JP2001069054A - 指向性制御無線通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウエイト値を算出するために必要な情報を記憶
し、この記憶した情報に基づいて適当な時間にウエイト
値を算出する。 【解決手段】受信信号をウエイト値テーブル９のウエイ
ト値に基づいて重み付けを行った後合成し復調する。ま
た、送信データを変調し、同相分配した後、各送信信号
をウエイト値テーブル９のウエイト値に基づいて重み付
けを行い各アンテナ素子から送信する。一方、素子位置
測定手段１６で各アンテナ素子の位置を測定して素子位
置記憶手段１７に記憶し、端末情報測定手段１８で端末
情報を測定して端末情報記憶手段１９に記憶し、振幅・
位相測定手段２０で振幅、位相を測定して振幅・位相記
憶手段２１に記憶する。そして、ウエイト値算出部１５
が適当な時間に各記憶手段に記憶している情報を使用し
てウエイト値の算出を行ってウエイト値テーブルの内容
を書換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予め算出したウエ
イト値を記憶し、この記憶したウエイト値に基づいて送
信信号及び受信信号の振幅及び位相を調整して指向性を
制御する指向性制御無線通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、屋内空間において無線通信を行
う場合、マルチパス（多重反射波）によるフェージング
の影響を強く受けるため、最大受信波が到来する方向に
指向性を絞って送受信することが有効となる。このた
め、アダプティアレイアンテナなどにより指向性を適応
的に制御することが可能な指向性制御無線通信装置が知
られている。

【０００３】このような指向性制御無線通信装置は、通
常、アレイ状に配置された複数のアンテナ素子及びこれ
らに接続した複数の振幅位相調整機構などからなり、送
受信信号に振幅位相調整を適当に施すことによって指向
性を制御している。このときの振幅位相調整機構に乗じ
るウエイト値は適応処理理論や指向性合成理論に基づい
て決められる。ウエイト値を決めるためには、適応処理
アルゴリズム毎に必要な情報は異なるが、例えば、通信
相手である端末局からの所望波の到来角と電力、不要波
発生源からの不要波の到来角と電力、装置の振幅位相調
整機構を構成する部品等の熱雑音、アンテナ素子配列や
間隔等の情報が必要になる。このようなウエイト値の決
定に必要な情報は、通信中に適宜再取得され、その情報
を元にウエイト値の再計算を行うことになる。

【０００４】例えば、特開平９−２１９６１５号公報の
ものは、基地局の設置時にアダプティブアレイ送受信装
置に対して所望方向及び非所望方向から参照信号を送信
し、アダプティブアレイ送受信装置の参照信号の受信信
号に基づき外部演算装置で重み係数を計算し、インター
フェースを介して重み付け器に設定することで指向性制
御を行うようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウエイ
ト値を実際の指向性制御無線通信装置に適用する場合、
この装置の特性として、装置の振幅位相調整機構を構成
する部品等の特性上のばらつきから、各アンテナ素子に
対応する送受信系毎に異なる振幅位相値を初期値として
持っているため、装置の起動時にはこの影響を補正しな
くてはならない。また、この振幅位相値が、周囲温度の
変化や経年変化により穏やかに変わって行くため、装置
の起動時だけではなく、起動中もこの影響を適宜補正す
る必要がある。

【０００６】そこで、各請求項記載の発明は、ウエイト
値を算出するために必要な情報を適宜収集して記憶し、
この記憶した情報に基づいて適当な時間にウエイト値を
算出することにより、通信システム全体の効率を極力下
げずに的確なウエイト値の算出ができる指向性制御無線
通信装置を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
複数のアンテナ素子を設け、受信系においては、各アン
テナ素子からの受信出力の振幅と位相にウエイト値記憶
手段に記憶したウエイト値を乗じて合成した後に復調器
で復調を行い、送信系においては、変調器からの送信信
号を複数に分配した後にこの分配した各送信信号の振幅
と位相にウエイト値記憶手段に記憶したウエイト値を乗
じてそれぞれ各アンテナ素子から放射させる指向性制御
無線通信装置において、各アンテナ素子からの受信出力
の振幅及び位相をウエイト値記憶手段に記憶したウエイ
ト値に基づいてそれぞれ調整する受信用の振幅、位相調
整手段とこの振幅、位相調整手段にて振幅及び位相の調
整を行った各受信出力を合成して復調器に出力する合成
手段を有する受信系並びに変調器からの送信信号を各ア
ンテナ素子に対応して同相分配する同相分配手段とこの
同相分配手段からの各送信信号の振幅及び位相をウエイ
ト値記憶手段に記憶したウエイト値に基づいてそれぞれ
調整して各アンテナ素子に出力する送信用の振幅、位相
調整手段を有する送信系の各振幅位相値を測定する振幅
位相測定手段と、この振幅位相測定手段が測定した各振
幅位相値を記憶する振幅位相値記憶手段と、通信相手局
からの所望波や不要波の方向や電力など通信相手局の情
報を測定する端末情報測定手段と、この端末情報測定手
段が測定した通信相手局の情報を記憶する端末情報記憶
手段とを備え、各記憶手段に記憶した記憶値に基づいて
新たなウエイト値の算出を行ってウエイト値記憶手段に
記憶することにある。

【０００８】請求項２記載の発明は、複数のアンテナ素
子を設け、受信系においては、各アンテナ素子からの受
信出力の振幅と位相にウエイト値記憶手段に記憶したウ
エイト値を乗じて合成した後に復調器で復調を行い、送
信系においては、変調器からの送信信号を複数に分配し
た後にこの分配した各送信信号の振幅と位相にウエイト
値記憶手段に記憶したウエイト値を乗じてそれぞれ各ア
ンテナ素子から放射させる指向性制御無線通信装置にお
いて、各アンテナ素子からの受信出力の振幅及び位相を
ウエイト値記憶手段に記憶したウエイト値に基づいてそ
れぞれ調整する受信用の振幅、位相調整手段とこの振
幅、位相調整手段にて振幅及び位相の調整を行った各受
信出力を合成して復調器に出力する合成手段を有する受
信系並びに変調器からの送信信号を各アンテナ素子に対
応して同相分配する同相分配手段とこの同相分配手段か
らの各送信信号の振幅及び位相をウエイト値記憶手段に
記憶したウエイト値に基づいてそれぞれ調整して各アン
テナ素子に出力する送信用の振幅、位相調整手段を有す
る送信系の各振幅位相値を測定する振幅位相測定手段
と、この振幅位相測定手段が測定した各振幅位相値を記
憶する振幅位相値記憶手段と、通信相手局からの所望波
や不要波の方向や電力など通信相手局の情報を測定する
端末情報測定手段と、この端末情報測定手段が測定した
通信相手局の情報を記憶する端末情報記憶手段と、各ア
ンテナ素子の位置を測定する素子位置測定手段と、この
素子位置測定手段が測定した各アンテナ素子の位置を記
憶する素子位置記憶手段を備え、各記憶手段に記憶した
記憶値に基づいて新たなウエイト値の算出を行ってウエ
イト値記憶手段に記憶することにある。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の指向性制御無線通信装置において、さらに、測定タ
イミングを決める測定タイミング制御手段を設け、この
測定タイミング制御手段が決めた測定タイミングにより
各測定手段が測定を行い、各記憶手段が測定結果を記憶
し、この各記憶手段に記憶した記憶値に基づいて新たな
ウエイト値の算出を行ってウエイト値記憶手段に記憶す
ることにある。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項３記載の指
向性制御無線通信装置において、さらに、周囲の環境状
態を検出する周囲環境検出手段を設け、この周囲環境検
出手段からの周囲環境検出出力に応じて測定タイミング
制御手段が測定タイミングを決定することにある。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。 （第１の実施の形態）図１は指向性制御無線通信装置の
回路構成を示すブロック図で、送受信共用の複数のアン
テナ素子１からなるアレイアンテナ、各アンテナ素子１
に対応してそれぞれ設けた複数のサーキュレータ２、こ
のサーキュレータ２からの受信信号をそれぞれ増幅する
複数の低雑音増幅器（ＬＮＡ）３、増幅した信号の振幅
レベルを制御する複数のアッティネータ（ＡＴＴ）４、
位相を制御する複数のフェーズシフタ（ＰＳ）５を備え
ている。

【００１２】そして、前記各フェーズシフタ５から出力
される受信信号を合成器６で合成した後、復調器７で復
調を行って受信データを取出し、この受信データを送受
信コントロール部８に供給している。前記送受信コント
ロール部８は受信データを外部インターフェース（Ｉ／
Ｆ）から送信するようになっている。

【００１３】前記低雑音増幅器３、アッティネータ４、
フェーズシフタ５、合成器６及び復調器７は受信系を構
成し、前記アッティネータ４とフェーズシフタ５はそれ
ぞれ独立に振幅と位相を制御でき、その制御値はウエイ
ト値記憶手段であるウエイト値テーブル９からのウエイ
ト値に基づいて設定されるようになっている。従って、
前記各アンテナ素子１からの受信信号に前記ウエイト値
テーブル９からのウエイト値による適当な重み付けを行
うことでアダプティブアレイアンテナとして所望の受信
指向性ビームを形成できることになる。

【００１４】また、前記送受信コントロール部８からの
送信データを変調して送信信号に変換する変調器１０、
この変調器１０からの送信信号をアンテナ素子１の本数
分の信号に同相分配する同相分配器１１、この同相分配
器１１からの信号をそれぞれ位相制御する複数のフェー
ズシフタ（ＰＳ）１２、それぞれ振幅制御する複数のア
ッティネータ（ＡＴＴ）１３、この各アッティネータ
（ＡＴＴ）１３からの信号をそれぞれ電力増幅して前記
各サーキュレータ２にそれぞれ供給する電力増幅器（Ｐ
Ａ）１４を備え、前記送受信コントロール部８からの送
信データを変調器１０で変調した後、同相分配器１１で
同相分配し、この同相分配した信号をフェーズシフタ１
２で位相制御した後、アッティネータ１３で振幅制御
し、さらに、電力増幅器１４で電力増幅してから前記サ
ーキュレータ２を介して複数のアンテナ素子１から送信
するようになっている。

【００１５】前記変調器１０、同相分配器１１、フェー
ズシフタ１２、アッティネータ１３及び電力増幅器１４
は送信系を構成し、前記アッティネータ１３とフェーズ
シフタ１２はそれぞれ独立に振幅と位相を制御でき、そ
の制御値は前記ウエイト値テーブル９からのウエイト値
に基づいて設定されるようになっている。従って、送信
信号に前記ウエイト値テーブル９からのウエイト値によ
る適当な重み付けを行うことでアダプティブアレイアン
テナとして所望の送信指向性ビームを形成できることに
なる。

【００１６】前記送受信コントロール部８は、装置全体
を制御し、外部接続したホストコンピュータ等の外部装
置とインターフェースを介して通信を行うようになって
いる。また、前記送受信コントロール部８によりウエイ
ト値算出部１５を制御し、このウエイト値算出部１５
は、ウエイト値を事前に計算して決定し、前記ウエイト
値テーブル９の記憶内容を書換えるようになっている。

【００１７】前記ウエイト値テーブル９には、図２に示
すように、通信相手の各端末局Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，…に対
応した振幅ウエイト値と位相ウエイト値がそれぞれ各ア
ンテナ素子１に対応して記憶されている。すなわち、端
末局Ｎ1の各アンテナ素子毎の振幅ウエイト値は、Ａ1
1，Ａ12，Ａ13，Ａ14，…となり、各アンテナ素子毎の
位相ウエイト値は、Ｐ11，Ｐ12，Ｐ13，Ｐ14，…とな
る。なお、各端末局Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，…に対応した振幅
ウエイト値と位相ウエイト値は受信系のウエイト値と送
信系のウエイト値とに分けて記憶されている。

【００１８】また、前記各アンテナ素子１の位置情報を
測定する素子位置測定手段１６、この素子位置測定手段
１６が測定した位置情報を記憶する素子位置記憶手段１
７、各端末局からの所望波や不要波の方向や電力などを
測定する端末情報測定手段１８、この端末情報測定手段
１８が測定した端末情報を記憶する端末情報記憶手段１
９、受信系や送信系の振幅、位相値を測定する振幅・位
相測定手段２０及びこの振幅・位相測定手段２０が測定
した受信系や送信系の振幅、位相値を記憶する振幅・位
相記憶手段２１を設け、前記各記憶手段１７、１９、２
１が記憶している各情報を前記ウエイト値算出部１５が
ウエイト値を算出するときに読出して使用するようにな
っている。

【００１９】このような構成の指向性制御無線通信装置
は、例えば、端末局から情報を受信するときには、各ア
ンテナ素子１で受信した各受信信号をサーキュレータ２
を通して受信系に送り込み、アッティネータ４及びフェ
ーズシフタ５で振幅、位相に重み付けを行った後、合成
器６で合成され、復調器７で復調される。復調器７から
の復調データは送受信コントロール部８のインターフェ
ースを介して外部装置に送信され、この外部装置にてデ
ータ処理が行われる。

【００２０】受信信号に対して重み付けを行うウエイト
値はウエイト値テーブル９に受信系のウエイト値として
記憶されているが、このウエイト値はウエイト値算出部
１５で事前に適応処理理論等をもとに計算されたもので
ある。適応処理アルゴリズムには、ＭＳＮ（maximum si
gnal to noise ratio:最大ＳＮＲ法）法や定包絡線信号
用アルゴリズムであるＣＭＡ（constant modulus algor
ithm）法などがあり、それぞれ計算のための、不要波や
所望波の電力や方向、素子雑音電力や参照信号などの事
前情報が必要になる。

【００２１】これらの情報は前記端末情報測定手段１８
で測定された後、端末情報記憶手段１９にて記憶され
る。適応処理アルゴリズムによって算出したウエイト値
を受信系にセットすると、アンテナ全体の受信指向性は
所望波方向に強い指向性を持ち、不要波方向にヌルを形
成するようになり電波伝搬環境に適応する。

【００２２】本装置は通常のアダプティブアレイアンテ
ナ装置とは異なり、適応処理をリアルタイムで行わな
い。このため、高速応答性が要求されず、大部分をソフ
トウエアで処理することができる。従って、ハードウエ
アの構成は極めて簡単になる。

【００２３】次に、本装置の較正を含むウエイト値の算
出処理について述べる。ウエイト値は適応処理理論によ
り算出されるが、より正確なウエイト値の算出には各ア
ンテナ素子位置の情報、相手端末局の情報などが必要に
なる。各アンテナ素子位置の情報とは、装置を製造した
ときにばらつきが発生する各アンテナ素子位置の値で、
設計値からのずれを含んだ量である。また、端末局の情
報とは、適応処理アルゴリズムでウエイト値を算出する
際に必要な条件であり、例えば、ＭＳＮアルゴリズムで
あれば端末局からの所望波の方向及び電力、不要波の方
向及び電力、各アンテナ素子の雑音電力等である。

【００２４】また、周囲の環境の変化や装置の温度変化
によって送信系や受信系を構成する部品が持つ本来の振
幅、位相値が変動する。このため、各アンテナ素子位置
の情報及び端末局の情報をもとに適応アルゴリズム等で
理論的に算出したウエイト値をそのまま乗ずると、送受
信系がもともと持っている振幅、位相値が考慮されてい
ないため所望の指向性制御ができなくなる場合が生じ
る。これを解決するには、素子位置の情報、端末局の情
報に加えて振幅、位相情報が必要になる。

【００２５】これらの情報は全て素子位置測定手段１
６、端末情報測定手段１８、振幅・位相測定手段２０に
より測定してそれぞれ素子位置記憶手段１７、端末情報
記憶手段１９、振幅・位相記憶手段２１に記憶され、ウ
エイト値の算出に使用される。このように個々に測定手
段を設けたことで素子位置、端末位置、振幅、位相の測
定がそれぞれ適当な時間において個別にできることにな
り、これにより、本来の通信を妨げない時間に各情報を
測定し記憶してウエイト値の算出に使用することがで
き、システム全体の通信効率の低下を防ぐとともにハー
ドウエアの簡易化なども実現でき装置のコスト低下を図
ることができる。

【００２６】フェーズドアレイアンテナなどでは、振
幅、位相情報のみをリアルタイムに処理し、ウエイト値
補正を行っていたが、アダプティブアレイアンテナでは
ウエイト値再計算のために素子位置情報に加えて端末情
報や素子誤差情報などを必要とする。この装置では、ウ
エイト値算出の精度と本来の通信の妨げへの影響を考慮
してこれらの情報を測定する時間を決めるのが望まし
く、例えば、素子位置情報については製造時などに測定
し、端末情報については電波伝搬状態の変化に応じて測
定し、振幅、位相情報については周囲環境や温度の変化
に応じて測定することが望ましい。そして、ウエイト値
の算出はＣＰＵの計算処理の負荷が比較的軽いときに行
うことが望ましい。

【００２７】しかし、必ずしもこれに限定するものでは
なく、ここでは各情報を測定する時間やウエイト値を再
計算する時間は任意であり、かつ個別に素子位置情報、
端末情報及び振幅、位相情報を測定し、任意の時間にこ
れらの測定情報をもとにウエイト値計算を行う。

【００２８】また、ウエイト値計算は３つの情報が最新
のものに更新されていることが望ましいが、一部の情報
のみが更新された場合でも、他の情報は記憶手段に記憶
されているそれまでのものを使用することでウエイト値
の再計算を行うことができる。例えば、周囲環境の温度
変化を検知して振幅、位相情報を測定したとき、以前に
記憶手段に記憶した端末情報及び素子位置情報を使用し
てウエイト値の再計算を行えばよい。また、電波伝搬環
境の変化を検知して端末情報を測定したとき、以前に記
憶手段に記憶した素子位置情報及び振幅、位相情報を使
用してウエイト値の再計算を行えばよい。

【００２９】このように、素子位置記憶手段１７、端末
情報記憶手段１９及び振幅・位相記憶手段２１を設けた
ことで、ＣＰＵの動作が混雑する時間を避けてウエイト
値の計算が行え、また、個々の情報に対して適切なタイ
ミングで情報を測定して記憶させることができる。そし
て、各記憶手段に記憶した情報を使用して、個々の情報
を測定し取得したタイミングや別のタイミングなどにお
いてその時点での最適な情報を使用してウエイト値の計
算ができることになる。

【００３０】これまでの説明は主として受信系について
述べたが、送信系の場合は次のような動作となる。外部
Ｉ／Ｆを介して送受信コントロール部８に送られた送信
データは変調器１０によって無線送信信号に変調され
る。そして、この送信信号は同相分配器１１により各ア
ンテナ素子１に対応した数の同位相の信号に分配され、
それぞれフェーズシフタ１２、アッティネータ１３によ
り位相と振幅の重み付けが行われた後、電力増幅器１４
で電力増幅を行い、サーキュレータ２を介して各アンテ
ナ素子１に送られる。

【００３１】送信系のウエイト値もウエイト値テーブル
９に記憶されているので、受信系と同様に各端末局毎に
使用するウエイト値が選択される。そして、ウエイト値
の算出及びテーブルのウエイト値の書換えなどは３つの
情報を使用して受信系と同様に行われる。なお、受信系
ではウエイト値の計算に適応処理理論を使用したが、送
信系の最適指向性パターンの生成には指向性合成理論等
が使用される。

【００３２】次に図３を使用して受信系における振幅、
位相情報の測定及び記憶について述べる。２２は振幅、
位相測定のためのリファレンス信号を発生するリファレ
ンス信号発生手段、２３はこのリファレンス信号発生手
段２２からのリファレンス信号を取込むか各アンテナ素
子１からの受信信号を取込むか切換える切換えスイッチ
である。前記振幅・位相測定手段２０は、例えば、測定
対象の通過特性を計測する測定器であるネットワークア
ナライザと同様な構成を使用して実現できる。

【００３３】受信系の振幅、位相測定では、スイッチコ
ントロールにより、各アンテナ素子１に続く受信系（低
雑音増幅器３、アッティネータ４、フェーズシフタ５）
毎に別々にリファレンス信号を通過させた信号とリファ
レンス信号そのものを振幅・位相測定手段２０にてそれ
ぞれ比較し、各系毎の振幅、位相値を求め振幅・位相記
憶手段２１に記憶することになる。

【００３４】次に図４を使用して各アンテナ素子の位置
測定及び記憶の手順について述べる。基本的に素子位置
の測定は、素子中心位置の間隔を例えばマイクロメータ
などによって測定することができる。前記素子位置測定
手段１６は、各アンテナ素子１の製造時において、各ア
ンテナ素子間隔を測定し、装置全体の組立を行うときに
測定結果を前記素子位置記憶手段１７に記憶する。な
お、これらの手順は、治具を使用して自動的に行うこと
もできる。

【００３５】次に図５を使用して端末情報の測定につい
て述べる。どのような端末情報が必要であるかは、適応
処理アルゴリズムによって異なるが、ここでは、アダプ
ティブアレイアンテナを使用して端末局からの所望波や
不要波の方向及び電力を検知する到来波の推定処理、す
なわち、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを使用して端末情報を
測定する。この方法は、アダプティブアレイアンテナを
使用した受信において、各受信系の受信データの複数の
サンプル値が測定可能な場合に適用できる。

【００３６】先ず、ステップＳ１にて、受信系の各素子
入力の複数個のサンプル値を用いて相関行列を下記(1)
式に従って計算する。 Ｒ_ｘｘ＝Ｅ［Ｘ(t)・Ｘ^Ｈ(t)］ (1) 続いて、ステップＳ２にて、下記(2)、(3)式に従って相
関行列の固有値を求める。λ1＞λ2＞・・・＞λL＞λL
+1＝・・・λK＝σ^２（なお、σ^２は内部雑音電力であ
る。） Ｒ_ｘｘｅ＝λｅ (2) σ^２＝Ｅ［Ｎ^Ｈ(t)・Ｎ(t)］／ｋ (3) 続いて、ステップＳ３にて、σ^２より大きい固有値の数
から到来波方向を推定する。続いて、ステップＳ４に
て、下記(4)式に示すＭＵＳＩＣスペクトラムＰmu(θ)
を使ってＬ個のピーク値とその時の角度｛θ1・・・・
θL｝を探す。

【００３７】

【数１】

【００３８】そして、最後に、ステップＳ５にて、各到
来波の電力Ｓを下記(5)式に基づいて推定する。 Ｓ＝(Ａ^ＨＡ)^−１Ａ^Ｈ(Ｒ_ｘｘ−σ^２ｕ)Ａ(Ａ^ＨＡ)^−１ (5 ) これにより、Ｓの第ｉ対角成分が第ｉ到来波の受信電力
となる。このような推定処理によって到来波や不要波の
情報を得ることができる。但し、アレイアンテナの素子
数は（Ｌ＋１）個以上必要となる。なお、これ以外の到
来波推定法も適用することは可能である。

【００３９】次に図６を使用してアレイアンテナの適応
処理理論に基づく受信系の最適なウエイト値を求めるア
ルゴリズムについて述べる。このアルゴリズムは一例を
示し、ＭＳＮ（maximum signal to noise ratio:最大Ｓ
ＮＲ）アルゴリズムと呼ばれ、所望波と不要波の電力や
方向の情報がわかっているときに受信指向性を最適にす
るのに適している。従って、基地局と端末局との設置位
置がほとんど変化しない無線通信システムにきわめて適
している。

【００４０】この適応処理は、先ず、ステップＳ１１に
て、不要波の到来角θi，所望波の到来角θsの入力及び
所望波の入力電力Ｐs、不要波の入力電力Ｐi、受信系の
各素子の熱雑音電力の合計Ｐnの入力並びに素子位置情
報から算出した素子間隔ｄ1，…，ｄkの入力を行い、下
記(6)式に基づいて入力信号ベクトルＸ(t)を作成する。

【００４１】 Ｘ(t)＝Ｓ(t)＋Ｉ(t)＋Ｎ(t) …(6) 但し、Ｓ(t)は所望波、Ｉ(t)は不要波、Ｎ(t)は雑音電
力を表わしている。続いて、ステップＳ１２にて、ステ
アリングベクトル／Ｓの計算を行う。これは、下記(7)
式に基づいて行う。なお、波長λは既知である。

【００４２】

【数２】

【００４３】続いて、ステップＳ１３にて、下記(8)式
に基づいて相関行列Ｒxxの計算を行う。 Ｒxx＝Ｅ［Ｘ(t)Ｘ(t)^Ｈ］ …(8) なお、Ｅ［・］は期待値（アンサンブル平均：時間平
均）を表わしている。続いて、ステップＳ１４にて、相
関行列Ｒxxの逆行列Ｒxx^−１の計算を行う。続いて、ス
テップＳ１５にて、最適ウェイト値：Ｗ（ＯＰＴ）ベク
トルの計算を下記(9)式に基づいて行う。すなわち、最
適重み付けベクトルを相関行列の逆行列Ｒxx^−１とステ
アリングベクトル／Ｓの積で求める。

【００４４】

【数３】

【００４５】続いて、ステップＳ１６にて、各複素ウェ
イトＷ（ＯＰＴ）を下記(10)式に基づいて位相／振幅ウ
ェイトに変換する。

【００４６】

【数４】

【００４７】ここで求めた位相、振幅のウエイト値は各
受信系が持っている振幅、位相値が考慮されていないた
め、ステップＳ１７にて、各受信系が持っている振幅、
位相値に基づいて算出したウエイト値の補正を行う。そ
して、最後に、ステップＳ１８にて、位相／振幅のウエ
イト値をウエイト値テーブル９に記憶する。

【００４８】なお、受信系の最適なウエイト値を求める
アルゴリズムはこの他にもＭＭＳＥ（最小二乗誤差法）
やＣＭＡ（定包絡線信号用アルゴリズム）など種々ある
が、それぞれにおいて事前に知っておく情報は異なる。
なお、ここでは受信系の最適なウエイト値の算出方法に
ついて述べたが送信系においても同様な方法が適用でき
る。また、各測定手段の構成はこの実施の形態のものに
限定するものでないのは勿論である。また、ウエイト値
による重み付け処理は無線通信装置のＲＦ部のみでな
く、ＩＦ（中間周波数）帯やベースバンドで行うことも
できる。

【００４９】（第２の実施の形態）なお、前述した第１
の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し異なる
部分について説明する。この実施の形態は、図７に示す
ように、例えば、温度センサなどからなる周囲環境検出
手段３１を設けるとともに、送受信コントロール部８か
らの指示により素子位置測定手段１６、端末情報測定手
段１８及び振幅・位相測定手段２０の測定タイミングを
制御する測定タイミング制御手段３２を設けている。そ
の他の構成は前述した第１の実施の形態と同一である。

【００５０】この実施の形態においては、周囲環境検出
手段３１が検出する温度などの周囲環境変化に応じて送
受信コントロール部８が測定タイミング制御手段３２に
指示を送り、これにより、測定タイミング制御手段３２
が、例えば、振幅・位相測定手段２０を制御して振幅・
位相値の測定を開始させる。これにより、周囲環境の変
化に応じた的確なウエイト値算出ができ、より適正な指
向性制御が可能になる。なお、その他については、この
実施の形態においても前述した第１の実施の形態と同様
の作用効果が得られるのは勿論である。

【００５１】

【発明の効果】各請求項記載の発明によれば、ウエイト
値を算出するために必要な情報を適宜収集して記憶し、
この記憶した情報に基づいて適当な時間にウエイト値を
算出することにより、通信システム全体の効率を極力下
げずに的確なウエイト値の算出ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す回路ブロック
図。

【図２】同実施の形態におけるウエイト値テーブルのウ
エイト値設定例を示す図。

【図３】同実施の形態における受信系の振幅、位相情報
の測定、記憶について説明するための図。

【図４】同実施の形態における各アンテナ素子位置の測
定、記憶の手順を示す流れ図。

【図５】同実施の形態における端末情報の測定処理を示
す流れ図。

【図６】同実施の形態で使用する受信系のウエイト値算
出のための適応処理を示す流れ図。

【図７】本発明の第２の実施の形態における回路構成を
示すブロック図。

【符号の説明】

１…アダプティブアレイアンテナのアンテナ素子 ４，１３…アッティネータ ５，１２…フェーズシフタ ６…合成器 ７…復調器 ９…ウエイト値テーブル（ウエイト値記憶手段） １０…変調器 １１…同相分配器 １６…素子位置測定手段 １７…素子位置記憶手段 １８…端末情報測定手段 １９…端末情報記憶手段 ２０…振幅・位相測定手段 ２１…振幅・位相記憶手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA06 AA11 DB01 EA04 FA06 FA12 FA13 FA26 FA30 FA32 FA35 GA02 GA06 HA05 HA06 5K059 CC02 CC03 CC04 DD33 DD35 EE03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のアンテナ素子を設け、受信系にお
   いては、前記各アンテナ素子からの受信出力の振幅と位
   相にウエイト値記憶手段に記憶したウエイト値を乗じて
   合成した後に復調器で復調を行い、送信系においては、
   変調器からの送信信号を複数に分配した後にこの分配し
   た各送信信号の振幅と位相に前記ウエイト値記憶手段に
   記憶したウエイト値を乗じてそれぞれ前記各アンテナ素
   子から放射させる指向性制御無線通信装置において、 前記各アンテナ素子からの受信出力の振幅及び位相を前
   記ウエイト値記憶手段に記憶したウエイト値に基づいて
   それぞれ調整する受信用の振幅、位相調整手段とこの振
   幅、位相調整手段にて振幅及び位相の調整を行った各受
   信出力を合成して前記復調器に出力する合成手段を有す
   る受信系並びに前記変調器からの送信信号を前記各アン
   テナ素子に対応して同相分配する同相分配手段とこの同
   相分配手段からの各送信信号の振幅及び位相を前記ウエ
   イト値記憶手段に記憶したウエイト値に基づいてそれぞ
   れ調整して前記各アンテナ素子に出力する送信用の振
   幅、位相調整手段を有する送信系の各振幅位相値を測定
   する振幅位相測定手段と、この振幅位相測定手段が測定
   した各振幅位相値を記憶する振幅位相値記憶手段と、通
   信相手局からの所望波や不要波の方向や電力など通信相
   手局の情報を測定する端末情報測定手段と、この端末情
   報測定手段が測定した通信相手局の情報を記憶する端末
   情報記憶手段とを備え、 前記各記憶手段に記憶した記憶値に基づいて新たなウエ
   イト値の算出を行って前記ウエイト値記憶手段に記憶す
   ることを特徴とする指向性制御無線通信装置。
2. 【請求項２】 複数のアンテナ素子を設け、受信系にお
   いては、前記各アンテナ素子からの受信出力の振幅と位
   相にウエイト値記憶手段に記憶したウエイト値を乗じて
   合成した後に復調器で復調を行い、送信系においては、
   変調器からの送信信号を複数に分配した後にこの分配し
   た各送信信号の振幅と位相に前記ウエイト値記憶手段に
   記憶したウエイト値を乗じてそれぞれ前記各アンテナ素
   子から放射させる指向性制御無線通信装置において、 前記各アンテナ素子からの受信出力の振幅及び位相を前
   記ウエイト値記憶手段に記憶したウエイト値に基づいて
   それぞれ調整する受信用の振幅、位相調整手段とこの振
   幅、位相調整手段にて振幅及び位相の調整を行った各受
   信出力を合成して前記復調器に出力する合成手段を有す
   る受信系並びに前記変調器からの送信信号を前記各アン
   テナ素子に対応して同相分配する同相分配手段とこの同
   相分配手段からの各送信信号の振幅及び位相を前記ウエ
   イト値記憶手段に記憶したウエイト値に基づいてそれぞ
   れ調整して前記各アンテナ素子に出力する送信用の振
   幅、位相調整手段を有する送信系の各振幅位相値を測定
   する振幅位相測定手段と、この振幅位相測定手段が測定
   した各振幅位相値を記憶する振幅位相値記憶手段と、通
   信相手局からの所望波や不要波の方向や電力など通信相
   手局の情報を測定する端末情報測定手段と、この端末情
   報測定手段が測定した通信相手局の情報を記憶する端末
   情報記憶手段と、前記各アンテナ素子の位置を測定する
   素子位置測定手段と、この素子位置測定手段が測定した
   各アンテナ素子の位置を記憶する素子位置記憶手段を備
   え、 前記各記憶手段に記憶した記憶値に基づいて新たなウエ
   イト値の算出を行って前記ウエイト値記憶手段に記憶す
   ることを特徴とする指向性制御無線通信装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の指向性制御無線通
   信装置において、さらに、測定タイミングを決める測定
   タイミング制御手段を設け、この測定タイミング制御手
   段が決めた測定タイミングにより各測定手段が測定を行
   い、各記憶手段が測定結果を記憶し、この各記憶手段に
   記憶した記憶値に基づいて新たなウエイト値の算出を行
   ってウエイト値記憶手段に記憶することを特徴とする指
   向性制御無線通信装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の指向性制御無線通信装置
   において、さらに、周囲の環境状態を検出する周囲環境
   検出手段を設け、この周囲環境検出手段からの周囲環境
   検出出力に応じて測定タイミング制御手段が測定タイミ
   ングを決定することを特徴とする指向性制御無線通信装
   置。