(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間に配列された複数のアンテナエレメントからの受信信号それぞれを、所定時間間隔で同期サンプリングした各信号に対し、基準となるアンテナエレメントからの隣接順に予め定めた単位遅延時間τずつ増加する遅延を与えた後、重み付け乗算器により各信号の振幅および位相に対し重み係数の乗算を行い、その後基準となるアンテナエレメントに対応する信号に隣接順に各信号を逐次加算していく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の系統毎に設けられ、対応するアンテナエレメントからのサンプリング信号に対し、乗算すべき重み係数を保持する重み係数レジスタと、
時間計測のため一定周期でカウントされて行くカウント信号を送出するカウント信号発生器と、
各重み係数レジスタに対応して設けられ、基準アンテナエレメントからの隣接順に前記単位遅延時間τに相当するカウント数ずつ段階的な識別値が隣接順に応じて１つずつ割り付けられ、カウント信号発生器からのカウント信号を受けそのカウント信号が自己の識別値と一致したときに対応する重み係数レジスタへ重み係数の切り替えを指示する信号を送る切り替えタイミング器と、
を具備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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号分割アダプティブアレイアンテナにおける重み係数（ウエイト値とも言う）の切り替えに関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
アダプティブアレイアンテナは、空間に複数個配列されたアンテナ素子で受信された受信信号それぞれの振幅および位相を調整して合成することにより、希望信号到来方向へアンテナ指向ビームを向けたり、或いは非希望信号到来方向へヌル点を向けるなどして、Ｓ／Ｎの改善、送信の低電力化を可能とする電波環境適応型のアンテナである。
【０００３】
上記振幅および位相の調整は、各受信信号に対して、重み係数或いはウエイト値と呼ばれる複素値を複素乗算器で乗算することにより行われる。
重み係数は、各アンテナ素子の受信信号、合成信号、合成信号と参照信号との差信号（エラー信号という）を入力として、ＬＭＳ（Least Mean Square ：最小２乗）法、或いはＲＬＳ（Recursive Least Square：再帰最小２乗）法等のアルゴリズムによって算出され各複素乗算器へ送られる。そして、乗算された後の信号の合成信号とその時の各アンテナ素子の受信信号に基づいて再び重み係数を算出し、その重み係数に切り替えて再び同様のことを繰り返して行くことにより、アンテナ指向ビームを希望信号到来方向へ向けるように動作する。
【０００４】
アンテナ指向ビームが希望信号到来方向へ向くと、重み係数は一定の値に落ち着く（収束すると言う）がそれまでは変動しながら一定値に近づく。この、動作を開始してから一定値に落ち着くまでの時間を収束時間と呼んでいる。
【０００５】
図２は、従来のアダプティブアレイアンテナの、本願発明に係わる部分の構成を示すブロック図である。
アンテナ素子がＮ個で各アンテナ素子１−ｎ（ｎ＝１，２，……，Ｎ）で受信された受信信号は、各送受信器Ａ／Ｄ変換器２−ｎで所定の周期で同時刻サンプリングされ、ディジタル信号に変換された後、各遅延器３−ｎで遅延時間ｎτだけ遅延された後、各重み付け乗算器４−ｎへ送られる。ここで、各重み係数レジスタ５−ｎからの重み係数と複素乗算される。重み係数を乗算された信号は各加算器６−ｎへ送られる。
【０００６】
加算器６−１では重み付け乗算器４−１からの信号と初期値が加算される。加算に要する時間はτである。従って、加算器６−１からの出力信号は、サンプリングされた信号から遅延器３−１でτと加算器６−１でτの合計２τ遅れの信号となり、これが加算器６−２へ送られる。
【０００７】
他方、加算器６−２へは遅延器３−２で２τだけ遅れて重み付け乗算された信号が入力されているから、結局２τ遅れ同士の信号が加算されることになり、このことは同時刻にサンプリングされた信号を加算していることになる。
【０００８】
同様にして、加算器６−ｎでは、その前の（ｎ−１）個の加算器による遅延（ｎ−１）τと遅延器３−１による遅延τの合計ｎτ遅れの信号と、遅延器３−ｎでのｎτ遅れの信号に対して重み付け乗算をした信号との加算が行われ、いずれもｎτ遅れであるから、同時刻にサンプリングされた信号同士の加算を行っていることになる。
【０００９】
こうして、加算器６−１から加算器６−Ｎまでで逐次加算された合成信号は、室内機器の方へ伝送される。このように、各アンテナ素子からの受信信号について逐次加算による合成を行った後、室内へ送るようにしている理由は、各アンテナ素子毎の重み付け乗算器４−ｎの出力を別々に室内に送る場合に較べて、室内へ送る信号線の数をＮ分の１にすることができるからである。
【００１０】
他方、室内側からは、重み係数レジスタ５−１〜５−Ｎへ共通線で重み係数が送られてくる。各重み係数レジスタに予めアドレスを付与しておき、共通線で指示されたアドレスの重み係数レジスタに、そのアドレスに続く重み係数が書き込まれるようになっている。こうして、重み係数レジスタ５−１〜５−Ｎに重み係数の書き込みが終わると、この書き込まれた各重み係数を各対応する重み付け乗算器へ同時に送る。その前に既に重み係数が送られている場合には、重み係数の切り替えということになる。
【００１１】
重み係数が切り替わると、そこでまた、各遅延器からの信号と複素乗算を行い、その出力を加算器６−１〜６−Ｎで逐次加算合成を行い、合成信号が室内側へ送られ、所定のアルゴリズムで重み係数の算出が行われ、それにより、また、重み係数レジスタを更新するということを繰り返して、重み係数が収束値へ向かうことになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、重み付け乗算器への重み係数の切り替えタイミングにつき、以下のような問題を有している。
それは、アンテナ素子１−１の系列では、重み付け乗算器４−１に入力されるサンプリング受信信号は、遅延器３−１で時間τだけ遅延されるのに対し、アンテナ素子１−２の系列では２τ、アンテナ素子１−３の系列では３τ、一般にアンテナ素子１−ｎの系列ではｎτ、最後のアンテナ素子１−Ｎの系列ではＮτだけ遅延したものが各重み付け乗算器へ入力されている。これに対して、重み係数の切り替えは、前述のようにＮ個の系列が実時間上、同時に行われている。
【００１３】
その結果、重み付け乗算器で重み係数と複素乗算される信号は、各アンテナ素子で同時に受信された信号ではなく、アンテナ素子１−１からアンテナ素子１−Ｎまで順次τずつ早く受信された信号ということになる。
【００１４】
図３の（ａ）は、例としてアンテナ素子１−１の系列のサンプリング保持信号Ｓ11、Ｓ12、Ｓ13とアンテナ素子１−２の系列のサンプリング信号Ｓ21、Ｓ22、Ｓ23を示す。即ち、Ｓ11とＳ21、Ｓ12とＳ22、Ｓ13とＳ23は互いに同時刻にサンプリング周期Δｔでサンプリングされた信号である。これを、重み付け乗算器へ入力する前に、アンテナ素子１−１の系列に遅延器３−１、アンテナ素子１−２の系列に遅延器３−２が入ると、図３（ｂ）のように、遅延器の出力同士ではアンテナ素子１−２の系列の方がアンテナ素子１−１の系列よりτだけ遅れることになる。τは、サンプリング周期Δｔの整数倍（図３の（ｂ）では２倍）になっているので、各遅延器を通過した後の信号について見れば、同一時刻における信号はすべて異なったサンプリング時刻にサンプリングされた信号ということになる。
【００１５】
本来、各重み付け乗算は各アンテナ素子で同時刻に受信された信号に対して行われるべきものであるところ、図３の（ｂ）のように重み付け乗算が異なる時刻にサンプリングされた信号に対してなされる場合には、これらを逐次加算した結果、信頼性の低い合成信号が出力されるという問題があった。
【００１６】
本発明の目的は上記従来技術の問題点に鑑みて、アンテナ素子１−１の系列からアンテナ素子１−Ｎの系列に渡って、各重み付け乗算器へ入力される信号が１系列毎に遅れがτずつ増えていることに着眼し、重み付け乗算器への重み係数の切り替えも、アンテナ素子１−１の系列から１系列進む毎にτずつ遅らせて行うことにより、総ての重み付け乗算が各アンテナ素子で同時刻に受信された信号に対して行われるようにし、信頼性の高い合成信号を出力させる逐次加算型符号分割アダプティブアレイアンテナを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の符号分割アダプティブアレイアンテナは、下記の構成を有する。
即ち、空間に配列された複数のアンテナエレメントからの受信信号それぞれを、所定時間間隔で同期サンプリングした各信号に対し、基準となるアンテナエレメントからの隣接順に予め定めた単位遅延時間τずつ増加する遅延を与えた後、重み付け乗算器により各信号の振幅および位相に対し重み係数の乗算を行い、その後基準となるアンテナエレメントに対応する信号に隣接順に各信号を逐次加算していく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の系統毎に設けられ、対応するアンテナエレメントからのサンプリング信号に対し、乗算すべき重み係数を保持する重み係数レジスタと、時間計測のため一定周期でカウントされて行くカウント信号を送出するカウント信号発生器と、各重み係数レジスタに対応して設けられ、基準アンテナエレメントからの隣接順に前記単位遅延時間τに相当するカウント数ずつ段階的な識別値が隣接順に応じて１つずつ割り付けられ、カウント信号発生器からのカウント信号を受けそのカウント信号が自己の識別値と一致したときに対応する重み係数レジスタへ重み係数の切り替えを指示する信号を送る切り替えタイミング器と、を具備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である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、逐次加算型アダプティブアレイアンテナにおいて、各アンテナ素子の系列の重み付け乗算器へ入力されるサンプリング受信信号に与える遅延時間が、アンテナ素子の配列順に従って単位遅延時間τずつ増加していることに着眼し、各重み付け乗算器における重み係数の切り替えも、アンテナ素子の配列順に従って遅延時間をτずつ増加させて行くことにより、重み係数切り替え時点の各サンプリング信号は全アンテナ素子系列において、同一時刻にサンプリングされた信号になるというものである。
【００１９】
こうして得られた重み付け後の信号を逐次加算することにより、信頼性の高い合成信号が得られることになる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の逐次加算型符号分割アダプティブアレイアンテナの構成を示すブロック図である。
図２との相違は、各重み係数レジスタ５−ｎ（ｎ＝１，２，……，Ｎ）の下にそれぞれ、切り替えタイミング器７−ｎを設け、各切り替えタイミング器には、一方から各アンテナ素子の順番に対応した識別符号ＩＤn が入力され、他方からは共通線でカウント信号が入力されている点である。なお、各識別符号は予め各切り替えタイミング器内に設定しておいてもよい。カウント信号はカウント信号発生器８で生成される並列複数ビットのディジタル信号で０から一定速度でカウントアップして行く。
【００２１】
識別符号の方は並列複数ビットの固定値を設定してある。そして、カウント信号が識別符号と一致したときに切り替えタイミング器から重み係数レジスタへ切り替え指令が出され、これにより重み付け乗算器で乗算する重み係数が新しい値に切り替わることになる。
【００２２】
ここで、隣接する識別符号値の関係はＩＤn+1 ＞ＩＤn となっており、その間隔は、カウント信号がその間隔値をカウントするのに要する時間が丁度τになるように設定されている。
【００２３】
従って、今、カウント信号が０からカウントを始めてその値がＩＤ1 になったときに、重み付け乗算器４−１で乗算する重み係数が新しい値に切り替わり、その後、時間τが経過するとカウント信号が識別符号ＩＤ2 と一致するので、重み付け乗算器４−２で乗算する重み係数が新しい値に切り替わり、以後同様に時間τずつ遅れて、重み付け乗算器４−３，同４−４，……，同４−Ｎにおける重み係数が切り替わることとなる。
【００２４】
ところで、重み付け乗算器へ入力されるサンプリング受信信号は、その前に置かれた各遅延器３−ｎにより、アンテナ素子１−１の系列からアンテナ素子１−Ｎの系列へ進む過程で１系列進む毎にτずつ遅れているから、重み係数の切り替えを前述のように１チャネル進む毎にτずつ遅らせることは、複数のアンテナ素子で同時に受信され、同一時刻にサンプリングされた信号に対して、重み係数の切り替えが行われることになり、従来のように、異なった時刻にサンプリングされた信号同士に対して重み係数の切り替えを行っていたときのような、信頼性の低い合成信号を出力することがなくなる。
【００２５】
本実施例では、各アンテナ素子に対応するチャネルが進むにつれて、重み係数切り替えをτずつ遅らせる手段として、識別符号とカウント信号が一致したときに切り替え指示を出す手段（切り替えタイミング器）を用いたが、これに限られず、τ間隔の指示信号を各重み係数レジスタへ順次入力する手段であってもよい。また、カウンタ信号発生器を切り替えタイミング器に内蔵したものであってもよい。
【００２６】
また、一連の重み係数の切り替え動作の開始は、各重み係数レジスタ全部に重み係数が書き込まれた後でもよいが、順次τ遅れの各切り替えタイミングの前に各重み係数レジスタに重み係数が書き込まれていればよいのであるから、例えば書き込みがτより短い時間の順次遅れで行われるのであれば、最初の重み係数レジスタへの書き込みを終わった後から切り替えを開始し、τ遅れで順次切り替えを行って行くことも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の逐次加算型符号分割アダプティブアレイアンテナでは、各アンテナ素子毎の重み付け乗算器に入力される受信信号のサンプリング信号が、アンテナ素子の配列順に従ってτずつ増加して遅れているのに呼応して、重み付け乗算器への重み係数の切り替えも同様にτずつ遅らせて行うようにしたので、全アンテナ素子の系列において同一時刻にサンプリングした受信信号に対して重み付け乗算を行ったことになり、これらを逐次加算した合成信号は、従来のように重み係数の切り替えが必ずしも同一時刻にサンプリングされた受信信号に対してばかりでなかった場合に較べ、信頼性の高い合成信号が得られるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】逐次加算型符号分割アダプティブアレイアンテナの本発明に係る部分の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の逐次加算型符号分割アダプティブアレイアンテナの、アンテナ素子から逐次加算を行う部分までの構成を示すブロック図である。
【図３】重み付け乗算器へ入力されるサンプリング信号が、アンテナ素子の配列順に従って、順次τずつ遅れていくことにより、任意の時点で一斉に重み係数の切り替えを行うと、サンプリング時刻が同一でないサンプリング信号に渡って重み係数の切り替えが行われることになることを説明するタイミングダイアグラムである。
【符号の説明】
１−１〜１−Ｎ  アンテナ素子
２−１〜２−Ｎ  送受信器Ａ／Ｄ変換器
３−１〜３−Ｎ  遅延器
４−１〜４−Ｎ  重み付け乗算器
５−１〜５−Ｎ  重み係数レジスタ
６−１〜６−Ｎ  加算器
７−１〜７−Ｎ  切り替えタイミング器
８  カウント信号発生器
【図１】
0004236025.tif 000002
【図２】
0004236025.tif 000003
【図３】
0004236025.tif 000004