アダプティブアンテナ及びその荷重計算方法
【課題】干渉波のパルス位置を検出し、エッジ部分の信号を用いて荷重を求めることにより、パルス干渉波を十分に抑圧できるアダプティブアンテナを得る。
【解決手段】荷重計算手段６は、パルス干渉波が到来しているか否かを識別し、パルス干渉波が到来している場合に、パルス干渉波のエッジのタイミングを検出し、遅延手段３により遅延させられた遅延信号、複数の補助アンテナ４の受信信号、及び複数の遅延手段５により遅延させられた遅延信号に含まれるパルス干渉波のエッジを含むようにサンプル信号を抽出し、抽出されたサンプル信号を用いて、減算手段９の出力信号の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する。
【解決手段】荷重計算手段６は、パルス干渉波が到来しているか否かを識別し、パルス干渉波が到来している場合に、パルス干渉波のエッジのタイミングを検出し、遅延手段３により遅延させられた遅延信号、複数の補助アンテナ４の受信信号、及び複数の遅延手段５により遅延させられた遅延信号に含まれるパルス干渉波のエッジを含むようにサンプル信号を抽出し、抽出されたサンプル信号を用いて、減算手段９の出力信号の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パルスの位置を検出し、パルスのエッジを含む期間のサンプルで荷重を計算するアダプティブアンテナ及びその荷重計算方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のアダプティブアンテナとして、タップ付遅延線を用いたものが提案されている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。このタップ付遅延線を用いたアダプティブアレーアンテナでは、遅延信号に対しても荷重制御を行うことで周波数特性の制御が可能であり、特に広帯域な干渉波を抑圧することが可能である。
【０００３】
【非特許文献１】菊間 信良著、“アレーアンテナによる適応信号処理”、pp.17-21、科学技術出版、1999
【非特許文献２】R.T. Compton, Jr. “Adaptive Antennas”, pp.361-376, Prentice-Hall, New Jersey, 1988
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような従来のタップ付遅延線を用いたアダプティブアレーアンテナでは、パルス性の干渉波を抑圧する場合においては、荷重を算出するために用いる信号サンプルとしてパルスのエッジなどパルスの特徴を抽出することができないと、遅延線による信号のずれの影響で十分にパルス干渉波を抑圧できないという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、パルス干渉波を抑圧する場合においてはそのパルス位置を検出し、パルスのエッジ部分の信号を用いて荷重を求めることにより、パルス干渉波を十分に抑圧することができるアダプティブアンテナを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るアダプティブアンテナは、主アンテナと、複数の補助アンテナと、前記主アンテナ及び複数の補助アンテナに接続される受信機と、前記主アンテナの受信信号を所定時間だけ遅延させる第１の遅延手段と、前記複数の補助アンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の第２の遅延手段と、前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段と、前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号から前記合成手段により合成された出力信号を減算する減算手段とを設けたアダプティブアンテナであって、前記荷重計算手段は、パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のエッジのタイミングを検出するパルス干渉波位置検出手段と、前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に含まれるパルス干渉波のエッジを含むようにサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記減算手段の出力信号の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係るアダプティブアンテナは、パルス干渉波を抑圧する場合においてはそのパルス位置を検出し、パルスのエッジ部分の信号を用いて荷重を求めることにより、パルス干渉波を十分に抑圧することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナについて図１から図５までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナの構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【０００９】
図１において、この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナは、主アンテナ１と、受信機２と、主アンテナ１の受信信号を遅延させる遅延手段（Ｄτ）３と、補助アンテナ４と、補助アンテナ４の受信信号を１サンプル遅延させる遅延手段（Ｄ１）５と、荷重計算手段６と、乗算手段７と、合成手段８と、減算手段９とが設けられている。なお、ここでは遅延手段（Ｄ１）５は、簡単のため１サンプル遅延する場合について説明するが、異なるサンプル量（例えば、２サンプル）を遅延するようにしてもよい。また、複数の遅延手段が異なるサンプルだけ遅延させるようにしてもよい。どのような遅延量とするかは、システムに応じて決定されるものである。
【００１０】
また、図２は、この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段の構成を示すブロック図である。
【００１１】
図２において、荷重計算手段６は、パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段６１と、パルスの立ち上がり部分もしくは立下り部分の位置を検出するパルス干渉波位置検出手段６２と、このパルス干渉波位置検出手段６２で検出されたパルスエッジ部分を含むように信号サンプルを抽出するサンプル抽出手段６３と、抽出されたサンプルを用いて適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段６４とが設けられている。
【００１２】
つぎに、この実施の形態１に係るアダプティブアンテナの動作について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１に示した構成は、荷重計算手段６を除き、従来から用いられている構成であり、アダプティブアンテナの中でも特にサイドローブキャンセラ（ＳＬＣ：Sidelobe Canceller）と呼ばれる構成である。このＳＬＣは、大きな指向性を有する主アンテナ１の受信信号から補助アンテナ４の受信信号に複素荷重を乗算した信号を合成したものを減算する構成となっており、この減算後の信号電力を最小化するように複素荷重を制御することで、主アンテナ１のサイドローブで受信される干渉波を自動的に抑圧することができる。
【００１４】
図１の構成では、さらに遅延手段５を用いて補助アンテナ４の受信信号を遅延させた信号にも複素荷重を乗算して合成することでＦＩＲ型のフィルタ荷重を適応的に制御することが可能となり、補助アンテナ４の受信信号の周波数特性をも制御することが可能となる。このように遅延手段５を用いるＳＬＣをＴＤＬ（Tapped Delay Line）−ＳＬＣと呼んでいる。
【００１５】
なお、主アンテナ１に設けられた遅延手段３は、補助アンテナ４の複数の遅延信号の遅延時間の中心となるように設定するものである。ＴＤＬ−ＳＬＣは、周波数特性の制御を行うことによって、例えば主アンテナ１と補助アンテナ４間に製造上のばらつきや遅延時間誤差などが存在する場合も広帯域な干渉波の抑圧が可能である。
【００１６】
しかしながら、パルス性の干渉波を抑圧する場合においては、この遅延手段３の影響で主アンテナ１の受信信号と補助アンテナ４の受信信号間に時間的なずれが生じ、ずれた時間帯では主アンテナ１または補助アンテナ４の何れかの信号に干渉波が存在しないため、減算手段９によって干渉波成分が加算され消え残りを生じてしまうという問題点がある。
【００１７】
図３及び図４は、パルス干渉波が入射した場合の信号の時間波形と荷重を計算するために抽出するサンプルの時間タイミング（ＳＬＣゲートと呼ぶ。）を模式的に示したタイミングチャートである。
【００１８】
図３及び図４において、（ａ）は、主アンテナ１の受信信号を時間τだけ遅延させた信号ｘ０（ｔ−τ）、（ｂ）は、補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）、（ｃ）は、受信信号ｘ１（ｔ）の１サンプル遅延信号ｘ１（ｔ−１）、（ｄ）は、遅延信号ｘ１（ｔ−１）の１サンプル遅延信号ｘ１（ｔ−２）を示す。パルス干渉波を受信した場合には、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ−τ）と補助アンテナ４の受信信号にはずれを生じていることが分かる。ここで、τは補助アンテナ４の３つの信号の中心のタイミングに合わせるため１とするのがよい。この場合に、例えば図３のサンプル取得時間ＡのタイミングでＳＬＣゲートを設定してサンプルを取得して荷重計算を行うと、ＴＤＬ−ＳＬＣの荷重計算はＣＷと等価となり、パルス波形の情報を取得できないので抑圧性能が低下する。ＴＤＬ−ＳＬＣの出力信号ｅ（ｔ）は、例えば図３に示すように、パルスの位置がずれる部分であるパルスの立ち上がり、または立下り（これらをパルスエッジと呼ぶ）の部分がスパイク状に干渉波の残留成分として消え残り、十分に干渉波を抑圧できない。
【００１９】
そこで、本実施の形態１では、図２に示すように、荷重計算手段６により荷重計算を行う。
【００２０】
まず、パルス干渉波識別手段６１は、抑圧すべき干渉波がパルス性を有するか否かを識別する。これは、例えば図３（ａ）の受信信号の波形や、図３（ｆ）の出力信号ｅ（ｔ）のように、特徴的な消え残りを生じることから識別できる。干渉波がパルス性を有さない場合には、通常の処理である適応荷重計算手段６４へ進む。
【００２１】
続いて、パルス干渉波位置検出手段６２は、干渉波がパルス性を有する場合には、パルスエッジの位置を検出する。これも図３（ｆ）に示した出力信号ｅ（ｔ）のスパイク状の消え残りの位置から検出することができる。
【００２２】
次に、サンプル抽出手段６３は、図４（ｅ）に示すように、ＳＬＣゲートをサンプル取得時間Ｂのように設定し、主アンテナ１の遅延信号および補助アンテナ４の受信信号とその遅延信号のパルスエッジ部分が含まれるように各信号から荷重計算に用いるための信号サンプルを抽出する。
【００２３】
図４に示すように、サンプルの開始時間をｔｓおよび終了時間をｔｅとする。最後に適応荷重計算手段６４は、出力信号ｅ（ｔ）の平均電力を最小化するように、乗算手段７で乗じる適応複素荷重を算出する。このような適応複素荷重の計算アルゴリズムは、適応アルゴリズムとして様々なものが提案されており、何れの手法を用いても良いが、ここでは比較的収束の早いＳＭＩ（Sample Matrix Inversion）を例として説明する。
【００２４】
いま、ＴＤＬ−ＳＬＣのタップ数（サンプルの遅延手段５の数＋１）をＮｔとし、補助アンテナ４の数をＮａとするとき、図１に示すように、ｎａ番目の補助アンテナ４のｎｔ番目のタップ（１番目のタップとは補助アンテナ４の受信信号、ｎｔ番目のタップとは補助アンテナ４の受信信号のｎｔ−１サンプル遅延信号を示す。）の出力に乗じる荷重をｗｎａｎｔと表現し、これらを要素として持つベクトルＷを式（１）のように定義する。
【００２５】
また、補助アンテナ４の受信信号およびその遅延信号を要素として持つ信号行列Ｘを式（２）のように定義する。なお、ここでは簡単のためｎａ＝２、ｎｔ＝３の場合について示す。また、式（２）の各信号は、サンプル抽出手段６３により時刻ｔｓから時刻ｔｅの範囲でサンプルされた信号となっており、例えばｘ１（ｔ）は式（３）に示すようなベクトルとなっている。
【００２６】
【数１】
【００２７】
ここで、肩字のＴは転置を表す。式（２）の信号行列Ｘと式（４）に示す主アンテナ１の受信信号ベクトルｘ０（ｔ−τ）を用いて、相関行列Ｒおよび相互相関ベクトルＰをそれぞれ式（５）および式（６）のように求める。
【００２８】
【数２】
【００２９】
ここで、肩字の＊は複素共役を示す。式（５）と式（６）の結果を用いて、出力信号ｅ（ｔ）の電力を最小化する荷重ベクトルＷを式（７）のように求めることができる。
【００３０】
【数３】
【００３１】
式（７）の荷重は、パルスエッジを含むｔ＝ｔｓ〜ｔｅの信号サンプルから計算されるので、パルスの形状に関わる周波数特性まで学習することができ、パルス干渉波が入射する場合においてもこれを有効に抑圧することができる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態１に係るアダプティブアンテナでは、パルスエッジの位置を検出し、パルスエッジを含むように信号サンプルを抽出するようにしたので、パルスの形状に関わる周波数特性まで学習することができるため、パルス干渉波も有効に抑圧できる効果を有する。
【００３３】
なお、ここでは、アダプティブアンテナのうちサイドローブキャンセラの構成を持つものについて説明したが、図５に示すような主に通信に用いられる型のアダプティブアンテナにも本実施の形態１を適用することが可能である。
【００３４】
図５は、この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナの別の構成を示す図である。
【００３５】
図５において、この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナは、参照信号生成手段１１と、素子アンテナ１２と、入力信号を１サンプル遅延させる遅延手段（Ｄ１）５と、荷重計算手段６と、乗算手段７と、合成手段８とが設けられている。
【００３６】
図５をみて分かるように、構成要素はほぼ図１と同じであり、主アンテナ１の受信信号の代わりに、所望とする信号と相関の高い参照信号を生成する参照信号生成手段１１を有している。荷重計算手段６は、パルス干渉波識別手段６１により、パルス干渉波が到来しているか否かを識別する。パルス干渉波位置検出手段６２により、パルス干渉波が到来している場合に、パルス干渉波のエッジのタイミングを検出する。サンプル抽出手段６３により、複数の素子アンテナ１２の受信信号、及び複数の遅延手段５により遅延させられた遅延信号に含まれるパルス干渉波のエッジを含むようにサンプル信号を抽出する。そして、適応荷重計算手段６４により、サンプル抽出手段６３により抽出されたサンプル信号を用いて、参照信号と合成手段８の出力信号の差分の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する。
【００３７】
各アンテナの受信信号およびその遅延信号に乗算する適応複素荷重は、式（４）で示した主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ−τ）に代えて、式（８）に示す参照信号の信号ベクトルｒ（ｔ）を用い、素子アンテナ１２の受信信号およびその遅延信号で構成される信号行列Ｘを式（２）と同様に定義することにより、相関行列Ｒおよび相互相関ベクトルＰを式（９）と式（１０）のように算出することができ、式（７）により荷重を算出することができる。
【００３８】
【数４】
【００３９】
式（７）で求められた複素荷重により、アダプティブアンテナは参照信号と出力信号ｙ（ｔ）の差分の平均電力を最小化することができるので、出力信号において所望波成分と相関の低い、すなわち干渉成分だけを抑圧することができる。このようなアダプティブアンテナにおいても、パルス干渉波に対しては図１に示した構成のサイドローブキャンセラと同様にパルスエッジ部分が消え残る課題を有するが、荷重計算手段６において図２に示す構成で荷重を計算すれば、パルスのエッジ部分の特性を学習することができ、パルス干渉波も有効に抑圧することができる。
【００４０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るアダプティブアンテナについて図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態２に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段の構成を示すブロック図である。なお、この実施の形態２に係るアダプティブアンテナの構成は、上記の実施の形態１と同様である。
【００４１】
図６において、この発明の実施の形態２に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段６Ａは、パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段６１と、パルス幅を検出するパルス幅検出手段６５と、パルスと間にあるブランク幅（パルスブランク幅と呼ぶことにする。）を検出するパルスブランク幅検出手段６６と、信号サンプルを抽出するサンプル抽出手段６３と、抽出されたサンプルを用いて適応複素荷重を算出する適応荷重計算手段６４とが設けられている。
【００４２】
つぎに、この実施の形態２に係るアダプティブアンテナの動作について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
図７は、パルス幅およびパルスブランク幅を示すタイミングチャートである。図７に示すように、パルス幅をτｐ、パルスブランク幅をτｂとする。
【００４４】
この実施の形態２では、上記の実施の形態１と同様に、パルス干渉波識別手段６１は、まず干渉波がパルス性を有するか否かを識別する。続いて、干渉波がパルス性を有する場合には、パルス幅検出手段６５およびパルスブランク幅検出手段６６は、パルス幅τｐとパルスブランク幅τｂを検出する。サンプル抽出手段６３は、このパルス幅τｐとパルスブランク幅τｂのうち、何れか大きい幅のものよりも長くサンプル抽出期間を設定し、主アンテナ１の受信信号の遅延信号、補助アンテナ４の受信信号およびその遅延信号から信号サンプルを抽出する。このように、パルス幅τｐとパルスブランク幅τｂの何れか大きい方よりも長くサンプル期間（ＳＬＣゲート）を設定することで、ＳＬＣゲート内に必ずパルスのエッジ部分を含むことができる。このパルスエッジ部分を含むサンプル信号を用いて、適応荷重計算手段６４は、上記の実施の形態１と同様に適応複素荷重を計算する。
【００４５】
本実施の形態２では、パルス幅τｐとパルスブランク幅τｂの何れか大きい方よりも長い時間のサンプル信号を抽出して適応複素荷重を計算するので、適応荷重計算手段６４は、上記の実施の形態１の場合と同様に、パルス波形の特徴を抽出することができ、有効にパルス干渉波を抑圧できる効果を有する。
【００４６】
さらに、パルス幅とパルスブランク幅が変動しない限りはパルスの位置情報を必要としないため、サンプル期間の位置設定誤差がある場合にも有効にパルス干渉波を抑圧できる効果を有する。
【００４７】
なお、本実施の形態２も、上記の実施の形態１と同様に、パルス幅τｐとパルスブランク幅τｂの何れか大きい方よりも長い時間のサンプル信号を抽出して適応複素荷重を計算することで、上記の実施の形態１の図５で示した移動体通信用アダプティブアンテナにも適用することが可能である。
【００４８】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るアダプティブアンテナについて図８を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態３に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段の構成を示すブロック図である。なお、この実施の形態３に係るアダプティブアンテナの構成は、上記の実施の形態１と同様である。
【００４９】
図８において、この発明の実施の形態３に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段６Ｂは、パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段６１と、遅延信号選択手段６７と、信号サンプルを抽出するサンプル抽出手段６３と、抽出されたサンプルを用いて適応複素荷重を算出する適応荷重計算手段６４とが設けられている。
【００５０】
つぎに、この実施の形態３に係るアダプティブアンテナの動作について図面を参照しながら説明する。
【００５１】
この実施の形態３では、上記の実施の形態１と同様に、パルス干渉波識別手段６１は、まずパルス干渉波が到来しているか否かを識別する。ここで、パルス干渉波が到来している場合には、遅延信号選択手段６７は、補助アンテナ４の受信信号またはその遅延信号の中から、主アンテナ１の受信信号の遅延信号とタイミングが合うものを選択して出力する。主アンテナ１の受信信号を遅延させる遅延時間τ（サンプル）は、上記の実施の形態１でも述べたように、補助アンテナ４の遅延の中心に合わせるのがよく、タップ数ｎｔとするとき、次の式（１１）のように設定するのがよい。
【００５２】
【数５】
【００５３】
例えば、図３を参照すると、タップ数ｎｔは３であるから、τは１（サンプル）に設定されている。そこで、遅延信号選択手段６７は、補助アンテナ４の遅延信号のうち、主アンテナ１の遅延と一致するτサンプル遅延、すなわち１サンプル遅延の信号ｘ１（ｔ−１）が選択されることになる。なお、主アンテナ１の受信信号が遅延されない場合には、補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）が選択される。
【００５４】
次に、サンプル抽出手段６３は、適応複素荷重計算のための信号サンプルを抽出する。本実施の形態３においては、パルス干渉波の一部をＳＬＣゲートに含むように適当なサンプル位置、サンプル期間でサンプルを抽出すればよい。
【００５５】
適応荷重計算手段６４は、上記の実施の形態１と同様に、出力信号ｅ（ｔ）の電力を最小化するように適応複素荷重を決定するが、遅延信号選択手段６７により選択される受信信号数は補助アンテナ数と同じなので、図１の例では、補助アンテナ数が２つなので荷重数は式（１２）に示すように２つであり、信号数も式（１３）に示すように２つとなるので、上記の実施の形態１の場合よりも減少する。以降は、式（１３）を用いて相関行列Ｒおよび相互相関ベクトルＰを算出して、式（７）に示したように荷重を算出する。
【００５６】
【数６】
【００５７】
本実施の形態３では、パルス干渉波と識別された場合に主アンテナ１の受信信号の遅延信号と同じタイミングの補助アンテナ４の受信信号の遅延信号だけを用いて荷重を計算するので、パルスの位置ずれによる消え残りを生じず、有効にパルス干渉波を抑圧することができる。また、算出する荷重数が少なくなるので、演算時間が短くなる効果を奏する。
【００５８】
なお、本実施の形態３も、パルス干渉波と識別された場合に参照信号と同じタイミングのアンテナの受信信号の遅延信号だけを用いて荷重を計算するので、図５に示すようなアダプティブアンテナに適用しても、パルスの位置ずれに起因する消え残りを生じず、有効にパルス干渉波を抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段の構成を示すブロック図である。
【図３】パルス干渉波が入射した場合の信号の時間波形と荷重を計算するために抽出するサンプルの時間タイミング（ＳＬＣゲート）を模式的に示したタイミングチャートである。
【図４】パルス干渉波が入射した場合の信号の時間波形と荷重を計算するために抽出するサンプルの時間タイミング（ＳＬＣゲート）を模式的に示したタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナの別の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段が検出するパルス幅およびパルスブランク幅を示すタイミングチャートである。
【図８】この発明の実施の形態３に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 主アンテナ、２ 受信機、３ 遅延手段、４ 補助アンテナ、５ 遅延手段、６、６Ａ、６Ｂ 荷重計算手段、７ 乗算手段、８ 合成手段、９ 減算手段、１１ 参照信号生成手段、１２ 素子アンテナ、６１ パルス干渉波識別手段、６２ パルス干渉波位置検出手段、６３ サンプル抽出手段、６４ 適応荷重計算手段、６５ パルス幅検出手段、６６ パルスブランク幅検出手段、６７ 遅延信号選択手段。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パルスの位置を検出し、パルスのエッジを含む期間のサンプルで荷重を計算するアダプティブアンテナ及びその荷重計算方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のアダプティブアンテナとして、タップ付遅延線を用いたものが提案されている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。このタップ付遅延線を用いたアダプティブアレーアンテナでは、遅延信号に対しても荷重制御を行うことで周波数特性の制御が可能であり、特に広帯域な干渉波を抑圧することが可能である。
【０００３】
【非特許文献１】菊間 信良著、“アレーアンテナによる適応信号処理”、pp.17-21、科学技術出版、1999
【非特許文献２】R.T. Compton, Jr. “Adaptive Antennas”, pp.361-376, Prentice-Hall, New Jersey, 1988
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような従来のタップ付遅延線を用いたアダプティブアレーアンテナでは、パルス性の干渉波を抑圧する場合においては、荷重を算出するために用いる信号サンプルとしてパルスのエッジなどパルスの特徴を抽出することができないと、遅延線による信号のずれの影響で十分にパルス干渉波を抑圧できないという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、パルス干渉波を抑圧する場合においてはそのパルス位置を検出し、パルスのエッジ部分の信号を用いて荷重を求めることにより、パルス干渉波を十分に抑圧することができるアダプティブアンテナを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るアダプティブアンテナは、主アンテナと、複数の補助アンテナと、前記主アンテナ及び複数の補助アンテナに接続される受信機と、前記主アンテナの受信信号を所定時間だけ遅延させる第１の遅延手段と、前記複数の補助アンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の第２の遅延手段と、前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段と、前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号から前記合成手段により合成された出力信号を減算する減算手段とを設けたアダプティブアンテナであって、前記荷重計算手段は、パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のエッジのタイミングを検出するパルス干渉波位置検出手段と、前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に含まれるパルス干渉波のエッジを含むようにサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記減算手段の出力信号の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係るアダプティブアンテナは、パルス干渉波を抑圧する場合においてはそのパルス位置を検出し、パルスのエッジ部分の信号を用いて荷重を求めることにより、パルス干渉波を十分に抑圧することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナについて図１から図５までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナの構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【０００９】
図１において、この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナは、主アンテナ１と、受信機２と、主アンテナ１の受信信号を遅延させる遅延手段（Ｄτ）３と、補助アンテナ４と、補助アンテナ４の受信信号を１サンプル遅延させる遅延手段（Ｄ１）５と、荷重計算手段６と、乗算手段７と、合成手段８と、減算手段９とが設けられている。なお、ここでは遅延手段（Ｄ１）５は、簡単のため１サンプル遅延する場合について説明するが、異なるサンプル量（例えば、２サンプル）を遅延するようにしてもよい。また、複数の遅延手段が異なるサンプルだけ遅延させるようにしてもよい。どのような遅延量とするかは、システムに応じて決定されるものである。
【００１０】
また、図２は、この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段の構成を示すブロック図である。
【００１１】
図２において、荷重計算手段６は、パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段６１と、パルスの立ち上がり部分もしくは立下り部分の位置を検出するパルス干渉波位置検出手段６２と、このパルス干渉波位置検出手段６２で検出されたパルスエッジ部分を含むように信号サンプルを抽出するサンプル抽出手段６３と、抽出されたサンプルを用いて適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段６４とが設けられている。
【００１２】
つぎに、この実施の形態１に係るアダプティブアンテナの動作について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１に示した構成は、荷重計算手段６を除き、従来から用いられている構成であり、アダプティブアンテナの中でも特にサイドローブキャンセラ（ＳＬＣ：Sidelobe Canceller）と呼ばれる構成である。このＳＬＣは、大きな指向性を有する主アンテナ１の受信信号から補助アンテナ４の受信信号に複素荷重を乗算した信号を合成したものを減算する構成となっており、この減算後の信号電力を最小化するように複素荷重を制御することで、主アンテナ１のサイドローブで受信される干渉波を自動的に抑圧することができる。
【００１４】
図１の構成では、さらに遅延手段５を用いて補助アンテナ４の受信信号を遅延させた信号にも複素荷重を乗算して合成することでＦＩＲ型のフィルタ荷重を適応的に制御することが可能となり、補助アンテナ４の受信信号の周波数特性をも制御することが可能となる。このように遅延手段５を用いるＳＬＣをＴＤＬ（Tapped Delay Line）−ＳＬＣと呼んでいる。
【００１５】
なお、主アンテナ１に設けられた遅延手段３は、補助アンテナ４の複数の遅延信号の遅延時間の中心となるように設定するものである。ＴＤＬ−ＳＬＣは、周波数特性の制御を行うことによって、例えば主アンテナ１と補助アンテナ４間に製造上のばらつきや遅延時間誤差などが存在する場合も広帯域な干渉波の抑圧が可能である。
【００１６】
しかしながら、パルス性の干渉波を抑圧する場合においては、この遅延手段３の影響で主アンテナ１の受信信号と補助アンテナ４の受信信号間に時間的なずれが生じ、ずれた時間帯では主アンテナ１または補助アンテナ４の何れかの信号に干渉波が存在しないため、減算手段９によって干渉波成分が加算され消え残りを生じてしまうという問題点がある。
【００１７】
図３及び図４は、パルス干渉波が入射した場合の信号の時間波形と荷重を計算するために抽出するサンプルの時間タイミング（ＳＬＣゲートと呼ぶ。）を模式的に示したタイミングチャートである。
【００１８】
図３及び図４において、（ａ）は、主アンテナ１の受信信号を時間τだけ遅延させた信号ｘ０（ｔ−τ）、（ｂ）は、補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）、（ｃ）は、受信信号ｘ１（ｔ）の１サンプル遅延信号ｘ１（ｔ−１）、（ｄ）は、遅延信号ｘ１（ｔ−１）の１サンプル遅延信号ｘ１（ｔ−２）を示す。パルス干渉波を受信した場合には、主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ−τ）と補助アンテナ４の受信信号にはずれを生じていることが分かる。ここで、τは補助アンテナ４の３つの信号の中心のタイミングに合わせるため１とするのがよい。この場合に、例えば図３のサンプル取得時間ＡのタイミングでＳＬＣゲートを設定してサンプルを取得して荷重計算を行うと、ＴＤＬ−ＳＬＣの荷重計算はＣＷと等価となり、パルス波形の情報を取得できないので抑圧性能が低下する。ＴＤＬ−ＳＬＣの出力信号ｅ（ｔ）は、例えば図３に示すように、パルスの位置がずれる部分であるパルスの立ち上がり、または立下り（これらをパルスエッジと呼ぶ）の部分がスパイク状に干渉波の残留成分として消え残り、十分に干渉波を抑圧できない。
【００１９】
そこで、本実施の形態１では、図２に示すように、荷重計算手段６により荷重計算を行う。
【００２０】
まず、パルス干渉波識別手段６１は、抑圧すべき干渉波がパルス性を有するか否かを識別する。これは、例えば図３（ａ）の受信信号の波形や、図３（ｆ）の出力信号ｅ（ｔ）のように、特徴的な消え残りを生じることから識別できる。干渉波がパルス性を有さない場合には、通常の処理である適応荷重計算手段６４へ進む。
【００２１】
続いて、パルス干渉波位置検出手段６２は、干渉波がパルス性を有する場合には、パルスエッジの位置を検出する。これも図３（ｆ）に示した出力信号ｅ（ｔ）のスパイク状の消え残りの位置から検出することができる。
【００２２】
次に、サンプル抽出手段６３は、図４（ｅ）に示すように、ＳＬＣゲートをサンプル取得時間Ｂのように設定し、主アンテナ１の遅延信号および補助アンテナ４の受信信号とその遅延信号のパルスエッジ部分が含まれるように各信号から荷重計算に用いるための信号サンプルを抽出する。
【００２３】
図４に示すように、サンプルの開始時間をｔｓおよび終了時間をｔｅとする。最後に適応荷重計算手段６４は、出力信号ｅ（ｔ）の平均電力を最小化するように、乗算手段７で乗じる適応複素荷重を算出する。このような適応複素荷重の計算アルゴリズムは、適応アルゴリズムとして様々なものが提案されており、何れの手法を用いても良いが、ここでは比較的収束の早いＳＭＩ（Sample Matrix Inversion）を例として説明する。
【００２４】
いま、ＴＤＬ−ＳＬＣのタップ数（サンプルの遅延手段５の数＋１）をＮｔとし、補助アンテナ４の数をＮａとするとき、図１に示すように、ｎａ番目の補助アンテナ４のｎｔ番目のタップ（１番目のタップとは補助アンテナ４の受信信号、ｎｔ番目のタップとは補助アンテナ４の受信信号のｎｔ−１サンプル遅延信号を示す。）の出力に乗じる荷重をｗｎａｎｔと表現し、これらを要素として持つベクトルＷを式（１）のように定義する。
【００２５】
また、補助アンテナ４の受信信号およびその遅延信号を要素として持つ信号行列Ｘを式（２）のように定義する。なお、ここでは簡単のためｎａ＝２、ｎｔ＝３の場合について示す。また、式（２）の各信号は、サンプル抽出手段６３により時刻ｔｓから時刻ｔｅの範囲でサンプルされた信号となっており、例えばｘ１（ｔ）は式（３）に示すようなベクトルとなっている。
【００２６】
【数１】
【００２７】
ここで、肩字のＴは転置を表す。式（２）の信号行列Ｘと式（４）に示す主アンテナ１の受信信号ベクトルｘ０（ｔ−τ）を用いて、相関行列Ｒおよび相互相関ベクトルＰをそれぞれ式（５）および式（６）のように求める。
【００２８】
【数２】
【００２９】
ここで、肩字の＊は複素共役を示す。式（５）と式（６）の結果を用いて、出力信号ｅ（ｔ）の電力を最小化する荷重ベクトルＷを式（７）のように求めることができる。
【００３０】
【数３】
【００３１】
式（７）の荷重は、パルスエッジを含むｔ＝ｔｓ〜ｔｅの信号サンプルから計算されるので、パルスの形状に関わる周波数特性まで学習することができ、パルス干渉波が入射する場合においてもこれを有効に抑圧することができる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態１に係るアダプティブアンテナでは、パルスエッジの位置を検出し、パルスエッジを含むように信号サンプルを抽出するようにしたので、パルスの形状に関わる周波数特性まで学習することができるため、パルス干渉波も有効に抑圧できる効果を有する。
【００３３】
なお、ここでは、アダプティブアンテナのうちサイドローブキャンセラの構成を持つものについて説明したが、図５に示すような主に通信に用いられる型のアダプティブアンテナにも本実施の形態１を適用することが可能である。
【００３４】
図５は、この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナの別の構成を示す図である。
【００３５】
図５において、この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナは、参照信号生成手段１１と、素子アンテナ１２と、入力信号を１サンプル遅延させる遅延手段（Ｄ１）５と、荷重計算手段６と、乗算手段７と、合成手段８とが設けられている。
【００３６】
図５をみて分かるように、構成要素はほぼ図１と同じであり、主アンテナ１の受信信号の代わりに、所望とする信号と相関の高い参照信号を生成する参照信号生成手段１１を有している。荷重計算手段６は、パルス干渉波識別手段６１により、パルス干渉波が到来しているか否かを識別する。パルス干渉波位置検出手段６２により、パルス干渉波が到来している場合に、パルス干渉波のエッジのタイミングを検出する。サンプル抽出手段６３により、複数の素子アンテナ１２の受信信号、及び複数の遅延手段５により遅延させられた遅延信号に含まれるパルス干渉波のエッジを含むようにサンプル信号を抽出する。そして、適応荷重計算手段６４により、サンプル抽出手段６３により抽出されたサンプル信号を用いて、参照信号と合成手段８の出力信号の差分の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する。
【００３７】
各アンテナの受信信号およびその遅延信号に乗算する適応複素荷重は、式（４）で示した主アンテナ１の受信信号ｘ０（ｔ−τ）に代えて、式（８）に示す参照信号の信号ベクトルｒ（ｔ）を用い、素子アンテナ１２の受信信号およびその遅延信号で構成される信号行列Ｘを式（２）と同様に定義することにより、相関行列Ｒおよび相互相関ベクトルＰを式（９）と式（１０）のように算出することができ、式（７）により荷重を算出することができる。
【００３８】
【数４】
【００３９】
式（７）で求められた複素荷重により、アダプティブアンテナは参照信号と出力信号ｙ（ｔ）の差分の平均電力を最小化することができるので、出力信号において所望波成分と相関の低い、すなわち干渉成分だけを抑圧することができる。このようなアダプティブアンテナにおいても、パルス干渉波に対しては図１に示した構成のサイドローブキャンセラと同様にパルスエッジ部分が消え残る課題を有するが、荷重計算手段６において図２に示す構成で荷重を計算すれば、パルスのエッジ部分の特性を学習することができ、パルス干渉波も有効に抑圧することができる。
【００４０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るアダプティブアンテナについて図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態２に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段の構成を示すブロック図である。なお、この実施の形態２に係るアダプティブアンテナの構成は、上記の実施の形態１と同様である。
【００４１】
図６において、この発明の実施の形態２に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段６Ａは、パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段６１と、パルス幅を検出するパルス幅検出手段６５と、パルスと間にあるブランク幅（パルスブランク幅と呼ぶことにする。）を検出するパルスブランク幅検出手段６６と、信号サンプルを抽出するサンプル抽出手段６３と、抽出されたサンプルを用いて適応複素荷重を算出する適応荷重計算手段６４とが設けられている。
【００４２】
つぎに、この実施の形態２に係るアダプティブアンテナの動作について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
図７は、パルス幅およびパルスブランク幅を示すタイミングチャートである。図７に示すように、パルス幅をτｐ、パルスブランク幅をτｂとする。
【００４４】
この実施の形態２では、上記の実施の形態１と同様に、パルス干渉波識別手段６１は、まず干渉波がパルス性を有するか否かを識別する。続いて、干渉波がパルス性を有する場合には、パルス幅検出手段６５およびパルスブランク幅検出手段６６は、パルス幅τｐとパルスブランク幅τｂを検出する。サンプル抽出手段６３は、このパルス幅τｐとパルスブランク幅τｂのうち、何れか大きい幅のものよりも長くサンプル抽出期間を設定し、主アンテナ１の受信信号の遅延信号、補助アンテナ４の受信信号およびその遅延信号から信号サンプルを抽出する。このように、パルス幅τｐとパルスブランク幅τｂの何れか大きい方よりも長くサンプル期間（ＳＬＣゲート）を設定することで、ＳＬＣゲート内に必ずパルスのエッジ部分を含むことができる。このパルスエッジ部分を含むサンプル信号を用いて、適応荷重計算手段６４は、上記の実施の形態１と同様に適応複素荷重を計算する。
【００４５】
本実施の形態２では、パルス幅τｐとパルスブランク幅τｂの何れか大きい方よりも長い時間のサンプル信号を抽出して適応複素荷重を計算するので、適応荷重計算手段６４は、上記の実施の形態１の場合と同様に、パルス波形の特徴を抽出することができ、有効にパルス干渉波を抑圧できる効果を有する。
【００４６】
さらに、パルス幅とパルスブランク幅が変動しない限りはパルスの位置情報を必要としないため、サンプル期間の位置設定誤差がある場合にも有効にパルス干渉波を抑圧できる効果を有する。
【００４７】
なお、本実施の形態２も、上記の実施の形態１と同様に、パルス幅τｐとパルスブランク幅τｂの何れか大きい方よりも長い時間のサンプル信号を抽出して適応複素荷重を計算することで、上記の実施の形態１の図５で示した移動体通信用アダプティブアンテナにも適用することが可能である。
【００４８】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るアダプティブアンテナについて図８を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態３に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段の構成を示すブロック図である。なお、この実施の形態３に係るアダプティブアンテナの構成は、上記の実施の形態１と同様である。
【００４９】
図８において、この発明の実施の形態３に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段６Ｂは、パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段６１と、遅延信号選択手段６７と、信号サンプルを抽出するサンプル抽出手段６３と、抽出されたサンプルを用いて適応複素荷重を算出する適応荷重計算手段６４とが設けられている。
【００５０】
つぎに、この実施の形態３に係るアダプティブアンテナの動作について図面を参照しながら説明する。
【００５１】
この実施の形態３では、上記の実施の形態１と同様に、パルス干渉波識別手段６１は、まずパルス干渉波が到来しているか否かを識別する。ここで、パルス干渉波が到来している場合には、遅延信号選択手段６７は、補助アンテナ４の受信信号またはその遅延信号の中から、主アンテナ１の受信信号の遅延信号とタイミングが合うものを選択して出力する。主アンテナ１の受信信号を遅延させる遅延時間τ（サンプル）は、上記の実施の形態１でも述べたように、補助アンテナ４の遅延の中心に合わせるのがよく、タップ数ｎｔとするとき、次の式（１１）のように設定するのがよい。
【００５２】
【数５】
【００５３】
例えば、図３を参照すると、タップ数ｎｔは３であるから、τは１（サンプル）に設定されている。そこで、遅延信号選択手段６７は、補助アンテナ４の遅延信号のうち、主アンテナ１の遅延と一致するτサンプル遅延、すなわち１サンプル遅延の信号ｘ１（ｔ−１）が選択されることになる。なお、主アンテナ１の受信信号が遅延されない場合には、補助アンテナ４の受信信号ｘ１（ｔ）が選択される。
【００５４】
次に、サンプル抽出手段６３は、適応複素荷重計算のための信号サンプルを抽出する。本実施の形態３においては、パルス干渉波の一部をＳＬＣゲートに含むように適当なサンプル位置、サンプル期間でサンプルを抽出すればよい。
【００５５】
適応荷重計算手段６４は、上記の実施の形態１と同様に、出力信号ｅ（ｔ）の電力を最小化するように適応複素荷重を決定するが、遅延信号選択手段６７により選択される受信信号数は補助アンテナ数と同じなので、図１の例では、補助アンテナ数が２つなので荷重数は式（１２）に示すように２つであり、信号数も式（１３）に示すように２つとなるので、上記の実施の形態１の場合よりも減少する。以降は、式（１３）を用いて相関行列Ｒおよび相互相関ベクトルＰを算出して、式（７）に示したように荷重を算出する。
【００５６】
【数６】
【００５７】
本実施の形態３では、パルス干渉波と識別された場合に主アンテナ１の受信信号の遅延信号と同じタイミングの補助アンテナ４の受信信号の遅延信号だけを用いて荷重を計算するので、パルスの位置ずれによる消え残りを生じず、有効にパルス干渉波を抑圧することができる。また、算出する荷重数が少なくなるので、演算時間が短くなる効果を奏する。
【００５８】
なお、本実施の形態３も、パルス干渉波と識別された場合に参照信号と同じタイミングのアンテナの受信信号の遅延信号だけを用いて荷重を計算するので、図５に示すようなアダプティブアンテナに適用しても、パルスの位置ずれに起因する消え残りを生じず、有効にパルス干渉波を抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段の構成を示すブロック図である。
【図３】パルス干渉波が入射した場合の信号の時間波形と荷重を計算するために抽出するサンプルの時間タイミング（ＳＬＣゲート）を模式的に示したタイミングチャートである。
【図４】パルス干渉波が入射した場合の信号の時間波形と荷重を計算するために抽出するサンプルの時間タイミング（ＳＬＣゲート）を模式的に示したタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係るアダプティブアンテナの別の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段が検出するパルス幅およびパルスブランク幅を示すタイミングチャートである。
【図８】この発明の実施の形態３に係るアダプティブアンテナの荷重計算手段の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 主アンテナ、２ 受信機、３ 遅延手段、４ 補助アンテナ、５ 遅延手段、６、６Ａ、６Ｂ 荷重計算手段、７ 乗算手段、８ 合成手段、９ 減算手段、１１ 参照信号生成手段、１２ 素子アンテナ、６１ パルス干渉波識別手段、６２ パルス干渉波位置検出手段、６３ サンプル抽出手段、６４ 適応荷重計算手段、６５ パルス幅検出手段、６６ パルスブランク幅検出手段、６７ 遅延信号選択手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主アンテナと、
複数の補助アンテナと、
前記主アンテナ及び複数の補助アンテナに接続される受信機と、
前記主アンテナの受信信号を所定時間だけ遅延させる第１の遅延手段と、
前記複数の補助アンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の第２の遅延手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、
前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号から前記合成手段により合成された出力信号を減算する減算手段とを備えたアダプティブアンテナであって、
前記荷重計算手段は、
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のエッジのタイミングを検出するパルス干渉波位置検出手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に含まれるパルス干渉波のエッジを含むようにサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、
前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記減算手段の出力信号の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有する
ことを特徴とするアダプティブアンテナ。
【請求項２】
主アンテナと、
複数の補助アンテナと、
前記主アンテナ及び複数の補助アンテナに接続される受信機と、
前記主アンテナの受信信号を所定時間だけ遅延させる第１の遅延手段と、
前記複数の補助アンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の第２の遅延手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、
前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号から前記合成手段により合成された出力信号を減算する減算手段とを備えたアダプティブアンテナであって、
前記荷重計算手段は、
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のパルス幅を検出するパルス幅検出手段と、
前記パルス干渉波のパルスブランク幅を検出するパルスブランク幅検出手段と、
前記パルス幅と前記パルスブランク幅のいずれか長い方の幅よりも長い期間のサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、
前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記減算手段の出力信号の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有する
ことを特徴とするアダプティブアンテナ。
【請求項３】
主アンテナと、
複数の補助アンテナと、
前記主アンテナ及び複数の補助アンテナに接続される受信機と、
前記主アンテナの受信信号を所定時間だけ遅延させる第１の遅延手段と、
前記複数の補助アンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の第２の遅延手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、
前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号から前記合成手段により合成された出力信号を減算する減算手段とを備えたアダプティブアンテナであって、
前記荷重計算手段は、
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号のうち、前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号と遅延時間が一致する遅延信号だけを選択する遅延信号選択手段と、
前記遅延信号選択手段により選択された遅延信号からサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、
前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記減算手段の出力信号の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有する
ことを特徴とするアダプティブアンテナ。
【請求項４】
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナに接続される受信機と、
前記複数のアンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の遅延手段と、
所望信号と相関の高い参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号、及び前記参照信号生成手段により生成された参照信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、
前記複数のアンテナの受信信号、及び前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段とを備えたアダプティブアンテナであって、
前記荷重計算手段は、
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のエッジのタイミングを検出するパルス干渉波位置検出手段と、
前記複数のアンテナの受信信号、及び前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号に含まれるパルス干渉波のエッジを含むようにサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、
前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記参照信号と前記合成手段の出力信号の差分の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有する
ことを特徴とするアダプティブアンテナ。
【請求項５】
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナに接続される受信機と、
前記複数のアンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の遅延手段と、
所望信号と相関の高い参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号、及び前記参照信号生成手段により生成された参照信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、
前記複数のアンテナの受信信号、及び前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段とを備えたアダプティブアンテナであって、
前記荷重計算手段は、
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のパルス幅を検出するパルス幅検出手段と、
前記パルス干渉波のパルスブランク幅を検出するパルスブランク幅検出手段と、
前記パルス幅と前記パルスブランク幅のいずれか長い方の幅よりも長い期間のサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、
前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記参照信号と前記合成手段の出力信号の差分の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有する
ことを特徴とするアダプティブアンテナ。
【請求項６】
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナに接続される受信機と、
前記複数のアンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の遅延手段と、
所望信号と相関の高い参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号、及び前記参照信号生成手段により生成された参照信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、
前記複数のアンテナの受信信号、及び前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段とを備えたアダプティブアンテナであって、
前記荷重計算手段は、
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記複数のアンテナの受信信号、及び前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号のうち、前記参照信号とパルスのタイミングが一致する遅延信号だけを選択する遅延信号選択手段と、
前記遅延信号選択手段により選択された遅延信号からサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、
前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記参照信号と前記合成手段の出力信号の差分の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有する
ことを特徴とするアダプティブアンテナ。
【請求項７】
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別ステップと、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のエッジのタイミングを検出するパルス干渉波位置検出ステップと、
アンテナの受信信号に含まれるパルス干渉波のエッジを含むようにサンプル信号を抽出するサンプル抽出ステップと、
前記サンプル抽出ステップにより抽出されたサンプル信号を用いて適応複素荷重を計算する適応荷重計算ステップと
を含むことを特徴とするアダプティブアンテナの荷重計算方法。
【請求項８】
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別ステップと、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のパルス幅を検出するパルス幅検出ステップと、
前記パルス干渉波のパルスブランク幅を検出するパルスブランク幅検出ステップと、
前記パルス幅と前記パルスブランク幅のいずれか長い方の幅よりも長い期間のサンプル信号を抽出するサンプル抽出ステップと、
前記サンプル抽出ステップにより抽出されたサンプル信号を用いて適応複素荷重を計算する適応荷重計算ステップと
を含むことを特徴とするアダプティブアンテナの荷重計算方法。
【請求項９】
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別ステップと、
前記パルス干渉波が到来している場合に、複数の補助アンテナの受信信号、及び前記受信信号を遅延し遅延信号のうち、主アンテナの受信信号を遅延した遅延信号と遅延時間が一致する遅延信号だけを選択する遅延信号選択ステップと、
前記遅延信号選択ステップにより選択された遅延信号からサンプル信号を抽出するサンプル抽出ステップと、
前記サンプル抽出ステップにより抽出されたサンプル信号を用いて適応複素荷重を計算する適応荷重計算ステップと
を含むことを特徴とするアダプティブアンテナの荷重計算方法。
【請求項１】
主アンテナと、
複数の補助アンテナと、
前記主アンテナ及び複数の補助アンテナに接続される受信機と、
前記主アンテナの受信信号を所定時間だけ遅延させる第１の遅延手段と、
前記複数の補助アンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の第２の遅延手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、
前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号から前記合成手段により合成された出力信号を減算する減算手段とを備えたアダプティブアンテナであって、
前記荷重計算手段は、
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のエッジのタイミングを検出するパルス干渉波位置検出手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に含まれるパルス干渉波のエッジを含むようにサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、
前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記減算手段の出力信号の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有する
ことを特徴とするアダプティブアンテナ。
【請求項２】
主アンテナと、
複数の補助アンテナと、
前記主アンテナ及び複数の補助アンテナに接続される受信機と、
前記主アンテナの受信信号を所定時間だけ遅延させる第１の遅延手段と、
前記複数の補助アンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の第２の遅延手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、
前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号から前記合成手段により合成された出力信号を減算する減算手段とを備えたアダプティブアンテナであって、
前記荷重計算手段は、
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のパルス幅を検出するパルス幅検出手段と、
前記パルス干渉波のパルスブランク幅を検出するパルスブランク幅検出手段と、
前記パルス幅と前記パルスブランク幅のいずれか長い方の幅よりも長い期間のサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、
前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記減算手段の出力信号の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有する
ことを特徴とするアダプティブアンテナ。
【請求項３】
主アンテナと、
複数の補助アンテナと、
前記主アンテナ及び複数の補助アンテナに接続される受信機と、
前記主アンテナの受信信号を所定時間だけ遅延させる第１の遅延手段と、
前記複数の補助アンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の第２の遅延手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、
前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段と、
前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号から前記合成手段により合成された出力信号を減算する減算手段とを備えたアダプティブアンテナであって、
前記荷重計算手段は、
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記複数の補助アンテナの受信信号、及び前記複数の第２の遅延手段により遅延させられた遅延信号のうち、前記第１の遅延手段により遅延させられた遅延信号と遅延時間が一致する遅延信号だけを選択する遅延信号選択手段と、
前記遅延信号選択手段により選択された遅延信号からサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、
前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記減算手段の出力信号の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有する
ことを特徴とするアダプティブアンテナ。
【請求項４】
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナに接続される受信機と、
前記複数のアンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の遅延手段と、
所望信号と相関の高い参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号、及び前記参照信号生成手段により生成された参照信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、
前記複数のアンテナの受信信号、及び前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段とを備えたアダプティブアンテナであって、
前記荷重計算手段は、
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のエッジのタイミングを検出するパルス干渉波位置検出手段と、
前記複数のアンテナの受信信号、及び前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号に含まれるパルス干渉波のエッジを含むようにサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、
前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記参照信号と前記合成手段の出力信号の差分の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有する
ことを特徴とするアダプティブアンテナ。
【請求項５】
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナに接続される受信機と、
前記複数のアンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の遅延手段と、
所望信号と相関の高い参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号、及び前記参照信号生成手段により生成された参照信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、
前記複数のアンテナの受信信号、及び前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段とを備えたアダプティブアンテナであって、
前記荷重計算手段は、
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のパルス幅を検出するパルス幅検出手段と、
前記パルス干渉波のパルスブランク幅を検出するパルスブランク幅検出手段と、
前記パルス幅と前記パルスブランク幅のいずれか長い方の幅よりも長い期間のサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、
前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記参照信号と前記合成手段の出力信号の差分の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有する
ことを特徴とするアダプティブアンテナ。
【請求項６】
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナに接続される受信機と、
前記複数のアンテナの受信信号を所定のサンプルだけ遅延させる複数の遅延手段と、
所望信号と相関の高い参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号、及び前記参照信号生成手段により生成された参照信号に基づき適応複素荷重を計算する荷重計算手段と、
前記複数のアンテナの受信信号、及び前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号に前記適応複素荷重を乗算する複数の乗算手段と、
前記複数の乗算手段の出力信号を合成する合成手段とを備えたアダプティブアンテナであって、
前記荷重計算手段は、
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別手段と、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記複数のアンテナの受信信号、及び前記複数の遅延手段により遅延させられた遅延信号のうち、前記参照信号とパルスのタイミングが一致する遅延信号だけを選択する遅延信号選択手段と、
前記遅延信号選択手段により選択された遅延信号からサンプル信号を抽出するサンプル抽出手段と、
前記サンプル抽出手段により抽出されたサンプル信号を用いて、前記参照信号と前記合成手段の出力信号の差分の平均電力を最小化するように、適応複素荷重を計算する適応荷重計算手段とを有する
ことを特徴とするアダプティブアンテナ。
【請求項７】
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別ステップと、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のエッジのタイミングを検出するパルス干渉波位置検出ステップと、
アンテナの受信信号に含まれるパルス干渉波のエッジを含むようにサンプル信号を抽出するサンプル抽出ステップと、
前記サンプル抽出ステップにより抽出されたサンプル信号を用いて適応複素荷重を計算する適応荷重計算ステップと
を含むことを特徴とするアダプティブアンテナの荷重計算方法。
【請求項８】
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別ステップと、
前記パルス干渉波が到来している場合に、前記パルス干渉波のパルス幅を検出するパルス幅検出ステップと、
前記パルス干渉波のパルスブランク幅を検出するパルスブランク幅検出ステップと、
前記パルス幅と前記パルスブランク幅のいずれか長い方の幅よりも長い期間のサンプル信号を抽出するサンプル抽出ステップと、
前記サンプル抽出ステップにより抽出されたサンプル信号を用いて適応複素荷重を計算する適応荷重計算ステップと
を含むことを特徴とするアダプティブアンテナの荷重計算方法。
【請求項９】
パルス干渉波が到来しているか否かを識別するパルス干渉波識別ステップと、
前記パルス干渉波が到来している場合に、複数の補助アンテナの受信信号、及び前記受信信号を遅延し遅延信号のうち、主アンテナの受信信号を遅延した遅延信号と遅延時間が一致する遅延信号だけを選択する遅延信号選択ステップと、
前記遅延信号選択ステップにより選択された遅延信号からサンプル信号を抽出するサンプル抽出ステップと、
前記サンプル抽出ステップにより抽出されたサンプル信号を用いて適応複素荷重を計算する適応荷重計算ステップと
を含むことを特徴とするアダプティブアンテナの荷重計算方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１６２６１２（Ｐ２００９−１６２６１２Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５０９（Ｐ２００８−５０９）
【出願日】平成２０年１月７日（２００８．１．７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月７日（２００８．１．７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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