JP3582343B2 - 受信信号処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所望波と干渉波に対するアンテナ利得を適切に設定するよう、受信波の信号処理をするアダプティブアレーアンテナの受信信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アダプティブアレーアンテナは干渉波の到来方向に零点を向けるため、レーダでは目標からの反射信号受信を妨害する信号の除去、無線通信では周波数選択性フェージングや同一チャネル干渉の除去に有効である。アダプティブアレーアンテナに用いる指導原理は多くの場合、例えばＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズム等、参照信号と呼ばれる規範となる信号を必要とする。
従来技術文献１（小川、川端、伊藤：”ＳＭＩ法に基づくアダプティブアレーを用いた高速ディジタル陸上移動通信の多重波抑圧”電子情報通信学会論文誌Ｂ−ＩＩ，ｖｏｌ．Ｊ７５−Ｂ−ＩＩ，Ｎｏ．１１，ｐｐ．８０６−８１４，１９９２年１２月）では、図９に示すように既知のトレーニング系列を情報シンボルの前に置いて伝送し、このトレーニング系列をあらかじめ受信側で保持しておくことによって参照信号を得ている。
【０００３】
しかしながら、既に運用中のシステムに対してアダプティブアレーアンテナを動作させるために新たにトレーニング系列を加えて信号を伝送することは、システムの大幅な改修が必要で現実には困難である。また、新たなシステムを構築する場合でも、そのような特別なトレーニング系列の伝送は、伝送しなければならない情報を増大させることになり、効率が悪化する。
【０００４】
加えて、適応アルゴリズムを動作させるには、受信信号中に含まれる既知の特定の系列（従来技術文献１ではトレーニング系列）のタイミングを検出して同期をとる必要があるが、各素子出力信号から上記既知の特定の系列のタイミングを検出しようとすると、信号対雑音電力比が良くない場合にはタイミング検出が困難になることがあった。これは干渉信号抑圧性能の劣化の原因となる。
また、搬送波周波数の再生において誤差が生じた場合、そのまま適応アルゴリズムを適用すると干渉信号抑圧性能が劣化してしまう問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の問題点を解決し、従来技術文献１のように新たにトレーニング系列を加えることなく動作可能なアダプティブアレーアンテナに係わる受信信号処理装置を提供することにある。さらに、信号対雑音電力比を良くした状態でタイミング検出を行い、その性能を高くすることにより干渉信号抑圧性能が高い受信信号処理装置を提供することにある。また、さらに、搬送波周波数の再生誤差を推定し、その誤差を補正する操作を行うことにより干渉信号抑圧性能を高めた受信信号処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかわる請求項１記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、所定の時間ごとに複数Ｉ個の方向にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってビームを走査し、ビーム走査方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するビーム走査手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｎ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたものである。
【０００７】
本発明にかかわる請求項２記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、所定の時間ごとに複数Ｉ個の方向にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってビームを走査し、ビーム走査方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するビーム走査手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移ｆｏ を推定して、ｋを時刻とするとき複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記複素正弦波信号を上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に乗ずる正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｎ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたものである。
【０００８】
本発明にかかわる請求項３記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように上記複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｎ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたものである。
【０００９】
本発明にかかわる請求項４記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移ｆｏ を推定して、ｋを時刻とするとき複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記複素正弦波信号を上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に乗ずる正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｎ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたものである。
【００１０】
本発明にかかわる請求項５記載の受信信号処理装置は、
請求項３記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段に出力するビーム選択手段を備えたものである。
【００１１】
本発明にかかわる請求項６記載の受信信号処理装置は、
請求項４記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段および周波数偏移推定手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段および周波数偏移推定手段に出力するビーム選択手段を備えたものである。
【００１２】
本発明にかかわる請求項７記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個のディジタル信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記マルチビーム形成手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｉ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記マルチビーム形成手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｉ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたものである。
【００１３】
本発明にかかわる請求項８記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個のディジタル信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移ｆｏ を推定して、ｋを時刻とするとき複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記複素正弦波信号を上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に乗ずる正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｉ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｉ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたものである。
【００１４】
本発明にかかわる請求項９記載の受信信号処理装置は、
請求項７記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段、信号抽出手段、および荷重係数乗算手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段、信号抽出手段、および荷重係数乗算手段に出力するビーム選択手段を備え、上記マルチビーム形成手段からのＩ個の出力信号に代えて上記ビーム選択手段からのＢ個の出力信号を用いたものである。
【００１５】
本発明にかかわる請求項１０記載の受信信号処理装置は、
請求項８記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段、周波数偏移推定手段、および正弦波信号乗算手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段、周波数偏移推定手段、および正弦波信号乗算手段に出力するビーム選択手段を備え、上記マルチビーム形成手段からのＩ個の出力信号に代えて上記ビーム選択手段からのＢ個の出力信号を用いたものである。
【００１６】
本発明にかかわる請求項１１記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号をそれぞれ複数Ｍ組のディジタル信号に分配する信号分配手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、所定の時間ごとに複数Ｉ個の方向にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってビームを走査し、ビーム走査方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するビーム走査手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移を推定して、ｋを時刻とするとき所定の複数Ｍ個の周波数ｆｏ１、ｆｏ２、・・・、ｆｏＭを持つ複数Ｍ個の複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ１ｋ］、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ２ｋ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏＭｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記信号分配手段から出力された複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号に対して、それぞれ上記複数Ｍ個の複素正弦波信号を乗ずる複数Ｍ組の正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する複数Ｍ個の信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段から出力された信号と、上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように上記複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する複数Ｍ個の荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段から出力されるそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値を乗ずる複数Ｍ組の荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する複数Ｍ個の信号合成手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の信号と上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値との積和演算によって得られた複数Ｍ個の信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号との差信号の平均電力を求めて、上記複数Ｍ個の信号合成手段出力信号のうちの最も小さい差信号平均電力に対応する１個の信号を出力する判定選択手段と、を備えたものである。
【００１７】
本発明にかかわる請求項１２記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号をそれぞれ複数Ｍ組のディジタル信号に分配する信号分配手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移を推定して、ｋを時刻とするとき所定の複数Ｍ個の周波数ｆｏ１、ｆｏ２、・・・、ｆｏＭを持つ複数Ｍ個の複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ１ｋ］、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ２ｋ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏＭｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記信号分配手段から出力された複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号に対して、それぞれ上記複数Ｍ個の複素正弦波信号を乗ずる複数Ｍ組の正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する複数Ｍ個の信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段から出力された信号と、上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように上記複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する複数Ｍ個の荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段から出力されるそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値を乗ずる複数Ｍ組の荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する複数Ｍ個の信号合成手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の信号と上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値との積和演算によって得られた複数Ｍ個の信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号との差信号の平均電力を求めて、上記複数Ｍ個の信号合成手段出力信号のうちの最も小さい差信号平均電力に対応する１個の信号を出力する判定選択手段と、を備えたものである。
【００１８】
本発明にかかわる請求項１３記載の受信信号処理装置は、
請求項１２記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段および周波数偏移推定手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段および周波数偏移推定手段に出力するビーム選択手段を備えたものである。
【００１９】
本発明にかかわる請求項１４記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個のディジタル信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号をそれぞれ複数Ｍ組のディジタル信号に分配する信号分配手段と、
上記マルチビーム形成手段の出力の複数Ｉ個のディジタル信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記マルチビーム形成手段の出力の複数Ｉ個のディジタル信号から、上記出力ディジタル信号に含まれる周波数偏移を推定して、ｋを時刻とするとき所定の複数Ｍ個の周波数ｆｏ１、ｆｏ２、・・・、ｆｏＭを持つ複数Ｍ個の複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ１ｋ］、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ２ｋ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏＭｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記信号分配手段から出力された複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個のディジタル信号に対して、それぞれ上記複数Ｍ個の複素正弦波信号を乗ずる複数Ｍ組の正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する複数Ｍ個の信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段から出力された信号と、上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように上記複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個の荷重係数値を演算して出力する複数Ｍ個の荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個のディジタル信号に対して、上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段から出力されるそれぞれ複数Ｉ個の荷重係数値を乗ずる複数Ｍ組の荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個のディジタル信号を合成して出力する複数Ｍ個の信号合成手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個の信号と上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個の荷重係数値との積和演算によって得られた複数Ｍ個の信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号との差信号の平均電力を求めて、上記複数Ｍ個の信号合成手段出力信号のうちの最も小さい差信号平均電力に対応する１個の信号を出力する判定選択手段と、を備えたものである。
【００２０】
本発明にかかわる請求項１５記載の受信信号処理装置は、
請求項１４記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記信号分配手段、タイミング検出手段および周波数偏移推定手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記信号分配手段、タイミング検出手段および周波数偏移推定手段に出力するビーム選択手段を備え、上記マルチビーム形成手段からのＩ個の出力信号に代えて上記ビーム選択手段からのＢ個の出力信号を用いたものである。
【００２１】
本発明にかかわる請求項１６記載の受信信号処理装置は、
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の受信信号処理装置において、
上記タイミング検出手段にて受信信号から所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出できない場合に、荷重係数演算手段が荷重係数値の更新を行わず、荷重係数値を保持するよう制御する更新制御手段を備えたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係わる実施形態について説明する。
【００２３】
実施の形態１．
図１は本発明に係わる実施の形態１の受信信号処理装置の構成説明図である。本発明では、アダプティブアレーアンテナを動作させるために新たにトレーニング系列を加えて信号を伝送するのではなく、情報系列伝送前に伝送される、既に伝送信号に含まれているタイミングを制御するための既知の信号系列であるタイミング制御用信号系列を参照信号として利用するものである。
【００２４】
本明細書において、ｎ＝１、２、・・・、Ｎであり、ｉ＝１、２、・・・、Ｉであり、ｍ＝１、２、・・・、Ｍであり、ｂ＝１、２、・・・、Ｂであり、以下、特に断らない限り同様とする。また、ディジタル同相・直交信号ｘｎ （ｋ）、ｙｎ （ｋ）などにおけるかっこ内のｋは時刻（時刻の番号）を表わす。
なお、図中に斜線および２と印を付した経路の信号は、上記同相・直交の２つの信号成分があることを示している。
【００２５】
図１の構成および動作について説明する。図１において、アレーアンテナ１００は、素子数が複数Ｎ個のアンテナが波長程度の間隔で所定の位置に配置されている。アンテナ素子１−１乃至１−Ｎ（以下、１−ｎと記す。他の構成要素も同様に記す）で受信された信号は受信機に入力され、増幅・周波数変換されて中間周波信号を出力する。これら中間周波信号はＡ／Ｄ変換器３−ｎでディジタル中間周波信号に変換された後、ＩＱ信号変換器４−ｎによりベースバンドのディジタル同相・直交信号ｘｎ （ｋ）に変換される。ここで、ｘｎ （ｋ）は実部が同相成分、虚部が直交成分の複素信号として表わす（以下、他の信号も同様）。
【００２６】
受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）は、荷重係数演算器８ａによって演算された荷重係数値ｗｎ を有する乗算器１０−ｎを介して加算器１１に出力する。加算器１１は入力されるＮ個の受信ベースバンド信号を加算合成して１つのベースバンド信号ｚ（ｋ）を出力する。ｚ（ｋ）に対しては、このあと復調などの処理がなされる。
【００２７】
また、受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）はビームスキャナ５に入力される。ビームスキャナ５は所定の時間ごとに複数Ｉ個の方向にビームを走査する。そして走査方向ごとにＩ個の信号ｙｉ （ｎ）を出力する。ｙｉ （ｎ）はタイミング検出器６に入力される。タイミング検出器６に入力されたｙ１ （ｎ）、ｙ２ （ｎ）、・・・、ｙＩ （ｎ）のうち最も電力の大きい信号に対してタイミング制御用信号のタイミングを検出し、タイミング検出結果を信号抽出器９に出力する。信号抽出器９は、タイミング検出器６で検出されたタイミングに基づき、受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）に含まれるタイミング制御用信号系列を抽出し、荷重係数演算器８ａに出力する。ビームスキャンした結果得られた信号は一般に信号対雑音電力比に優れるため、タイミング検出精度を向上させることが可能となる。
【００２８】
荷重係数演算器８ａは、信号抽出器９で抽出された受信したタイミング制御用信号系列ｕｎ （ｋ）と参照信号系列メモリ７にあらかじめ格納された参照用のタイミング制御用信号系列ｄ（ｋ）に基づき、所望波入射方向にビームを向け、干渉波入射方向に零点を向けるように荷重係数ｗｎ を演算する。信号抽出器９で抽出された受信した既知の信号系列ｕｎ （ｋ）は、雑音や干渉波が存在せず、また、搬送波再生が完全に行われ、理想的に抽出されたとすれば、参照信号系列メモリ７にあらかじめ格納された参照用のタイミング制御用信号系列ｄ（ｋ）と定数倍を除いて一致する。
【００２９】
荷重係数ｗｎ の演算方法は、例えばＳＭＩ（Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）法を用いるものとすれば、以下のように行う。信号抽出器９で抽出された受信したタイミング制御用信号系列ｕｎ （ｋ）による相関行列をＲ、ｕｎ （ｋ）と参照用のタイミング制御用信号系列ｄ（ｋ）の相互相関関数ベクトルをｒ、荷重係数ベクトルをｗとすると、
【００３０】
【数１】
【００３１】
で求められる。また、
【００３２】
【数２】
【００３３】
である。ここでＰはＳＭＩ法で用いるタイミング制御用信号系列のサンプル数である。
【００３４】
ここではＳＭＩ法について述べたが、サンプル数Ｐがある程度多ければ、ＬＭＳアルゴリズムやＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）等も使用することができる。
【００３５】
以上のように、ビームスキャナ５の出力信号に対してタイミング検出を行っているため、信号対雑音電力比が高い信号に対してタイミング検出を行うことができ、タイミング推定誤差をより小さくできる。つまり、受信信号中に含まれるタイミング制御用信号系列と参照信号系列メモリ７から読み出した参照信号との間の時間差をより小さくできる。その結果、アンテナパターンにおいて干渉信号入射方向に深い零点を形成でき、高い干渉信号抑圧性能を持たせることができる。
【００３６】
実施の形態２．
図２は本発明に係わる実施の形態２の受信信号処理装置の構成説明図である。図２は実施の形態１（図１）に対して、搬送波周波数の再生誤差（周波数オフセット）を推定し、推定された周波数ｆｏ に基づき複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数オフセット推定器１２ａをタイミング検出器６と並列に配置し、周波数オフセット推定器１２ａから出力された複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）と乗ずる乗算器１３−ｎを、荷重係数ｗｎ との乗算を行う乗算器１０−ｎの前に配置したものである。
【００３７】
図２について、図１と異なる部分について構成と動作を説明する。ビームスキャナ５の出力信号ｙｉ （ｎ）は周波数オフセット推定器１２ａにも入力される。そして周波数オフセット推定器１２ａに入力されたｙ１ （ｎ）、ｙ２ （ｎ）、・・・、ｙＩ （ｎ）のうち最も電力の大きい信号に対して周波数オフセットを推定し、推定された周波数ｆｏ に基づき複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する。周波数オフセット推定器１２ａから出力された複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）と乗算器１３−ｎで乗ずる。乗算器１３−ｎの出力信号は周波数オフセットが補正された受信ベースバンド信号であり、これらを用いて荷重係数演算を行う。周波数オフセットを補正しているため、正確に干渉信号入射方向にアンテナパターンの零点を形成するように荷重係数を演算できるので、効果的に干渉信号を抑圧することができる。
【００３８】
実施の形態３．
図３は本発明に係わる実施の形態３の受信信号処理装置の構成説明図である。図３は実施の形態１（図１）に対して、ビームスキャナ５をマルチビーム形成器１４とビーム選択器１５の縦続接続に置き換えたものである。
【００３９】
図３について、図１と異なる部分について構成と動作を説明する。ＩＱ信号変換器４−ｎ出力信号である受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）はマルチビーム形成器に入力される。マルチビーム形成器１４は異なる複数Ｉ方向に同時にビームを形成するマルチビームディジタルビームフォーミング回路である。マルチビーム形成器１４の出力信号ｙｉ （ｎ）はビーム選択器１５に入力される。ビーム選択器１５は入力電力の大きい信号をいくつか（図３ではＢ個）選択し、タイミング検出器６に出力する。ここでＢ≦Ｉである。ビーム選択法は、例えば、ビーム選択数Ｂをあらかじめ決めておいて、マルチビーム形成器１４のＩ個の出力信号のうち、電力の大きいＢ個を選択する。あるいは、しきい値を設けてそれ以上の電力を持つマルチビーム形成器１４の出力信号を選択する、などである。
【００４０】
選択されたビームの番号を｛ｒ１ 、ｒ２ 、・・・、ｒＢ ｝とすると、ビーム選択器１５はｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）をタイミング検出器６に出力することになる。タイミング検出器６は入力されたｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）に対して上記実施の形態１と同様の処理を行う。効果は実施の形態１と同様である。なお、ビーム選択器１５はなくてもよい。
【００４１】
実施の形態４．
図４は本発明に係わる実施の形態４の受信信号処理装置の構成説明図である。図４は実施の形態１（図１）に対して、ビームスキャナ５をマルチビーム形成器１４とビーム選択器１５の縦続接続に置き換え、さらに搬送波周波数の再生誤差（周波数オフセット）を推定し、推定された周波数ｆｏ に基づき複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数オフセット推定器１２ａをタイミング検出器６と並列に配置し、周波数オフセット推定器１２ａから出力された複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）と乗ずる乗算器１３−ｎを、荷重係数との乗算を行う乗算器１０−ｎの前に配置したものである。
【００４２】
図４について、図１と異なる部分について構成と動作を説明する。マルチビーム形成器１４とビーム選択器１５に関する動作は実施の形態３の変形例と同様である。ビーム選択器１５は選択されたビーム出力信号ｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）をタイミング検出器６だけではなく、周波数オフセット推定器１２ａにも出力する。そして周波数オフセット推定器１２ａに入力されたｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）のうち最も電力の大きい信号に対して周波数オフセットを推定し、推定された周波数ｆｏ に基づき複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する。周波数オフセット推定器１２ａから出力された複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）と乗算器１３−ｎで乗ずる。乗算器１３−ｎの出力信号は周波数オフセットが補正された受信ベースバンド信号であり、これらを用いて荷重係数演算を行う。
マルチビーム形成器１４の出力信号のうちの電力の大きい信号とビームスキャナ５の出力信号は同等の信号対雑音電力比を持ち、かつ、周波数オフセット推定器１２ａを備えるため、実施の形態２と同等の効果を持つ。
【００４３】
実施の形態５．
図５は本発明に係わる実施の形態５の受信信号処理装置の構成説明図である。図５の構成および動作について説明する。ＩＱ信号変換器４−ｎまでの構成と動作は実施の形態１と同様である。ＩＱ信号変換器４−ｎ出力信号である受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）はマルチビーム形成器１４に入力される。マルチビーム形成器１４は異なる複数Ｉ方向に同時にビームを形成するマルチビームディジタルビームフォーミング回路である。マルチビーム形成器１４の出力信号ｙｉ （ｎ）はビーム選択器１５に入力される。ビーム選択器１５は入力電力の大きい信号をいくつか（図５ではＢ個）選択し、信号抽出器９とタイミング検出器６と乗算器１０−ｂに選択された信号ｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）を出力する。ここで、｛ｒ１ 、ｒ２ 、・・・、ｒＢ ｝は選択されたビーム番号、Ｂ≦Ｉである。ビーム選択法は実施の形態３と同様である。乗算器１０−ｂでビーム選択器１５で選択出力された信号ｙｒｂ （ｋ）と荷重係数演算器８ｂで演算された荷重係数ｗｂ とを乗算し、加算器１１に出力する。加算器１１では乗算器１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｂ出力信号を加算し、合成した信号ｚ（ｋ）を出力する。このあと、復調などの操作がなされる。
【００４４】
タイミング検出器６、参照信号系列メモリ７の動作は実施の形態１とほぼ同様である。信号抽出器９では、ビーム選択器１５で選択され出力された複数Ｂ個の信号ｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）に対して、タイミング検出器６が出力する検出結果に基づき、ｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）に含まれるタイミング制御用信号系列ｕｒ１ （ｋ）、ｕｒ２ （ｋ）、・・・、ｕｒＢ （ｋ）を抽出し、荷重係数演算器８ｂに出力する。
【００４５】
荷重係数演算器８ｂにおける荷重係数ｗｂ の演算方法は、例えばＳＭＩ法を用いるものとすれば、以下のように行う。信号抽出器９で抽出された受信したタイミング制御用信号系列ｕｒｂ （ｋ）による相関行列をＲ’、ｕｒｂ （ｋ）と参照用の信号系列ｄ（ｋ）の相互相関関数ベクトルをｒ’、荷重係数ベクトルをｗ’とすると、
【００４６】
【数３】
【００４７】
で求められる。また、
【００４８】
【数４】
【００４９】
である。
【００５０】
ここではＳＭＩ法について述べたが、サンプル数Ｐがある程度多ければ、ＬＭＳアルゴリズムやＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）等も使用することができる。一般にビーム選択数Ｂ≦素子数Ｎであるため、荷重係数演算の計算量は実施の形態１より減らすことができる。また、ビーム選択器１５は必ずしも設けなくてもよい。それ以外の効果は実施の形態１と同様である。
【００５１】
実施の形態６．
図６は本発明に係わる実施の形態６の受信信号処理装置の構成説明図である。図６は実施の形態５（図５）に対して、搬送波周波数の再生誤差（周波数オフセット）を推定し、推定された周波数ｆｏ に基づき複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数オフセット推定器１２ａをタイミング検出器６と並列に配置し、周波数オフセット推定器１２ａから出力された複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］をビーム選択器出力信号ｙｒｂ （ｋ）と乗ずる乗算器１３−ｂを、荷重係数との乗算を行う乗算器１０−ｂの前に配置したものである。動作は実施の形態４とほぼ同じである。相違点は、タイミング検出器６と周波数オフセット推定器１２ａと乗算器１３−ｂの入力信号がビーム選択器出力信号ｙｒｂ （ｋ）であり、信号抽出器９への入力信号が乗算器１３−ｂの出力信号であることである。周波数オフセットを補正しているため、実施の形態２と同様に、より効果的に干渉信号を抑圧することができる。
【００５２】
実施の形態７．
図７は本発明に係わる実施の形態７の受信信号処理装置の構成説明図である。図７の構成および動作について説明する。ＩＱ信号変換器４−ｎまでの構成と動作は実施の形態１と同様である。ＩＱ信号変換器４−ｎ出力信号である受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）は同相分配器１６に入力され、ｘｎ （ｋ）を各ｎ＝１、２、・・・、Ｎに対してＭ個に同相分配する。また、受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）はビームスキャナ５にも入力される。ビームスキャナ５、タイミング検出器６の動作は実施の形態１と同じである。
【００５３】
周波数オフセット推定器１２ｂは、ビームスキャナ５から出力されたｙ１ （ｎ）、ｙ２ （ｎ）、・・・、ｙＩ （ｎ）のうち最も電力の大きい信号に対して周波数オフセットを推定し、推定されたオフセット周波数ｆｏ をオフセット周波数補正正弦波発生器１７に出力する。オフセット周波数補正正弦波発生器１７は推定されたオフセット周波数ｆｏ に基づき、その近傍の周波数の所定の複数Ｍ個の周波数ｆｏ１、ｆｏ２、・・・、ｆｏＭを持つ複数Ｍ個の複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ１ｋ］、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ２ｋ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏＭｋ］を発生し、同相分配器１６の出力信号であるＭ組のｘ１ （ｋ）、ｘ２ （ｋ）、・・・、ｘＮ （ｋ）と乗算器１３−１−１、・・・、１３−Ｎ−Ｍにて乗算を行う。具体的には、同相分配器１６の第ｍ番目のｘ１ （ｋ）、ｘ２ （ｋ）、・・・、ｘＮ （ｋ）の組がｅｘｐ［−ｊ２πｆｏｍｋ］と乗ぜられる。ここで複数周波数の正弦波を用いたのは、オフセット周波数の推定誤差を見越してのことである。従ってあらかじめ計算機シミュレーションなどによりオフセット周波数の推定誤差を見積もっておく必要がある。
【００５４】
乗算器１３−ｎ−ｍの出力信号は信号抽出器９−ｍに入力される。信号抽出器９−ｍの動作は実施の形態１とほぼ同じで、タイミング検出器６でのタイミング検出結果に基づいて乗算器１３−ｎ−ｍの出力信号に含まれるタイミング制御用の信号系列を抽出する。ただ、信号抽出器９−ｍの出力信号ｕｎ （ｍ）（ｋ）は荷重係数演算器８ａ−ｍだけではなく、判定器１８へも出力される。
【００５５】
荷重係数演算器８ａ−ｍは実施の形態１と同様にして、信号抽出器９−ｍの出力信号と参照信号系列メモリ７からの信号ｄ（ｎ）を用いて、所望波を取り込み、干渉波を抑圧するような荷重係数ｗｎ （ｍ）を演算して乗算器１０−ｎ−ｍへ出力する。この操作はｍ＝１、２、・・・、Ｍに対して並列に行う。
【００５６】
乗算器１３−ｎ−ｍの出力信号は乗算器１０−ｎ−ｍで荷重係数演算器８ａ−ｍで演算して出力された荷重係数ｗｎ （ｍ）との乗算後、加算器１１−ｍに出力する。加算器１１−ｍは入力されるＮ個の受信ベースバンド信号を加算して１つの受信ベースバンド信号ｖｍ （ｋ）を選択器１９へ出力する。判定器１８での判定結果に基づき、選択器１９はｍ個の出力信号ｖ１ （ｋ）、ｖ２ （ｋ）、・・・、ｖＭ （ｋ）のうち１つを選択して出力する。選択出力された信号をｚ（ｋ）とすると、ｚ（ｋ）にこのあと復調などの操作がなされる。
【００５７】
判定器１８は、信号抽出器９−ｍの出力信号ｕｎ （ｍ）（ｋ）と荷重係数演算器８ａ−ｍで演算された荷重係数ｗｎ （ｍ）と参照信号系列メモリ７からの信号ｄ（ｋ）に基づき、各ｍ＝１、２、・・・、Ｍに対して誤差信号ｅｍ （ｋ）を式（９）により計算する。
【００５８】
【数５】
【００５９】
ｅｍ （ｋ）のレベルが小さいほど周波数オフセットの補正が正確であることを意味する。そこで、誤差信号ｅｍ （ｋ）の電力Ｐｅｍ （ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）を求め、それが一番小さいｍをｍｍｉｎ とするとき、対応する加算器１１−ｍｍｉｎ の出力信号ｖｍｍｉｎ （ｋ）を選択器１９で選択して出力する。誤差信号ｅｍ （ｋ）の電力Ｐｅｍ は式（１０）で求められる。ここでＰは荷重係数ｗｎ （ｍ）の演算で用いたサンプル数である。
【００６０】
【数６】
【００６１】
構成が実施の形態２に比べると複雑になるが、周波数オフセットの補正を補正誤差を見越して行うので、正確に干渉信号入射方向にアンテナパターンの零点を形成するように荷重係数を演算できるので干渉信号抑圧性能に優れる。
【００６２】
実施の形態８．
実施の形態３と同様、ビームスキャナ５をマルチビーム形成器１４とビーム選択器１５の縦続接続と置き換えてもよい。効果は実施の形態７と同様である。また、ビーム選択器１５は必ずしも設けなくてもよい。
【００６３】
実施の形態９．
図８は本発明に係わる実施の形態７の受信信号処理装置の構成説明図である。図８の構成および動作について説明する。ＩＱ信号変換器４−ｎまでの構成と動作は実施の形態１と同様である。ＩＱ信号変換器４−ｎ出力信号である受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）はマルチビーム形成器１４に入力され、同時に異なる複数Ｉ方向へビームを形成する処理を行う。マルチビーム形成器１４の出力信号ｙｉ （ｋ）はビーム選択器１５に入力され、マルチビーム形成器１４の出力電力が大きいいくつか（図８ではＢ個）の信号を選択し、出力する。ビーム選択方法は実施の形態３と同様である。選択されたビーム番号を｛ｒ１ 、ｒ２ 、・・・、ｒＢ ｝とすると、ｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）が出力される。また選択ビーム数Ｂ≦マルチビーム数Ｉである。ビーム選択器出力信号ｙｒｂ （ｋ）は同相分配器１６に入力され、ｙｒｂ （ｋ）を各ｂ＝１、２、・・・、Ｂに対してＭ個に同相分配する。また、ビーム選択器出力信号ｙｒｂ （ｋ）はタイミング検出器６と周波数オフセット推定器１２ｂにも入力される。タイミング検出器６、周波数オフセット推定器１２ｂ、オフセット周波数補正正弦波発生器の動作は実施の形態７と同じである。
【００６４】
周波数オフセット推定器１２ｂは、実施の形態７で説明したのと同様にして複数Ｍ個の複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ１ｋ］、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ２ｋ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏＭｋ］を発生し、同相分配器１６の出力信号であるＭ組のｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）と乗算器１３−１−１、・・・、１３−Ｂ−Ｍにて乗算を行う。具体的には、同相分配器１６の第ｍ番目のｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）の組がｅｘｐ［−ｊ２πｆｏｍｋ］と乗ぜられる。ここで複数周波数の正弦波を用いたのは、オフセット周波数の推定誤差を見越してのことである。従ってあらかじめ計算機シミュレーションなどによりオフセット周波数の推定誤差を見積もっておく必要がある。
【００６５】
乗算器１３−ｂ−ｍの出力信号は信号抽出器９−ｍに入力される。信号抽出器９−ｍの動作は実施の形態１とほぼ同じで、タイミング検出器６でのタイミング検出結果に基づいて乗算器１３−ｂ−ｍの出力信号に含まれるタイミング制御用の信号系列を抽出する。ただ、信号抽出器９−ｍの出力信号ｕｒｂ （ｍ）（ｋ）は荷重係数演算器８ｂ−ｍだけではなく、判定器１８へも出力される。
【００６６】
荷重係数演算器８ｂ−ｍは実施の形態５と同様にして、信号抽出器９−ｍの出力信号と参照信号系列メモリ７からの信号ｄ（ｎ）を用いて、所望波入射方向にビームを向け、干渉波入射方向に零点を形成するような荷重係数ｗｂ （ｍ）を演算して乗算器１０−ｂ−ｍへ出力する。この操作はｍ＝１、２、・・・、Ｍに対して並列に行う。
【００６７】
乗算器１３−ｂ−ｍの出力信号は乗算器１０−ｂ−ｍで荷重係数演算器８ｂ−ｍで演算して出力された荷重係数ｗｂ （ｍ）との乗算後、加算器１１−ｍに出力する。加算器１１−ｍは入力されるＢ個の受信ベースバンド信号を加算して１つの受信ベースバンド信号ｖｍ （ｋ）を選択器１９へ出力する。判定器１８での判定結果に基づき、選択器１９はＭ個の加算器１１−１、１１−２、・・・、１１−Ｍの出力信号ｖ１ （ｋ）、ｖ２ （ｋ）、・・・、ｖＭ （ｋ）のうち１つを選択して出力する。選択出力された信号をｚ（ｋ）とすると、このあと復調などの操作がなされる。
【００６８】
判定器１８は、信号抽出器９−ｍの出力信号ｕｂ （ｍ）（ｋ）と荷重係数演算器８ｂ−ｍで演算された荷重係数ｗｂ （ｍ）と参照信号系列メモリ７からの信号ｄ（ｋ）に基づき、各ｍ＝１、２、・・・、Ｍに対して誤差信号ｅｍ （ｋ）を式（１１）により計算する。
【００６９】
【数７】
【００７０】
ｅｍ （ｋ）のレベルが小さいほど周波数オフセットの補正が正確であることを意味する。そこで、誤差信号ｅｍ （ｋ）の電力Ｐｅｍ （ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）を求め、それが一番小さいｍをｍｍｉｎ とするとき、対応する加算器１１−ｍｍｉｎ の出力信号ｖｍｍｉｎ （ｋ）を選択器１９で選択して出力する。誤差信号ｅｍ （ｋ）の電力Ｐｅｍ は数１０で求められる。ここでＰは荷重係数ｗｂ （ｍ）の演算で用いたサンプル数である。
なお、ビーム選択器１５は必ずしも設けなくてもよい。ビーム選択器１５を設けた場合、実施の形態７と比べると荷重係数演算に要する処理量は少なくて済む。その他の効果は実施の形態７と同様である。
【００７１】
実施の形態１０．
上記実施の形態１から実施の形態９の受信信号処理装置において、タイミング検出器６でタイミング制御用信号のタイミングを検出できなかった場合は、荷重係数演算器８ａ（もしくは８ｂ、８ａ−ｎ、８ｂ−ｂ）で荷重係数演算（荷重係数の更新）を行わず、前の時点で求められた荷重係数をそのまま用いる。そのために、荷重係数演算器８ａ（もしくは８ｂ、８ａ−ｎ、８ｂ−ｂ）は前の時点で求められた荷重係数値を記憶しておく。従って、このような動作を制御する更新制御手段をさらに実施の形態１から実施の形態９の受信信号処理装置に備える。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明にかかわる受信信号処理装置においては、新たにトレーニング系列を加えることなく、アレーアンテナにおける所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成して干渉信号を抑圧する良好な信号処理ができる。さらに、タイミング検出をより正確に行えるため、タイミング検出誤差に起因する特性劣化を小さくできる。
【００７３】
また、本発明にかかわる請求項２、４、６、８、１０〜１５記載の受信信号処理装置においては、上記効果に加え、周波数オフセットに起因する特性劣化を低減した良好な信号処理ができる。
【００７４】
また、本発明にかかわる請求項９、１０、１５記載の受信信号処理装置においては、上記効果に加え、荷重係数値の演算量を軽減でき、信号処理演算量を減らした信号処理ができる。
【００７５】
また、本発明にかかわる請求項１６記載の受信信号処理装置においては、上記効果に加え、無意味かつ不都合な荷重係数値の更新を行わずにすみ、信号処理演算量を減らすと共に適切な荷重係数値の設定が可能な信号処理ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる実施の形態１の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図２】本発明に係わる実施の形態２の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図３】本発明に係わる実施の形態３の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図４】本発明に係わる実施の形態４の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図５】本発明に係わる実施の形態５の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図６】本発明に係わる実施の形態６の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図７】本発明に係わる実施の形態７の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図８】本発明に係わる実施の形態９の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図９】従来例のアダプティブアレーアンテナにおいて使用するバースト構成を示した図である。
【符号の説明】
１−１〜１−Ｎ アンテナ素子、２−１〜２−Ｎ 受信機、
３−１〜３−Ｎ Ａ／Ｄ変換器、４−１〜４−Ｎ ＩＱ信号変換器、５ ビームスキャナ、６ タイミング検出器、７ 参照信号系列メモリ、
８ａ，８ｂ，８ａ−１〜８ａ−Ｍ，８ｂ−１〜８ｂ−Ｍ 荷重係数演算器、
９，９−１〜９−Ｍ 信号抽出器、１０−１〜１０−Ｎ，１０−Ｂ 乗算器、
１１ 加算器、１２ａ，１２ｂ 周波数オフセット推定器、
１３−１〜１３−Ｎ，１３−Ｂ 乗算器、１４ マルチビーム形成器、１５ ビーム選択器、１６ 同相分配器、１７ オフセット周波数補正正弦波発生器、
１８ 判定器、１９ 選択器、１００ アレーアンテナ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、所望波と干渉波に対するアンテナ利得を適切に設定するよう、受信波の信号処理をするアダプティブアレーアンテナの受信信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アダプティブアレーアンテナは干渉波の到来方向に零点を向けるため、レーダでは目標からの反射信号受信を妨害する信号の除去、無線通信では周波数選択性フェージングや同一チャネル干渉の除去に有効である。アダプティブアレーアンテナに用いる指導原理は多くの場合、例えばＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズム等、参照信号と呼ばれる規範となる信号を必要とする。
従来技術文献１（小川、川端、伊藤：”ＳＭＩ法に基づくアダプティブアレーを用いた高速ディジタル陸上移動通信の多重波抑圧”電子情報通信学会論文誌Ｂ−ＩＩ，ｖｏｌ．Ｊ７５−Ｂ−ＩＩ，Ｎｏ．１１，ｐｐ．８０６−８１４，１９９２年１２月）では、図９に示すように既知のトレーニング系列を情報シンボルの前に置いて伝送し、このトレーニング系列をあらかじめ受信側で保持しておくことによって参照信号を得ている。
【０００３】
しかしながら、既に運用中のシステムに対してアダプティブアレーアンテナを動作させるために新たにトレーニング系列を加えて信号を伝送することは、システムの大幅な改修が必要で現実には困難である。また、新たなシステムを構築する場合でも、そのような特別なトレーニング系列の伝送は、伝送しなければならない情報を増大させることになり、効率が悪化する。
【０００４】
加えて、適応アルゴリズムを動作させるには、受信信号中に含まれる既知の特定の系列（従来技術文献１ではトレーニング系列）のタイミングを検出して同期をとる必要があるが、各素子出力信号から上記既知の特定の系列のタイミングを検出しようとすると、信号対雑音電力比が良くない場合にはタイミング検出が困難になることがあった。これは干渉信号抑圧性能の劣化の原因となる。
また、搬送波周波数の再生において誤差が生じた場合、そのまま適応アルゴリズムを適用すると干渉信号抑圧性能が劣化してしまう問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の問題点を解決し、従来技術文献１のように新たにトレーニング系列を加えることなく動作可能なアダプティブアレーアンテナに係わる受信信号処理装置を提供することにある。さらに、信号対雑音電力比を良くした状態でタイミング検出を行い、その性能を高くすることにより干渉信号抑圧性能が高い受信信号処理装置を提供することにある。また、さらに、搬送波周波数の再生誤差を推定し、その誤差を補正する操作を行うことにより干渉信号抑圧性能を高めた受信信号処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかわる請求項１記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、所定の時間ごとに複数Ｉ個の方向にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってビームを走査し、ビーム走査方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するビーム走査手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｎ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたものである。
【０００７】
本発明にかかわる請求項２記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、所定の時間ごとに複数Ｉ個の方向にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってビームを走査し、ビーム走査方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するビーム走査手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移ｆｏ を推定して、ｋを時刻とするとき複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記複素正弦波信号を上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に乗ずる正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｎ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたものである。
【０００８】
本発明にかかわる請求項３記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように上記複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｎ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたものである。
【０００９】
本発明にかかわる請求項４記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移ｆｏ を推定して、ｋを時刻とするとき複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記複素正弦波信号を上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に乗ずる正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｎ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたものである。
【００１０】
本発明にかかわる請求項５記載の受信信号処理装置は、
請求項３記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段に出力するビーム選択手段を備えたものである。
【００１１】
本発明にかかわる請求項６記載の受信信号処理装置は、
請求項４記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段および周波数偏移推定手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段および周波数偏移推定手段に出力するビーム選択手段を備えたものである。
【００１２】
本発明にかかわる請求項７記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個のディジタル信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記マルチビーム形成手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｉ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記マルチビーム形成手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｉ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたものである。
【００１３】
本発明にかかわる請求項８記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個のディジタル信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移ｆｏ を推定して、ｋを時刻とするとき複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記複素正弦波信号を上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に乗ずる正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｉ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｉ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたものである。
【００１４】
本発明にかかわる請求項９記載の受信信号処理装置は、
請求項７記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段、信号抽出手段、および荷重係数乗算手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段、信号抽出手段、および荷重係数乗算手段に出力するビーム選択手段を備え、上記マルチビーム形成手段からのＩ個の出力信号に代えて上記ビーム選択手段からのＢ個の出力信号を用いたものである。
【００１５】
本発明にかかわる請求項１０記載の受信信号処理装置は、
請求項８記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段、周波数偏移推定手段、および正弦波信号乗算手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段、周波数偏移推定手段、および正弦波信号乗算手段に出力するビーム選択手段を備え、上記マルチビーム形成手段からのＩ個の出力信号に代えて上記ビーム選択手段からのＢ個の出力信号を用いたものである。
【００１６】
本発明にかかわる請求項１１記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号をそれぞれ複数Ｍ組のディジタル信号に分配する信号分配手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、所定の時間ごとに複数Ｉ個の方向にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってビームを走査し、ビーム走査方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するビーム走査手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移を推定して、ｋを時刻とするとき所定の複数Ｍ個の周波数ｆｏ１、ｆｏ２、・・・、ｆｏＭを持つ複数Ｍ個の複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ１ｋ］、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ２ｋ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏＭｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記信号分配手段から出力された複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号に対して、それぞれ上記複数Ｍ個の複素正弦波信号を乗ずる複数Ｍ組の正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する複数Ｍ個の信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段から出力された信号と、上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように上記複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する複数Ｍ個の荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段から出力されるそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値を乗ずる複数Ｍ組の荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する複数Ｍ個の信号合成手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の信号と上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値との積和演算によって得られた複数Ｍ個の信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号との差信号の平均電力を求めて、上記複数Ｍ個の信号合成手段出力信号のうちの最も小さい差信号平均電力に対応する１個の信号を出力する判定選択手段と、を備えたものである。
【００１７】
本発明にかかわる請求項１２記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号をそれぞれ複数Ｍ組のディジタル信号に分配する信号分配手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移を推定して、ｋを時刻とするとき所定の複数Ｍ個の周波数ｆｏ１、ｆｏ２、・・・、ｆｏＭを持つ複数Ｍ個の複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ１ｋ］、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ２ｋ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏＭｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記信号分配手段から出力された複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号に対して、それぞれ上記複数Ｍ個の複素正弦波信号を乗ずる複数Ｍ組の正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する複数Ｍ個の信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段から出力された信号と、上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように上記複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する複数Ｍ個の荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段から出力されるそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値を乗ずる複数Ｍ組の荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する複数Ｍ個の信号合成手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の信号と上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値との積和演算によって得られた複数Ｍ個の信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号との差信号の平均電力を求めて、上記複数Ｍ個の信号合成手段出力信号のうちの最も小さい差信号平均電力に対応する１個の信号を出力する判定選択手段と、を備えたものである。
【００１８】
本発明にかかわる請求項１３記載の受信信号処理装置は、
請求項１２記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段および周波数偏移推定手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段および周波数偏移推定手段に出力するビーム選択手段を備えたものである。
【００１９】
本発明にかかわる請求項１４記載の受信信号処理装置は、
所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個のディジタル信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号をそれぞれ複数Ｍ組のディジタル信号に分配する信号分配手段と、
上記マルチビーム形成手段の出力の複数Ｉ個のディジタル信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記マルチビーム形成手段の出力の複数Ｉ個のディジタル信号から、上記出力ディジタル信号に含まれる周波数偏移を推定して、ｋを時刻とするとき所定の複数Ｍ個の周波数ｆｏ１、ｆｏ２、・・・、ｆｏＭを持つ複数Ｍ個の複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ１ｋ］、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ２ｋ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏＭｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記信号分配手段から出力された複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個のディジタル信号に対して、それぞれ上記複数Ｍ個の複素正弦波信号を乗ずる複数Ｍ組の正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する複数Ｍ個の信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段から出力された信号と、上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように上記複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個の荷重係数値を演算して出力する複数Ｍ個の荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個のディジタル信号に対して、上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段から出力されるそれぞれ複数Ｉ個の荷重係数値を乗ずる複数Ｍ組の荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個のディジタル信号を合成して出力する複数Ｍ個の信号合成手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個の信号と上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個の荷重係数値との積和演算によって得られた複数Ｍ個の信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号との差信号の平均電力を求めて、上記複数Ｍ個の信号合成手段出力信号のうちの最も小さい差信号平均電力に対応する１個の信号を出力する判定選択手段と、を備えたものである。
【００２０】
本発明にかかわる請求項１５記載の受信信号処理装置は、
請求項１４記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記信号分配手段、タイミング検出手段および周波数偏移推定手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記信号分配手段、タイミング検出手段および周波数偏移推定手段に出力するビーム選択手段を備え、上記マルチビーム形成手段からのＩ個の出力信号に代えて上記ビーム選択手段からのＢ個の出力信号を用いたものである。
【００２１】
本発明にかかわる請求項１６記載の受信信号処理装置は、
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の受信信号処理装置において、
上記タイミング検出手段にて受信信号から所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出できない場合に、荷重係数演算手段が荷重係数値の更新を行わず、荷重係数値を保持するよう制御する更新制御手段を備えたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係わる実施形態について説明する。
【００２３】
実施の形態１．
図１は本発明に係わる実施の形態１の受信信号処理装置の構成説明図である。本発明では、アダプティブアレーアンテナを動作させるために新たにトレーニング系列を加えて信号を伝送するのではなく、情報系列伝送前に伝送される、既に伝送信号に含まれているタイミングを制御するための既知の信号系列であるタイミング制御用信号系列を参照信号として利用するものである。
【００２４】
本明細書において、ｎ＝１、２、・・・、Ｎであり、ｉ＝１、２、・・・、Ｉであり、ｍ＝１、２、・・・、Ｍであり、ｂ＝１、２、・・・、Ｂであり、以下、特に断らない限り同様とする。また、ディジタル同相・直交信号ｘｎ （ｋ）、ｙｎ （ｋ）などにおけるかっこ内のｋは時刻（時刻の番号）を表わす。
なお、図中に斜線および２と印を付した経路の信号は、上記同相・直交の２つの信号成分があることを示している。
【００２５】
図１の構成および動作について説明する。図１において、アレーアンテナ１００は、素子数が複数Ｎ個のアンテナが波長程度の間隔で所定の位置に配置されている。アンテナ素子１−１乃至１−Ｎ（以下、１−ｎと記す。他の構成要素も同様に記す）で受信された信号は受信機に入力され、増幅・周波数変換されて中間周波信号を出力する。これら中間周波信号はＡ／Ｄ変換器３−ｎでディジタル中間周波信号に変換された後、ＩＱ信号変換器４−ｎによりベースバンドのディジタル同相・直交信号ｘｎ （ｋ）に変換される。ここで、ｘｎ （ｋ）は実部が同相成分、虚部が直交成分の複素信号として表わす（以下、他の信号も同様）。
【００２６】
受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）は、荷重係数演算器８ａによって演算された荷重係数値ｗｎ を有する乗算器１０−ｎを介して加算器１１に出力する。加算器１１は入力されるＮ個の受信ベースバンド信号を加算合成して１つのベースバンド信号ｚ（ｋ）を出力する。ｚ（ｋ）に対しては、このあと復調などの処理がなされる。
【００２７】
また、受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）はビームスキャナ５に入力される。ビームスキャナ５は所定の時間ごとに複数Ｉ個の方向にビームを走査する。そして走査方向ごとにＩ個の信号ｙｉ （ｎ）を出力する。ｙｉ （ｎ）はタイミング検出器６に入力される。タイミング検出器６に入力されたｙ１ （ｎ）、ｙ２ （ｎ）、・・・、ｙＩ （ｎ）のうち最も電力の大きい信号に対してタイミング制御用信号のタイミングを検出し、タイミング検出結果を信号抽出器９に出力する。信号抽出器９は、タイミング検出器６で検出されたタイミングに基づき、受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）に含まれるタイミング制御用信号系列を抽出し、荷重係数演算器８ａに出力する。ビームスキャンした結果得られた信号は一般に信号対雑音電力比に優れるため、タイミング検出精度を向上させることが可能となる。
【００２８】
荷重係数演算器８ａは、信号抽出器９で抽出された受信したタイミング制御用信号系列ｕｎ （ｋ）と参照信号系列メモリ７にあらかじめ格納された参照用のタイミング制御用信号系列ｄ（ｋ）に基づき、所望波入射方向にビームを向け、干渉波入射方向に零点を向けるように荷重係数ｗｎ を演算する。信号抽出器９で抽出された受信した既知の信号系列ｕｎ （ｋ）は、雑音や干渉波が存在せず、また、搬送波再生が完全に行われ、理想的に抽出されたとすれば、参照信号系列メモリ７にあらかじめ格納された参照用のタイミング制御用信号系列ｄ（ｋ）と定数倍を除いて一致する。
【００２９】
荷重係数ｗｎ の演算方法は、例えばＳＭＩ（Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）法を用いるものとすれば、以下のように行う。信号抽出器９で抽出された受信したタイミング制御用信号系列ｕｎ （ｋ）による相関行列をＲ、ｕｎ （ｋ）と参照用のタイミング制御用信号系列ｄ（ｋ）の相互相関関数ベクトルをｒ、荷重係数ベクトルをｗとすると、
【００３０】
【数１】
で求められる。また、
【００３２】
【数２】
である。ここでＰはＳＭＩ法で用いるタイミング制御用信号系列のサンプル数である。
【００３４】
ここではＳＭＩ法について述べたが、サンプル数Ｐがある程度多ければ、ＬＭＳアルゴリズムやＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）等も使用することができる。
【００３５】
以上のように、ビームスキャナ５の出力信号に対してタイミング検出を行っているため、信号対雑音電力比が高い信号に対してタイミング検出を行うことができ、タイミング推定誤差をより小さくできる。つまり、受信信号中に含まれるタイミング制御用信号系列と参照信号系列メモリ７から読み出した参照信号との間の時間差をより小さくできる。その結果、アンテナパターンにおいて干渉信号入射方向に深い零点を形成でき、高い干渉信号抑圧性能を持たせることができる。
【００３６】
実施の形態２．
図２は本発明に係わる実施の形態２の受信信号処理装置の構成説明図である。図２は実施の形態１（図１）に対して、搬送波周波数の再生誤差（周波数オフセット）を推定し、推定された周波数ｆｏ に基づき複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数オフセット推定器１２ａをタイミング検出器６と並列に配置し、周波数オフセット推定器１２ａから出力された複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）と乗ずる乗算器１３−ｎを、荷重係数ｗｎ との乗算を行う乗算器１０−ｎの前に配置したものである。
【００３７】
図２について、図１と異なる部分について構成と動作を説明する。ビームスキャナ５の出力信号ｙｉ （ｎ）は周波数オフセット推定器１２ａにも入力される。そして周波数オフセット推定器１２ａに入力されたｙ１ （ｎ）、ｙ２ （ｎ）、・・・、ｙＩ （ｎ）のうち最も電力の大きい信号に対して周波数オフセットを推定し、推定された周波数ｆｏ に基づき複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する。周波数オフセット推定器１２ａから出力された複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）と乗算器１３−ｎで乗ずる。乗算器１３−ｎの出力信号は周波数オフセットが補正された受信ベースバンド信号であり、これらを用いて荷重係数演算を行う。周波数オフセットを補正しているため、正確に干渉信号入射方向にアンテナパターンの零点を形成するように荷重係数を演算できるので、効果的に干渉信号を抑圧することができる。
【００３８】
実施の形態３．
図３は本発明に係わる実施の形態３の受信信号処理装置の構成説明図である。図３は実施の形態１（図１）に対して、ビームスキャナ５をマルチビーム形成器１４とビーム選択器１５の縦続接続に置き換えたものである。
【００３９】
図３について、図１と異なる部分について構成と動作を説明する。ＩＱ信号変換器４−ｎ出力信号である受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）はマルチビーム形成器に入力される。マルチビーム形成器１４は異なる複数Ｉ方向に同時にビームを形成するマルチビームディジタルビームフォーミング回路である。マルチビーム形成器１４の出力信号ｙｉ （ｎ）はビーム選択器１５に入力される。ビーム選択器１５は入力電力の大きい信号をいくつか（図３ではＢ個）選択し、タイミング検出器６に出力する。ここでＢ≦Ｉである。ビーム選択法は、例えば、ビーム選択数Ｂをあらかじめ決めておいて、マルチビーム形成器１４のＩ個の出力信号のうち、電力の大きいＢ個を選択する。あるいは、しきい値を設けてそれ以上の電力を持つマルチビーム形成器１４の出力信号を選択する、などである。
【００４０】
選択されたビームの番号を｛ｒ１ 、ｒ２ 、・・・、ｒＢ ｝とすると、ビーム選択器１５はｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）をタイミング検出器６に出力することになる。タイミング検出器６は入力されたｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）に対して上記実施の形態１と同様の処理を行う。効果は実施の形態１と同様である。なお、ビーム選択器１５はなくてもよい。
【００４１】
実施の形態４．
図４は本発明に係わる実施の形態４の受信信号処理装置の構成説明図である。図４は実施の形態１（図１）に対して、ビームスキャナ５をマルチビーム形成器１４とビーム選択器１５の縦続接続に置き換え、さらに搬送波周波数の再生誤差（周波数オフセット）を推定し、推定された周波数ｆｏ に基づき複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数オフセット推定器１２ａをタイミング検出器６と並列に配置し、周波数オフセット推定器１２ａから出力された複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）と乗ずる乗算器１３−ｎを、荷重係数との乗算を行う乗算器１０−ｎの前に配置したものである。
【００４２】
図４について、図１と異なる部分について構成と動作を説明する。マルチビーム形成器１４とビーム選択器１５に関する動作は実施の形態３の変形例と同様である。ビーム選択器１５は選択されたビーム出力信号ｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）をタイミング検出器６だけではなく、周波数オフセット推定器１２ａにも出力する。そして周波数オフセット推定器１２ａに入力されたｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）のうち最も電力の大きい信号に対して周波数オフセットを推定し、推定された周波数ｆｏ に基づき複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する。周波数オフセット推定器１２ａから出力された複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）と乗算器１３−ｎで乗ずる。乗算器１３−ｎの出力信号は周波数オフセットが補正された受信ベースバンド信号であり、これらを用いて荷重係数演算を行う。
マルチビーム形成器１４の出力信号のうちの電力の大きい信号とビームスキャナ５の出力信号は同等の信号対雑音電力比を持ち、かつ、周波数オフセット推定器１２ａを備えるため、実施の形態２と同等の効果を持つ。
【００４３】
実施の形態５．
図５は本発明に係わる実施の形態５の受信信号処理装置の構成説明図である。図５の構成および動作について説明する。ＩＱ信号変換器４−ｎまでの構成と動作は実施の形態１と同様である。ＩＱ信号変換器４−ｎ出力信号である受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）はマルチビーム形成器１４に入力される。マルチビーム形成器１４は異なる複数Ｉ方向に同時にビームを形成するマルチビームディジタルビームフォーミング回路である。マルチビーム形成器１４の出力信号ｙｉ （ｎ）はビーム選択器１５に入力される。ビーム選択器１５は入力電力の大きい信号をいくつか（図５ではＢ個）選択し、信号抽出器９とタイミング検出器６と乗算器１０−ｂに選択された信号ｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）を出力する。ここで、｛ｒ１ 、ｒ２ 、・・・、ｒＢ ｝は選択されたビーム番号、Ｂ≦Ｉである。ビーム選択法は実施の形態３と同様である。乗算器１０−ｂでビーム選択器１５で選択出力された信号ｙｒｂ （ｋ）と荷重係数演算器８ｂで演算された荷重係数ｗｂ とを乗算し、加算器１１に出力する。加算器１１では乗算器１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｂ出力信号を加算し、合成した信号ｚ（ｋ）を出力する。このあと、復調などの操作がなされる。
【００４４】
タイミング検出器６、参照信号系列メモリ７の動作は実施の形態１とほぼ同様である。信号抽出器９では、ビーム選択器１５で選択され出力された複数Ｂ個の信号ｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）に対して、タイミング検出器６が出力する検出結果に基づき、ｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）に含まれるタイミング制御用信号系列ｕｒ１ （ｋ）、ｕｒ２ （ｋ）、・・・、ｕｒＢ （ｋ）を抽出し、荷重係数演算器８ｂに出力する。
【００４５】
荷重係数演算器８ｂにおける荷重係数ｗｂ の演算方法は、例えばＳＭＩ法を用いるものとすれば、以下のように行う。信号抽出器９で抽出された受信したタイミング制御用信号系列ｕｒｂ （ｋ）による相関行列をＲ’、ｕｒｂ （ｋ）と参照用の信号系列ｄ（ｋ）の相互相関関数ベクトルをｒ’、荷重係数ベクトルをｗ’とすると、
【００４６】
【数３】
で求められる。また、
【００４８】
【数４】
である。
【００５０】
ここではＳＭＩ法について述べたが、サンプル数Ｐがある程度多ければ、ＬＭＳアルゴリズムやＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）等も使用することができる。一般にビーム選択数Ｂ≦素子数Ｎであるため、荷重係数演算の計算量は実施の形態１より減らすことができる。また、ビーム選択器１５は必ずしも設けなくてもよい。それ以外の効果は実施の形態１と同様である。
【００５１】
実施の形態６．
図６は本発明に係わる実施の形態６の受信信号処理装置の構成説明図である。図６は実施の形態５（図５）に対して、搬送波周波数の再生誤差（周波数オフセット）を推定し、推定された周波数ｆｏ に基づき複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数オフセット推定器１２ａをタイミング検出器６と並列に配置し、周波数オフセット推定器１２ａから出力された複素正弦波ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］をビーム選択器出力信号ｙｒｂ （ｋ）と乗ずる乗算器１３−ｂを、荷重係数との乗算を行う乗算器１０−ｂの前に配置したものである。動作は実施の形態４とほぼ同じである。相違点は、タイミング検出器６と周波数オフセット推定器１２ａと乗算器１３−ｂの入力信号がビーム選択器出力信号ｙｒｂ （ｋ）であり、信号抽出器９への入力信号が乗算器１３−ｂの出力信号であることである。周波数オフセットを補正しているため、実施の形態２と同様に、より効果的に干渉信号を抑圧することができる。
【００５２】
実施の形態７．
図７は本発明に係わる実施の形態７の受信信号処理装置の構成説明図である。図７の構成および動作について説明する。ＩＱ信号変換器４−ｎまでの構成と動作は実施の形態１と同様である。ＩＱ信号変換器４−ｎ出力信号である受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）は同相分配器１６に入力され、ｘｎ （ｋ）を各ｎ＝１、２、・・・、Ｎに対してＭ個に同相分配する。また、受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）はビームスキャナ５にも入力される。ビームスキャナ５、タイミング検出器６の動作は実施の形態１と同じである。
【００５３】
周波数オフセット推定器１２ｂは、ビームスキャナ５から出力されたｙ１ （ｎ）、ｙ２ （ｎ）、・・・、ｙＩ （ｎ）のうち最も電力の大きい信号に対して周波数オフセットを推定し、推定されたオフセット周波数ｆｏ をオフセット周波数補正正弦波発生器１７に出力する。オフセット周波数補正正弦波発生器１７は推定されたオフセット周波数ｆｏ に基づき、その近傍の周波数の所定の複数Ｍ個の周波数ｆｏ１、ｆｏ２、・・・、ｆｏＭを持つ複数Ｍ個の複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ１ｋ］、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ２ｋ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏＭｋ］を発生し、同相分配器１６の出力信号であるＭ組のｘ１ （ｋ）、ｘ２ （ｋ）、・・・、ｘＮ （ｋ）と乗算器１３−１−１、・・・、１３−Ｎ−Ｍにて乗算を行う。具体的には、同相分配器１６の第ｍ番目のｘ１ （ｋ）、ｘ２ （ｋ）、・・・、ｘＮ （ｋ）の組がｅｘｐ［−ｊ２πｆｏｍｋ］と乗ぜられる。ここで複数周波数の正弦波を用いたのは、オフセット周波数の推定誤差を見越してのことである。従ってあらかじめ計算機シミュレーションなどによりオフセット周波数の推定誤差を見積もっておく必要がある。
【００５４】
乗算器１３−ｎ−ｍの出力信号は信号抽出器９−ｍに入力される。信号抽出器９−ｍの動作は実施の形態１とほぼ同じで、タイミング検出器６でのタイミング検出結果に基づいて乗算器１３−ｎ−ｍの出力信号に含まれるタイミング制御用の信号系列を抽出する。ただ、信号抽出器９−ｍの出力信号ｕｎ （ｍ）（ｋ）は荷重係数演算器８ａ−ｍだけではなく、判定器１８へも出力される。
【００５５】
荷重係数演算器８ａ−ｍは実施の形態１と同様にして、信号抽出器９−ｍの出力信号と参照信号系列メモリ７からの信号ｄ（ｎ）を用いて、所望波を取り込み、干渉波を抑圧するような荷重係数ｗｎ （ｍ）を演算して乗算器１０−ｎ−ｍへ出力する。この操作はｍ＝１、２、・・・、Ｍに対して並列に行う。
【００５６】
乗算器１３−ｎ−ｍの出力信号は乗算器１０−ｎ−ｍで荷重係数演算器８ａ−ｍで演算して出力された荷重係数ｗｎ （ｍ）との乗算後、加算器１１−ｍに出力する。加算器１１−ｍは入力されるＮ個の受信ベースバンド信号を加算して１つの受信ベースバンド信号ｖｍ （ｋ）を選択器１９へ出力する。判定器１８での判定結果に基づき、選択器１９はｍ個の出力信号ｖ１ （ｋ）、ｖ２ （ｋ）、・・・、ｖＭ （ｋ）のうち１つを選択して出力する。選択出力された信号をｚ（ｋ）とすると、ｚ（ｋ）にこのあと復調などの操作がなされる。
【００５７】
判定器１８は、信号抽出器９−ｍの出力信号ｕｎ （ｍ）（ｋ）と荷重係数演算器８ａ−ｍで演算された荷重係数ｗｎ （ｍ）と参照信号系列メモリ７からの信号ｄ（ｋ）に基づき、各ｍ＝１、２、・・・、Ｍに対して誤差信号ｅｍ （ｋ）を式（９）により計算する。
【００５８】
【数５】
ｅｍ （ｋ）のレベルが小さいほど周波数オフセットの補正が正確であることを意味する。そこで、誤差信号ｅｍ （ｋ）の電力Ｐｅｍ （ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）を求め、それが一番小さいｍをｍｍｉｎ とするとき、対応する加算器１１−ｍｍｉｎ の出力信号ｖｍｍｉｎ （ｋ）を選択器１９で選択して出力する。誤差信号ｅｍ （ｋ）の電力Ｐｅｍ は式（１０）で求められる。ここでＰは荷重係数ｗｎ （ｍ）の演算で用いたサンプル数である。
【００６０】
【数６】
構成が実施の形態２に比べると複雑になるが、周波数オフセットの補正を補正誤差を見越して行うので、正確に干渉信号入射方向にアンテナパターンの零点を形成するように荷重係数を演算できるので干渉信号抑圧性能に優れる。
【００６２】
実施の形態８．
実施の形態３と同様、ビームスキャナ５をマルチビーム形成器１４とビーム選択器１５の縦続接続と置き換えてもよい。効果は実施の形態７と同様である。また、ビーム選択器１５は必ずしも設けなくてもよい。
【００６３】
実施の形態９．
図８は本発明に係わる実施の形態７の受信信号処理装置の構成説明図である。図８の構成および動作について説明する。ＩＱ信号変換器４−ｎまでの構成と動作は実施の形態１と同様である。ＩＱ信号変換器４−ｎ出力信号である受信ベースバンド信号ｘｎ （ｋ）はマルチビーム形成器１４に入力され、同時に異なる複数Ｉ方向へビームを形成する処理を行う。マルチビーム形成器１４の出力信号ｙｉ （ｋ）はビーム選択器１５に入力され、マルチビーム形成器１４の出力電力が大きいいくつか（図８ではＢ個）の信号を選択し、出力する。ビーム選択方法は実施の形態３と同様である。選択されたビーム番号を｛ｒ１ 、ｒ２ 、・・・、ｒＢ ｝とすると、ｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）が出力される。また選択ビーム数Ｂ≦マルチビーム数Ｉである。ビーム選択器出力信号ｙｒｂ （ｋ）は同相分配器１６に入力され、ｙｒｂ （ｋ）を各ｂ＝１、２、・・・、Ｂに対してＭ個に同相分配する。また、ビーム選択器出力信号ｙｒｂ （ｋ）はタイミング検出器６と周波数オフセット推定器１２ｂにも入力される。タイミング検出器６、周波数オフセット推定器１２ｂ、オフセット周波数補正正弦波発生器の動作は実施の形態７と同じである。
【００６４】
周波数オフセット推定器１２ｂは、実施の形態７で説明したのと同様にして複数Ｍ個の複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ１ｋ］、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ２ｋ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏＭｋ］を発生し、同相分配器１６の出力信号であるＭ組のｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）と乗算器１３−１−１、・・・、１３−Ｂ−Ｍにて乗算を行う。具体的には、同相分配器１６の第ｍ番目のｙｒ１ （ｋ）、ｙｒ２ （ｋ）、・・・、ｙｒＢ （ｋ）の組がｅｘｐ［−ｊ２πｆｏｍｋ］と乗ぜられる。ここで複数周波数の正弦波を用いたのは、オフセット周波数の推定誤差を見越してのことである。従ってあらかじめ計算機シミュレーションなどによりオフセット周波数の推定誤差を見積もっておく必要がある。
【００６５】
乗算器１３−ｂ−ｍの出力信号は信号抽出器９−ｍに入力される。信号抽出器９−ｍの動作は実施の形態１とほぼ同じで、タイミング検出器６でのタイミング検出結果に基づいて乗算器１３−ｂ−ｍの出力信号に含まれるタイミング制御用の信号系列を抽出する。ただ、信号抽出器９−ｍの出力信号ｕｒｂ （ｍ）（ｋ）は荷重係数演算器８ｂ−ｍだけではなく、判定器１８へも出力される。
【００６６】
荷重係数演算器８ｂ−ｍは実施の形態５と同様にして、信号抽出器９−ｍの出力信号と参照信号系列メモリ７からの信号ｄ（ｎ）を用いて、所望波入射方向にビームを向け、干渉波入射方向に零点を形成するような荷重係数ｗｂ （ｍ）を演算して乗算器１０−ｂ−ｍへ出力する。この操作はｍ＝１、２、・・・、Ｍに対して並列に行う。
【００６７】
乗算器１３−ｂ−ｍの出力信号は乗算器１０−ｂ−ｍで荷重係数演算器８ｂ−ｍで演算して出力された荷重係数ｗｂ （ｍ）との乗算後、加算器１１−ｍに出力する。加算器１１−ｍは入力されるＢ個の受信ベースバンド信号を加算して１つの受信ベースバンド信号ｖｍ （ｋ）を選択器１９へ出力する。判定器１８での判定結果に基づき、選択器１９はＭ個の加算器１１−１、１１−２、・・・、１１−Ｍの出力信号ｖ１ （ｋ）、ｖ２ （ｋ）、・・・、ｖＭ （ｋ）のうち１つを選択して出力する。選択出力された信号をｚ（ｋ）とすると、このあと復調などの操作がなされる。
【００６８】
判定器１８は、信号抽出器９−ｍの出力信号ｕｂ （ｍ）（ｋ）と荷重係数演算器８ｂ−ｍで演算された荷重係数ｗｂ （ｍ）と参照信号系列メモリ７からの信号ｄ（ｋ）に基づき、各ｍ＝１、２、・・・、Ｍに対して誤差信号ｅｍ （ｋ）を式（１１）により計算する。
【００６９】
【数７】
ｅｍ （ｋ）のレベルが小さいほど周波数オフセットの補正が正確であることを意味する。そこで、誤差信号ｅｍ （ｋ）の電力Ｐｅｍ （ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）を求め、それが一番小さいｍをｍｍｉｎ とするとき、対応する加算器１１−ｍｍｉｎ の出力信号ｖｍｍｉｎ （ｋ）を選択器１９で選択して出力する。誤差信号ｅｍ （ｋ）の電力Ｐｅｍ は数１０で求められる。ここでＰは荷重係数ｗｂ （ｍ）の演算で用いたサンプル数である。
なお、ビーム選択器１５は必ずしも設けなくてもよい。ビーム選択器１５を設けた場合、実施の形態７と比べると荷重係数演算に要する処理量は少なくて済む。その他の効果は実施の形態７と同様である。
【００７１】
実施の形態１０．
上記実施の形態１から実施の形態９の受信信号処理装置において、タイミング検出器６でタイミング制御用信号のタイミングを検出できなかった場合は、荷重係数演算器８ａ（もしくは８ｂ、８ａ−ｎ、８ｂ−ｂ）で荷重係数演算（荷重係数の更新）を行わず、前の時点で求められた荷重係数をそのまま用いる。そのために、荷重係数演算器８ａ（もしくは８ｂ、８ａ−ｎ、８ｂ−ｂ）は前の時点で求められた荷重係数値を記憶しておく。従って、このような動作を制御する更新制御手段をさらに実施の形態１から実施の形態９の受信信号処理装置に備える。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明にかかわる受信信号処理装置においては、新たにトレーニング系列を加えることなく、アレーアンテナにおける所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成して干渉信号を抑圧する良好な信号処理ができる。さらに、タイミング検出をより正確に行えるため、タイミング検出誤差に起因する特性劣化を小さくできる。
【００７３】
また、本発明にかかわる請求項２、４、６、８、１０〜１５記載の受信信号処理装置においては、上記効果に加え、周波数オフセットに起因する特性劣化を低減した良好な信号処理ができる。
【００７４】
また、本発明にかかわる請求項９、１０、１５記載の受信信号処理装置においては、上記効果に加え、荷重係数値の演算量を軽減でき、信号処理演算量を減らした信号処理ができる。
【００７５】
また、本発明にかかわる請求項１６記載の受信信号処理装置においては、上記効果に加え、無意味かつ不都合な荷重係数値の更新を行わずにすみ、信号処理演算量を減らすと共に適切な荷重係数値の設定が可能な信号処理ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる実施の形態１の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図２】本発明に係わる実施の形態２の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図３】本発明に係わる実施の形態３の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図４】本発明に係わる実施の形態４の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図５】本発明に係わる実施の形態５の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図６】本発明に係わる実施の形態６の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図７】本発明に係わる実施の形態７の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図８】本発明に係わる実施の形態９の受信信号処理装置の構成説明図である。
【図９】従来例のアダプティブアレーアンテナにおいて使用するバースト構成を示した図である。
【符号の説明】
１−１〜１−Ｎ アンテナ素子、２−１〜２−Ｎ 受信機、
３−１〜３−Ｎ Ａ／Ｄ変換器、４−１〜４−Ｎ ＩＱ信号変換器、５ ビームスキャナ、６ タイミング検出器、７ 参照信号系列メモリ、
８ａ，８ｂ，８ａ−１〜８ａ−Ｍ，８ｂ−１〜８ｂ−Ｍ 荷重係数演算器、
９，９−１〜９−Ｍ 信号抽出器、１０−１〜１０−Ｎ，１０−Ｂ 乗算器、
１１ 加算器、１２ａ，１２ｂ 周波数オフセット推定器、
１３−１〜１３−Ｎ，１３−Ｂ 乗算器、１４ マルチビーム形成器、１５ ビーム選択器、１６ 同相分配器、１７ オフセット周波数補正正弦波発生器、
１８ 判定器、１９ 選択器、１００ アレーアンテナ。
Claims (16)
- 所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、所定の時間ごとに複数Ｉ個の方向にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってビームを走査し、ビーム走査方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するビーム走査手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｎ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、所定の時間ごとに複数Ｉ個の方向にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってビームを走査し、ビーム走査方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するビーム走査手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移ｆｏ を推定して、ｋを時刻とするとき複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記複素正弦波信号を上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に乗ずる正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｎ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように上記複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｎ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移ｆｏ を推定して、ｋを時刻とするとき複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記複素正弦波信号を上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に乗ずる正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｎ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 請求項３記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段に出力するビーム選択手段を備えたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 請求項４記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段および周波数偏移推定手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段および周波数偏移推定手段に出力するビーム選択手段を備えたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個のディジタル信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記マルチビーム形成手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｉ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記マルチビーム形成手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｉ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個のディジタル信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移ｆｏ を推定して、ｋを時刻とするとき複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ ｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記複素正弦波信号を上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に乗ずる正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記信号抽出手段から出力された信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように複数Ｉ個の荷重係数値を演算して出力する荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号に対して、上記荷重係数演算手段から出力される複数Ｉ個の荷重係数値をそれぞれ乗ずる荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号を合成して出力する信号合成手段と、を備えたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 請求項７記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段、信号抽出手段、および荷重係数乗算手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段、信号抽出手段、および荷重係数乗算手段に出力するビーム選択手段を備え、上記マルチビーム形成手段からのＩ個の出力信号に代えて上記ビーム選択手段からのＢ個の出力信号を用いたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 請求項８記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段、周波数偏移推定手段、および正弦波信号乗算手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段、周波数偏移推定手段、および正弦波信号乗算手段に出力するビーム選択手段を備え、上記マルチビーム形成手段からのＩ個の出力信号に代えて上記ビーム選択手段からのＢ個の出力信号を用いたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号をそれぞれ複数Ｍ組のディジタル信号に分配する信号分配手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、所定の時間ごとに複数Ｉ個の方向にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってビームを走査し、ビーム走査方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するビーム走査手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記ビーム走査手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移を推定して、ｋを時刻とするとき所定の複数Ｍ個の周波数ｆｏ１、ｆｏ２、・・・、ｆｏＭを持つ複数Ｍ個の複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ１ｋ］、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ２ｋ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏＭｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記信号分配手段から出力された複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号に対して、それぞれ上記複数Ｍ個の複素正弦波信号を乗ずる複数Ｍ組の正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する複数Ｍ個の信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段から出力された信号と、上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように上記複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する複数Ｍ個の荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段から出力されるそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値を乗ずる複数Ｍ組の荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する複数Ｍ個の信号合成手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の信号と上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値との積和演算によって得られた複数Ｍ個の信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号との差信号の平均電力を求めて、上記複数Ｍ個の信号合成手段出力信号のうちの最も小さい差信号平均電力に対応する１個の信号を出力する判定選択手段と、を備えたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号をそれぞれ複数Ｍ組のディジタル信号に分配する信号分配手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個の信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から、上記出力信号に含まれる周波数偏移を推定して、ｋを時刻とするとき所定の複数Ｍ個の周波数ｆｏ１、ｆｏ２、・・・、ｆｏＭを持つ複数Ｍ個の複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ１ｋ］、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ２ｋ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏＭｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記信号分配手段から出力された複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号に対して、それぞれ上記複数Ｍ個の複素正弦波信号を乗ずる複数Ｍ組の正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する複数Ｍ個の信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段から出力された信号と、上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように上記複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値を演算して出力する複数Ｍ個の荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号に対して、上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段から出力されるそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値を乗ずる複数Ｍ組の荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個のディジタル信号を合成して出力する複数Ｍ個の信号合成手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の信号と上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｎ個の荷重係数値との積和演算によって得られた複数Ｍ個の信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号との差信号の平均電力を求めて、上記複数Ｍ個の信号合成手段出力信号のうちの最も小さい差信号平均電力に対応する１個の信号を出力する判定選択手段と、を備えたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 請求項１２記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記タイミング検出手段および周波数偏移推定手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記タイミング検出手段および周波数偏移推定手段に出力するビーム選択手段を備えたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 所定の配置形状で配置された複数Ｎ個のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
上記アレーアンテナの複数Ｎ個のアンテナ素子によってそれぞれ受信された複数Ｎ個の受信信号を複数のディジタル信号にＡ／Ｄ変換して同相信号および直交信号を出力する変換手段と、
上記変換手段から出力される複数Ｎ個のディジタル信号に対して、複数Ｉ個の方向に同時にビームを形成するための荷重係数を乗ずることによってマルチビームを形成し、ビーム形成方向ごとに複数Ｉ個のディジタル信号を出力するマルチビーム形成手段と、
上記マルチビーム形成手段から出力される複数Ｉ個のディジタル信号をそれぞれ複数Ｍ組のディジタル信号に分配する信号分配手段と、
上記マルチビーム形成手段の出力の複数Ｉ個のディジタル信号から、受信信号に含まれる所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出して出力するタイミング検出手段と、
上記マルチビーム形成手段の出力の複数Ｉ個のディジタル信号から、上記出力ディジタル信号に含まれる周波数偏移を推定して、ｋを時刻とするとき所定の複数Ｍ個の周波数ｆｏ１、ｆｏ２、・・・、ｆｏＭを持つ複数Ｍ個の複素正弦波信号ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ１ｋ］、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏ２ｋ］、・・・、ｅｘｐ［−ｊ２πｆｏＭｋ］を出力する周波数偏移推定手段と、
上記信号分配手段から出力された複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個のディジタル信号に対して、それぞれ上記複数Ｍ個の複素正弦波信号を乗ずる複数Ｍ組の正弦波信号乗算手段と、
上記タイミング検出手段出力に基づいて上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個のディジタル信号からタイミング制御用信号を抽出して出力する複数Ｍ個の信号抽出手段と、
所定のタイミング制御用信号をあらかじめ記憶格納する信号記憶手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段から出力された信号と、上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号から相関処理を行い、所望波の方向に主ビームを形成しかつ干渉波の到来方向に零点を形成するように上記複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個の荷重係数値を演算して出力する複数Ｍ個の荷重係数演算手段と、
上記正弦波信号乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個のディジタル信号に対して、上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段から出力されるそれぞれ複数Ｉ個の荷重係数値を乗ずる複数Ｍ組の荷重係数乗算手段と、
上記荷重係数乗算手段から出力される複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個のディジタル信号を合成して出力する複数Ｍ個の信号合成手段と、
上記複数Ｍ個の信号抽出手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個の信号と上記複数Ｍ個の荷重係数演算手段が出力する複数Ｍ組のそれぞれ複数Ｉ個の荷重係数値との積和演算によって得られた複数Ｍ個の信号と上記信号記憶手段に格納された所定のタイミング制御用信号との差信号の平均電力を求めて、上記複数Ｍ個の信号合成手段出力信号のうちの最も小さい差信号平均電力に対応する１個の信号を出力する判定選択手段と、を備えたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 請求項１４記載の受信信号処理装置において、
上記マルチビーム形成手段と上記信号分配手段、タイミング検出手段および周波数偏移推定手段との間に設けられ、上記マルチビーム形成手段の複数Ｉ個の出力信号から所定の方法で複数Ｂ個を選択して上記信号分配手段、タイミング検出手段および周波数偏移推定手段に出力するビーム選択手段を備え、上記マルチビーム形成手段からのＩ個の出力信号に代えて上記ビーム選択手段からのＢ個の出力信号を用いたことを特徴とする受信信号処理装置。 - 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の受信信号処理装置において、
上記タイミング検出手段にて受信信号から所定のタイミング制御用信号のタイミングを検出できない場合に、荷重係数演算手段が荷重係数値の更新を行わず、荷重係数値を保持するよう制御する更新制御手段を備えたことを特徴とする受信信号処理装置。
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