(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ・エレメントと、
該複数のアンテナ・エレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期して個別にサンプリングするサンプリング手段と、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号を、隣接する前記アンテナ・エレメント毎に単位遅延時間づつ順次長く設定された時間で遅延させる遅延手段と、この遅延手段でそれぞれ遅延されたサンプリング信号に、分離されるべき信号各々に対して振幅および位相を調整する調整手段と、これらの調整手段で調整された信号を、前記遅延手段の遅延時間の短い側から逐次加算するとともに、各々の加算に要する処理時間は前記単位処理時間より短い時間である加算手段と、を備え、
さらに、前記加算手段のうち最終段の加算手段の加算結果である合成信号と、期待信号とから、分離されるべき信号毎の誤差信号を求めて伝送線を介して前記調整手段に伝送する誤差計算手段を共通に備え、
前記調整手段は各々、分離されるべき信号毎に、同じ前記誤差信号と遅延されたサンプリング信号に基づいて、振幅及び位相を調整するための重み値を計算することを特徴とする符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナ。
【請求項２】
請求項１記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、送信及び受信が時分割双方向通信である場合に、前記調整手段における、振幅及び位相を調整するための計算された重み値を、送信用信号の重み値に、用いることを特徴とする符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナ。
【請求項３】
請求項１記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、送信及び受信が周波数分割双方向通信である場合に、送信信号用重み値補正手段を共通に設けるとともに、前記調整手段における、振幅及び位相を調整するための計算された重み値を、この送信信号用重み値補正手段に伝送し、受信信号との周波数の違いに基づく補正を行った上で、各アンテナ・エレメントに前記伝送線を介して伝送し、送信信号の重み付けに用いることを特徴とする符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナ。
【請求項４】
請求項１〜３記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、各アンテナエレメントに対応して、前記加算手段の遅延時間と等しい遅延時間を持つバイパス手段を設け、このバイパス手段により前記加算手段をバイパス可能としたことを特徴とする符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナ。
【請求項５】
請求項４記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、各アンテナエレメントに対応して設けられ、少なくとも前記サンプリング手段と前記遅延手段と前記調整手段と前記加算手段とを含むアンテナユニット部の故障を検知する故障検知手段を設け、この故障検知手段が故障を検知したときに前記バイパス手段を動作させ、前記加算手段をバイパスさせることを特徴とする符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナ。
【請求項６】
請求項４載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、各アンテナエレメントに対応して設けられ、少なくとも前記サンプリング手段と前記遅延手段と前記調整手段と前記加算手段とを含むアンテナユニット部を取り外し可能に構成すると共に、このアンテナユニット部の取り外しを検知する取り外し検知手段を設け、この取り外し検知手段が取り外しを検知したときに前記バイパス手段を動作させ、前記加算手段をバイパスさせることを特徴とする符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）によるセルラー基地局用のアダプティブ・アレイ・アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラー方式の移動体電話装置においては、サービスすべきエリアをセルと呼ばれる小区画に切り分け、それぞれのセルに基地局を配置し、基地局は自分の属するセル内を無線区間として、セル内にある移動局を把握し、セル内の移動局からの通信回線要求、もしくはセル内の移動局に対する通話要求に対して、通話回線の確保を行い、また通話終了後は速やかに通話回線の終了操作をおこなう。
【０００３】
また、移動局が通話状態にあり、移動することにより隣接セルに移動する場合、無線通信路が確保されている間（移動局が自セル内にいる間）に、隣接セルに移動する可能性を察知し、移動する先であるセルの基地局と連携して、通話がとぎれることなく、通信回線を引き渡す操作を行う。
【０００４】
ここで、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）を用いたセルラ一方式移動体電話装置においては、多くの移動局に対するサービスを同時に行うために、多数の周波数チャンネルを用意し、通話中の移動局毎に異なる周波数チャンネルを用意し、基地局はそれぞれの周波数チャンネルに対応して同時に通話回線を確保している。
【０００５】
一方、移動局を小型、軽量、低消費電力化するために、一般に移動局は同時には１周波数のみの受信を行えるのみであるため、移動局が移動して隣接セルに移る場合、事前に基地局は移動する先の基地局の周波数チャンネル情報等を通知し、速やかに移動局を隣接セルの基地局に引き渡す操作を行うが、移動局の周波数設定の変更等の作業により時間を要し、セル間の切り替えに、通話の瞬断は避けられない問題があった。
【０００６】
これに対して、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を用いたセルラー方式の移動体電話装置においては、多くの移動局に対するサービスを同時に行うために、互いに相関の小さい（場合によって直交した）符号系列を多数用意し、それぞれの通話に対応する情報をこの符号系列それぞれにて拡散して送信している。受信時には通話回線に対応する符号にて逆拡散することにより、必要な通話情報を取得できる。
【０００７】
この符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）においては同一周波数にて複数の通話回線が確保できるため、移動局が移動して隣接セルに移る場合、移動局は同一周波数を受信し、自セルの基地局からの通話を継続すると同時に、隣接セル基地局からの自局に対する拡散符号系列で逆拡散することにより、同一周波数にて送信される隣接セル基地局からの自局に対する回線を確保することができる。従って、移動局が隣接セルに移動した場合の通話回線の切り替えは上記ＦＤＭＡの場合に比較して、はるかにスムーズに行われる。
【０００８】
ところで、セルラー方式の移動体電話装置は、セルに対応して小無線区間で通話回線を確保するため、広域的に見れば、同一周波数をセル単位で再利用しており、周波数利用効率を著しく増加させた。しかし、近年移動局の増加に伴い、同時通話回線の増加が必要となり、また、都市部においては基地局設置のための新たな場所の確保が難しい等の理由から、従来以下の小ゾーンセルによる周波数再利用が難しくなった。
【０００９】
そこで、指向性アンテナを用いることにより、同一基地局において、基地局からの方位角により従来のセル領域を分割して、それぞれ独立した領域として扱う方式（セクター方式）となった。ここで、セルを分割する領域をセクターと呼ぶ。従来のセルのみの構成と比較して、セクターを用いる方式はセルを小区域化して基地局数を増加させたのと等価な周波数利用効率が得られると同時に、移動局の移動に関しては、セクター間での移動がセル間の移動と比較して多いため、同一基地局にて移動に伴う操作が出来、基地局間でのやり取りを必要とするセル間の移動に対応する操作の煩雑さを回避できるという特長を持っていた。
【００１０】
ＣＤＭＡを用いた場合、受信された信号を分離すべき符号にて逆拡散する操作により、必要な信号を個別に取得できる。ここで、複数のアンテナ・エレメント（信号の合成を目的とした複数のアンテナをアンテナ・エレメントと呼び、以降アンテナ・エレメントの集合体をアンテナと呼び、以下区別して記す）で取得された信号を、区別すべき符号毎に位相合成することにより特定の信号に対するアンテナ指向性を、区別すべき信号毎同時に形成できる。この様な複数のアンテナ・エレメントを空間的に分離して配置し、区別すべき符号に対応して個別に同時に振幅および位相調整して合成するアンテナを符号分割アレイ・アンテナと呼ぶ。
【００１１】
アレイ・アンテナの特徴として、希望信号方向にアンテナ指向性を形成し、希望信号に対するＳ／Ｎ比を改善し、通信容量の増加や、通信品質の改善を図ることができる。同時に希望信号のＳ／Ｎ比を改善する別の特徴として、非希望信号の到来方向に対してアンテナ利得のほとんど無いヌル点を向けることにより、希望信号に対してはＳ／Ｎ比が改善し（実際には信号対干渉波比Ｓ／Ｄ）、やはり通信容量の増大や、通信品質の改善が見込める。このように、到来する信号に応じて、希望信号方向に指向性を与え、非希望信号方向にヌル点を向ける動作をもつアレイ・アンテナは一般にアダブティブ・アレイ・アンテナと呼ばれている。
【００１２】
このアダプティブ・アレイ・アンテナに関して、その性能を左右する動作アルゴリスム（すなわち、希望信号に対して指向性を向け、非希望信号方向にヌル点を向け、希望信号に対するＳ／Ｎ比を最大とするアルゴリズム）はＣＤＭＡ基地局の性能を決める重要な要素である。
【００１３】
アダブティブ・アレイのアルゴリズムは多くの研究が従来より為されており、最小二乗誤差法（Minimum  Mean  square  Error：MMSE）、最大ＳＮＲ法（Maximum  Signal‐to  Noise  ratio：MSN）、拘束付出力電力最小化法（Constrained  Minimization  of  Power：CMP）、定包絡線信号用アルゴリズム（Constant  Modulus  AIgorithm：CMA）等があり、最小二乗誤差方式の代表的なものとして、ＬＭＳ（Least  Mean  Square）アダプティブ・アレイがあり、ＣＭＰ法として、方向拘束付出力電力最小化法（Directional‐CMP：DCMP）やパワーインバージョン（Power  Inversion）方式等がある。これらアダプテイブ・アレイに関しては、文献：菊間信良著「アレイアンテナによる適応信号処理」（科学技術出版、１９９８）に詳しい。
【００１４】
ここで、構成が簡単でＣＤＭＡ基地局にも導入が検討されているＬＭＳアルゴリズムに注目する。例えば、参考文献（１）S．Tanaka，M．Sawahashi，F．Adachi，“Pilot  Sy1mbol−Assisted  Decision‐Directed  Coherent  Adaptive  Array  Diversity  for  DS−CDMA  Mobile  Radio  Reverse  Link，“  IEICE  Trans．Fundamentals，Vol．E80A，NO．12，pp．2445‐2453（1997）や、参考文献（２）田中、樋口、佐和橋、安達、「ＤＳ−ＣＤＭＡ適応アレイアンテナダイバーシチの屋内伝送実験特性」、信学技報ＲＣＳ９８６３（１９９８）、参考文献（３）田中、原田、井原、佐和橋、安達「Ｗ−ＣＤＭＡにおける適応アンテナアレイダイバーシチ受信の屋外実験特性」、信学技報ＲＣＳ９９‐１２７（１９９９）の様に、注目すべき信号電力によりアルゴリズムの収束時間が異なる問題を修正したＮｏｒｍａｌｉｚｅｄ ＬＭＳを採用している。
【００１５】
アダプティブ・アレイ動作において、各移動局に対して最適な重み値を決定するには、各移動局各々からの信号を受信する上り回線で実現するのが容易である。図６はＬＭＳアルゴリズムを実現するアダプティブ・アレイ・アンテナの構成例を示す図である。アンテナ・アレイ・エレメント数をＮとし、各アンテナ・エレメント６１−１〜６１−ｎで受信され、サンプリングされた信号をＸ１（ｍ）〜Ｘｎ（ｍ）とする。ｍはサンプリング時間に対応する整数である。ここで、アレイ・エレメント数Ｎの全体から得られる信号を行列表示して、Ｘ（ｍ）とする。
【００１６】
【数１】
0004020564.tif 000002
【００１７】
各々のアレイ・エレメント１〜Ｎに掛けられる時刻ｍにおける、振幅位相調整器６２−１〜６２−Ｎでの重み値をＷ１（ｍ）〜Ｗｎ（ｍ）とし、やはり行列表示して、Ｗ（ｍ）とする。
【００１８】
【数２】
0004020564.tif 000003
【００１９】
Ｘ（ｍ）とＷ（ｍ）を用いて、加算器６３でアレイ合成された出力ｙ（ｍ）は次式で与えられ、パイロット信号などの既知の想定される信号ｄ（ｍ）との差である誤差信号をε（ｍ）とする。
ｙ（ｍ）＝Ｗ（ｍ）H・Ｘ（ｍ）
ε（ｍ）＝ｄ（ｍ）−ｙ（ｍ）
【００２０】
ＬＭＳアルゴリズムの場合、重み値Ｗ（ｍ）を次式により逐次的に求める。すなわち、
Ｗ（ｍ＋１）＝Ｗ（ｍ）＋μ・Ｘ（ｍ）・ε*（ｍ）
である。ここで、μはステップサイズを表し、収束の速さ、雑音からの影響等を考慮して決定する。また、Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ＬＭＳの場合は信号の電力で規格化して、複数の信号各々に対して、同一の収束速度となる様に調整されている。
【００２１】
すなわち、Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ＬＭＳの場合、参考文献（１）の式（１３）と同様に、Ｗ（ｍ＋１）＝Ｗ（ｍ）＋μ・（Ｘ（ｍ）／Ｐ）・ε*（ｍ）
＝Ｗ（ｍ）＋（μ／Ｐ）・Ｘ（ｍ）・ε*（ｍ）---（ａ）
となる。ここで、Ｐは分離されるべき信号の電力である。μ／Ｐは信号の電力で規格化されたステップサイズである。ｙ（ｍ）を分離すべき信号の符号にて逆拡散して得られる信号、即ち分離されるべき信号をＺ（ｍ）とすれば、Ｐは
Ｐ＝｜Ｚ（ｍ）｜2
となる。また、式（ａ）は、
Ｗ（ｍ＋１）＝Ｗ（ｍ）＋μ・Ｘ（ｍ）・（ε*（ｍ）／Ｐ）---(ｂ)
と変形できる。このような処理を実現する回路が図６のウエイトコントローラ６４である。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナは、すべてのアンテナ・エレメントからの受信信号を全てウエイトコントローラに一旦取り込み、信号合成を行うべき複数の信号について、各アンテナエレメントにおける重み値（振幅及び位相）をウエイトコントローラから適応的に制御しつつ、加算する合成を同時に行う必要があった。
【００２３】
このように、受信信号の取り込みと、信号合成を行うべき複数の信号毎の重みをアンテナ・エレメントとウエイトコントローラとの間で行う必要がある。一般的に各アンテナ・エレメントの受信信号Ｘ１（ｍ）〜Ｘｎ（ｍ）、重み値Ｗ１（ｍ）〜Ｗｎ（ｍ）はデジタル信号に変換されており、Ｉ、Ｑの直交成分があり、各直交成分Ｉ、Ｑともｌ０ｂｉｔ以上のデータとなるから、これらのための並列配線を行うことにより回路的に煩雑となる問題点があった。
【００２４】
特に、アンテナが屋外に設置される場合には、アンテナ・エレメントの数に対応して、信号線数が著しく増加するという問題があった。また、既存の固定指向性アンテナにより構成された基地局のアンテナを容易に符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナに変更することができないという問題があった。
【００２５】
なお、時分割でシリアル高速伝送するとした場合、信号として必要なサンプリング速度の数十倍の高速伝送ラインが必要となり、回路的にも高価な部品を必要とする問題があった。
【００２６】
そこで、本発明は、符号分割アダプティブ・アレイ・アンテアにおいて、同時刻の複数アンテナ・エレメントの信号を用いて、分離すべき信号各々に対して重み付け加算する操作を、隣接アンテナ・エレメント間の限られた数の信号線のみを用いて行い、重み付け加算された各信号を屋内装置に伝送するとともに、各アンテナエレメントに重み値計算部を設け、重み付けのための信号線数を著しく減少させることを目的とする。
【００２７】
さらに、本発明は、符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、アンテナエレメントや送信部、受信部により構成される各アンテナユニット部に故障が生じた場合や、任意のアンテナユニット部を点検或いは修理などのために取り外す場合にも、アダプティブ・アレイ・アンテナの動作を中断させることなく継続することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナは、複数のアンテナ・エレメントと、該複数のアンテナ・エレメントより取り出された信号を所定時間間隔で同期して個別にサンプリングするサンプリング手段と、このサンプリング手段でサンプリングされたサンプリング信号を、隣接する前記アンテナ・エレメント毎に単位遅延時間づつ順次長く設定された時間で遅延させる遅延手段と、この遅延手段でそれぞれ遅延されたサンプリング信号に、分離されるべき信号各々に対して振幅および位相を調整する調整手段と、これらの調整手段で調整された信号を、前記遅延手段の遅延時間の短い側から逐次加算するとともに、各々の加算に要する処理時間は前記単位処理時間より短い時間である加算手段と、を備え、
さらに、前記加算手段のうち最終段の加算手段の加算結果である合成信号と、期待信号とから、分離されるべき信号毎の誤差信号を求めて伝送線を介して前記調整手段に伝送する誤差計算手段を共通に備え、
前記調整手段は各々、分離されるべき信号毎に、同じ前記誤差信号と遅延されたサンプリング信号に基づいて、振幅及び位相を調整するための重み値を計算することを特徴とする。
【００２９】
この請求項１記載の構成によれば、同時刻の複数アンテナ・エレメントの信号を重み付け加算する操作を、振幅及び位相調整された信号を遅延操作と隣接アンテナ・エレメント間の加算操作の繰り返しにより行うことで、屋内の信号処理装置への信号線数を、アンテナ・エレメント数に関わらず、セクタ数などの分離すべき信号数に見合った数に抑制できると共に、隣接するアンテナ・エレメント間の限られた数の配線のみを用いて、全体の配線長を短くすることができる。
【００３０】
さらに、各アンテナ・エレメントに対応して設けられている調整手段において振幅及び位相を調整するための重み値を計算するようにし、そのために各アンテナ・エレメントに共通する誤差信号のみを屋内側から伝送することで、重み値を適応的に調整しながら、必要な信号線数を著しく減少させ、全体の配線長を短くすることができる。
【００３１】
請求項２記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナは、請求項１記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、送信及び受信が時分割双方向通信である場合に、前記調整手段における、振幅及び位相を調整するための計算された重み値を、送信用信号の重み値に、用いることを特徴とする。
【００３２】
この請求項２記載の構成によれば、各アンテナ・エレメントに対応して受信信号から適応的に計算された重み値を、各アンテナ・エレメントでの送信信号の重み値にそのまま用いるから、付加的な手段とか、伝送線等を必要とせずに、送信もアダプティブアレイ動作とすることができる。
【００３３】
請求項３記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナは、請求項１記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、送信及び受信が周波数分割双方向通信である場合に、送信信号用重み値補正手段を共通に設けるとともに、前記調整手段における、振幅及び位相を調整するための計算された重み値を、この送信信号用重み値補正手段に伝送し、受信信号との周波数の違いに基づく補正を行った上で、各アンテナ・エレメントに前記伝送線を介して伝送し、送信信号の重み値に用いることを特徴とする。
【００３４】
この請求項３記載の構成によれば、各アンテナ・エレメントに対応して受信信号から適応的に計算された重み値を、受信信号との周波数の違いに基づく補正を行った上で、送信信号の重み値に用いるから、各アンテナ・エレメントでの送信信号の重み付けが正確に行なわれ、送信もアダプティブアレイ動作とすることができる。
【００３５】
請求項４記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナは、請求項１〜３記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、各アンテナエレメントに対応して、前記加算手段の遅延時間と等しい遅延時間を持つバイパス手段を設け、このバイパス手段により前記加算手段をバイパス可能としたことを特徴とする。
【００３６】
この請求項４記載の構成によれば、請求項１〜３に記載された、加算処理及び重み値計算を各アンテナエレメントで分散して処理する符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、各加算手段毎にバイパス手段を設けているから、アダプティブアレイの機能を維持したまま必要に応じてバイパスさせる処置を執ることができる。
【００３７】
請求項５記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナは、請求項４記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、各アンテナエレメントに対応して設けられ、少なくとも前記サンプリング手段と前記遅延手段と前記調整手段と前記加算手段とを含むアンテナユニット部の故障を検知する故障検知手段を設け、この故障検知手段が故障を検知したときに前記バイパス手段を動作させ、前記加算手段をバイパスさせることを特徴とする。
【００３８】
この請求項５記載の構成によれば、各アンテナユニット部に故障が発生した場合に、その故障発生に応じて加算手段は自動的にバイパスされるから、著しくアダプティブ・アレイ・アンテナの信頼性を向上させることができる。
【００３９】
請求項６記載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナは、請求項４載の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、各アンテナエレメントに対応して設けられ、少なくとも前記サンプリング手段と前記遅延手段と前記調整手段と前記加算手段とを含むアンテナユニット部を取り外し可能に構成すると共に、このアンテナユニット部の取り外しを検知する取り外し検知手段を設け、この取り外し検知手段が取り外しを検知したときに前記バイパス手段を動作させ、前記加算手段をバイパスさせることを特徴とする。
【００４０】
この請求項６記載の構成によれば、任意のアンテナユニット部を、点検とか、修理のために取り外す場合にも、その取り外しに応じて加算手段は自動的にバイパスされるから、アダプティブアレイの動作を中断させることなく、当該アンテナユニット部の修理などが可能である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について、説明する。アダプティブ・アレイ・アンテナにおけるＬＭＳアルゴリズムの場合の重み値Ｗ（ｍ）は、前述のように、アンテナ・エレメント数Ｎとしたとき、Ｎ次元の式となっている。しかし、より詳細に検討すれば、重み値Ｗｎ（ｍ）、入力信号Ｘｎ（ｍ）は各アンテナ・エレメントｎに付随したデータであり、誤差信号ε（ｍ）のみが全てのアンテナ・エレメントに関係するデータであることが判る。
【００４２】
このことから、共通する誤差信号ε（ｍ）を一括して全アンテナエレメントに伝送すれば、各アンテナ・エレメントで個々に重み値Ｗｎ（ｍ）を計算することができる。Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ＬＭＳの場合も同様に前述の式（ｂ）から、規格化された誤差信号ε（ｍ）／Ｐを一括して全アンテナエレメントに伝送すれば、各アンテナ・エレメントで個々に重み値Ｗｎ（ｍ）を計算することができる。
【００４３】
さらに、各アンテナ・エレメントの信号を、時間調整をして順次直列に加算すればアレイ合成された出力ｙ（ｍ）が得られる。本発明は、このような点に着目してなされたもので、アダプティブ・アレイ・アンテナに必要な、伝送線数を著しく減少するものである。
【００４４】
図１、図２、図３は本発明の実施例に係る符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナの特に受信系に関わるブロック図である。図１において、アンテナ・エレメント１−１〜アンテナ・エレメント１−Ｎは、基地局に空間的に分離設置されており、本実施例では１８個のアンテナ・エレメントが円環状に配置されたアレイ・アンテナを想定している。送受共用器２−１〜送受共用器２−Ｎは、送信信号或いは受信信号を切り換えて振り分ける。受信回路部３−１〜受信回路部３−Ｎは、受信した信号を増幅・周波数変換する。Ａ／Ｄ変換回路部４−１〜Ａ／Ｄ変換回路部４−Ｎは、各アンテナ・エレメントにおける受信したアナログ信号を、各アンテナ・エレメント間で同期してディジタル信号に変換する。
【００４５】
遅延回路部５−１〜遅延回路部５−Ｎは、後述するレジスタ部８−１Ａおよびレジスタ部８−１Ｂ間などで行う加算に充分な時間幅に対して、整数倍の遅延時間を持っている。そして、この例では、遅延回路部５−１が１単位遅延時間、遅延回路部５−２が２単位遅延時間、遅延回路部５−ＮがＮ単位遅延時間というように、隣接するアンテナ・エレメント毎に１単位遅延時間づつ、遅延時間が長くなっている。なお、最初の遅延回路部５−１の遅延時間を０とすることもでき、この場合当然ながら順次１単位遅延時間づづ短くされる。
【００４６】
重み付け・記憶回路部６−１〜重み付け・記憶回路部６−Ｎは、各アンテナ・エレメントに対して、分離すべき信号それぞれに対する振幅及び位相調整するための重み付けと共に、各受信信号を記憶するものであり、この詳細が図２に示されている。
【００４７】
図２で重み付け・記憶回路部６−１を代表して見ると、各アンテナ・エレメントに対して、分離すべき信号それぞれに対する振幅及び位相調整するための重み付け回路部６−１Ａと、入力された信号に各重み値を掛けた値をそれぞれレジスタＲｅ１〜Ｒｅ１２に記憶させる重み付け結果を保持するレジスタ部６−１Ｂと、各アンテナ・エレメントで同一時刻に同一時間幅にわたって同期取得された信号をそのままの形で保持しておくための記憶回路部６−１Ｃとから構成されている。
【００４８】
重み付け回路部６−１Ａは、分離すべき信号それぞれに対して、全アンテナエレメントに共通して伝送線１２を介して伝送される誤差信号εｎ（ｍ）と、受信信号とに基づいて、振幅及び位相調整するための重み値が計算される。その計算された重み値で、重み付けされた受信信号がレジスタ部６−１Ｂに記憶される。
【００４９】
この重み付け回路部６−１Ａの重み付け回路Ｗｔ１についての詳細図が図３に示されている。屋内側で計算され、分離すべき信号それぞれに対して共通に用いられる誤差信号ε１（ｍ）が各アンテナ・エレメントに伝送線１２を介して供給される。この誤差信号の共役値にステップサイズを掛けたμ・ε１*（ｍ）をレジスタ１４に記憶させ、これに入力信号Ｘ１（ｍ）を乗じ、一方レジスタ１６に記憶されている今回の重み値Ｗ１（ｍ）を加算して、新しい重み値Ｗ１（ｍ＋１）＝Ｗ１（ｍ）＋μ・Ｘ１（ｍ）・ε１*（ｍ）を得る。この新しい重み値Ｗ１（ｍ＋１）をレジスタ１７からレジスタ１６に移して次回の計算に用いるとともに、重み値Ｗ１（ｍ）を乗算器１８で入力信号Ｘ１（ｍ）に乗じ、重み付けされた受信信号Ｘ１（ｍ）・Ｗ１（ｍ）を出力する。
【００５０】
同じ誤差信号ε１（ｍ）を用いた計算が、重み付け回路部６−２Ａ〜６−ＮＡで重み付け回路Ｗｔ１に対して同様に行われる。また、分離されるべき信号に応じて、他の誤差信号εｉ（ｍ）を用いた計算が、重み付け回路部６−１Ａ〜６−ＮＡで重み付け回路Ｗｔｉに対して同様に行われる。
【００５１】
Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ＬＭＳの場合も同様に、重み付け計算が行われるが、この場合には、誤差信号εｉ（ｍ）に代えて、分離されるべき信号の電力Ｐで正規化した、εｉ（ｍ）／Ｐ、が使用されることになる。
【００５２】
初期値設定レジスタ７は、分離すべき信号それぞれに対する初期値を設定しておく。
【００５３】
加算手段８−１〜加算手段８−Ｎは、各アンテナ・エレメント間をつなぐ信号線１０−０〜信号線１０−Ｎ−１を介して送られてきた前段からの信号と重み付け・記憶回路部６−１ないし重み付け・記憶回路部６−Ｎからの重み付けされた信号とを加算し、次段に出力するものであり、この詳細が図２に示されている。図２で加算手段８−１を代表してみると、隣接アンテナ・エレメントからの信号（この場合は初期値設定レジスタ７の設定値である）を保持するためのレジスタ部８−１Ａと、各アンテナ・エレメントの信号を加算するためのレジスタ部８−１Ｂと、隣接アンテナ・エレメントからの信号との加算結果を入れるレジスタ部８−１Ｃとからなり、それぞれレジスタＲｅ１〜レジスタＲｅ１２を有している。
【００５４】
結果保持レジスタ９は、屋内側に設けられ、加算手段８−１〜加算手段８−Ｎで逐次重み付け加算され、屋内装置へ伝送するための信号線１０Ｎを介して送られてきた結果を保持するもので、この保持された結果が、それぞれ分離された信号となる。
【００５５】
誤差計算手段１１は、結果保持レジスタ９に保持された信号、即ちアレイ合成された出力ｙ（ｍ）と、パイロット信号などの既知の想定される信号ｄ（ｍ）とが入力され、その差である誤差信号ε（ｍ）を分離すべき信号毎に得て、伝送線１２を介して、各アンテナ・エレメントの重み付け回路部６−１Ａ〜６−ＮＡに供給する。
【００５６】
Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ＬＭＳの場合は、アレイ合成された出力ｙ（ｍ）から、分離すべき符号での逆拡散により、分離すべき信号の電力Ｐを求め、ε（ｍ）／Ｐを分離すべき信号毎に得て、伝送線１２を介して各アンテナ・エレメントの重み付け回路部６−１Ａ〜６−ＮＡに供給することになる。
【００５７】
ここで、レジスタ部６−１Ｂ、レジスタ部８−１Ａ、レジスタ部８−１Ｂ、レジスタ部８−１Ｃなどは、それぞれＲｅ１〜Ｒｅ１２の１２個のレジスタを有している。この内、レジスタＲｅ１〜レジスタＲｅ６は、この基地局のエリアであるセルを方位角によって区分された６つのセクタに対するものであり、レジスタＲｅ７〜レジスタＲｅ１０は、任意の位置或いは形状のセクタに対応するためのものである。また、レジスタＲｅ１１，レジスタＲｅ１２は、記憶回路部６−１Ｃに保持された、各アンテナ・エレメントで同一時刻に同一時間幅にわたって同期取得された信号を、加算手段８−１〜加算手段８−Ｎを介して、結果保持レジスタ９に伝送するためのものである。
【００５８】
このため、重み付け・記憶回路部６−１に設定される重み値は、重み付け回路Ｗｔ１〜Ｗｔ６では方位角によって区分された６つのセクタに対する値に設定され、重み付け回路Ｗｔ７〜Ｗｔ１０では任意の位置或いは形状のセクタに対応する値に設定され、また、重み付け回路Ｗｔ１１，Ｗｔ１２では零に設定される。
【００５９】
また、送信信号用重み値補正手段１３は、重み付け回路部６−１Ａ〜６−ＮＡで計算された重み値を、送信用の重み値に利用するために取り込み、受信信号周波数と送信信号周波数との違いによる重み値の誤差を補正するものである。
【００６０】
図４は本発明の実施例に係る符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナの特に送信系に関わるブロック図である。図４においては、符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナのアンテナ・エレメントの内、アンテナ・エレメント１−１，アンテナ・エレメント１−２について示している。他のアンテナ・エレメントについても同様である。
【００６１】
本発明の符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナのように、各移動局との間で通信を行う場合には、送信及び受信が同時に行える双方向通信が採用される。この場合、送信及び受信が時分割で行われる双方向通信方式と、送信周波数と受信周波数を異ならせて周波数分割で行われる双方向通信方式とがある。
【００６２】
図４は周波数分割で行われる双方向通信方式に適用される場合について示されている。この場合には、受信動作を通じて計算された重み値に対して、受信信号と送信信号との周波数の違いによる重み値の誤差を補正することにより、送信用の重み値に利用することができる。
【００６３】
このため、図１の伝送線１２を介して、受信動作を通じて計算された重み値を、重み付け回路部６−１Ａ〜６−ＮＡから送信信号用重み値補正手段１３に取り込み、受信信号と送信信号との周波数の違いによる重み値の誤差を補正する。そして、図４のように、補正された重み値を伝送線１２を介して重み付け回路部２４−１，２４−２に伝送し、それぞれ所定のレジスタに記憶させる。
【００６４】
この送信信号用重み値補正手段１３における重み値の補正は、例示として次のような方法により実行することができる。即ち、受信信号に対する重み値を基にして、信号の到来方向を推定することができる。この到来方向に対して、アレイ・アンテナの送信ビームが向き、他の方向に送信しないように各アンテナエレメントの送信信号用重み値を決定する。加えて、受信信号に対する重み値を基にして、ヌル点となる方向を求め、このヌル点の方向が等しくなるように送信信号用重み値を補正しても良い。場合によっては、ヌル点の方向が一致するように送信信号重み値を補正すれば良い場合もある。
【００６５】
図４において、屋内側の信号処理装置（図示していない）から信号線２５にて送られてきた各セクタ毎の信号は、重み付け回路部２４−１、２４−２に供給される。重み付け回路部２４−１、２４−２の重み付け回路Ｗｔ１〜Ｗｔ６には補正された重み値がそれぞれ設定されており、これら重み値と各セクタ毎の信号とが掛け算されて出力される。
【００６６】
加算回路部２３−１，加算回路部２３−２では、重み付け回路部２４−１、重み付け回路部２４−２からの各重み付けされた信号を加算する。この加算信号がＤ／Ａ変換回路部２２−１、Ｄ／Ａ変換回路部２２−２でアナログ信号に変換される。変調回路部２１−１、変調回路部２１−２では、アナログ信号に変換された重み付け加算信号で搬送波を変調する。そして変調された搬送波が、送受共用器２−１、送受共用器２−２を介して、アンテナ・エレメント１−１、アンテナ・エレメント１−２から送信される。
【００６７】
また、本発明において、送信及び受信が時分割に行われる時分割双方向通信方式に適用される場合には、送信信号と受信信号とに同じ周波数が用いられるから、アダプティブ・アレイ動作における各重み値は送信、受信とも全く同じ重み値となる。
【００６８】
このため、受信動作を通じて計算された重み値を、重み付け回路部６−１Ａ〜６−ＮＡから、送信用の重み付け回路部２４−１、２４−２に取り込む。したがって、各アンテナ・エレメントに対応して受信信号から適応的に計算された重み値を、各アンテナ・エレメントでの送信信号の重み値にそのまま用いて、付加的な手段とか、伝送線等を必要とせずに、送信もアダプティブアレイ動作とする。
【００６９】
さて、このように構成される、本発明の実施例に係る、符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナの受信動作を、図１，図２、図３を参照して説明する。
【００７０】
各アンテナ・エレメント１‐１〜１‐Ｎで受信された信号は、送受共用器２−１〜送受共用器２−Ｎで分岐され受信回路部３−１〜受信回路部３−Ｎに供給される。受信回路部３‐１〜受信回路部３‐Ｎで、受信信号は増幅、周波数フィルタリング、周波数ダウン・コンバートされ、Ａ／Ｄ変換回路部４−１〜Ａ／Ｄ変換回路部４−Ｎでデジタル信号に変換された後、遅延回路部５‐１〜遅延回路部５‐Ｎに供給される。
【００７１】
この遅延回路部５‐１〜遅延回路部５‐Ｎにおける遅延量は、レジスタ８‐１Ａ＋レジスタ８−１Ｂ＝レジスタ８−１Ｃの加算（なお、２〜Ｎに付いても同様）を行うために必要な単位遅延時間τの整数倍の時間であり、それぞれ次のように設定される。遅延回路部５−１については「τ」、遅延回路部５−２については「２τ」、・・・、遅延回路部部５−Ｎについては「Ｎτ」というように、隣接するアンテナ・エレメント毎に順次τ時間だけ長く設定される。なお、最初の遅延回路部５−１の遅延時間を「０」とすることもでき、この場合当然ながら各アンテナ・エレメントではτ時間づづ短くされる。
【００７２】
遅延回路部５−１〜遅延回路部５−Ｎを通過した信号は、分離すべき信号毎に６‐１Ａ〜６‐ＮＡにて、その時点で設定されている重み値に応じて振幅及び位相調整されて、一日レジスタ６‐１Ｂ〜６‐ＮＢに保持された後、レジスタ８‐１Ｂ〜レジスタ８‐ＮＢにセットされる。
【００７３】
分離されるべき信号はそれぞれ、初期値設定レジスタ７で初期値が設定され（この場合初期値は０に設定されている）、レジスタ８‐１Ａにセットされ、τ時間だけ遅延されているレジスタ８‐１Ｂの信号との間で、それぞれ加算され、レジスタ８‐１Ｃに保持される。ここで、この加算に要する時間は、前記した「τ」より短い。レジスタ８‐１Ｃの信号は、アンテナ・エレメント間の信号線１０‐１によりレジスタ８−２Ａにセットされる。
【００７４】
一方、遅延回路部５−２で「２τ」だけ遅延させられ、重み付けされた信号がレジスタ８−２Ｂにセットされる。この時、レジスタ８−２Ａにセットされた信号と、レジスタ８−２Ｂにセットされた信号とは、アンテナ・エレメント１−１とアンテナ・エレメント１−２で同時刻にサンプリングされた信号であり、レジスタ８−２Ａにセットされた信号と、レジスタ８−２Ｂにセットされた信号とが加算され、レジスタ８‐２Ｃに入力される。
【００７５】
この加算操作が各アンテナ・エレメント毎に繰り返されて、分離すべき信号毎に振幅位相調整された信号が加算され、屋内装置へ信号線１０−Ｎで伝送される。この操作はＡ／Ｄ変換回路部で各アンテナ・エレメント毎に同期サンプリングした時間周期で繰り返される。
【００７６】
これにより、分離すべき信号は各アンテナ・エレメントにおいて、隣接アンテナ・エレメント間の接続により、順次分散的に重み付け加算されるため、各アンテナ・エレメントにおいては、隣接アンテナ・エレメントからの信号との加算を行い、次隣接のアンテナ・エレメントに伝送すれば良く、配線構成が簡素化される。
【００７７】
次に、本発明の、ＬＭＳアルゴリズムを用いたアダプティブアレイ動作を説明する。アダプティブ・アレイ・アンテナにおけるＬＭＳアルゴリズムの場合の重み値Ｗ（ｍ）は、アンテナ・エレメント数Ｎとしたとき、Ｎ次元の式となっているが、より詳細に検討すれば、重み値Ｗｎ（ｍ）、入力信号Ｘｎ（ｍ）は各アンテナ・エレメントｎに付随したデータであり、誤差信号ε（ｍ）のみが全てのアンテナ・エレメントに関係するデータである。このことから、本発明は、共通する誤差信号ε（ｍ）を一括して全アンテナエレメントに伝送すれば、各アンテナ・エレメントで個々に重み値Ｗｎ（ｍ）を計算できるという知見に基づいている。
【００７８】
さて、図１を参照して、各アンテナ・エレメントからの信号を重み付け合成加算された信号ｙ（ｍ）は、信号線１０−Ｎを介して、誤差計算手段１１に入力される。誤差計算手段１１にてあらかじめ予測される信号ｄ（ｍ）を用いて誤差信号ε（ｍ）を計算する。あらかじめ予測される信号ｄ（ｍ）とは、ＣＤＭＡセルラー移動体通信の無線信号に用いられるパイロット・シンボル等を指し、無線信号の一部に送受信とも既知な信号を挿入したり、ＣＤＭＡ信号として符号分離可能な参照信号を多重化して送信されたものである。または、送信データを復調した仮判定データに基づく信号、もしくは誤り訂正を行った後の判定データに基づく信号であってもかまわない。
【００７９】
この誤差計算手段１１の出力である誤差信号ε（ｍ）は、
ε（ｍ）＝ｄ（ｍ）−ｙ（ｍ）
となる。この誤差信号ε（ｍ）は、伝送線１２を介して各アンテナ・エレメントの重み付け回路部６−１Ａ〜６−ＮＡに伝送される。ここで、誤差信号ε（ｍ）は、Ｉ、Ｑの複素信号であるが、スカラー量であるため、例えデジタル・パラレル信号として伝送してもバス・ラインのビット幅はそれほど広くない。また、シリアル信号として伝送した場合はそれほど高速となることもない。
【００８０】
各アンテナ・エレメントの重み付け回路部６−１Ａ〜６−ＮＡにおいて、重み値Ｗ（ｍ）の計算及び、受信信号Ｘ（ｍ）に対する重み付けが次のように行われる。
【００８１】
図３を参照して、重み付け回路部６−１ＡのＷｔ１の計算を例にすると、誤差信号ε１（ｍ）の共役値にステップサイズを掛けたμ・ε１*（ｍ）をレジスタ１４に記憶させ、これに入力信号Ｘ１（ｍ）を乗じる。これに、レジスタ１６に記憶されている今回の重み値Ｗ１（ｍ）を加算して、新しい重み値Ｗ１（ｍ＋１）＝Ｗ１（ｍ＋１）＝Ｗ１（ｍ）＋μ・Ｘ１（ｍ）・ε１*（ｍ）
を得る。この新しい重み値Ｗ１（ｍ＋１）をレジスタ１７からレジスタ１６に移して次回の計算に用いる。一方、重み値Ｗ１（ｍ）を乗算器１８で入力信号Ｘ１（ｍ）に乗じ、重み付けされた受信信号Ｘ１（ｍ）・Ｗ１（ｍ）を出力する。
【００８２】
同じ誤差信号ε１（ｍ）を用いた計算が、重み付け回路部６−２Ａ〜６−ＮＡの重み付け回路Ｗｔ１で同様に行われる。また、分離されるべき信号に応じて、他の誤差信号εｉ（ｍ）を用いた計算が、重み付け回路部６−１Ａ〜６−ＮＡの重み付け回路Ｗｔｉで同様に行われる。
【００８３】
以上の操作により、順次重み値Ｗｎ（ｍ）を決定してゆくことにより、ＬＭＳアルゴリズムを用いたアダプティブ・アレイ・アンテナを実現できる。
【００８４】
また、Normalized ＬＭＳアルゴリズムを用いる場合には、注目するｉチャネルの信号電力をＰｉとしたとき、次の式で表される規格化誤差信号ε（ｍ）′を、誤差信号ε（ｍ）の代わりとしてステップサイズμを含めた信号を各アンテナ・エレメントの重み付け回路部６−１Ａ〜６−ＮＡに伝送すればよい。
ε（ｍ）′＝（１／Ｐｉ）・（ｄ（ｍ）−ｙ（ｍ））
【００８５】
次に、本発明実施例では、各アンテナ・エレメント毎に同一時刻に同一時間幅にわたって同期取得された信号を記憶保持する記憶回路部６−１Ｃ〜記憶回路部６−ＮＣを設けている。そして、これら記憶回路部６−１Ｃ〜記憶回路部６−ＮＣに記憶された信号を、それぞれ単独に結果保持レジスタ９に伝送するようにしている。
【００８６】
この伝送の手段として、重み付け回路部６−１Ａ〜重み付け回路部６−ＮＡの重み付け回路Ｗｔ１１，Ｗｔ１２の重みを「０」とすることにより、加算手段８−１〜加算手段８−ＮのすべてのレジスタＲｅ１１、すべてのレジスタＲｅ１２には重み付けされた信号は一切保持されないようにされている。
【００８７】
そして、誤差計算手段１１から伝送線１２を介して記憶回路部６−１Ｃ〜記憶回路部６−ＮＣに与えられる読み出し指示に従って、記憶回路部６−１Ｃ〜記憶回路部６−ＮＣから同一時間幅に渡り同期サンプリングされた信号が読み出され、それぞれ自分のアンテナ・エレメントに属するレジスタ部８−１Ｂ〜レジスタ部８−ＮＢのレジスタＲｅ１１、Ｒｅ１２に保持される。この後、各アンテナ・エレメント間で順次伝送され、それぞれ単独に結果保持レジスタ９に保持され、また取り出される。
【００８８】
このようにして屋内装置側に伝送された、各アンテナ・エレメントの同一時間幅に亘る同期サンプリングされた信号は、重み付けされていない生の受信データであるから、監視用の信号として用いたり、受信状況の分析などのために、利用することができる。
【００８９】
なお、分離すべき信号としては、固定指向性アンテナに対応するセクター信号としても、個別移動局に対する個別チャンネル信号としても、また同一移動局に対する複数マルチバス信号としても良く、その割り当て、或いは利用の仕方は希望により、任意に設定することができる。
【００９０】
以上より、屋外に設置されているアンテナ・アンテナに対して、屋内装置との信号線数の著しい増加を軽減することができるし、また既存の固定指向性アンテナにより構成された基地局のアンテナを容易に符号分離アレイ・アンテナに変更変更することができる。
【００９１】
次に、本発明の実施例に係る、符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナの送信動作を、図３を参照して説明する。
【００９２】
図４は周波数分割で行われる双方向通信方式に適用される場合について示されている。この場合には、受信動作を通じて計算された重み値が、送信信号用重み値補正手段１３で、受信信号と送信信号との周波数の違いによる重み値の誤差を補正される。その補正された重み値が重み付け回路部２４−１，２４−２のレジスタに記憶されている。
【００９３】
また、図示していないが、時分割で行われる双方向通信方式に適用される場合には、アダプティブ・アレイ動作における各重み値は送信、受信とも全く同じ重み値となるから、受信動作を通じて計算された重み値が、送信用の重み付け回路部２４−１、２４−２のレジスタに記憶される。
【００９４】
そして、屋内側の信号処理装置（図示していない）から信号線２５にて送られてきた各セクタ毎の信号は、重み付け回路部２４−１、重み付け回路部２４−２の重み付け回路Ｗｔ１〜Ｗｔ６で重み値と掛け算されて出力される。そして、代表してアンテナ・エレメント１−１についてみると、重み付けされた各セクタ分の信号が加算器２３−１で加算される。
【００９５】
この加算信号がＤ／Ａ変換回路部２２−１でアナログ信号に変換され、変調回路部２１−１で搬送波を変調する。そして変調された搬送波が、送受共用器２−１を介して、アンテナ・エレメント１−１から送信される。この送信動作は、他のアンテナ・エレメント１−２〜アンテナ・エレメント１−Ｎでも同様に行われる。
【００９６】
なお、この例ではセクタを６として説明しているが、このほかに個別移動局に対する個別チャンネル信号、同一移動局に対する複数マルチバス信号、など必要に応じて、受信系と同様にその数と用途を設定することができる。
【００９７】
これによると、送信系においても、屋内装置との間の信号線は設定したセクタ数などの制限された数で済むし、伝送線１２を送信用、受信用に共用することもできるから、経済的に符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナ構成することができる。
【００９８】
つぎに、図５は、加算手段に対するバイパス構成を示す図である。先に図１〜図４を参照して説明した符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナは、隣接するアンテナエレメントからの信号に重み付け、遅延させたアンテナエレメントの信号を加算し、その加算された信号を別の側の隣接アンテナエレメントに伝達する。この別の側の隣接アンテナエレメントでも、加算、伝達が行われ、このようにして順次、加算しつつ伝達されている。
【００９９】
このため、１つのアンテナエレメントに対応するアンテナユニット部に故障が生じた場合とか、点検、修理のために任意のアンテナエレメントを取り外す場合にも、全体としてのアレイ・アンテナの動作を確保する必要がある。図５に示す実施例はこのような、課題に対応するものである。
【０１００】
図５において、図１〜図４で説明した構成要素には同一の符号を付しており、再度の説明は省略する。また、各アンテナエレメントに対応して同様の図面となるため、ここでは第１番目のアンテナエレメント１−１に対応するものについて説明する。
【０１０１】
アンテナユニット部４０−１は、アンテナ・エレメント１−１、重み付け回路部２４−１、加算器２３−１、Ｄ／Ａ変換回路部２２−１、変調回路部２１−１、送受共用器２−１等からなる送信部、受信回路部３−１、Ａ／Ｄ変換回路部４−１、遅延回路部５−１、重み付け・記憶回路部６−１等からなる受信部、加算手段８−１、さらに故障検知手段３４−１、スイッチ手段３３−１Ａ、３３−１Ｂを有している。尚、アンテナ・エレメント１−１は、このアンテナユニット部４０−１の外部に別に設けることもできる。また、このアンテナユニット部４０−１は、マザーボードに抜き差し可能に取り付けられる。
【０１０２】
取り外し検知手段３５−１は、アンテナユニット部４０−１がマザーボードから取り外されたことを検知する。また、３６−１はオア回路、３７−１はノット回路である。
【０１０３】
バイパス手段３０−１は、スイッチ３２−１Ａ、３２−１Ｂ、遅延手段３１−１から構成されている。この遅延手段３１−１は、レジスタ部３１−１Ａ、遅延部３１−１Ｂ、及びレジスタ部３１−１Ｃからなり、その遅延時間は、レジスタ８−１Ａ、８−１Ｂ、８−１Ｃからなる加算手段の遅延時間と等しく設定されている。
【０１０４】
このように構成された図５の動作について説明する。通常動作時、即ち故障検知手段３４−１、取り外し検知手段３５−１がともに動作していないときには、各スイッチは図示の状態にある。信号線１０−０から供給された信号はスイッチ３３−１Ａを通って加算手段８−１に入力され、所定の加算動作が行われて、スイッチ３３−１Ｂを通って、信号線１０−１により、つぎの隣接するアンテナユニット部４０−２に供給される。
【０１０５】
さて、アンテナユニット部４０−１のいずれかの構成要素が故障したとすると、故障検知手段３４−１がその故障を検知して、故障検知信号がオア回路３６−１を介して、スイッチ３３−１Ａ、３３−１Ｂを開放する。同時に、故障検知信号がオア回路３６−１、ノット回路３７−１を介して、スイッチ３２−１Ａ、３２−１Ｂを閉成する。これにより、加算手段８−１は、両側の隣接するアンテナユニット部から切り離され、代わってバイパス手段３０−１が両側の隣接するアンテナユニット部間に接続される。
【０１０６】
この場合、バイパス手段３０−１の遅延時間は遅延手段３１−１により切り離された加算手段８−１の遅延時間と同じ値に設定されているから、アレイ・アンテナとしての時間的な整合には何ら問題はない。そして、多数のアンテナエレメントの内の一部のアンテナエレメントがバイパスされることにより、アンテナビームパターンに影響が生じるが、バイパスされたアンテナエレメントを補完するように、アダプティブアレイ動作により、他のアンテナエレメントの重み値が調整される。
【０１０７】
また、図５において、点検或いは修理のために、アンテナユニット部４０−１がマザーボードから取り外される場合について説明する。アンテナユニット部４０−１を引き抜くときは、その引き抜き動作を取り外し検知手段３４−１で検知し、その検知信号がオア回路３６−１に供給される。その後は故障検知のときと同様にして、バイパス手段３０−１が接続され、同様に機能する。
【０１０８】
この図５のバイパス手段３０−１〜３０−Ｎにより、例えアンテナユニット部４０−１〜４０−Ｎが故障もしくは取り外されたとしても、複数用意されたアンテナエレメントの内の１部のアンテナエレメントからの信号が欠落するだけで、アレイアンテナ全体の動作を妨げるものではない。また、各々のアンテナエレメントからの信号の重み値は、故障もしくは取り外されたアンテナエレメントを補完するようにアダプティブに自動調整されるから、例え１部のアンテナエレメントに故障が発生し、或いは点検、修理などで取り外された場合においても、ほとんどアダプティブ・アレイ・アンテナの動作を乱すことがない。
【０１０９】
【発明の効果】
請求項１の構成によれば、同時刻の複数アンテナ・エレメントの信号を重み付け加算する操作を、振幅及び位相調整された信号を遅延操作と隣接アンテナ・エレメント間の加算操作の繰り返しにより行うことで、屋内の信号処理装置への信号線数を、アンテナ・エレメント数に関わらず、セクタ数などの分離すべき信号数に見合った数に抑制できると共に、隣接するアンテナ・エレメント間の限られた数の配線のみを用いて、全体の配線長を短くすることができる。
【０１１０】
さらに、各アンテナ・エレメントに対応して設けられている調整手段において振幅及び位相を調整するための重み値を計算するようにし、そのために各アンテナ・エレメントに共通する誤差信号のみを屋内側から伝送することで、重み値を適応的に調整しながら、必要な信号線数を著しく減少させ、全体の配線長を短くすることができる。
【０１１１】
請求項２の構成によれば、各アンテナ・エレメントに対応して受信信号から適応的に計算された重み値を、各アンテナ・エレメントでの送信信号の重み値にそのまま用いるから、付加的な手段とか、伝送線等を必要とせずに、送信もアダプティブアレイ動作とすることができる。
【０１１２】
請求項３の構成によれば、各アンテナ・エレメントに対応して受信信号から適応的に計算された重み値を、受信信号との周波数の違いに基づく補正を行った上で、送信信号の重み値に用いるから、各アンテナ・エレメントでの送信信号の重み付けが正確に行なわれ、送信もアダプティブアレイ動作とすることができる。
【０１１３】
請求項４記載の構成によれば、請求項１〜３に記載された、加算処理及び重み付け計算を各アンテナエレメントで分散して処理する符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナにおいて、各加算手段毎にバイパス手段を設けているから、アダプティブアレイの機能を維持したまま必要に応じてバイパスさせる処置をとることができる。
【０１１４】
この請求項５記載の構成によれば、各アンテナユニット部に故障が発生した場合に、その故障発生に応じて加算手段は自動的にバイパスされるから、著しくアダプティブ・アレイ・アンテナの信頼性を向上させることができる。
【０１１５】
この請求項６記載の構成によれば、任意のアンテナユニット部を、点検とか、修理のために取り外す場合にも、その取り外しに応じて加算手段は自動的にバイパスされるから、アダプティブアレイの動作を中断させることなく、当該アンテナユニット部の修理などが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナの受信系に関わるブロック図。
【図２】本発明の実施例に係る符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナの受信系の一部を詳細に示す図。
【図３】本発明の実施例に係る、重み付け回路部を詳細に示す図。
【図４】本発明の実施例に係る符号分割アダプティブ・アレイ・アンテナの送信系に関わるブロック図。
【図５】本発明の実施例に係る、加算手段に対するバイパス構成を示す図。
【図６】ＬＭＳアルゴリズムを実現するアダプティブ・アレイ・アンテナの構成例を示す図。
【符号の説明】
１  アンテナ・エレメント
２  送受共用器
３  受信回路部
４  Ａ／Ｄ変換回路部
５  遅延回路部
６  重み付け・記憶回路部
７  初期値設定レジスタ
８  加算手段
９  結果保持レジスタ
１０  信号線
１１  誤差計算手段
１２  伝送線
１３  送信信号用重み値補正手段
３０  バイパス手段
３１  遅延手段
３２．３３  スイッチ
３４  故障検知手段
３５  取り外し検知手段
３６  オア回路
３７  ノット回路
４０  アンテナユニット部
【図１】
0004020564.tif 000004
【図２】
0004020564.tif 000005
【図３】
0004020564.tif 000006
【図４】
0004020564.tif 000007
【図５】
0004020564.tif 000008
【図６】
0004020564.tif 000009