置されている構成などがある。ここで、同一平面に配置されているというのは、前記受信用アンテナのアンテナ開口が、前記アレイ・アンテナのアンテナ開口の配設平面と略々同一平面に配置されており、且つ、前記受信用アンテナの配設方向と前記アレイ・アンテナの配設方向とが同一方向とされているという意味である。更に、前記受信用アンテナが前記アレイ・アンテナのアレイに近接した位置に配置されているようにすることで、両方のアンテナに作用する温度の影響が同一となるために温度安定性が増大するという利点や、ハードウェア機器の収容が容易になるという利点も得られる。
【００２７】
本発明の更なる実施の形態によれば、コンピュータで実行されることにより本発明に係る上記方法を実行可能にするコンピュータ・プログラムが提供される。
【００２８】
本発明の更なる実施の形態によれば、本発明に係るコンピュータ・プログラムを格納した記録媒体が提供される。この記録媒体は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリーカード、ディスケット、それに、コンピュータ・プログラムを電子的アクセスが可能な状態で格納するのに適したその他の様々な種類のデータ格納媒体などである。
【００２９】
本発明の更なる実施の形態によれば、アレイ・アンテナの分配網の複数のブランチの夫々の特性を評価するための装置が提供され、この装置は、
−ブランチに対して割り当てられている疑似ランダム・シーケンスを用いて試験信号を生成するための試験信号生成器と、
−各々のブランチごとに備えられた加算器であって、生成された試験信号を実信号に加算することにより、前記アレイ・アンテナから送出される合算信号を生成するための加算器と、
−前記合算信号を受信できるように配設された受信用アンテナと、
−疑似ランダム・シーケンスのレプリカを生成するためのレプリカ生成器と、
−受信された合算信号と生成されたレプリカとの間の相関を求め、その相関結果に処理を施して対応するブランチの特性を評価し、評価して得られたブランチの特性に基づいて前記アレイ・アンテナにキャリブレーションを施すための処理手段と、
を備えた装置である。
【００３０】
本発明の更なる実施の形態によれば、前記試験信号生成器と、受信経路（前記受信用アンテナの出力部から始まる受信経路）との間で、切替えを行うプロセスを更に含む装置が提供される。
【００３１】
本発明の１つの実施の形態によれば、前記装置は、本発明に係る方法を実行するための装置である。
【００３２】
本発明の更なる実施の形態は、ＧＮＳＳに使用するための、または、ＳＡＲセンサとして使用するための衛星に関するものであり、この衛星は、アレイ・アンテナと、上述した本発明に係る装置とを備えたものである。
【００３３】
本発明の以上の特徴並びにその他の特徴を、以下に詳述する実施の形態の説明を通して更に明らかにして行く。
【００３４】
以下に提示する本発明の詳細な説明は、幾つかの具体的な実施の形態に即した説明である。ただし本発明は、それら具体的な実施の形態のみに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係る、アレイ・アンテナの内部キャリブレーションのための送信経路及び受信経路を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る、シンボルを変調するためのパルス波形を示した図である。２通りの送信帯域幅（無限または非常に大きな送信帯域幅と、制限された送信帯域幅）に対応したパルス波形を図示したものである。
【図３】本発明に係る直交性の概念を説明するための図であり、この直交性には、疑似ランダム・シーケンスとパルス波形との間の直交性と、疑似ランダム・シーケンスどうしの間の直交性とがある（上側の図は、レプリカの疑似ランダム・シーケンスが、Ｍ個の疑似ランダム・シーケンスのうちのある１つの疑似ランダム・シーケンスと異なっている場合を示しており、下側の図は、レプリカの疑似ランダム・シーケンスが、Ｍ個の疑似ランダム・シーケンスのうちのある１つの疑似ランダム・シーケンスと同一である場合を示している）。
【図４】本発明の実施の形態に用いられる結合器を示した図であり、この結合器は試験信号が実信号の送信チェーンへフィードバックするのを防止するものである。
【図５】本発明の実施の形態において、受信経路（Ｒｘ経路）の特性（グループ遅延、減衰量、移相量）にキャリブレーションを施すために、送信経路（Ｔｘ経路）及び受信経路（Ｒｘ経路）のキャリブレーションをどのように利用するかを示した図である。
【図６】本発明の別の実施の形態に係るキャリブレーション方式を示した図であり、この実施の形態は、試験信号の帯域幅を実信号の帯域幅と同一にする場合の実施の形態である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下の説明の中では具体的な数値を明示することもあるが、ただしその具体的な数値はあくまでも具体例を提示することを目的としたものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３７】
図１には、送信用アレイ・アンテナ（図中に「送信部」と記した部分）が示されている（図示例の送信用アレイ・アンテナはアクティブ・アレイ・アンテナであるため、分配網と複数の放射器とを備えている）。図１には更に、受信用アンテナ及びそれに付随する信号処理チェーン（図中に「受信部」と記した部分）が示されている。この信号処理チェーンは、送信用アレイ・アンテナの特性を評価して（即ち、送信用アレイ・アンテナの特性値を求めて）、送信用アレイ・アンテナにキャリブレーションを施すためのものである。
【００３８】
図１には更に、送信用アレイ・アンテナの第ｌ番ブランチにおける移相器及びアクティブ振幅変調器の機能を有する構成要素（ＡlＴｘ・ｅｘｐ（ｊφlＴｘ））が示されている。振幅変調の機能は、例えば可変利得増幅器（ＶＧＡ）などによって得られる。図１には更に、記号τl，ｋによって伝搬遅延が示されている（この記号中のｋは、第ｌ番ブランチの合計伝搬遅延に対する複数の寄与のうちの第ｋ番の寄与を表している）。
【００３９】
送信用アレイ・アンテナの複数のブランチには、その各々のブランチごとに加算器が備えられている。各ブランチの加算器は、当該ブランチに対して割り当てられている疑似ノイズ・シーケンス（疑似ランダム・シーケンス）を、試験信号として、実信号に加算するものであり、こうして実信号に試験信号が加算された合算信号が、当該ブランチの放射器から送出される。
【００４０】
送信用アレイ・アンテナの複数のブランチには、夫々に異なった疑似ノイズ・シーケンス（疑似ランダム・シーケンス）が割り当てられており、それら疑似ノイズ・シーケンスは、ＰＲＮ生成器（疑似ランダム・ノイズ生成器）によって生成される。このＰＲＮ生成器は、あらゆるパターンの疑似ノイズ・シーケンスを生成することができ、それら疑似ノイズ・シーケンスが、送信用アレイ・アンテナの分配網の複数のブランチの夫々に割り当てられている。従って、複数のブランチには、その各々に対して、そのブランチに固有のＰＲＮシーケンス（疑似ランダム・シーケンス）が割り当てられている。
【００４１】
受信部は受信用アンテナを含んでおり、この受信用アンテナは送信用アレイ・アンテナに近接した位置に配置されている。受信用アンテナを介して受信された信号は、相関器へ供給される。相関器はその受信信号と、受信部のＰＲＮ生成器が生成した疑似ノイズ・シーケンス（これはレプリカと呼ばれる）との間の相関を求める。従って、受信部のＰＲＮ生成器は、送信部のＰＲＮ生成器が生成する疑似ノイズ・シーケンスと同一の疑似ノイズ・シーケンスを、レプリカとして生成することのできるものである。更に、受信部のＰＲＮ生成器が生成するレプリカと、受信信号に含まれている複数の疑似ノイズ・シーケンスのうちの所望の疑似ノイズ・シーケンスとを同期させることができるようにしてあり、それらを同期させるには、例えば遅延ロック・ループなどが用いられる。
【００４２】
以下に、図１に示した構成に適用する内部キャリブレーション方式について詳細に説明する。
【００４３】
この内部キャリブレーションのメカニズムは、以下に列挙するパラメータに基づいたものである。
【００４４】
アレイ・アンテナに関するパラメータとしては以下のものがある。
【００４５】
Ｍ：これはアレイ・アンテナの放射器の個数であり、従って、アレイ・アンテナの分配網のブランチの個数でもある。
【００４６】
疑似ランダム・シーケンスに関するパラメータとしては以下のものがある。
【００４７】
ＰＮl：これは複数の拡散用の疑似ノイズ・シーケンス（疑似ランダム・シーケンス）のうちの、第ｌ番ブランチのキャリブレーションに用いられる、第ｌ番疑似ノイズ・シーケンス（疑似ランダム・シーケンス）を表している。
【００４８】
Ｎ：これは１つの疑似ランダム・シーケンスに含まれるチップの個数である。ここでは全てのＰＮl疑似ランダム・シーケンスにおいて、Ｎは同一であるものとしている。Ｍ個のブランチに割り当てられるＭ個の疑似ランダム・シーケンスから成る集合において、その集合に含まれる疑似ランダム・シーケンスどうしの間の相関特性を好適なものとするには、このＮの値を、放射器の個数であるＭの値と等しいかそれ以上とすべきであり、これを式で表すと、Ｎ≧Ｍとなる。
【００４９】
ｃlｉ：これはＰＮl疑似ランダム・シーケンスに含まれる複数のチップのうちの第ｉ番チップを表している。
【００５０】
ｐｃａｌ（ｔ）：これはＰＮl疑似ランダム・シーケンスに含まれる複数のチップの各々を変調するために用いられているパルス波形を表わしている。また、このパルス波形の持続時間をＴｃで表す。従ってチップ・レートはｆｃ＝１／Ｔｃである。０≦ｔ≦Ｔｃの領域ではｐｃａｌ（ｔ）≠０であり、その他の領域ではｐｃａｌ（ｔ）＝０である。
ｐｃａｌ（ｔ）≠０    ０≦ｔ≦Ｔｃ
ｐｃａｌ（ｔ）＝０    その他
【００５１】
Ａlｃａｌ：これは第ｌ番ブランチに割り当てられている疑似ランダム・シーケンスの振幅を表している。この振幅の大きさはブランチごとに異なることがある（また、この振幅の大きさは求めようとする励振係数の振幅ＡlＴｘの大きさに関連している）。
【００５２】
以上にパラメータとして説明した記号を用いて、第ｌ番ブランチに割り当てられている疑似ランダム・シーケンスを表すと、下式のように表される。
【００５３】
【数１】
2010540894.tif 000003
【００５４】
実信号に関するパラメータとしては以下のものがある。
【００５５】
Ｔｓ：これは実信号に含まれる送信シンボルの持続時間を表している。
【００５６】
ｐｓ（ｔ）：これは送信シンボルを変調するために用いられているパルス波形を表している。送信帯域幅が無限である場合には、このｐｓ（ｔ）は、例えばＲＥＣＴ関数（矩形関数）と見なすことができ、その場合、０≦ｔ≦Ｔｃの領域ではｐｓ（ｔ）＝１であり、その他の領域ではｐｓ（ｔ）＝０である。
ｐｓ（ｔ）＝１    ０≦ｔ≦Ｔｃ
ｐｓ（ｔ）＝０    その他
【００５７】
一方、送信帯域幅が一定の帯域幅に制限されている場合には、このパルス波形は、図２に示したように、振幅が漸減するリップル分を含むと共に、リーディング・エッジが有限の傾きを有するものとなる。
【００５８】
また更に、送信帯域幅が有限の帯域幅の場合には、振幅Ａlｃａｌを各チップごとに異ならせることによって、即ち、Ａlｃａｌ，ｉ≠Ａlｃａｌ，ｉ＋ｋ（ただしｋ＞１）とすることによって、送信している実信号のパルス波形と試験信号のパルス波形との間の直交性を改善できることがある。
【００５９】
ωｃ：これは搬送波周波数である。
【００６０】
ｓ（ｔ）：これは連続する一連のバイナリ・シンボルから成るシンボル・ストリームを表している。
【００６１】
ＡＴｘ：これはアレイ・アンテナの複数のブランチの入力部に供給されている実信号の振幅を表している。
【００６２】
アレイ・アンテナに関する更なるパラメータとして以下のものがある。
【００６３】
ＡlＴｘ：これは第ｌ番ブランチの励振係数の振幅を表すパラメータである。
【００６４】
φlＴｘ：これは第ｌ番ブランチの励振係数の位相を表すパラメータである。
【００６５】
評価すべき（その値を求めるべき）パラメータとしては以下のものがある。
【００６６】
τl（ｔ）：これは第ｌ番ブランチの構成要素（ケーブル、増幅器、移相器、放射器）の夫々の要素遅延が集積した合計遅延、即ちグループ遅延を表すパラメータである。
【００６７】
ρl（ｔ）：これは第ｌ番ブランチの構成要素（ケーブル、増幅器、移相器、放射器）の夫々の要素損失が集積した合計損失（電力損失）を表すパラメータであり、損失がゼロのときにはρl＝１である。
【００６８】
φlＴｘは励振係数の位相を表す。
【００６９】
また更に、この内部キャリブレーションでは、以下に列挙する条件１〜７を満足するようにする。
【００７０】
条件１．疑似ランダム・シーケンスの先頭チップのリーディング・エッジを、実信号を変調しているパルスのリーディング・エッジに同期させること。
【００７１】
条件２．疑似ランダム・シーケンスのチップ・レートを、実信号のシンボル・レートの倍数にすること。この条件を式で表すと、Ｔｓ＝Ｐ・Ｔｃとなり、ここでＰは疑似ランダム・シーケンスの長さＫの倍数である。また、Ｋ＝Ｑ・Ｎであり、ここでＱ≧１である。
【００７２】
条件３．疑似ランダム・シーケンスのチップの振幅を、実信号の振幅と比べてはるかに小さな振幅にすること。これは、疑似ランダム・シーケンスを実信号に加算しても、それによってシステム・パフォーマンスが劣化しないようにする（即ち、疑似ランダム・シーケンスが、地上の受信機にとって無視可能なほど小さなものであるようにする）ためである。この条件を、第ｌ番ブランチに割り当てられている疑似ランダム・シーケンスのチップの振幅に関して式で表すと、Ａlｃａｌ≪ＡＴｘとなる。
【００７３】
条件４．前記相関器で用いられている疑似ランダム・シーケンスのレプリカの先頭チップを、分配網のブランチにおいて実信号に加算され受信経路を介して受信された疑似ランダム・シーケンスの先頭チップに同期させること。この条件を満足するには、例えば遅延ロック・ループ（ＤＬＬ）などを用いればよい。
【００７４】
条件５．複数のブランチに割り当てる前記複数の疑似ランダム・シーケンスを、それら疑似ランダム・シーケンスどうしを同期させたならば（即ち、それら全ての疑似ランダム・シーケンスの夫々の先頭チップが互いに同一時刻にスタートするようにしたならば）、それら疑似ランダム・シーケンスどうしの間の相互相関がゼロ相関となるようなものとすること。この条件を式で表すと、下式になる。
【００７５】
【数２】
2010540894.tif 000004
【００７６】
条件６．複数のブランチに割り当てる前記複数の疑似ランダム・シーケンスを、実信号のシンボルを変調しているパルス波形ｐｓ（ｔ）と、それら疑似ランダム・シーケンスの各々とを同期させたならば、その実信号のパルス波形と、当該疑似ランダム・シーケンスとの間の相互相関がゼロ相関となるようなものとすること。この条件を式で表すと、下式になる。
【００７７】
【数３】
2010540894.tif 000005
【００７８】
上記条件６を満足するには、前記疑似ランダム・シーケンスとして、バランス型疑似ランダム・シーケンス（図３に示したように、＋１チップの個数と−１チップの個数とが等しい疑似ランダム・シーケンス）を用いればよい（ただしその場合、送信帯域幅が無限または少なくとも非常に広くなければならない）。
【００７９】
条件７．送信帯域幅を、無限または少なくとも非常に広い帯域幅とすること。
【００８０】
以下に、この内部キャリブレーションのプロシージャについて説明する。
【００８１】
実信号の各パルスが送信されるときの送信用アレイ・アンテナの出力信号は、下式で表される。
【００８２】
【数４】
2010540894.tif 000006
【００８３】
上式において、第ｌ番ブランチのグループ遅延τl（ｔ）及びグループ損失ρl（ｔ）は、この第ｌ番ブランチの信号経路を伝搬する実信号とキャリブレーション信号（試験信号）との両方に対して、全く同じように影響を及ぼしている。また同様に、第ｌ番ブランチの励振係数の振幅ＡlＴｘは、この第ｌ番ブランチの入力部における実信号の振幅ＡＴｘと試験信号の振幅Ａlｃａｌとの両方に対して、全く同じように影響を及ぼしている。
【００８４】
上式で表される送信用アレイ・アンテナからの出力信号は、受信用アンテナの入力部に達したときには、その電力が更に低下しており、この電力の低下は以下の２つの要因により生じるものである。
−自由空間伝搬損失。この損失により、信号の電力は送信用アレイ・アンテナと受信用アンテナとの間隔が増大するほど指数関数的に低下する。また、その指数関数の指数の値は送信用アレイ・アンテナと受信用アンテナとの間隔によって（近傍波伝搬の場合と遠隔波伝搬の場合とで）異なったものとなる。
−送信用アレイ・アンテナ及び受信用アンテナの利得（即ち、開口結合度）。
【００８５】
これらの要因により、受信用アンテナの出力部に発生する信号は、下式で表されるものとなる。
【００８６】
【数５】
2010540894.tif 000007
【００８７】
上式において、τlｔｘ ｒｘは、送信用アレイ・アンテナから受信用アンテナまでの伝搬に関する伝搬遅延を表している。この伝搬遅延の大きさは、衛星の打上げ前に地上において評価する（その値を求める）ことができ、それが可能であるのは、送信用アレイ・アンテナから受信用アンテナまでの伝搬経路の距離が正確に分かっているからである。
【００８８】
また、上式において、ＢlＴｘの値はＡＴｘ・ＡlＴｘの値に比例し、Ｂlｃａｌの値はＡjｃａｌ・ＡlＴｘの値に比例する。その比例係数は、送信用アレイ・アンテナと受信用アンテナとの間の開口結合度の大きさと、それらアンテナの間の自由空間伝搬損失の大きさとによって決まる。その比例係数に対しては、地上においてキャリブレーションを施すことができ、そのキャリブレーションにおいては、下式で表される関係が成り立つようにする。尚、下式に含まれるｕの値については多くの場合、ｕ＝２としている。
【００８９】
【数６】
2010540894.tif 000008
【００９０】
上式において、振幅の大きさを表しているＢlＴｘの値には、第ｌ番ブランチの信号経路の損失ρlの影響が組込まれていないことに注意されたい。
【００９１】
また、係数Ｋl及び伝搬時間τlｔｘ ｒｘの値は、夫々のブランチごとに異なり、従って文字lが異なればそれらの値が異なる。これは、夫々のブランチに対応した放射器の位相中心の位置が夫々に異なるため、それら放射器の位相中心と受信用アンテナの位相中心との距離も夫々に異なり、その結果、自由空間伝搬損失及び伝搬時間が夫々のブランチごとに異なることによるものである。
【００９２】
受信用アンテナの出力と、第ｌ番ブランチに割り当てられているＰＲＮシーケンスとの間の相関を求めることによって、全体としての遅延及び損失に対する第ｌ番ブランチの寄与を評価することができ、その場合の相関器の出力は下式で表される。
【００９３】
【数７】
2010540894.tif 000009
【００９４】
更に、先に列挙した条件１〜７のうち、条件１、条件４、条件５、及び条件６から、遅延時間τｍａｘ＝τl＋τlｔｘ ｒｘのときに、上式で表される相関器の出力は最大値を取り、その最大値は下式で表される。
【００９５】
【数８】
2010540894.tif 000010
【００９６】
また、遅延時間τｍａｘの値は、例えば遅延ロックループ（ＤＬＬ）などを用いて求められる。
【００９７】
また、試験信号の振幅Ａlｃａｌと、励振係数の振幅ＡlＴｘの予測値と、自由空間伝搬損失（Ｋlで表される）との、３つのパラメータの値が既知であるため、第ｌ番ブランチの経路損失ρlは、相関器の出力のピーク振幅から求められる。
【００９８】
また、伝搬時間τlｔｘ ｒｘの値は、地上でキャリブレーションを施した時点で既知となっており、更に、相関器の（従ってレプリカ生成器の）基準時刻と実信号発生器の基準時刻とをリンクさせてあるため（これを図１に「時刻情報伝達」と記したリンクで表した）、グループ遅延τlは、相関ピークに対応した時刻から求められる。
【００９９】
そして、相関ピークにおける遅延時間に対応した相関器の出力の位相を評価することによって、第ｌ番ブランチの励振係数の位相が求められる。この位相の評価は、例えば、位相ロック・ループ（ＰＬＬ）と遅延ロック・ループ（ＤＬＬ）とを結合したものなどを用いて行うことができる。
【０１００】
以下に、このアレイ・アンテナのキャリブレーションの基本概念を実際に実施する際の幾つかの留意点が明らかにされる。それら留意点について手短に説明する。
【０１０１】
衛星に搭載するために、受信用アンテナを送信用アレイ・アンテナから十分に離して設置することができない場合には（衛星に搭載すると、それらアンテナの離隔距離は通常、数メートル程度となる）、受信用アンテナを遠隔場の条件下におくことはできない。それゆえ、アンテナ指向性図におけるいわゆるグレーティングローブを利用することは不可能である。その場合には、近接場−遠隔場の条件下で、即ち、アンテナ開口結合度を表すパラメータを用いて、受信信号の電力と送信信号の電力との関係を表すようにする。
【０１０２】
帯域幅が有限である場合には、疑似ランダム・シーケンスの複数のチップの一連のパルス波形を、そのパルス波形と実信号のシンボルのパルス波形との相互相関がゼロ相関となるような、そういうパルス波形にするように努める必要がある。そして、それらのパルス波形の間の相互相関がゼロ相関にならなかった場合には、そのことによって残留した寄与のために、パラメータの値の評価におけるパフォーマンスが劣化していないことを確認する必要があり、その確認は感度解析によって行う。帯域幅が有限である場合には、チップごとに振幅を異ならせることによって、即ちｋ≠ｉのときにＡlｃａｌ，ｉ≠Ａlｃａｌ，i+kであるようにすることによって、そのパフォーマンスが改善されることがある。
【０１０３】
実信号と試験信号とはＲＦで混合することができるため、試験信号の帯域幅を十分に広くすることができ、それによって、試験信号のパルス波形を、実信号のパルス波形と比べてリップル分がはるかに少ないパルス波形とすることができる。また、試験信号の帯域幅を広くすることによって、試験信号の融通性及び適合性が高めることができるため、試験信号のパルス直交性を改善することができる。また、結合器を用いて実信号と試験信号とをＲＦで混合することにより、試験信号から実信号の伝送チェーンへのフィードバックを防止するようにするとよい。図４に、そのような結合器の１つの具体例を示した。
【０１０４】
受信経路の構成要素による損失及び伝搬遅延に関する限り、２通りのオプションが考慮され、それらの影響（遅延、損失、移相量に対する影響）が無視可能なほど小さいこともあれば、それらの影響を評価してキャリブレーションを施すことが重要であることもある。これは、地上でのキャリブレーションによって行うことができる。ただし、衛星の打上げ後に、追加のキャリブレーションとして、衛星内で受信経路のキャリブレーションを行うようにすることも考えられる。これを行うには、図５に示したように、試験信号を生成するＴＳＧＵ（試験信号生成器：Test Signal Generation Unit）と相関器の入力部とを接続することのできる接続路を付加する。そして、試験信号（疑似ランダム・シーケンス）の供給先を、送信用アレイ・アンテナのキャリブレーション対象の経路であるブランチの側（図５に参照番号１で示した）と、測定経路である受信経路の側（図５に参照番号２で示した）との間で連続的に切替えるようにする。
【０１０５】
送信用アレイ・アンテナと受信用アンテナとの間の離隔距離は、パラメータを評価するためのアルゴリズムがその離隔距離を利用できるように、そして、その評価のパフォーマンスを劣化させることがないように、非常に高い精度をもって判定する必要がある。そのための方法としては、例えば、送信用アレイ・アンテナの複数の放射器の夫々の位相中心から受信用アンテナの位相中心までの距離を正確に計測すると共に、夫々の放射器から受信用アンテナまでの伝搬時間τlｔｘ ｒｘ及び自由空間伝搬損失Ｋlを求め、それらに基づいて送信用アレイ・アンテナと受信用アンテナとの間の離隔距離を判定するという方法がある。
【０１０６】
もう１つ重要な点は、受信用アンテナの出力部において、受信信号とレプリカとをできる限り正確に同期させ、自己相関関数の「ピーク」が得られるようにすることである。そのためには、遅延ロック・ループを用いて受信信号をトラッキンするようにするとよい。またその際には、熱雑音と、それによるトラッキング符号の位相誤差とが、非常に小さくなるようにすべきである。
【０１０７】
送信用アレイ・アンテナから送出する出力信号は、法規の定めに違反することがないように（例えば、宇宙通信用周波数帯に重なることなどがないように）、その帯域幅が制限されていなければならず、そのためには、実信号に加算するキャリブレーション信号即ち試験信号の帯域幅もそれと同じ帯域幅に制限しておく必要がある。しかしながら、試験信号の帯域幅を制限することによって、試験信号のパルス波形ｐｃａｌ（ｔ）の品質に多大の悪影響が及ぶおそれがある。即ち、試験信号のパルス波形ｐｃａｌ（ｔ）のスペクトル拡散幅は、本来、実信号のシンボルのパルス波形ｐｓ（ｔ）のスペクトル拡散幅よりはるかに広くなければならず、そうでなければ、実信号のパルス波形ｐｓ（ｔ）と試験信号の疑似ランダム・シーケンスとの間の直交性条件を満足することができないのである。例えば、実信号のパルス波形ｐｓ（ｔ）が、そのスペクトル拡散が矩形関数ＲＥＣＴ（１）で表され、そのためそのスペクトル成分が８ＭＨｚの幅に亘るものである場合には、試験信号のパルス波形ｐｃａｌ（ｔ）としては、そのスペクトル拡散が矩形関数ＲＥＣＴ（３６）で表され、そのためそのスペクトル成分が少なくとも１００ＭＨｚの幅に亘るものが用いられる。従って、ペイロードの帯域幅の制限（例えばガリレオの場合には４０ＭＨｚである）に適合させなければならないとすれば、それらパルスの間のパルス相関はゼロ相関になり得ず、そのことが、キャリブレーション精度に悪影響を及ぼしかねない。ただし、キャリブレーション信号（試験信号）のパルス波形の振幅が非常に小さければ、帯域幅を制限していない試験信号を実信号に加算して送出しても、他のサービス（例えば宇宙通信など）に割り当てられている無線周波数の利用を阻害するおそれはない（従って、法規の定めに違反するおそれはない）。ただし、別方式のキャリブレーション方式として、試験信号の帯域幅を、実信号の送信帯域幅と同一の帯域幅に制限したキャリブレーション方式も考えられ、それについて以下に説明する。
【０１０８】
以下に説明するのは、試験信号の帯域幅を実信号の帯域幅と同一にする場合の、別方式のキャリブレーション方式である。
【０１０９】
上で説明したキャリブレーション方式におけるプロシージャの基本原理を考察すれば明らかなように、そのキャリブレーション方式における重要な点は、夫々に異なった疑似ランダム・シーケンスから成る複数の試験信号どうしの間の相関が「理想としては」ゼロ相関となるようにすること、並びに、それら試験信号の疑似ランダム・シーケンスの各々と実信号のパルス波形との間の相関が「理想としては」ゼロ相関になるようにすること（図３参照）にあった。そして、これら２つの直交性（即ちゼロ相関性）のうち、前者の直交性は、送出する信号の帯域幅が十分に広くなければ、即ち、試験信号の帯域幅を実信号の帯域幅と同一にしなければならない場合には、達成することが困難ることに留意すべきある。以上を要約すると、上で説明したキャリブレーション方式では、
−符号直交性（code orthogonality）（条件５）、
−パルス直交性（pulse orthogonality）（条件６）、
これら２つの直交性を維持することを必要条件としていた。
【０１１０】
以下に説明する別方式のキャリブレーション方式は、符号直交性を維持するだけで、キャリブレーションを行える方式である。このキャリブレーション方式は、特に、例えばグローバル・サテライト・ナビゲーション・システムなどのように、実信号を疑似ランダム・シーケンスによって変調した拡散スペクトル信号を用いるシステムに適用される方式である。この方式では、試験信号は以下に列挙する条件を満足するものでなければならない（新たに追加する条件には８番から付番している）。
【０１１１】
条件８．試験信号のパルス波形を、実信号のシンボルのパルス波形と同一のパルス波形とすること（即ち、ｐｃａｌ（ｔ）＝ｐｓ（ｔ）であり、従って、Ｔｃ＝Ｔｓである）。
【０１１２】
条件３．試験信号の振幅を、実信号の振幅と比べてはるかに小さな振幅とすること（これは、先に説明した基本的方式のキャリブレーション方式における条件３と同じものである）。
【０１１３】
条件４．試験信号をその他の経路のキャリブレーションのための疑似ランダム・シーケンスと直交性を有するＰＮシーケンス（疑似ランダム・シーケンス）で拡散させるようにすること（これは、先に説明した基本的方式のキャリブレーション方式における条件５と同じものである）。
【０１１４】
条件９．試験信号を実信号の疑似ランダム・シーケンスと直交性を有するＰＮシーケンス（疑似ランダム・シーケンス）で拡散させるようにする。
【０１１５】
この別方式のキャリブレーション方式の基本原理を図６に示した。
【０１１６】
この別方式のキャリブレーション方式によれば、実信号の各パルスが送信されるときの送信用アレイ・アンテナの出力信号は、下式で表される。
【０１１７】
【数９】
2010540894.tif 000011
【０１１８】
この別方式のキャリブレーション方式でも、この信号が、送信用アレイ・アンテナから送信されて受信用アンテナで受信される。
【０１１９】
先に説明した基本的方式のキャリブレーション方式の場合と同様に、この別方式のキャリブレーション方式でも、その受信信号と、送信用アレイ・アンテナの第ｌ番ブランチに割り当てられている疑似ランダム・シーケンスのレプリカとの間の相関を求める。条件９が満足されるようにしてあれば、相関器の出力に対する実信号からの寄与（影響）は消失している。また、条件５が満足されるようにしてあれば、他のキャリブレーション用の疑似ランダム・シーケンスからの寄与（影響）も消失している。そのため、下式で表される値を有する自己相関関数の相関ピークが得られる。
【０１２０】
【数１０】
2010540894.tif 000012
【０１２１】
この相関ピークの振幅及び位相に処理を施して、この相関ピークに対応した遅延時間を求め、それを実信号生成器の基準時刻と比較することにより、送信用アレイ・アンテナの第ｌ番ブランチにおける位相及び振幅と、この第ｌ番ブランチの内部の伝搬時間とを求めることができる。これについては、基本的方式のキャリブレーション方式に関連して既に説明した通りである。
【０１２２】
この別方式のキャリブレーション方式における新規開発事項は、互いの間に高精度の直交性を有すると共に、実信号を拡散させている疑似ランダム・シーケンスとの間にも高精度の直交性を有するＮ個の疑似ランダム・シーケンスを選定することにある。ただし、通常、グローバル・サテライト・ナビゲーション・システムでは、１つの信号に対して、また１つの衛星に対して、ただ１つの疑似ランダム・シーケンスしか割り当てられていない。更に、この直交性は、ある１つの遅延時間だけに対応して達成されればよく（同期型のＣＤＭＡ（符号分割多重接続）の場合）、そのため、疑似ランダム・シーケンスにある程度の長さがあれば、それによって、キャリブレーションに用いるそれら疑似ランダム・シーケンスの集合を適切に選定するための十分な自由度が得られる。
【図１】
2010540894.tif 000013
【図２】
2010540894.tif 000014
【図３】
2010540894.tif 000015
【図４】
2010540894.tif 000016
【図５】
2010540894.tif 000017
【図６】
2010540894.tif 000018
【国際調査報告】
2010540894.tif 000019
2010540894.tif 000020