JP2000091833A - アレーアンテナ受信装置 - Google Patents
アレーアンテナ受信装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
- H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
- H01Q3/40—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with phasing matrix
-
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- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】アンテナ素子が指向している通信エリアのユー
ザ信号の到来方向と基地局アンテナ素子の配列によって
決まる各受信機間の位相差情報を保存したまま、位相偏
差のみを補償し効率の良いビーム成形を行うアレーアン
テナ受信装置を提供する。 【解決手段】各アンテナ素子１の出力信号を入力して隣
接した出力ビーム間の位相差が、選択する出力ビーム間
によって決まる一定値を示すようにビーム合成を行うア
ナログビームフォーマ２の各出力信号から変換した任意
のデジタル信号に基づいて各アンテナ素子１間の位相差
が上記の一定値になるように各受信機３の出力信号に位
相補正量を与えたデジタル信号に位相補正部１０が変換
する。
ザ信号の到来方向と基地局アンテナ素子の配列によって
決まる各受信機間の位相差情報を保存したまま、位相偏
差のみを補償し効率の良いビーム成形を行うアレーアン
テナ受信装置を提供する。 【解決手段】各アンテナ素子１の出力信号を入力して隣
接した出力ビーム間の位相差が、選択する出力ビーム間
によって決まる一定値を示すようにビーム合成を行うア
ナログビームフォーマ２の各出力信号から変換した任意
のデジタル信号に基づいて各アンテナ素子１間の位相差
が上記の一定値になるように各受信機３の出力信号に位
相補正量を与えたデジタル信号に位相補正部１０が変換
する。
Description
【発明の属する技術分野】本発明はアレーアンテナ受信
装置に関し、特にセルラー移動通信システムの無線基地
局に複数のアンテナ素子を並列に設け、受信した信号を
デジタル信号に変換し、演算により任意の振幅及び位相
回転を与えて合成することにより所望のビームパターン
を形成するマルチビームアンテナ、アダプティブアレー
アンテナ装置などのアレーアンテナ受信装置に関するも
のである。
装置に関し、特にセルラー移動通信システムの無線基地
局に複数のアンテナ素子を並列に設け、受信した信号を
デジタル信号に変換し、演算により任意の振幅及び位相
回転を与えて合成することにより所望のビームパターン
を形成するマルチビームアンテナ、アダプティブアレー
アンテナ装置などのアレーアンテナ受信装置に関するも
のである。
【０００１】セルラー移動通信システムの無線基地局に
デジタル信号処理によるマルチビームアンテナ、アダプ
ティブアレーアンテナ装置を適用すると、等価的にビー
ムパターンをシャープにすることによる利得向上と、そ
の指向性による通信エリア内の干渉を低減する働きによ
って１つのセルに収容できるユーザの数を増大させるこ
とが可能となる。
デジタル信号処理によるマルチビームアンテナ、アダプ
ティブアレーアンテナ装置を適用すると、等価的にビー
ムパターンをシャープにすることによる利得向上と、そ
の指向性による通信エリア内の干渉を低減する働きによ
って１つのセルに収容できるユーザの数を増大させるこ
とが可能となる。
【０００２】しかしながら、デジタル領域の信号処理で
行うアレーアンテナ受信装置を実現しようとする場合、
各アンテナ素子で受信する信号を受信機によりベースバ
ンドまで変換する過程において、高周波増幅器（ＬＮ
Ａ）や周波数変換のためのミキサなどの非線形素子が各
受信機に必要となり、これによる位相偏差が各受信機間
で生じる場合には効率のよいビームを形成できず、特性
の劣化を招くという問題がある。
行うアレーアンテナ受信装置を実現しようとする場合、
各アンテナ素子で受信する信号を受信機によりベースバ
ンドまで変換する過程において、高周波増幅器（ＬＮ
Ａ）や周波数変換のためのミキサなどの非線形素子が各
受信機に必要となり、これによる位相偏差が各受信機間
で生じる場合には効率のよいビームを形成できず、特性
の劣化を招くという問題がある。
【０００３】さらには、各受信機の位相には、そのアン
テナ素子が指向している通信エリア（セルまたはセク
タ）のユーザ信号の到来方向と基地局アンテナ素子の配
列によって決まる各受信機間の位相差が含まれるため、
この各アンテナ素子の受信信号の合成処理に必要な位相
差情報を保持したまま、位相偏差のみを補正（位相補
償）する必要がある。
テナ素子が指向している通信エリア（セルまたはセク
タ）のユーザ信号の到来方向と基地局アンテナ素子の配
列によって決まる各受信機間の位相差が含まれるため、
この各アンテナ素子の受信信号の合成処理に必要な位相
差情報を保持したまま、位相偏差のみを補正（位相補
償）する必要がある。
【０００４】
【従来の技術】従来のアレーアンテナ受信装置における
ビーム成形時の位相補正に関しては、定期的に（例えば
１日に１回など）各受信機間のキャリブレーション（較
正）を行うなどの方法が一般的である。しかしながら、
この方法ではダイナミックに位相偏差が生じる場合は不
確定な位相条件でビームフォーミングを行っていること
になり、装置の信頼性が低い。
ビーム成形時の位相補正に関しては、定期的に（例えば
１日に１回など）各受信機間のキャリブレーション（較
正）を行うなどの方法が一般的である。しかしながら、
この方法ではダイナミックに位相偏差が生じる場合は不
確定な位相条件でビームフォーミングを行っていること
になり、装置の信頼性が低い。
【０００５】一方、一般にアダプティブ処理方式を採用
したアレーアンテナ受信装置は各受信機間に位相偏差が
ある場合にも、これを含めて振幅及び位相を制御すると
考えられるため位相偏差が問題にならないとの見方もあ
るが、アダプティブ処理の収束速度が遅くなったり、位
相偏差とアダプティブ処理の振幅及び位相の制御量を分
離しておくことは送信時に受信時の制御量から送信ビー
ム成形を行う場合には必要条件になってしまう。
したアレーアンテナ受信装置は各受信機間に位相偏差が
ある場合にも、これを含めて振幅及び位相を制御すると
考えられるため位相偏差が問題にならないとの見方もあ
るが、アダプティブ処理の収束速度が遅くなったり、位
相偏差とアダプティブ処理の振幅及び位相の制御量を分
離しておくことは送信時に受信時の制御量から送信ビー
ム成形を行う場合には必要条件になってしまう。
【０００６】このため、図２２に示すように、１つのセ
クタにおいてアンテナアレーの素子数をｎとした場合
に、アンテナ素子１１〜１ｎからの高周波信号をアナロ
グビームフォーマ２で任意（固定）の振幅及び位相回転
を与えて所望のアンテナパターンを形成し、この後に、
各ビームについて受信機３１〜３ｎでベースバンド信号
に変換し且つデジタル信号に変換した後、セレクタ９に
おいてその出力をスイッチングして一番パワーの大きな
ビーム出力を選択することにより受信機の位相偏差を回
避したアレーアンテナ受信装置も提案されている。
クタにおいてアンテナアレーの素子数をｎとした場合
に、アンテナ素子１１〜１ｎからの高周波信号をアナロ
グビームフォーマ２で任意（固定）の振幅及び位相回転
を与えて所望のアンテナパターンを形成し、この後に、
各ビームについて受信機３１〜３ｎでベースバンド信号
に変換し且つデジタル信号に変換した後、セレクタ９に
おいてその出力をスイッチングして一番パワーの大きな
ビーム出力を選択することにより受信機の位相偏差を回
避したアレーアンテナ受信装置も提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２２
に示した従来のアレーアンテナ受信装置においては、こ
の装置の後段（図示せず）においてデジタル領域での適
応的なビーム成形は行わないため、特性的には改善の余
地が多く残されている。従って、何らかの手段で位相補
正を行わないと信頼性が高く高性能なアレーアンテナ受
信装置が実現できず、アダプティブアレーアンテナなど
を無線基地局に適用できないという課題があった。
に示した従来のアレーアンテナ受信装置においては、こ
の装置の後段（図示せず）においてデジタル領域での適
応的なビーム成形は行わないため、特性的には改善の余
地が多く残されている。従って、何らかの手段で位相補
正を行わないと信頼性が高く高性能なアレーアンテナ受
信装置が実現できず、アダプティブアレーアンテナなど
を無線基地局に適用できないという課題があった。
【０００８】従って本発明は、このような課題に鑑みて
成されたもので、そのアンテナ素子が指向している通信
エリアのユーザ信号の到来方向と基地局アンテナ素子の
配列によって決まる各受信機間の位相差情報を保存した
まま、位相偏差のみを補償し効率の良いビーム成形を行
うアレーアンテナ受信装置を提供することを目的とす
る。
成されたもので、そのアンテナ素子が指向している通信
エリアのユーザ信号の到来方向と基地局アンテナ素子の
配列によって決まる各受信機間の位相差情報を保存した
まま、位相偏差のみを補償し効率の良いビーム成形を行
うアレーアンテナ受信装置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】図１は本発明に係るアレ
ーアンテナ受信装置の構成を原理的に示したもので、同
図（１）はフィードフォワード構成により実現したもの
であり、同図（２）はフィードバック構成により実現し
たものである。
ーアンテナ受信装置の構成を原理的に示したもので、同
図（１）はフィードフォワード構成により実現したもの
であり、同図（２）はフィードバック構成により実現し
たものである。
【００１０】同図（１）において、アンテナ素子１１〜
１ｎ（以下、符号「１」で総称することがある）とアナ
ログビームフォーマ２と受信機３１〜３ｎ（以下、符号
「３」で総称することがある）は、図２２と同様に構成
されている。すなわち、それぞれのアンテナ素子１で受
信した無線信号は、ビームフォーマ２に入力され、ここ
で任意の重み付け及び位相で合成された出力が各端子か
ら出力される。その信号は受信機３を通り任意の増幅及
び周波数変換を受けてベースバンドに変換され、そして
Ａ／Ｄ変換によってデジタル信号に変換される。
１ｎ（以下、符号「１」で総称することがある）とアナ
ログビームフォーマ２と受信機３１〜３ｎ（以下、符号
「３」で総称することがある）は、図２２と同様に構成
されている。すなわち、それぞれのアンテナ素子１で受
信した無線信号は、ビームフォーマ２に入力され、ここ
で任意の重み付け及び位相で合成された出力が各端子か
ら出力される。その信号は受信機３を通り任意の増幅及
び周波数変換を受けてベースバンドに変換され、そして
Ａ／Ｄ変換によってデジタル信号に変換される。
【００１１】受信機３は位相補正部１０に接続されてお
り、この位相補正部１０は、その位相補正部の出力信号
を、各アンテナ素子単体で受信した信号と等価になるよ
うに該ビームフォーマの逆変換を行う逆変換回路６と、
該逆変換回路６の各出力信号を合成して該アンテナパタ
ーンを形成するアダプティブ処理部７と、にさらに接続
することができる。この逆変換回路６はスルー構成にし
てもよい。
り、この位相補正部１０は、その位相補正部の出力信号
を、各アンテナ素子単体で受信した信号と等価になるよ
うに該ビームフォーマの逆変換を行う逆変換回路６と、
該逆変換回路６の各出力信号を合成して該アンテナパタ
ーンを形成するアダプティブ処理部７と、にさらに接続
することができる。この逆変換回路６はスルー構成にし
てもよい。
【００１２】また、位相補正部１０は基準となるアンテ
ナ素子１１に接続された受信機３１を除く受信機３２〜
３ｎに接続された位相回転部４２〜４ｎ（以下、符号
「４」で総称することがある）と、この位相回転部４に
対し、受信機３１〜３ｎの出力信号Ｘ１〜Ｘｎを入力し
て下記に述べる位相補正量を演算し、この位相補正量を
該デジタル信号の内の基準となる受信機３１からの出力
デジタル信号を除いて位相回転部４２〜４ｎに与える位
相補正量演算部５とで構成されている。
ナ素子１１に接続された受信機３１を除く受信機３２〜
３ｎに接続された位相回転部４２〜４ｎ（以下、符号
「４」で総称することがある）と、この位相回転部４に
対し、受信機３１〜３ｎの出力信号Ｘ１〜Ｘｎを入力し
て下記に述べる位相補正量を演算し、この位相補正量を
該デジタル信号の内の基準となる受信機３１からの出力
デジタル信号を除いて位相回転部４２〜４ｎに与える位
相補正量演算部５とで構成されている。
【００１３】また、同図（２）に示すアレーアンテナ受
信装置においては、同図（１）と同様に受信機３と逆変
換回路６との間に位相補正部１０が設けられているが、
この場合にはフィードバック方式を採用しているため、
位相補正量演算部５は受信機３１の出力信号Ｘ１とこの
出力信号Ｘ１を除く位相回転部４２〜４ｎの出力信号Ｘ
２〜Ｘｎを入力して、これらの位相回転部４２〜４ｎへ
の位相補正量を与えるように構成している。
信装置においては、同図（１）と同様に受信機３と逆変
換回路６との間に位相補正部１０が設けられているが、
この場合にはフィードバック方式を採用しているため、
位相補正量演算部５は受信機３１の出力信号Ｘ１とこの
出力信号Ｘ１を除く位相回転部４２〜４ｎの出力信号Ｘ
２〜Ｘｎを入力して、これらの位相回転部４２〜４ｎへ
の位相補正量を与えるように構成している。
【００１４】図２には図１に示したアナログビームフォ
ーマ２の構成例（１）が示されており、特にこの構成例
においては４×４のいわゆるバトラーマトリックス（Bu
tlerMatrix ）と呼ばれるアナログ領域のビームフォー
マを採用しており、図示のように電力分配回路としての
−π／２（Θ）ハイブリッド回路２１１〜２１４と、−
π／４（Φ１，Φ４）移相器２２１，２２４と、０°
（Φ２，Φ３）移相器２２２，２２３とで構成されてお
り、図示の例では、上から順に＃３ビーム，＃１ビー
ム，＃４ビーム，＃２ビームが出力されるようになって
いる。
ーマ２の構成例（１）が示されており、特にこの構成例
においては４×４のいわゆるバトラーマトリックス（Bu
tlerMatrix ）と呼ばれるアナログ領域のビームフォー
マを採用しており、図示のように電力分配回路としての
−π／２（Θ）ハイブリッド回路２１１〜２１４と、−
π／４（Φ１，Φ４）移相器２２１，２２４と、０°
（Φ２，Φ３）移相器２２２，２２３とで構成されてお
り、図示の例では、上から順に＃３ビーム，＃１ビー
ム，＃４ビーム，＃２ビームが出力されるようになって
いる。
【００１５】図３には、図２に示したアナログビームフ
ォーマの放射特性が示されており、図４には更にその位
相特性が示されている。すなわち、図３に示すように、
＃１ビーム〜＃４ビームは隣合った形で出力され、それ
ぞれのメインローブには、中心線を境に他のメインロー
ブに付随したサイドローブが出力されている状態が示さ
れている。
ォーマの放射特性が示されており、図４には更にその位
相特性が示されている。すなわち、図３に示すように、
＃１ビーム〜＃４ビームは隣合った形で出力され、それ
ぞれのメインローブには、中心線を境に他のメインロー
ブに付随したサイドローブが出力されている状態が示さ
れている。
【００１６】このような放射特性のビームフォーマを図
４の位相特性で見てみると、隣合うビーム（メインロー
ブ）の位相差は各到来角度領域ａ〜ｃにおいて一定の位
相差を示すことが分かる。
４の位相特性で見てみると、隣合うビーム（メインロー
ブ）の位相差は各到来角度領域ａ〜ｃにおいて一定の位
相差を示すことが分かる。
【００１７】図５には、アナログビームフォーマ２の構
成例（２）が示されており、この場合には、図示の如く
−π／２ハイブリッド２３１〜２４２と、π／１６（Φ
１，Φ８）移相器２５９，２６６と、２π／１６（Φ
４，Φ５）移相器２６２，２６３と、４π／１６（Φ
９，Φ１０，Φ１５，Φ１６）移相器２５１，２５２，
２５６，２５８と、０°（Φ２，Φ３，Φ６，Φ７，Φ
１１，Φ１２，Φ１３，Φ１４）移相器２６０，２６
１，２６４，２６５，２５２，２５４とで構成されてい
る。
成例（２）が示されており、この場合には、図示の如く
−π／２ハイブリッド２３１〜２４２と、π／１６（Φ
１，Φ８）移相器２５９，２６６と、２π／１６（Φ
４，Φ５）移相器２６２，２６３と、４π／１６（Φ
９，Φ１０，Φ１５，Φ１６）移相器２５１，２５２，
２５６，２５８と、０°（Φ２，Φ３，Φ６，Φ７，Φ
１１，Φ１２，Φ１３，Φ１４）移相器２６０，２６
１，２６４，２６５，２５２，２５４とで構成されてい
る。
【００１８】この例では図の上から＃５ビーム、＃１ビ
ーム、＃７ビーム、＃３ビーム、＃６ビーム、＃２ビー
ム、＃８ビーム、＃４ビームが出力され、図６の放射特
性に示すように、＃１〜＃８ビームが隣合って出力され
るようになっており、それぞれのメインローブにおいて
中心線を境に他のメインローブに付随したサイドローブ
が出力されるようになっている。
ーム、＃７ビーム、＃３ビーム、＃６ビーム、＃２ビー
ム、＃８ビーム、＃４ビームが出力され、図６の放射特
性に示すように、＃１〜＃８ビームが隣合って出力され
るようになっており、それぞれのメインローブにおいて
中心線を境に他のメインローブに付随したサイドローブ
が出力されるようになっている。
【００１９】このような８×８のバトラーマトリックス
においても、図７の位相特性に示すように、各到来角度
領域ａ〜ｇにおいては一定の位相差を示すことが分か
る。このように、アナログビームフォーマ２において到
来角度領域とこれに対応する一定の位相差Δθnmの値を
例示すると次の表１に示すようになる。但し、アンテナ
素子間隔は１λであり、各アンテナ素子１の放射パター
ンは半値幅６０°のビームとして計算している。
においても、図７の位相特性に示すように、各到来角度
領域ａ〜ｇにおいては一定の位相差を示すことが分か
る。このように、アナログビームフォーマ２において到
来角度領域とこれに対応する一定の位相差Δθnmの値を
例示すると次の表１に示すようになる。但し、アンテナ
素子間隔は１λであり、各アンテナ素子１の放射パター
ンは半値幅６０°のビームとして計算している。
【００２０】
【表１】
【００２１】このように、任意ユーザの上り信号が隣合
う任意のビームでそれぞれ受信されたとき、ビームフォ
ーマ２は、その信号間の位相差は選択するビームの組に
よって決まる一定値を取ることになる。言い換えると、
各アンテナ素子１の出力信号を入力して隣接した出力ビ
ーム間の位相差が、選択する出力ビーム間によって決ま
る一定値を示すようにビーム合成を行うことになる。
う任意のビームでそれぞれ受信されたとき、ビームフォ
ーマ２は、その信号間の位相差は選択するビームの組に
よって決まる一定値を取ることになる。言い換えると、
各アンテナ素子１の出力信号を入力して隣接した出力ビ
ーム間の位相差が、選択する出力ビーム間によって決ま
る一定値を示すようにビーム合成を行うことになる。
【００２２】従って、もし受信機系統において位相偏差
がある場合はこの値からずれが生じることになる。本発
明はこのずれを、選択するビームによって決まる一定の
値に補正して戻すことを原理としている。
がある場合はこの値からずれが生じることになる。本発
明はこのずれを、選択するビームによって決まる一定の
値に補正して戻すことを原理としている。
【００２３】より具体的に説明すると、１つのセクタに
注目し、そのエリア内に居るユーザ数をｋ、セクタアン
テナアレーのエレメント数をｎとすると、図１に示すア
ンテナ素子１で受信される各ユーザ信号は、図８に例示
するようなリニアアレーアンテナを想定すると、ビーム
フォーマ２によって各アンテナ素子１の出力が合成さ
れ、受信機３を通り出力される。
注目し、そのエリア内に居るユーザ数をｋ、セクタアン
テナアレーのエレメント数をｎとすると、図１に示すア
ンテナ素子１で受信される各ユーザ信号は、図８に例示
するようなリニアアレーアンテナを想定すると、ビーム
フォーマ２によって各アンテナ素子１の出力が合成さ
れ、受信機３を通り出力される。
【００２４】例えば、隣合うビーム＃１とビーム＃２に
ユーザｉの同じ信号が同時刻に受信機３に受信されたと
すると、その出力信号Ｘ１，Ｘ２は次式で与えられる。 Ｘ１＝Ａ１・exp〔ｊ（αi(t)＋φ1）〕 ・・・式（１） Ｘ２＝Ａ２・exp〔ｊ（αi(t)＋Δθ12＋φ2）〕 ・・・式（２）
ユーザｉの同じ信号が同時刻に受信機３に受信されたと
すると、その出力信号Ｘ１，Ｘ２は次式で与えられる。 Ｘ１＝Ａ１・exp〔ｊ（αi(t)＋φ1）〕 ・・・式（１） Ｘ２＝Ａ２・exp〔ｊ（αi(t)＋Δθ12＋φ2）〕 ・・・式（２）
【００２５】ここで、 αi(t)：ｉ番目ユーザ信号のビーム合成出力における任
意位相（ｉ＝１，２，・・・，ｋ） Δθ12：Ｘ１を基準としたとき、着目する隣合うビーム
＃１、＃２により決まる位相回転（任意到来角度領域内
で一定の値をとる。） Ａ１，Ａ２：選択したビーム＃１，＃２におけるユーザ
信号の振幅 φ1，φ2：受信機３１，３２による位相偏差
意位相（ｉ＝１，２，・・・，ｋ） Δθ12：Ｘ１を基準としたとき、着目する隣合うビーム
＃１、＃２により決まる位相回転（任意到来角度領域内
で一定の値をとる。） Ａ１，Ａ２：選択したビーム＃１，＃２におけるユーザ
信号の振幅 φ1，φ2：受信機３１，３２による位相偏差
【００２６】このような出力信号Ｘ１，Ｘ２から次の演
算を行う。 Ｙ１２＝Ｘ２・Ｘ*１＝Ａ１・Ａ２・exp〔ｊ（φ2−φ1＋Δθ12）〕 ・・・式（３） この式（３）の位相項は次式で表される。 arg（Ｙ１２）＝φ2−φ1＋Δθ12 ・・・式（４）
算を行う。 Ｙ１２＝Ｘ２・Ｘ*１＝Ａ１・Ａ２・exp〔ｊ（φ2−φ1＋Δθ12）〕 ・・・式（３） この式（３）の位相項は次式で表される。 arg（Ｙ１２）＝φ2−φ1＋Δθ12 ・・・式（４）
【００２７】この式（４）におけるΔθ12は選択するビ
ーム＃１，＃２によって決まり、任意の到来角度領域に
おいては上記の表１に示したように既知の一定値を取る
ため、これを引けば受信機３１，３２の位相差Φは次式
のように抽出することができる。 Φ＝φ2−φ1 ・・・式（５）
ーム＃１，＃２によって決まり、任意の到来角度領域に
おいては上記の表１に示したように既知の一定値を取る
ため、これを引けば受信機３１，３２の位相差Φは次式
のように抽出することができる。 Φ＝φ2−φ1 ・・・式（５）
【００２８】この位相差Φを用い、信号Ｘ２に対して次
式のように位相補正を行うと、その位相補正出力Ｚ２
は、式（２）を用いることにより次式で表すことができ
る。 Ｚ２＝Ｘ２exp〔−ｊΦ〕＝Ａ２・exp〔ｊ（αi(t)＋φ1＋Δθ12）〕 ・・・式（６）
式のように位相補正を行うと、その位相補正出力Ｚ２
は、式（２）を用いることにより次式で表すことができ
る。 Ｚ２＝Ｘ２exp〔−ｊΦ〕＝Ａ２・exp〔ｊ（αi(t)＋φ1＋Δθ12）〕 ・・・式（６）
【００２９】ところで、信号Ｘ１は基準信号であり位相
補正を受けないので、Ｘ１＝Ｚ１であるから、式（１）
と式（２）との関係と照らし合わせると、式（６）には
φ2が含まれていないので、選択するビーム＃１，＃２
によって決まる位相差Δθ12を除き、信号Ｘ１とＸ２は
exp〔ｊ（αi(t)＋φ1）〕が共通であるから、ビーム＃
１と＃２の受信経路の位相偏差が補償されたことにな
る。
補正を受けないので、Ｘ１＝Ｚ１であるから、式（１）
と式（２）との関係と照らし合わせると、式（６）には
φ2が含まれていないので、選択するビーム＃１，＃２
によって決まる位相差Δθ12を除き、信号Ｘ１とＸ２は
exp〔ｊ（αi(t)＋φ1）〕が共通であるから、ビーム＃
１と＃２の受信経路の位相偏差が補償されたことにな
る。
【００３０】この操作を順番に隣合うビーム間で行うこ
とにより全ての受信機経路において位相補償が行われ
る。但し、任意の隣接ビームの位相補正量には、その直
前の隣接ビームの位相補正量を考慮に入れた演算が必要
となる。このようにして位相補正部１０は、受信機３か
らのデジタル信号に基づいて各ビーム間の位相差が該一
定値になるように各受信機３の出力信号に位相補正量を
与えたデジタル信号に変換している。
とにより全ての受信機経路において位相補償が行われ
る。但し、任意の隣接ビームの位相補正量には、その直
前の隣接ビームの位相補正量を考慮に入れた演算が必要
となる。このようにして位相補正部１０は、受信機３か
らのデジタル信号に基づいて各ビーム間の位相差が該一
定値になるように各受信機３の出力信号に位相補正量を
与えたデジタル信号に変換している。
【００３１】また、上記の演算部５は、選択する任意の
該デジタル信号として、指向性が隣接ビームの双方で同
時に受信される同方向から到来する信号の内、受信レベ
ルが高い方の信号（例えば図３の＃１ビームと＃２ビー
ムの交差する点の信号）を使用することができる。
該デジタル信号として、指向性が隣接ビームの双方で同
時に受信される同方向から到来する信号の内、受信レベ
ルが高い方の信号（例えば図３の＃１ビームと＃２ビー
ムの交差する点の信号）を使用することができる。
【００３２】或いは、該演算部は、選択する任意の該デ
ジタル信号として、指向性が隣接ビームの双方で同時に
受信される同方向から到来する信号の内、任意のレベル
以上の複数の信号の平均値を用いてもよい。
ジタル信号として、指向性が隣接ビームの双方で同時に
受信される同方向から到来する信号の内、任意のレベル
以上の複数の信号の平均値を用いてもよい。
【００３３】また、通信エリア内の任意の方向に基準と
なる上りパイロット信号を発生する装置を設け、該位相
補正部が該上り信号を用いて該位相補正量を与えたデジ
タル信号に変換してもよい。さらには、上りパイロット
信号を生成する装置を設け、その出力を各受信経路に分
配し、所定の位相差で各アンテナ素子と該ビームフォー
マとの間に受信信号として、該位相補正部がその上り信
号を用いて該位相補正量を与えたデジタル信号に変換し
てもよい。
なる上りパイロット信号を発生する装置を設け、該位相
補正部が該上り信号を用いて該位相補正量を与えたデジ
タル信号に変換してもよい。さらには、上りパイロット
信号を生成する装置を設け、その出力を各受信経路に分
配し、所定の位相差で各アンテナ素子と該ビームフォー
マとの間に受信信号として、該位相補正部がその上り信
号を用いて該位相補正量を与えたデジタル信号に変換し
てもよい。
【００３４】
【発明の実施の形態】図９は図１（１）に示した本発明
に係るアレーアンテナ受信装置に用いられるフィードフ
ォワード方式による位相補正部１０における位相補正量
演算部５の実施例（１）を示したものである。この実施
例においては、受信機３１〜３ｎからの出力信号Ｘ１〜
Ｘｎはサーチャ５１１〜５１ｎ（符号「５１」で総称）
に与えられ、システムとしてＣＤＭＡ（Code Division
Multiple Access）を想定すると、信号の有効パスが抽
出される。
に係るアレーアンテナ受信装置に用いられるフィードフ
ォワード方式による位相補正部１０における位相補正量
演算部５の実施例（１）を示したものである。この実施
例においては、受信機３１〜３ｎからの出力信号Ｘ１〜
Ｘｎはサーチャ５１１〜５１ｎ（符号「５１」で総称）
に与えられ、システムとしてＣＤＭＡ（Code Division
Multiple Access）を想定すると、信号の有効パスが抽
出される。
【００３５】これらのサーチャ５１１〜５１ｎの出力信
号はセレクタ５２に与えられ、このセレクタ５２におい
て、サーチャ５１から隣合う２つのビームに同時に検出
され、しかも出力レベルが高い信号、例えば図３の例で
言えば、ビーム＃１と＃２で同時に検出される信号が選
択されて出力されるようになっている。
号はセレクタ５２に与えられ、このセレクタ５２におい
て、サーチャ５１から隣合う２つのビームに同時に検出
され、しかも出力レベルが高い信号、例えば図３の例で
言えば、ビーム＃１と＃２で同時に検出される信号が選
択されて出力されるようになっている。
【００３６】セレクタ５２は位相偏差演算部５３１〜５
３ｎ（符号「５３」で総称）に接続されており、この位
相偏差演算部５３では図１０に詳細に示すように、セレ
クタ５２で選択した信号を用いて上記の式（３）〜
（５）の演算を実行するものである。
３ｎ（符号「５３」で総称）に接続されており、この位
相偏差演算部５３では図１０に詳細に示すように、セレ
クタ５２で選択した信号を用いて上記の式（３）〜
（５）の演算を実行するものである。
【００３７】これらの位相偏差演算部５３１〜５３ｎの
各出力は２つに分岐し、一方は位相補正ウェイト計算部
５４１〜５４ｎへ送られ、他方は次の対象ビームの組の
位相偏差演算部の出力に加算されるため、加算器５５２
〜５５ｎに与えられるようになっている。
各出力は２つに分岐し、一方は位相補正ウェイト計算部
５４１〜５４ｎへ送られ、他方は次の対象ビームの組の
位相偏差演算部の出力に加算されるため、加算器５５２
〜５５ｎに与えられるようになっている。
【００３８】このようにして全てのビーム間で位相補正
量が決まると、位相補正ウェイト計算部５４において自
然対数演算（ｅｘｐ．）が行われ、位相回転部４２〜４
ｎに与えられて位相補正が行われることとなる。
量が決まると、位相補正ウェイト計算部５４において自
然対数演算（ｅｘｐ．）が行われ、位相回転部４２〜４
ｎに与えられて位相補正が行われることとなる。
【００３９】図１０に示した位相偏差演算部５３は、乗
算器５３ａと位相項演算器５３ｂと減算器５３ｃとで構
成されており、乗算器５３ａでは上記の式（３）を実行
し、位相項演算器５３ｂでは式（４）を実行し、さらに
減算器５３ｃでは式（４）における一定の位相差Δθ12
を取り除いて、式（５）に示す受信機３１，３２の位相
差Φを連続的に出力している。
算器５３ａと位相項演算器５３ｂと減算器５３ｃとで構
成されており、乗算器５３ａでは上記の式（３）を実行
し、位相項演算器５３ｂでは式（４）を実行し、さらに
減算器５３ｃでは式（４）における一定の位相差Δθ12
を取り除いて、式（５）に示す受信機３１，３２の位相
差Φを連続的に出力している。
【００４０】図１１は、図１（２）に示したフィードバ
ック方式による本発明に係るアレーアンテナ受信装置に
おける位相補正量演算部５の実施例（２）を示したもの
である。この実施例において、サーチャ５１とセレクタ
５２と位相偏差演算部５３と位相補正ウェイト計算部５
４と加算器５５とは図９に示した位相補正量演算部の実
施例（１）と同様であるが、位相偏差演算部５３の後段
に加算器５６１〜５６ｎ（符号「５６」で総称）を設
け、前の位相補正量に新たな位相補正量を加える構成と
している。すなわち、この加算器５６はフィードバック
方式による位相補償が、位相補正を行った結果から次の
位相補正量を算出するため、前の位相補正量を保持して
おくためのものである。
ック方式による本発明に係るアレーアンテナ受信装置に
おける位相補正量演算部５の実施例（２）を示したもの
である。この実施例において、サーチャ５１とセレクタ
５２と位相偏差演算部５３と位相補正ウェイト計算部５
４と加算器５５とは図９に示した位相補正量演算部の実
施例（１）と同様であるが、位相偏差演算部５３の後段
に加算器５６１〜５６ｎ（符号「５６」で総称）を設
け、前の位相補正量に新たな位相補正量を加える構成と
している。すなわち、この加算器５６はフィードバック
方式による位相補償が、位相補正を行った結果から次の
位相補正量を算出するため、前の位相補正量を保持して
おくためのものである。
【００４１】図１２は、図１に示した本発明に係るアレ
ーアンテナ受信装置における位相回転部４の実施例を示
したもので、この実施例では、図１（１）に示したアレ
ーアンテナ受信装置においては、受信機３からの出力信
号を位相ウェイト計算部５４によってexp〔−ｊΦ〕に
よる位相補正ウェイトを行った値を掛け算する乗算器で
構成されている。また、同図（２）に示すアレーアンテ
ナ受信装置においても同様の構成をとることができる。
ーアンテナ受信装置における位相回転部４の実施例を示
したもので、この実施例では、図１（１）に示したアレ
ーアンテナ受信装置においては、受信機３からの出力信
号を位相ウェイト計算部５４によってexp〔−ｊΦ〕に
よる位相補正ウェイトを行った値を掛け算する乗算器で
構成されている。また、同図（２）に示すアレーアンテ
ナ受信装置においても同様の構成をとることができる。
【００４２】図１３は、図１０に示した位相偏差演算部
５３の実施例（１）に対する変形例を示しており、この
実施例では位相項演算部５３ｂと減算器５３ｃとの間に
積分器５３ｄと平均値演算部５３ｅとを設けた点が異な
っている。
５３の実施例（１）に対する変形例を示しており、この
実施例では位相項演算部５３ｂと減算器５３ｃとの間に
積分器５３ｄと平均値演算部５３ｅとを設けた点が異な
っている。
【００４３】すなわち、この実施例に接続されるセレク
タ５２においては、２つ以上の信号（異なるユーザ信号
が２つ以上とは限らず、同一ユーザの複数パス信号の場
合もあり得る）を選択し、位相偏差演算部５３におい
て、式（４）に従って位相項演算部５３ｂから得られた
演算結果を、積分器５３ｄで合計し、かつ平均値演算部
５３ｅで平均値を求めてこれを減算器５３ｃに与える。
タ５２においては、２つ以上の信号（異なるユーザ信号
が２つ以上とは限らず、同一ユーザの複数パス信号の場
合もあり得る）を選択し、位相偏差演算部５３におい
て、式（４）に従って位相項演算部５３ｂから得られた
演算結果を、積分器５３ｄで合計し、かつ平均値演算部
５３ｅで平均値を求めてこれを減算器５３ｃに与える。
【００４４】したがって、図１０の位相偏差演算部５３
が連続的に位相偏差Φを出力するのに対し、図１３の位
相偏差演算部５３の場合には、一定時間毎の位相偏差Φ
を演算していることとなり、位相ウェイト計算部５４へ
与えられる位相補正量は後者の方が信頼度の高い値とな
る。
が連続的に位相偏差Φを出力するのに対し、図１３の位
相偏差演算部５３の場合には、一定時間毎の位相偏差Φ
を演算していることとなり、位相ウェイト計算部５４へ
与えられる位相補正量は後者の方が信頼度の高い値とな
る。
【００４５】図１４は図１に示した逆変換回路６以降の
構成例を示したもので、この構成例においては、位相補
正部１０によって位相補正された後の信号を用いてビー
ムフォーマ２と逆の演算を行うことによりアンテナ素子
１単体で受信した信号と等価なものとする逆変換回路６
を経由してアダプティブ処理部７に与える。
構成例を示したもので、この構成例においては、位相補
正部１０によって位相補正された後の信号を用いてビー
ムフォーマ２と逆の演算を行うことによりアンテナ素子
１単体で受信した信号と等価なものとする逆変換回路６
を経由してアダプティブ処理部７に与える。
【００４６】すなわち、アダプティブ処理部７には位相
補正部１０によって位相補正された信号であってアレー
アンテナの配列によって決まる位相差情報が保存された
形の信号が与えられることとなる。
補正部１０によって位相補正された信号であってアレー
アンテナの配列によって決まる位相差情報が保存された
形の信号が与えられることとなる。
【００４７】このアダプティブ処理部７で任意のアダプ
ティブ処理を施した後、復調器（ＤＥＭ）８に入力する
ことによりアダプティブアレーアンテナ構成とすること
が可能となる。なお、アダプティブ処理部７におけるア
ダプティブ処理については特に規定されずアンテナ単体
の出力を入力して行う処理であればどのようなものでも
良い。
ティブ処理を施した後、復調器（ＤＥＭ）８に入力する
ことによりアダプティブアレーアンテナ構成とすること
が可能となる。なお、アダプティブ処理部７におけるア
ダプティブ処理については特に規定されずアンテナ単体
の出力を入力して行う処理であればどのようなものでも
良い。
【００４８】図１５及び図１６には図１４に示す逆変換
回路６においてビーム逆変換した後の放射特性と位相特
性がそれぞれ示されている。図１５から分かるように放
射特性はアンテナ単体の特性と同値となり、また図１６
に示すように位相差もユーザ信号の到来方向とアンテナ
素子の配列によって決まる各受信機間の位相差を保存し
たアレーアンテナで受信した場合と等しくなっているこ
とが分かる。
回路６においてビーム逆変換した後の放射特性と位相特
性がそれぞれ示されている。図１５から分かるように放
射特性はアンテナ単体の特性と同値となり、また図１６
に示すように位相差もユーザ信号の到来方向とアンテナ
素子の配列によって決まる各受信機間の位相差を保存し
たアレーアンテナで受信した場合と等しくなっているこ
とが分かる。
【００４９】また、図１７に示すように逆変換回路６を
何の演算も行わないスルー状態にし、アダプティブ処理
部７に入力して処理を行うと、ビームスペースアダプテ
ィブアレーアンテナ構成とすることができる。
何の演算も行わないスルー状態にし、アダプティブ処理
部７に入力して処理を行うと、ビームスペースアダプテ
ィブアレーアンテナ構成とすることができる。
【００５０】図１８は、図１に示したアナログビームフ
ォーマ２の実施例を示したもので、この実施例では４×
４の例を示しており、基板６１上にマイクロストリップ
線路の３dB９０°ハイブリッド６２とライン長６３で調
整する移相器とで構成されている。
ォーマ２の実施例を示したもので、この実施例では４×
４の例を示しており、基板６１上にマイクロストリップ
線路の３dB９０°ハイブリッド６２とライン長６３で調
整する移相器とで構成されている。
【００５１】但し、この構成に限らず、図１９に示すよ
うに、３dB９０°ハイブリッド６２１〜６２４を単体で
用い、その間を移相器を兼ねた同軸線路６３などで繋い
で立体的に構成してもよい。これは、図５に示した８×
８のビームフォーマの場合も同様である。
うに、３dB９０°ハイブリッド６２１〜６２４を単体で
用い、その間を移相器を兼ねた同軸線路６３などで繋い
で立体的に構成してもよい。これは、図５に示した８×
８のビームフォーマの場合も同様である。
【００５２】上記の実施例の場合には、セクタ内にユー
ザが一様に存在している場合を想定したものであるが、
実際にはそのような想定状態に無く、極端な場合にはセ
クタ内の一方向のみにユーザが存在している場合もあ
り、そのようなときには適切な位相補償及びビーム成形
ができない。
ザが一様に存在している場合を想定したものであるが、
実際にはそのような想定状態に無く、極端な場合にはセ
クタ内の一方向のみにユーザが存在している場合もあ
り、そのようなときには適切な位相補償及びビーム成形
ができない。
【００５３】そこで、図２０に原理的に示すように、セ
クタ内にパイロット信号発生装置ｕを無線基地局ＢＳが
カバーする領域に予め設けてもよい。特に同図（１）は
セクタ１００を指向するアンテナを４素子のリニアアレ
ーアンテナとすると、角度φ１，φ２（＝０°），φ３
を図３に示すアナログビームフォーマの放射特性におけ
る到来角度領域ａ〜ｃのエリア内か、できれば受信レベ
ルを揃えるため隣接するビームとの接点付近の角度に選
ぶことが好ましい。但し、この実施例においては厳密に
位置決めをして上り信号の発生装置を設置する必要は無
い。
クタ内にパイロット信号発生装置ｕを無線基地局ＢＳが
カバーする領域に予め設けてもよい。特に同図（１）は
セクタ１００を指向するアンテナを４素子のリニアアレ
ーアンテナとすると、角度φ１，φ２（＝０°），φ３
を図３に示すアナログビームフォーマの放射特性におけ
る到来角度領域ａ〜ｃのエリア内か、できれば受信レベ
ルを揃えるため隣接するビームとの接点付近の角度に選
ぶことが好ましい。但し、この実施例においては厳密に
位置決めをして上り信号の発生装置を設置する必要は無
い。
【００５４】このようにして、４本のアンテナで４ビー
ムを成形する場合は３つの基準信号を必要とし、それぞ
れの基準信号を用いて上記の実施例と同様にして位相補
正量を計算し位相補正を行う。同図（２）には垂直面内
の到来角度を示すが、本実施例は特にγによって方式の
変更は受けない。
ムを成形する場合は３つの基準信号を必要とし、それぞ
れの基準信号を用いて上記の実施例と同様にして位相補
正量を計算し位相補正を行う。同図（２）には垂直面内
の到来角度を示すが、本実施例は特にγによって方式の
変更は受けない。
【００５５】図２１には無線基地局内において上りパイ
ロット信号発生装置を組み込んだ実施例を示している。
図２０に示したセクタ１００を指向するアンテナを４素
子のリニアアレーアンテナとすると、信号発生装置７１
で上り信号を３種類以上生成し、それぞれの出力を分配
回路７２１〜７２ｎ（符号「７２」で総称）で信号を分
配する。
ロット信号発生装置を組み込んだ実施例を示している。
図２０に示したセクタ１００を指向するアンテナを４素
子のリニアアレーアンテナとすると、信号発生装置７１
で上り信号を３種類以上生成し、それぞれの出力を分配
回路７２１〜７２ｎ（符号「７２」で総称）で信号を分
配する。
【００５６】次に、移相器７３１〜７３ｎ（符号「７
３」で総称）によって各信号の擬似的な到来方向が図３
の到来角度領域ａ〜ｃのエリア内、またできれば受信レ
ベルを揃えるため隣接するビームとの接点付近の角度に
選ぶ。但し、本発明においては厳密な到来方向を設置す
る必要は無い。そして、合成器７４で基準信号を合成し
た後、アンテナ素子１とアナログビームフォーマ２との
間にカプラ７５１〜７５ｎ（符号「７５」で総称）によ
って入力する。
３」で総称）によって各信号の擬似的な到来方向が図３
の到来角度領域ａ〜ｃのエリア内、またできれば受信レ
ベルを揃えるため隣接するビームとの接点付近の角度に
選ぶ。但し、本発明においては厳密な到来方向を設置す
る必要は無い。そして、合成器７４で基準信号を合成し
た後、アンテナ素子１とアナログビームフォーマ２との
間にカプラ７５１〜７５ｎ（符号「７５」で総称）によ
って入力する。
【００５７】従って、この基準信号を用いて実際のユー
ザ信号の場合と同様にして位相補正量を計算し、位相補
正を行うことができる。この装置はもし、ユーザ信号が
所定の到来角度分布から得られなかった場合の予備とし
ても利用でき、これにより無線基地局の信頼性を向上さ
せることが可能となる。
ザ信号の場合と同様にして位相補正量を計算し、位相補
正を行うことができる。この装置はもし、ユーザ信号が
所定の到来角度分布から得られなかった場合の予備とし
ても利用でき、これにより無線基地局の信頼性を向上さ
せることが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るアレー
アンテナ受信装置によれば、各アンテナ素子の出力信号
を入力して隣接した出力ビーム間の位相差が、選択する
出力ビーム間によって決まる一定値を示すようにビーム
合成を行うアナログビームフォーマの各出力信号から変
換した任意のデジタル信号に基づいて各アンテナ素子間
の位相差が上記の一定値になるように各受信機の出力信
号に位相補正量を与えたデジタル信号に位相補正部が変
換するように構成したので、位相偏差のない受動回路部
（アンテナ、アナログビームフォーマ）のアンテナブラ
ンチ間位相情報を用いて能動回路部（受信機）の位相偏
差を補償するように構成したため、その位相補償後の信
号によるアダプティブ処理の信頼性が高く効率のよいビ
ームフォーミングが可能となり、デジタル領域における
マルチビームアンテナ、アダプティブアレーアンテナ装
置の実現に寄与するところが大きい。
アンテナ受信装置によれば、各アンテナ素子の出力信号
を入力して隣接した出力ビーム間の位相差が、選択する
出力ビーム間によって決まる一定値を示すようにビーム
合成を行うアナログビームフォーマの各出力信号から変
換した任意のデジタル信号に基づいて各アンテナ素子間
の位相差が上記の一定値になるように各受信機の出力信
号に位相補正量を与えたデジタル信号に位相補正部が変
換するように構成したので、位相偏差のない受動回路部
（アンテナ、アナログビームフォーマ）のアンテナブラ
ンチ間位相情報を用いて能動回路部（受信機）の位相偏
差を補償するように構成したため、その位相補償後の信
号によるアダプティブ処理の信頼性が高く効率のよいビ
ームフォーミングが可能となり、デジタル領域における
マルチビームアンテナ、アダプティブアレーアンテナ装
置の実現に寄与するところが大きい。
【図１】本発明に係るアレーアンテナ受信装置の原理構
成ブロック図である。
成ブロック図である。
【図２】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用いる
４×４アナログビームフォーマの構成例を示したブロッ
ク図である。
４×４アナログビームフォーマの構成例を示したブロッ
ク図である。
【図３】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用いる
４×４アナログビームフォーマの放射特性を示したグラ
フ図である。
４×４アナログビームフォーマの放射特性を示したグラ
フ図である。
【図４】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用いる
４×４アナログビームフォーマの位相特性を示したグラ
フ図である。
４×４アナログビームフォーマの位相特性を示したグラ
フ図である。
【図５】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用いる
８×８アナログビームフォーマの構成例を示したブロッ
ク図である。
８×８アナログビームフォーマの構成例を示したブロッ
ク図である。
【図６】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用いる
８×８アナログビームフォーマの放射特性を示したグラ
フ図である。
８×８アナログビームフォーマの放射特性を示したグラ
フ図である。
【図７】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用いる
８×８アナログビームフォーマの位相特性を示したグラ
フ図である。
８×８アナログビームフォーマの位相特性を示したグラ
フ図である。
【図８】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用いる
リニアアレーアンテナの説明図である。
リニアアレーアンテナの説明図である。
【図９】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用いる
位相補正量演算部の実施例（１）を示したブロック図で
ある。
位相補正量演算部の実施例（１）を示したブロック図で
ある。
【図１０】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用い
られる位相偏差演算部の実施例（１）を示したブロック
図である。
られる位相偏差演算部の実施例（１）を示したブロック
図である。
【図１１】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用い
る位相補正量演算部の実施例（２）を示したブロック図
である。
る位相補正量演算部の実施例（２）を示したブロック図
である。
【図１２】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用い
られる位相回転部の実施例を示したブロック図である。
られる位相回転部の実施例を示したブロック図である。
【図１３】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用い
られる位相偏差演算部の実施例（２）を示したブロック
図である。
られる位相偏差演算部の実施例（２）を示したブロック
図である。
【図１４】本発明に係るアレーアンテナ受信装置の逆変
換回路以下の構成例を示したブロック図である。
換回路以下の構成例を示したブロック図である。
【図１５】本発明に係るアレーアンテナ受信装置におけ
る４素子アンテナ逆変換後の放射特性を示したグラフ図
である。
る４素子アンテナ逆変換後の放射特性を示したグラフ図
である。
【図１６】本発明に係るアレーアンテナ受信装置におけ
る４素子アンテナ逆変換後の位相特性を示したグラフ図
である。
る４素子アンテナ逆変換後の位相特性を示したグラフ図
である。
【図１７】本発明に係るアレーアンテナ受信装置におい
て逆変換回路をスルーとした場合の構成例を示したブロ
ック図である。
て逆変換回路をスルーとした場合の構成例を示したブロ
ック図である。
【図１８】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用い
るアナログビームフォーマの実施例（１）を示した平面
図である。
るアナログビームフォーマの実施例（１）を示した平面
図である。
【図１９】本発明に係るアレーアンテナ受信装置に用い
るアナログビームフォーマの実施例（２）を示した回路
図である。
るアナログビームフォーマの実施例（２）を示した回路
図である。
【図２０】本発明に係るアレーアンテナ受信装置におい
てセクタ内設置の上り信号発生装置を原理的に示した図
である。
てセクタ内設置の上り信号発生装置を原理的に示した図
である。
【図２１】本発明に係るアレーアンテナ受信装置におい
て無線基地局内において本発明に係るアレーアンテナ受
信装置と組合せられる上り信号発生装置の実施例を示し
たブロック図である。
て無線基地局内において本発明に係るアレーアンテナ受
信装置と組合せられる上り信号発生装置の実施例を示し
たブロック図である。
【図２２】従来例を示したブロック図である。
１（１１〜１ｎ） アンテナ素子 ２ アナログビームフォーマ ３（３１〜３ｎ） 受信機 ４（４２〜４ｎ） 位相回転部 ５ 位相補正量演算部 ６ 逆変換回路 ７ アダプティブ処理部 １０ 位相補正部 ５１（５１１〜５１ｎ） サーチャ ５２ セレクタ ５３（５３１〜５３ｎ） 位相偏差演算部 ５４（５４１〜５４ｎ） 位相補正ウェイト計算部 ５５（５５２〜５５ｎ） 加算器 ５６（５６１〜５６ｎ） 加算器 ｕ，７１ パイロット信号発生装置 ７２（７２１〜７２ｎ） 分配回路 ７３（７３１〜７３ｎ） 移相器 ７４ 合成器 ７５（７５１〜７５ｎ） カプラ 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筒井 正文 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA07 DB02 DB03 GA06 HA02
Claims (10)
- 【請求項１】並列に設置された複数のアンテナ素子で受
信した信号に任意の振幅及び位相回転を与えて所望のア
ンテナパターンを形成するアレーアンテナ受信装置にお
いて、 各アンテナ素子の出力信号を入力して隣接した出力ビー
ム間の位相差が、選択する出力ビーム間によって決まる
一定値を示すようにビーム合成を行うアナログビームフ
ォーマと、 該ビームフォーマの各出力信号をデジタル信号に変換す
る複数の受信機と、 任意の該デジタル信号に基づいて各アンテナ素子間の位
相差が該一定値になるように各受信機の出力信号に位相
補正量を与えたデジタル信号に変換する位相補正部と、 を備えたことを特徴とするアレーアンテナ受信装置。 - 【請求項２】請求項１において、 該位相補正部が、隣接ビーム間の該デジタル信号を乗算
し該一定値を減算して該位相補正量を求め、次の隣接ビ
ーム間の該デジタル信号から求めた該位相補正量に加算
する演算部と、該デジタル信号の内の基準となる一つを
除いて該位相補正量だけ位相回転させる複数の位相回転
部とで構成されていることを特徴としたアレーアンテナ
受信装置。 - 【請求項３】請求項１において、 該位相補正部が、該デジタル信号の内の基準となる一つ
を除いて該位相補正量だけ位相回転させる複数の位相回
転部と、該デジタル信号の内の基準となる一つと各乗算
回路の出力信号から隣接ビーム間の該デジタル信号を乗
算し該一定値を減算して該位相補正量を求め、次の隣接
ビーム間の該デジタル信号から求めた該位相補正量に加
算する演算部と、で構成されていることを特徴としたア
レーアンテナ受信装置。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにおいて、 該演算部が、選択する任意の該デジタル信号として、指
向性が隣接ビームの双方で同時に受信される同方向から
到来する信号の内、受信レベルが高い方の信号を使用す
ることを特徴としたアレーアンテナ受信装置。 - 【請求項５】請求項１乃至３のいずれかにおいて、 該演算部が、選択する任意の該デジタル信号として、指
向性が隣接ビームの双方で同時に受信される同方向から
到来する信号の内、任意のレベル以上の複数の信号の平
均値を用いることを特徴としたアレーアンテナ受信装
置。 - 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかにおいて、 該ビームフォーマが、電力分配回路と移相器とで構成さ
れていることを特徴としたアレーアンテナ受信装置。 - 【請求項７】請求項１乃至６のいずれかにおいて、 通信エリア内の任意の方向に基準となる上りパイロット
信号を発生する装置を設け、該位相補正部が該上り信号
を用いて該位相補正量を与えたデジタル信号に変換する
ことを特徴としたアレーアンテナ受信装置。 - 【請求項８】請求項１乃至６のいずれかにおいて、 上りパイロット信号を生成する装置を設け、その出力を
各受信経路に分配し、所定の位相差で各アンテナ素子と
該ビームフォーマとの間に受信信号として、該位相補正
部がその上り信号を用いて該位相補正量を与えたデジタ
ル信号に変換することを特徴としたアレーアンテナ受信
装置。 - 【請求項９】請求項１乃至８のいずれかにおいて、 該位相補正部の出力信号を、各アンテナ素子単体で受信
した信号と等価になるように該ビームフォーマの逆変換
を行う逆変換回路と、 該逆変換回路の各出力信号を合成して該アンテナパター
ンを形成するアダプティブ処理部と、 をさらに備えたことを特徴としたアレーアンテナ受信装
置。 - 【請求項１０】請求項９において、 該逆変換回路をスルー構成にしたことを特徴とするアレ
ーアンテナ受信装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10260667A JP2000091833A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | アレーアンテナ受信装置 |
| US09/313,612 US6208294B1 (en) | 1998-09-14 | 1999-05-18 | Array antenna receiving device |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10260667A JP2000091833A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | アレーアンテナ受信装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000091833A true JP2000091833A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17351103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10260667A Withdrawn JP2000091833A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | アレーアンテナ受信装置 |
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| JP (1) | JP2000091833A (ja) |
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|---|---|
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |