JP2003101449A - アダプティブアレーアンテナのウエイト計算方法、ウエイト計算装置、ウエイト計算システム及びウエイト計算プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
アダプティブアレーアンテナのウエイト計算方法、ウエイト計算装置、ウエイト計算システム及びウエイト計算プログラムを記録した記録媒体Info
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- JP2003101449A JP2003101449A JP2001289730A JP2001289730A JP2003101449A JP 2003101449 A JP2003101449 A JP 2003101449A JP 2001289730 A JP2001289730 A JP 2001289730A JP 2001289730 A JP2001289730 A JP 2001289730A JP 2003101449 A JP2003101449 A JP 2003101449A
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Abstract
たアダプティブアレーアンテナのウエイト計算方法・装
置・記録媒体を提供する。 【解決手段】 ウエイト計算器310は、Nele個の参
照信号対雑音電力比DNe及びNele個の複素インパルス
応答he(k)を入力し、まずNele×Nele次の行列NとH
を計算し、正方行列Nのp行q列の要素をN(p,q)
と表すと、Nの対角成分は式N(e,e)=1/DNe
を用いて算出し、その他の成分は0とする。また、Hの
要素は、次式により算出する。但しHp *はHpの複素共
役を表す。 更に、Rxx=H+NなるNele×Nele次の行列Rxxを計
算し、Nele次の列ベクトルRxdを計算し、e行目の要
素をRxd(e)と表すと、式Rxd=He *(0)を用いて
算出する。そして、RxxとRxdを用いて目的のウエイト
We(e=1,2,…,Nele)を計算する。
Description
ーアンテナのウエイト計算方法、ウエイト計算装置、ウ
エイト計算システム及びウエイト計算プログラムを記録
した記録媒体に関する。
波数選択性フェージングを軽減する方式として、アレー
アンテナの指向性を制御し遅延波を抑圧する、アダプテ
ィブアレーアンテナ方式がある。アダプティブアレーア
ンテナ方式は、複数のアンテナに適切な重み付けを行う
ことによって非希望波を抑圧し、希望波の信号だけを取
り出すようにアレーの出力を最適に制御する技術であ
る。
式として、“抑圧パイロット信号を用いたビームフォー
ミング法”電子情報通信学会論文誌Vol. J81-B-1 No.11
pp.661(1998-11発行)に示されるような抑圧パイロッ
ト信号を用いたビームフォーミング方式(以下、方式A
と呼ぶ)がある。この方式では、伝送信号の中に含まれ
ているパイロット信号を用いて伝搬路のインパルス応答
を測定し、これを基にしてアレーアンテナのウエイトを
計算し、制御している。具体例として、上記方式Aの受
信方式について詳細を述べる。
ィブアレーアンテナの制御に関する部分の構成を示す図
である。図14において、101はアレーアンテナ、1
02はRF,IF,ダウンコンバータ,A/D変換器,
LPF等からなるダウンコンバート部、103はデジタ
ルベースバンド信号、104は複素インパルス応答測定
器、105は指向性制御器、106は遅延波の抑圧され
た信号、110はウエイト計算器、111は複素インパ
ルス応答、112はウエイトである。
ナ101で受信した信号は、RF,IF,ダウンコンバ
ータ,A/D変換器,LPF等からなるダウンコンバー
ト部102を経てデジタルベースバンド信号103に変
換される。受信信号には、パイロット信号が含まれてい
るため、複素インパルス応答測定器104にて逆拡散処
理及び同期加算処理を行うことによって、伝搬路の複素
インパルス応答111が作成される。これを用いてウエ
イト計算器110によりウエイト112が計算される。
ウエイト計算方法についての詳細は後述する。指向性制
御器105は、ウエイト112を用いてアンテナの指向
性を制御し、遅延波の抑圧された信号106を復調部へ
と出力する。
成を示す図である。図15において、ウエイト計算器1
10は、擬似送信信号発生器201、擬似受信信号発生
器203、及び最小二乗法計算器205から構成され
る。202は擬似送信信号、204は擬似受信信号発生
器203により発生した擬似受信信号である。
チャートを示す図である。一般に無線伝搬路の状態は時
間的に変化するため、ウエイトもこれに応じて更新する
必要がある。上記方式Aでは、伝送信号をフレーム化
し、1フレーム分のパイロット信号を用いてインパルス
応答he(k)を測定し、これを用いてウエイトWeを算出
している。このような作業を毎フレーム行いウエイトを
更新している。
に、入力は複素インパルス応答he(k)111であり、出
力はウエイトWe112である。ここで添え字“e”はア
ンテナ素子を表す。方式Aでは、アレーアンテナが4本
のアンテナ素子から構成されているため、1フレーム分
の信号処理を行うために、e=1,2,3,4 なる4
個のアンテナ素子に対応する4個の複素インパルス応答
he(k)を入力し、4個のウエイトWeを算出、出力す
る。また、“k”は(遅延)時間を表す整数である。k
=1は1シンボル時間を表す。
なQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)信号を
擬似送信信号d(k)202として生成する。擬似受信信
号発生器203では、複素インパルス応答he(k)をタッ
プ係数にもつフィルタに擬似送信信号d(k)を通すこと
によって、アンテナ素子“e”に対応する擬似受信信号
Xe(k)204を生成する。また、このとき雑音ne(k)も
加える。雑音の電力は、擬似受信信号Xe(k)204のS
N比と図14のデジタルベースバンド信号103にて示
されるベースバンド信号のSN比が同じになるようにあ
らかじめ調整しておく。これらの処理を全てのアンテナ
素子e=1,2,3,4 について行う。擬似受信信号
発生器における信号処理を数式を用いて表現すると、次
式(1)となる。 Xe(k)=d(k)※he(k) +ne(k) …(1) 但し“※”はkに関する畳み込み演算を表す。
号d(k)と擬似受信信号Xe(k)(e=1,2,3,4)
を入力し、RLS(Recursive Least Square:再帰最小
二乗)法を用いてウエイトWe(e=1,2,3,4)
112を計算、出力する。また、ここでRLS法のルー
プ回数は50回としている。よって最小二乗法計算器2
05は、1フレーム当たりk=1,2,…,50 なる
50組のd(k)とXe(k)(e=1,2,3,4)とを入
力し、これらの情報を基に統計処理を行い、最適なWe
を計算、出力していると言うこともできる。上記方式A
ではRLS法が採用されているが、最小二乗法を実現す
る他のアルゴリズム、例えばSMI法(逆行列演算法)
等を採用することも可能である。
うな従来のアダプティブアレーアンテナのウエイト計算
方法にあっては以下のような問題点があった。図15に
示す方式Aのウエイト計算器110では、統計処理を行
ってウエイトを算出している。よって、ウエイトを高精
度に算出するためには統計に用いるサンプル数を増大
(例えば、方式Aでは50サンプル)させる必要があ
り、計算量が大きくなるという課題がある。また、RL
S法よりも比較的計算量の少ないSMI法を用いても同
様である。
たものであって、ウエイト算出のための計算量を格段に
削減することのできるアダプティブアレーアンテナのウ
エイト計算方法、ウエイト計算装置、ウエイト計算シス
テム及びウエイト計算プログラムを記録した記録媒体を
提供することを目的としている。
アレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路の
インパルス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答か
ら前記アンテナのウエイトを計算するウエイト計算装置
及び方法において、あらかじめ設定された数Neleに対
して、Nele個の参照信号対雑音電力比DNe(e=1,
2,…,Nele)を入力し、Nele個の複素インパルス応
答he(k)(e=1,2,…,Nele)を入力し、p行q
列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次の正方
行列Nを計算する手段と、
の正方行列Hを計算する手段と、
算する手段と、p行の要素Rxd(p)が次式で表されるN
ele次の列ベクトルRxdを計算する手段と、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 連立一次方程式RxxW=Rxdを満足するNele次の列ベ
クトルWを計算する手段と、前記列ベクトルWのp行目
の要素W(p)を、ウエイトWpとし、Nele個のウエイト
Wp(p=1,2,…,Nele)を出力する出力手段とを
備えることを特徴としている。
用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を
測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナの
ウエイトを計算するウエイト計算装置及び方法におい
て、あらかじめ設定された数Neleに対して、Nele個の
参照信号対雑音電力比の逆数DNe -1(e=1,2,
…,Nele)を入力し、Nele個の複素インパルス応答h
e(k)(e=1,2,…,Nele)を入力し、p行q列の
要素N(p,q)が次式で表されるNele次の正方行列
Nを計算する手段と、
の正方行列Hを計算する手段と、
算する手段と、p行の要素Rxd(p)が次式で表されるN
ele次の列ベクトルRxdを計算する手段と、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 連立一次方程式RxxW=Rxdを満足するNele次の列ベ
クトルWを計算する手段と、前記列ベクトルWのp行目
の要素W(p)を、ウエイトWpとし、Nele個のウエイト
Wp(p=1,2,…,Nele)を出力する出力手段とを
備えることを特徴としている。
用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を
測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナの
ウエイトを計算するウエイト計算装置及び方法におい
て、あらかじめ設定された数Neleに対して、Nele個の
参照信号対雑音電力比DNe(e=1,2,…,Nele)
を入力し、Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=
1,2,…,Nele)を入力し、p行q列の要素N
(p,q)が次式で表されるNele次の正方行列Nを計
算する手段と、
の正方行列Hを計算する手段と、
算する手段と、p行の要素Rxd(p)が次式で表されるN
ele次の列ベクトルRxdを計算する手段と、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W=Rxx -1・Rxd(但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルWを計算する手段
と、前記列ベクトルWのp行目の要素W(p)を、ウエイ
トWpとし、Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,
Nele)を出力する出力手段とを備えることを特徴とし
ている。
用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を
測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナの
ウエイトを計算するウエイト計算装置及び方法におい
て、あらかじめ設定された数Neleに対して、Nele個の
参照信号対雑音電力比の逆数DNe -1(e=1,2,
…,Nele)を入力し、Nele個の複素インパルス応答h
e(k)(e=1,2,…,Nele)を入力し、p行q列の
要素N(p,q)が次式で表されるNele次の正方行列
Nを計算する手段と、
の正方行列Hを計算する手段と、
算する手段と、p行の要素Rxd(p)が次式で表されるN
ele次の列ベクトルRxdを計算する手段と、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W=Rxx -1・Rxd(但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルWを計算する手段
と、前記列ベクトルWのp行目の要素W(p)を、ウエイ
トWpとし、Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,
Nele)を出力する出力手段とを備えることを特徴とし
ている。
用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を
測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナの
ウエイトを計算するウエイト計算装置及び方法におい
て、あらかじめ設定された数Nele、閾値THに対し
て、Nele個の参照信号対雑音電力比DNe(e=1,
2,…,Nele)を入力し、Nele個の複素インパルス応
答he(k)(e=1,2,…,Nele)を入力し、p行q
列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次の正方
行列Nを計算する手段と、
の正方行列Hを計算する手段と、
算する手段と、p行の要素Rxd(p)が次式で表されるN
ele次の列ベクトルRxdを計算する手段と、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W1=Rxx -1・Rxd(但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルW1を計算する手
段と、e=1,2,…,Neleの中から最大の|He(0)
|(但し|He(0)|はHe(0)の絶対値を表す)を持つe
=emaxを探す手段と、p行の要素W0(p)が次式で表さ
れるNele次の列ベクトルW0を計算する手段と、
Δ|を前記閾値THと比較する手段と、|Δ|≧THの
場合、W1のp行目の要素W1(p)を、ウエイトWpと
し、|Δ|<THの場合、W0のp行目の要素W0(p)
を、ウエイトWpとし、Nele個のウエイトWp(p=
1,2,…,Nele)を出力する出力手段とを備えるこ
とを特徴としている。
用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を
測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナの
ウエイトを計算するウエイト計算装置及び方法におい
て、あらかじめ設定された数Nele、閾値THに対し
て、Nele個の参照信号対雑音電力比の逆数DNe -1(e
=1,2,…,Nele)を入力し、Nele個の複素インパ
ルス応答he(k)(e=1,2,…,Nele)を入力し、
p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算する手段と、
の正方行列Hを計算する手段と、
算する手段と、p行の要素Rxd(p)が次式で表されるN
ele次の列ベクトルRxdを計算する手段と、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W1=Rxx -1・Rxd(但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルW1を計算する手
段と、e=1,2,…,Neleの中から最大の|He(0)
|(但し|He(0)|はHe(0)の絶対値を表す)を持つe
=emaxを探す手段と、p行の要素W0(p)が次式で表さ
れるNele次の列ベクトルW0を計算する手段と、
Δ|を前記閾値THと比較する手段と、|Δ|≧THの
場合、W1のp行目の要素W1(p)を、ウエイトWpと
し、|Δ|<THの場合、W0のp行目の要素W0(p)
を、ウエイトWpとし、Nele個のウエイトWp(p=
1,2,…,Nele)を出力する出力手段とを備えるこ
とを特徴としている。
アレーアンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路の
インパルス応答を測定するインパルス応答測定装置と、
伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを
計算するウエイト計算装置と、計算されたウエイトを用
いて前記アンテナの指向性を制御し、遅延波の抑圧され
た信号を復調部へと出力する指向性制御装置とを備える
ウエイト計算システムにおいて、前記ウエイト計算装置
は、請求項7乃至12のいずれか一項に記載のウエイト
計算装置を用いることを特徴としている。
ンテナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパル
ス応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記ア
ンテナのウエイトを計算するウエイト計算方法におい
て、あらかじめ設定された数Neleに対して、Nele個の
参照信号対雑音電力比DNe(e=1,2,…,Nele)
を入力し、Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=
1,2,…,Nele)を入力し、p行q列の要素N
(p,q)が次式で表されるNele次の正方行列Nを計
算し、
の正方行列Hを計算し、
算し、p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列
ベクトルRxdを計算し、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 連立一次方程式Rxx・W=Rxdを満足するNele次の列
ベクトルWを計算し、前記列ベクトルWのp行目の要素
W(p)を、ウエイトWpとし、Nele個のウエイトWp(p
=1,2,…,Nele)を出力するウエイト計算方法を
コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した
ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体
である。
テナを用いて受信した受信信号から伝搬路のインパルス
応答を測定し、該伝搬路のインパルス応答から前記アン
テナのウエイトを計算するウエイト計算方法において、
あらかじめ設定された数Nele、閾値THに対して、N
ele個の参照信号対雑音電力比DNe(e=1,2,…,
Nele)を入力し、Nele個の複素インパルス応答he(k)
(e=1,2,…,Nele)を入力し、p行q列の要素
N(p,q)が次式で表されるNele次の正方行列Nを
計算し、
の正方行列Hを計算し、
算し、p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列
ベクトルRxdを計算し、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W1=Rxx -1・Rxd(但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルW1を計算し、e
=1,2,…,Neleの中から最大の|He(0)|(但し
|He(0)|はHe(0)の絶対値を表す)を持つe=emax
を探し、p行の要素W0(p)が次式で表されるNele次の
列ベクトルW0を計算し、
記閾値THと比較し、|Δ|≧THの場合、W1のp行
目の要素W1(p)を、ウエイトWpとし、|Δ|<THの
場合、W0のp行目の要素W0(p)を、ウエイトWpと
し、Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)
を出力するウエイト計算方法をコンピュータに実行させ
るためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体である。
発明の好適なアダプティブアレーアンテナのウエイト計
算方法、ウエイト計算装置及びウエイト計算システムの
実施の形態について詳細に説明する。
ィブアレーアンテナの制御に関する部分の構成を示す図
である。
302はRF,IF,ダウンコンバータ,A/D変換
器,LPF等からなるダウンコンバート部、303はデ
ジタルベースバンド信号、304は複素インパルス応答
測定器(CIRE:Complex ImpulseResponse Estimator)
(インパルス応答測定装置)、305は指向性制御器
(指向性制御装置)、306は遅延波の抑圧された信
号、310はウエイト計算器(ウエイト計算装置)、3
11は複素インパルス応答he(k)、312はウエイトW
e、313は参照信号対雑音電力比DNeである。
アンテナ素子から構成される。これらのアンテナで受信
された信号は、ダウンコンバート部302においてシン
ボルレートの4倍のサンプリングレート400MSam
ples/secのデジタル複素ベースバンド信号30
3に変換される。ダウンコンバート部302からは参照
信号対雑音電力比DNe(e=1,2,…,Nele)31
3が出力される。ダウンコンバート部302の構成につ
いては図3により後述する。受信信号には、パイロット
信号が含まれているため、複素インパルス応答測定器3
04にて逆拡散処理及び同期加算処理を行うことによっ
て、伝搬路の複素インパルス応答311が作成される。
これを用いてウエイト計算器310によりウエイトWe
312が計算される。本発明は、ウエイト計算方法に特
徴があり、ウエイト計算の詳細については図5により後
述する。指向性制御器305は、ウエイトWe312を
用いてアンテナの指向性を制御し、遅延波の抑圧された
信号306を復調部へと出力する。
をハードウェアで行う場合のウエイト計算器310の構
成を示す図である。図2において、ウエイト計算器31
0は、複素インパルス応答he(k)からRxdベクトルを計
算するRxdベクトル計算器401、複素インパルス応答
he(k)からH行列を計算するH行列計算器402、参照
信号対雑音電力比DNeからN行列を計算するN行列計
算器403、H行列とN行列からRxx行列を計算するR
xx行列計算器404、及びRxx行列とRxdベクトルから
ウエイトWeを計算する連立一次方程式計算器405か
ら構成される。
構成を示す図である。図3において、ダウンコンバート
部302は、RF,IF,ダウンコンバータ,A/D変
換器,LPF等を備え、アンテナからの信号502を入
力し、増幅、周波数変換、A/D変換、フィルタリング
等を行い、デジタル複素ベースバンド信号503を出力
する。ダウンコンバート部302の中には、AGC(Au
tomatic Gain Control)部501がNele個あり、アン
テナ素子eに対応する部分から参照信号対雑音電力比D
Neを出力する。
送信する送信器の構成を示す図である。本実施の形態で
用いる伝送信号は、データチャネルと、それに比べて電
力が十分に抑圧されたパイロットチャネルから構成され
る。データチャネル及びパイロットチャネルは、同じキ
ャリア上にあり、同じ帯域幅を持つ。パイロットチャネ
ルは、受信器において複素インパルス応答を測定し、ア
レーアンテナの指向性を制御するために用いる。
ンネル(I-ch)用PN(Pseudo Noise)系列発生器60
1、直交チャンネル(Q-ch)用PN系列発生器602、
送信データ(100M bps)608を元にベースバ
ンド信号であるデータチャネルを生成するQPSK(Qu
adrature Phase Shift Keying)変調器603、PN系
列発生器601,602により生成したM(Maximum Le
ngth Shift Resister)系列からパイロットチャネルを
生成するQPSK変調器604、QPSK変調器604
で生成した信号を減衰する減衰器605、データチャネ
ル及び抑圧パイロットチャネルを加算する加算器60
6、及びアップコンバート部607を備えて構成され
る。PN系列として8段のM系列を用いているため、P
N系列の周期は255シンボルとなる。また、データチ
ャネル、抑圧パイロットチャネル共に信号レートは10
0M Symbols/secである。アップコンバー
ト部607は、帯域制限、周波数変換、増幅等の処理を
行った後、伝送信号として送信する。
イト計算方法について説明する。本発明は、ウエイト計
算方法に特徴があり、ウエイト計算はコンピュータによ
るソフトウェアで行っても良いし、ウエイト計算の手順
を全てハードウェアで行っても良い。ハードウェアで行
う場合のウエイト計算システムは、前記図1乃至図4で
示される。
いて述べる。図5は、本実施の形態のウエイト計算器3
10の信号処理手順を示すフローチャートであり、複素
インパルス応答からウエイトを求める手順を示す。図
中、Sはフローの各ステップを示す。本実施の形態で
は、アレーアンテナ301のアンテナ素子の数N
eleは、Nele=4である。
は整数、e=1,2,…,Nele)311と参照信号対
雑音電力比DNe(e=1,2,…,Nele)313であ
り、出力信号はウエイトWe(e=1,2,…,Nele)
312である(ステップS100)。参照信号対雑音電
力比DNeとは、従来技術で述べた方式A(図15参
照)において擬似送信信号“D(k)”202の電力と擬
似受信信号発生器203にて付加される雑音Ne(k)の電
力の比に相当するものである。ウエイト計算器310内
部で行う信号処理がスタートすると、まず、ステップS
101でp行q列の要素N(p,q)が次式で表される
Nele次の正方行列Nを計算する。
q)が次式で表されるN ele次の正方行列Hを計算す
る。
る。行列Nのp行q列の要素をN(p,q)と表すと、
Nの対角成分は式N(e,e)=1/DNeを用いて算
出し、その他の成分は0とする。また、Hの要素は、
〔数54〕に示すように算出する。但し、「hp *」はh
pの複素共役を表す。ステップS103では、これらの
行列を用いて、次式(2)で示されるNele×Nele次の
正方行列Rxxを計算する。 Rxx=H+N …(2) 次いで、ステップS104でp行の要素Rxd(p)が次式
で表されるNele次の列ベクトルRxdを計算する。ここ
で、e行目の要素をRxd(e)と表すと、式Rxd(e)
=he *(0)を用いて算出する。
用いて目的のウエイトWe(e=1,2,…,Nele)を
計算して本フローを終了する。具体的には、ウエイトW
e(e=1,2,…,Nele)をe行目の要素にもつN
ele次の列ベクトルをWとすると、連立一次方程式Rxx
・W=Rxdを満足するWを算出する。この方法として、
Gauss-Jordanの消去法等を用いることができる。
れば、従来技術の方式Aのウエイト計算器110に比べ
て計算手順が簡略化され、計算量を減少させることがで
きる。以上のウエイト計算の手順を全てハードウェアで
行う場合のウエイト計算器310のブロック図が図2で
あり、図5の信号処理手順に対応している。
1では、複素インパルス応答he(k)からRxdベクトルを
計算する。H行列計算器402では、複素インパルス応
答h e(k)からH行列を計算する。N行列計算器403で
は、参照信号対雑音電力比DNeからN行列を計算す
る。Rxx行列計算器404では、H行列とN行列からR
x x行列を計算する。連立一次方程式計算器405では、
Rxx行列とRxdベクトルからウエイトWeを計算する。
いて述べる。伝送信号は、データチャネルと、それに比
べて電力が十分に抑圧されたパイロットチャネルから構
成される。これらは同じキャリア上にあり、同じ帯域幅
を持つ。パイロットチャネルは受信機において複素イン
パルス応答を測定し、アレーアンテナの指向性を制御す
るために用いる。
を用いて伝送信号の発生方法を説明する。データチャネ
ル609は、200Mbpsの送信データ608を元
に、QPSK変調器603により生成する。一方、パイ
ロットチャネルはPN系列発生器601,602により
生成したM系列を元に、QPSK変調器604により生
成したものを減衰器605で減衰して生成する。データ
チャネル、パイロットチャネル共に信号レートは100
M Symbols/secであり、これらを加算器6
06で加算し、アップコンバート部607により帯域制
限、周波数変換、増幅等の処理を行った後、伝送信号と
して送信する。ベースバンドにおける帯域制限前の伝送
信号をSB(t)、データチャネルの信号をSDa(t)、パイ
ロットチャネルの信号をSPi(t)とすると、これらは次
式で示される。
ルの同相及び直交成分(±1)、Tsは1シンボル長
(=10nsec)、δ(t)はディラックのデルタ関
数、MはM系列の周期(=255)、βはデータチャネ
ルとパイロットチャネルの電力比(=0.04)、
mIk、mQkはパイロットチャネルの同相及び直交成分
(±1)でありそれぞれ別のM系列のk番目の値であ
る。
分の動作について説明する。前記図1において、アレー
アンテナ301はNele=4本のアンテナ素子から構成
され、これらのアンテナで受信された信号は、ダウンコ
ンバート部302においてシンボルレートの4倍のサン
プリングレート400MSamples/secのデジ
タル複素ベースバンド信号303に変換される。
対雑音電力比DNe(e=1,2,…,Nele)313も
出力する。この値の決定方法については後述する。複素
インパルス応答測定器304では、入力したベースバン
ド信号303をパイロットチャネルに対応するマッチド
フィルタに通す。これによってまだデータチャネルが十
分抑圧されていない瞬時複素インパルス応答が、M系列
の周期の255シンボル毎に次々と得られる。これらの
連続する16個について、同期加算を行い、データチャ
ネルの十分抑圧された複素インパルス応答を生成する。
次に生成した応答から最大電力を持つパスを探す。すな
わち、生成した応答をhe(τ)とすると、
さらに、最大電力を持つパスを原点に移動し、シンボル
時間間隔で値を間引く。ここまでの結果をhe(k)とする
と、he(k)は次式(3)で示される。 he(k)=he(τmax + kTs) …(3) さらに、有効パス数をL=12とし、電力の大きなパス
から順番にL個分だけを選択し、後は値を0とする。す
なわち、
たものを、σ(k1),σ(k2),… ,σ(kL)とす
ると、k1,k2,…,kL以外のkについて h1(k)=h2(k)=…=hNele(k)=0 …(4) 式(4)に示す処理を行い、これを複素インパルス応答
として出力する。指向性制御器305では、入力したベ
ースバンド信号303にウエイトWe312による重み
付けを行い、加算して出力することによって、アレーア
ンテナ301の指向性を制御する。つまり、入力ベース
バンド信号をXe(e=1,2,…,Nele)、出力をy
と表すと、次式で示される演算を行う。
参照して説明する。ダウンコンバート部302は、アン
テナからの信号を入力し、増幅、周波数変換、A/D変
換、フィルタリング等を行い、デジタル複素ベースバン
ド信号303を出力するものである。ダウンコンバート
部302の中には、AGC部501がNele個あり、ア
ンテナ素子eに対応する部分から参照信号対雑音電力比
DNeを出力する。DNeは、以下の方法によって決定す
る。例としてe=1について採り上げる。その他のeに
ついても同様に決定できる。
遅延波がなくフェージングも受けていない伝送信号を入
力し、複素ベースバンド出力503におけるデータチャ
ネルの電力と雑音電力の比をSNRe、複素インパルス
応答測定器304の出力he(0)の値をAe、とした時、
次式(5)を満足するようにDNeを出力するようにす
ればよい。
有線でアンテナ入力502に入力し、複素ベースバンド
出力503におけるデータチャネルの電力と雑音電力の
比をSNR1e=100(20dB)になるように減衰
器を調整し、この時のAGC部501の利得G1e、複
素インパルス応答測定器304の出力he(0)の値A1e
を測定する。これらの値を用いて、AGC部501の利
得がGeのときの出力すべきDNe(Ge)の値を、次式
(6)により決定する。 DNe(Ge)=(SNR1e・G1e)/(|A1e|2・Ge) …(6)
足される。なぜならば、複素ベースバンド出力503に
おけるAGC部501の利得を除いた雑音電力をN1e
とすると、上述した減衰器の設定において複素ベースバ
ンド出力503のパイロットチャネルの電力は、N1e
・G1e・SNR1e・βであり、複素インパルス応答測
定器304の利得は|A1e|2/(N1e・G1e・SN
R1e・β)である。
バンド出力5023におけるデータチャネル電力対雑音
電力比がSNReの時、複素インパルス応答測定器30
4の出力he(0)の値をAeとすると、|Ae|2=(N1e
・Ge・SNRe・β)・| A1e|2/(N1e・G1e・
SNR1e・β)であり、これを上記式(6)の両辺に
掛ければ、前記式(5)となるためである。
ト計算システムは、4本のアンテナ素子からなるアレー
アンテナ301、RF,IF,ダウンコンバータ,A/
D変換器,LPF等からなるダウンコンバート部30
2、逆拡散処理及び同期加算処理を行うことによって、
伝搬路の複素インパルス応答を測定する複素インパルス
応答測定器304、伝搬路の複素インパルス応答h
e(k)からアレーアンテナ301のウエイトWeを計算
するウエイト計算器310と、ウエイトWeを用いてア
ンテナの指向性を制御し、遅延波の抑圧された信号30
6を復調部へと出力する指向性制御器305を備え、ウ
エイト計算器310は、あらかじめ設定された数Nele
に対して、Nele個の参照信号対雑音電力比DNe(e=
1,2,…,Ne le)及びNele個の複素インパルス応答
he(k)(e=1,2,…,Nele)を入力し、まずNele
×Nele次の行列NとHを計算し、正方行列Nのp行q
列の要素をN(p,q)と表すと、Nの対角成分は式N
(e,e)=1/DNeを用いて算出し、その他の成分
は0とする。また、Hの要素は、次式により算出する。
但し、Hp *はHpの複素共役を表す。
Nele×Nele次の行列Rxxを計算し、Nele次の列ベク
トルRxdを計算し、e行目の要素をRxd(e)と表す
と、式R xd=He *(0)を用いて算出する。そして、R
xxとRxdを用いて目的のウエイトWe(e=1,2,
…,Nele)を計算し、ウエイトWe(e=1,2,…,
Nele)をe行目の要素にもつNele次の列ベクトルを、
連立一次方程式Rxx・W=Rx dにより算出する。このた
め、従来技術の方式Aのように統計処理を行ってウエイ
トを算出するウエイト計算方式では、ウエイトを高精度
に算出するために統計に用いるサンプル数を増大(例え
ば、方式Aでは50サンプル)させる必要があり、計算
量が大きくなる欠点があったが、本ウエイト計算では統
計処理行わずに高精度にウエイトを算出できるため、ウ
エイト算出のための計算量を格段に削減することができ
る。
図6及び図7は、本実施の形態のウエイト計算器と従来
の方式Aのウエイト計算器との計算量を示す図であり、
図6は、アンテナエレメント数Neleが4個の場合、図
7は、アンテナエレメント数Neleが7個の場合を示
す。
サンプル数である。本発明では統計的な計算を実際には
行わないためサンプル数の概念が無い。縦軸は、計算量
であり、複素数の加減乗除算、実数の加減乗除算すべて
を計算量1としている。パラメータLは、入力する複素
インパルス応答のうち、有効なパスの数である。上記方
式Aのウエイト計算アルゴリズムとしてはRLS方式、
SMI方式があるが、これら両方の場合について計算量
を示した。
て、計算量が大幅に削減されていることが分かる。一般
にウエイト計算アルゴリズムとしては、RLS方式がよ
く用いられていること、ウエイト計算に用いるサンプル
数は、アンテナ素子の数の2倍以上、すなわちNeleが
4、7の時、それぞれ8、14以上が採用されているこ
とから、このような場合においては、図6及び図7から
本発明によって計算量が約90%以上削減されているこ
とが分かる。
する手段として、連立一次方程式Rxx・W=Rxdを満足
するNele次の列ベクトルWを計算していた。本実施の
形態は、この部分を更に具体化した信号処理手順を提供
するものである。
ードウェアで行う場合のウエイト計算器の構成を示す図
である。本実施の形態のウエイト計算器は、前記図1の
ウエイト計算器310に置き換えたウエイト計算システ
ムである。本実施の形態の説明にあたり図2と同一構成
部分には同一符号を付している。
エイト計算装置)は、複素インパルス応答he(k)からR
xdベクトルを計算するRxdベクトル計算器401、複素
インパルス応答he(k)からH行列を計算するH行列計算
器402、参照信号対雑音電力比DNeからN行列を計
算するN行列計算器403、H行列とN行列からRxx行
列を計算するRxx行列計算器404、Rxx行列の逆行列
Rxx -1を計算する逆行列計算器701、及びRxx -1行列
とRxdベクトルからウエイトWeを計算する行列乗算器
702から構成される。
記図2のRxx行列とRxdベクトルからウエイトWeを計
算する連立一次方程式計算器405に換えて、Rxx行列
の逆行列Rxx -1を計算する逆行列計算器701及びRxx
-1行列とRxdベクトルからウエイトWeを計算する行列
乗算器702が設けられている。
ついて説明する。本発明は、ウエイト計算方法に特徴が
あり、ウエイト計算はコンピュータによるソフトウェア
で行っても良いし、ウエイト計算の手順を全てハードウ
ェアで行っても良い。ハードウェアで行う場合のウエイ
ト計算システムは、前記図8で、ソフトウェアで行う場
合は図9で示される。
10の信号処理手順を示すフローチャートであり、複素
インパルス応答からウエイトを求める手順を示す。図5
に示すフローと同一処理手順には、同一ステップ番号を
付して重複部分の説明を省略する。図9のステップS1
04でp行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列
ベクトルRxdを計算すると、ステップS201に進む。
ステップS201では、次式に従ってRxx行列の逆行列
Rxx -1を計算し、Rxx -1行列とRxdベクトルからウエイ
トWeを計算して本フローを終了する。
イト計算器710の信号処理手順を用いて算出したウエ
イトが、従来の方式Aを用いて算出したウエイトと同等
のものであることを以下に示す。
5)では、擬似送信信号d(k)と擬似受信信号Xe(k)を
入力し、RLS法を用いてウエイトWeを計算してい
る。また、RLS法の代わりにSMI法を用いることも
可能である。これらは結局、最小二乗法を計算するアル
ゴリズムである。最小二乗法は、Nele×Nele次のRxx
行列
の要素にもつNele次の列ベクトルWを、次式(9)に
よって求めるものである。 W=Rxx -1・Rxd …(9) 但し、E[・] はアンサンブル平均を表す。
を計算する代わりに、有限個のサンプルの平均、すなわ
ち方式Aでは50シンボルの時間平均を計算することに
よって最小二乗法を計算している。ところで、前記式
(1)には畳み込み演算が含まれるため、式(1)を上
記式(7)、式(8)に代入しても計算式が複雑になり
すぎてこれ以上計算手順は簡略化されない。
す擬似送信信号d(k)202と擬似受信信号発生器20
3にて付加される雑音ne(k)(e=1,2,…,
Nele)の自己相関関数と相互相関関数の性質をここで
さらに導入し、計算手順を簡略化する。具体的には、擬
似送信信号ランダムな系列であるから、電力をDとする
と、次式(10)を満足し、
対応する雑音同士の関係は互いに無相関であるから、雑
音電力をNeとすると、次式(11)を満足する。
ものにさらにこれらの関係を導入すると、式(7)、式
(8)は、式(12)、式(13)のような形に簡略化
できる。
る。上記式(12)を計算する手順が図9のフローのス
テップS101、S102、S103であり、式(1
3)を計算する手順がステップS104となっている。
果と、従来技術の方式Aの結果の違いは、方式Aが50
サンプルを用いた最小二乗法であるのに対して、本実施
の形態は無限個のサンプルを用いた最小二乗法となって
いる点である。これは、式(10)、式(11)の等式
において無限個のサンプルを考慮しているためである。
このように本発明では計算量が減少できると言う利点と
共に、性能的にもより良いものとなっている。
ト計算方法及び装置は、ウエイト計算器710が、連立
一次方程式Rxx・W=Rxdに代えて、式W=Rxx -1・R
xd(但しRxx -1はRxdの逆行列を表す)で表されるN
ele次の列ベクトルWを計算するので、第1の実施の形
態と同様に、従来の方式Aのウエイト計算器110に比
べて計算手順が簡略化され、計算量を大幅に減少させる
ことができる。特に、本実施の形態では計算量が減少で
きると言う利点と共に、性能的にもより良いものとなっ
ている。
わらず一律にウエイト計算を行っていた。本実施の形態
は、行列式Δの絶対値が閾値TH以下の場合は仮ウエイ
ト計算を行うようにしたものである。
ハードウェアで行う場合のウエイト計算器の構成を示す
図である。本実施の形態のウエイト計算器は、前記図1
のウエイト計算器310に置き換えたウエイト計算シス
テムである。本実施の形態の説明にあたり図8と同一構
成部分には同一符号を付している。
(ウエイト計算装置)は、複素インパルス応答he(k)か
らRxdベクトルを計算するRxdベクトル計算器401、
複素インパルス応答he(k)からH行列を計算するH行列
計算器402、参照信号対雑音電力比DNeからN行列
を計算するN行列計算器403、H行列とN行列からR
x x行列を計算するRxx行列計算器404、Rxx行列の逆
行列Rxx -1を計算する逆行列計算器701、Rxx -1行列
とRxdベクトルからウエイトWeを計算する行列乗算器
702、Rxx行列の行列式を計算する行列式計算器80
1、行列式の絶対値が閾値以上のとき行列乗算器702
からの信号を出力し、閾値より小さいとき仮ウエイト計
算器803からの信号を出力する出力選択器802、及
び行列式の絶対値が閾値以下の時のウエイトを計算する
仮ウエイト計算器803から構成される。このように、
本ウエイト計算器810は、図8のウエイト計算器71
0に行列式計算器801、出力選択器802及び仮ウエ
イト計算器803が追加された構成となっている。
ついて説明する。上述したように、ウエイト計算はコン
ピュータによるソフトウェアで行っても良いし、ウエイ
ト計算の手順を全てハードウェアで行っても良い。ハー
ドウェアで行う場合のウエイト計算システムは、前記図
10で、ソフトウェアで行う場合は図11及び図12で
示される。
イト計算器810の信号処理手順を示すフローチャート
であり、複素インパルス応答からウエイトを求める手順
を示す。図9に示すフローと同一処理手順には、同一ス
テップ番号を付して重複部分の説明を省略する。図11
のステップS103でNele×Nele次の正方行列Rxxを
計算すると、ステップS301に進む。
Δを計算し、図12のステップS302で行列式Δの絶
対値|Δ|があらかじめ設定された閾値TH以上か否か
を判別する。行列Rxxの行列式Δの絶対値|Δ|があら
かじめ設定された閾値TH以上のときは、ステップS1
04以下に進んで前記図9の手順と同じ処理を行う。
Δの絶対値|Δ|があらかじめ設定された閾値THより
小さいときは、ステップS303で最大の|He(0)|を
持つe=emaxを探す。次いで、ステップS304で目
的のウエイトWe(e=1,2,…,Nele)を計算して
本フローを終了する。具体的には、e=emax なるWe
についてはWe=He *(0)/(|He(0)|2 + D
Ne -1)、e≠emax なるWeについてはWe=0と決定
する。以上のウエイト計算の手順を全てハードウェアで
実現した場合のウエイト計算器810のブロック図が前
記図10である。
れば、従来技術の方式Aのウエイト計算器110に比べ
て計算手順が簡略化され、計算量を減少させることがで
きる。また、本実施の形態では、行列Rxxの行列式Δの
絶対値|Δ|と閾値THとを比較し、|Δ|が閾値TH
より小さいときは第2の実施の形態のウエイトWe計算
を行わず、最大の|He(0)|を持つemaxから直ちにウ
エイトWeを決定しているので、この部分の計算量を減
少させることができる。
ップS100の手順の代わりとなる手順を別例として示
す。
理手順の手順のステップS100の代わりとなる手順を
示すステップS400である。図13において、ステッ
プS400では、参照信号対雑音電力比DNe(e=
1,2,…,Nele)ではなく、その逆数DNe -1(e=
1,2,…,Nele)を用意するデータとしている。こ
れによって、図5、図9及び図11の各ステップS10
1において行っているDNe -1を算出する演算を省略す
ることができる。
算方法を、上述したようなビームフォーミング方式の送
受信機器に適用することもできるが、勿論これには限定
されず、無線通信を行う装置であればスペクトル拡散方
式を含む全ての通信装置に適用可能である。また、本ウ
エイト計算システムが、無線端末や送受信器のデータ通
信機能として組み込まれたものでもよい。
法,ウエイト計算システムという名称を用いたが、これ
は説明の便宜上であり、ビームフォーミング方式、アダ
プティブアレー制御方式等であってもよいことは勿論で
ある。また、上記各実施の形態において、アンテナ素子
の数及び種類、あるいは参照信号対雑音電力比DNe、
複素インパルス応答he(k)等を適当な値に設定して
示したが、これらの設定値は式の導出過程で明らかなよ
うに任意に設定することができ、さまざまな規格のアダ
プティブアレーアンテナにおいて適用可能である。
する各回路部、例えばダウンコンバート部、複素インパ
ルス応答測定器やウエイト計算器を構成する行列計算
器、乗算器の種類、数及び接続方法などは前述した実施
の形態に限られない。上記ウエイト計算の手順は、ハー
ドウェア又はソフトウェアのいずれにおいて実現しても
よい。
この処理装置を機能させるためのプログラムでも実現さ
れる。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な
記録媒体に格納されている。本発明では、この記録媒体
として、メインメモリそのものがプログラムメディアで
あってもよいし、また外部記憶装置としてプログラム読
み取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入すること
で読み取り可能なプログラムメディアであってもよい。
いずれの場合においても、格納されているプログラムは
CPUがアクセスして実行させる構成であってもよい
し、あるいはいずれの場合もプログラムを読み出し、読
み出されたプログラムは、図示されていないプログラム
記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実
行される方式であってもよい。このダウンロード用のプ
ログラムは予め本体装置に格納されているものとする。
と分離可能に構成される記録媒体であり、例えばPCカ
ード(SRAMカード)のほか、磁気テープやカセット
テープ等のテープ系、フロッピー(登録商標)ディスク
やハードディスク等の磁気ディスクやCD−ROM/M
O/MD/DVD等の光ディスクのディスク系、ICカ
ード(メモリカードを含む)/光カード等のカード系、
あるいはマスクROM、EPROM、EEPROM、フ
ラッシュROM等による半導体メモリを含めた固定的に
プログラムを担持する媒体であってもよい。
ネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構
成であることから、通信ネットワークからプログラムを
ダウンロードするように流動的にプログラムを担持する
媒体であってもよい。なお、このように通信ネットワー
クからプログラムをダウンロードする場合には、そのダ
ウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納してお
くか、あるいは別な記録媒体からインストールされるも
のであってもよい。また、記録媒体に格納されている内
容としてはプログラムに限定されず、データであっても
よい。
ば、ウエイト算出のための計算量を従来の方式に比べ約
90%以上に削減することのできるアダプティブアレー
アンテナのウエイト計算方法、ウエイト計算装置、ウエ
イト計算システムを実現することができる。
ィブアレーアンテナの制御に関する部分の構成を示す図
である。
アで行う場合のウエイト計算器の構成を示す図である。
コンバート部の構成を示す図である。
器の構成を示す図である。
を示すフローチャートであり、
のウエイト計算器との計算量を示す図である。
のウエイト計算器との計算量を示す図である。
をハードウェアで行う場合のウエイト計算器の構成を示
す図である。
を示すフローチャートである。
法をハードウェアで行う場合のウエイト計算器の構成を
示す図である。
順を示すフローチャートである。
順を示すフローチャートである。
のステップS100の代わりとなる手順を示すステップ
を示す図である。
レーアンテナの制御に関する部分の構成を示す図であ
る。
の構成を示す図である。
ムチャートを示す図である。
定装置) 305 指向性制御器(指向性制御装置) 306 指向性制御器出力デジタル複素ベースバンド信
号 310,710,810 ウエイト計算器(ウエイト計
算装置) 311 複素インパルス応答 312 ウエイト 313 参照信号対雑音電力比 401 Rxdベクトル計算器 402 H行列計算器 403 N行列計算器 404 Rxx行列計算器 405 連立一次方程式計算器 501 AGC部でアンテナ素子1に対応するもの 502 アンテナ入力でアンテナ素子1に対応するもの 503 デジタル複素ベースバンド信号でアンテナ素子
1に対応するもの 601,602 PN系列発生器 603 QPSK変調器 604 QPSK変調器 605 減衰器 606 加算器 607 アップコンバート部 608 送信データ 609 データチャネル 610 パイロットチャネル 701 逆行列計算器 702 行列乗算器 801 行列式計算器 802 出力選択器 803 仮ウエイト計算器
Claims (15)
- 【請求項1】 アダプティブアレーアンテナを用いて受
信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、
該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイト
を計算するウエイト計算方法において、 あらかじめ設定された数Neleに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比DNe(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算し、 【数1】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算し、 【数2】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算し、 p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルRxdを計算し、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 連立一次方程式Rxx・W=Rxdを満足するNele次の列
ベクトルWを計算し、 前記列ベクトルWのp行目の要素W(p)を、ウエイトWp
とし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力することを特徴とするウエイト計算方法。 - 【請求項2】 アダプティブアレーアンテナを用いて受
信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、
該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイト
を計算するウエイト計算方法において、 あらかじめ設定された数Neleに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比の逆数DNe -1(e=
1,2,…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算し、 【数3】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算し、 【数4】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算し、p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列
ベクトルRxdを計算し、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 連立一次方程式Rxx・W=Rxdを満足するNele次の列
ベクトルWを計算し、 前記列ベクトルWのp行目の要素W(p)を、ウエイトWp
とし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力することを特徴とするウエイト計算方法。 - 【請求項3】 アダプティブアレーアンテナを用いて受
信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、
該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイト
を計算するウエイト計算方法において、 あらかじめ設定された数Neleに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比DNe(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算し、 【数5】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算し、 【数6】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算し、 p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルRxdを計算し、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W=Rxx -1・Rxd(但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルWを計算し、 前記列ベクトルWのp行目の要素W(p)を、ウエイトWp
とし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力することを特徴とするウエイト計算方法。 - 【請求項4】 アダプティブアレーアンテナを用いて受
信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、
該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイト
を計算するウエイト計算方法において、 あらかじめ設定された数Neleに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比の逆数DNe -1(e=
1,2,…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算し、 【数7】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算し、 【数8】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算し、 p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルRxdを計算し、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W=Rxx -1・Rxd(但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルWを計算し、 前記列ベクトルWのp行目の要素W(p)を、ウエイトWp
とし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力することを特徴とするウエイト計算方法。 - 【請求項5】 アダプティブアレーアンテナを用いて受
信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、
該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイト
を計算するウエイト計算方法において、 あらかじめ設定された数Nele、閾値THに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比DNe(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算し、 【数9】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算し、 【数10】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算し、 p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルRxdを計算し、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W1=Rxx -1・Rxd(但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルW1を計算し、 e=1,2,…,Neleの中から最大の|He(0)|(但
し|He(0)|はHe(0)の絶対値を表す)を持つe=e
maxを探し、 p行の要素W0(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルW0を計算し、 【数11】 Rxxの行列式Δを計算し、 行列式Δの絶対値|Δ|を前記閾値THと比較し、 |Δ|≧THの場合、W1のp行目の要素W1(p)を、
ウエイトWpとし、 |Δ|<THの場合、W0のp行目の要素W0(p)を、
ウエイトWpとし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力することを特徴とするウエイト計算方法。 - 【請求項6】 アダプティブアレーアンテナを用いて受
信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、
該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイト
を計算するウエイト計算方法において、 あらかじめ設定された数Nele、閾値THに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比の逆数DNe -1(e=
1,2,…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算し、 【数12】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算し、 【数13】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算し、 p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルRxdを計算し、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W1=Rxx -1・Rxd(但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルW1を計算し、 e=1,2,…,Neleの中から最大の|He(0)|(但
し|He(0)|はHe(0)の絶対値を表す)を持つe=e
maxを探し、 p行の要素W0(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルW0を計算し、 【数14】 Rxxの行列式Δを計算し、 行列式Δの絶対値|Δ|を前記閾値THと比較し、 |Δ|≧THの場合、W1のp行目の要素W1(p)を、
ウエイトWpとし、 |Δ|<THの場合、W0のp行目の要素W0(p)を、
ウエイトWpとし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力することを特徴とするウエイト計算方法。 - 【請求項7】 アダプティブアレーアンテナを用いて受
信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、
該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイト
を計算するウエイト計算装置において、 あらかじめ設定された数Neleに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比DNe(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算する手段と、 【数15】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算する手段と、 【数16】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算する手段と、 p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルRxdを計算する手段と、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 連立一次方程式RxxW=Rxdを満足するNele次の列ベ
クトルWを計算する手段と、 前記列ベクトルWのp行目の要素W(p)を、ウエイトWp
とし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力する出力手段とを備えることを特徴とするウエイト計
算装置。 - 【請求項8】 アダプティブアレーアンテナを用いて受
信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、
該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイト
を計算するウエイト計算装置において、 あらかじめ設定された数Neleに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比の逆数DNe -1(e=
1,2,…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算する手段と、 【数17】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算する手段と、 【数18】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算する手段と、 p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルRxdを計算する手段と、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 連立一次方程式RxxW=Rxdを満足するNele次の列ベ
クトルWを計算する手段と、 前記列ベクトルWのp行目の要素W(p)を、ウエイトWp
とし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力する出力手段とを備えることを特徴とするウエイト計
算装置。 - 【請求項9】 アダプティブアレーアンテナを用いて受
信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定し、
該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイト
を計算するウエイト計算装置において、 あらかじめ設定された数Neleに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比DNe(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算する手段と、 【数19】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算する手段と、 【数20】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算する手段と、 p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルRxdを計算する手段と、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W=Rxx -1・Rxd(但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルWを計算する手段
と、 前記列ベクトルWのp行目の要素W(p)を、ウエイトWp
とし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力する出力手段とを備えることを特徴とするウエイト計
算装置。 - 【請求項10】 アダプティブアレーアンテナを用いて
受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定
し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエ
イトを計算するウエイト計算装置において、 あらかじめ設定された数Neleに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比の逆数DNe -1(e=
1,2,…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算する手段と、 【数21】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算する手段と、 【数22】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算する手段と、 p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルRxdを計算する手段と、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W=Rxx -1・Rxd(但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルWを計算する手段
と、 前記列ベクトルWのp行目の要素W(p)を、ウエイトWp
とし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力する出力手段とを備えることを特徴とするウエイト計
算装置。 - 【請求項11】 アダプティブアレーアンテナを用いて
受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定
し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエ
イトを計算するウエイト計算装置において、 あらかじめ設定された数Nele、閾値THに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比DNe(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算する手段と、 【数23】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算する手段と、 【数24】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算する手段と、p行の要素Rxd(p)が次式で表されるN
ele次の列ベクトルRxdを計算する手段と、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W1=Rxx -1・Rxd但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルW1を計算する手
段と、 e=1,2,…,Neleの中から最大の|He(0)|(但
し|He(0)|はHe(0)の絶対値を表す)を持つe=e
maxを探す手段と、 p行の要素W0(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルW0を計算する手段と、 【数25】 Rxxの行列式Δを計算する手段と、 行列式Δの絶対値|Δ|を前記閾値THと比較する手段
と、 |Δ|≧THの場合、W1のp行目の要素W1(p)を、
ウエイトWpとし、 |Δ|<THの場合、W0のp行目の要素W0(p)を、
ウエイトWpとし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力する出力手段とを備えることを特徴とするウエイト計
算装置。 - 【請求項12】 アダプティブアレーアンテナを用いて
受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定
し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエ
イトを計算するウエイト計算装置において、 あらかじめ設定された数Nele、閾値THに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比の逆数DNe -1(e=
1,2,…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算する手段と、 【数26】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算する手段と、 【数27】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算する手段と、p行の要素Rxd(p)が次式で表されるN
ele次の列ベクトルRxdを計算する手段と、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W1=Rxx -1・Rxd(但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルW1を計算する手
段と、 e=1,2,…,Neleの中から最大の|He(0)|(但
し|He(0)|はHe(0)の絶対値を表す)を持つe=e
maxを探す手段と、 p行の要素W0(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルW0を計算する手段と、 【数28】 Rxxの行列式Δを計算する手段と、 行列式Δの絶対値|Δ|を前記閾値THと比較する手段
と、 |Δ|≧THの場合、W1のp行目の要素W1(p)を、
ウエイトWpとし、 |Δ|<THの場合、W0のp行目の要素W0(p)を、
ウエイトWpとし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力する出力手段とを備えることを特徴とするウエイト計
算装置。 - 【請求項13】 アダプティブアレーアンテナを用いて
受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定す
るインパルス応答測定装置と、 伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエイトを
計算するウエイト計算装置と、 計算されたウエイトを用いて前記アンテナの指向性を制
御し、遅延波の抑圧された信号を復調部へと出力する指
向性制御装置とを備えるウエイト計算システムにおい
て、 前記ウエイト計算装置は、請求項7乃至12のいずれか
一項に記載のウエイト計算装置を用いることを特徴とす
るウエイト計算システム。 - 【請求項14】 アダプティブアレーアンテナを用いて
受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定
し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエ
イトを計算するウエイト計算方法において、 あらかじめ設定された数Neleに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比DNe(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算し、 【数29】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算し、 【数30】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算し、 p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルRxdを計算し、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 連立一次方程式Rxx・W=Rxdを満足するNele次の列
ベクトルWを計算し、 前記列ベクトルWのp行目の要素W(p)を、ウエイトWp
とし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力するウエイト計算方法をコンピュータに実行させるた
めのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項15】 アダプティブアレーアンテナを用いて
受信した受信信号から伝搬路のインパルス応答を測定
し、該伝搬路のインパルス応答から前記アンテナのウエ
イトを計算するウエイト計算方法において、 あらかじめ設定された数Nele、閾値THに対して、 Nele個の参照信号対雑音電力比DNe(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 Nele個の複素インパルス応答he(k)(e=1,2,
…,Nele)を入力し、 p行q列の要素N(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Nを計算し、 【数31】 但しDNp -1はDNpの逆数を表す p行q列の要素H(p,q)が次式で表されるNele次
の正方行列Hを計算し、 【数32】 但しhp *(k)はhp(k)の複素共役を表す 式Rxx=H+Nで表されるNele次の正方行列Rxxを計
算し、 p行の要素Rxd(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルRxdを計算し、 Rxd(p)=hp *(0) 但しhp *(0)はhp(0)の複素共役を表す 式W1=Rxx -1・Rxd(但しRxx -1はRxxの逆行列を表
す)で表されるNele次の列ベクトルW1を計算し、 e=1,2,…,Neleの中から最大の|He(0)|(但
し|He(0)|はHe(0)の絶対値を表す)を持つe=e
maxを探し、 p行の要素W0(p)が次式で表されるNele次の列ベクト
ルW0を計算し、 【数33】 Rxxの行列式Δを計算し、 行列式Δの絶対値|Δ|を前記閾値THと比較し、 |Δ|≧THの場合、W1のp行目の要素W1(p)を、
ウエイトWpとし、 |Δ|<THの場合、W0のp行目の要素W0(p)を、
ウエイトWpとし、 Nele個のウエイトWp(p=1,2,…,Nele)を出
力するウエイト計算方法をコンピュータに実行させるた
めのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体。
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