(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、前記局部発振信号と同相である同相成分及び当該局部発振信号と直交する直交成分に変換し、
前記同相成分及び前記直交成分により前記各アンテナ素子における受信電力値をそれぞれ計算し、その中で最大受信電力を有するアンテナ素子を基準アンテナ素子とし当該基準アンテナ素子以外の１つのアンテナ素子を指定して指定アンテナ素子として、前記基準アンテナ素子及び前記指定アンテナ素子における同相成分同士の積と直交成分同士の積との和を計算したものを第１のデータとし、前記基準アンテナ素子の同相成分及び前記指定アンテナ素子の直交成分の積と前記基準アンテナ素子の直交成分及び前記指定アンテナ素子の同相成分の積との差を計算したものを第２のデータとし、前記第１のデータ及び前記第２のデータにそれぞれ雑音抑圧処理を施した後、当該雑音抑制処理された第１のデータの２乗値と第２のデータの２乗値との和を計算したものを第３のデータとし、さらに前記基準アンテナ素子における受信電力値と前記指定アンテナ素子における受信電力値の差を計算したものを第４のデータとして、前記第４のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の１次の係数とし前記第３のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の定数として当該２次方程式の解を計算し、正の値の解を前記基準アンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値とし、
当該信号電力推定値から前記基準アンテナ素子の重み係数における振幅成分を決定する過程を含むアンテナビーム合成方法。
【請求項２】
無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、当該局部発振信号と同相である同相成分及び当該局部発振信号と直交する直交成分に変換し、
前記同相成分及び前記直交成分により前記各アンテナ素子における受信電力値をそれぞれ計算し、その中で最大受信電力を有するアンテナ素子を基準アンテナ素子とし当該基準アンテナ素子以外の１つのアンテナ素子を指定して指定アンテナ素子として、前記基準アンテナ素子及び前記指定アンテナ素子における同相成分同士の積と直交成分同士の積との和を計算したものを第１のデータとし、前記基準アンテナ素子の同相成分及び前記指定アンテナ素子の直交成分の積と前記基準アンテナ素子の直交成分及び前記指定アンテナ素子の同相成分の積との差を計算したものを第２のデータとし、前記第１のデータ及び前記第２のデータにそれぞれ雑音抑圧処理を施した後、当該雑音抑制処理された第１のデータの２乗値と第２のデータの２乗値との和を計算したものを第３のデータとし、さらに前記基準アンテナ素子における受信電力値と前記指定アンテナ素子における受信電力値の差を計算したものを第４のデータとして、前記第４のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の１次の係数とし前記第３のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の定数として当該２次方程式の解を計算し、正の値の解を前記基準アンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値とし、
当該信号電力推定値から前記基準アンテナ素子の重み係数における振幅成分を決定し、他のアンテナ素子の重み係数の振幅成分については前記信号電力推定値及び前記基準アンテナ素子と前記他のアンテナ素子との受信電力値の差からそれぞれ決定する過程を含むアンテナビーム合成方法。
【請求項３】
指定アンテナ素子は、基準アンテナ素子の次に受信電力値の大きいアンテナ素子であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナビーム合成方法。
【請求項４】
指定アンテナ素子は、基準アンテナ素子以外の他の全てのアンテナ素子の中で受信電力の最も小さいアンテナ素子であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナビーム合成方法。
【請求項５】
基準アンテナ以外の所定数のアンテナ素子の中の１つのアンテナ素子を指定して、当該指定アンテナ素子と前記基準アンテナ素子との受信信号を用いて信号電力推定値を演算し、前記所定数のアンテナ素子のそれぞれについて演算した所定数の信号電力推定値の平均値から前記基準アンテナ素子の重み係数の振幅成分を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナビーム合成方法。
【請求項６】
無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、当該局部発振信号と同相である同相成分及び当該局部発振信号と直交する直交成分に変換し、
前記同相成分及び前記直交成分に所定の信号変換処理を施して前記各アンテナ素子ごとのビーム信号を求め、
各ビーム信号から受信電力の大きい順に所定数のビーム信号を選択し、
選択された前記所定数のビーム信号から最大受信電力を有するビーム信号を基準ビーム信号として決定し、
前記基準ビーム信号に含まれる信号電力を推定して信号電力推定値を求め、
前記信号電力推定値及び前記所定数のビーム信号に基づいて前記所定数のビーム信号の受信信号の振幅位相を補正する重み係数を演算し、
前記重み係数を乗算して補正した前記所定数のビーム信号を同相合成するアンテナビーム合成方法。
【請求項７】
基準ビーム信号及び所定数のビーム信号の中で前記基準ビーム信号の次に受信電力値の大きいビーム信号に基づいて前記基準ビーム信号の信号電力推定値を求めることを特徴とする請求項６記載のアンテナビーム合成方法。
【請求項８】
基準ビーム信号及び所定数のビーム信号の中で受信電力値の最も小さいビーム信号に基づいて前記基準ビーム信号の信号電力推定値を求めることを特徴とする請求項６記載のアンテナビーム合成方法。
【請求項９】
基準ビーム信号以外の所定数のビーム信号の中の１つのビーム信号を指定して、当該指定ビーム信号と前記基準ビーム信号とを用いて信号電力推定値を演算し、前記所定数のビーム信号のそれぞれについて演算した所定数の信号電力推定値の平均値から前記基準ビーム信号の重み係数の振幅成分を決定することを特徴とする請求項６記載のアンテナビーム合成方法。
【請求項１０】
無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、当該局部発振信号と同相である同相成分及び当該局部発振信号と直交する直交成分に変換する信号変換手段と、
前記同相成分及び前記直交成分により前記各アンテナ素子における受信電力値をそれぞれ計算し、その中で最大受信電力を有するアンテナ素子を基準アンテナ素子とし当該基準アンテナ素子以外の１つのアンテナ素子を指定して指定アンテナ素子として、前記基準アンテナ素子及び前記指定アンテナ素子における同相成分同士の積と直交成分同士の積との和を計算したものを第１のデータとし、前記基準アンテナ素子の同相成分及び前記指定アンテナ素子の直交成分の積と前記基準アンテナ素子の直交成分及び前記指定アンテナ素子の同相成分の積との差を計算したものを第２のデータとし、前記第１のデータ及び前記第２のデータにそれぞれ雑音抑圧処理を施した後、当該雑音抑制処理された第１のデータの２乗値と第２のデータの２乗値との和を計算したものを第３のデータとし、さらに前記基準アンテナ素子における受信電力値と前記指定アンテナ素子における受信電力値の差を計算したものを第４のデータとして、前記第４のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の１次の係数とし前記第３のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の定数として当該２次方程式の解を計算し、正の値の解を前記基準アンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値として計算する信号電力推定部と、
当該信号電力推定値から前記各アンテナ素子の重み係数を演算し当該重み係数によって前記各アンテナ素子の振幅位相を補正する重み係数演算部と、
当該重み係数演算部で補正された前記各アンテナ素子の前記同相成分及び前記直交成分を合成する合成部とを備えたアンテナビーム合成装置。
【請求項１１】
無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、当該局部発振信号と同相である同相成分及び当該局部発振信号と直交する直交成分に変換する信号変換手段と、
前記同相成分及び前記直交成分により前記各アンテナ素子における受信電力値をそれぞれ計算し、その中で最大受信電力を有するアンテナ素子を基準アンテナ素子とし当該基準アンテナ素子以外の１つのアンテナ素子を指定して指定アンテナ素子として、前記基準アンテナ素子及び前記指定アンテナ素子における同相成分同士の積と直交成分同士の積との和を計算したものを第１のデータとし、前記基準アンテナ素子の同相成分及び前記指定アンテナ素子の直交成分の積と前記基準アンテナ素子の直交成分及び前記指定アンテナ素子の同相成分の積との差を計算したものを第２のデータとし、前記第１のデータ及び前記第２のデータにそれぞれ雑音抑圧処理を施した後、当該雑音抑制処理された第１のデータの２乗値と第２のデータの２乗値との和を計算したものを第３のデータとし、さらに前記基準アンテナ素子における受信電力値と前記指定アンテナ素子における受信電力値の差を計算したものを第４のデータとして、前記第４のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の１次の係数とし前記第３のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の定数として当該２次方程式の解を計算し、正の値の解を前記基準アンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値とし、前記基準アンテナ素子と他のアンテナ素子との受信電力値の差から前記他のアンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値を算出する信号電力推定部と、
当該信号電力推定値から前記各アンテナ素子の重み係数を演算し当該重み係数によって前記各アンテナ素子の振幅位相を補正する重み係数演算部と、
当該重み係数演算部で補正された前記各アンテナ素子の前記同相成分及び前記直交成分を合成する合成部とを備えたアンテナビーム合成装置。
【請求項１２】
指定アンテナ素子は、基準アンテナ素子の次に受信電力値の大きいアンテナ素子であることを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載のアンテナビーム合成装置。
【請求項１３】
指定アンテナ素子は、基準アンテナ素子以外の他の全てのアンテナ素子の中で受信電力の最も小さいアンテナ素子であることを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載のアンテナビーム合成装置。
【請求項１４】
重み係数演算部は、基準アンテナ素子以外の所定数のアンテナ素子の中の１つのアンテナ素子を指定し、当該指定アンテナ素子と前記基準アンテナとの受信信号を用いて信号電力推定値を演算し、前記所定数のアンテナ素子のそれぞれについて演算した所定数の信号電力推定値の平均値から前記基準アンテナ素子の重み係数の振幅成分を決定することを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載のアンテナビーム合成装置。
【請求項１５】
無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、当該局部発振信号と同相である同相成分及び当該局部発振信号と直交する直交成分に変換する信号変換手段と、
前記同相成分及び前記直交成分に所定の信号変換処理を施して前記各アンテナ素子ごとのビーム信号を求めるマルチビーム形成部と、
当該マルチビーム形成部から出力される各ビーム信号から受信電力の大きい順に所定数のビーム信号を選択するビーム選択部と、
選択された前記所定数のビーム信号から最大受信電力を有するビーム信号を基準ビーム信号として決定し、当該基準ビーム信号に含まれる信号電力を推定して信号電力推定値を求める信号電力推定部と、
前記信号電力推定値及び前記所定数のビーム信号に基づいて重み係数を演算し、当該重み係数によって前記所定数のビーム信号の受信信号の振幅位相を補正する重み係数演算部と、
前記重み係数を乗算して補正された前記所定数のビーム信号を同相合成する合成部とを備えたアンテナビーム合成装置。
【請求項１６】
信号電力推定部は、基準ビーム信号及び所定数のビーム信号の中で前記基準ビーム信号の次に受信電力値の大きいビーム信号に基づいて前記基準ビーム信号の信号電力推定値を求めることを特徴とする請求項１５記載のアンテナビーム合成装置。
【請求項１７】
信号電力推定部は、基準ビーム信号及び所定数のビーム信号の中で受信電力値の最も小さいビーム信号に基づいて前記基準ビーム信号の電力推定値を求めることを特徴とする請求項１５記載のアンテナビーム合成装置。
【請求項１８】
重み係数演算部は、基準ビーム信号以外の所定数のビーム信号の中の１つのビーム信号を指定して、当該指定ビーム信号と前記基準ビーム信号とを用いて信号電力推定値を演算し、前記所定数のビーム信号のそれぞれについて演算した所定数の信号電力推定値の平均値から前記基準ビーム信号の重み係数の振幅成分を決定することを特徴とする請求項１６又は請求項１７記載のアンテナビーム合成装置。
【請求項１９】
重み係数を初期値とし、その後MMSE（Minimum Mean Square Error）又はCMA（Constant Modulus Algorithm）の干渉除去アルゴリズムによる重み係数更新を行うことにより干渉となる信号成分を除去する重み係数更新手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１０乃至請求項１８のいずれか１項記載のアンテナビーム合成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンテナビーム合成法及びアンテナビーム合成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアンテナビーム合成法及びアンテナビーム合成装置として、例えば、特許公報（P3017400）ではデジタルビームフォーミングアンテナにおいて、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比が比較的低い環境でも、高速でかつ安定に、また機械的な駆動を行わずに、さらに方位センサ等のセンサを用いず、到来ビームの捕捉追尾を行うことのできるアレーアンテナの制御方法について提案されている。この従来例においては、フィードバックループを含まず、通信データで変調された受信信号を直接利用することができるため、位相制御を行うための特別なトレーニング信号や参照信号を必要とせず、システム構成を簡単化できる。よって、パケット通信のようなバーストモード通信の場合においても、リアルタイムで高速な追尾、捕捉が可能である。この従来例の場合、フィードバックループを含まないために1つのアンテナ素子当りの受信搬送波電力対雑音電力比（CNR）が比較的低い場合においても、精度良い位相制御が可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアンテナビーム合成法及びアンテナビーム合成装置は以上のように構成されているので、振幅制御に関しては各アンテナ素子での受信レベルに応じた制御がなされるので、ＣＮＲがかなり低い場合においては雑音成分の影響が大きく、正確な振幅制御が行われず、精度の高い信号合成ができないという課題があった。
【０００４】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、精度の高い信号合成を実現するアンテナビーム合成方法及びアンテナビーム合成装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明を解決するための手段】
この発明に係るアンテナビーム合成方法は、無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、局部発振信号と同相である同相成分及び局部発振信号と直交する直交成分に変換し、同相成分及び直交成分により各アンテナ素子における受信電力値をそれぞれ計算し、その中で最大受信電力を有するアンテナ素子を基準アンテナ素子とし基準アンテナ素子以外の１つのアンテナ素子を指定して指定アンテナ素子として、基準アンテナ素子及び指定アンテナ素子における同相成分同士の積と直交成分同士の積との和を計算したものを第１のデータとし、基準アンテナ素子の同相成分及び指定アンテナ素子の直交成分の積と基準アンテナ素子の直交成分及び指定アンテナ素子の同相成分の積との差を計算したものを第２のデータとし、第１のデータ及び第２のデータにそれぞれ雑音抑圧処理を施した後、雑音抑制処理された第１のデータの２乗値と第２のデータの２乗値との和を計算したものを第３のデータとし、さらに基準アンテナ素子における受信電力値と指定アンテナ素子における受信電力値の差を計算したものを第４のデータとして、第４のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の１次の係数とし第３のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の定数として２次方程式の解を計算し、正の値の解を基準アンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値とし、信号電力推定値から基準アンテナ素子の重み係数における振幅成分を決定する過程を含むものである。
【０００６】
この発明に係るアンテナビーム合成方法は、無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、局部発振信号と同相である同相成分及び局部発振信号と直交する直交成分に変換し、同相成分及び直交成分により各アンテナ素子における受信電力値をそれぞれ計算し、その中で最大受信電力を有するアンテナ素子を基準アンテナ素子とし基準アンテナ素子以外の１つのアンテナ素子を指定して指定アンテナ素子として、基準アンテナ素子及び指定アンテナ素子における同相成分同士の積と直交成分同士の積との和を計算したものを第１のデータとし、基準アンテナ素子の同相成分及び指定アンテナ素子の直交成分の積と基準アンテナ素子の直交成分及び指定アンテナ素子の同相成分の積との差を計算したものを第２のデータとし、第１のデータ及び第２のデータにそれぞれ雑音抑圧処理を施した後、雑音抑制処理された第１のデータの２乗値と第２のデータの２乗値との和を計算したものを第３のデータとし、さらに基準アンテナ素子における受信電力値と指定アンテナ素子における受信電力値の差を計算したものを第４のデータとして、第４のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の１次の係数とし第３のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の定数として２次方程式の解を計算し、正の値の解を基準アンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値とし、信号電力推定値から基準アンテナ素子の重み係数における振幅成分を決定し、他のアンテナ素子の重み係数の振幅成分については信号電力推定値及び基準アンテナ素子と他のアンテナ素子との受信電力値の差からそれぞれ決定する過程を含むものである。
【０００７】
この発明に係るアンテナビーム合成方法において、指定アンテナ素子は、基準アンテナ素子の次に受信電力値の大きいアンテナ素子にするものである。
【０００８】
この発明に係るアンテナビーム合成方法において、指定アンテナ素子は、基準アンテナ素子以外の他の全てのアンテナ素子の中で受信電力の最も小さいアンテナ素子にするものである。
【０００９】
この発明に係るアンテナビーム合成方法は、基準アンテナ素子以外の所定数のアンテナ素子の中の１つのアンテナ素子を指定し、指定アンテナ素子と基準アンテナ素子との受信信号を用いて信号電力推定値を演算し、所定数のアンテナ素子のそれぞれについて演算した所定数の信号電力推定値の平均値から基準アンテナ素子の重み係数の振幅成分を決定するものである。
【００１０】
この発明に係るアンテナビーム合成方法は、無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、局部発振信号と同相である同相成分及び局部発振信号と直交する直交成分に変換し、同相成分及び直交成分に所定の信号変換処理を施して各アンテナ素子ごとのビーム信号を求め、各ビーム信号から受信電力の大きい順に所定数のビーム信号を選択し、選択された所定数のビーム信号から最大受信電力を有するビーム信号を基準ビーム信号として決定し、基準ビーム信号に含まれる信号電力を推定して信号電力推定値を求め、信号電力推定値及び所定数のビーム信号に基づいて所定数のビーム信号の受信信号の振幅位相を補正する重み係数を演算し、重み係数を乗算して補正した所定数のビーム信号を同相合成するものである。
【００１１】
この発明に係るアンテナビーム合成方法は、基準ビーム信号及び所定数のビーム信号の中で基準ビーム信号の次に受信電力値の大きいビーム信号に基づいて基準ビーム信号の信号電力推定値を求めるものである。
【００１２】
この発明に係るアンテナビーム合成方法は、基準ビーム信号及び所定数のビーム信号の中で受信電力値の最も小さいビーム信号に基づいて基準ビーム信号の信号電力推定値を求めるものである。
【００１３】
この発明に係るアンテナビーム合成方法は、基準ビーム信号以外の所定数のビーム信号の中の１つのビーム信号を指定し、指定ビーム信号と基準ビーム信号とを用いて信号電力推定値を演算し、所定数のビーム信号のそれぞれについて演算した所定数の信号電力推定値の平均値から基準ビーム信号の重み係数の振幅成分を決定するものである。
【００１４】
この発明に係るアンテナビーム合成装置は、無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、局部発振信号と同相である同相成分及び局部発振信号と直交する直交成分に変換する信号変換手段と、同相成分及び直交成分により各アンテナ素子における受信電力値をそれぞれ計算し、その中で最大受信電力を有するアンテナ素子を基準アンテナ素子とし基準アンテナ素子以外の１つのアンテナ素子を指定して指定アンテナ素子として、基準アンテナ素子及び指定アンテナ素子における同相成分同士の積と直交成分同士の積との和を計算したものを第１のデータとし、基準アンテナ素子の同相成分及び指定アンテナ素子の直交成分の積と基準アンテナ素子の直交成分及び指定アンテナ素子の同相成分の積との差を計算したものを第２のデータとし、第１のデータ及び第２のデータにそれぞれ雑音抑圧処理を施した後、雑音抑制処理された第１のデータの２乗値と第２のデータの２乗値との和を計算したものを第３のデータとし、さらに基準アンテナ素子における受信電力値と指定アンテナ素子における受信電力値の差を計算したものを第４のデータとして、第４のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の１次の係数とし第３のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の定数として当該２次方程式の解を計算し、正の値の解を基準アンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値として計算する信号電力推定部と、信号電力推定値から各アンテナ素子の重み係数を演算し重み係数によって各アンテナ素子の振幅位相を補正する重み係数演算部と、重み係数演算部で補正された各アンテナ素子の同相成分及び直交成分を合成する合成部とを備えたものである。
【００１５】
この発明に係るアンテナビーム合成装置は、無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、局部発振信号と同相である同相成分及び局部発振信号と直交する直交成分に変換する信号変換手段と、同相成分及び直交成分により各アンテナ素子における受信電力値をそれぞれ計算し、その中で最大受信電力を有するアンテナ素子を基準アンテナ素子とし基準アンテナ素子以外の１つのアンテナ素子を指定して指定アンテナ素子として、基準アンテナ素子及び指定アンテナ素子における同相成分同士の積と直交成分同士の積との和を計算したものを第１のデータとし、基準アンテナ素子の同相成分及び指定アンテナ素子の直交成分の積と基準アンテナ素子の直交成分及び指定アンテナ素子の同相成分の積との差を計算したものを第２のデータとし、第１のデータ及び第２のデータにそれぞれ雑音抑圧処理を施した後、雑音抑制処理された第１のデータの２乗値と第２のデータの２乗値との和を計算したものを第３のデータとし、さらに基準アンテナ素子における受信電力値と指定アンテナ素子における受信電力値の差を計算したものを第４のデータとして、第４のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の１次の係数とし第３のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の定数として２次方程式の解を計算し、正の値の解を基準アンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値とし、基準アンテナ素子と他のアンテナ素子との受信電力値の差から他のアンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値を算出する信号電力推定部と、信号電力推定値から各アンテナ素子の重み係数を演算し当該重み係数によって各アンテナ素子の振幅位相を補正する重み係数演算部と、重み係数演算部で補正された各アンテナ素子の同相成分及び直交成分を合成する合成部とを備えたものである。
【００１６】
この発明に係るアンテナビーム合成装置において、指定アンテナ素子は、基準アンテナ素子の次に受信電力値の大きいアンテナ素子にするものである。
【００１７】
この発明に係るアンテナビーム合成装置において、指定アンテナ素子は、基準アンテナ素子以外の他の全てのアンテナ素子の中で受信電力の最も小さいアンテナ素子にするものである。
【００１８】
この発明に係るアンテナビーム合成装置において、重み係数演算部は、基準アンテナ素子以外の所定数のアンテナ素子の中の１つのアンテナ素子を指定し、指定アンテナ素子と基準アンテナ素子との受信信号を用いて信号電力推定値を演算し、所定数のアンテナ素子のそれぞれについて演算した所定数の信号電力推定値の平均値から基準アンテナ素子の重み係数の振幅成分を決定するものである。
【００１９】
この発明に係るアンテナビーム合成装置は、無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、局部発振信号と同相である同相成分及び局部発振信号と直交する直交成分に変換する信号変換手段と、同相成分及び直交成分に所定の信号変換処理を施して各アンテナ素子ごとのビーム信号を求めるマルチビーム形成部と、マルチビーム形成部から出力される各ビーム信号から受信電力の大きい順に所定数のビーム信号を選択するビーム選択部と、選択された所定数のビーム信号から最大受信電力を有するビーム信号を基準ビーム信号として決定し、基準ビーム信号に含まれる信号電力を推定して信号電力推定値を求める信号電力推定部と、信号電力推定値及び所定数のビーム信号に基づいて重み係数を演算し、重み係数によって所定数のビーム信号の受信信号の振幅位相を補正する重み係数演算部と、重み係数を乗算して補正された所定数のビーム信号を同相合成する合成部とを備えたものである。
【００２０】
この発明に係るアンテナビーム合成装置において、信号電力推定部は、基準ビーム信号及び所定数のビーム信号の中で前記基準ビーム信号の次に受信電力値の大きいビーム信号に基づいて基準ビーム信号の信号電力推定値を求めるものである。
【００２１】
この発明に係るアンテナビーム合成装置において、信号電力推定部は、基準ビーム信号及び所定数のビーム信号の中で受信電力値の最も小さいビーム信号に基づいて基準ビーム信号の信号電力推定値を求めるものである。
【００２２】
この発明に係るアンテナビーム合成装置において、重み係数演算部は、基準ビーム信号以外の所定数のビーム信号の中の１つのビーム信号を指定し、指定ビーム信号と基準ビーム信号とを用いて信号電力推定値を演算し、所定数のビーム信号のそれぞれについて演算した所定数の信号電力推定値の平均値から基準ビーム信号の重み係数の振幅成分を決定するものである。
【００２３】
この発明に係るアンテナビーム合成装置は、重み係数を初期値とし、その後MMSE（Minimum Mean Square Error）又はCMA（Constant Modulus Algorithm）の干渉除去アルゴリズムによる重み係数更新を行うことにより干渉となる信号成分を除去する重み係数更新手段をさらに備えたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるアンテナビーム合成方法を実現する装置の受信機のブロック図である。図において、１は１−１，１−２，…，１−ＮからなるＮ個のアンテナ素子で構成されたアレーアンテナ、２は２−１，２−２，…，２−ＮからなるＮ個の受信モジュール、２１は各受信モジュール２の低雑音増幅器、２２は各受信モジュール２のダウンコンバータ、３は第１局部発振信号を生成する第１局部発振器、４は４−１，４−２，…，４−ＮからなるＮ個のＡ／Ｄ変換器、５は５−１，５−２，…，５−ＮからなるＮ個の準同期検波器（信号変換手段）、６は第２局部発振信号を生成する第２局部発振器、７は信号電力推定部、８は重み係数演算部、９は合成部、１０は復調器である。
【００２５】
次に動作について説明する。アンテナ素子１−１，１−２，…，１−Ｎからなるアレーアンテナ１はそれぞれ到来する電波を受信して、受信信号を各アンテナ素子に対応する受信モジュール２に入力する。受信モジュール２は、アレーアンテナ１からの高周波信号である受信信号を低雑音増幅器２１によって増幅し、ダウンコンバータ２２において低雑音増幅器２１からの高周波信号を第１局部発振器３から出力される共通の第１局部発信信号によって中間周波数に変換する。各受信モジュール２から出力された中間周波数の受信信号は、対応する各Ａ／Ｄ変換器４においてデジタル信号に変換されて、対応する各準同期検波器５に入力される。
【００２６】
各準同期検波器５は、第２局部発振器６から出力される共通の第２局部発振信号を用いて、各Ａ／Ｄ変換器４から入力される中間周波数信号を準同期検波して、例えば準同期検波器５−１では第２局部発振信号と同相のベースバンド信号の同相成分Ｉ１及び第２局部発振信号と直交するベースバンド信号の直交成分Ｑ１に変換する。すなわち、互いに直交する２つのベースバンド信号（以下、これら２つのベースバンド信号を直交ベースバンド信号という）に変換する。
【００２７】
信号電力推定部７は、Ｎ個の準同期検波器５からの直交ベースバンド信号を用いて、各アンテナ素子１−１，１−２，…，１−Ｎでの受信信号における変調信号の受信電力値を計算し、最も電力の大きいアンテナ素子を選択し、これを基準アンテナ素子とする。次に、基準アンテナ素子に含まれる信号電力を推定する。重み係数演算部８は、Ｎ個の準同期検波器５からの直交ベースバンド信号を用いて、各アンテナ素子間の位相差推定値を計算し、これと信号電力推定部７から入力される信号電力推定値を用いて、各アンテナ素子１−１，１−２，…，１−Ｎごとに振幅位相補正処理を実行し、すべてのベースバンド信号に重み付けを行って同相にする。合成部９は重み係数演算部８からの出力信号を同相合成して、復調器１０に供給する。
【００２８】
この実施の形態１においては、１つのアンテナ素子当りの信号対雑音電力比（以下、ＣＮＲとする。）がかなり低い場合において、最大比合成を実現するために重み係数の優れた振幅制御を行う。位相制御については、既存の手法がそのまま適用可能である。また、既存の手法と同様にトレーニングシンボルや参照信号を用いずに各アンテナ素子の受信信号だけを用いる。
【００２９】
いま、基準アンテナ素子を１−１とし、他の任意のアンテナ素子を１−ｉとすると、ＣＮＲが低い場合でも平均化処理による雑音抑圧処理を施すことで比較的精度良く得られるパラメータとしては、アンテナ素子１−ｉの受信電力Ｐi と、基準アンテナ素子１−１とアンテナ素子１−ｉに含まれる変調信号の振幅成分の積ｓa1ｓaiがある。これはアンテナ素子１−１とアンテナ素子１−ｉでの直交信号を数１のように複素表現すると、数２が成り立つからである。
【数１】
0004223179.tif 000002
【数２】
0004223179.tif 000003
ここで、Ｉi ，Ｑi はアンテナ素子１−ｉにおける直交ベースバンド信号であり、ｓi はアンテナ素子１−ｉに含まれる変調信号成分の複素表現、ｎi はアンテナ素子１−ｉに含まれる雑音成分の複素表現であり、−は平均化を施すことを、＊は複素共役をそれぞれ表す。
【００３０】
すなわち、数２のように信号と雑音の相関および異なるアンテナ素子における雑音間の相関が零であることを利用して、数２の絶対値を取ることにより、アンテナ素子１−１とアンテナ素子１−ｉに含まれる信号成分の振幅の積ｓa1ｓaiが得られる。すなわち、アンテナ素子１−１及びアンテナ素子１−ｉにおける同相成分同士の積と直交成分同士の積との和を計算した（Ｉ1 ・Ｉi ＋Ｑ1 ・Ｑi ）を第１のデータとし、同相成分及び直交成分同士の積の差を計算した（Ｉ1 ・Ｑi −Ｉi ・Ｑ1 ）を第２のデータとし、それぞれに雑音抑圧処理を施した後、第１のデータの２乗値と第２のデータの２乗値との和を計算した第３のデータは
【数３】
0004223179.tif 000004
として求まる。この場合にはパラメータを用いて振幅補正を行う。ここで、アンテナ素子１−ｉでの受信電力の内訳は数４のようになる。
【数４】
0004223179.tif 000005
【００３１】
ここで、ｓaiはアンテナ素子１−ｉでの受信信号に含まれる変調信号の振幅値、ｎaiは熱雑音の振幅である。また、各アンテナ素子１に接続される低雑音増幅器２１、ダウンコンバータ２２、Ａ／Ｄ変換器４、準同期検波器５の諸特性がほぼ一様であるならば、（ｎa1）2 ＝（ｎaN）2 ＝σ2 （雑音電力）という仮定が成り立つ。そこで、まず基準アンテナ素子１−１とアンテナ素子１−ｉの受信電力値の差を第４のデータとして数５のように求める。
【数５】
0004223179.tif 000006
【００３２】
ここで、Ｘ＝（ｓaiｓa1）2 ，Ｙ＝Ｐ1 −Ｐi として、基準アンテナ素子１−１に含まれる信号電力（ｓa1）2 をＰsaとして数６の２次方程式が得られる。
【数６】
0004223179.tif 000007
この２次方程式を解くと、
【数７】
0004223179.tif 000008
数７により推定した信号電力は理想的には雑音の影響を完全に取り除いたものであるから、これを基準アンテナ素子の重み係数とすることで低ＣＮＲにおいても良好な最大比合成を実現する。
【００３３】
実際に信号電力を推定する際に用いるアンテナ素子については、基準アンテナ素子に次いで２番目に受信電力の大きいアンテナ素子を用いる方法、全アンテナ素子あるいは複数のアンテナ素子を用いて基準アンテナ素子中の信号電力をそれぞれ推定し、各推定値の平均値とする方法、最も受信レベルの低いアンテナ素子を利用する方法などが挙げられる。ここで、最も受信レベルの低いアンテナ素子は雑音成分のみである場合には、数５はさらに簡易になり
【数８】
0004223179.tif 000009
と受信電力値の差を求めるだけで信号電力の推定が可能となる。
【００３４】
以上のように、実施の形態１によれば、基準アンテナ素子の信号電力を推定することにより、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００３５】
なお、上記実施の形態１においては、ＣＮＲが低い場合に平均化処理による雑音抑圧処理を施す構成にしたが、異なるアンテナ素子における雑音間の相関が零であることを利用して、一定時間ごとの差分を採って雑音抑圧処理を施す構成にしてもよい。要は何らかの雑音抑圧処理を施した後に、数３に示した振幅の積を求める計算を行う。
【００３６】
実施の形態２.
実施の形態２におけるアンテナビーム合成装置の構成は、図１に示した実施の形態１の構成と同じである。ただし、実施の形態１においては振幅制御と位相制御を同時に行ったが、一般的に最大比合成を行なう場合、振幅制御と位相制御は個別に行われる。よって、低ＣＮＲにおいては、雑音の影響による振幅誤差をすべてのアンテナ素子が含むことになる。
【００３７】
次に動作について説明する。この実施の形態２におけるアンテナビーム合成方法においては、数７により求めた基準アンテナ素子の信号電力推定値Ｐsaを用いて各アンテナ素子に含まれる変調信号の電力値を推定する。具体的には、アンテナ素子１−ｉの信号電力は数９により求める。
【数９】
0004223179.tif 000010
これら各アンテナ素子における信号電力推定値を信号電力推定部７にて計算した後、重み係数演算部８において振幅位相補正を行う。
【００３８】
以上のように、実施の形態２によれば、基準アンテナ素子だけでなく他の各アンテナ素子の信号電力を推定することにより、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、より精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００３９】
実施の形態３.
図２はこの発明における実施の形態３の最大比合成方法を実現する受信機の一部を示すブロック図であり、図において、１１はマルチビーム形成部、１２はビーム選択部である。他の構成については、図１に示した構成と同じであり同一の符号で表されている。すなわち、図２の構成は、図１における準同期検波器５と信号電力推定部７及び重み係数演算部８との間に、マルチビーム形成部１１及びビーム選択部１２が挿入された構成になっている。
【００４０】
次に動作について説明する。マルチビーム形成部１１は、各アンテナ素子のＮ個の受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）又は離散フーリエ変換（ＤＦＴ）によりＮ個のビーム信号ＢＥ−１からＢＥ−Ｎに変換する。ビーム選択部１２は、マルチビーム形成部１１から得られた複数Ｎ個のビーム信号ＢＥ−１乃至ＢＥ−Ｎの中から、電力の最も大きいビーム信号から電力の大きい順番に、所定数であるＬ個のビーム信号ＢＥＳ−１乃至ＢＥＳ−Ｌを選択する。
【００４１】
信号電力推定部７は、それら複数のビーム信号ＢＥＳ−１乃至ＢＥＳ−Ｌの中から最も電力の大きいビーム信号を選択しこれを基準ビームとする。そして基準ビームに含まれる信号電力を推定する。重み係数演算部８は、この信号電力値に基づいて各ビーム信号に対する重み係数を決定し、各ビーム信号の振幅成分、位相成分を補正する。合成部９は各ビームの出力信号を同相合成（最大比合成）し、その出力を後段の復調器１０に渡す。
【００４２】
信号電力の推定法は実施の形態１，２の方法と同様であるが、この実施の形態３の利点は、１素子あたりの信号対雑音電力比がより低い環境においても良好に動作する点である。つまり、予めマルチビーム形成部１１およびビーム選択部１２により信号対雑音電力比が高いビームを形成して選択しておくことにより、振幅位相補正の精度への影響を小さくすることができる。また、強い干渉信号が到来する場合には、ビーム選択によりこれらをある程度空間的に分離できるため、影響を抑えることが可能となる。
【００４３】
以上のように構成された実施の形態３のアンテナビーム合成方法の効果を確認するために行ったシミュレーションの計算結果について説明する。ここで、シミュレーション条件を表１に示す。
【表１】
0004223179.tif 000011
【００４４】
表１の条件において、入力ＣＮＲを変化させたときの出力ＣＮＲの改善量を図３に示す。図から明らかなように、入力ＣＮＲが低くなるにつれて優れた改善特性を有することがわかる。例えば、入力ＣＮＲが−１５ｄＢの場合、出力ＣＮＲが約２．２ｄＢも改善されている。
【００４５】
以上のように、実施の形態３によれば、各アンテナ素子の複数の受信信号をフーリエ変換して複数のビーム信号に変換し、さらにその中から受信電力の大きい順に所定数のビーム信号を選択して、最も受信電力の大きい基準ビーム信号の信号電力を推定することにより、アンテナ素子の受信信号対雑音電力比が極端に低い状態が発生しても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００４６】
実施の形態４.
実施の形態４においては、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかにおいて求めた最大比合成を実現する重み係数を元に、良好な通信状態を保持するものである。
次に動作について説明する。通常、最大比合成による方法単独では干渉信号の抑圧は行えないので、干渉信号が存在する場合は通信品質が劣化する。また、ビーム選択によりある程度干渉レベルを低減できるものの完全ではない。
【００４７】
そこで、実施の形態１乃至実施の形態３の手順により求めた最大比合成を実現する重み係数を初期値として、ＭＭＳＥ(Minimum Mean Square Error)やＣＭＡ(Constant Modulus Algorithm)に代表される干渉除去アルゴリズムを動作させることにより、重み係数更新を行って、干渉信号を抑圧して良好な通信状態を保持することが可能になる。
【００４８】
以上のように、実施の形態４によれば、最大比合成を実現する重み係数を初期値として、干渉除去アルゴリズムを動作させて重み係数更新を行うことにより、良好な通信状態を保持できるという効果がある。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、局部発振信号と同相である同相成分及び局部発振信号と直交する直交成分に変換し、同相成分及び直交成分により各アンテナ素子における受信電力値をそれぞれ計算し、その中で最大受信電力を有するアンテナ素子を基準アンテナ素子とし基準アンテナ素子以外の１つのアンテナ素子を指定して指定アンテナ素子として、基準アンテナ素子及び指定アンテナ素子における同相成分同士の積と直交成分同士の積との和を計算したものを第１のデータとし、基準アンテナ素子の同相成分及び指定アンテナ素子の直交成分の積と基準アンテナ素子の直交成分及び指定アンテナ素子の同相成分の積との差を計算したものを第２のデータとし、第１のデータ及び第２のデータにそれぞれ雑音抑圧処理を施した後、雑音抑制処理された第１のデータの２乗値と第２のデータの２乗値との和を計算したものを第３のデータとし、さらに基準アンテナ素子における受信電力値と指定アンテナ素子における受信電力値の差を計算したものを第４のデータとして、第４のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の１次の係数とし第３のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の定数として２次方程式の解を計算し、正の値の解を基準アンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値とし、信号電力推定値から基準アンテナ素子の重み係数における振幅成分を決定する過程を含むように構成したので、基準アンテナ素子の信号電力を推定することにより、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００５０】
この発明によれば、無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、局部発振信号と同相である同相成分及び局部発振信号と直交する直交成分に変換し、同相成分及び直交成分により各アンテナ素子における受信電力値をそれぞれ計算し、その中で最大受信電力を有するアンテナ素子を基準アンテナ素子とし基準アンテナ素子以外の１つのアンテナ素子を指定して指定アンテナ素子として、基準アンテナ素子及び指定アンテナ素子における同相成分同士の積と直交成分同士の積との和を計算したものを第１のデータとし、基準アンテナ素子の同相成分及び指定アンテナ素子の直交成分の積と基準アンテナ素子の直交成分及び指定アンテナ素子の同相成分の積との差を計算したものを第２のデータとし、第１のデータ及び第２のデータにそれぞれ雑音抑圧処理を施した後、雑音抑制処理された第１のデータの２乗値と第２のデータの２乗値との和を計算したものを第３のデータとし、さらに基準アンテナ素子における受信電力値と指定アンテナ素子における受信電力値の差を計算したものを第４のデータとして、第４のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の１次の係数とし第３のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の定数として２次方程式の解を計算し、正の値の解を基準アンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値とし、信号電力推定値から基準アンテナ素子の重み係数における振幅成分を決定し、他のアンテナ素子の重み係数の振幅成分については信号電力推定値及び基準アンテナ素子と他のアンテナ素子との受信電力値の差からそれぞれ決定する過程を含むように構成したので、基準アンテナ素子だけでなく他の各アンテナ素子の信号電力を推定することにより、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、より精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００５１】
この発明によれば、指定アンテナ素子を、基準アンテナ素子の次に受信電力値の大きいアンテナ素子にするように構成したので、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００５２】
この発明によれば、指定アンテナ素子を、基準アンテナ素子以外の他の全てのアンテナ素子の中で受信電力の最も小さいアンテナ素子にするように構成したので、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００５３】
この発明によれば、基準アンテナ素子以外の所定数のアンテナ素子の中の１つのアンテナ素子を指定し、指定アンテナ素子と基準アンテナ素子との受信信号を用いて信号電力推定値を演算し、所定数のアンテナ素子のそれぞれについて演算した所定数の信号電力推定値の平均値から基準アンテナ素子の重み係数の振幅成分を決定するように構成したので、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００５４】
この発明によれば、無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、局部発振信号と同相である同相成分及び局部発振信号と直交する直交成分に変換し、同相成分及び直交成分に所定の信号変換処理を施して各アンテナ素子ごとのビーム信号を求め、各ビーム信号から受信電力の大きい順に所定数のビーム信号を選択し、選択された所定数のビーム信号から最大受信電力を有するビーム信号を基準ビーム信号として決定し、基準ビーム信号に含まれる信号電力を推定して信号電力推定値を求め、信号電力推定値及び所定数のビーム信号に基づいて所定数のビーム信号の受信信号の振幅位相を補正する重み係数を演算し、重み係数を乗算して補正した所定数のビーム信号を同相合成するように構成したので、アンテナ素子の受信信号対雑音電力比が極端に低い状態が発生しても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００５５】
この発明によれば、基準ビーム信号及び所定数のビーム信号の中で基準ビーム信号の次に受信電力値の大きいビーム信号に基づいて基準ビーム信号の信号電力推定値を求めるように構成したので、アンテナ素子の受信信号対雑音電力比が極端に低い状態が発生しても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００５６】
この発明によれば、基準ビーム信号及び所定数のビーム信号の中で受信電力値の最も小さいビーム信号に基づいて基準ビーム信号の信号電力推定値を求めるように構成したので、アンテナ素子の受信信号対雑音電力比が極端に低い状態が発生しても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００５７】
この発明によれば、基準ビーム信号以外の所定数のビーム信号の中の１つのビーム信号を指定し、指定ビーム信号と基準ビーム信号とを用いて信号電力推定値を演算し、所定数のアンテナ素子のそれぞれについて演算した所定数の信号電力推定値の平均値から基準ビーム信号の重み係数の振幅成分を決定するように構成したので、アンテナ素子の受信信号対雑音電力比が極端に低い状態が発生しても、１つのアンテナ素子あたりの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００５８】
この発明によれば、無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、局部発振信号と同相である同相成分及び局部発振信号と直交する直交成分に変換する信号変換手段と、同相成分及び直交成分により各アンテナ素子における受信電力値をそれぞれ計算し、その中で最大受信電力を有するアンテナ素子を基準アンテナ素子とし基準アンテナ素子以外の１つのアンテナ素子を指定して指定アンテナ素子として、基準アンテナ素子及び指定アンテナ素子における同相成分同士の積と直交成分同士の積との和を計算したものを第１のデータとし、基準アンテナ素子の同相成分及び指定アンテナ素子の直交成分の積と基準アンテナ素子の直交成分及び指定アンテナ素子の同相成分の積との差を計算したものを第２のデータとし、第１のデータ及び第２のデータにそれぞれ雑音抑圧処理を施した後、雑音抑制処理された第１のデータの２乗値と第２のデータの２乗値との和を計算したものを第３のデータとし、さらに基準アンテナ素子における受信電力値と指定アンテナ素子における受信電力値の差を計算したものを第４のデータとして、第４のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の１次の係数とし第３のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の定数として当該２次方程式の解を計算し、正の値の解を基準アンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値として計算する信号電力推定部と、信号電力推定値から各アンテナ素子の重み係数を演算し重み係数によって各アンテナ素子の振幅位相を補正する重み係数演算部と、重み係数演算部で補正された各アンテナ素子の同相成分及び直交成分を合成する合成部とを備えるように構成したので、基準アンテナ素子の信号電力を推定することにより、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００５９】
この発明によれば、無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、局部発振信号と同相である同相成分及び局部発振信号と直交する直交成分に変換する信号変換手段と、同相成分及び直交成分により各アンテナ素子における受信電力値をそれぞれ計算し、その中で最大受信電力を有するアンテナ素子を基準アンテナ素子とし基準アンテナ素子以外の１つのアンテナ素子を指定して指定アンテナ素子として、基準アンテナ素子及び指定アンテナ素子における同相成分同士の積と直交成分同士の積との和を計算したものを第１のデータとし、基準アンテナ素子の同相成分及び指定アンテナ素子の直交成分の積と基準アンテナ素子の直交成分及び指定アンテナ素子の同相成分の積との差を計算したものを第２のデータとし、第１のデータ及び第２のデータにそれぞれ雑音抑圧処理を施した後、雑音抑制処理された第１のデータの２乗値と第２のデータの２乗値との和を計算したものを第３のデータとし、さらに基準アンテナ素子における受信電力値と指定アンテナ素子における受信電力値の差を計算したものを第４のデータとして、第４のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の１次の係数とし第３のデータに（−１）を乗算して得られたものを２次方程式の定数として２次方程式の解を計算し、正の値の解を基準アンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値とし、基準アンテナ素子と他のアンテナ素子との受信電力値の差から他のアンテナ素子に含まれる変調信号の信号電力推定値を算出する信号電力推定部と、信号電力推定値から各アンテナ素子の重み係数を演算し当該重み係数によって各アンテナ素子の振幅位相を補正する重み係数演算部と、重み係数演算部で補正された各アンテナ素子の同相成分及び直交成分を合成する合成部とを備えるように構成したので、基準アンテナ素子だけでなく他の各アンテナ素子の信号電力を推定することにより、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、より精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００６０】
この発明によれば、指定アンテナ素子を、基準アンテナ素子の次に受信電力値の大きいアンテナ素子にするように構成したので、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００６１】
この発明によれば、指定アンテナ素子を、基準アンテナ素子以外の他の全てのアンテナ素子の中で受信電力の最も小さいアンテナ素子にするように構成したので、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００６２】
この発明によれば、重み係数演算部を、基準アンテナ素子以外の所定数のアンテナ素子の中の１つのアンテナ素子を指定し、指定アンテナ素子と基準アンテナ素子とを用いて信号電力推定値を演算し、所定数のアンテナ素子のそれぞれについて演算した所定数の信号電力推定値の平均値から基準アンテナ素子の重み係数の振幅成分を決定するように構成したので、各アンテナ素子ごとの受信信号対雑音電力比がかなり低い状態においても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００６３】
この発明によれば、無線通信システムにおいて複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナの受信信号を用いて最大比合成を行うとき、各アンテナ素子でそれぞれ受信された複数の受信信号をそれぞれ共通の局部発振信号を用いて、局部発振信号と同相である同相成分及び局部発振信号と直交する直交成分に変換する信号変換手段と、同相成分及び直交成分に所定の信号変換処理を施して各アンテナ素子ごとのビーム信号を求めるマルチビーム形成部と、マルチビーム形成部から出力される各ビーム信号から受信電力の大きい順に所定数のビーム信号を選択するビーム選択部と、選択された所定数のビーム信号から最大受信電力を有するビーム信号を基準ビーム信号として決定し、基準ビーム信号に含まれる信号電力を推定して信号電力推定値を求める信号電力推定部と、信号電力推定値及び所定数のビーム信号に基づいて重み係数を演算し、重み係数によって所定数のビーム信号の受信信号の振幅位相を補正する重み係数演算部と、重み係数を乗算して補正された所定数のビーム信号を同相合成する合成部とを備えるように構成したので、アンテナ素子の受信信号対雑音電力比が極端に低い状態が発生しても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００６４】
この発明によれば、信号電力推定部を、基準ビーム信号及び所定数のビーム信号の中で前記基準ビーム信号の次に受信電力値の大きいビーム信号に基づいて前記基準ビーム信号の信号電力推定値を求めるように構成したので、アンテナ素子の受信信号対雑音電力比が極端に低い状態が発生しても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００６５】
この発明によれば、信号電力推定部を、基準ビーム信号及び所定数のビーム信号の中で受信電力値の最も小さいビーム信号に基づいて基準ビーム信号の信号電力推定値を求めるように構成したので、アンテナ素子の受信信号対雑音電力比が極端に低い状態が発生しても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００６６】
この発明によれば、重み係数演算部を、基準ビーム信号以外の所定数のビーム信号の中の１つのビーム信号を指定し、指定ビーム信号と基準ビーム信号とを用いて信号電力推定値を演算し、所定数のビーム信号のそれぞれについて演算した所定数の信号電力推定値の平均値から基準ビーム信号の重み係数の振幅成分を決定するように構成したので、アンテナ素子の受信信号対雑音電力比が極端に低い状態が発生しても、精度の高い信号合成を実現することができるという効果がある。
【００６７】
この発明によれば、重み係数を初期値とし、その後MMSE（Minimum Mean Square Error）又はCMA（Constant Modulus Algorithm）の干渉除去アルゴリズムによる重み係数更新を行うことにより干渉となる信号成分を除去する重み係数更新手段をさらに備える構成にしたので、最大比合成を実現する重み係数を初期値として、干渉除去アルゴリズムを動作させて重み係数更新を行うことにより、干渉信号を抑圧して良好な通信状態を保持できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１におけるアンテナビーム合成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態３におけるアンテナビーム合成装置の構成を示すブロック図である。
【図３】  この発明の実施の形態３におけるアンテナビーム合成方法の効果を示す図である。
【符号の説明】
１  Ｎ個のアレーアンテナ、２  Ｎ個の受信モジュール、３  第１局部発振器、４  Ｎ個のＡ／Ｄ変換器、５  Ｎ個の準同期検波器（信号変換手段）、６  第２局部発振器、７  信号電力推定部、８  重み係数演算部、９  合成部、１０  復調器、１１  マルチビーム形成部、１２  ビーム選択部、２１  低雑音増幅器、２２  ダウンコンバータ。
【図１】
0004223179.tif 000012
【図２】
0004223179.tif 000013
【図３】
0004223179.tif 000014