JP2009011001A - Adaptive array antenna system and weighting factor calculation control method - Google Patents

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嵩 石
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徹 須永
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce power consumption by reducing the amount of calculation required to obtain an appropriate weighting factor. <P>SOLUTION: An adaptive array antenna system includes a weight calculating unit 10 for calculating a weighting factor of a received signal by adaptive control, a converging state evaluating unit 14 for evaluating a converging state of the adaptive control, and a weight calculation control unit 16 for controlling an operation of the adaptive control performed by the weight calculating unit 10, depending on the result of evaluation of the converging state. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、アダプティブアレーアンテナシステムおよび重み係数算出制御方法に関する。   The present invention relates to an adaptive array antenna system and a weighting factor calculation control method.

従来、アダプティブアレーアンテナシステムでは、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、各アンテナ素子の受信信号をアレーアンテナの指向性を制御するための重み係数を用いて重み付けした後に合成し出力している。また、その重み係数の算出方法としては、最小２乗誤差法（ＭＭＳＥ；Minimum Mean Square Error）に基づく適応アルゴリズムにより、各アンテナ素子の受信信号と参照信号との二乗誤差が最小になるように適応制御して重み係数を算出するものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。上記したＭＭＳＥベースの適応アルゴリズムとしては、ＬＭＳ（Least Mean Square）やＲＬＳ（Recursive Least-Squares）などが使用される。   Conventionally, an adaptive array antenna system is provided with an array antenna composed of a plurality of antenna elements, and the received signals of each antenna element are weighted using a weighting factor for controlling the directivity of the array antenna and then synthesized and output. . The weighting coefficient is calculated by an adaptive algorithm based on a minimum mean square error (MMSE) method so that the square error between the received signal of each antenna element and the reference signal is minimized. A device that calculates a weighting coefficient by controlling is known (for example, see Non-Patent Document 1). As the above MMSE-based adaptive algorithm, LMS (Least Mean Square), RLS (Recursive Least-Squares), or the like is used.

また、上記した重み係数の更新のための計算量を削減して演算処理装置（例えばデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ））の消費電力を低減させるシステムが検討されている。このようなシステムとして、受信信号の伝搬路特性を評価し、この評価結果に応じて上記した重み係数の更新回数を制御することにより、重み係数の更新のための計算量を削減するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。伝搬路特性を表すものとしては、例えば、移動端末装置のフェージング速度が利用され、フェージング速度が所定値よりも遅ければ、重み係数自体にそれほど変動はないものと判断し、先行するフレームで算出された重み係数をそのまま用いることにより重み係数の更新回数を減らしている。例えば更新回数を所定のフレーム数ごとに１フレームの割合としている。
また、受信信号にＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）エラー等の受信エラーが発生するほど重み係数の誤差が広がるまで重み係数の更新処理を行わないものもある。
菊間信良著，「アレーアンテナによる適応信号処理」，株式会社科学技術出版，１９９８年１１月，ｐ．１３−６６ 特開２００２−７７０１２号公報 In addition, a system that reduces the amount of calculation for updating the weighting factor described above to reduce the power consumption of an arithmetic processing device (for example, a digital signal processor (DSP)) has been studied. As such a system, it is known that the propagation characteristics of a received signal are evaluated, and the number of times of updating the weighting factor is controlled according to the evaluation result, thereby reducing the amount of calculation for updating the weighting factor. (For example, refer to Patent Document 1). For example, if the fading speed of the mobile terminal device is used and the fading speed is slower than a predetermined value, it is determined that the weighting coefficient itself does not vary so much, and is calculated in the preceding frame. The weight coefficient update frequency is reduced by using the weight coefficient as it is. For example, the number of updates is set to a ratio of one frame for every predetermined number of frames.
In some cases, the weighting coefficient update process is not performed until the weighting coefficient error increases as reception errors such as CRC (Cyclic Redundancy Check) errors occur in the received signal.
Nobuyoshi Kikuma, “Adaptive signal processing by array antenna”, Science and Technology Publishing Co., Ltd., November 1998, p. 13-66 JP 2002-77012 A

しかし、上述した従来の技術では、以下に示す問題がある。
移動端末装置のフェージング速度に基づいて重み係数の更新回数を減らすシステムでは、重み係数の更新回数の低減可否の判断は経験的に得られた条件に頼ることになるので、必ずしも重み係数の変動に対応して更新回数が減らされるとは限らず、受信品質が劣化する虞がある。
また、受信エラーが発生してから重み係数の更新を行うシステムでは、受信品質に重大な悪影響を及ぼす虞があり、好ましくない。
受信信号の伝搬路特性の変動に重み係数を的確に追従させるためには、重み係数の更新回数を減らすことは望ましくない一方、計算量が多いことは移動端末の消費電流を大きくし、電池の大型化や電池寿命の短命化といった悪影響を及ぼす。 However, the conventional techniques described above have the following problems.
In a system that reduces the number of weight coefficient updates based on the fading speed of the mobile terminal device, the determination of whether or not the weight coefficient update frequency can be reduced depends on empirically obtained conditions. Correspondingly, the number of updates is not necessarily reduced, and reception quality may be degraded.
In addition, in a system in which the weighting coefficient is updated after a reception error occurs, there is a possibility that the reception quality may be seriously adversely affected.
In order to make the weighting factor accurately follow the fluctuations in the propagation path characteristics of the received signal, it is not desirable to reduce the number of times the weighting factor is updated, but a large amount of calculation increases the current consumption of the mobile terminal, It has adverse effects such as an increase in size and a shortened battery life.

このような理由から、適切な重み係数を得るとともに、その計算量を減らすことが要望されている。   For these reasons, it is desired to obtain an appropriate weight coefficient and reduce the amount of calculation.

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、適切な重み係数を得るのに要する計算量を減らすことにより、低消費電力化を図ることができるアダプティブアレーアンテナシステムおよび重み係数算出制御方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is an adaptive array antenna system capable of reducing power consumption by reducing the amount of calculation required to obtain an appropriate weighting coefficient. And providing a weighting factor calculation control method.

上記の課題を解決するために、請求項１に記載のアダプティブアレーアンテナシステムは、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、前記各アンテナ素子で受信された受信信号を重み係数により重み付けして合成し出力するアダプティブアレーアンテナシステムにおいて、前記受信信号のうち複数のエレメントからなる既知の信号ごとに前記重み係数の１回の更新処理を行うものであって、該１回の更新処理において、前記既知の信号に対して前記エレメント単位で前記重み係数の算出のための適応制御演算を順次実行し、該適応制御演算の停止時点で得られた重み係数を使用して前記重み係数の更新を行う重み係数計算手段と、前記エレメント単位での前記適応制御演算ごとに、前記適応制御演算が収束したか否かを判断する評価手段と、前記評価手段により前記適応制御演算が収束したと判断されると、前記重み係数計算手段に対して前記適応制御演算を停止させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, an adaptive array antenna system according to claim 1 includes an array antenna including a plurality of antenna elements, and weights received signals received by the antenna elements by a weighting factor. In the adaptive array antenna system for outputting, the weighting coefficient is updated once for each known signal composed of a plurality of elements in the received signal. In the one-time updating process, the known Weights for sequentially executing the adaptive control calculation for calculating the weighting coefficient in units of the elements for the signal and updating the weighting coefficient using the weighting coefficient obtained when the adaptive control calculation is stopped Coefficient calculation means and an evaluation for determining whether or not the adaptive control computation has converged for each adaptive control computation in the element unit. It means, when the adaptive control calculated by the evaluation means is determined to have converged, is characterized in that and a control means for stopping the adaptive control operation on the weighting factor calculation means.

請求項２に記載のアダプティブアレーアンテナシステムにおいては、前記重み係数計算手段は、最小２乗誤差法に基づく適応アルゴリズムにより、参照信号と出力信号の移動平均二乗誤差が最小となるように前記適応制御演算を実行し、前記評価手段は、前記移動平均二乗誤差が所定値を連続して所定回数下回った場合に、前記適応制御演算が収束したと判断することを特徴とする。   3. The adaptive array antenna system according to claim 2, wherein the weighting factor calculation means uses the adaptive algorithm based on the least square error method so that the moving average square error between the reference signal and the output signal is minimized. A calculation is executed, and the evaluation means determines that the adaptive control calculation has converged when the moving average square error continuously falls below a predetermined value a predetermined number of times.

請求項３に記載のアダプティブアレーアンテナシステムにおいては、前記重み係数計算手段は、最小２乗誤差法に基づく適応アルゴリズムにより、参照信号と出力信号の移動平均二乗誤差が最小となるように前記適応制御演算を実行し、前記評価手段は、前記移動平均二乗誤差の変化率が所定値を下回った場合に、前記適応制御演算が収束したと判断することを特徴とする。   4. The adaptive array antenna system according to claim 3, wherein the weighting factor calculation means performs the adaptive control so that a moving average square error between the reference signal and the output signal is minimized by an adaptive algorithm based on a least square error method. A calculation is performed, and the evaluation means determines that the adaptive control calculation has converged when a rate of change of the moving average square error falls below a predetermined value.

請求項４に記載の重み係数算出制御方法は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、前記各アンテナ素子で受信された受信信号を重み係数により重み付けして合成し出力するアダプティブアレーアンテナシステムにおける重み係数算出制御方法であって、前記受信信号のうち複数のエレメントからなる既知の信号ごとに前記重み係数の１回の更新処理を行うステップと、該１回の更新処理において、前記既知の信号に対して前記エレメント単位で前記重み係数の算出のための適応制御演算を順次実行するステップと、前記エレメント単位での前記適応制御演算ごとに、前記適応制御演算が収束したか否かを判断するステップと、前記適応制御演算が収束したと判断されると、前記適応制御演算を停止させるステップと、該適応制御演算の停止時点で得られた重み係数を使用して前記重み係数の更新を行うステップと、を含むことを特徴とする。   The weighting factor calculation control method according to claim 4 is provided in an adaptive array antenna system including an array antenna including a plurality of antenna elements, and combining and outputting reception signals received by the antenna elements by weighting factors. A weight coefficient calculation control method, comprising: performing one update process of the weight coefficient for each known signal composed of a plurality of elements of the received signal; and in the one update process, the known signal Sequentially executing adaptive control calculation for calculating the weighting factor in units of elements, and determining whether the adaptive control calculation has converged for each adaptive control calculation in units of elements. Determining that the adaptive control computation has converged, stopping the adaptive control computation; and Using the weighting coefficients obtained at the stop time of the operation, characterized in that it comprises the steps of: updating the weighting factor.

本発明によれば、重み係数の計算における適応制御の収束状況が評価され、この評価結果に応じて該適応制御の動作が制御されるので、適切な重み係数を得るのに要する計算量を減らすことができる。この結果としてＤＳＰ等の消費電力が低減されるので、低消費電力化を図ることができる。   According to the present invention, the convergence state of the adaptive control in the calculation of the weighting factor is evaluated, and the operation of the adaptive control is controlled according to the evaluation result. Therefore, the amount of calculation required to obtain an appropriate weighting factor is reduced. be able to. As a result, the power consumption of the DSP or the like is reduced, so that the power consumption can be reduced.

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。なお、本実施形態では、無線通信方式として、「cdma2000 lxEV-DO」と呼ばれる符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式を例に挙げて説明する。
図１は、本発明の実施形態によるアダプティブアレーアンテナシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すアダプティブアレーアンテナシステムは、「cdma2000 lxEV-DO」方式の無線通信システムにおいて、例えば移動局（例えば携帯電話機）に具備されるものであり、無線基地局から送信された無線信号を複数（図１の例では４個）のアンテナ素子ＡＮＴ１〜ＡＮＴ４からなるアレーアンテナを用いて受信し、この受信信号を重み係数で重み付けして合成するものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a code division multiple access (CDMA) system called “cdma2000 lxEV-DO” will be described as an example of a wireless communication system.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an adaptive array antenna system according to an embodiment of the present invention. The adaptive array antenna system shown in FIG. 1 is provided in, for example, a mobile station (for example, a mobile phone) in a “cdma2000 lxEV-DO” wireless communication system, and a plurality of wireless signals transmitted from a wireless base station are received. Reception is performed using an array antenna including four antenna elements ANT1 to ANT4 (in the example of FIG. 1), and the received signals are weighted with a weighting factor and combined.

図２は、「cdma2000 lxEV-DO」方式の無線通信システムにおいて、無線基地局から移動局へ無線信号を伝送する際に使用されるフレームの構成の一部を示す図である。上記図１のシステムが無線信号を受信する際には図２のフレームが使用される。図２には、フレーム内に時分割で複数多重されているタイムスロットの構成を示している。この図２において、パイロット（Ｐｉｌｏｔ）信号は既知の信号であり、ＣＤＭＡ方式における拡散信号（ＰＮ符号）の９６個のエレメント（９６チップ）で構成されている。パイロット信号は適応制御による重み係数の算出に使用される。例えば、パイロット信号１０１は、後続のＭＡＣ信号から次のパイロット信号１０２までの区間の受信信号用の重み係数Ｗkの算出に使用される。 FIG. 2 is a diagram illustrating a part of a configuration of a frame used when a radio signal is transmitted from a radio base station to a mobile station in a “cdma2000 lxEV-DO” radio communication system. When the system of FIG. 1 receives a radio signal, the frame of FIG. 2 is used. FIG. 2 shows a configuration of time slots multiplexed in a time division manner in a frame. In FIG. 2, a pilot signal is a known signal and is composed of 96 elements (96 chips) of a spread signal (PN code) in the CDMA system. The pilot signal is used for calculating a weighting factor by adaptive control. For example, the pilot signal 101 is used to calculate the weighting factor W k for the received signal in the section from the subsequent MAC signal to the next pilot signal 102.

図１において、アダプティブアレーアンテナシステムは、４個のアンテナ素子ＡＮＴ１〜ＡＮＴ４からなるアレーアンテナと無線部２と乗算器４と加算器８とウエイト計算部１０と参照信号記憶部１２と収束状況評価部１４とウエイト計算制御部１６とを備える。
無線部２は、アンテナ素子ＡＮＴ１〜４からの４個の無線信号を増幅してベースバンド信号へ変換後、Ａ／Ｄ変換器（Analog to Digital Converter）によりデジタル信号に変換して受信信号ｘ1〜ｘ4を出力する。これら受信信号ｘ1〜ｘ4はアンテナ素子ＡＮＴ１〜４にそれぞれ対応している。 1, the adaptive array antenna system includes an array antenna including four antenna elements ANT1 to ANT4, a radio unit 2, a multiplier 4, an adder 8, a weight calculation unit 10, a reference signal storage unit 12, and a convergence state evaluation unit. 14 and a weight calculation control unit 16.
Radio unit 2 is converted to amplify the four radio signals from the antenna elements ANT1~4 to a baseband signal, A / D converter (Analog to Digital Converter) received signal into a digital signal by x 1 and it outputs the ~x 4. These received signals x 1 ~x 4 correspond respectively to the antenna elements ANT1～4.

乗算器４は、アンテナ素子ＡＮＴ１〜４の各々に対応して設けられている。各乗算器４には、該当するアンテナ素子に対応する受信信号が無線部２から入力される。また、各乗算器４には、当該アンテナ素子に対応する重み係数がウエイト計算部１０から入力される。   The multiplier 4 is provided corresponding to each of the antenna elements ANT1 to ANT4. Each multiplier 4 receives a reception signal corresponding to the corresponding antenna element from the radio unit 2. Each multiplier 4 receives a weight coefficient corresponding to the antenna element from the weight calculation unit 10.

乗算器４は、入力された受信信号に対して、ウエイト計算部１０からの重み係数を乗ずることにより、重み付けを行う。この重み付け後の受信信号は、加算器８に入力される。加算器８は、各乗算器４から入力された重み付け後の受信信号を加算することにより合成して出力信号Ｙを生成し出力する。また、この出力信号Ｙはウエイト計算部１０に入力される。   The multiplier 4 performs weighting by multiplying the input received signal by a weighting coefficient from the weight calculation unit 10. The weighted received signal is input to the adder 8. The adder 8 adds and combines the weighted received signals input from the multipliers 4 to generate and output an output signal Y. The output signal Y is input to the weight calculation unit 10.

ウエイト計算部１０（重み係数計算手段）は、ＭＭＳＥベースの適応アルゴリズムにより、アンテナ素子ＡＮＴ１〜４からなるアレーアンテナの指向性を制御するための重み係数ｗ1〜ｗ4を算出する。この適応アルゴリズムとしては、ＬＭＳ（Least Mean Square）やＲＬＳ（Recursive Least-Squares）などが利用可能である。 Weight calculation unit 10 (weighting coefficient calculation means), the MMSE-based adaptive algorithm to calculate the weighting coefficients w 1 to w 4 for controlling the directivity of the array antenna consisting of antenna elements ANT1～4. As this adaptive algorithm, LMS (Least Mean Square), RLS (Recursive Least-Squares), etc. can be used.

ウエイト計算部１０には、参照信号記憶部１２からの参照信号ｒと無線部２からの受信信号ｘ1〜ｘ4と出力信号Ｙとウエイト計算制御部１６からの制御命令とが入力される。参照信号記憶部１２は上記図２に示した既知のパイロット信号に対応する参照信号ｒを予め記憶している。 The weight calculation unit 10 receives a reference signal r from the reference signal storage unit 12, received signals x 1 to x 4 from the radio unit 2, an output signal Y, and a control command from the weight calculation control unit 16. The reference signal storage unit 12 stores in advance a reference signal r corresponding to the known pilot signal shown in FIG.

ウエイト計算部１０は、入力された参照信号ｒと受信信号ｘ1〜ｘ4と出力信号Ｙを使用して、参照信号ｒと出力信号Ｙの移動平均二乗誤差Ｅが最小となるように適応制御して重み係数ｗ1〜ｗ4を算出する。この重み係数の算出処理は、９６チップからなるパイロット信号に対して実行される。すなわち、パイロット信号が受信される度に、算出結果の重み係数ｗ1〜ｗ4が、それぞれ対応する乗算器４に入力され、重み係数が更新される。 Weight calculation unit 10 uses the output signal Y and the reference signal r inputted with the received signal x 1 ~x 4, adapted to the moving average square error E of the reference signal r and the output signal Y becomes the minimum control Thus, weighting factors w 1 to w 4 are calculated. This weighting factor calculation process is executed for a pilot signal consisting of 96 chips. That is, each time a pilot signal is received, the weighting factors w 1 to w 4 as calculation results are input to the corresponding multipliers 4 and the weighting factors are updated.

ウエイト計算部１０は、重み係数の一回の更新処理において、パイロット信号中の１番目のチップから順にチップ単位で、適応制御の演算を実行する。そして、ウエイト計算制御部１６から制御命令を受けた場合には、この制御命令に従って適応制御の演算を実行する。   The weight calculation unit 10 performs calculation of adaptive control in units of chips in order from the first chip in the pilot signal in one update process of the weighting coefficient. When a control command is received from the weight calculation control unit 16, an adaptive control calculation is executed in accordance with the control command.

また、ウエイト計算部１０は、パイロット信号のチップ単位での適応制御の演算毎に、上記移動平均二乗誤差Ｅを収束状況評価部１４へ出力する。移動平均二乗誤差Ｅは、（１），（２）式で定義される。   Further, the weight calculation unit 10 outputs the moving average square error E to the convergence state evaluation unit 14 for each calculation of adaptive control in units of chips of the pilot signal. The moving average square error E is defined by equations (1) and (2).

Figure 2009011001
Figure 2009011001
Figure 2009011001
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但し、ｔは１番目のチップから９６番目のチップまでのチップ単位の時刻、
ｒ(t)は時刻ｔの参照信号、
Ｗk(t)は時刻ｔにおける重み係数ベクトル[ｗ(t)1〜ｗ(t)4]、
Ｘ(t)は時刻ｔにおける受信信号ベクトル[ｘ(t)1〜ｘ(t)4]、
ｅ(t)は時刻ｔにおける瞬時の２乗誤差、
Ｅ(m)は移動平均区間ｍにおける移動平均二乗誤差、
Ｌは移動平均長、
ｔnはｎ番目のチップに対応する時刻（ｎ＝１，２，３，…，９６）、
Hは複素共役転置の表記、
*は複素共役の表記、
である。 Where t is the time in chip units from the first chip to the 96th chip,
r (t) is a reference signal at time t,
W k (t) is a weighting coefficient vector [w (t) 1 to w (t) 4 ] at time t,
X (t) is a received signal vector [x (t) 1 to x (t) 4 ] at time t,
e (t) is the instantaneous square error at time t,
E (m) is a moving average square error in the moving average section m,
L is the moving average length,
t n is the time corresponding to the n th chip (n = 1, 2, 3,..., 96),
H is the notation of complex conjugate transpose,
* Is a complex conjugate notation,
It is.

収束状況評価部１４（評価手段）は、ウエイト計算部１０からの移動平均二乗誤差Ｅに基づいて、該ウエイト計算部１０による適応制御の収束状況を評価する。この評価方法については後述する。収束状況評価部１４は、その評価結果をウエイト計算制御部１６へ出力する。   The convergence status evaluation unit 14 (evaluation means) evaluates the convergence status of adaptive control by the weight calculation unit 10 based on the moving average square error E from the weight calculation unit 10. This evaluation method will be described later. The convergence status evaluation unit 14 outputs the evaluation result to the weight calculation control unit 16.

ウエイト計算制御部１６（制御手段）は、収束状況評価部１４からの評価結果に応じて、ウエイト計算部１０による適応制御の動作を制御する。この適応制御の動作制御方法については後述する。   The weight calculation control unit 16 (control means) controls the operation of adaptive control by the weight calculation unit 10 in accordance with the evaluation result from the convergence state evaluation unit 14. The adaptive control operation control method will be described later.

次に、上記した適応制御の収束状況の評価方法について説明する。
本実施形態では、移動平均二乗誤差Ｅに基づいてウエイト計算部１０による適応制御の収束状況を評価する。この評価方法としては各種の方法が考えられるが、その例を挙げて以下に説明する。
初めに、第１の評価方法を説明する。図３は、第１の評価方法を説明するための図である。この第１の評価方法では、図３に示すように、移動平均二乗誤差Ｅが、所定の閾値Ｔｈを連続して所定回数下回れば、ウエイト計算部１０による適応制御が収束したと判断する。あるいは、移動平均二乗誤差Ｅが、所定の閾値Ｔｈを１回でも下回れば適応制御が収束したと判断するようにしてもよい。上記閾値Ｔｈの値には、例えばＣＩＲのダイナミックレンジに基づいてＣＩＲの下限界値に対応する値を選択すればよい。 Next, a method for evaluating the convergence status of the above-described adaptive control will be described.
In this embodiment, the convergence state of adaptive control by the weight calculation unit 10 is evaluated based on the moving average square error E. Various methods can be considered as this evaluation method, and examples thereof will be described below.
First, the first evaluation method will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining the first evaluation method. In the first evaluation method, as shown in FIG. 3, if the moving average square error E is continuously lower than the predetermined threshold value Th by a predetermined number of times, it is determined that the adaptive control by the weight calculation unit 10 has converged. Alternatively, it may be determined that the adaptive control has converged if the moving average square error E falls below the predetermined threshold Th once. For the value of the threshold Th, a value corresponding to the lower limit value of the CIR may be selected based on, for example, the dynamic range of the CIR.

次に、第２の評価方法を説明する。この第２の評価方法では、移動平均二乗誤差Ｅの変化率に基づいて、ウエイト計算部１０による適応制御が収束したか否かを判断する。移動平均二乗誤差Ｅの変化率βは（３）式により定義される。   Next, the second evaluation method will be described. In this second evaluation method, based on the rate of change of the moving average square error E, it is determined whether or not the adaptive control by the weight calculation unit 10 has converged. The rate of change β of the moving average square error E is defined by equation (3).

Figure 2009011001
Figure 2009011001

そして、変化率βが所定の閾値β0よりも小さければ収束したと判断する。   If the rate of change β is smaller than a predetermined threshold value β0, it is determined that the convergence has occurred.

収束状況評価部１４は、ウエイト計算部１０による適応制御が収束したと判断した時点で、その旨をウエイト計算制御部１６へ通知する。   When it is determined that the adaptive control by the weight calculation unit 10 has converged, the convergence state evaluation unit 14 notifies the weight calculation control unit 16 to that effect.

上記したように本実施形態では、移動平均二乗誤差Ｅに基づいてウエイト計算部１０による適応制御が収束したと判断する。移動平均二乗誤差は、ＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）の改善度と相関があることが知られている。ＣＩＲは受信特性を表すものである。従って、良好なＣＩＲに対応する閾値Ｔｈあるいはβ0を使用することにより、収束したと判断された時点での重み係数は、受信品質を良好に保つことができるものとなる。   As described above, in the present embodiment, it is determined that the adaptive control by the weight calculation unit 10 has converged based on the moving average square error E. It is known that the moving average square error has a correlation with the improvement degree of CIR (Carrier to Interference Ratio). CIR represents reception characteristics. Therefore, by using the threshold value Th or β0 corresponding to a good CIR, the weighting coefficient at the time when it is determined that it has converged can keep the reception quality good.

次に、上記した適応制御の動作制御方法について説明する。本実施形態では、ウエイト計算部１０による１パイロット毎の重み係数の更新処理において、上記した評価方法によりウエイト計算部１０による適応制御が収束したと判断された時点から以降の当該重み係数更新処理における計算量を削減するように、ウエイト計算部１０による適応制御の動作を制御する。この適応制御の動作制御方法としては各種の方法が考えられるが、その例を挙げて以下に説明する。   Next, the operation control method of the adaptive control described above will be described. In the present embodiment, in the updating process of the weighting factor for each pilot by the weight calculation unit 10, in the weighting factor updating process after the time point when the adaptive control by the weight calculation unit 10 is determined to have converged by the above-described evaluation method. The operation of adaptive control by the weight calculation unit 10 is controlled so as to reduce the calculation amount. Various methods can be considered as the operation control method of the adaptive control, and an example thereof will be described below.

初めに、第１の動作制御方法を説明する。この第１の動作制御方法では、ウエイト計算部１０による適応制御が収束したと判断された時点から以降は、適応制御の動作を停止させる。これにより、ウエイト計算部１０は、該動作停止命令を受けた時点から以降のチップに対する適応制御の演算を行わない。そしてウエイト計算部１０は、重み係数の更新には、該動作停止時点で得られている重み係数を使用する。この結果、ウエイト計算部１０における重み係数の更新のための計算量が削減される。   First, the first operation control method will be described. In the first operation control method, the operation of the adaptive control is stopped after it is determined that the adaptive control by the weight calculation unit 10 has converged. As a result, the weight calculation unit 10 does not perform the adaptive control calculation for the subsequent chips from the time when the operation stop command is received. The weight calculation unit 10 uses the weighting coefficient obtained at the time of stopping the operation for updating the weighting coefficient. As a result, the calculation amount for updating the weighting coefficient in the weight calculation unit 10 is reduced.

次に、第２の動作制御方法を説明する。図４は、第２の動作制御方法を説明するための図である。この第２の動作制御方法では、図４に示すように、ウエイト計算部１０による適応制御が収束したと判断された時点から以降は、適応制御を１チップ毎ではなく間欠的に動作させる。これにより、ウエイト計算部１０は、該動作開始命令を受けた時点から次の１チップに対してのみ、適応制御の演算を行う。そして、ウエイト計算部１０は、重み係数の更新には、最後の適応制御の演算で得られた重み係数を使用する。この結果、ウエイト計算部１０における重み係数の更新のための計算量が削減されるとともに、重み係数が適用される受信信号にできる限り近い時間まで適応制御が行われるので、重み係数の精度が向上する。   Next, the second operation control method will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining the second operation control method. In the second operation control method, as shown in FIG. 4, after it is determined that the adaptive control by the weight calculation unit 10 has converged, the adaptive control is operated intermittently rather than for each chip. As a result, the weight calculation unit 10 performs adaptive control calculation only for the next one chip from the time when the operation start command is received. Then, the weight calculation unit 10 uses the weighting coefficient obtained by the last adaptive control calculation for updating the weighting coefficient. As a result, the amount of calculation for updating the weighting factor in the weight calculation unit 10 is reduced, and adaptive control is performed until the time as close as possible to the received signal to which the weighting factor is applied, so that the accuracy of the weighting factor is improved. To do.

なお、上記した間欠動作の方法としては、特定の間隔で動作させてもよい。
また、ウエイト計算部１０による適応制御を間欠動作させている場合に、上記した閾値Ｔｈあるいは閾値β0による収束判断条件が満たされなくなったら、該適応制御を定常動作に戻すようにしてもよい。
また、動作間隔を適応的に制御するようにしてもよい。この動作間隔を適応的に制御する方法では、収束状況評価部１４により、一旦、収束したと判断された時点から以降の移動平均二乗誤差Ｅを監視させる。そして、移動平均二乗誤差Ｅが減少している期間では動作間隔を広げるようにし、一方、移動平均二乗誤差Ｅが増加している期間では動作間隔を狭めるようにする。例えば、（４）式により適応制御する対象のチップ（時刻）を制御する。 The intermittent operation method described above may be operated at specific intervals.
Further, when the adaptive control by the weight calculation unit 10 is intermittently operated, the adaptive control may be returned to the steady operation if the convergence determination condition by the threshold value Th or the threshold value β0 is not satisfied.
Further, the operation interval may be adaptively controlled. In this method of adaptively controlling the operation interval, the convergence state evaluation unit 14 monitors the moving average square error E after the time when it is determined that the convergence has been once performed. The operation interval is widened during the period when the moving average square error E is decreasing, while the operation interval is narrowed during the period when the moving average square error E is increasing. For example, the target chip (time) to be adaptively controlled is controlled by equation (4).

ｔn+1＝ｔn＋Δｔn+1 ・・・（４）
但し、Δｔn+1は、
β(n)＜β0の場合に、Δｔn+1＋１であり、
β(n)≧β0の場合に、１である。 t n + 1 = t n + Δt n + 1 (4)
However, Δt n + 1 is
Δt n + 1 +1 if β (n) <β0,
1 if β (n) ≧ β0.

図５、図６に、上記（４）により適応制御させる動作間隔を適応的に制御した場合のシミュレーション結果を示す。図５は、適応制御演算回数の累積確立分布を示す図である。図６は、ＣＩＲ改善度の累積確立分布を示す図である。
図５に示すように、閾値β0の値に応じて適応制御演算回数は減少している。これに対してＣＩＲ改善度は、図６に示すように、閾値β0の値が変化しても略同じである。このように、本実施形態によれば、受信品質が維持されるとともに、適切な重み係数を得るまでに要する計算量を減らすことができる。これにより、ＤＳＰ等の消費電力が低減される。 FIGS. 5 and 6 show simulation results when the operation interval to be adaptively controlled according to the above (4) is adaptively controlled. FIG. 5 is a diagram illustrating a cumulative probability distribution of the number of adaptive control calculations. FIG. 6 is a diagram showing a cumulative probability distribution of the CIR improvement degree.
As shown in FIG. 5, the number of adaptive control computations decreases according to the value of the threshold value β0. On the other hand, as shown in FIG. 6, the CIR improvement degree is substantially the same even if the value of the threshold value β0 changes. Thus, according to the present embodiment, the reception quality is maintained, and the amount of calculation required to obtain an appropriate weight coefficient can be reduced. Thereby, power consumption of DSP etc. is reduced.

なお、本発明のアダプティブアレーアンテナシステムは、無線基地局にも同様に適用することができる。また、受信信号の重み係数を適応制御により算出するシステムであれば、上記した「cdma2000 lxEV-DO」方式など、各種の無線通信方式に適用可能である。   Note that the adaptive array antenna system of the present invention can be similarly applied to a radio base station. In addition, any system that calculates the weighting factor of a received signal by adaptive control can be applied to various wireless communication systems such as the “cdma2000 lxEV-DO” system described above.

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.

本発明の実施形態によるアダプティブアレーアンテナシステムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the adaptive array antenna system by embodiment of this invention. 図１のシステムが無線信号を受信する際に使用されるフレームの構成の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of structure of the flame | frame used when the system of FIG. 1 receives a radio signal. 本実施形態における適応制御の収束状況の一評価方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating one evaluation method of the convergence state of the adaptive control in this embodiment. 本実施形態における適応制御の一動作制御方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation control method of the adaptive control in this embodiment. 本実施形態における適応制御の一動作制御方法によりシミュレーションした結果を示す第１の図である。It is a 1st figure which shows the result simulated by the one operation control method of the adaptive control in this embodiment. 本実施形態における適応制御の一動作制御方法によりシミュレーションした結果を示す第２の図である。It is a 2nd figure which shows the result simulated by the operation control method of the adaptive control in this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

２…無線部、４…乗算器、８…加算器、１０…ウエイト計算部、１２…参照信号記憶部、１４…収束状況評価部、１６…ウエイト計算制御部、ＡＮＴ１〜ＡＮＴ４…アンテナ素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Radio | wireless part, 4 ... Multiplier, 8 ... Adder, 10 ... Weight calculation part, 12 ... Reference signal memory | storage part, 14 ... Convergence condition evaluation part, 16 ... Weight calculation control part, ANT1-ANT4 ... Antenna element

Claims (4)

複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、前記各アンテナ素子で受信された受信信号を重み係数により重み付けして合成し出力するアダプティブアレーアンテナシステムにおいて、
前記受信信号のうち複数のエレメントからなる既知の信号ごとに前記重み係数の１回の更新処理を行うものであって、該１回の更新処理において、前記既知の信号に対して前記エレメント単位で前記重み係数の算出のための適応制御演算を順次実行し、該適応制御演算の停止時点で得られた重み係数を使用して前記重み係数の更新を行う重み係数計算手段と、
前記エレメント単位での前記適応制御演算ごとに、前記適応制御演算が収束したか否かを判断する評価手段と、
前記評価手段により前記適応制御演算が収束したと判断されると、前記重み係数計算手段に対して前記適応制御演算を停止させる制御手段と、
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システム。 In an adaptive array antenna system comprising an array antenna composed of a plurality of antenna elements, and combining and outputting the received signals received by each antenna element by weighting with a weighting factor,
The weighting coefficient is updated once for each known signal composed of a plurality of elements in the received signal. In the one-time updating process, the known signal is processed in units of elements. Weighting factor calculation means for sequentially executing the adaptive control calculation for calculating the weighting factor and updating the weighting factor using the weighting factor obtained when the adaptive control calculation is stopped;
Evaluation means for determining whether or not the adaptive control calculation has converged for each adaptive control calculation in units of elements;
Control means for causing the weighting factor calculation means to stop the adaptive control calculation when the evaluation means determines that the adaptive control calculation has converged;
An adaptive array antenna system characterized by comprising: 前記重み係数計算手段は、最小２乗誤差法に基づく適応アルゴリズムにより、参照信号と出力信号の移動平均二乗誤差が最小となるように前記適応制御演算を実行し、
前記評価手段は、前記移動平均二乗誤差が所定値を連続して所定回数下回った場合に、前記適応制御演算が収束したと判断する、
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システム。 The weighting factor calculation means performs the adaptive control calculation so that the moving average square error between the reference signal and the output signal is minimized by an adaptive algorithm based on the least square error method,
The evaluation means determines that the adaptive control calculation has converged when the moving average square error continuously falls below a predetermined value a predetermined number of times.
The adaptive array antenna system according to claim 1. 前記重み係数計算手段は、最小２乗誤差法に基づく適応アルゴリズムにより、参照信号と出力信号の移動平均二乗誤差が最小となるように前記適応制御演算を実行し、
前記評価手段は、前記移動平均二乗誤差の変化率が所定値を下回った場合に、前記適応制御演算が収束したと判断する、
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システム。 The weighting factor calculation means performs the adaptive control calculation so that the moving average square error between the reference signal and the output signal is minimized by an adaptive algorithm based on the least square error method,
The evaluation means determines that the adaptive control calculation has converged when the rate of change of the moving average square error is below a predetermined value;
The adaptive array antenna system according to claim 1. 複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナを備え、前記各アンテナ素子で受信された受信信号を重み係数により重み付けして合成し出力するアダプティブアレーアンテナシステムにおける重み係数算出制御方法であって、
前記受信信号のうち複数のエレメントからなる既知の信号ごとに前記重み係数の１回の更新処理を行うステップと、
該１回の更新処理において、前記既知の信号に対して前記エレメント単位で前記重み係数の算出のための適応制御演算を順次実行するステップと、
前記エレメント単位での前記適応制御演算ごとに、前記適応制御演算が収束したか否かを判断するステップと、
前記適応制御演算が収束したと判断されると、前記適応制御演算を停止させるステップと、
該適応制御演算の停止時点で得られた重み係数を使用して前記重み係数の更新を行うステップと、
を含むことを特徴とする重み係数算出制御方法。 A weighting factor calculation control method in an adaptive array antenna system comprising an array antenna comprising a plurality of antenna elements, weighting and combining the received signals received by each antenna element with a weighting factor,
Performing one update process of the weighting factor for each known signal consisting of a plurality of elements of the received signal;
Sequentially executing an adaptive control calculation for calculating the weighting coefficient in units of elements for the known signal in the one-time update process;
Determining whether the adaptive control calculation has converged for each adaptive control calculation in units of elements;
Stopping the adaptive control calculation when it is determined that the adaptive control calculation has converged;
Updating the weighting factor using the weighting factor obtained when the adaptive control computation is stopped;
A weight coefficient calculation control method characterized by comprising:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010235180A (en) * 2009-03-31 2010-10-21 Takazono Sangyo Co Ltd Powdered medicine feeder

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05101306A (en) * 1991-10-07 1993-04-23 Sony Corp Magnetic reproducing device
JPH07169191A (en) * 1993-12-09 1995-07-04 Hitachi Ltd Waveform equalizing device
JP2001223624A (en) * 2000-02-07 2001-08-17 Yrp Mobile Telecommunications Key Tech Res Lab Co Ltd Radio receiver
JP2002077007A (en) * 2000-08-25 2002-03-15 Sanyo Electric Co Ltd Radio base station, array receiver and array reception method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05101306A (en) * 1991-10-07 1993-04-23 Sony Corp Magnetic reproducing device
JPH07169191A (en) * 1993-12-09 1995-07-04 Hitachi Ltd Waveform equalizing device
JP2001223624A (en) * 2000-02-07 2001-08-17 Yrp Mobile Telecommunications Key Tech Res Lab Co Ltd Radio receiver
JP2002077007A (en) * 2000-08-25 2002-03-15 Sanyo Electric Co Ltd Radio base station, array receiver and array reception method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010235180A (en) * 2009-03-31 2010-10-21 Takazono Sangyo Co Ltd Powdered medicine feeder

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