JP3497672B2 - アダプティブアンテナおよびマルチキャリア無線通信システム - Google Patents

アダプティブアンテナおよびマルチキャリア無線通信システム

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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、移動通信システ
ム等において、広帯域信号を複数の搬送波（キャリア）
を用いて伝送するマルチキャリア無線通信システムおよ
びその電波信号を受信するアダプティブアンテナ（ａｄ
ａｐｔｉｖｅ ａｎｔｅｎｎａ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】移動体通信などにおける干渉波などの妨
害信号を抑圧して受信するためのアンテナとして、アダ
プティブアレイアンテナがある。このアンテナは、例え
ば、図１８に示すように、所望波方向へビームを向け、
妨害波の方向にはヌル（零点）を形成するようなパター
ンを受信信号から自動的に形成するものである。
【０００３】アダプティブアンテナは、基本的に複数の
アンテナ素子で構成され、各アンテナ素子で受信された
信号に適当な重み付けを行い、各々合成することにより
上記のような合成パターンが形成されることになる。こ
こで、この重み付け量を決定する方法としては、ある既
知の参照信号に基づいて、実際に受けた受信信号との自
乗誤差成分を最小化するように重みを決定するＬＭＳ
（Ｌｅａｓｔ ＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）方式、所望波の
方向を既知としてＳＮ比最大化を行うＭＳＮ（Ｍａｘｉ
ｍｕｍ Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉ
ｏ）方式、周波数拡散変調信号の受信などにおいて強い
妨害波信号を受信電力最小化により抑圧するＰＩ（Ｐｏ
ｗｅｒ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）方式、周波数変調や位相
変調された信号の持つ振幅成分の定包絡線性を利用し
て、干渉波抑制を行うＣＭＡ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏ
ｄｕｌｕｓ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）方式などが提案され
ている。
【０００４】この従来方式の一例として、ＬＭＳ方式の
アダプティブアンテナの構成例を図１９に示す。図１９
において、複数のアンテナ素子１１には各々重み付け器
１２が接続され、各アンテナで受信された信号は個々に
重み付けされる。これらの信号は加算器１３により加算
されて出力される。ここで、加算出力は受信機へ供給さ
れると共に、基準信号発生回路１４へ入力され、加算出
力の中から希望信号と相関が強く、妨害波と相関の弱い
基準信号を発生する。ここで、あらかじめ基準信号が既
知である場合には、加算出力から基準信号を抽出する過
程は省略可能である。次に、加算出力と基準信号との差
が減算器１５により誤差信号として出力され、制御回路
１６へ入力される。制御回路１６ではこの誤差信号に基
づき各アンテナ素子毎の重みを決定し、各重み付け器１
２を制御することになる。このような構成によるフィー
ドバックを動作させることにより、結果的に各アンテナ
へ設定された重み付けによる合成アンテナパターンは妨
害波方向にヌルを形成し、所望波方向に利得の高いもの
となる。
【０００５】ところで、現在マルチメディア化に対する
注目が高まっているが、無線通信の領域においてもこれ
は例外では無い。今後は音声のみならず、画像情報やデ
ータなど大容量の情報が無線により伝送されることにな
る。従って、一つの情報（チャネル）当たりの電波の周
波数帯域幅も今後は広帯域化していくと考えられる。
【０００６】広帯域信号の伝送に対しては、受信機等の
ハードウェアの広帯域特性の改善が不可欠であるが、こ
の要求に対するハードルは高い。そこで、この問題を解
決する手段として、一つの情報を幾つかの帯域に分割し
て異なる周波数の搬送波（キャリア）に乗せて送信する
マルチキャリア伝送方式が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなマルチキャリア伝送方式の通信システムにおいて、
干渉波を抑圧し、所望波を効率良く受信するためのアダ
プティブアンテナを構成しようとする場合には、キャリ
ア周波数と同数の重み付け器を各アンテナ素子毎に設
け、その制御を行う回路もキャリア周波数と同数だけ設
けることが必要になる。従って、アンテナ構成が大規模
で複雑になる欠点がある。
【０００８】本発明は、このような問題点に解決するた
めになされたものであり、広帯域信号の伝送のためにマ
ルチキャリア方式を用いた場合でも、簡単な構成で、制
御が容易かつ短時間で行え、効果的に不要波の抑圧を行
えるアダプティブアンテナを提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、マルチキャリアにより送信された電波信
号を受信するアダプティブアンテナにおいて、複数のア
ンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々で受信さ
れた前記電波信号に含まれる複数のキャリア成分それぞ
れに対してアンテナ素子毎に重み付けを行う重み付け手
段と、前記重み付け手段によってアンテナ素子毎に重み
付けされた前記電波信号をキャリア成分別に加算する加
算手段と、前記複数のアンテナ素子の各々で受信された
前記電波信号の中から一つまたは複数の特定キャリア成
分を抽出する抽出手段と、前記複数のアンテナ素子毎の
重み付け量をキャリア成分毎に設定し、前記重み付け手
段へ出力する重み付け設定手段とを具備し、前記重み付
け設定手段は、前記抽出手段により出力された信号を基
に前記特定キャリア成分における伝搬環境を推定する手
段と、前記伝搬環境を推定する手段により得られた前記
特定キャリア成分の伝搬環境を基に前記特定キャリア成
分以外のキャリア成分の伝搬環境を推定する手段とを含
むことを特徴とする。
【００１０】この構成においては、特定キャリア成分の
受信信号から当該特定キャリア成分における伝搬環境を
推定し、そしてその伝搬環境から前記特定キャリア成分
以外のキャリア成分の伝搬環境を推定することにより、
キャリア毎にアダプティブアンテナ制御が行われる。し
たがって、一部のキャリアの受信信号のみを用いること
により干渉波抑圧等のためのアンテナ指向性を最適化す
るアダプティブ処理を行うことが可能となり、構成およ
び制御処理手順の簡単化を実現できるようになるため、
伝送速度の速い移動通信などへの応用に多大な効果があ
る。
【００１１】
【００１２】
【００１３】また、本発明は、マルチキャリアにより送
信された電波信号を受信するアダプティブアンテナにお
いて、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子
の各々で受信された前記電波信号に含まれる複数のキャ
リア成分それぞれに対してアンテナ素子毎に重み付けを
行う重み付け手段と、前記重み付け手段によってアンテ
ナ素子毎に重み付けされた前記電波信号をキャリア成分
別に加算する加算手段と、前記複数のアンテナ素子の各
々で受信された前記電波信号の中から一つまたは複数の
特定キャリア成分を抽出する抽出手段と、前記複数のア
ンテナ素子毎の重み付け量をキャリア成分毎に設定し、
前記重み付け手段へ出力する重み付け設定手段とを具備
し、前記重み付け設定手段は、前記抽出手段により出力
された信号を基に前記特定キャリア成分における伝搬環
境を推定する手段と、前記伝搬環境を推定する手段によ
り得られた前記特定キャリア成分の伝搬環境を基に前記
特定キャリア成分に対して設定すべき前記複数のアンテ
ナ素子毎の重み付け量を決定する手段と、前記特定キャ
リア成分以外のキャリア成分に対して設定すべき前記複
数のアンテナ素子毎の重み付け量を、前記特定キャリア
成分に対して決定された重み付け量を基に決定する手段
とを含むことを特徴とする。このように、特定キャリア
成分の受信信号から当該特定キャリア成分における伝搬
環境を推定し、そしてその伝搬環境から前記特定キャリ
ア成分の重み付け量を決定し、その前記特定キャリア成
分の重み付け量から、他のキャリア成分の重み付け量を
決定する構成においても、アダプティブ処理を行うこと
が可能となり、その構成および制御処理手順の簡単化を
実現できる。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係
るアダプティブアンテナの構成例である。このアンテナ
で受信する電波信号は、例えば図２に示すように、１つ
の情報を３つの搬送波（キャリア）ｆ１，ｆ２，ｆ３に
分割して乗せて送信された、いわゆるマルチキャリア信
号である。各アンテナ素子２２，２２，２３，２４で受
信されたマルチキャリア信号は各々重み付け器２５，２
６，２７，２８により複素ウェイト（振幅重み、位相重
み）の重み付けがなされる。各重み付け器２５，２６，
２７，２８にはキャリア信号抽出器２９，３０，３１，
３２が各々接続される。このキャリア信号抽出器２９，
３０，３１，３２は、各アンテナ素子毎に重み付けされ
た全てのキャリアの信号を合成器３３へ出力すると共
に、特定のキャリアの信号（例えば搬送波周波数ｆ２に
よる信号）のみを抽出し、重み付け設定回路３８へ出力
する。
【００２１】各キャリア信号抽出器２９，３０，３１，
３２の具体的な構成としては、図３に示すように、入力
信号を分配器４０で分岐し、その一方を合成器３３側
へ、もう一方を特定キャリア信号の周波数帯域のみを通
過させる帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ Ｐａｓ
ｓ Ｆｉｌｔｅｒ）４１により特定キャリア信号のみ抽
出して、重み付け設定回路３８へ出力する構成を利用で
きる。
【００２２】重み付け設定回路３８は、特定キャリアの
信号情報を元に、各アンテナ素子へ設定する重み付け量
を重み付け信号として出力し、各重み付け器２５，２
６，２７，２８へ入力する。重み付け器は、図４に示さ
れているように、各アンテナ素子で受信した信号の振幅
レベルを変化するために可変減衰器（もしくは可変利得
増幅器）４２、位相量を変化させるために可変移相器４
３を有している。重み付け信号の中で、振幅ウェイト信
号は可変減衰器４２へ、位相ウェイト信号は可変移相器
４３へ各々入力される。図５に、重み付け設定回路３８
の構成例を示す。
【００２３】図５に示されているように、各アンテナ素
子２１，２２，２３，２４の受信信号から抽出された特
定キャリアの信号は各々ＡＤ変換器５０へ入力され、そ
こでアナログ信号からディジタル信号に変換される。こ
の後、直行変換器５１により、直交成分（Ｉ、Ｑ信号）
に分離され、演算回路５３に入力される。演算回路５３
では、目的とするパターン成形（例えば、所望波方向へ
ビームを向けたり、妨害波方向にヌルを形成する）を行
うための適応信号処理が行われ、各アンテナ素子２１，
２２，２３，２４に接続された重み付け器２５，２６，
２７，２８を制御するための重み付け信号が出力され
る。重み付け信号は、その振幅重みと位相重みが独立に
出力され、各々振幅ウェイト信号発生器５５、位相ウェ
イト信号発生器５４により振幅ウェイト信号と位相ウェ
イト信号を出力する。この振幅ウェイト信号発生器５
５、位相ウェイト信号発生器５４は、例えばディジタル
信号である振幅重みと位相重みから、可変減衰器４２や
可変移相器４３を制御するための振幅ウェイト信号と位
相ウェイト信号を生成するものであり、それらウェイト
信号としては例えばアナログのバイアス電圧であった
り、ディジタルの制御信号であったりする。
【００２４】演算回路５３で行う適応信号処理として
は、干渉波抑圧を行うことを目的とする場合には、例え
ば以下のような適応アルゴリズムを用いることができ
る。・ＬＳＭ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）
アルゴリズム：受信信号を、基準信号（受信信号の中か
ら抽出する、もしくは既知の信号を用いる）に最小二乗
法的に近付けるようにフィードバックループを動作させ
る。・ＣＭＡ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏｄｕｌｕｓ Ａ
ｌｇｏｒｉｔｈｍ）：ＦＳＫ変調信号のように受信信号
の振幅が一定となる指導原理の元で、フィードバックル
ープを動作させる。
【００２５】この他にも、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ
Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムなどいろい
ろな干渉波抑圧のための適応処理方法が提案されてい
る。このような適応処理を行う信号処理回路としては、
アナログ回路でも、図５に示した演算回路のようなディ
ジタル信号処理回路でも実現できる。本発明は、適応ア
ルゴリズムの種類およびその回路構成は問わない。この
実施形態におけるポイントは、マルチキャリア伝送方式
において、干渉波抑圧などを目的とした適応信号処理を
行う場合に、特定キャリアにおける受信信号を基にアン
テナ素子の重み付け量を他のキャリアの信号に対しても
設定することに他ならない。ここで、この信号処理の具
体的な構成について、以下に説明する。
【００２６】図６には、通常用いられる典型的な信号処
理構成（手順）を示す。各キャリア（ｆ１，ｆ２，ｆ
３）毎に各々適応信号処理を施す。具体的には、各キャ
リア毎の受信信号を抽出して、キャリア毎に設けられた
適応信号処理回路に入力する。各適応信号処理回路で
は、電波の伝搬環境を推定（例えば、所望波、妨害波の
方向、受信電力、遅延時間などを把握する）し、この状
況に対してＬＭＳやＣＭＡなどの適応アルゴリズムによ
り各アンテナ素子に設定する重み付け量を計算する。こ
の結果を用いて、各重み付け器に最適化された重み付け
量を設定する。以上のような手順により、各キャリア毎
に最適化された重み付け量により最適な適応化指向性が
形成でき、全てのキャリア信号に対して効果的な干渉波
抑圧等ができる。
【００２７】しかし、キャリア毎に、受信信号の抽出か
ら適応信号処理、重み付け設定に至る構成を用意するこ
とは、全体の構成が複雑で大きくなるばかりでなく、信
号処理時間も多大になる問題点がある。
【００２８】このため、構成の簡単化および信号処理の
高速化のためには、図７，図８，図９に示すような信号
処理の手順が好適である。これら全ての手順について共
通なことは、複数キャリアの受信信号の中の一部の受信
信号を用いて、全てのキャリア信号に利用できる重み付
け量を設定することであり、この部分で先ず受信信号の
抽出が全てのキャリアではなく一部のものでよく、キャ
リア信号抽出器の構成を著しく簡単化できる。
【００２９】図７には、本発明における、信号処理の手
順の第１の例を示す。この手順においては、ただ一つ抽
出した受信信号（周波数ｆ２のキャリアに対応する信
号）を信号処理回路へ入力し、周波数ｆ２のキャリアに
対する伝搬環境を推定する。伝搬環境としては、例えば
所望波（直接波および反射到来波）、妨害波の到来方
向、受信電力、遅延時間などがあげられる。この中で、
例えば到来波推定については、ＭＵＳＩＣやＥＳＰＲＩ
Ｔといった信号処理アルゴリズムを用いることができ
る。ここで他のキャリア成分の伝搬環境については、周
波数等の違いから推定し、その結果を各々のキャリアに
対する適応信号処理回路の伝搬環境推定結果として、入
力する。
【００３０】具体的には、（１）ｆ２の受信信号から推
定した伝搬環境をそのままｆ１，ｆ３の伝搬環境として
入力する、（２）周波数等の違いを考慮して、ｆ２の受
信信号から推定した伝搬環境からｆ１，ｆ３の伝搬環境
を計算して入力する、などの方法が考えられる。（１）
の手法は、キャリア周波数による伝搬環境の変化が小さ
い場合に有効であり、計算等の必要が無いので処理時間
などの点で効果が大きい。（２）の手法としては、例え
ば、マルチパス波がある場合に、各々の到来波の遅延時
間差などを周波数差により推定することなどが考えられ
る。従って、マルチパス波がある環境下で効力がある。
ここで、各キャリア毎で得られた伝搬環境の情報を基
に、各々最適な重み付け量が適当な適応アルゴリズムに
より計算できる。この手順のいずれの場合にしても、重
み付け量を設定するために抽出する受信信号が特定の一
部のキャリア成分だけであるので、キャリア信号抽出器
の構成を著しく簡単化できる利点がある。ここで、適応
アルゴリズムによっては、特に伝搬環境推定というステ
ップを意識しなくても、受信信号から重み付けの最適化
を行うことが可能であるので、この場合には受信信号自
体を推定して、各適応信号処理回路へ入力することにな
る。例えば、キャリアｆ２において各アンテナ素子に入
力する受信信号成分から、その入射方向と周波数差によ
る位相変化を推定して、疑似的な受信信号を生成して、
キャリアｆ１，ｆ３用として各々の適応信号処理回路に
入力することで実現できる。
【００３１】図８には、本発明における、信号処理の手
順の第２の例を示す。この手順においては、ただ一つ抽
出した受信信号（周波数ｆ２のキャリアに対応する信
号）を信号処理回路へ入力し、周波数ｆ２のキャリアに
対する伝搬環境を推定する。次に、適応アルゴリズムに
より、周波数ｆ２のキャリア信号における最適な重み付
け量を計算する。ここで得られた周波数ｆ２のキャリア
信号における最適な重み付け量をもとに、周波数ｆ１お
よびｆ３のキャリア信号における最適な重み付け量を推
定する。
【００３２】この手順では、ｆ２で受信信号から推定し
た伝搬環境をそのままｆ１，ｆ２の伝搬環境として有効
であり、形成すべきアンテナ指向性がキャリア周波数に
よらず同一形状になる場合に効果的である。周波数ｆ１
およびｆ３のキャリア信号における最適な重み付け量を
推定する方法としては、周波数の違いやアンテナ素子配
置を考慮して、ｆ２で受信信号を元に計算された重み付
け量からｆ１，ｆ３に対する重み付け量を計算して各重
み付け器へ設定する。この手順においては、最も処理時
間のかかる適応アルゴリズムによる計算を行う部分が特
定のキャリアに対してだけであるので、計算時間を著し
く短縮でき、また、その計算のためのディジタル信号処
理回路を計算能力の低い安価なものを用いても十分対応
できるので、実際に製作するうえで効果は大きい。
【００３３】図９には、本発明における、信号処理の手
順の第３の例を示す。この手順においては、ただ一つ抽
出した受信信号（周波数ｆ２のキャリアに対応する信
号）を適応信号処理回路へ入力して、重み付け量の設定
までを一気に行う。周波数ｆ１およびｆ３のキャリア信
号における重み付け量はｆ２のものと同一に設定する。
言葉を換えれば、キャリア毎に独立の重み付け器を設け
ず、ただ一つのキャリアに対する重み付け器により全て
の周波数成分の重み付けを行う。構成が単純で、信号処
理計算に対する負荷も最も小さくなり、効果は大きい。
ここで、適応アルゴリズムや重み付け量計算において、
周波数特性を考慮して最適化（複数のキャリア信号に対
して平均的に最適化）するような計算手段を用いること
により、全ての周波数において有効なアンテナ指向性を
実現できる。
【００３４】なお、図１で示したアンテナ構成は、ここ
で示した手順の中で図９の手順により重み付けを設定し
た場合の構成例である。ここで、例えば、図７もしくは
図８の手順を用いた場合には、図１０のようなアダプテ
ィブアンテナの構成になる。以下、この構成について説
明する。
【００３５】ここでは、図１と同様に、図２に示すよう
な３つの搬送波（キャリア）ｆ１，ｆ２，ｆ３に情報を
分割して乗せて送信された、いわゆるマルチキャリア信
号を受信するアンテナを想定する。
【００３６】各アンテナ素子６１，６２，６３，６４で
受信されたマルチキャリア信号は各々分配器６５，６
６，６７，６８により分配される。ここで各キャリア成
分の信号成分のみを取り出すため、周波数ｆ２成分を取
り出すための帯域通過フィルタ６９，７２，７５，７
８、周波数ｆ１成分を取り出すための帯域通過フィルタ
７０，７３，７６，７９、周波数ｆ３成分を取り出すた
めの帯域通過フィルタ７１，７４，７７，８０が各々接
続される。ここで抽出されたキャリア信号は、周波数ｆ
２成分については、重み付け器８１，８２，８３，８４
により複素ウェイトの重み付けがなされた後、合成器９
３により合成され、周波数ｆ１成分については、重み付
け器８５，８６，８７，８８により複素ウェイトの重み
付けがなされた後、合成器９４により合成され、周波数
ｆ３成分については、重み付け器８９，９０，９１，９
２により複素ウェイトの重み付けがなされた後、合成器
９５により合成される。ここで、周波数ｆ２成分のみの
受信信号成分を重み付け設定回路９６に入力し、各重み
付け器へ設定する重み付け量を算出して算出する。他の
機器については図１の例と同様である。
【００３７】以上、本発明の第１の実施形態について説
明したが、ここで次のような変更等を行っても本発明の
効果は同様である。 （１）キャリアの数はこの実施形態の限りでは無い。ま
た、重み付け量の計算のために用いるキャリアはただ一
つでも良いし、複数個あってもよい。ただ一つのキャリ
ア信号を用いる場合には、周波数帯域の中心にあるキャ
リア信号を用いる。こうすることにより、周波数帯域の
周辺にあるキャリア信号に対する重み付け量の推定が効
果的に行える。複数のキャリアを用いる場合には、例え
ば、全体の周波数帯域の上端と下端のキャリアを用い、
その最適化重み付け量を計算し、これを元に線形近似な
どの方法により周波数帯域の中間にあるキャリアの重み
付け量を推定（補間）することができる。
【００３８】（２）重み付け設定回路へ入力する特定キ
ャリアの周波数の受信信号として、変調された受信信号
をそのまま用いてもよいし、受信信号から既知情報との
比較をするための既知信号成分のみを抽出して用いても
よいし、変調された部分を取り除いた純粋なキャリア
（搬送波）成分のみを抽出して用いてもよい。パイロッ
ト成分やキャリア成分を抽出して用いることにより、信
号処理回路の構成の簡単化、処理時間の短時間化等への
効果が期待できる。
【００３９】（３）図１，図１０の構成例は本発明の基
本構成を説明するためのものであり、増幅器などは説明
の簡単化のため省略している。従って、増幅器や周波数
変換器などアレイアンテナにおいて従来に用いられてい
る機器を付加することは構わない。
【００４０】（４）図１，図１０の構成例に示す分配器
やフィルタ、重み付け器などは、アナログの機器でも、
ディジタル系の機器でもよい。例えば、極端な例とし
て、アンテナ素子で受信した信号を直ぐにＡ／Ｄ変換器
でディジタル信号化して、その後の構成を重み付け設定
回路を含めて全てディジタル信号処理回路で実現するこ
ともできる。このような構成により、信号処理手順（ソ
フトウェア）の変更や修正が柔軟に行え、汎用性の高い
アダプティブアンテナが実現できる。ディジタル信号処
理により重み付けを設定する例を図１１および図１２に
示す。
【００４１】図１１においては、複数のアンテナ素子１
０１で受信した信号は、各々、増幅器や周波数変換器な
どを含むＲＦフロントエンド１０２に入力され、その後
Ａ／Ｄ変換器１０３によりアナログ信号からディジタル
信号へ変換される。この各々の信号は、重み付け設定回
路１１０に入力される一方、重み付け器１０４により重
み付けされて、各信号は加算器１００により合成され
る。この後、ディジタルフィルタ１０５により各キャリ
ア成分ｆ１，ｆ２，ｆ３が抽出され、各キャリア成分毎
に復調器１０６により復調され、検波器１０７により検
波される。この中で特定のキャリア成分のみスイッチ１
０８により取り出され、既知（パイロット）信号との差
分を減算器１０９により取り出し、誤差信号として重み
付け設定回路１１０へ入力する。重み付け設定の具体的
な手順等は前述の例と同様である。
【００４２】図１２の構成例では、複数のアンテナ素子
１０１で受信した信号は、各々ＲＦフロントエンド１０
２に入力され、その後サブキャリア弁別フィルタ１１１
によりキャリア信号毎に抽出される。各アンテナ素子
毎、各キャリア信号毎に抽出された各信号は、Ａ／Ｄ変
換器１１２によりアナログ信号からディジタル信号へ変
換され、重み付け設定回路１１０に入力される一方、重
み付け器１１３により重み付けされて、各キャリア毎に
加算器１１４により合成される。この後、各キャリア成
分毎に復調器１１５により復調され、検波器１１６によ
り検波される。この中で特定のキャリア成分のみスイッ
チ１０８により取り出され、既知（パイロット）信号と
の差分を減衰器１０９により取り出し、誤差信号として
重み付け設定回路１１０へ入力する。重み付け設定の具
体的な手順等は前述の例と同様である。
【００４３】図１３に本発明のマルチキャリア無線通信
システムで使用される信号の周波数割り当ての例を示
す。周波数軸上には、中心周波数がｆ１，ｆ２，ｆ３で
あって、データなど情報を有するキャリア信号を設け、
この他に狭帯域で中心周波数ｆ４，ｆ５のキャリア信号
（パイロット信号）を設ける。このパイロット信号は、
例えば受信信号を参照信号（例えば、図１１の既知信
号）に最小２乗的に近づけるために参照信号と比較され
る情報など、アダプティブアンテナ制御用の各種制御処
理に利用される。言葉を換えれば、アダプティブ処理し
易いような、帯域、変調方式、伝送速度などを自由に選
ぶことができる利点があり、信号処理の高速化などの点
で効果が大きい。また、アダプティブアンテナの構成の
点でも、パイロット信号専用の受信信号検知器（例えば
受信器）が簡単につくれ、アダプティブ処理系を独立か
つ簡単に構成できるので有効である。
【００４４】具体的に、以下のようなことがあげられ
る。 （１）パイロット信号の変調方式を他のキャリアの変調
方式と異ならせる。例えば、パイロット信号の変調方式
として受信機構成の容易なＦＳＫ方式やＢＰＳＫ方式な
どを用いることにより、重み付け設定回路において受信
信号の検知のための構成が簡単化される効果がある。
【００４５】（２）パイロット信号の伝送速度を他のキ
ャリア信号と変える。例えば、キャリア信号の伝送速度
（ビット・レート）を低速にすることにより、重み付け
設定回路における重み付け量計算に余裕をもたせること
ができる。これは、逐次重み付け量を更新していくＬＭ
Ｓなどのアルゴリズムを利用している場合に特に有効で
あり、重み付けの設定を安定化させる上で都合が良い。
【００４６】以上のように、マルチキャリア伝送方式の
無線通信システムにおいて、専用のキャリア信号をパイ
ロット信号として利用することにより、アダプティブア
ンテナの構成の簡単化、処理時間の短時間などの性能の
向上が期待でき、干渉波抑圧などの必要な移動通信など
の応用として有効である。パイロット信号の設け方は、
図１３の限りでは無く、以下のような方法も考えられ
る。
【００４７】（１）スペクトラム拡散通信における符号
多重化を用いた場合のマルチキャリア伝送方式において
は、図１４に示すように、特定のキャリア信号（例えば
ｆ２のキャリア）の特定の符号情報をパイロット信号
（既知信号）とする（例えば符号化信号Ｃ２４をパイロ
ット信号とする）。前述の場合と同様に、このパイロッ
ト信号はアダプティブ処理用として利用でき、アダプテ
ィブ処理上で最も効果のある形式にすることが可能であ
る。図１３の例と同様に、アダプティブアンテナの構成
の簡単化、処理時間の短時間化などの性能の向上が期待
でき、干渉波抑圧などの必要な移動通信などの応用とし
て有効である。
【００４８】（２）更に、時分割多重を行うシステムの
場合も効果は同様である。図１５には、その一例とし
て、三つのキャリア信号（ｆ１，ｆ２，ｆ３）の一つ
（図１５の例ではｆ２の信号）において、時間軸におけ
る信号割り当て（スロット）構成を示したものである。
ここで、特定のキャリアにおけるスロットの一部にパイ
ロット信号（既知信号）を設けていることが特徴であ
る。
【００４９】（３）更に、時分割多重を行うシステムに
おいて、図１６に示すように、キャリア信号の全てにパ
イロットは設けるが、その時間軸上での配置は異なるよ
うに設定する場合も同様の効果が期待できる。この場合
には、図１６の例で説明すると、最初に周波数ｆ１での
パイロット（スロットＳ１１に設ける）の受信信号を元
に重み付け量を設定し（計算し）、次の時間では、周波
数ｆ２でのパイロット（スロットＳ２２に設ける）の受
信信号を元に重み付け量を設定もしくは更新し、更に次
の時間では、周波数ｆ３でのパイロット（スロットＳ３
３に設ける）の受信信号を基に重み付け量を設定もしく
は更新することになる。重み付け設定回路での動作は、
基本的にどの時間でもただ一つのパイロット信号を元に
重み付け量を計算しているので、その信号処理時間は短
く、高速処理が可能である。この他に、図６の例では、
重み付け量の設定の元になる受信信号の周波数を逐次変
えていっているので、周波数の違いによる重み付け量の
推定についてある時間周期で常に修正していっているこ
とになるので、重み付け量推定の精度の向上に効果があ
る。なお、この場合には、図１７に示すアンテナ構成例
により実現可能である。この構成と図１０に示した構成
の違いは、重み付け設定回路９６へ入力する受信信号
（パイロット受信信号）を全ての周波数成分から抽出す
るようにしている点である。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のアダプテ
ィブアンテナでは、マルチキャリア伝送方式において、
一部のキャリアの受信信号のみを用いることにより、干
渉波抑圧等のためにアンテナ指向性を最適化するアダプ
ティブ処理を行うことが可能である。そのアンテナ構成
は、一部のキャリア成分を抽出するだけの簡単な構成の
ものになり、アンテナ製造の簡単化、低コスト化に有効
である。さらに、その信号処理回路において、処理手順
の簡素化、処理時間、計算時間の短縮化が行われ、伝送
速度の早い移動通信などへの応用として多大な効果があ
る。
【００５１】また、本発明のマルチキャリア無線通信シ
ステムでは、アダプティブ信号処理を行う上でも最も効
果的な周波数軸上、時間軸上、符号化軸上の各々の位置
にパイロット信号を配置できる。このため、信号処理回
路の構成そのものを簡単化できるばかりでなく、その処
理自体も高速化でき、都合が良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るアダプティブアンテ
ナの構成を示す図。
【図２】同実施形態で用いられるマルチキャリア伝送方
式における周波数軸上のキャリア信号配置例を示す図。
【図３】同実施形態のアダプティブアンテナに設けられ
るキャリア信号抽出器の構成を示す図。
【図４】同実施形態のアダプティブアンテナに設けられ
る重み付け器の構成を示す図。
【図５】同実施形態のアダプティブアンテナに設けられ
る重み付け設定回路の構成を示す図。
【図６】アダプティブアンテナにおける通常の信号処理
構成（手順）を示す図。
【図７】同実施形態のアダプティブアンテナの信号処理
構成（手順）の一例を示す図。
【図８】同実施形態のアダプティブアンテナの信号処理
構成（手順）の他の例を示す図。
【図９】同実施形態のアダプティブアンテナの信号処理
構成（手順）のさらに他の例を示す図。
【図１０】同実施形態に係るアダプティブアンテナの第
２の構成例を示す図。
【図１１】同実施形態に係るアダプティブアンテナの第
３の構成例を示す図。
【図１２】同実施形態に係るアダプティブアンテナの第
４の構成例を示す図。
【図１３】本発明の一実施形態に係るマルチキャリア無
線通信システムにおける周波数軸上のキャリア信号配置
を示す図。
【図１４】本発明の一実施形態に係るマルチキャリア無
線通信システムにおけるキャリア信号およびパイロット
信号の配置を示す図。
【図１５】本発明の一実施形態に係るマルチキャリア無
線通信システムにおけるキャリア信号およびパイロット
信号の第２の配置例を示す図。
【図１６】本発明の一実施形態に係るマルチキャリア無
線通信システムにおけるキャリア信号およびパイロット
信号第３の配置例を示す図。
【図１７】本発明の一実施形態に係るアダプティブアン
テナの第５の構成例を示す図。
【図１８】従来のアダプティブアンテナにより実現され
るアンテナ指向性の例を示す図。
【図１９】従来のアダプティブアンテナの構成図。
【符号の説明】
１１，２１，２２，２３，２４，６１，６２，６３，６
４，１０１…アンテナ素子、１２，２５，２６，２７，
２８，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８
８，８９，９０，９１，９２，１０４，１１３…重み付
け器、１３，３３，９３，９４，９５，１００，１１４
…合成器（加算器）、１４…基準信号発生回路、１５，
１０９…減算器、１６…制御回路、２９，３０，３１，
３２…キャリア信号抽出器、３８，９６，１１０…重み
付け設定回路、４０…分配器、４１…帯域通過フィル
タ、４２…可変減衰器（可変利得増幅器）、４３…可変
移相器、５０，１０３，１１２…Ａ／Ｄ変換器、５１…
直交変換器、５３…演算回路、５４…振幅ウェイト信号
発生器、５５…位相ウェイト信号発生器、６５，６６，
６７，６８…分配器、６９，７０，７１，７２，７３，
７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０…帯域通過
フィルタ、１０２…ＲＦフロントエンド、１０５…ディ
ジタルフィルタ、１０６，１１５…復調器、１０７，１
１６…検波器、１１１…サブキャリア弁別フィルタ、１
０８…スイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−336130（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−154129（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−39705（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−245526（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−121428（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−307335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−46026（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−133046（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 3/22 - 3/42 H04B 1/10,1/18 H04B 7/005,7/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マルチキャリアにより送信された電波信
    号を受信するアダプティブアンテナにおいて、 複数のアンテナ素子と、 前記複数のアンテナ素子の各々で受信された前記電波信
    号に含まれる複数のキャリア成分それぞれに対してアン
    テナ素子毎に重み付けを行う重み付け手段と、 前記重み付け手段によってアンテナ素子毎に重み付けさ
    れた前記電波信号をキャリア成分別に加算する加算手段
    と、 前記複数のアンテナ素子の各々で受信された前記電波信
    号の中から一つまたは複数の特定キャリア成分を抽出す
    る抽出手段と、 前記複数のアンテナ素子毎の重み付け量をキャリア成分
    毎に設定し、前記重み付け手段へ出力する重み付け設定
    手段とを具備し、 前記重み付け設定手段は、前記抽出手段により出力され
    た信号を基に前記特定キャリア成分における伝搬環境を
    推定する手段と、前記伝搬環境を推定する手段により得
    られた前記特定キャリア成分の伝搬環境を基に前記特定
    キャリア成分以外のキャリア成分の伝搬環境を推定する
    手段とを含むことを特徴とするアダプティブアンテナ。
  2. 【請求項２】 マルチキャリアにより送信された電波信
    号を受信するアダプティブアンテナにおいて、 複数のアンテナ素子と、 前記複数のアンテナ素子の各々で受信された前記電波信
    号に含まれる複数のキャリア成分それぞれに対してアン
    テナ素子毎に重み付けを行う重み付け手段と、 前記重み付け手段によってアンテナ素子毎に重み付けさ
    れた前記電波信号をキャリア成分別に加算する加算手段
    と、 前記複数のアンテナ素子の各々で受信された前記電波信
    号の中から一つまたは複数の特定キャリア成分を抽出す
    る抽出手段と、 前記複数のアンテナ素子毎の重み付け量をキャリア成分
    毎に設定し、前記重み付け手段へ出力する重み付け設定
    手段とを具備し、 前記重み付け設定手段は、前記抽出手段により出力され
    た信号を基に前記特定キャリア成分における伝搬環境を
    推定する手段と、前記伝搬環境を推定する手段により得
    られた前記特定キャリア成分の伝搬環境を基に前記特定
    キャリア成分に対して設定すべき前記複数のアンテナ素
    子毎の重み付け量を決定する手段と、前記特定キャリア
    成分以外のキャリア成分に対して設定すべき前記複数の
    アンテナ素子毎の重み付け量を、前記特定キャリア成分
    に対して決定された重み付け量を基に決定する手段とを
    含むことを特徴とするアダプティブアンテナ。
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