JPH01251904A - Adaptive array antenna system - Google Patents
Adaptive array antenna systemInfo
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- JPH01251904A JPH01251904A JP7658388A JP7658388A JPH01251904A JP H01251904 A JPH01251904 A JP H01251904A JP 7658388 A JP7658388 A JP 7658388A JP 7658388 A JP7658388 A JP 7658388A JP H01251904 A JPH01251904 A JP H01251904A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
この発明は、アダプティブアレーアンテナ装置に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an adaptive array antenna device.
(従来の技術)
複雑化する電波環境において、アンテナ技術に対しては
不要信号により生ずる電波干渉の低減、移動無線通信に
おけるマルチパスフェージングの軽減、所望信号の追尾
などが重要な課題となってきている。この様な技術的課
題を解決するものとして、アダプティブアレーアンテナ
力(注目されている。(Conventional technology) In an increasingly complex radio wave environment, important issues for antenna technology include reducing radio wave interference caused by unnecessary signals, reducing multipath fading in mobile radio communications, and tracking desired signals. There is. Adaptive array antenna power is attracting attention as a solution to these technical issues.
アダプティブアレーアンテナの中で代表的なものとして
、L M S (Least Mean 5quare
)アダプティブアレーアンテナが知られている。これは
アレーアンテチ出力と受信側で用意された参照信号との
二乗誤差を最小にするという規範の下に動作するもので
ある。このLMSアダプティブアレーアンテナは、不要
信号により生ずる電波干渉やマルチパスフェージングを
低減するとともに、所望信号到来方向にアンテナビーム
を自動的に指向させることができるため、移動無線用の
アンテナとして現在多くの研究がなされている。例えば
マルチパスフェージングを軽減するLMSアダプティブ
アレーアンテナについては、小川、大宮、伊藤、“L
M Sアダプティブアレーによるマルチパスフェージン
グの軽減“、電子情報通信学会技術研究報告、p、 −
P 87−81.1987年lO月15日、が報告され
ている。LMS (Least Mean 5 square antenna) is a typical adaptive array antenna.
) Adaptive array antennas are known. This operates under the principle of minimizing the square error between the array antenna output and the reference signal prepared on the receiving side. This LMS adaptive array antenna reduces radio wave interference and multipath fading caused by unnecessary signals, and can automatically direct the antenna beam to the arrival direction of the desired signal, so it is currently being researched as an antenna for mobile radio. is being done. For example, regarding the LMS adaptive array antenna that reduces multipath fading, Ogawa, Omiya, and Ito, “L
“Reducing multipath fading by MS adaptive array”, IEICE technical research report, p. -
P 87-81. 15th October 1987, has been reported.
LMSアダプティブアレーアンテナの動作、のうち、本
発萌に関連の深いマルチパス成分のアンテナへの到来時
刻と参照信号の発生時刻の差Trによるアンテナ出力の
所望信号成分対不要信号成分電力比(DU比)、信号成
分対雑音成分電力比(DN比)について考察する。今、
第7図に示すように二つのマルチパス成分S (t)
、 M(L)がアンテナに到来するとする。また、5(
t)とM (t)の間にはτなる遅延時間差が存在する
ものとし、遅延時間差τは今後重要となると思われる高
速ディジタル移動通信において問題になる程度に長い、
すなわち使用するディジタル変調方式(例えば位相変調
方式)におけるタイムスロット時間に比べて無視できな
い程度に大きいとする。Among the operations of the LMS adaptive array antenna, the desired signal component to unnecessary signal component power ratio (DU (ratio) and signal component to noise component power ratio (DN ratio). now,
As shown in Fig. 7, two multipath components S (t)
, M(L) arrive at the antenna. Also, 5(
It is assumed that there is a delay time difference τ between t) and M (t), and the delay time difference τ is long enough to become a problem in high-speed digital mobile communication, which is expected to become important in the future.
In other words, it is assumed to be so large that it cannot be ignored compared to the time slot time in the digital modulation method (for example, phase modulation method) used.
第8図はアンテナへのマルチパス成分の到来時刻と、参
照信号の発生時刻との差TrによるDU比、DN比の変
化の一例を示したものである。但し、図においてはマル
チパス成分S (t)とM (t)の遅延時間差τを0
、4 (T)とし、マルチパス成分S (t)の入射
電力はマルチパス成分M (t)のそれより大きいとし
た。また、マルチパス成分5(t)。FIG. 8 shows an example of changes in the DU ratio and DN ratio due to the difference Tr between the arrival time of the multipath component to the antenna and the generation time of the reference signal. However, in the figure, the delay time difference τ between multipath components S (t) and M (t) is set to 0.
, 4 (T), and the incident power of the multipath component S (t) is greater than that of the multipath component M (t). Also, multipath component 5(t).
M (t)のうちアンテナ出力での電力が大きい方を所
望信号成分、他方を不要信号成分と考えることにする。Of M (t), the one with larger power at the antenna output is considered to be a desired signal component, and the other is considered to be an unnecessary signal component.
図に示すように、LMSアレーアンテナ出力のDU比は
、Tr−0,およびT「−τにおいて良好な値を得てい
る。これはTr■0では参照信号がマルチパス成分S
(t)に、またTr−τでは参照信号がマルチパス成分
M (t)にそれぞれ同期することによって、マルチパ
スフェージングが軽減されているためである。As shown in the figure, the DU ratio of the LMS array antenna output has good values at Tr-0 and T'-τ. This is because at Tr-0, the reference signal is a multipath component S
This is because multipath fading is reduced by synchronizing the reference signal with multipath component M (t) and Tr-τ, respectively.
一方、DN比についてはTr−0の時の方がT「−τの
時に比較して良好な特性が得られている。On the other hand, with respect to the DN ratio, better characteristics are obtained when Tr-0 than when T is -τ.
これはマルチパス成分S (t)の入射電力がマルチパ
ス成分M (t)のそれより大きいためである。また、
参照信号がマルチパス成分S (t> 、 M(t)
(7)いずれにも同期していないときには、出力のDU
比が急速に劣化することがわかる。This is because the incident power of the multipath component S (t) is larger than that of the multipath component M (t). Also,
The reference signal is a multipath component S (t>, M(t)
(7) When not synchronized with either, the output DU
It can be seen that the ratio deteriorates rapidly.
以上から、マルチパスフェージングの軽減のためには、
参照信号が常に入射電力の大きいマルチパス成分に同期
していなければならない事が結論付けられる。実際のL
MSアレーアンテナの構成では、参照信号は何らかの手
段によりアンテナ出力から再生される。従って、再生さ
れた参照信号がマルチパスフェージング軽減に有効であ
るためには、再生された参照信号の時間波形がマルチパ
ス成分のそれと一致していると共に、再生された参照信
号がマルチパス成分のうちの最大電力のマルチパス成分
に同期していることが必要である。From the above, in order to reduce multipath fading,
It is concluded that the reference signal must always be synchronized with the multipath component with large incident power. actual L
In the MS array antenna configuration, the reference signal is recovered from the antenna output by some means. Therefore, in order for the regenerated reference signal to be effective in reducing multipath fading, the time waveform of the regenerated reference signal must match that of the multipath component, and the regenerated reference signal must match that of the multipath component. It is necessary to synchronize with the multipath component of the maximum power.
従来技術においては、再生参照信号の遅延時間を逐次変
化させることにより、再生された参照信号を所望のマル
チパス成分に同期させる方法がとられていた。しかしな
がら、この方法では再生された参照信号を所望のマルチ
パス成分に同期させるためには比較的長い時間が必要で
あり、急激に変化すると考えられるマルチパス・フェー
ジング環境の下ではLMSアレーアンテナ本来の動作を
維持することが困難であった。In the prior art, a method has been adopted in which a reproduced reference signal is synchronized with a desired multipath component by sequentially changing the delay time of the reproduced reference signal. However, this method requires a relatively long time to synchronize the regenerated reference signal with the desired multipath component, and under a multipath fading environment that is expected to change rapidly, the LMS array antenna's inherent It was difficult to maintain movement.
(発明が解決しようとする課題)
このように従来の技術では、再生参照信号の遅延時間を
逐次変化させることにより、再生された参照信号を所望
のマルチパス成分に同期させるようにしているため、急
激なマルチパス・フェージング環境下ではLMSアレー
アンテナ本来の動作を維持すること難しく、マルチパス
フエージング軽減効果が得らないという問題があった。(Problem to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional technology, the reproduced reference signal is synchronized with the desired multipath component by sequentially changing the delay time of the reproduced reference signal. Under a rapid multipath fading environment, it is difficult to maintain the original operation of the LMS array antenna, and there is a problem in that multipath fading reduction effects cannot be obtained.
この発明は、急激な変化を伴なうマルチパスフェージン
グ環境下においても参照信号を所望のマルチパス成分に
高速にほぼ同期させることができ、良好な動作特性を実
現できるアダプティブアレーアンテナ装置を提供するこ
とを目的とする。The present invention provides an adaptive array antenna device that can almost synchronize a reference signal with a desired multipath component at high speed even in a multipath fading environment with rapid changes, and can achieve good operating characteristics. The purpose is to
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
この発明では、アンテナ装置の出力から再生された基準
参照信号を遅延して相対的に時間差を持つ複数系列の参
照信号を発生する参照信号発生手段を設けるとともに、
アレーアンテナを構成する複数個のアンテナ素子の出力
を荷重係数を乗じた後加算して得られる荷重和信号を出
力とし、この荷重和信号の参照信号に対する誤差信号と
アンテナ素子の出力との相関値を荷重係数とする信号処
理部を複数系列の参照信号に対応して複数個設け、さら
に複数個の信号処理部の出力のうち、誤差信号電力が最
小となる信号処理部の出力を選択する選択手段を備えた
ことを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides a reference signal generation method that delays a reference reference signal reproduced from the output of an antenna device to generate multiple sequences of reference signals having relative time differences. In addition to providing means,
The output is a weighted sum signal obtained by multiplying the outputs of multiple antenna elements constituting the array antenna by a weighting coefficient and adding them together, and the correlation value between the error signal of this weighted sum signal with respect to the reference signal and the output of the antenna element. A selection method in which a plurality of signal processing sections each having a weighting factor of It is characterized by having a means.
また、参照信号発生手段は、アンテナ装置の出力、つま
り選択手段により選択された信号処理部の出力から復調
されたデータにより、アンテナ装置の出力とは独立して
動作するキャリア発生器の出力を変調して2!準参照信
号を生成する。Further, the reference signal generation means modulates the output of the carrier generator, which operates independently of the output of the antenna device, using the data demodulated from the output of the antenna device, that is, the output of the signal processing section selected by the selection means. Then 2! Generate a quasi-reference signal.
(作 用)
マルチパスフェージングを抑圧するためには、受信した
多数のマルチパス成分のいずれか一つに参照信号が同期
している必要があるが、マルチパス成分到来時間は一般
には既知ではない。本発明ではアンテナ装置の出力から
再生された基準参照信号を遅延させることにより複数系
列の相対的に時間差を持つ参照信号が生成され、その各
参照信号に対応させて備えられた信号処理部により通常
のLMSアレーアンテナ動作が行なわれる。すなわち、
時間差を持った複数系列の参照信号に基づ< LMSア
レーアンテナ動作が並行して行なわれる。(Operation) In order to suppress multipath fading, the reference signal must be synchronized with one of the many received multipath components, but the arrival time of the multipath component is generally not known. . In the present invention, by delaying the standard reference signal reproduced from the output of the antenna device, reference signals having a plurality of sequences having a relative time difference are generated, and a signal processing unit provided corresponding to each reference signal is normally used. LMS array antenna operation is performed. That is,
LMS array antenna operations are performed in parallel based on multiple sequences of reference signals with time differences.
そして、これらの並行動作している信号処理部の出力の
うち、誤差信号電力が最小となる信号処理部の出力が最
終的な出力として選択される。これにより選択された信
号処理部に供給されている2照信号は、常に最大電力を
持つマルチパス成分に同期しているので、結果的にその
マルチパス成分に対して参照信号が高速に同期すること
になる。Then, among the outputs of these signal processing units operating in parallel, the output of the signal processing unit with the minimum error signal power is selected as the final output. As a result, the reference signal supplied to the selected signal processing unit is always synchronized with the multipath component with the highest power, and as a result, the reference signal is synchronized with that multipath component at high speed. It turns out.
(実施例)
この発明の一実施例に係るLMSアレーアンテナを用い
たアダプティブアレーアンテナ装置を第1図に示す。(Embodiment) FIG. 1 shows an adaptive array antenna device using an LMS array antenna according to an embodiment of the present invention.
第1図において、複数個(この例では3個)のアンテナ
素子1a、lb、lcは例えば円形に配列されてアレー
アンテナを形成する。アンテナ素子1a、lb、lcに
よって受信された信号は、複数個(この例では3個)の
信号処理部2a。In FIG. 1, a plurality of (three in this example) antenna elements 1a, lb, and lc are arranged, for example, in a circle to form an array antenna. The signals received by the antenna elements 1a, lb, and lc are processed by a plurality of (three in this example) signal processing units 2a.
2b、2cに分配・入力される。It is distributed and input to 2b and 2c.
信号処理部2a、2b、2cはそれぞれ第2図に示すよ
うに構成される。第2図において、アンテナ素子1a、
lb、icの出力は乗算器11a。The signal processing units 2a, 2b, and 2c are each configured as shown in FIG. In FIG. 2, antenna elements 1a,
The outputs of lb and ic are sent to the multiplier 11a.
11b、llcにより荷重係数が乗じられた後、加算器
13により加算されて荷重和信号となる。After being multiplied by a weighting coefficient by 11b and llc, the signals are added by an adder 13 to obtain a weighted sum signal.
゛この荷重和信号は信号処理部の出力として取出される
とともに、減算器14に入力され、第1図における参照
信号発生器3から供給される参照信号に対する荷重和出
力の誤差信号が生成される。この誤差信号は相関器12
a、12b、12cに入力され、アンテナ素子1a、l
b、lcのの出力との相関値が求められる。そして、相
関器12a。゛This weighted sum signal is taken out as the output of the signal processing section and is input to the subtracter 14, where an error signal of the weighted sum output with respect to the reference signal supplied from the reference signal generator 3 in FIG. 1 is generated. . This error signal is transmitted to the correlator 12
a, 12b, 12c, antenna elements 1a, l
Correlation values with the outputs of b and lc are determined. And a correlator 12a.
12b、12(の出力が乗算器11a、llb。12b, 12('s outputs are multipliers 11a, llb.
11cに荷重係数として与えられる。11c as a loading coefficient.
第1図に説明を戻すと、信号処理部2a、2b。Returning to FIG. 1, the signal processing units 2a and 2b.
2Cの出力は選択器4に入力され、誤差信号電力が最小
となる信号処理部の出力が選択的にアレーアンテナの最
終出力として取出される。また、選択器4の出力は参照
信号発生器3にも入力され、相対的に時間差を持つ複数
系列(この例では3系列)の参照信号’1+ ’2+
’3が発生される。The output of 2C is input to the selector 4, and the output of the signal processing section that minimizes the error signal power is selectively taken out as the final output of the array antenna. The output of the selector 4 is also input to the reference signal generator 3, which generates reference signals '1+'2+ of multiple sequences (three sequences in this example) with relative time differences.
'3 is generated.
第3図は参照信号発生器3の具体的な構成例であり、本
アンテナ装置の出力である第1図の選択器4の出力20
は識別器21に入力され、データが復調される。識別′
rI21の出力によって変調器22でキャリア発生器2
3からのキャリア信号が変調されることにより、基準参
照信号が生成される。そして、この基準参照信号が遅延
回路24により所定の時間間隔をもって遅延されること
により、基準参照信号を含めて3系列の参照信号「1゜
r2+r3が得られる。これらの参照信号’I+r2+
r3が第1図の信号処理部2a、2b。FIG. 3 shows a specific configuration example of the reference signal generator 3, and the output 20 of the selector 4 in FIG. 1, which is the output of this antenna device.
is input to the discriminator 21, and the data is demodulated. identification'
The modulator 22 outputs the carrier generator 2 using the output of rI21.
A reference reference signal is generated by modulating the carrier signal from No. 3. Then, by delaying this standard reference signal by a predetermined time interval by the delay circuit 24, three series of reference signals "1°r2+r3" including the standard reference signal are obtained.These reference signals 'I+r2+
r3 is the signal processing unit 2a, 2b in FIG.
2Cにそれぞれ供給される。2C respectively.
今、例えば第7図に示したように、二つのマルチパス成
分S (t) 、 M(t)が遅延時間差τをもってア
ンテナに到来したとする。このとき第3図の参照信号発
生器3においてマルチパス成分S (t)に同期して基
準参照信号が再生され、この再生された基準参照信号を
同図に示すように遅延回路24で遅延時間Δ12.Δ1
3だけ遅延させることによって、基準参照信号自身を含
めて3系列の参照信号rl+ r2.r3が発生され
る。なお、遅延時間Δ12は二つのマルチパス成分S
(t) 、 M (t)の遅延時間差τに等しいことが
理想であるが、τに比較的近ければよい。Now, suppose that two multipath components S (t) and M(t) arrive at the antenna with a delay time difference τ, as shown in FIG. 7, for example. At this time, the standard reference signal is regenerated in synchronization with the multipath component S (t) in the reference signal generator 3 shown in FIG. Δ12. Δ1
3, three sequences of reference signals rl+r2 . r3 is generated. Note that the delay time Δ12 is the result of two multipath components S
Ideally, it is equal to the delay time difference τ between (t) and M (t), but it is sufficient if it is relatively close to τ.
ここで、マルチパスフェージング状態が変化し、マルチ
パス成分M (t)の入射電力がマルチパス成分S (
t)のそれに比較して大きくなったとする。Here, the multipath fading state changes, and the incident power of the multipath component M (t) changes from the multipath component S (
Suppose that it is larger than that of t).
その場合、既に述べたLMSアレーアンテナの働 、き
により、マルチパス成分M (t)と遅延参照信号「2
が同期し、かつ入射電力がマルチパス成分S (t)の
それに比較して大きいため、参照信号「2が供給されて
いる信号処理部2bの出力は、マルチパス成分S (t
)に参照信号r1が同期している信号処理部2aの出力
に比べて、良好な出力DUlt、DN比を持つ。従って
、このようなときは選択器4により、アレーアンテナの
最終出力を信号処理部2aの出力から信号処理部2bの
出力に切り替えることにより、マルチパスフェージング
状態の変化に対しても、常に最適なアレーアンテナ出力
が得られることになる。In that case, due to the function of the LMS array antenna already mentioned, the multipath component M(t) and the delayed reference signal “2
are synchronized and the incident power is larger than that of the multipath component S (t), so the output of the signal processing unit 2b to which the reference signal "2 is supplied is the multipath component S (t)
) has a better output DUlt and DN ratio than the output of the signal processing unit 2a in which the reference signal r1 is synchronized with the reference signal r1. Therefore, in such a case, by switching the final output of the array antenna from the output of the signal processing section 2a to the output of the signal processing section 2b using the selector 4, the optimum output is always maintained even when the multipath fading state changes. Array antenna output will be obtained.
第3図における識別器21には、例えば判定指向法と呼
ばれている方法を用いることができる。For the discriminator 21 in FIG. 3, for example, a method called a decision-oriented method can be used.
この判定指向法については、ラッキー氏らによる文献:
アール、ダブル6ラツキー(星子幸男訳)「データ通信
の原理」ラティス社、昭和48年発行、に詳細に述べら
れている。この方法では送信信号にパイロット信号等を
挿入すること無く、受信信号から送信符号系列を判別す
ることができる。また、符号誤りが多少存在するときで
もアダプティブアレーアンテナの参照信号として十分な
特性を持つ参照信号を再生することができる。This decision-directed method is described in the article by Lackey et al.:
It is described in detail in ``Principles of Data Communication'' by R. Double 6 Ratsky (translated by Yukio Hoshiko), Lattice Publishing, published in 1972. With this method, the transmitted code sequence can be determined from the received signal without inserting a pilot signal or the like into the transmitted signal. Further, even when there are some code errors, a reference signal having sufficient characteristics as a reference signal for an adaptive array antenna can be regenerated.
ここで、第3図においてキャリヤ発生器23は本アンテ
ナ装置の出力とは独立して動作する正弦波発生器を用い
ているため、参照信号を受信信号から抽出する方法に比
較して構成が非常に簡単となる。このとき問題となるの
は、キャリヤ発生器23の周波数ずれによるアレーアン
テナ特性の劣化である。Here, in FIG. 3, the carrier generator 23 uses a sine wave generator that operates independently of the output of the antenna device, so the configuration is much simpler than the method of extracting the reference signal from the received signal. becomes easy. The problem at this time is the deterioration of the array antenna characteristics due to the frequency shift of the carrier generator 23.
第4図にキャリア発生器23の発生キャリヤ周波数がΔ
fずれたときのアレーアンテナ出力のDU比の劣化の様
子を示した。但し、τ′は第2図に示した相関器12a
、12b、12cを構成する積分器の時定数であり、第
4図ではこのτ′とΔfとの積を横軸にとっている。ま
た、同図のパラメータCはマルチパス成分間の相関係数
である。Figure 4 shows that the carrier frequency generated by the carrier generator 23 is Δ
The figure shows how the DU ratio of the array antenna output deteriorates when f is shifted. However, τ' is the correlator 12a shown in FIG.
, 12b, 12c, and in FIG. 4, the horizontal axis is the product of τ' and Δf. Furthermore, parameter C in the figure is a correlation coefficient between multipath components.
この図から明らかなように、周波数のずれと時定数の積
Δf・τ′を適切に定めることにより、アレーアンテナ
出力におけるDU比が大きな劣化を生じないようにする
ことができる。すなわち、キャリヤ発生器23としてア
ンテナ装置の出力とは独立した簡易な正弦波発生器を用
いていても、キャリヤ発生器23の周波数のずれの影響
が抑えられ、良好なフェージング軽減効果が得られる。As is clear from this figure, by appropriately determining the product Δf·τ' of the frequency shift and the time constant, it is possible to prevent the DU ratio in the array antenna output from significantly deteriorating. That is, even if a simple sine wave generator independent of the output of the antenna device is used as the carrier generator 23, the influence of the frequency deviation of the carrier generator 23 can be suppressed, and a good fading reduction effect can be obtained.
次に、選択器4の具体的な構成について説明する。上述
したように選択器4は信号処理部2a。Next, the specific configuration of the selector 4 will be explained. As mentioned above, the selector 4 is the signal processing section 2a.
2C,2dの出力のうち最良のDU比、DN比を持つも
のを選択することになるが、実際に信号処理部2a、2
b、2Cの出力のDU比、DN比をal定することは、
装置が複雑になり、実用的ではない。これに対して、本
発明では極めて簡単な選択法を採用している。すなわち
、本発明では信号処理部2a、 2b、2Cの出力の
DU比、DN比を測定するのではなく、第5図に選択器
4の構成例を示すように、電力a#1定部31において
信号処理部2a、2b、2c内で発生される誤差信号e
l、e2.e3の電力をA11l定し、最小の誤差信号
電力を持つ信号処理部の出力を切替え器32により選択
する。Of the outputs of 2C and 2d, the one with the best DU ratio and DN ratio is selected, but actually the signal processing units 2a and 2
To determine the DU ratio and DN ratio of the output of b, 2C,
The device becomes complicated and impractical. In contrast, the present invention employs an extremely simple selection method. That is, in the present invention, instead of measuring the DU ratio and DN ratio of the outputs of the signal processing sections 2a, 2b, and 2C, the power a#1 constant section 31 is measured as shown in FIG. The error signal e generated within the signal processing units 2a, 2b, 2c in
l, e2. The power of e3 is set as A11l, and the output of the signal processing section having the minimum error signal power is selected by the switch 32.
第6図はこの選択器4での選択法の根拠を示したもので
、第8図と同様にマルチパス成分のアンテナへの到来時
刻と参照信号の発生時刻の差T「による誤差信号電力の
変化を示したものである。FIG. 6 shows the basis of the selection method in the selector 4. Similar to FIG. 8, the difference T' between the arrival time of the multipath component to the antenna and the reference signal generation time is It shows the change.
第6図の条件はマルチパス成分M((〉の入射電力がマ
ルチパス成分S (t)のそれに比べ大きいという仮定
を除いて、第8図と同様である。この図よりわかるよう
に、参照信号がマルチパス成分に同期している状態では
、入射電力が大きいマルチパス成分に関する誤差信号電
力が小さな値をとっていることがわかる。従って、選択
器4で最小の誤差信号電力の信号処理部の出力を選択す
る構成とすることにより、常に最大の入射電力を有する
マルチパス成分に同期した信号処理部の出力を選択でき
、アレーアンテナの出力を容易に最良のDU比、DN比
とすることができる。The conditions in Fig. 6 are the same as in Fig. 8, except for the assumption that the incident power of the multipath component M (〉) is larger than that of the multipath component S (t). It can be seen that when the signal is synchronized with the multipath component, the error signal power for the multipath component with large incident power takes a small value.Therefore, the selector 4 selects the signal processing section with the minimum error signal power. By selecting the output of the antenna, it is possible to always select the output of the signal processing unit synchronized with the multipath component having the maximum incident power, and the output of the array antenna can easily be set to the best DU ratio and DN ratio. Can be done.
なお、上述した実施例のアダブティティブアレーアンテ
ナ装置は、ディジタル技術を用いることにより、簡易に
実現することが可能であり、特に第1図における信号処
理部については、いわゆるディジタルビームフォーミン
グ回路として実現できる。将来のディジタル回路の高速
化を考えれば、現在、陸上移動無線で検討されている稈
度の帯域幅を使用した移動無線方式に対しては、簡易な
構成のディジタルビームフォーミング回路により、本発
明を容品に実施することができる。Note that the adaptive array antenna device of the above-described embodiment can be easily realized by using digital technology, and in particular, the signal processing section in FIG. 1 can be realized as a so-called digital beamforming circuit. can. Considering the speeding up of digital circuits in the future, the present invention can be applied to the mobile radio system using the culm bandwidth, which is currently being considered for land mobile radio, by using a digital beamforming circuit with a simple configuration. It can be carried out on containers.
また、複数の信号処理部を例えば一つのディジタル回路
を時分割して使用することにより、さらに簡単な構成で
本発明を実施することができる。Further, by using a plurality of signal processing units in a time-sharing manner using one digital circuit, for example, the present invention can be implemented with a simpler configuration.
その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することが可能である。In addition, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the scope.
[発明の効果]
本発明によれば、アンテナ装置の出力から再生された基
準参照信号を遅延して相対的に時間差を持つ複数系列の
参照信号を発生させるとともに、LMSアダプティブル
ープを構成する信号処理部を複数系列の参照信号に対応
して複数個設け、これら複数個の信号処理部の出力のう
ち、誤差信号電力が最小となる信号処理部の出力を選択
する構成としたことにより、参照信号を最大の入射電力
を持つマルチパス成分に高速に同期させることができ、
急激なマルチパスフェージング環境の変化が予想される
移動無線通信においても、良好なマルチパスフェージン
グ軽減効果が得られる。[Effects of the Invention] According to the present invention, a standard reference signal reproduced from the output of an antenna device is delayed to generate multiple sequences of reference signals having a relative time difference, and signal processing that configures an LMS adaptive loop is performed. A plurality of units are provided corresponding to multiple series of reference signals, and the output of the signal processing unit with the minimum error signal power is selected from among the outputs of the plurality of signal processing units. can be quickly synchronized to the multipath component with the largest incident power,
Good multipath fading mitigation effects can be obtained even in mobile radio communications where rapid changes in the multipath fading environment are expected.
また、最大の入射電力を持つマルチパス成分、換言すれ
ば最大のDU比及びDN比を与えるマルチパス成分の選
択にあたっても、誤差信号の電力4−!定という簡単な
手続きにより実現できる。Also, when selecting the multipath component with the maximum incident power, in other words, the multipath component that gives the maximum DU ratio and DN ratio, the error signal power 4-! This can be achieved through a simple procedure called
さらに、参照信号発生手段についてもアンテナ装置の出
力から復調されたデータにより、アンテナ装置の出力と
は独立して動作するキャリア発生2=の出力を変調して
基準参照信号を生成し、それを遅延して各参照信号を発
生させるという簡易な構成により実現でき、装置全体を
簡単に構成することができる。この効果は、本発明をデ
ィジタルビームフォーミング回路等によりディジタル技
術を用いて実現したとき、より顕著となる。Furthermore, regarding the reference signal generation means, the data demodulated from the output of the antenna device modulates the output of the carrier generation 2 which operates independently of the output of the antenna device to generate a standard reference signal, and delays it. This can be realized by a simple configuration in which each reference signal is generated by using the same method, and the entire device can be configured easily. This effect becomes more pronounced when the present invention is implemented using digital technology such as a digital beamforming circuit.
第1図は本発明の一実施例に係るアダプティブアレーア
ンテナ装置の構成図、第2図は第1図における信号処理
部の詳細な構成を示す図、第3図は第1図における参照
信号発生器の構成例を示す図、第4図は第3図中のキャ
リヤ発生器の周波数のずれΔfと第2図中の相関器の時
定数τ′との積とアレーアンテナ出力のDU比の関係を
示す図、第5図は第1図における選択器の構成例を示す
図、第6図はマルチパス成分と参照信号との相対遅延時
間に対する誤差信号電力の関係を示す図、第7図はマル
チパス成分と複数の参照信号の関係を示した図、第8図
はマルチパス成分と参照信号との相対遅延時間に対する
アレーアンテナ出力のDU比及びDN比の関係を示す図
である。
1a〜IC・・・アンテナ素子、2a〜2c・・・信号
処理部、3・・・参照信号発生器、4・・・選択器、「
1〜r3・・・参照信号、el−e3・・・誤差信号、
11、 a 〜11 c−・・乗算器、12 a 〜1
2 c −・・相関器、13・・・加算器、14・・・
減算器、21・・・識別器、22・・・変調器、23・
・・キャリヤ発生器、24・・・遅延回路、31・・・
・・・電力測定器、32・・・切替え器。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
第3図
Δf・τ″
第4図
el e2 e3
第5図
oI
Tr/T
第6図
第7図
Tr/TFIG. 1 is a configuration diagram of an adaptive array antenna device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the signal processing section in FIG. 1, and FIG. 3 is a reference signal generation diagram in FIG. 1. Figure 4 shows the relationship between the product of the frequency shift Δf of the carrier generator in Figure 3 and the time constant τ' of the correlator in Figure 2 and the DU ratio of the array antenna output. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the selector in FIG. 1, FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the error signal power and the relative delay time between the multipath component and the reference signal, and FIG. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the multipath component and a plurality of reference signals, and FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the DU ratio and the DN ratio of the array antenna output with respect to the relative delay time between the multipath component and the reference signal. 1a to IC...Antenna element, 2a to 2c...Signal processing unit, 3...Reference signal generator, 4...Selector,
1 to r3... reference signal, el-e3... error signal,
11, a ~ 11 c-... multiplier, 12 a ~ 1
2 c - Correlator, 13... Adder, 14...
Subtractor, 21... Discriminator, 22... Modulator, 23.
...Carrier generator, 24...Delay circuit, 31...
...Power measuring device, 32...Switching device. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 3 Δf・τ'' Figure 4 el e2 e3 Figure 5 oI Tr/T Figure 6 Figure 7 Tr/T
Claims (2)
ーアンテナと、参照信号発生手段と、前記アレーアンテ
ナの各アンテナ素子の出力を荷重係数を乗じた後加算し
て得られる荷重和信号を出力とし、この荷重和信号の参
照信号に対する誤差信号とアンテナ素子の出力との相関
値を荷重係数とする信号処理部とを備えたアダプティブ
アレーアンテナ装置において、前記参照信号発生手段は
該アンテナ装置の出力から再生された基準参照信号を遅
延させることにより相対的に時間差を持つ複数系列の参
照信号を発生し、前記信号処理部は複数系列の参照信号
に対応して複数個設けられ、さらに複数個の信号処理部
の出力のうち、前記誤差信号の電力が最小となる信号処
理部の出力を選択する選択手段を備えたことを特徴とす
るアダプティブアレーアンテナ装置。(1) An array antenna configured by arranging a plurality of antenna elements, a reference signal generating means, and a weighted sum signal obtained by multiplying the outputs of each antenna element of the array antenna by a weighting coefficient and then adding them together. In the adaptive array antenna device, the reference signal generating means includes a signal processing unit that uses a correlation value between an error signal with respect to a reference signal of the weighted sum signal and an output of an antenna element as a weighting coefficient. By delaying the standard reference signal reproduced from the output, multiple sequences of reference signals with relative time differences are generated, and the signal processing unit is provided in a plurality corresponding to the multiple sequences of reference signals, and further includes a plurality of signal processing units. An adaptive array antenna device comprising a selection means for selecting an output of the signal processing section in which the power of the error signal is minimized from among the outputs of the signal processing section.
力から復調されたデータにより、該アンテナ装置の出力
とは独立して動作するキャリア発生器の出力を変調して
前記基準参照信号を生成することを特徴とする請求項1
に記載のアダプティブアレーアンテナ装置。(2) The reference signal generating means generates the standard reference signal by modulating the output of a carrier generator that operates independently of the output of the antenna device using data demodulated from the output of the antenna device. Claim 1 characterized in that
The adaptive array antenna device described in .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7658388A JPH01251904A (en) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | Adaptive array antenna system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7658388A JPH01251904A (en) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | Adaptive array antenna system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01251904A true JPH01251904A (en) | 1989-10-06 |
Family
ID=13609305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7658388A Pending JPH01251904A (en) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | Adaptive array antenna system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01251904A (en) |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP7658388A patent/JPH01251904A/en active Pending
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