JP3410177B2 - Antenna coupling device - Google Patents
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Landscapes
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はマルチパスフェージング
によって生ずる干渉波を除去するアンテナ結合装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna coupling device for removing an interference wave caused by multipath fading.
【0002】[0002]
【従来の技術】陸上移動通信においては、特に市街地に
おいてはマルチパスフェージングが発生して通信品質を
劣化させる。このようなマルチパスフェージング時にお
いて、複数本のアンテナを利用して干渉波を除去して通
信品質を改善する方法にCMA(Constant Modulus Alg
orithm)を適用したアンテナ結合装置が、例えば「特開
平3−70216号公報」,「藤本,菊間,稲垣:“マ
ルカート法を用いたCMAアダプティブアレーの多重波
抑圧特性”,電子情報通信学会論文誌B−2、第74巻
第11号,559〜607頁,1991年」等に記載さ
れている。2. Description of the Related Art In land mobile communication, multipath fading occurs particularly in urban areas and deteriorates communication quality. At the time of such multipath fading, CMA (Constant Modulus Alg
The antenna coupling device to which the (orithm) is applied is, for example, “Japanese Patent Laid-Open No. 3-70216”, “Fujimoto, Kikuma, Inagaki:“ Multiple wave suppression characteristics of CMA adaptive array using Marquardt method ”, IEICE Transactions B-2, Vol. 74, No. 11, pp. 559-607, 1991 "and the like.
【0003】これらに記載されたCMAを適用したアン
テナ結合装置は、各アンテナより受信された信号に係数
を乗算し、乗算した結果を合成してアンテナ出力として
出力し、各係数は乗算した結果を合成した出力が一定に
なるよう適応制御され、適応制御に当っては一定出力よ
りの誤差に基づく信号に帰還係数μを乗じた値を各係数
に帰還するようにしている。The antenna coupling device to which the CMA described above is applied multiplies the signal received from each antenna by a coefficient, synthesizes the multiplication results and outputs the result as an antenna output, and each coefficient is the multiplication result. Adaptive control is performed so that the combined output becomes constant. In adaptive control, a value obtained by multiplying a signal based on an error from a constant output by a feedback coefficient μ is fed back to each coefficient.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前述した従来のアンテ
ナ結合装置は定常状態に達するまでの収束速度が悪く、
また2波以上のマルチパスがある場合は性能改善の度合
が悪いといった問題があった。The above-mentioned conventional antenna coupling device has a poor convergence speed until it reaches a steady state.
Further, there is a problem that the degree of performance improvement is poor when there are multipaths of two or more waves.
【0005】本発明は収束性も良く、かつ性能改善も良
くしたアンテナ結合装置を提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide an antenna coupling device having good convergence and improved performance.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明が採用した手段を説明する。M個のアンテナ
より受信された信号を結合して出力するアンテナ結合装
置において、前記M個のアンテナよりの受信信号を同相
成分と直交成分に分離し、分離した信号の各々に係数を
乗算し、乗算結果を加算して指向方向が異なるN個のビ
ームを成形するビーム成形手段と、前記ビーム成形手段
より出力されるN個の信号に対して係数を乗算し、乗算
結果を加算した出力が一定になるよう各係数を適応制御
して生成する適応制御手段と、を備える。Means adopted by the present invention for solving the above-mentioned problems will be described. In an antenna combining device for combining and outputting signals received from M antennas, the received signals from the M antennas are separated into an in-phase component and a quadrature component, and each of the separated signals is multiplied by a coefficient, Beam forming means for forming N beams with different directing directions by adding multiplication results, and N signals output from the beam forming means are multiplied by a coefficient, and outputs obtained by adding the multiplication results are constant. And adaptive control means for adaptively controlling and generating each coefficient.
【0007】[0007]
【作用】ビーム成形手段では、M個のアンテナより受信
した信号のそれぞれを同相成分と直交成分に分離する。
分離された各アンテナの同相および直交成分の信号に係
数を乗算して、指向方向が異なるN個のビームを成形し
て出力する。The beam forming means separates the signals received from the M antennas into the in-phase component and the quadrature component.
The in-phase and quadrature component signals of the separated antennas are multiplied by a coefficient, and N beams with different directing directions are shaped and output.
【0008】適応制御手段では、ビーム成形手段より出
力されるN個の出力信号に対して係数を乗算し、乗算結
果を加算した出力をアンテナ結合装置出力として出力す
ると共に、出力が一定になる各係数を適応制御して生成
する。以上のように、複数個のアンテナで受信した信号
を同相成分と直交成分に分離し、分離した信号に係数を
乗算して指向方向が異なるビームを成形し、成形された
出力信号に適応制御されて生成した係数を乗算して出力
を得るようにしたので、ビーム成形により適応制御入力
としては多数波が同時に入力されることを無くす、もし
くは減らすことができて収束特性が良くなり、かつ性能
改善も良くなる。The adaptive control means multiplies the N output signals output from the beam shaping means by a coefficient, adds the multiplication results and outputs the output as an antenna coupling device output, and each output becomes constant. The coefficient is adaptively controlled and generated. As described above, the signals received by the multiple antennas are separated into the in-phase component and the quadrature component, the separated signals are multiplied by the coefficient to form beams with different directing directions, and adaptive control is performed on the formed output signal. Since the output is obtained by multiplying the generated coefficient, it is possible to eliminate or reduce the simultaneous input of multiple waves as the adaptive control input by beam shaping, improving the convergence characteristics and improving the performance. Also gets better.
【0009】[0009]
【実施例】本発明の一実施例を図1〜3を参照して説明
する。図1は本発明の第1の実施例の構成図、図2は同
実施例のビーム成形手段の具体例;図3は同実施例の適
応制御手段の具体例である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a specific example of the beam shaping means of the same embodiment, and FIG. 3 is a specific example of the adaptive control means of the same embodiment.
【0010】図1において、1はアンテナ、2は周波数
変換器、3は局部発振器、4は90度位相器、5はアナ
ログディジタル変換器、6はビーム成形手段、7は適応
制御手段である。実施例ではアンテナ1を4個で構成さ
れた場合を示しており、一般にはM個で構成される。In FIG. 1, 1 is an antenna, 2 is a frequency converter, 3 is a local oscillator, 4 is a 90-degree phase shifter, 5 is an analog-digital converter, 6 is beam shaping means, and 7 is adaptive control means. The embodiment shows the case where the antenna 1 is composed of four antennas, and is generally composed of M antennas.
【0011】各アンテナよりの受信信号は2分岐され
て、それぞれ周波数変換器2Aおよび2Bに入力する。
周波数変換器2Aには局部発振器3よりの出力を、ま
た、周波数変換器2Bには90度位相器4で90度位相
された信号を入力して周波数の変換が行なわれる。The received signal from each antenna is split into two and input to the frequency converters 2A and 2B, respectively.
The frequency converter 2A receives the output from the local oscillator 3 and the frequency converter 2B receives the signal which is 90 degrees phased by the 90 degree phase shifter 4 to convert the frequency.
【0012】すなわち、周波数変換器2Aおよび2Bよ
りの出力信号は互に直交された信号が出力される。周波
数変換された信号は、それぞれアナログディジタル変換
器(A/D)5Aおよび5Bでディジタル信号に変換さ
れる。That is, the output signals from the frequency converters 2A and 2B are mutually orthogonal signals. The frequency-converted signals are converted into digital signals by analog-to-digital converters (A / D) 5A and 5B, respectively.
【0013】以後、A/D5Aおよび5Bで変換された
信号を対として説明するため、これらをベクトル表示す
る。すなわち、
S1 =s1I+js1Q …(1)
ただし、S1 はアンテナ#1系の信号
s1Iはアンテナ#1系の同位相成分
s1Qはアンテナ#1系の直交成分
で表わす。Hereinafter, in order to explain the signals converted by the A / Ds 5A and 5B as a pair, these will be represented by vectors. That is, S 1 = s 1I + js 1Q (1) where S 1 is the signal s 1I of the antenna # 1 system, the in-phase component s 1Q of the antenna # 1 system is the quadrature component of the antenna # 1 system.
【0014】ビーム成形手段6は、図2に示されるよう
に、乗算部61、係数メモリ62および加算部63で構
成される。すなわち、ビーム成形手段6での出力X
1 は、
X1 =D11S1 +D12S2 +D13S3 +D14S4 …(2)
なる演算を行なってX1 を出力する。As shown in FIG. 2, the beam shaping means 6 is composed of a multiplication section 61, a coefficient memory 62 and an addition section 63. That is, the output X at the beam shaping means 6
1 outputs X 1 by performing a calculation of X 1 = D 11 S 1 + D 12 S 2 + D 13 S 3 + D 14 S 4 (2).
【0015】同様に出力X2 ,X3 およびX4 に対して
は異なる係数が乗算される。係数Dの値は、無指向性の
アンテナが等間隔に直線上に設置されている場合は、
Dnξ= cos(nξ)−j sin(nξ) …(3)
ただし、ξ=Kπ/(2N+1)
K=±1,±3,…,±2N−1
または
K=0,±2,……,±2N
に設定すれば指向方向が等間隔となるビーム成形が行な
われる。Similarly, the outputs X 2 , X 3 and X 4 are multiplied by different coefficients. The value of the coefficient D is Dnξ = cos (nξ) −j sin (nξ) (3) where omnidirectional antennas are installed on a straight line at equal intervals, where ξ = Kπ / (2N + 1) By setting K = ± 1, ± 3, ..., ± 2N−1 or K = 0, ± 2, ..., ± 2N, beam forming is performed so that the pointing directions are at equal intervals.
【0016】図7は5入力(S1 〜S5 )で5出力(X
1 〜X5 )する場合の式(3)の計算結果を示す。つぎ
に、図3を参照してCMAの係数の適応制御について説
明する。図3において、70は係数生成部で、係数メモ
リ71、減算器72および乗算器73で構成される。ま
た、74は乗算部、75は加算部である。FIG. 7 shows 5 inputs (S 1 to S 5 ) and 5 outputs (X
The calculation result of the formula (3) in the case of 1 to X 5 ) is shown. Next, adaptive control of CMA coefficients will be described with reference to FIG. In FIG. 3, reference numeral 70 denotes a coefficient generation unit, which includes a coefficient memory 71, a subtractor 72, and a multiplier 73. Further, 74 is a multiplication unit, and 75 is an addition unit.
【0017】各入力X1 〜X4 に対応して4系統ある
が、動作は皆同一であるので1系統について説明する。
乗算器74では式(2)で示される信号X1 (k)と係
数メモリ71に記録されている係数H1 (k)との乗算
を行なって加算部75に出力する。すなわち
X1 (k)H1 (k)=[Y1 (k)] …(4)
ただし、X1 (k)は第k番目のサンプル値
H1 (k)は第k番目に対する係数値
なる乗算を行なって[Y1 (k)]を出力する。There are four systems corresponding to the respective inputs X 1 to X 4 , but since the operations are the same, only one system will be described.
The multiplier 74 multiplies the signal X 1 (k) represented by the equation (2) by the coefficient H 1 (k) recorded in the coefficient memory 71 and outputs the product to the adder 75. That is, X 1 (k) H 1 (k) = [Y 1 (k)] (4) where X 1 (k) is the kth sample value H 1 (k) is the coefficient value for the kth Multiply and output [Y 1 (k)].
【0018】加算部75では乗算部74で乗算された結
果を合成する。すなわち、
Y(k)=[Y1 (k)]+[Y2 (k)]+[Y3 (k)]+
[Y4 (k)] …(5)
なる加算を行ってY(k)を出力する。The adder 75 combines the results of multiplication by the multiplier 74. That is, Y (k) = [Y 1 (k)] + [Y 2 (k)] + [Y 3 (k)] + [Y 4 (k)] (5) ) Is output.
【0019】この式(5)で示されるY(k)がアンテ
ナの受信信号として出力される。式(5)で示される加
算部75の出力Y(k)は帰還信号発生部76に取込ま
れる。帰還信号発生部76では、まずY(k)の同相成
分yI と直交成分yQ の各々に対して2乗演算を行なっ
て加算を行なう。Y (k) shown in the equation (5) is output as a reception signal of the antenna. The output Y (k) of the adder 75 expressed by the equation (5) is taken into the feedback signal generator 76. The feedback signal generator 76 first performs a square operation on each of the in-phase component y I and the quadrature component y Q of Y (k) to perform addition.
【0020】すなわち、
|Y(k)|2 =(yI (k))2 +(yQ (k))2 …(6)
なる演算を行って、信号Y(k)の振幅の2乗値|Y
(k)|2 を求める。次に加算出力より1が減算されて
一定値出力よりの誤差分e(k)を算出する。すなわ
ち、
e(k)=(yI (k))2 +(yQ (k))2 −1
=[|Y(k)|2 −1] …(7)
を算出する。That is, | Y (k) | 2 = (y I (k)) 2 + (y Q (k)) 2 (6) is performed and the amplitude of the signal Y (k) is squared. Value | Y
(K) | 2 is calculated. Next, 1 is subtracted from the addition output to calculate an error e (k) from the constant value output. That is, e (k) = (y I (k)) 2 + (y Q (k)) 2 −1 = [| Y (k) | 2 −1] (7) is calculated.
【0021】続いて誤差分e(k)にY(k)を乗算す
る。すなわち、
[|Y(k)|2 −1]Y(k)=e(k)Y(k) …(8)
なる演算を行なう。Then, the error e (k) is multiplied by Y (k). That, [| Y (k) | 2 -1] Y (k) = e (k) Y (k) ... (8) comprising performing a calculation.
【0022】一方、入力信号X1 (k)の共役をとる。
すなわち、
X1 c (k)=[x1I(k)+jx1Q(k)]c
=x1I(k)−jx1Q(k) …(9)
ただし、Xc はXの共役を表わす。なる処理を行って、
直交成分の符号を反転する。On the other hand, the conjugate of the input signal X 1 (k) is taken.
That, X 1 c (k) = [x 1I (k) + jx 1Q (k)] c = x 1I (k) -jx 1Q (k) ... (9) However, X c represents the conjugate of X. Is processed,
The sign of the orthogonal component is inverted.
【0023】帰還信号発生部76では、式(8)の結果
と式(9)の結果を乗算して帰還信号を出力する。すな
わち、
A1 (k)=e(k)Y(k)X1 c (k) …(10)
を出力する。The feedback signal generator 76 multiplies the result of equation (8) and the result of equation (9) and outputs a feedback signal. That is, A 1 (k) = e (k) Y (k) X 1 c (k) (10) is output.
【0024】なお第2系については式(10)のX1 c
(k)に代えたX2 c (k)が乗算されてA2 (k)が
出力される。係数生成部70の係数メモリ71の第k+
1番目の係数値H1 (k+1)はH 1 (k)より式(1
0)で示す帰還信号Aに乗算器73で帰還係数μを乗算
した結果を減算した値に書替えられる。For the second system, X in equation (10) is used.1 c
X replaced with (k)2 c(K) is multiplied by A2(K) is
Is output. The k + th coefficient of the coefficient memory 71 of the coefficient generator 70
First coefficient value H1(K + 1) is H 1From (k), the formula (1
The feedback signal A shown in 0) is multiplied by the feedback coefficient μ in the multiplier 73.
It is rewritten to the value obtained by subtracting the result.
【0025】すなわち、
H1 (k+1)=H1 (k)−μe(k)Y(k)X1 c (k) …(11)
なるH1 (k+1)の値に書替えられて、次のデータX
1 (k+1)との乗算が繰返される。[0025] That is, H 1 (k + 1) = H 1 (k) -μe (k) Y (k) X 1 c (k) ... (11) becomes H 1 (k + 1) by rewriting is the value of the next Data X
The multiplication with 1 (k + 1) is repeated.
【0026】係数Hは、式(11)より明らかなよう
に、帰還係数μを小さな値に設定すると式(11)の第
2項は小さくなり、係数Hの値が定常状態に達するまで
には何回も繰返す必要があり、収束性が悪くなる。しか
し、帰還係数μを小さくすると、雑音等によってe
(k)やY(k)およびXc (k)の値が大きく変化し
ても、係数Hの値の変化は小さく安定に動作する。As is clear from the equation (11), the coefficient H is such that when the feedback coefficient μ is set to a small value, the second term of the equation (11) becomes small, and the value of the coefficient H reaches a steady state. Since it has to be repeated many times, the convergence becomes poor. However, if the feedback coefficient μ is reduced, e
Even if the values of (k), Y (k), and Xc (k) change greatly, the change in the value of the coefficient H is small and the operation is stable.
【0027】また、適応制御手段にビーム成形を行なわ
ずに直接アンテナよりの出力を入力した場合は、入力信
号が主波と複数の反射波の合成信号が入力されるため、
入力信号の振幅が変動し、式(11)で示したH(k)
が定常値に達するまでに何回も繰返す必要があるが、ビ
ーム成形出力を入力すれば入力信号の波数が少なくなり
振幅の変動は少なくなり繰返し回数を少なくでき、かつ
誤差値も小さくなるため性能も改善される。Further, when the output from the antenna is directly input to the adaptive control means without performing beam forming, the input signal is a composite signal of the main wave and a plurality of reflected waves.
The amplitude of the input signal fluctuates, and H (k) shown in equation (11)
Must be repeated many times before reaching a steady value, but if the beamforming output is input, the number of wave of the input signal is reduced, the fluctuation of the amplitude is reduced, the number of repetitions can be reduced, and the error value is also reduced. Is also improved.
【0028】また、係数Hの生成においては、式(7)
で示されるように、出力信号の振幅の一定値との差であ
るe(k)が帰還される。すなわち、CMAの制御は出
力値が一定となるよう制御が行なわれる。したがって、
入力信号としてはFM,GMSK,PSK,π/4シフ
トPSK等のように搬送波の振幅が一定である信号であ
れば、どのような信号であっても良い。In generating the coefficient H, equation (7)
As indicated by, the difference e (k), which is the difference between the amplitude of the output signal and the constant value, is fed back. That is, the control of the CMA is performed so that the output value becomes constant. Therefore,
The input signal may be any signal as long as it has a constant carrier wave amplitude, such as FM, GMSK, PSK, or π / 4 shift PSK.
【0029】また、以上説明した動作により反射波が除
去される理由は、乗算部74で係数Hを適応制御して各
受信信号と乗算して合成することにより、複数の反射波
の到来方向にヌール点を作り出すことになり、等価的に
反射波方向の利得を減少させて反射波を除去している。The reason why the reflected wave is removed by the above-described operation is that the multiplication unit 74 adaptively controls the coefficient H and multiplies the received signal by each received signal to synthesize the received signal in the arrival directions of a plurality of reflected waves. A Noor point is created, and the reflected wave is removed by equivalently reducing the gain in the reflected wave direction.
【0030】以上説明した第1の実施例においては、信
号X1 (k)〜X4 (k)に対応して、式(11)の演
算を行なって第k+1番目の信号に対する係数H1 (k
+1)〜H4 (k+1)を生成しており、演算処理時間
が長く必要であった。第2の実施例は係数Hの生成処理
時間を短縮させるもので、第k+1番に対しては
H1 (k+1)=H1 (k)−μA1 (k)
H2 (k+1)=H2 (k)
H3 (k+1)=H3 (k)
H4 (k+1)=H4 (k)
第k+2番に対しては、
H1 (k+2)=H1 (k+1)
H2 (k+2)=H2 (k+1)−μA2 (k+1)
H3 (k+2)=H3 (k+1)
H4 (k+2)=H4 (k+1)
:
…(12)
と、1信号が入力される毎に順次係数を1個のみ生成し
て、他の係数は生成しないようにする。In the first embodiment described above, the equation (11) is calculated corresponding to the signals X 1 (k) to X 4 (k) to obtain the coefficient H 1 (for the k + 1th signal). k
Since +1) to H 4 (k + 1) are generated, the calculation processing time is long. The second embodiment shortens the generation processing time of the coefficient H. For the (k + 1) th, H 1 (k + 1) = H 1 (k) −μA 1 (k) H 2 (k + 1) = H 2 (K) H 3 (k + 1) = H 3 (k) H 4 (k + 1) = H 4 (k) For number k + 2, H 1 (k + 2) = H 1 (k + 1) H 2 (k + 2) = H 2 (k + 1) -μA 2 (k + 1) H 3 (k + 2) = H 3 (k + 1) H 4 (k + 2) = H 4 (k + 1): (12), and a coefficient is sequentially input every time one signal is input. Is generated and no other coefficient is generated.
【0031】このようにすることによって、係数生成処
理時間は短縮される。また、このように順次1個の係数
のみ生成して動作させた場合に対しては、シミュレーシ
ョン結果によれば、収束時間はやや長くなる結果が得ら
れている。また、第1の実施例では適応制御手段7での
乗算部74で乗算を式(7)で示すように複素乗算を行
っていた。すなわち、
[Y(k)]=X(k)H(k)
=[xI (k)+jxQ (k)][hI (k)+jhQ (k)]
=[xI (k)hI (k)−xQ (k)hQ (k)]
+j[xI (k)hQ (k)+xQ (k)hI (k)
…(13)
なる演算を行っていた。By doing so, the coefficient generation processing time is shortened. Further, in the case where only one coefficient is sequentially generated and operated in this way, the result of simulation shows that the convergence time is slightly longer. Further, in the first embodiment, the multiplication unit 74 in the adaptive control means 7 performs the multiplication as the complex multiplication as shown by the equation (7). That, [Y (k)] = X (k) H (k) = [x I (k) + jx Q (k)] [h I (k) + jh Q (k)] = [x I (k) h I (k) -x Q (k ) h Q (k)] + j [ had done x I (k) h Q ( k) + x Q (k) h I (k) ... (13) made operation.
【0032】したがって、1系列の乗算には、式(1
3)で示すように、乗算が4回と加算が2回必要とし
た。第3の実施例では乗算部74での乗算を
[Y(k)]→xI (k)hI (k)+jxQ (k)hQ (k)
…(14)
なる乗算を行って[Y(k)]を出力するようにしてい
る。Therefore, for the multiplication of one sequence, the expression (1
As shown in 3), four multiplications and two additions were required. In the third embodiment, the multiplication in the multiplication unit 74 is performed by [Y (k)] → x I (k) h I (k) + jx Q (k) h Q (k) (14) Y (k)] is output.
【0033】シミュレーション結果によれば、式(1
4)の結果を[Y(k)]として出力しても、収束性は
やや遅くなるが安定に動作する結果が得られ、乗算部7
4での乗算処理時間を短かくすることができる。また、
第1の実施例のビーム成形手段6では式(2)で示す乗
加算を行ってXを出力していた。すなわち、4回の複素
乗算を行った結果を加算していた。According to the simulation result, the equation (1
Even if the result of 4) is output as [Y (k)], the result that stable operation is obtained although the convergence is slightly slower is obtained.
The multiplication processing time in 4 can be shortened. Also,
In the beam shaping means 6 of the first embodiment, the multiplication and addition shown in the equation (2) are performed and X is output. That is, the results of performing the complex multiplication four times were added.
【0034】複素乗算は、前述したように、4回の乗算
と2回の加算が必要であり、このため演算処理時間が長
くなっていた。第4の実施例では、以下のように処理を
実行する。乗算を行なう係数Dは、図7で示すように、
D11とD15,D12とD14の数値の絶対値は等しい。As described above, complex multiplication requires four multiplications and two additions, which results in a long arithmetic processing time. In the fourth embodiment, the processing is executed as follows. The coefficient D for multiplication is, as shown in FIG.
The absolute values of D 11 and D 15 , and D 12 and D 14 are equal.
【0035】したがって、
D11S1 +D15S5
=(D11I +jD11Q )(s1I+js1Q)
+(D15I +jD15Q )(s5I+js5Q)
=(D11I +jD11Q )(s1I+js1Q)
+(D11I −jD11Q )(s5I+js5Q)
=(s1I+s5I)D11I −(s1Q−s5Q)D11Q
+j(s1I−s5I)D11Q +j(s1Q+s5Q)D11I
…(15)
で表わされ、信号に対する複素加算を行った後に係数の
乗算を行なうことにより演算回数を低減できる。すなわ
ち、8回の乗算と4回の加算が、4回の加算と4回の乗
算で行なわすことができる。Therefore, D 11 S 1 + D 15 S 5 = (D 11I + jD 11Q ) (s 1I + js 1Q ) + (D 15I + jD 15Q ) (s 5I + js 5Q ) = (D 11I + jD 11Q ) (s 1I + js 1Q) + (D 11I -jD 11Q ) (s 5I + js 5Q) = (s 1I + s 5I) D 11I - (s 1Q -s 5Q) D 11Q + j (s 1I -s 5I) D 11Q + j (s 1Q + s 5Q ) D 11I (15), the number of operations can be reduced by performing complex addition on the signal and then multiplying by the coefficient. That is, eight multiplications and four additions can be performed by four additions and four multiplications.
【0036】また、D12S2 +D14S4 の演算も同様に
行なわせることができる。つぎに、図4を参照して、本
発明の第5の実施例を説明する。図4において、ビーム
成形手段6および適用制御手段7は図1〜3で説明した
通りである。Further, the calculation of D 12 S 2 + D 14 S 4 can be similarly performed. Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the beam shaping means 6 and the application control means 7 are as described in FIGS.
【0037】また、81は出力監視部、82は初期値書
換部、83は初期値記憶部である。初期値記憶部83に
は適応制御手段7の係数メモリ71(H1 〜H4 )に設
定する初期値を記憶する。初期値としては、例えば、
H1 =1,H2 =H3 =H4 =0
H2 =1,H1 =H3 =H4 =0
H3 =1,H1 =H2 =H4 =0
H4 =1,H1 =H2 =H3 =0
…(16)
の4組の初期値を記憶する。Reference numeral 81 is an output monitoring unit, 82 is an initial value rewriting unit, and 83 is an initial value storage unit. The initial value storage unit 83 stores the initial values set in the coefficient memory 71 (H 1 to H 4 ) of the adaptive control means 7. As an initial value, for example, H 1 = 1, H 2 = H 3 = H 4 = 0 H 2 = 1, H 1 = H 3 = H 4 = 0 H 3 = 1, H 1 = H 2 = H 4 = 0 H 4 = 1, H 1 = H 2 = H 3 = 0 ... stores four sets of initial values of (16).
【0038】出力監視部81ではビーム成形手段6より
出力される信号X1 〜X4 の振幅の大きさを監視する。
すなわち、
|X|2 =xI 2 +xQ 2 …(17)
なる演算を行って、|X1 |2 ,|X2 |2 ,|X3 |
2 および|X4 |2 を出力する。The output monitor 81 monitors the amplitude of the signals X 1 to X 4 output from the beam shaping means 6.
That is, | X | 2 = x I 2 + x Q 2 (17) is performed to obtain | X 1 | 2 , | X 2 | 2 , | X 3 |
2 and | X 4 | 2 are output.
【0039】初期値書替部82は、動作開始時に出力監
視部81より出力される|X1 |2〜|X4 |2 の中の
値が最大の値を選択し、選択された値が|X1 |2 であ
るならば初期値記録部83に記録されている。
H1 =1,H2 =H3 =H4 =0
の組のデータを読出して係数メモリ71に設定して動作
を開始させる。The initial value rewriting section 82 selects the maximum value among the values | X 1 | 2 to | X 4 | 2 output from the output monitoring section 81 at the start of operation, and the selected value is If | X 1 | 2, it is recorded in the initial value recording unit 83. The data of the set of H 1 = 1 and H 2 = H 3 = H 4 = 0 is read and set in the coefficient memory 71 to start the operation.
【0040】また、|X2 |2 が最大ならば式(16)
の第2組のデータが係数メモリ71に設定される。|X
|2 が最大となった系に対して係数値1を設定し、他の
系に対しては係数値0を設定する理由は、|X|2 が最
大となった信号Xを主波とし、他は反射波であるとし
て、主波に対してCMAによる適応制御を行なわせるこ
とによって収束性が良くなる。If | X 2 | 2 is the maximum, then equation (16)
The second set of data is set in the coefficient memory 71. | X
The reason why the coefficient value 1 is set for the system having the maximum | 2 and the coefficient value 0 is set for the other systems is that the signal X having the maximum | X | 2 is the main wave, Assuming that the other waves are reflected waves, the convergence is improved by performing adaptive control by the CMA on the main wave.
【0041】なお実施例では初期値として“1”および
“0”を設定するようにしたが、初期値としては“1”
および“0”に限定されるものではなく、主波と見なし
て適応制御の収束性が良い値であれば何んでも良い。つ
ぎに、図5を参照して、本発明の第6の実施例を説明す
る。Although "1" and "0" are set as the initial values in the embodiment, the initial values are "1".
The value is not limited to “0” and may be any value as long as it is regarded as a main wave and the convergence of adaptive control is good. Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0042】図5において、ビーム成形手段6および適
応制御手段は図1〜3で説明した通りであり、また、初
期値記憶部83は図4で説明した通りである。また、8
4は初期値書替部、85は出力誤差検出部である。出力
誤差検出部85は、出力Yの値の一定値よりの差を出力
する。In FIG. 5, the beam shaping means 6 and the adaptive control means are as described in FIGS. 1 to 3, and the initial value storage unit 83 is as described in FIG. Also, 8
Reference numeral 4 is an initial value rewriting unit, and 85 is an output error detecting unit. The output error detection unit 85 outputs the difference in the value of the output Y from a constant value.
【0043】すなわち、 ea =|e(k)|+|e(k+1)|+……+|e(k+n)| …(18) ただし、e(k)は式(7) なるn個の誤差e(k)を加算してea を出力する。That is, e a = | e (k) | + | e (k + 1) | + ... + | e (k + n) | (18) where e (k) is n number of equation (7). and outputs a e a by adding the error e (k).
【0044】初期値書替部84では、出力誤差検出部8
5より出力される差信号ea を監視し、ea が或る定め
られた値以上となったとき、初期値記録部83に記録さ
れている最初の組の初期値を読出して適応制御手段7の
係数メモリ71に設定して動作させる。In the initial value rewriting unit 84, the output error detecting unit 8
The difference signal e a output from the signal No. 5 is monitored, and when e a exceeds a predetermined value, the initial value of the first set recorded in the initial value recording unit 83 is read out and the adaptive control means is read. No. 7 coefficient memory 71 is set and operated.
【0045】最初の組の初期値を設定して動作させても
ea が或る定められた値以上となったときは、次に第2
組の初期値を初期値記憶部83より読出して係数メモリ
71に設定して動作させる。以後、第3および第4組の
初期値を読出して設定し、差信号ea が一定値以下なら
ば初期値の書替を停止する。Even if the initial value of the first set is set and the operation is performed, if e a is equal to or more than a predetermined value, then the second
The initial values of the set are read from the initial value storage unit 83, set in the coefficient memory 71, and operated. After that, the third and fourth sets of initial values are read and set, and if the difference signal e a is equal to or less than a certain value, rewriting of the initial values is stopped.
【0046】以上のように異なる初期値を設定し、差信
号が一定値以下で書替を停止することにより、収束を短
時間で行なわすことができる。また、第5の実施例で説
明した初期値書替部82の動作開始を第6の実施例で説
明した出力誤差検出部85の出力ea が或る一定値以上
になったとき動作を開始させるようにしてもよい。By setting different initial values as described above and stopping the rewriting when the difference signal is below a certain value, convergence can be performed in a short time. Further, the operation of the initial value rewriting unit 82 described in the fifth embodiment is started when the output e a of the output error detection unit 85 described in the sixth embodiment exceeds a certain fixed value. You may allow it.
【0047】つぎに、図6を参照して、本発明の第7の
実施例を説明する。図6において、ビーム成形手段6お
よび適応制御手段7は図1〜3で説明した通りである。
また、出力監視部81は図4で、出力誤差検出部85は
図5で説明した通りである。Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the beam shaping means 6 and the adaptive control means 7 are as described in FIGS.
The output monitor 81 is as described in FIG. 4, and the output error detector 85 is as described in FIG.
【0048】また、86は切替部、87切替制御部であ
る。切替部86は、ビーム成形手段6より出力される信
号X1 〜X4 と適応制御手段7より出力される信号Yの
中の1信号を選択して出力する。切替制御部87は、出
力誤差検出部85より出力される差信号ea が或る一定
値以上となった場合、出力監視部81より出力される式
(17)で示される振幅値|X1 |2 〜|X4 |2 の中
の最大のものを選択し、選択され|Xn |2 に対応する
Xn が出力されるよう切替部86に指令して切替えさせ
る。Reference numeral 86 is a switching unit and 87 switching control unit. The switching unit 86 selects and outputs one of the signals X 1 to X 4 output from the beam shaping unit 6 and the signal Y output from the adaptive control unit 7. When the difference signal e a output from the output error detection unit 85 exceeds a certain fixed value, the switching control unit 87 outputs the amplitude value | X 1 shown by the equation (17) output from the output monitoring unit 81. The maximum one of | 2 to | X 4 | 2 is selected, and the switching unit 86 is instructed to switch so that X n corresponding to the selected | X n | 2 is output.
【0049】また、出力誤差検出部85よりの差信号e
a が一定値以下となった場合は、Yが出力されるよう切
替部86に指令して切替えさせる。以上のように、適応
制御手段7が収束するまでの時間はビーム成形出力が最
大となるものを出力させ、収束が終了すると適応制御さ
れた出力を出力することによってアンテナ結合装置と接
続された復調器に連続した最適な信号を供給することが
できる。The difference signal e from the output error detector 85
When a becomes equal to or less than a certain value, the switching unit 86 is instructed to output Y and switched. As described above, the time until the adaptive control means 7 converges is such that the beam forming output is maximized, and when the convergence is completed, the adaptively controlled output is output to demodulate the demodulation connected to the antenna coupling device. It is possible to supply a continuous optimum signal to the container.
【0050】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、そ
の発明の主旨に従った各種変形が可能である。Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made according to the gist of the invention.
【0051】[0051]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
の効果が得られる。
複数個のアンテナで受信した信号を同相成分と直交成
分に分離し、分離した信号に係数を乗算して指向方向が
異なるビームを成形し、成形された出力信号に適応制御
されて生成した係数を乗算して出力を得るようにしたの
で、ビーム成形により適応制御入力としては多数波が同
時に入力されることが無くなり収束特性が良くなり、か
つ性能改善も良くなる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. The signals received by multiple antennas are separated into in-phase components and quadrature components, the separated signals are multiplied by a coefficient to form beams with different pointing directions, and the generated output signals are adaptively controlled to generate the generated coefficients. Since the output is obtained by multiplication, the multiple waves are not simultaneously input as the adaptive control input due to the beam forming, the convergence characteristic is improved, and the performance is improved.
【0052】適応制御して生成される係数を1入力信
号に対して1係数を生成して順次繰返して生成するよう
にしたので、係数生成処理時間を短縮させることができ
る。
適応制御における複素乗算を実数と実数の乗算結果を
実数に、虚数と虚数との乗算結果を虚数として出力する
ようにしたので複素乗算処理時間を短縮することができ
る。Since the coefficient generated by adaptive control is generated for one input signal and sequentially repeated, the coefficient generation processing time can be shortened. Since the complex multiplication in the adaptive control is output as the real number and the multiplication result of the real number and the multiplication result of the imaginary number as the imaginary number, the complex multiplication processing time can be shortened.
【0053】ビーム成形における乗算を信号の複素加
算した後で乗算するようにしたので処理時間を短縮させ
ることができる。
適応制御手段の係数の初期値をビーム成形手段の出力
値により決定するようにしたので適応制御の収束を短時
間で行なうことができる。Since the multiplication in the beam forming is performed after the complex addition of the signals, the processing time can be shortened. Since the initial value of the coefficient of the adaptive control means is determined by the output value of the beam shaping means, the adaptive control can be converged in a short time.
【0054】適応制御手段の係数の初期値を適応制御
手段の出力値に基づいて切替えるようにしたので適応制
御の収束を短時間で行なうことができる。
適応制御出力の誤差が一定値以上の場合はビーム成形
出力を直接出力するようにしたので連続した最適な信号
を出力することができる。Since the initial value of the coefficient of the adaptive control means is switched based on the output value of the adaptive control means, the convergence of adaptive control can be performed in a short time. When the error of the adaptive control output is equal to or more than a certain value, the beam forming output is directly output, so that a continuous optimum signal can be output.
【図1】本発明の第1の実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】同実施例のビーム成形手段の具体例である。FIG. 2 is a specific example of a beam shaping unit of the same embodiment.
【図3】同実施例の適応制御手段の具体例である。FIG. 3 is a specific example of adaptive control means of the same embodiment.
【図4】本発明の第5の実施例の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a fifth embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第6の実施例の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a sixth embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第7の実施例の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a seventh embodiment of the present invention.
【図7】同実施例のビーム成形手段の係数メモリの係数
値の具体例である。FIG. 7 is a specific example of coefficient values in a coefficient memory of the beam shaping unit of the embodiment.
1 アンテナ 2 周波数変換器 3 局部発振器 4 90度位相器 5 アナログディジタル変換器 6 ビーム成形手段 7 適応制御手段 62′,71 係数メモリ 72 減算器 73 乗算器 61,74 乗算部 63,75 加算部 70 係数生成部 76 帰還信号発生部 81 出力監視部 82,84 初期値書替部 83 初期値記憶部 85 出力誤差検出部 86 切替部 1 antenna 2 frequency converter 3 local oscillator 4 90 degree phaser 5 Analog-to-digital converter 6 Beam shaping means 7 Adaptive control means 62 ', 71 coefficient memory 72 Subtractor 73 Multiplier 61,74 Multiplier 63,75 adder 70 coefficient generator 76 Feedback signal generator 81 Output monitoring unit 82,84 Initial value rewriting section 83 initial value storage 85 Output error detector 86 switching unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−70216(JP,A) 特開 平3−276903(JP,A) 特開 平3−70221(JP,A) 特開 平5−145454(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 3/26 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-3-70216 (JP, A) JP-A-3-276903 (JP, A) JP-A-3-70221 (JP, A) JP-A-5- 145454 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01Q 3/26
Claims (7)
合して出力するアンテナ結合装置において、 前記M個のアンテナよりの受信信号を同相成分と直交成
分に分離し、分離した信号の各々に係数を乗算し、乗算
結果を加算して指向方向が異なるN個のビームを成形す
るビーム成形手段と、 前記ビーム成形手段より出力されるN個の信号に対して
係数を乗算し、乗算結果を加算した出力が一定になるよ
う各係数を適応制御して生成する適応制御手段と、 を備えたことを特徴とするアンテナ結合装置。1. An antenna combining device for combining and outputting signals received from M antennas, wherein the received signals from the M antennas are separated into an in-phase component and a quadrature component, and each of the separated signals is separated. A beam forming unit that multiplies a coefficient and adds the multiplication results to form N beams with different directing directions, and N signals that are output from the beam forming unit are multiplied by a coefficient to obtain a multiplication result. An antenna coupling device comprising: an adaptive control unit that adaptively controls and generates each coefficient so that the added output becomes constant.
前記ビーム成形手段より出力されるN個の信号に対応す
る係数値を順次信号が入力される毎に1係数のみ更新し
てN回の信号入力で一巡して繰返すようにしたことを特
徴とする請求項1記載のアンテナ結合装置。2. Updating the coefficient values in the adaptive control means,
The coefficient values corresponding to the N signals output from the beam shaping means are updated by one coefficient each time a signal is sequentially input, and the cycle is repeated by N times of signal input. The antenna coupling device according to claim 1.
数の実数部と同相成分の乗算結果を実数に、係数の虚数
部を直交成分の乗算結果を虚数結果として出力するよう
にしたことを特徴とする請求項1記載のアンテナ結合装
置。3. The multiplication of the coefficient in the adaptive control means is such that the multiplication result of the real part of the coefficient and the in-phase component is output as a real number, and the imaginary part of the coefficient is output as the multiplication result of the orthogonal component as an imaginary result. The antenna coupling device according to claim 1, wherein:
乗算を、信号の複素加算後に係数の乗算を行なわせるよ
うにしたことを特徴とする請求項1記載のアンテナ結合
装置。4. The antenna coupling device according to claim 1, wherein the multiplication of each coefficient of the beam shaping means and the signal is performed by multiplying the coefficient after complex addition of the signals.
記ビーム成形手段の出力より決定することを特徴とする
請求項1記載のアンテナ結合装置。5. The antenna coupling device according to claim 1, wherein the initial value of each coefficient of the adaptive control means is determined from the output of the beam shaping means.
応制御手段よりの出力の誤差値に基づいて切替えて設定
するようにしたことを特徴とする請求項1記載のアンテ
ナ結合装置。6. The antenna coupling device according to claim 1, wherein the initial value of each coefficient of the adaptive control means is switched and set based on the error value of the output from the adaptive control means.
或る一定値以上の場合は、前記ビーム成形手段より出力
される信号の中の1出力をアンテナ結合装置出力として
出力するようにしたことを特徴とする請求項1記載のア
ンテナ結合装置。7. If the error value of the output from the adaptive control means is a certain value or more, one of the signals output from the beam shaping means is output as the output of the antenna coupling device. The antenna coupling device according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP28915193A JP3410177B2 (en) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | Antenna coupling device |
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|---|---|---|---|
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| JPH07142919A JPH07142919A (en) | 1995-06-02 |
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