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JP3410182B2 - アンテナ結合装置 - Google Patents
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JP3410182B2 - アンテナ結合装置 - Google Patents

アンテナ結合装置

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JP3410182B2
JP3410182B2 JP31027093A JP31027093A JP3410182B2 JP 3410182 B2 JP3410182 B2 JP 3410182B2 JP 31027093 A JP31027093 A JP 31027093A JP 31027093 A JP31027093 A JP 31027093A JP 3410182 B2 JP3410182 B2 JP 3410182B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【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。 【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」に記載され
ている。 【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を乗した値を各係数
に帰還するようにしている。 【0004】この帰還係数μの値を大にすると、短時間
で収束(干渉波除去)するが、一方、収束した後で安定
性が悪い(干渉波除去特性が悪くなる)現象が生じる。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
のアンテナ結合装置においては、帰還係数μを大にする
と収束は速くなるが安定性は悪くなり、μを小にすると
収束は遅くなるが安定性は良くなっていた。 【0006】本発明は収束性も良く、かつ安定性も良い
アンテナ結合装置を提供することを目的とする。 【0007】 【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。複数のアンテナ
よりの信号に係数を乗算し、乗算結果を合成した出力が
一定になるよう各係数を適応制御して生成するアンテナ
結合装置において、前記合成した出力をアンテナ出力信
号として通過させるか否を制御するスイッチと、前記複
数のアンテナよりの連続するm個のサンプル値を交互に
記憶するデータ記憶部と、前記データ記憶部に記憶され
ているm個のデータを順次読出して各係数を生成させる
動作をj回実行させ、j+1回目は前記スイッチを閉じ
ると共に各係数を生成して合成出力をアンテナ出力信号
として出力するように制御する制御部と、を備える。 【0008】 【作用】データ記憶部では複数のアンテナよりの連続す
るm個のサンプル値を記憶する。制御部では、データ記
憶部に記憶されているm個のデータを順次読出して各係
数を生成させる動作をj回実行する。 【0009】j+1回目においては、スイッチを閉じて
合成出力をアンテナ出力信号として出力させる。以上の
ように、各アンテナより受信した信号の連続するm個の
サンプル値を交互に記憶させ、記憶されているm個のデ
ータを順次読出して係数を生成させる動作をj回実行
し、j+1回目で生成された係数に対する合成出力をア
ンテナ出力信号として出力させるようにしたので、帰還
係数μを小に設定しても、係数の生成がj+1回行なわ
せるため、この間で収束が行なわれ、収束性も良く、ま
た、安定性も良くなる。 【0010】 【実施例】本発明の一実施例を図1および2を参照して
説明する。図1は本発明の実施例の構成図、図2は同実
施例の乗算部および係数生成部の具体例である。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はデータ記憶部、7は切換部、8は乗算部、9は
係数生成部、10は加算部、11はスイッチ、12は制
御部である。 【0011】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n個で構成され同心円もし
くは直線上に等間隔に設置される。各アンテナよりの受
信信号は周波数変換器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。 【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。 【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、 X1 =x1I+jx1Q …(1) ただし、X1 はアンテナ#1系の信号 x1Iはアンテナ#1系の同位相成分 x1Qはアンテナ#1系の直交成分 で表わす。 【0014】つぎに、実施例の動作を容易にするため、
図2を参照してCMAの係数の適応制御について説明す
る。図2において、乗算部8、係数生成部9および加算
部10は図1で説明した通りである。 【0015】乗算部8は乗算器81で構成される。係数
生成部9は、共役器91、係数メモリ92、減算器93
および97、乗算器94,95および96、加算器9
8、および2乗器99で構成される。説明を容易にする
ため、図1で示したデータ記録部6が無いものとして、
A/D5の出力がそのまま乗算部に入力されたものとし
て以後の説明を行なう(従来のアンテナ結合装置に対応
する)。 【0016】また、各アンテナに対応して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81では式(1)で示される信号X(k)と係数
メモリ92に記録されている係数H(k)との乗算を行
なって加算部10に出力する。すなわち X(k)H(k)=[Y(k)] …(2) ただし、X(k)は第k番目のサンプル値 H(k)は第k番目に対する係数値 なる乗算を行なって[Y(k)]を出力する。 【0017】加算部10では乗算部8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)] …(3) なる加算を行ってY(k)を出力する。 【0018】この式(3)で示されるY(k)は実施例
ではスイッチ11に出力されるが、従来のアンテナ結合
装置ではY(k)がアンテナの受信信号として出力され
る。式(3)で示される加算部10の出力Y(k)は係
数生成部9に取込まれる。2乗器99では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
ない、続いて加算器98で加算される。 【0019】すなわち、2乗器99と加算部98によっ
て |Y(k)|2 =(yI (k))2 +(yQ (k))2 …(4) なる演算を行って、信号Y(k)の振幅の2乗値|Y
(k)|2 を求めている。次に減算器97では加算器9
8の出力より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] …(5) が算出される。 【0020】乗算器96では誤差分e(k)に帰還係数
μが乗算され、続いて乗算器95でY(k)が乗算され
る。すなわち、乗算器95の出力には μ[|Y(k)|2 −1]Y(k)=μe(k)Y(k) なる値が出力される。 【0021】一方、共役器91ではX(k)の共役がと
られる。すなわち、 XC (k)=[xI (k)+jxQ (k)]C =xI (k)−jxQ (k) …(6) ただし、Zc はZ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。 【0022】係数メモリ92の第k+1番目の係数値H
(k+1)はH(k)より共役器91の出力と乗算器9
5の出力の乗算結果を減算した値に書替えられる。すな
わち、 H(k+1)=H(k)−μe(k)Y(k)XC (k) …(7) なるH(k+1)の値に書替えられて、次のデータX
(k+1)との乗算が繰返えされる。 【0023】係数Hは、式(7)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(7)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
回も繰返えす必要があり、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。 【0024】本発明では帰還係数μを小さく設定して安
定性を良くし、収束性については以後で説明する手段に
よって改善させている。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8で係数Hを適応制
御して各アンテナの受信号と乗算して合成することによ
り、複数のアンテナによって反射波の到来方向にビーム
のヌール点を作り出すことになり、等価的に反射波方向
のアンテナ利得を減少させて反射波を除去しているから
である。 【0025】つぎに、図1を参照して収束性の改善につ
いて説明する。データ記憶部6AはA/D5より出力さ
れるm個のデータを記憶する。またデータ記憶部6Bは
A/D5より続いて出力されるm個のデータを記憶す
る。すなわち、切替部7はデータ記憶部6Aにデータが
m個記憶されるとデータ記憶部6Bに切替えて続くm個
を記憶させる動作を交互に繰返えさせる。 【0026】制御部12は、データ記憶部6A(または
6B)にm個のデータの記憶を完了されると、記憶され
たm個のデータを順次読出して図2を参照して説明した
係数Hの算出動作をj回実行させる。次に、j+1回目
はスイッチ11を閉じ出力Y(k)を出力させると共
に、通常のA/D5のサンプリング速度でデータを読出
して係数Hを算出してY(k)を出力する。 【0027】すなわち、スイッチ11は第1回より第j
回で行なわれる係数算出時は開にしてY(k)を出力さ
せず、第j+1回目に得られたY(k)を出力する。す
なわち、図3に示すように、時間T1 ではデータ記憶部
Aがm個のデータを記憶し、データ記憶部Bに記憶され
ているデータによって処理を行ない、時間T 2 では逆に
データ記憶部Aに記憶されているデータによって処理を
行って、データ記憶部Aにデータ記憶する。 【0028】時間T2 でのデータ記憶部Aに記憶されて
いるデータ処理は、第1回より第j回までの処理は第j
+1回目の最初の出力Y(I)が出力される時間までに
実行される。したがって、アンテナ結合装置より出力さ
れる信号はデータ記憶部にm個のデータが記憶される時
間Tだけ遅延されて出力される。 【0029】このように、記憶されたm個のデータに対
してj+1回係数生成処理が実行されるため、前述した
ように、帰還係数μを小さく設定しても式(7)の演算
が何回も実行されるため係数Hの定常値に近くなり、収
束性を改善する。なお実施例では制御部12はj+1回
目に算出された合成出力Yをスイッチ11を閉じて出力
するようにしていたが、例えば加算部10の出力にメモ
リを接続し、接続したメモリへの記録をj+1回目の加
算部10の出力値を記録させて、記録したデータをサン
プリング時間間隔で読出して出力させるようにしても良
い。なおこの場合はスイッチの機能はメモリに持たせ、
データを記録させるか否かをスイッチさせるようにな
る。 【0030】なお実施例では繰返し処理をj回行なうよ
うにしていたが、J=1でも良く、第2回目に対してス
イッチ11を閉じてY(k)を出力させるようにしても
良い。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。 【0031】 【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。各アンテナより受信した信号の連続
するm個のサンプル値を交互に記録させ、記録されてい
るm個のデータを順次読出して係数を生成させる動作を
j回実行し、j+1回目で生成された係数に対する合成
出力をアンテナ出力信号として出力させるようにしたの
で、帰還係数μを小に設定しても、係数の生成がj+1
回行なわせるため、この間で収束が行なわれ、収束性も
良く、また、安定性も良くなる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例の構成図である。 【図2】同実施例の乗算部および係数生成部の具体例で
ある。 【図3】同実施例の動作説明図である。 【符号の説明】 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 データ記憶部 7 切換部 8 乗算部 9 係数生成部 10 加算部 11 スイッチ 12 制御部 81,94,95,96 乗算器 91 共役器 92 係数メモリ 93,97 減算器 98 加算器 99 2乗器
───────────────────────────────────────────────────── 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2−39704(JP,A) 特開 平1−251904(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 3/26

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 複数のアンテナよりの信号に係数を乗算
    し、乗算結果を合成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アンテナ結合装置において、 前記合成した出力をアンテナ出力信号として通過させる
    か否を制御するスイッチと、 前記複数のアンテナよりの連続するm個のサンプル値を
    交互に記憶するデータ記憶部と、 前記データ記憶部に記憶されているm個のデータを順次
    読出して各係数を生成させる動作をj回実行させ、j+
    1回目は前記スイッチを閉じると共に各係数を生成して
    合成出力をアンテナ出力信号として出力するように制御
    する制御部と、を備えたことを特徴とするアンテナ結合
    装置。
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