JP2002221561A - Incoming wave direction estimation device and incoming wave direction estimation method - Google Patents
Incoming wave direction estimation device and incoming wave direction estimation methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、移動通信や構内無
線やレーダ装置などに利用される到来波方向推定装置及
び到来波方向推定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an incoming wave direction estimating apparatus and an incoming wave direction estimating method used for mobile communication, private radio, radar equipment, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、送受共用のアダプティブアンテナ
装置に対する需要が高まっており、例えばTDMA/T
DDの通信システムにおいては、送受の周波数が一致す
ることから、送受で同一のパターンを形成するアダプテ
ィブアンテナ装置を利用することが有効である。2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for an adaptive antenna apparatus which can transmit and receive signals.
In a DD communication system, since the transmission and reception frequencies match, it is effective to use an adaptive antenna apparatus that forms the same pattern in transmission and reception.
【0003】図12は従来の送受共用のアダプティブア
ンテナ装置の構成例を示したブロック図である。アダプ
ティブアンテナを形成する複数のアンテナ素子31a、
…、31nがあり、個々のアンテナ素子には信号を受信
する受信アナログ部32a、…、32nと、信号を送信
する送信アナログ部33a、…、33nが切り替えで接
続されている。FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional adaptive antenna apparatus for transmission and reception. A plurality of antenna elements 31a forming an adaptive antenna,
, 31n, and each of the antenna elements is connected to a receiving analog section 32a,..., 32n for receiving a signal and a transmitting analog section 33a,.
【0004】受信アナログ部32a、…、32nの受信
信号は受信パターン形成回路34に入力されて最終的な
受信信号になる。送信信号は送信パターン形成回路35
に入力され、個々の送信アナログ部33a、…、33n
に分配される。The reception signals of the reception analog sections 32a,..., 32n are input to a reception pattern forming circuit 34 to become final reception signals. The transmission signal is transmitted by the transmission pattern forming circuit 35.
, And the individual transmission analog units 33a,.
Distributed to
【0005】このような送受信共用のアダプティブアン
テナ装置は、個々のアンテナ素子31a、…、31nに
対する受信信号に基づいて、個々のアンテナ素子31
a、…、31nに対応する複素振幅の重み付けを受信パ
ターン形成回路34で決定し、この重みを共通のアンテ
ナ素子に対応する受信信号に付与し、或いは前記重み付
けを送信パターン形成回路35で送信信号に付与するこ
とで、所望のアンテナパターンを形成している。従って
原理的には、受信と送信で同一のパターンを形成するこ
とができることになる。[0005] Such an adaptive antenna apparatus for both transmission and reception uses the individual antenna elements 31a,...
a,..., 31n are determined by the reception pattern forming circuit 34, and the weights are given to the reception signals corresponding to the common antenna element, or the weights are transmitted by the transmission pattern formation circuit 35. To form a desired antenna pattern. Therefore, in principle, the same pattern can be formed for reception and transmission.
【0006】しかしながら、受信と送信で同一のパター
ンを形成することは現実的には困難である。その理由
は、多くの場合、アダプティブアンテナ内のアンテナ素
子毎の送信アナログ部33、受信アナログ部32の通過
特性(通過振幅特性、通過位相特性)に偏差(ばらつ
き)があることに起因している。However, it is practically difficult to form the same pattern for reception and transmission. In many cases, the reason is that there is a deviation (variation) in the pass characteristics (pass amplitude characteristics, pass phase characteristics) of the transmission analog unit 33 and the reception analog unit 32 for each antenna element in the adaptive antenna. .
【0007】このような偏差があると、図13に示すよ
うに、受信のパターン50と送信パターン60が異な
り、所望方向への利得が低くなったり、干渉ユーザーへ
の利得が高くなったりしてしまう。[0007] When there is such a deviation, as shown in FIG. 13, the reception pattern 50 and the transmission pattern 60 are different, and the gain in the desired direction decreases, and the gain to the interference user increases. I will.
【0008】或いは、受信アダプティブアンテナ装置に
おいて、方向拘束付のアダプティブアルゴリズムを用い
る場合がある。この場合にも、受信アナログ部の通過特
性に偏差(ばらつき)があると、最適な解を得ることが
できなくなる。[0008] Alternatively, a receiving adaptive antenna apparatus may use an adaptive algorithm with directional constraints. Also in this case, if there is a deviation (variation) in the pass characteristic of the reception analog unit, it is impossible to obtain an optimal solution.
【0009】更に、受信アダプティブアンテナ装置はレ
ーダ装置の一部として、電波の到来方向を推定すること
に使用されるが、受信アナログ部の通過特性に偏差(ば
らつき)があると、正確に電波の到来方向を推定するこ
とができなくなる。Further, the reception adaptive antenna device is used as a part of the radar device for estimating the arrival direction of a radio wave. If there is a deviation (variation) in the passing characteristic of the reception analog section, the reception adaptive antenna device can accurately detect the radio wave. The direction of arrival cannot be estimated.
【0010】上記のような偏差を取り除く方法として、
一般的には、キャリブレーションが行われる。キャリブ
レーションとは、アダプティブアンテナ装置の製作が終
了した時点で、すべての受信アナログ部と送信アナログ
部の偏差を測定し、補正量(偏差量に同じ)を予め算出
しておく。そして、実際にアダプティブアンテナ装置を
運用するときには、補正量を考慮して各素子に設定する
振幅位相(重み)を算出すればよい。As a method of removing the above-mentioned deviation,
Generally, calibration is performed. Calibration refers to measuring the deviations of all the analog reception units and the analog transmission units at the time when the production of the adaptive antenna device is completed, and calculating the correction amount (same as the deviation amount) in advance. Then, when actually operating the adaptive antenna apparatus, an amplitude phase (weight) set for each element may be calculated in consideration of the correction amount.
【0011】しかしながら、最初に求めた補正量が運用
中に変化してしまう場合がある。例えば、昼夜の外気温
度変化の違いによるアナログ部の部品(増幅器、周波数
変換機、フィルタなど)の特性変化、そして、それらを
接続するケーブルの長さの伸縮が考えられる。このよう
な変化が生じると、受信アダプティブアンテナ装置はそ
の性能が大幅に劣化して到来方向を正確に推定できなく
なり、更に、これにより加入者容量が大幅に劣化して、
最悪的には、通信の切断にまで及ぶ場合がある。つま
り、キャリブレーションは一度では不十分であり、運用
中にリアルタイムにキャリブレーションすることが要求
される。However, there is a case where the initially obtained correction amount changes during operation. For example, it is conceivable that the characteristics of analog parts (amplifiers, frequency converters, filters, etc.) change due to differences in the outside air temperature during the day and night, and the length of the cable connecting them changes. When such a change occurs, the performance of the receiving adaptive antenna apparatus is greatly degraded, and it is impossible to accurately estimate the direction of arrival.
In the worst case, the communication may be disconnected. That is, the calibration is not sufficient at one time, and it is required to perform the calibration in real time during operation.
【0012】このような問題を解決する方法として、図
14は特開平2000−91833の発明例を示したも
ので、アンテナ素子41a、41b、41cで受信した
受信信号はビームフォーマー42を通ってビームスペー
スデータに変換される。ビームフォーマーの出力(ビー
ムスペースデータ)は、レベル調整器44b,44cに
より補正される。補正されたデータは、逆変換回路によ
って再び、アンテナ素子で受信した受信信号(これは補
正されている)に変換される。As a method for solving such a problem, FIG. 14 shows an example of the invention of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-91833, in which received signals received by antenna elements 41a, 41b and 41c pass through a beamformer 42. Converted to beam space data. The output (beam space data) of the beam former is corrected by the level adjusters 44b and 44c. The corrected data is converted again by the inverse conversion circuit into a reception signal (corrected) received by the antenna element.
【0013】位相補正量演算部43は各、ビームフォー
マーの出力間の相対的な位相差を検出する。ここでは、
到来波がひとつであり、アンテナ素子41a、41b、
…、41cの配置位置が決まっていれば、ビームフォー
マーの出力間の位相差は到来角度によって決まってく
る。そこで、位相補正量演算部43では、検出した位相
差と本来得られる値との差を補正量として算出し、その
補正量によりアンテナ素子41b、41cの受信レベル
をレベル調整器44b、44cにより調整して、到来波
の推定方向の精度を高めることができる。しかも、この
従来例では、運用中に上記の補正をリアルタイムに行う
ことができるメリットがある。The phase correction amount calculating section 43 detects the relative phase difference between the outputs of the beamformers. here,
There is one arriving wave, and the antenna elements 41a, 41b,
.., 41c, the phase difference between the outputs of the beamformer is determined by the angle of arrival. Therefore, the phase correction amount calculation unit 43 calculates the difference between the detected phase difference and the originally obtained value as a correction amount, and adjusts the reception levels of the antenna elements 41b and 41c by the level adjusters 44b and 44c based on the correction amount. Thus, the accuracy of the estimation direction of the incoming wave can be improved. Moreover, this conventional example has an advantage that the above-mentioned correction can be performed in real time during operation.
【0014】しかしながら、到来波の数は、ひとつに限
定され、また、位相のみの補正になっているので、振幅
の変動があった場合には、偏差を保証することができな
い。特に、アダプティブアンテナ装置では、複数の到来
波を受信している状態でパターン形成を行うものであ
る。到来してくる電波の数をひとつにしなければいけな
いので、通常の通信中にキャリブレーションを行うこと
ができない。However, since the number of arriving waves is limited to one and only the phase is corrected, a deviation cannot be guaranteed if there is a change in amplitude. In particular, in the adaptive antenna device, pattern formation is performed while a plurality of incoming waves are being received. Since the number of incoming radio waves must be one, calibration cannot be performed during normal communication.
【0015】以上説明したように、従来のアダプティブ
アンテナ装置に対して発明されたキャリブレーション方
法は、リアルタイムに行えるものであるが、到来波の数
がひとつに限定され、位相しか補正できないという問題
点があった。As described above, the calibration method invented for the conventional adaptive antenna apparatus can be performed in real time, but the number of arriving waves is limited to one and only the phase can be corrected. was there.
【0016】また、以上のアダプティブアンテナ装置に
関する従来の問題点は、受信アダプティブ装置と同様の
構成を一部に持つアンテナレーダ装置における到来方向
の推定精度を向上させる場合においても、まったく同様
な問題点となる。Further, the above-mentioned conventional problems relating to the adaptive antenna apparatus are exactly the same as those in the case where the accuracy of estimating the direction of arrival is improved in an antenna radar apparatus partially having the same configuration as that of the reception adaptive apparatus. Becomes
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来の到来波方向推定装置では、回路の特性偏差を取り除
く方法として、一般的にキャリブレーションが行われる
が、最初に求めた補正量が運用中に変化してしまう場合
があるため、リアルタイムにキャリブレーションを行な
わなければならない。しかし、その場合、到来波はひと
つに限定され、しかも位相のみの補正しかできず、しか
も複数の到来波がある運用中にキャリブレーションを行
うことができないため、実用上不十分なものであった。As described above, in the conventional arriving wave direction estimating apparatus, calibration is generally performed as a method of removing the characteristic deviation of the circuit, but the correction amount obtained first is used. The calibration has to be performed in real time, since it may change in the middle. However, in this case, the number of arriving waves is limited to one, and only the phase can be corrected.In addition, calibration cannot be performed during operation in which a plurality of arriving waves are present, which is insufficient for practical use. .
【0018】本発明は、上述の如き従来の課題を解決す
るためになされたもので、運用中の受信データを用いて
リアルタイムに高精度なキャリブレーションを行うこと
ができ、到来波方向推定精度を向上させることができる
到来波方向推定装置及び到来波方向推定方法を提供する
ことを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to carry out high-precision calibration in real time using received data during operation, and to improve the accuracy of estimating the direction of an incoming wave. An object of the present invention is to provide an incoming wave direction estimating apparatus and an incoming wave direction estimating method that can be improved.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明の特徴は、複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子に対応して設けられ、対応する
アンテナ素子より伝達される受信信号を前記アンテナ素
子対応で処理する複数の受信部と、前記複数の受信部か
ら出力される受信信号から前記複数の受信部から出力さ
れる信号間の相対的な偏差を推定する補正量算出手段
と、前記複数の受信部から出力される受信信号を前記補
正量算出手段により得られる偏差量を用いて補正し、こ
れら補正された受信信号を用いて前記複数のアンテナ素
子に到来する少なくともひとつの電波の到来方向を推定
することにある。In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that a plurality of antenna elements,
A plurality of receiving units are provided corresponding to the plurality of antenna elements and process reception signals transmitted from the corresponding antenna elements in correspondence with the antenna elements, and the plurality of reception units output from the plurality of reception units. Correction amount calculating means for estimating a relative deviation between signals output from the receiving units, and correcting the received signals output from the plurality of receiving units using the deviation amount obtained by the correction amount calculating means. And estimating the direction of arrival of at least one radio wave arriving at the plurality of antenna elements using the corrected received signals.
【0020】請求項2の発明の前記補正量算出手段は、
計算アルゴリズムで算出されたひとつ或いは複数の電波
の到来方向情報を利用して、前記受信アナログ部間の偏
差量を算出することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, the correction amount calculating means includes:
A deviation amount between the reception analog units is calculated using arrival direction information of one or more radio waves calculated by a calculation algorithm.
【0021】請求項3の発明の前記計算アルゴリズム
は、MUSICアルゴリズムであることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, the calculation algorithm is the MUSIC algorithm.
【0022】請求項4の発明の前記到来方向推定手段
は、前記補正量算出手段により算出された偏差量の逆数
を前記受信部の出力信号に掛け算することにより、偏差
を含まない受信信号を得、これら受信信号を用いて前記
複数のアンテナ素子に到来するひとつ或いは複数の電波
の到来方向を推定することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, the arrival direction estimating means obtains a received signal containing no deviation by multiplying an output signal of the receiving unit by a reciprocal of the deviation calculated by the correction amount calculating means. And estimating the direction of arrival of one or more radio waves arriving at the plurality of antenna elements using the received signals.
【0023】請求項5の発明の前記補正量算出手段は、
ひとつ或いは複数の電波の到来方向と、複数の受信部か
ら出力される信号間の振幅位相偏差と、複数の受信部か
ら出力される信号間の相互結合係数の3種類の未知変数
を求める処理を行い、ステップ1として振幅位相偏差と
相互結合係数を固定して到来方向を推定し、ステップ2
として到来方向と相互結合係数を固定して振幅位相偏差
を推定し、ステップ3として到来方向と振幅位相偏差を
固定して相互結合係数を推定し、前記ステップ1からス
テップ3の処理を推定結果が収束するまで繰り返し実行
することにより、前記偏差量を求めることを特徴とす
る。According to a fifth aspect of the present invention, the correction amount calculating means includes:
The process of obtaining three kinds of unknown variables of the arrival directions of one or a plurality of radio waves, the amplitude / phase deviation between signals output from a plurality of receiving units, and the mutual coupling coefficient between the signals output from a plurality of receiving units. Step 1 is performed to estimate the arrival direction by fixing the amplitude / phase deviation and the mutual coupling coefficient.
Assuming that the arrival direction and the mutual coupling coefficient are fixed, the amplitude / phase deviation is estimated. Step 3 is to fix the arrival direction and the amplitude / phase deviation to estimate the mutual coupling coefficient. The deviation amount is obtained by repeatedly executing until the convergence.
【0024】請求項6の発明の前記補正量算出手段は、
ステップ1として振幅位相偏差と相互結合係数を固定し
て到来方向を推定し、ステップ2として到来方向と相互
結合係数を固定して振幅位相偏差を推定し、ステップ3
として振幅位相偏差と相互結合係数を固定して到来方向
を推定し、ステップ4として到来方向と振幅位相偏差を
固定して相互結合係数を推定し、前記ステップ1からス
テップ4の処理を推定結果が収束するまで繰り返し実行
することにより、前記偏差量を求めることを特徴とす
る。According to a sixth aspect of the present invention, the correction amount calculating means includes:
Step 1 is to estimate the arrival direction by fixing the amplitude phase deviation and the mutual coupling coefficient. Step 2 is to estimate the amplitude phase deviation by fixing the arrival direction and the mutual coupling coefficient.
Assuming that the direction of arrival is estimated by fixing the amplitude phase deviation and the mutual coupling coefficient, the mutual coupling coefficient is estimated by fixing the direction of arrival and the amplitude and phase deviation as step 4, and the processing results of steps 1 to 4 are estimated. The deviation amount is obtained by repeatedly executing until the convergence.
【0025】請求項7の発明の前記到来波方向推定装置
は、偏差量算出のためのひとつ或いは複数の電波の送信
装置を有しており、前記電波の送信装置の電波発信位置
は、前記到来波推定装置に対して相対的な方向が既知で
あることを特徴とする。The arriving wave direction estimating device of the invention according to claim 7 has one or more radio wave transmitting devices for calculating the deviation amount, and the radio wave transmitting position of the radio wave transmitting device is determined by the arrival time. It is characterized in that the direction relative to the wave estimating device is known.
【0026】請求項8の発明の前記補正量算出手段は、
前記送信装置から発せられた既知の方向から到来する電
波の受信信号を用いて、ステップ1として到来方向と相
互結合係数を固定して振幅位相偏差を推定し、ステップ
2として到来方向と振幅位相偏差を固定して相互結合係
数を推定し、前記ステップ1とステップ2の処理を推定
結果が収束するまで繰り返し実行することにより、前記
偏差量を求めることを特徴とする。[0026] The correction amount calculating means of the invention of claim 8 may be arranged such that:
Using a received signal of a radio wave arriving from a known direction emitted from the transmitting device, the arrival direction and the mutual coupling coefficient are fixed to estimate the amplitude / phase deviation in step 1, and the arrival direction and the amplitude / phase deviation in step 2 Is fixed, the mutual coupling coefficient is estimated, and the processing of steps 1 and 2 is repeatedly executed until the estimation result converges, thereby obtaining the deviation amount.
【0027】請求項9の発明の前記補正量算出手段は補
正量記憶装置を有しており、偏差量を算出する毎に得ら
れた偏差量を補正量記憶装置に記憶して記憶内容を更新
することを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, the correction amount calculating means has a correction amount storage device, and stores the deviation amount obtained every time the deviation amount is calculated in the correction amount storage device to update the storage contents. It is characterized by doing.
【0028】請求項10の発明の前記補正量算出手段
は、前記補正量記憶装置に記憶された過去の偏差量を利
用し、次の偏差量を予測することを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, the correction amount calculating means uses the past deviation amount stored in the correction amount storage device to predict the next deviation amount.
【0029】請求項11の発明の前記補正量算出手段
は、前記補正量記憶装置に記億された過去の偏差量を利
用し、次の偏差量を線形補間で予測することを特徴とす
る。[0029] The correction amount calculating means of the invention of claim 11 uses the past deviation amount stored in the correction amount storage device to predict the next deviation amount by linear interpolation.
【0030】請求項12の発明の前記補正量記億装置
は、前記補正量算出装置によって算出された偏差量と、
そのときの外気気温の両方を記憶することを特徴とす
る。According to a twelfth aspect of the present invention, the correction amount storage device includes: a deviation amount calculated by the correction amount calculation device;
It is characterized in that both the outside air temperature at that time are stored.
【0031】請求項13の発明の前記補正量記憶装置
は、前記補正量算出装置によって算出された偏差量と、
そのときの受信アナログ部の周りの気温の両方を記憶す
ることを特徴とする。According to a thirteenth aspect of the present invention, the correction amount storage device comprises: a deviation amount calculated by the correction amount calculation device;
It is characterized in that both temperatures around the reception analog section at that time are stored.
【0032】請求項14の発明の前記補正量記憶装置
は、前記補正量算出手段によって算出された偏差量と、
そのときの時刻、日時の両方を記憶することを特徴とす
る。According to a fourteenth aspect of the present invention, the correction amount storage device includes: a deviation amount calculated by the correction amount calculating means;
It is characterized in that both the time and the date and time at that time are stored.
【0033】請求項15の発明の特徴は、複数のアンテ
ナ素子により電波を受信し、各アンテナ素子対応の複数
の受信信号により前記電波の到来方向を推定する到来波
方向推定方法において、各アンテナ素子で捕らえた電波
の受信処理をして得られた受信信号に対し、各アンテナ
素子から受信信号を得るまでの受信系間の通過特性の偏
差及び他の受信系からの信号の漏洩により生じる受信信
号の偏差を各アンテナ対応で補正するステップと、前記
補正した受信信号を用いて前記電波の到来方向を推定す
るステップとを具備することにある。According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a method for estimating a direction of arrival of a radio wave by receiving a radio wave by a plurality of antenna elements and estimating a direction of arrival of the radio wave by a plurality of reception signals corresponding to the antenna elements. For the received signal obtained by performing the reception processing of the radio wave captured by the above, the received signal generated due to the deviation of the pass characteristic between the receiving systems until the receiving signal is obtained from each antenna element and the leakage of the signal from the other receiving system. And a step of estimating the direction of arrival of the radio wave using the corrected received signal.
【0034】[0034]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は、本発明の到来波方向推定装
置の第1の実施形態に係る構成を示したブロック図であ
る。到来波方向推定装置は、複数のアンテナ素子1a、
…、1nと、複数のアンテナ素子1a、…、1nに対応
して設けられ、対応するアンテナ素子より伝達される受
信信号を処理する複数の受信アナログ部2a、…、2n
と、受信アナログ部2a、…、2nの出力信号をデジタ
ル変換するA/D変換器3a、…、3nと、複数の受信
アナログ部2a、…、2nの相対的な偏差を推定する補
正量算出手段4と、補正量算出手段4の出力する補正量
を用いて複数のアンテナ素子1a、…、1nに到来する
ひとつ或いは複数の電波の到来方向を推定する到来方向
推定手段5とから構成される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of an incoming wave direction estimation device of the present invention. The arriving wave direction estimating apparatus includes a plurality of antenna elements 1a,
, 1n and a plurality of reception analog sections 2a,..., 2n provided corresponding to the plurality of antenna elements 1a,.
, 3n for digitally converting the output signals of the reception analog sections 2a,..., 2n, and a correction amount calculation for estimating the relative deviation between the plurality of reception analog sections 2a,. .., 1n using the correction amount output from the correction amount calculating unit 4. The arrival direction estimating unit 5 estimates the direction of arrival of one or more radio waves arriving at the plurality of antenna elements 1a,. .
【0035】ここで、受信アナログ部2(受信アナログ
部2a、…、2nの総称)は、所望信号を増幅する低雑
音増幅器21と、所望の周波数帯域のみを抽出するフィ
ルタ22と、周波数帯をRF(電波周波数)からBB
(ベースバンド)又はIF(中間周波数)へ変換するた
めの周波数変換器23とから構成されている。この受信
アナログ部2は、受信信号を抽出し、周波数変換し、増
幅する機能を有するものであれば、他のいかなる構成を
有するものに置き換えて構わない。Here, the reception analog section 2 (collectively referred to as reception analog sections 2a,..., 2n) includes a low noise amplifier 21 for amplifying a desired signal, a filter 22 for extracting only a desired frequency band, and a frequency band. From RF (radio frequency) to BB
(Baseband) or IF (intermediate frequency). The receiving analog section 2 may be replaced with any other component having a function of extracting a received signal, converting the frequency, and amplifying the received signal.
【0036】次に本実施形態の動作について説明する。
補正量計算手段4は、ひとつ或いは複数の到来してくる
電波の受信信号を用い、MUSIC(Multiple Signal
Classification)アルゴリズムで推定される複数の電
波の到来方向情報を利用して補正量を算出する第1の実
施例の方法を採用している。Next, the operation of this embodiment will be described.
The correction amount calculation means 4 uses one or a plurality of incoming radio wave reception signals to generate a MUSIC (Multiple Signal) signal.
The first embodiment employs the method of calculating the correction amount using the arrival direction information of a plurality of radio waves estimated by a Classification algorithm.
【0037】ここで、複数のアンテナ素子1a、1nは
どのようなものであっても良い。例えば、ダイポールア
ンテナを用いれば、水平面内で概略無指向性が得られる
ため、ひとつの到来波方向推定装置で360度をカバー
できる。例えば、ホーンアンテナを用いれば各アンテナ
は指向性を有しており、限定した領域のみを到来波方向
推定手段5でカバーすることになる。こうすると、領域
が限定されるものの、後方からの到来波の影響を受けず
に電波の方向を推定することができる。ここで、アンテ
ナの放射パターンは予め測定しておき、到来方向推定手
段5と補正量算出手段4において使用するものとする。Here, the plurality of antenna elements 1a, 1n may be of any type. For example, if a dipole antenna is used, a substantially omnidirectional property can be obtained in a horizontal plane, so that one arriving wave direction estimating device can cover 360 degrees. For example, if a horn antenna is used, each antenna has directivity, and the arriving wave direction estimating means 5 covers only a limited area. In this way, although the area is limited, the direction of the radio wave can be estimated without being affected by the incoming wave from behind. Here, it is assumed that the radiation pattern of the antenna is measured in advance and used in the arrival direction estimation means 5 and the correction amount calculation means 4.
【0038】次に受信アナログ部2であるが、ここで
は、受信信号が低雑音増幅器21で増幅され、フィルタ
22により所望の周波数帯域のみが抽出され、周波数変
換器23により周波数がベースバンド(BB)または中
間周波(IF)へ変換される。ここで、各受信アナログ
部2a、…、2nは、偏差(ばらつき)を有しており、
ブランチ毎に異なった通過特性を有することとなる。ま
た、受信アナログ部2a、…、2n間には、シールドが
完全でない場合に相互結合が生じることがある。つま
り、ある受信アナログ部で受信した信号が、他の受信ア
ナログ部へ漏れこむ現象が発生する。Next, regarding the reception analog section 2, here, the reception signal is amplified by the low noise amplifier 21, only the desired frequency band is extracted by the filter 22, and the frequency is converted to the baseband (BB) by the frequency converter 23. ) Or an intermediate frequency (IF). Here, each of the reception analog units 2a,..., 2n has a deviation (variation).
Each branch has a different passing characteristic. Further, mutual coupling may occur between the reception analog units 2a,..., 2n when the shield is not perfect. That is, a phenomenon occurs in which a signal received by a certain reception analog unit leaks into another reception analog unit.
【0039】次に各受信信号は、各A/D変換器3a、
…、3nによってデジタル信号に変換され、到来方向推
定手段5において処理され、到来波の方向が推定され
る。Next, each received signal is output to each A / D converter 3a,
.. Are converted into digital signals by 3n and processed by the arrival direction estimating means 5 to estimate the direction of the arriving wave.
【0040】一方、補正量算出手段4は、各A/D変換
器3a、…、3nによってデジタル信号に変換された受
信信号を用いて補正量を算出する。この補正量が正確に
求まったならば、どのような偏差があったとしても(ケ
ーブルが切断され振幅が0となった場合を除く)、それ
を補正できるものであり、精度良く到来波方向を推定で
きるようになる。また、到来波方向推定手段5は、どの
ような方法によって方向を推定するものでも構わない。
MUSICアルゴリズムを用いても、ESPRIT(Es
timation of Signal Parameters via Rotational In ra
riance Techniques)アルゴリズムを用いても、モノパ
ルス側角であっても、ビームフォーマー法でも構わな
い。On the other hand, the correction amount calculating means 4 calculates a correction amount using the received signal converted into a digital signal by each of the A / D converters 3a,..., 3n. If this correction amount is accurately obtained, no matter what deviation is present (except when the cable is cut and the amplitude becomes 0), it can be corrected, and the direction of the incoming wave can be accurately determined. Be able to estimate. The arriving wave direction estimating means 5 may estimate the direction by any method.
Even if the MUSIC algorithm is used, ESPRIT (Es
timation of Signal Parameters via Rotational In ra
riance Techniques) algorithm, a monopulse side angle, or a beamformer method.
【0041】図2は受信アナログ部2の偏差を回路モデ
ルで表した図である。複数のアンテナ1a、…、1nで
受信した信号は、Γii(i=1〜n)(nは素子数)
倍される。ここでΓiiは通過特性をあらわす複素数で
あり、振幅と位相の偏差を意味している。つまり、全て
のΓiiがlexp(j0゜)ならば、通過特性はすべ
ての受信アナログ部2a、…、2nで同一であることを
意味している。一方、Γiiが受信アナログ部2a、
…、2nによって異なる場合には、通過特性を補正する
必要がある。FIG. 2 is a diagram showing a deviation of the reception analog unit 2 in a circuit model. The signals received by the plurality of antennas 1a,..., 1n are Γii (i = 1 to n) (n is the number of elements)
Multiplied. Here, Γii is a complex number representing a pass characteristic, and means a deviation between amplitude and phase. In other words, if all {ii are lex (j0}), it means that the pass characteristics are the same in all the reception analog units 2a,..., 2n. On the other hand, Γii is the reception analog unit 2a,
.., 2n, it is necessary to correct the passing characteristic.
【0042】次に、Γii倍された受信信号は、Cij
(i=1〜n,j=1〜n)倍されて、他の受信アナロ
グ部2に漏れこむ。Cijとは受信アナログ部i番目と
j番目の相互結合係数である。ここで、Ciiは常に1
である。また、Cij(i≠j)=0ならば、結合は発
生していない状態を意味している。このように、受信ア
ナログ部2a、…、2nでは、振幅位相偏差と相互結合
の二つの補正をしなければならない未知変数がある。Next, the received signal multiplied by Γii is represented by Cij
(I = 1 to n, j = 1 to n) times, and leaks to another reception analog unit 2. Cij is the i-th and j-th mutual coupling coefficient of the reception analog unit. Here, Cii is always 1
It is. If Cij (i ≠ j) = 0, it means that no coupling has occurred. As described above, in the reception analog units 2a,..., 2n, there are unknown variables that need to be corrected for the amplitude / phase deviation and the mutual coupling.
【0043】尚、振幅位相偏差と相互結合の2つは受信
アナログ部2a、…、2nのどの部分に発生しているか
は問題としない。つまり、受信アナログ部2の全体の偏
差を求めることが重要であるからである。また、振幅位
相偏差と相互結合の回路モデルの順番も問題ではない。
なぜならば、順番を逆にしたとしても、受信アナログ部
2の全体の偏差としては等価なものが得られるからであ
る。It does not matter in which part of the reception analog sections 2a,..., 2n the amplitude phase deviation and the mutual coupling occur. That is, it is important to determine the deviation of the entire reception analog section 2. Also, the order of the circuit model of the amplitude and phase deviation and the mutual coupling does not matter.
This is because, even if the order is reversed, an equivalent deviation can be obtained as the overall deviation of the reception analog unit 2.
【0044】次に補正量算出手段4であるが、ひとつ或
いは複数の到来してくる電波の受信信号を用いるもので
ある。つまり、任意の到来電波を使用することができる
ので、アダプティブアンテナ装置を運用中にリアルタイ
ムにキャリブレーションを行うことができ、また、キャ
リブレーション用の特別な送信源を必要としない。そし
て、MUSICアルゴリズムで推定される複数の電波の
到来方向情報を利用して補正量を算出する。Next, the correction amount calculating means 4 uses a received signal of one or a plurality of incoming radio waves. That is, since any incoming radio wave can be used, calibration can be performed in real time during operation of the adaptive antenna apparatus, and no special transmission source for calibration is required. Then, the correction amount is calculated using the arrival direction information of a plurality of radio waves estimated by the MUSIC algorithm.
【0045】一般的に、キャリブレーションが正確に行
われていたならば、MUSICアルゴリズムによって推
定される到来方向においては、図3の実線に示すよう
に、鋭いピークを有するものとなる。なお、MUSIC
スペクトラムは、アンテナの放射パターンと、受信信号
と、補正量(キャリブレーションデータ)から算出され
るものである。しかしながら、偏差がある場合には、図
3の破線に示すように推定方向のピークが鈍り、推定精
度が劣化してしまう。Generally, if the calibration is performed correctly, the arrival direction estimated by the MUSIC algorithm has a sharp peak as shown by the solid line in FIG. In addition, MUSIC
The spectrum is calculated from the radiation pattern of the antenna, the received signal, and the correction amount (calibration data). However, when there is a deviation, the peak in the estimation direction becomes dull as shown by the broken line in FIG. 3, and the estimation accuracy is degraded.
【0046】ここでの補正量算出手段4は、MUSIC
によって得られるMUSICスペクトラムのピークを鋭
くするように、補正量(図2におけるΓiiとCij)
を算出するものである。算出する方法は、いかなる方法
によっても良い。例えば、考えうる全ての組み合わせの
補正量からもっともスペクトラムが鋭くなるものを選ん
でもよい。または、ジェネティックアルゴリズム(遺伝
的手法)によっても良いし、ニューロを用いた方法でも
良い。以下に、Γを求めるための計算方法の一例を示
す。なお、この計算方法は文献(B.Friedlander,et a
l.,"Direction finding in the presence of mutual co
upling,"IEEE Trans.Antenna and Propagation,vol.39,
no.3,pp.273-284,March 1991.)を参考にしている。The correction amount calculating means 4 here is a MUSIC
Correction amount (Γii and Cij in FIG. 2) so as to sharpen the peak of the MUSIC spectrum obtained by
Is calculated. The calculation method may be any method. For example, the correction amount of the sharpest spectrum may be selected from the correction amounts of all conceivable combinations. Alternatively, a method using a genetic algorithm (a genetic method) or a method using a neuro may be used. Hereinafter, an example of a calculation method for obtaining Γ will be described. This calculation method is described in the literature (B. Friedlander, et a
l., "Direction finding in the presence of mutual co
upling, "IEEE Trans.Antenna and Propagation, vol.39,
No.3, pp.273-284, March 1991.).
【0047】複数のアンテナ(ここではn素子)1a、
…、1nで受信した受信ベクトルは以下の式で与えられ
る。A plurality of antennas (here, n elements) 1a,
.., The reception vector received at 1n is given by the following equation.
【0048】X(t)=AS(t)+N(t) ここでX(t)は受信ベクトル、Aは到来方向における
アレイマニフォルド、S(t)は信号ベクトル、N
(t)はノイズベクトルである。X (t) = AS (t) + N (t) where X (t) is a reception vector, A is an array manifold in the arrival direction, S (t) is a signal vector, and N (t) is a signal vector.
(T) is a noise vector.
【0049】そして、偏差のある受信アナログ部2を通
過した後の受信ベクトルX“(t)は以下のようにな
る。The reception vector X "(t) after passing through the reception analog section 2 having a deviation is as follows.
【0050】X“(t)=CΓAS(t)+N(t) Γ=diag{Γ11、Γ22、…、Γnn} Cは、要素Cijがi番目とj番目の受信アナログ部2
の相互結合係数を意味する行列である。X "(t) = C {AS (t) + N (t)} = diag {11, {22,..., {Nn} C is the reception analog unit 2 whose element Cij is the i-th and j-th
Is a matrix that means the mutual coupling coefficient of.
【0051】この例では、振幅位相Γiiを算出する方
法を記述する。本計算では、以下の評価関数Jcを最小
化する。この評価関数は、到来方向におけるMUS1C
スペクトラムの合計値の逆数を表している。つまり、M
USICスペクトラムの値の最大化を目的とするが、計
算の都合上、逆数を用いて最小化を目指す。In this example, a method for calculating the amplitude phase Γii will be described. In this calculation, the following evaluation function Jc is minimized. This evaluation function is represented by MUS1C in the direction of arrival.
It represents the reciprocal of the total value of the spectrum. That is, M
The aim is to maximize the value of the USIC spectrum, but for the sake of calculation, we aim to minimize it using the reciprocal.
【0052】[0052]
【数1】 ここで、Nは到来波の数、θmはm番目の波の到来方
向、a(θm)はθm方(Equation 1) Here, N is the number of incoming waves, θm is the direction of arrival of the mth wave, and a (θm) is the θm direction.
【外1】 前)の相関行列の雑音固有ベクトルから構成される行列
である。[Outside 1] This is a matrix composed of the noise eigenvectors of the correlation matrix of the previous).
【0053】また、δ=[Γ11,Γ22,…,Γm
m]T,Q1(m)=diag{a(θm)}である。
但し、Tは転置。Also, δ = [Γ11, , 22, ..., Γm
m] T, Q1 (m) = diag {a (θm)}.
However, T is transposed.
【0054】このとき、Jcを最小化するΓiiは以下
の式で与えられる。At this time, Γii that minimizes Jc is given by the following equation.
【0055】[0055]
【数2】 MUSICのスペクトラムを鋭くするようにする補正量
は、実際の補正量を表すものとなる。そこで、この補正
量を到来方向推定手段5に反映することで、最適な到来
方向を推定することができる。即ち、到来方向推定手段
5は補正量算出手段4で算出された補正量を受け取る
と、その逆数をA/D変換器3a、…、3nの出力に掛
けて、アンテナの通過特性であるΓiiや他の受信アナ
ログ部2との相互結合係数Cijにより生じる受信誤差
を解消して、入力受信レベルを対応するアンテナ素子の
本来の受信レベルと同じにする。(Equation 2) The correction amount for sharpening the MUSIC spectrum represents the actual correction amount. Therefore, by reflecting this correction amount to the arrival direction estimating means 5, an optimal arrival direction can be estimated. That is, when the direction-of-arrival estimating means 5 receives the correction amount calculated by the correction amount calculating means 4, it multiplies its reciprocal by the output of the A / D converters 3a,. The reception error caused by the mutual coupling coefficient Cij with the other reception analog unit 2 is eliminated, and the input reception level is made the same as the original reception level of the corresponding antenna element.
【0056】以上説明したように、本実施形態の到来波
方向推定装置では、複数の電波の受信信号のみを用い
て、MUSICアルゴリズムで得られる到来方向情報を
利用し、補正量を算出(つまりキャリブレーション)で
きる。ここで、複数の電波の受信信号は、キャリブレー
ション用として特別に用意する必要はなく、実使用中の
受信信号を用いるだけでよい。As described above, the arriving wave direction estimating apparatus according to the present embodiment calculates the correction amount (that is, the calibration amount) by using the arriving direction information obtained by the MUSIC algorithm using only the received signals of a plurality of radio waves. Can). Here, the reception signals of a plurality of radio waves do not need to be specially prepared for calibration, and only reception signals that are actually used may be used.
【0057】また、振幅位相、そして相互結合までも
が、リアルタイムにキャリブレーションできるようにな
る。更に、新たなアナログ部品を必要とすることもな
く、装置を安価に構成することができる。Also, the amplitude, phase, and even mutual coupling can be calibrated in real time. Further, the apparatus can be configured at low cost without requiring new analog parts.
【0058】次に補正量算出手段4における第2の実施
例の算出方法について図4のフローチャートを参照して
説明する。始めに、振幅位相Γiiと相互結合係数Ci
jに初期値を与える(ステップ401)。初期値として
は、前回のキャリブレーションデータが存在するならば
その値を、まったく未知な場合には、偏差や相互結合が
ない条件で与えればよい。次に、振幅位相偏差と相互結
合係数を固定して到来方向をMUSICアルゴリズムで
推定する(ステップ402)。ここでは、振幅位相Γi
iと相互結合係数Cijは固定である。Next, the calculation method of the second embodiment in the correction amount calculation means 4 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the amplitude phase Γii and the mutual coupling coefficient Ci
An initial value is given to j (step 401). As the initial value, if there is the previous calibration data, the value may be given under the condition that there is no deviation or mutual coupling if it is completely unknown. Next, the arrival direction is estimated by the MUSIC algorithm while fixing the amplitude / phase deviation and the mutual coupling coefficient (step 402). Here, the amplitude phase Γi
i and the mutual coupling coefficient Cij are fixed.
【0059】次に到来方向と相互結合係数を固定して振
幅位相偏差Γiiを推定する(ステップ403)。ここ
では、到来方向と相互結合係数は固定である。Γii
は、MUSICスペクトラムのピークが到来方向におい
てより鋭くなる(大きな値になる)ように設定される。Next, the amplitude direction deviation Γii is estimated by fixing the arrival direction and the mutual coupling coefficient (step 403). Here, the arrival direction and the mutual coupling coefficient are fixed. Γii
Is set so that the peak of the MUSIC spectrum becomes sharper (has a larger value) in the direction of arrival.
【0060】更に、到来方向と振幅位相偏差を固定して
相互結合係数Cijを推定する(ステップ404)。こ
こでは、到来方向と振幅位相は固定である。Cijは、
MUSICスペクトラムのピークが到来方向において鋭
くなる(大きな値になる)ように設定される。このステ
ップ402からステップ404の処理を繰り返し計算し
て、推定結果が収束して未知変数の値が変化しなくなっ
たら計算を終了し(ステップ405)、補正量を到来方
向推定手段5に出力する(ステップ406)。尚、ステ
ップ403と404の処理における計算方法は、いかな
る手法を用いても良い。Further, the direction of arrival and the amplitude / phase deviation are fixed, and the mutual coupling coefficient Cij is estimated (step 404). Here, the direction of arrival and the amplitude and phase are fixed. Cij is
The peak of the MUSIC spectrum is set so as to be sharp (a large value) in the arrival direction. The processing from step 402 to step 404 is repeatedly performed. When the estimation result converges and the value of the unknown variable does not change, the calculation is terminated (step 405), and the correction amount is output to the arrival direction estimation means 5 (step 405). Step 406). It should be noted that any method may be used as the calculation method in the processing of steps 403 and 404.
【0061】この実施例は、効率的に補正量を算出する
方法について記述している。未知パラメータとしては、
電波の到来方向、振幅位相偏差、相互結合係数の3種類
である。これらを同時に推定することは未知パラメータ
の数が膨大になり、リアルタイムにキャリブレーション
を行う場合に問題になる。そこで、これら3種類の未知
変数を同時に算出するのではなく、順番に算出し、結果
が収束するまで繰り返し求めていくものである。This embodiment describes a method for efficiently calculating a correction amount. As unknown parameters,
There are three types: the arrival direction of the radio wave, the amplitude / phase deviation, and the mutual coupling coefficient. Simultaneous estimation of these results in a huge number of unknown parameters, which poses a problem when performing calibration in real time. Therefore, these three types of unknown variables are not calculated at the same time, but are calculated in order, and are repeatedly obtained until the result converges.
【0062】このアルゴリズムを用いた場合の補正量算
出結果の一例を示す。アンテナは6素子の円形アレイ
で、誤差として図5に示す振幅位相を設定した。このと
きの上記アルゴリズムを用い、ステップ402からステ
ップ404の処理を繰り返し行った結果を図5に示す。
尚、振幅位相の初期値としては、誤差のない値を用いて
いる。また、振幅位相を求める計算は、第1の実施例で
記述した方法で行った。図5より、初期値として誤差の
ない条件を用いているにも拘らず、補正量が計算できて
いることがわかる。値としては、100%真の値にはな
っていないが、十分キャリブレーションデータとして使
用できる値になっている。An example of the correction amount calculation result when this algorithm is used is shown. The antenna was a circular array of six elements, and the amplitude and phase shown in FIG. 5 were set as errors. FIG. 5 shows a result obtained by repeating the processing from step 402 to step 404 using the above algorithm at this time.
As an initial value of the amplitude and phase, a value without error is used. The calculation for obtaining the amplitude and phase was performed by the method described in the first embodiment. From FIG. 5, it can be seen that the correction amount has been calculated despite the use of the condition without error as the initial value. Although the value is not 100% true, it is a value that can be sufficiently used as calibration data.
【0063】以上のように、本実施例によれば、未知変
数を繰り返し計算で求めるため、効率的に計算すること
ができるようになり、リアルタイムでのキャリブレーシ
ョンを行うに際して高価な高速の計算機を用いなくとも
よく、装置を安価に構成することに大いに貢献すること
となる。As described above, according to this embodiment, the unknown variables are repeatedly calculated, so that the calculation can be performed efficiently, and an expensive high-speed computer can be used for real-time calibration. It does not need to be used, which greatly contributes to the configuration of the apparatus at low cost.
【0064】次に補正量算出手段の第3の実施例の算出
方法について図6のフローチャートを参照して説明す
る。始めに、振幅位相Γiiと相互結合係数Cijに初
期値を与える(ステップ601)。初期値としては、前
回のキャリブレーションデータが存在するならばその値
を、まったく未知な場合には、偏差や相互結合がない条
件で与えればよい。次に、振幅位相偏差と相互結合係数
を固定して到来方向をMUSICアルゴリズムで推定す
る(ステップ602)。ここでは、振幅位相Γiiと相
互結合係数Cijは固定である。次に到来方向と相互結
合係数を固定して振幅位相偏差Γiiを推定する(ステ
ップ603)。ここでは、到来方向と相互結合係数は固
定である。Γiiは、MUSICスペクトラムのピーク
が到来方向においてより鋭くなる(大きな値になる)よ
うに設定される。次に、振幅位相偏差と相互結合係数を
固定して到来方向をMUSICアルゴリズムで推定する
(ステップ604)。ここでは、振幅位相Γiiと相互
結合係数Cijは固定である。Next, the calculation method of the third embodiment by the correction amount calculation means will be described with reference to the flowchart of FIG. First, initial values are given to the amplitude phase Γii and the mutual coupling coefficient Cij (step 601). As the initial value, if there is the previous calibration data, the value may be given under the condition that there is no deviation or mutual coupling if it is completely unknown. Next, the arrival direction is estimated by the MUSIC algorithm while fixing the amplitude / phase deviation and the mutual coupling coefficient (step 602). Here, the amplitude phase Γii and the mutual coupling coefficient Cij are fixed. Next, the amplitude and phase deviation Γii is estimated with the arrival direction and the mutual coupling coefficient fixed (step 603). Here, the arrival direction and the mutual coupling coefficient are fixed. Γii is set so that the peak of the MUSIC spectrum becomes sharper (larger value) in the direction of arrival. Next, the arrival direction is estimated by the MUSIC algorithm while fixing the amplitude / phase deviation and the mutual coupling coefficient (step 604). Here, the amplitude phase Γii and the mutual coupling coefficient Cij are fixed.
【0065】更に、到来方向と振幅位相偏差を固定して
相互結合係数Cijを推定する(ステップ605)。こ
こでは、到来方向と振幅位相は固定である。Cijは、
MUSICスペクトラムのピークが到来方向において鋭
くなる(大きな値になる)ように設定される。このステ
ップ602からステップ605の処理を繰り返し計算し
て、推定結果が収束して未知変数の値が変化しなくなっ
たら計算を終了し(ステップ606)、補正量を到来方
向推定手段5に出力する(ステップ607)。Further, the direction of arrival and the amplitude / phase deviation are fixed, and the mutual coupling coefficient Cij is estimated (step 605). Here, the direction of arrival and the amplitude and phase are fixed. Cij is
The peak of the MUSIC spectrum is set so as to be sharp (a large value) in the arrival direction. The processing from step 602 to step 605 is repeatedly performed. When the estimation result converges and the value of the unknown variable does not change, the calculation is terminated (step 606), and the correction amount is output to the arrival direction estimating means 5 (step 606). Step 607).
【0066】本実施例では、図4で示した第2の実施例
に対して、計算順序を変え、特に到来波推定方向の算出
をステップ602とステップ604の処理で2回行って
いる。In the present embodiment, the order of calculation is changed, and especially the calculation of the direction of arrival wave estimation is performed twice in the processing of steps 602 and 604 as compared with the second embodiment shown in FIG.
【0067】本実施例においては、図6に示したよう
に、到来方向の推定→振幅位相算出→到来方向の推定→
相互結合係数算出→…としている。このようにすると、
到来方向推定のステップがひとつ増えて計算量が増加す
るように見えるが、繰り返し回数が減少する効果が期待
できる。以下にその理由を説明する。In this embodiment, as shown in FIG. 6, arrival direction estimation → amplitude / phase calculation → arrival direction estimation →
Calculation of mutual coupling coefficient → ... This way,
Although it seems that the number of steps of arrival direction estimation increases by one and the calculation amount increases, the effect of reducing the number of repetitions can be expected. The reason will be described below.
【0068】図4では、ステップ403で補正量が算出
されるが、補正後のデータを用いて到来方向を推定し直
すと、方向が変化している場合がある。つまり、図4に
示したようなステップを踏むと、ステップ402で推定
した到来方向と、ステップ403で補正したデータを用
いて改めて推定した到来方向は異なっている場合があ
る。ここで、このままステップ404で補正を行うが、
ステップ402の到来方向のデータと、ステップ403
の補正データは整合が取れていないために、ステップ4
04で求まる補正量には誤差が含まれている場合があ
る。In FIG. 4, the correction amount is calculated in step 403. However, when the arrival direction is re-estimated using the corrected data, the direction may change. That is, when the steps as shown in FIG. 4 are taken, the arrival direction estimated in step 402 may be different from the arrival direction newly estimated using the data corrected in step 403. Here, the correction is performed in step 404 as it is,
Arrival direction data in step 402 and step 403
Step 4
The correction amount obtained in step 04 may include an error.
【0069】そこで、本実施例では、振幅位相の補正量
を算出した後に、ステップ604で到来方向を推定す
る。そして、相互結合係数の算出を行う。その結果、相
互結合係数の算出においては、誤差を含まない形で求め
ることができるので、繰り返し回数を少なくして補正量
を求めることができるようになる。Therefore, in this embodiment, after calculating the correction amount of the amplitude and phase, the arrival direction is estimated in step 604. Then, the mutual coupling coefficient is calculated. As a result, in calculating the mutual coupling coefficient, the correction coefficient can be obtained by reducing the number of repetitions, since the mutual coupling coefficient can be obtained without error.
【0070】以上説明したように、本実施例によれば、
補正量を算出した後に毎回到来方向を推定し直すので、
誤差のない補正量算出が実現でき、その結果、少ない繰
り返し回数で算出結果が収束し、リアルタイムでのキャ
リブレーションをより早く行うことができる。As described above, according to the present embodiment,
After calculating the correction amount, the direction of arrival is re-estimated every time.
An error-free calculation of the correction amount can be realized. As a result, the calculation result converges with a small number of repetitions, and the real-time calibration can be performed more quickly.
【0071】また、振幅位相補正量が相互結合補正量に
比ベて明らかに大きい場合には、ステップ602、60
3、602、603、602、604、602、60
3、602、603、602、604、…、と、振幅位
相の補正量を求める回数を増やすことで、更に繰り返し
回数を減少させる効果も期待できる。If the amplitude / phase correction amount is clearly larger than the mutual coupling correction amount, steps 602 and 60 are performed.
3, 602, 603, 602, 604, 602, 60
3, 602, 603, 602, 604,..., And by increasing the number of times of obtaining the amplitude / phase correction amount, an effect of further reducing the number of repetitions can be expected.
【0072】図7は本発明の到来波方向推定装置の第2
の実施形態の構成を示した図である。本例の到来波方向
推定装置100は、図7に示すように、補正量算出のた
めのひとつ或いは複数の電波の送信装置9a、9bを有
している。また、前記電波の送信装置9a、9bは、前
記到来波推定装置100に対しての相対的な方向が既知
となっている。尚、本例の到来波方向推定装置100は
図1に示した第1の実施形態と同様であるため、以降、
図1を借用して説明する。FIG. 7 shows a second embodiment of the arriving wave direction estimating apparatus according to the present invention.
It is a figure showing composition of an embodiment. As shown in FIG. 7, the direction-of-arrival-wave estimating apparatus 100 includes one or a plurality of radio wave transmitting devices 9a and 9b for calculating a correction amount. The relative directions of the radio wave transmitting devices 9a and 9b with respect to the incoming wave estimating device 100 are known. Note that the direction-of-arrival-wave estimation device 100 of this example is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
This will be described with reference to FIG.
【0073】図8は図7に示した到来波方向推定装置の
補正量算出手段4の補正量算出方法の実施例を示したフ
ローチャートである。本例の補正量算出手段4は、図7
に示すように既知の方向から到来する送信装置9a、9
bから送信された電波の受信信号を用いて、振幅位相Γ
iiと相互結合係数Cijを繰り返し計算して補正量を
算出する。FIG. 8 is a flow chart showing an embodiment of the correction amount calculating method of the correction amount calculating means 4 of the arrival wave direction estimating apparatus shown in FIG. The correction amount calculating means 4 of the present embodiment is configured as shown in FIG.
The transmitting devices 9a, 9 arriving from known directions as shown in FIG.
b, the amplitude and phase 電波
The correction amount is calculated by repeatedly calculating ii and the mutual coupling coefficient Cij.
【0074】始めに、振幅位相Γiiと相互結合係数C
ijに初期値を与える(ステップ801)。初期値とし
ては、前回のキャリブレーションデータが存在するなら
ばその値を、まったく未知な場合には、偏差や相互結合
がない条件で与えればよい。First, the amplitude phase Δii and the mutual coupling coefficient C
An initial value is given to ij (step 801). As the initial value, if there is the previous calibration data, the value may be given under the condition that there is no deviation or mutual coupling if it is completely unknown.
【0075】次に到来方向(これは既知である)と相互
結合係数を固定して振幅位相偏差Γiiを推定する(ス
テップ802)。ここでは、到来方向と相互結合係数は
固定である。ΓiiはMUSICスペクトラムのピーク
が到来方向においてより鋭くなる(大きな値になる)よ
うに設定される。Next, the direction of arrival (which is known) and the mutual coupling coefficient are fixed, and the amplitude / phase deviation Δii is estimated (step 802). Here, the arrival direction and the mutual coupling coefficient are fixed. Γii is set such that the peak of the MUSIC spectrum becomes sharper (larger value) in the direction of arrival.
【0076】更に、到来方向と振幅位相偏差を固定して
相互結合係数Cijを推定する(ステップ803)。こ
こでは、到来方向と振幅位相は固定である。Cijは、
MUSICスペクトラムのピークが到来方向において鋭
くなる(大きな値になる)ように設定される。このステ
ップ802からステップ803の処理を繰り返し計算し
て、推定結果が収束して未知変数の値が変化しなくなっ
たら計算を終了し(ステップ804)、補正量を到来方
向推定手段5に出力する(ステップ805)。Further, the direction of arrival and the amplitude / phase deviation are fixed, and the mutual coupling coefficient Cij is estimated (step 803). Here, the direction of arrival and the amplitude and phase are fixed. Cij is
The peak of the MUSIC spectrum is set so as to be sharp (a large value) in the arrival direction. The processing from step 802 to step 803 is repeatedly performed. When the estimation result converges and the value of the unknown variable does not change, the calculation is terminated (step 804), and the correction amount is output to the arrival direction estimation means 5 (step 804). Step 805).
【0077】本実施例では、効率的に補正量を算出する
方法について記述している。本例では、既知の方向の波
源からの電波の受信信号を用いているため、未知パラメ
ータとしては、振幅位相偏差、相互結合係数の2種類だ
けである。つまり、未知パラメータであった到来方向が
既知の条件となり、この条件で補正量を推定する。従っ
て、方向推定の計算がまつたく不要になるので処理量も
減少する。また、方向が既知であるので、最終的に得ら
れる補正量の精度の向上が期待できる。This embodiment describes a method for efficiently calculating the correction amount. In this example, since a received signal of a radio wave from a wave source in a known direction is used, there are only two types of unknown parameters: an amplitude / phase deviation and a mutual coupling coefficient. That is, the arrival direction, which is an unknown parameter, becomes a known condition, and the correction amount is estimated under this condition. Therefore, the calculation of the direction estimation becomes extremely unnecessary, and the processing amount is reduced. In addition, since the direction is known, improvement in the accuracy of the finally obtained correction amount can be expected.
【0078】図9に方向が既知とした場合の補正量の算
出結果を示す。シミュレーション条件は図5と同じであ
る。図5に示した未知の方向からの受信信号を用いた場
合に比べて、精度良く補正量を算出できていることが分
かる。FIG. 9 shows the calculation result of the correction amount when the direction is known. The simulation conditions are the same as in FIG. It can be seen that the correction amount can be calculated more accurately than when the received signal from the unknown direction shown in FIG. 5 is used.
【0079】尚、本例は、ひとつのみの送信装置を用い
ても、補正量は算出できる。しかし、複数の送信装置を
用いることで、送信装置の位置ずれ、送信装置と到来波
推定装置の間の伝搬環境の変化、送信装置の故障、など
に対する対応が可能となり、補正量を安定且つ更に精度
良く算出することができる。In this example, the correction amount can be calculated even if only one transmitting device is used. However, by using a plurality of transmitting devices, it becomes possible to cope with a position shift of the transmitting device, a change in a propagation environment between the transmitting device and the arriving wave estimating device, a failure of the transmitting device, and the like, and the correction amount can be stably and further improved. It can be calculated with high accuracy.
【0080】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、補正量を算出するための電波の送信装置を用いて補
正量を算出することで、処理量を大幅に少なくでき、ま
た、精度の高い補正量が得られるキャリブレーションを
リアルタイムに行うことができる。As described above, according to the present embodiment, the processing amount can be significantly reduced by calculating the correction amount using the radio wave transmitting device for calculating the correction amount, and the accuracy can be reduced. Calibration for obtaining a high correction amount can be performed in real time.
【0081】図10は本発明の到来波方向推定装置の第
3の実施形態の構成を示したブロック図である。但し、
図1に示した第1の実施形態と同様の部分には同一符号
を用い、且つ適宜その説明を省略する。到来波方向推定
装置は、複数のアンテナ素子1a、…、1nと、複数の
アンテナ素子1a、…、1nに対応して設けられ、対応
するアンテナ素子より伝達される受信信号を処理する複
数の受信アナログ部2a、…、2nと、受信アナログ部
2a、…、2nの出力信号をデジタル変換するA/D変
換器3a、…、3nと、複数の受信アナログ部2a、
…、2nの相対的な偏差を推定する補正量算出手段4
と、補正量算出手段4の出力する補正量を用いて複数の
アンテナ素子1a、…、1nに到来するひとつ或いは複
数の電波の到来方向を推定する到来方向推定手段5及び
補正量が算出される毎に、新たな補正量を記憶して記憶
内容を更新する補正量記憶装置6を有している。FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment of the direction-of-arrival-wave estimating apparatus of the present invention. However,
The same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate. The arriving wave direction estimating device is provided corresponding to the plurality of antenna elements 1a,..., 1n, and the plurality of reception elements for processing the reception signals transmitted from the corresponding antenna elements. , 2n; A / D converters 3a,..., 3n for digitally converting output signals of the reception analog units 2a,.
... Correction amount calculating means 4 for estimating the relative deviation of 2n
, An arrival direction estimating means 5 for estimating an arrival direction of one or a plurality of radio waves arriving at the plurality of antenna elements 1a,..., 1n using the correction amount output from the correction amount calculating means 4, and a correction amount is calculated. Each time, a correction amount storage device 6 for storing a new correction amount and updating the storage content is provided.
【0082】次に本実施形態の動作について説明する。
本例の到来波方向推定動作、特に補正量算出手段4によ
る補正量の算出動作は第1の実施形態のそれと同様であ
る。異なる動作は、補正量算出手段4により算出された
補正量を補正量記憶装置6によって記憶しているところ
にある。Next, the operation of the present embodiment will be described.
The arriving wave direction estimating operation of this example, in particular, the operation of calculating the correction amount by the correction amount calculating means 4 is the same as that of the first embodiment. The different operation is that the correction amount calculated by the correction amount calculating means 4 is stored in the correction amount storage device 6.
【0083】本実施形態でも、補正量はリアルタイムに
補正することが可能であるが、短時間の変動が小さい場
合には、ある一定の時間間隔で補正すれば十分である。
この場合には、補正量記憶装置6に記憶された補正量を
用いて到来波方向の推定を間欠的に行えばよく、装置及
び本装置を含むシステムの負荷を減らすことができる。
また、補正量を計算する時の初期値として、補正量記憶
装置6内の補正量を用いれば、補正量算出アルゴリズム
の収束時間を短くすることができる。In this embodiment as well, the correction amount can be corrected in real time, but if the fluctuation in a short time is small, it is sufficient to correct at a certain time interval.
In this case, the direction of the incoming wave may be estimated intermittently using the correction amount stored in the correction amount storage device 6, and the load on the device and the system including the present device can be reduced.
If the correction amount in the correction amount storage device 6 is used as the initial value when calculating the correction amount, the convergence time of the correction amount calculation algorithm can be shortened.
【0084】以下、上記した補正量記憶装置6内の補正
量を用いて、到来波の推定を行う動作の実施例について
説明する。Hereinafter, an embodiment of the operation of estimating an incoming wave using the correction amount in the correction amount storage device 6 will be described.
【0085】本例の補正量算出手段4は、補正量記億装
置6に記憶された過去の補正量を利用して、次の補正量
を予測する。The correction amount calculating means 4 of the present embodiment predicts the next correction amount by using the past correction amounts stored in the correction amount storage device 6.
【0086】ここで、補正量をリアルタイムに算出する
ことは、精度を向上させる上では重要である。しかし、
補正量の算出回数を減らし、その空いた時間には、補正
量を算出するための計算リソースを到来方向推定アルゴ
リズムに利用し、方向推定に係る計算時間を短くするこ
とはリアルタイム処理にとっては非常に重要である。Here, calculating the correction amount in real time is important for improving the accuracy. But,
Reducing the number of times the correction amount is calculated, and using the calculation resources for calculating the correction amount in the arriving time in the direction-of-arrival estimation algorithm, and shortening the calculation time related to the direction estimation is very important for real-time processing. is important.
【0087】そこで、本例では、補正量記憶装置6に記
憶された過去の補正量から現時点での補正量を予測し、
その補正量を用いて電波の到来方向を推定する。Therefore, in this example, the correction amount at the present time is predicted from the past correction amount stored in the correction amount storage device 6, and
The direction of arrival of the radio wave is estimated using the correction amount.
【0088】補正量を予測する方法の具体例を以下に示
す。第1の例として補正量を線形補間で予測する。図1
1は振幅位相の振幅を線形補間で予測する方法を示した
例である。横軸は補正回数、縦軸は補正振幅量を表して
いる。過去の2回の振幅補正量から現在の補正量を一次
の線形補間で予測する。ここで、過去の3回およびそれ
以上のデータを用いて2次の近似から予測することもで
きる。A specific example of a method for estimating the correction amount will be described below. As a first example, the correction amount is predicted by linear interpolation. Figure 1
1 is an example showing a method of predicting the amplitude of the amplitude phase by linear interpolation. The horizontal axis represents the number of corrections, and the vertical axis represents the amount of correction amplitude. The current correction amount is predicted by primary linear interpolation from the past two amplitude correction amounts. Here, it is also possible to make a prediction from a second-order approximation using past three or more data.
【0089】第2の例として、補正量算出手段4によっ
て算出された補正量と、そのときの外気気温の両方を補
正量記憶装置6に記憶することで予測することもでき
る。受信アナログ部2の偏差が外気気温に相関がある場
合がある。つまり、外気気温が分かっていれば、受信ア
ナログ部2の偏差が予測できる場合がある。このような
場合には、外気気温をモニターすることで、補正量を予
測することもできる。または、受信アナログ部2が外気
気温とは関わりがなく、受信アナログ部2を含んでいる
装置内の気温と関わりがある場合がある。つまり、装置
内の機器の発生する熱によって外気と装置内の温度差が
異なる場合がある。この場合には、装置内の気温と補正
量を補正量記憶装置6に記憶することが有効である。As a second example, prediction can be made by storing both the correction amount calculated by the correction amount calculation means 4 and the outside air temperature at that time in the correction amount storage device 6. In some cases, the deviation of the reception analog unit 2 has a correlation with the outside air temperature. That is, if the outside air temperature is known, the deviation of the reception analog unit 2 can be predicted in some cases. In such a case, the correction amount can be predicted by monitoring the outside air temperature. Alternatively, there is a case where the reception analog section 2 has no relation to the outside air temperature but has a relation to the temperature inside the apparatus including the reception analog section 2. That is, the temperature difference between the outside air and the inside of the apparatus may be different due to the heat generated by the equipment in the apparatus. In this case, it is effective to store the temperature in the apparatus and the correction amount in the correction amount storage device 6.
【0090】第3の例として、補正量算出手段4によっ
て算出された補正量と、そのときの時刻の両方を補正量
記憶装置6に記憶する。例えば、構内無線や、移動体通
信の基地局では、使用時間と使用頻度の間には相関があ
る。つまり、工場内の構内無線では、昼間に使用される
頻度が高く、屋外の基地局では、社会人の仕事が終わっ
た時間帯に使用される頻度が高い。使用する頻度が高い
と、機器内の発生する熱量も多くなり、装置内の温度が
上昇する。つまり、時刻と気温の間にも相関がある。そ
して、先に説明したように、気温と補正量の間にも相関
がある。つまり、時刻と気温の間に相関がある。つま
り、時刻と補正量を補正量記憶装置6に記憶しておくこ
とは有効なことである。また、時刻によって外気の気温
に変化がある。また、季節によって外気の差がある。そ
こで、時刻のほかにも、日時も記憶することは有効なこ
とである。As a third example, both the correction amount calculated by the correction amount calculating means 4 and the time at that time are stored in the correction amount storage device 6. For example, there is a correlation between the use time and the use frequency in a private radio or a mobile communication base station. That is, in the case of indoor radio in a factory, it is frequently used in the daytime, and in outdoor base stations, it is frequently used in the time period when the work of members of society ends. If the frequency of use is high, the amount of heat generated in the device also increases, and the temperature in the device increases. That is, there is also a correlation between time and temperature. As described above, there is a correlation between the temperature and the correction amount. That is, there is a correlation between time and temperature. That is, it is effective to store the time and the correction amount in the correction amount storage device 6. In addition, the temperature of the outside air changes with time. In addition, there is a difference in outside air depending on the season. Therefore, it is effective to store the date and time in addition to the time.
【0091】また、記憶された離散的な時刻や日時と補
正量の値から、線形補間によって記憶されていない時刻
や日時における補正量を予測することも有効である。It is also effective to predict the correction amount at a time or date and time that is not stored by linear interpolation from the stored discrete time or date and time and the value of the correction amount.
【0092】同様に、記憶された離散的な気温と補正量
の値から、線形補間によって記憶されていない気温にお
ける補正量を予測することも有効である。Similarly, it is also effective to predict the correction amount at an unstored temperature by linear interpolation from the stored discrete temperature and the value of the correction amount.
【0093】更に、上記した気温、装置内部の温度、時
刻や日時により、補正量算出時の初期値の設定をより適
切なものにすることもできる。Further, the initial value at the time of calculating the correction amount can be set more appropriately based on the above-mentioned air temperature, temperature inside the apparatus, time and date and time.
【0094】尚、上記の各実施形態では、到来方向推定
装置での説明であったが、同様に、アダプティブアンテ
ナ装置の受信系の補正としてもまったく同様に用いるこ
とができる。In each of the above embodiments, the description has been given of the direction-of-arrival estimation apparatus. However, similarly, the correction of the receiving system of the adaptive antenna apparatus can be used in the same manner.
【0095】また、上記の各実施形態で得られる補正量
と受信で用いたアダプティブアンテナ装置の重みから、
送信に用いるべき重みを逆算することも勿論可能であ
る。このときには、別に用意した送信用のキャリブレー
ションデータを必要とする。特にTDMA/TDDシス
テムでは、送受で同一のパターンが要求されるので、有
効である。以上の説明では、相互結合係数の補正量を算
出していたが、受信アナログ部のシールドが精度良く構
成されている場合には、相互結合係数を無視することが
できる。このような場合には、振幅位相の補正量のみを
算出すればよい。また、以上の説明に用いた複数の実施
形態を組み合わせて到来方向推定装置を構成することも
勿論、可能である。Further, based on the correction amount obtained in each of the above embodiments and the weight of the adaptive antenna apparatus used for reception,
It is of course possible to reverse the weight to be used for transmission. At this time, separately prepared calibration data for transmission is required. In particular, the TDMA / TDD system is effective because the same pattern is required for transmission and reception. In the above description, the correction amount of the mutual coupling coefficient is calculated. However, when the shield of the reception analog unit is configured with high accuracy, the mutual coupling coefficient can be ignored. In such a case, only the correction amount of the amplitude and phase needs to be calculated. In addition, it is of course possible to configure the arrival direction estimating apparatus by combining a plurality of embodiments used in the above description.
【0096】更に、本発明は上記実施形態に限定される
ことなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的
な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態に
よっても実施することができる。Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied in other various forms in specific configurations, functions, operations, and effects without departing from the gist thereof. .
【0097】[0097]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、運用中の受信データを用いてリアルタイムに高精
度なキャリブレーションを行うことができ、到来波方向
推定精度を向上させることができる。また、キャリプレ
ーション用の送信装置を用いることで、さらに、精度の
良い補正を行うことができるようになる。また、過去の
補正量を記憶しておくことで、現時点での補正量を線形
補間などで簡易に予測することができる。As described in detail above, according to the present invention, highly accurate calibration can be performed in real time using received data in operation, and the accuracy of estimating the direction of an incoming wave can be improved. it can. Further, by using the transmission device for calibration, it becomes possible to perform more accurate correction. Further, by storing the past correction amount, the correction amount at the present time can be easily predicted by linear interpolation or the like.
【図1】本発明の到来波方向推定装置の第1の実施形態
に係る構成を示したブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration according to a first embodiment of an incoming wave direction estimation device of the present invention.
【図2】図1に示した受信アナログ部の偏差を回路モデ
ルで表した等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing a deviation of a reception analog unit shown in FIG. 1 in a circuit model.
【図3】図1に示した補正量算出手段で用いるMUSI
Cスペクトラムの特性を示した特性図である。FIG. 3 is a diagram showing a MUSI used in a correction amount calculating unit shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a characteristic diagram showing characteristics of a C spectrum.
【図4】図1に示した補正量算出手段における補正量算
出方法の第2の実施例を示したフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a second embodiment of the correction amount calculating method in the correction amount calculating means shown in FIG. 1;
【図5】図1に示した補正量算出手段により算出される
振幅位相Γiiの設定値と計算値を示した表図である。FIG. 5 is a table showing set values and calculated values of an amplitude phase Γii calculated by a correction amount calculating unit shown in FIG. 1;
【図6】図1に示した補正量算出手段における補正量算
出方法の第3の実施例を示したフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a third embodiment of a correction amount calculating method in the correction amount calculating means shown in FIG. 1;
【図7】本発明の到来波方向推定装置の第2の実施形態
に係る構成を示したブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of an arrival wave direction estimation device of the present invention.
【図8】図7に示した補正量算出手段における補正量算
出方法の実施例を示したフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing an embodiment of a correction amount calculating method in the correction amount calculating means shown in FIG. 7;
【図9】図7に示した補正量算出手段により算出される
振幅位相Γiiの設定値と計算値を示した表図である。9 is a table showing setting values and calculated values of amplitude and phase Γii calculated by the correction amount calculating means shown in FIG. 7;
【図10】本発明の到来波方向推定装置の第3の実施形
態に係る構成を示したブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration according to a third embodiment of the arrival wave direction estimation device of the present invention.
【図11】図10の補正量算出手段により求められる振
幅量の線形補間方法を説明する図である。11 is a diagram illustrating a method of linearly interpolating the amplitude amount obtained by the correction amount calculation unit in FIG.
【図12】従来のアダプティブアンテナ装置の構成例を
示したブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of a conventional adaptive antenna device.
【図13】図12の装置における送信パターンと受信パ
ターン例を示した図である。13 is a diagram showing an example of a transmission pattern and a reception pattern in the device of FIG.
【図14】従来の到来波方向推定装置の構成例を示した
ブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of a conventional arriving wave direction estimating apparatus.
1a、1n アンテナ素子 2a、2n 受信アナログ部 3a、3n A/D変換器 4 補正量算出手段 5 到来方向推定手段 6 補正量記憶装置 9a、9n 送信装置 21 低雑音増幅器 22 フィルタ 23 周波数変換器 100 到来波方向推定装置 1a, 1n Antenna element 2a, 2n Receive analog unit 3a, 3n A / D converter 4 Correction amount calculation unit 5 Arrival direction estimation unit 6 Correction amount storage device 9a, 9n Transmission device 21 Low noise amplifier 22 Filter 23 Frequency converter 100 Arrival wave direction estimation device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 7/26 H04B 7/26 D Fターム(参考) 5J021 AA05 AA06 CA06 DB02 DB03 EA04 FA17 FA20 FA26 FA29 FA32 GA02 HA05 5K059 CC03 CC04 DD31 5K067 CC24 GG11 HH23 KK03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04B 7/26 H04B 7/26 DF term (Reference) 5J021 AA05 AA06 CA06 DB02 DB03 EA04 FA17 FA20 FA26 FA29 FA32 GA02 HA05 5K059 CC03 CC04 DD31 5K067 CC24 GG11 HH23 KK03
Claims (15)
アンテナ素子より伝達される受信信号を前記アンテナ素
子対応で処理する複数の受信部と、 前記複数の受信部から出力される受信信号から前記複数
の受信部から出力される信号間の相対的な偏差を推定す
る補正量算出手段と、 前記複数の受信部から出力される受信信号を前記補正量
算出手段により得られる偏差量を用いて補正し、これら
補正された受信信号を用いて前記複数のアンテナ素子に
到来する少なくともひとつの電波の到来方向を推定する
到来方向推定手段と、 を具備することを特徴とする到来波方向推定装置。A plurality of antenna elements; a plurality of reception units provided corresponding to the plurality of antenna elements, for processing a reception signal transmitted from the corresponding antenna element in correspondence with the antenna element; Correction amount calculation means for estimating a relative deviation between signals output from the plurality of reception units from a reception signal output from the reception unit; and calculating the correction amount based on reception signals output from the plurality of reception units. Means for correcting using the amount of deviation obtained by the means, and using these corrected received signals to estimate the direction of arrival of at least one radio wave arriving at the plurality of antenna elements. Characteristic incoming wave direction estimation device.
ムで算出されたひとつ或いは複数の電波の到来方向情報
を利用して、前記受信アナログ部間の偏差量を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の到来波方向推定装
置。2. The apparatus according to claim 1, wherein the correction amount calculating unit calculates a deviation amount between the reception analog units using one or a plurality of arrival direction information of radio waves calculated by a calculation algorithm. 2. The incoming wave direction estimating apparatus according to 1.
ルゴリズムであることを特徴とする請求項2に記載の到
来波方向推定装置。3. The apparatus according to claim 2, wherein the calculation algorithm is a MUSIC algorithm.
出手段により算出された偏差量の逆数を前記受信部の出
力信号に掛け算することにより、偏差を含まない受信信
号を得、これら受信信号を用いて前記複数のアンテナ素
子に到来するひとつ或いは複数の電波の到来方向を推定
することを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の
到来波方向推定装置。4. The receiving direction estimating means multiplies the reciprocal of the deviation amount calculated by the correction amount calculating means to an output signal of the receiving unit to obtain a received signal containing no deviation. The direction-of-arrival-wave estimating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the direction of arrival of one or a plurality of radio waves arriving at the plurality of antenna elements is estimated by using the following.
数の電波の到来方向と、複数の受信部から出力される信
号間の振幅位相偏差と、複数の受信部から出力される信
号間の相互結合係数の3種類の未知変数を求める処理を
行い、ステップ1として振幅位相偏差と相互結合係数を
固定して到来方向を推定し、ステップ2として到来方向
と相互結合係数を固定して振幅位相偏差を推定し、ステ
ップ3として到来方向と振幅位相偏差を固定して相互結
合係数を推定し、前記ステップ1からステップ3の処理
を推定結果が収束するまで繰り返し実行することによ
り、前記偏差量を求めることを特徴とする請求項1乃至
4いずれかに記載の到来波方向推定装置。5. The correction amount calculating means according to claim 1, wherein the direction of arrival of one or a plurality of radio waves, the amplitude / phase deviation between signals output from a plurality of receiving units, and the mutual direction between signals output from the plurality of receiving units. A process for obtaining three kinds of unknown variables of the coupling coefficient is performed. As a step 1, the arrival direction is estimated by fixing the amplitude / phase deviation and the mutual coupling coefficient. As a step 2, the arrival direction and the mutual coupling coefficient are fixed, and the amplitude / phase deviation is fixed. Is estimated as a step 3, the direction of arrival and the amplitude / phase deviation are fixed to estimate the mutual coupling coefficient, and the processing from the step 1 to the step 3 is repeatedly executed until the estimation result converges, thereby obtaining the deviation amount. The direction-of-arrival-wave estimating device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
て振幅位相偏差と相互結合係数を固定して到来方向を推
定し、ステップ2として到来方向と相互結合係数を固定
して振幅位相偏差を推定し、ステップ3として振幅位相
偏差と相互結合係数を固定して到来方向を推定し、ステ
ップ4として到来方向と振幅位相偏差を固定して相互結
合係数を推定し、前記ステップ1からステップ4の処理
を推定結果が収束するまで繰り返し実行することによ
り、前記偏差量を求めることを特徴とする請求項1乃至
4いずれかに記載の到来波方向推定装置。6. The correction amount calculating means estimates the direction of arrival by fixing the amplitude phase deviation and the mutual coupling coefficient in step 1 and estimates the amplitude phase deviation by fixing the arrival direction and the mutual coupling coefficient in step 2 In step 3, the arrival direction is estimated by fixing the amplitude phase deviation and the mutual coupling coefficient. In step 4, the mutual coupling coefficient is estimated by fixing the arrival direction and the amplitude / phase deviation. The direction of arrival wave estimating device according to any one of claims 1 to 4, wherein the deviation amount is obtained by repeatedly executing the above until the estimation result converges.
のためのひとつ或いは複数の電波の送信装置を有してお
り、 前記電波の送信装置の電波発信位置は、前記到来波推定
装置に対して相対的な方向が既知であることを特徴とす
る請求項1に記載の到来波方向推定装置。7. The arriving wave direction estimating device includes one or a plurality of radio wave transmitting devices for calculating a deviation amount, and a radio wave transmitting position of the radio wave transmitting device is determined by the arriving wave estimating device. 2. The arriving wave direction estimating apparatus according to claim 1, wherein a direction relative to the arriving wave direction is known.
ら発せられた既知の方向から到来する電波の受信信号を
用いて、ステップ1として到来方向と相互結合係数を固
定して振幅位相偏差を推定し、ステップ2として到来方
向と振幅位相偏差を固定して相互結合係数を推定し、前
記ステップ1とステップ2の処理を推定結果が収束する
まで繰り返し実行することにより、前記偏差量を求める
ことを特徴とする請求項7に記載の到来波方向推定装
置。8. The correction amount calculating means uses an incoming signal of a radio wave arriving from a known direction emitted from the transmitting device to fix an arrival direction and a mutual coupling coefficient and to calculate an amplitude / phase deviation in step 1. Estimating, as step 2, estimating the mutual coupling coefficient by fixing the arrival direction and amplitude / phase deviation, and repeatedly executing the processing of steps 1 and 2 until the estimation result converges, thereby obtaining the deviation amount The direction-of-arrival-wave estimation apparatus according to claim 7, characterized in that:
有しており、偏差量を算出する毎に得られた偏差量を補
正量記憶装置に記憶して記憶内容を更新することを特徴
とする請求項1乃至8に記載の到来波方向推定装置。9. The correction amount calculating means has a correction amount storage device, and stores a deviation amount obtained every time a deviation amount is calculated in the correction amount storage device to update the storage content. The arriving wave direction estimating device according to claim 1.
憶装置に記憶された過去の偏差量を利用し、次の偏差量
を予測することを特徴とする請求項9に記載の到来波方
向推定装置。10. The arriving wave direction according to claim 9, wherein the correction amount calculating means predicts the next deviation amount by using the past deviation amount stored in the correction amount storage device. Estimation device.
憶装置に記億された過去の偏差量を利用し、次の偏差量
を線形補間で予測することを特徴とする請求項9に記載
の到来波方向推定装置。11. The apparatus according to claim 9, wherein the correction amount calculating means uses a past deviation amount stored in the correction amount storage device to predict a next deviation amount by linear interpolation. Arrival wave direction estimation device.
出装置によって算出された偏差量と、そのときの外気気
温の両方を記憶することを特徴とする請求項9に記載の
到来波方向推定装置。12. The incoming wave direction according to claim 9, wherein the correction amount storage device stores both the deviation amount calculated by the correction amount calculation device and the outside air temperature at that time. Estimation device.
出装置によって算出された偏差量と、そのときの受信ア
ナログ部の周りの気温の両方を記憶することを特徴とす
る請求項9に記載の到来波方向推定装置。13. The apparatus according to claim 9, wherein the correction amount storage device stores both the deviation amount calculated by the correction amount calculation device and the temperature around the reception analog unit at that time. Arrival wave direction estimation device.
出手段によって算出された偏差量と、そのときの時刻、
日時の両方を記憶することを特徴とする請求項9に記載
の到来波方向推定装置。14. The correction amount storage device stores a deviation amount calculated by the correction amount calculation means, a time at that time,
The arrival wave direction estimating apparatus according to claim 9, wherein both the date and time are stored.
し、各アンテナ素子対応の複数の受信信号により前記電
波の到来方向を推定する到来波方向推定方法において、 各アンテナ素子で捕らえた電波の受信処理をして得られ
た受信信号に対し、各アンテナ素子から受信信号を得る
までの受信系間の通過特性の偏差及び他の受信系からの
信号の漏洩により生じる受信信号の偏差を各アンテナ対
応で補正するステップと、 前記補正した受信信号を用いて前記電波の到来方向を推
定するステップと、 を具備することを特徴とする到来波方向推定方法。15. A method for estimating a direction of arrival of a radio wave based on a plurality of reception signals corresponding to each antenna element, wherein the radio wave is received by a plurality of antenna elements. For the received signal obtained by the above, the deviation of the pass characteristic between the receiving systems until the received signal is obtained from each antenna element and the deviation of the received signal caused by the leakage of the signal from the other receiving system for each antenna. Correcting, and estimating the direction of arrival of the radio wave using the corrected received signal.
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JP2009192476A (en) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | Array angle measuring device |
JP2010096575A (en) * | 2008-10-15 | 2010-04-30 | Mitsubishi Electric Corp | Signal wave arrival angle measuring device |
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JP2009192476A (en) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | Array angle measuring device |
JP2010096575A (en) * | 2008-10-15 | 2010-04-30 | Mitsubishi Electric Corp | Signal wave arrival angle measuring device |
US8130147B2 (en) | 2008-10-15 | 2012-03-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Signal wave arrival angle measuring device |
RU2681942C1 (en) * | 2018-03-28 | 2019-03-14 | Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" | Method of phase location finding and phase location finder |
JP2020139876A (en) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | 株式会社デンソーテン | Radar device and correction value calculation method |
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