JP2000111630A - Radio wave incoming direction inferring method and its device - Google Patents
Radio wave incoming direction inferring method and its deviceInfo
- Publication number
- JP2000111630A JP2000111630A JP10284433A JP28443398A JP2000111630A JP 2000111630 A JP2000111630 A JP 2000111630A JP 10284433 A JP10284433 A JP 10284433A JP 28443398 A JP28443398 A JP 28443398A JP 2000111630 A JP2000111630 A JP 2000111630A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- arrival
- signals
- radio wave
- normalized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 73
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 25
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 23
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 6
- 230000001934 delay Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 36
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 5
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電波到来方向推定
方法及びその装置に係わり、特に、N(ここで、Nは3
以上の整数)個のアンテナで捉えた信号電波の中で時間
的に近接して到来する複数の信号成分のそれぞれの到来
方向を安定に、かつ、正確に推定することが可能な電波
到来方向推定方法及びその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for estimating the direction of arrival of radio waves, and more particularly to N (where N is 3).
Radio signal arrival direction estimation that can stably and accurately estimate the direction of arrival of each of multiple signal components arriving close in time in signal radio waves captured by the above (integer) antennas A method and an apparatus therefor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、所定領域内を適宜移動する移動体
の現在位置を追尾するために、電波を利用した移動体追
尾方式が知られている。この移動体追尾方式は、移動体
が信号電波を送信する送信機を携帯し、送信機から放射
された信号電波を受ける複数のアンテナを備えた基地局
を所要領域の近傍に配置しているものである。基地局
は、時間的に近接して到来する複数の信号電波の中で最
も早く到来する信号電波成分、即ち、到来信号電波成分
の中で最も遅延時間の短い信号成分を主信号成分として
抽出し、この主信号成分の到来方向を求めることによ
り、信号電波の発信源の位置を特定することができる。
そして、信号電波の発信源が移動体の携帯する送信機で
あれば、移動体の現在位置を追尾することができる。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a moving object tracking method using radio waves in order to track the current position of a moving object that appropriately moves within a predetermined area. In this mobile tracking method, a mobile carries a transmitter for transmitting signal radio waves, and a base station having a plurality of antennas for receiving signal radio waves radiated from the transmitter is arranged near a required area. It is. The base station extracts, as the main signal component, the signal wave component arriving earliest among the plurality of signal wave arriving close in time, that is, the signal component having the shortest delay time among the arriving signal wave components. By determining the arrival direction of the main signal component, the position of the source of the signal radio wave can be specified.
If the source of the signal radio wave is a transmitter carried by the mobile, the current position of the mobile can be tracked.
【0003】この場合、このような移動体追尾方式にお
いては、移動体が携帯する送信機と基地局との間で送受
信される信号変調方式に、種々の信号変調方式を用いる
ことが可能であるが、その信号変調方式の中の1つにP
N(疑似ランダムノイズ)符号を用いた拡散変調方式が
ある。In this case, in such a mobile object tracking system, various signal modulation systems can be used as a signal modulation system transmitted and received between a transmitter carried by the mobile object and a base station. Is one of the signal modulation schemes
There is a spread modulation method using an N (pseudo random noise) code.
【0004】ここで、図9は、前記移動体追尾方式に用
いられる既知の電波到来方向推定装置の構成の一例を示
すブロック図であり、4個のアンテナを用いる場合の構
成例を示すものである。FIG. 9 is a block diagram showing an example of a configuration of a known radio wave direction-of-arrival estimation device used in the mobile object tracking system, and shows an example of a configuration in which four antennas are used. is there.
【0005】図9に示されるように、既知の電波到来方
向推定装置は、4個のアンテナ11乃至14 と、4個の
正規化信号発生部21 乃至24 と、4個の自己相関行列
発生部31 乃至34 と、平均化自己相関行列発生部4
と、高分解能信号処理部5と、相互相関行列発生部6
と、到来信号発生部7と、到来角推定部8と、信号出力
端子9とからなっている。[0005] As shown in FIG. 9, the known DOA estimation apparatus includes four antennas 1 1 to 1 4, and four normalized signal generating unit 2 1 to 2 4, four self a correlation matrix generating section 3 1 to 3 4, averaged autocorrelation matrix generator 4
And a high-resolution signal processing unit 5 and a cross-correlation matrix generation unit 6
, An arrival signal generation unit 7, an arrival angle estimation unit 8, and a signal output terminal 9.
【0006】そして、正規化信号発生部21 は、入力が
アンテナ11 に接続され、出力が自己相関行列発生部3
1 の入力と相互相関行列発生部6の対応する入力に接続
される。正規化信号発生部22 は、入力がアンテナ12
に接続され、出力が自己相関行列発生部32 の入力と相
互相関行列発生部6の対応する入力に接続される。正規
化信号発生部23 は、入力がアンテナ13 に接続され、
出力が自己相関行列発生部33 の入力と相互相関行列発
生部6の対応する入力に接続される。正規化信号発生部
24 は、入力がアンテナ14 に接続され、出力が自己相
関行列発生部34 の入力と相互相関行列発生部6の対応
する入力に接続される。平均化自己相関行列発生部4
は、4つの入力がそれぞれ自己相関行列発生部31 乃至
34 の各出力に接続され、出力が高分解能信号処理部5
の入力に接続される。到来信号発生部7は、6つの入力
がそれぞれ相互相関行列発生部6の対応する出力に接続
されるとともに、2つの入力が高分解能信号処理部5の
対応する2つの出力(到来信号数出力、信号遅延時間出
力)に接続され、6つの出力が到来角推定部8の対応す
る6つの入力にそれぞれ接続される。到来角推定部8
は、出力が信号出力端子9に接続される。この場合、高
分解能信号処理部5には、例えば、マルチプル・シグナ
ル・クラシフィケーション(MUSIC)法を用いた高
時間分解能信号処理装置である。[0006] Then, the normalized signal generator 2 1 has an input connected to the antenna 1 1, the output is the autocorrelation matrix generator 3
1 input and a corresponding input of the cross-correlation matrix generator 6. The input of the normalized signal generator 2 2 is the antenna 1 2
Is connected to the output is connected to a corresponding input of the input autocorrelation matrix generation unit 3 2 and the cross-correlation matrix generation unit 6. Normalized signal generating unit 2 3 has an input connected to the antenna 1 3,
Output is connected to the corresponding input of the input autocorrelation matrix generator 3 3 and the cross-correlation matrix generation unit 6. Normalized signal generating unit 2 4 has an input connected to the antenna 1 4, the output is connected to the corresponding input of the input autocorrelation matrix generator 3 4 and the cross-correlation matrix generation unit 6. Averaging autocorrelation matrix generator 4
It has four inputs connected to respective outputs of the autocorrelation matrix generation unit 3 1 to 3 4, output high resolution signal processing unit 5
Connected to the input of The arriving signal generator 7 has six inputs connected to corresponding outputs of the cross-correlation matrix generator 6 and two inputs having two corresponding outputs (the number of arriving signals output, Signal delay time output), and the six outputs are respectively connected to the corresponding six inputs of the angle-of-arrival estimation unit 8. Arrival angle estimation unit 8
Has an output connected to the signal output terminal 9. In this case, the high-resolution signal processing unit 5 is, for example, a high-time-resolution signal processing device using a multiple signal classification (MUSIC) method.
【0007】また、図2は、図9に図示された各正規化
信号発生部21 乃至24 の構成の一例を示すブロック図
であり、後述する本発明の電波到来方向推定装置に用い
られる各正規化信号発生部の構成と同じ構成のものであ
る。[0007] FIG. 2 is a block diagram showing an example of the illustrated configuration of the normalized signal generating unit 2 1 2 4 9, used in the radio wave arrival direction estimating apparatus of the present invention described later It has the same configuration as the configuration of each normalized signal generation unit.
【0008】図2に示すように、各正規化信号発生部2
1 乃至24 は、同じ構成のもので、受信部10と、第1
フーリエ変換部11と、第1フィルタ手段12と、参照
信号発生部13と、第2フーリエ変換部14と、第2フ
ィルタ手段15と、除算部16と、雑音除去処理部17
と、受信信号入力端子18と、正規化信号出力端子19
とからなっている。この場合、受信部10は、ベースバ
ンド(以下、BBという)信号発生部20と、アナログ
−ディジタル(以下、A/Dという)変換部21と、メ
モリ22とからなり、雑音除去処理部17は、周波数窓
乗算部23と、フーリエ変換部24と、雑音除去部25
と、逆フーリエ変換部26と、周波数窓除算部27とか
らなる。As shown in FIG. 2, each normalized signal generator 2
1-2 4, of the same configuration, a receiving portion 10, the first
Fourier transform unit 11, first filter means 12, reference signal generation unit 13, second Fourier transform unit 14, second filter means 15, division unit 16, noise removal processing unit 17
, A received signal input terminal 18 and a normalized signal output terminal 19
It consists of In this case, the receiving unit 10 includes a baseband (hereinafter, referred to as BB) signal generating unit 20, an analog-digital (hereinafter, referred to as A / D) converting unit 21, and a memory 22, and the noise removing processing unit 17 includes: , Frequency window multiplying unit 23, Fourier transform unit 24, noise removing unit 25
And an inverse Fourier transform unit 26 and a frequency window dividing unit 27.
【0009】そして、受信部10は、入力が受信信号入
力端子18に接続され、出力が第1フーリエ変換部11
の入力に接続される。第1フィルタ手段12は、入力が
第1フーリエ変換部11の出力に接続され、出力が除算
部16の第1入力に接続される。参照信号発生部13
は、出力が第2フーリエ変換部14の入力に接続され
る。第2フィルタ手段15は、入力が第2フーリエ変換
部14の出力に接続され、出力が除算部16の第2入力
に接続される。雑音除去処理部17は、入力が除算部1
6の出力に接続され、出力が正規化信号出力端子19に
接続される。The receiving unit 10 has an input connected to the received signal input terminal 18 and an output connected to the first Fourier transform unit 11.
Connected to the input of The input of the first filter unit 12 is connected to the output of the first Fourier transform unit 11, and the output is connected to the first input of the division unit 16. Reference signal generator 13
Has an output connected to the input of the second Fourier transform unit 14. The second filter means 15 has an input connected to the output of the second Fourier transform unit 14 and an output connected to the second input of the divider 16. The input of the noise removal processing unit 17 is
6 and the output is connected to the normalized signal output terminal 19.
【0010】また、受信部10において、BB信号発生
部20は、入力が受信部10の入力に接続され、出力が
A/D変換部21の入力に接続される。メモリ22は、
入力がA/D変換部21の出力に接続され、出力が受信
部10の出力に接続される。雑音除去処理部17におい
て、周波数窓乗算部23は、入力が雑音除去処理部17
の入力に接続され、出力がフーリエ変換部24の入力に
接続される。雑音除去部25は、入力がフーリエ変換部
24の出力に接続され、出力が逆フーリエ変換部26の
入力に接続される。周波数窓除算部27は、入力が逆フ
ーリエ変換部26の出力に接続され、出力が雑音除去処
理部17の出力に接続される。In the receiving unit 10, the input of the BB signal generating unit 20 is connected to the input of the receiving unit 10, and the output is connected to the input of the A / D converting unit 21. The memory 22
The input is connected to the output of the A / D converter 21, and the output is connected to the output of the receiver 10. In the noise removal processing unit 17, the input of the frequency window multiplication unit 23 is
, And the output is connected to the input of the Fourier transform unit 24. The input of the noise removing unit 25 is connected to the output of the Fourier transform unit 24, and the output is connected to the input of the inverse Fourier transform unit 26. The frequency window divider 27 has an input connected to the output of the inverse Fourier transformer 26 and an output connected to the output of the noise removal processor 17.
【0011】続く、図10は、図9に図示された4個の
アンテナ11 乃至14 の配置状態と信号電波の到来状態
の一例を示す構成図である。[0011] followed, FIG. 10 is a block diagram showing an example of the four incoming state of the configuration state and signal wave antenna 1 1 to 1 4 shown in FIG.
【0012】図10に示されるように、4個のアンテナ
11 乃至14 は、基準点Oを通って延びるX軸と、基準
点Oを通ってX軸と直交する方向に延びるY軸からなる
平面上の、基準点Oを中心とする半径r’(ここで、
r’は、信号電波の波長をλとした場合、0.36λに
選ばれる)の円周上に等角度間隔に配置され、4素子円
形アレーアンテナを構成する。[0012] As shown in FIG. 10, the four antennas 1 1 to 1 4, the X axis extending through the reference point O, a Y-axis extending in a direction orthogonal to the X-axis through the reference point O A radius r ′ about a reference point O on a plane
r ′ is selected to be 0.36λ, where λ is the wavelength of the signal radio wave), and is arranged at equal angular intervals on the circumference of the circle to form a four-element circular array antenna.
【0013】この場合、信号電波はPN(疑似ランダム
ノイズ)符号で拡散変調された信号を含む伝搬波であっ
て、その第1波は、前記平面に平行で、X軸に対して5
0°の方位角方向から到来し、その第2波は、前記平面
に平行で、X軸に対して0°の方位角方向から到来する
ものとし、第1波に対して第2波が相対的に0.25チ
ップ(Tc)だけ遅延している例を示している。In this case, the signal wave is a propagation wave including a signal spread-modulated with a PN (pseudo-random noise) code, and the first wave is parallel to the plane and 5 ° with respect to the X axis.
Arriving from an azimuth direction of 0 °, the second wave is parallel to the plane and arriving from an azimuth direction of 0 ° with respect to the X axis, and the second wave is relative to the first wave. In this example, the delay is 0.25 chip (Tc).
【0014】また、図11は、送信側において、送信デ
ータ(周期T)がPN符号で拡散変調され、さらにその
帯域を制限した帯域制限拡散変調信号の一例を示す信号
波形図である。FIG. 11 is a signal waveform diagram showing an example of a band-limited spread modulation signal in which transmission data (period T) is spread-modulated by a PN code on the transmission side and the band is further restricted.
【0015】図12は、4個の正規化信号発生部21 乃
至24 の中の1つ、例えば、正規化信号発生部21 のB
B信号発生部20から出力されるBB拡散変調信号の一
例を示す信号波形図である。図中、実線で示される曲線
aは同相チャネルの信号、点線で示される曲線bは直交
チャネルの信号である。[0015] Figure 12 is one of the four normalized signal generating unit 2 1 to 2 4, for example, normalized signal generating unit 2 1 B
FIG. 3 is a signal waveform diagram illustrating an example of a BB spread modulation signal output from a B signal generation unit 20. In the figure, a curve a shown by a solid line is a signal of an in-phase channel, and a curve b shown by a dotted line is a signal of an orthogonal channel.
【0016】図13は、正規化信号発生部21 の第2フ
ーリエ変換部14から出力される周波数領域参照信号の
一例を示す信号波形図である。図中、周波数帯域幅Aの
部分は、第2フィルタ手段15で抽出される周波数領域
である。[0016] Figure 13 is a signal waveform diagram showing an example of a frequency domain reference signal outputted from the normalization signal generator 2 1 of the second Fourier transform unit 14. In the figure, the portion of the frequency bandwidth A is a frequency region extracted by the second filter unit 15.
【0017】図14は、正規化信号発生部21 の第1フ
ーリエ変換部11から出力される周波数領域受信信号の
一例を示す信号波形図である。図中、周波数帯域幅Bの
部分は、第1フィルタ手段12で抽出される周波数領域
である。[0017] FIG. 14 is a signal waveform diagram showing an example of the frequency-domain received signal outputted from the first Fourier transform unit 11 of the normalized signal generating unit 2 1. In the figure, the portion of the frequency bandwidth B is a frequency region extracted by the first filter unit 12.
【0018】図15は、雑音除去処理部17に入力され
る雑音成分を含む正規化信号、及び、雑音除去処理部1
7から出力される雑音成分が除かれた正規化信号の各一
例を示す信号波形図である。図中、点線で示される曲線
aは雑音成分を含んだ正規化信号、実線で示される曲線
bは雑音成分を除去した正規化信号である。FIG. 15 shows a normalized signal including a noise component input to the noise removal processing unit 17 and the noise removal processing unit 1.
FIG. 7 is a signal waveform diagram illustrating each example of a normalized signal from which a noise component output from FIG. 7 has been removed. In the figure, a curve a shown by a dotted line is a normalized signal containing a noise component, and a curve b shown by a solid line is a normalized signal from which the noise component has been removed.
【0019】図16は、高分解能信号処理部5から出力
される相関計量信号の一例を示す信号波形図である。FIG. 16 is a signal waveform diagram showing an example of the correlation metric signal output from the high-resolution signal processing section 5.
【0020】前記構成による既知の電波到来方向推定装
置の動作について、図2、図9乃至図16を参照して説
明する。The operation of the known radio wave direction-of-arrival estimation device having the above configuration will be described with reference to FIG. 2, and FIGS. 9 to 16.
【0021】この場合、送信側(図示なし)から送信さ
れる信号電波は、送信データをPSK(位相シフトキー
イング)等の変調を行って形成した1次変調信号にPN
符号を乗算して拡散変調信号を形成し、さらにこの拡散
変調信号の帯域を制限して図11に示されるような帯域
制限拡散変調信号を形成し、この帯域制限拡散変調信号
が送信信号に周波数変換されて送信されるものである。In this case, the signal radio wave transmitted from the transmitting side (not shown) is obtained by converting the transmission data into a primary modulation signal formed by performing modulation such as PSK (phase shift keying).
A code is multiplied to form a spread modulated signal, and the band of the spread modulated signal is further restricted to form a band limited spread modulated signal as shown in FIG. It is converted and transmitted.
【0022】また、この電波到来方向推定装置の動作説
明の中の4個の正規化信号発生部21 乃至24 の動作に
ついては、それぞれ、4個のアンテナ11 乃至14 が受
信する信号電波に応じて取扱う信号波形が異なるだけで
同じ動作が行なわれる。このため、ここでは正規化信号
発生部21 の動作だけを説明し、他の正規化信号発生部
22 乃至24 の動作の説明は省略する。Further, the four operation normalized signal generating unit 2 1 to 2 4 in the description of the operation of the radio wave arrival direction estimating apparatus, respectively, four antennas 1 1 to signal 1 4 receives The same operation is performed only with a different signal waveform handled according to the radio wave. Therefore, where the description of the operation of the normalization signal generator 2 by one of the operation was described, other normalized signal generating unit 2 2 to 2 4 are omitted.
【0023】送信側から図11に示されるような拡散変
調された信号が周波数変換されて送信されると、図10
に示されるように、4個のアンテナ11 乃至14 は、そ
れぞれ、第1波及び第2波を含む信号電波を捉える。When the spread-modulated signal as shown in FIG. 11 is frequency-converted and transmitted from the transmitting side,
As shown in FIG. 2, the four antennas 11 to 14 respectively capture signal radio waves including the first wave and the second wave.
【0024】4個のアンテナ11 乃至14 で捉えられた
信号電波は、それぞれ、受信信号として4個の正規化信
号発生部21 乃至24 の対応する受信部10に供給され
る。このとき、正規化信号発生部21 においては、以下
に述べるような動作が行なわれる。The signal wave captured by the four antennas 1 1 to 1 4 are supplied to the corresponding reception unit 10 of the four normalized signal generating unit 2 1 to 2 4 as a received signal. At this time, in the normalized signal generating unit 2 1, it is carried out the operation as described below.
【0025】まず、受信部10のBB信号発生部20
は、図12に示されるようなBBアナログ拡散変調信号
を再生し、A/D変換部21は、BBアナログ拡散変調
信号をBBディジタル拡散変調信号に変換してメモリ2
2に出力する。First, the BB signal generator 20 of the receiver 10
Reproduces a BB analog spread modulation signal as shown in FIG. 12, and the A / D converter 21 converts the BB analog spread modulation signal into a BB digital spread modulation signal,
Output to 2.
【0026】次に、第1フーリエ変換部11は、BBデ
ィジタル拡散変調信号をフーリエ変換して図14に示さ
れるような信号波形の周波数領域受信信号に変換する。Next, the first Fourier transformer 11 Fourier-transforms the BB digital spread-spectrum modulated signal into a frequency-domain received signal having a signal waveform as shown in FIG.
【0027】次いで、第1フィルタ手段12は、周波数
領域受信信号の周波数帯域を図14に図示された帯域幅
Bの範囲になるように制限し、除算部16に供給する。Next, the first filter means 12 limits the frequency band of the frequency domain received signal so as to fall within the range of the bandwidth B shown in FIG.
【0028】一方、参照信号発生部13は、参照信号と
して図11に図示されたような帯域制限PN符号を発生
する。この帯域制限PN符号は、送信側において送信デ
ータを拡散変調する際に用いたPN符号と同じ符号を帯
域制限して得たものであり、1送信データ期間(1T)
における帯域制限拡散変調信号と同じである。On the other hand, the reference signal generator 13 generates a band-limited PN code as shown in FIG. 11 as a reference signal. This band-limited PN code is obtained by band-limiting the same code as the PN code used when the transmission data is spread-modulated, and is one transmission data period (1T).
Is the same as that of the band-limited spread modulation signal.
【0029】次に、第2フーリエ変換部14は、参照信
号をフーリエ変換して図13に示されるような信号波形
の周波数領域参照信号に変換する。Next, the second Fourier transformer 14 Fourier-transforms the reference signal to convert it into a frequency-domain reference signal having a signal waveform as shown in FIG.
【0030】次いで、第2フィルタ手段15は、周波数
領域参照信号の周波数帯域を図13に図示された帯域幅
Aの範囲になるように制限し、除算部16に供給する。
この場合、、帯域幅Aと帯域幅Bとは同じ帯域幅で、と
もに(1/Tc)になるように選ばれる。Next, the second filter means 15 limits the frequency band of the frequency domain reference signal so as to fall within the range of the bandwidth A shown in FIG.
In this case, the bandwidth A and the bandwidth B are selected so as to have the same bandwidth and both become (1 / Tc).
【0031】除算部16は、周波数領域受信信号に対し
て周波数領域参照信号を基準とした比を各周波数毎に計
算し、図15の点線で示される曲線aのような雑音成分
を含んだ正規化信号を発生する。The division unit 16 calculates a ratio based on the frequency domain reference signal to the frequency domain received signal for each frequency, and obtains a normal signal including a noise component such as a curve a shown by a dotted line in FIG. Generates an activation signal.
【0032】次に、雑音処理除去部17は、周波数窓乗
算部23で雑音成分を含んだ正規化信号に周波数窓信号
を乗算し、フーリエ変換部24で周波数窓信号を乗算し
た正規化信号をフーリエ変換して時間領域信号に変換
し、雑音除去部25で時間領域信号中の雑音成分を除去
し、逆フーリエ変換部26で時間領域信号をフーリエ変
換して周波数領域の正規化信号に再変換し、周波数窓除
算部27で正規化信号を周波数窓信号で除算して、図1
5の実線で示される曲線bのような雑音成分を含まない
正規化信号X1 を形成し、正規化信号出力端子19から
出力される。Next, the noise processing and removing unit 17 multiplies the normalized signal including the noise component by the frequency window signal at the frequency window multiplying unit 23 and multiplies the normalized signal including the frequency window signal by the Fourier transform unit 24 to obtain the normalized signal. Fourier transform is performed to convert the signal into a time domain signal, a noise removing unit 25 removes a noise component in the time domain signal, and an inverse Fourier transform unit 26 performs a Fourier transform on the time domain signal to re-convert it into a frequency domain normalized signal. The frequency window divider 27 divides the normalized signal by the frequency window signal,
5, a normalized signal X 1 containing no noise component such as a curve b shown by a solid line is formed and output from the normalized signal output terminal 19.
【0033】以上の説明は、正規化信号発生部21 の動
作に関するものであるが、他の正規化信号発生部22 乃
至24 においても同様の動作が行なわれ、それぞれ雑音
成分を含まない正規化信号X2 乃至X4 が形成される。The above description is with respect to operation of the normalized signal generating unit 2 1, another similar operation also in the normalized signal generating unit 2 2 to 2 4 is performed, does not include a noise component, respectively normalized signal X 2 to X 4 are formed.
【0034】続いて、図9において、4個の自己相関行
列発生部31 乃至34 は、対応する4つの正規化信号発
生部21 乃至24 が発生した正規化信号X1 乃至X4 を
各別に受け、対応する自己相関行列を発生する。一例と
して、正規化信号発生部21は、正規化信号X1 と正規
化信号X1 の複素共役信号との積を周波数成分毎に計算
する等の信号処理を行って自己相関行列を発生する。他
の正規化信号発生部22 乃至24 も同様にして自己相関
行列を発生する。[0034] Subsequently, in FIG. 9, four autocorrelation matrix generation unit 3 1 to 3 4, corresponding four normalized signal generating unit 2 1 to 2 4 normalized signal X 1 to X 4 which occurs And generates a corresponding autocorrelation matrix. As an example, the normalized signal generating unit 2 1 generates an autocorrelation matrix by performing signal processing such as calculating the product of the complex conjugate signal of the normalized signal X 1 and the normalized signal X 1 for each frequency component . Generating an autocorrelation matrix and the other normalized signal generating unit 2 2 to 2 4 similarly.
【0035】平均化自己相関行列発生部4は、4個の自
己相関行列発生部31 乃至34 がそれぞれ発生する4個
の自己相関行列を、自己相関行列の要素毎に平均をとっ
て求めた平均化自己相関行列を発生し、高分解能信号処
理部5に供給する。The averaging auto-correlation matrix generator 4 obtains the four auto-correlation matrices generated by the four auto-correlation matrix generators 3 1 to 3 4 by averaging for each element of the auto-correlation matrix. The averaged autocorrelation matrix is generated and supplied to the high-resolution signal processing unit 5.
【0036】高分解能信号処理部5は、平均化自己相関
行列をMUSIC法を用いて高い時間分解能で解析し、
図16に図示されるような相関計量信号を形成し、得ら
れた相関計量信号に基づいて相関計量値が所定値以上あ
るピーク計量値の数を計数して到来信号数を定める。ま
た、そのピーク計量値をとる際の遅延時間を計測し、各
到来信号遅延時間を定めて、到来信号数及び各到来信号
遅延時間を到来信号発生部7に供給する。図16に図示
された例の場合は、到来信号数(ピーク計量値の数)は
2で、各到来信号遅延時間は第1波が16.05Tc、
第2波が16.36Tcであり、第1波に対する第2波
の相対信号遅延時間は0.31Tcである。The high-resolution signal processing unit 5 analyzes the averaged autocorrelation matrix with high time resolution using the MUSIC method,
A correlation metric signal as shown in FIG. 16 is formed, and the number of incoming signals is determined by counting the number of peak metric values having a correlation metric value equal to or greater than a predetermined value based on the obtained correlation metric signal. In addition, the delay time at the time of taking the peak measurement value is measured, each arrival signal delay time is determined, and the number of arrival signals and each arrival signal delay time are supplied to the arrival signal generation unit 7. In the case of the example shown in FIG. 16, the number of arriving signals (the number of peak measurement values) is 2, and the arriving signal delay time is 16.05 Tc for the first wave,
The second wave is 16.36 Tc, and the relative signal delay time of the second wave with respect to the first wave is 0.31 Tc.
【0037】また、相互相関行列発生部6は、4個の正
規化信号発生部21 乃至24 が発生した正規化信号X1
乃至X4 を受け、4個の正規化信号X1 乃至X4 の中の
それぞれ異なる第1及び第2の正規化信号の6つの組み
合わせに対して、第1の正規化信号と第2の正規化信号
の複素共役信号との積を周波数成分毎に計算して得た6
つの相互相関行列を発生する。ここで、4個の正規化信
号X1 乃至X4 の任意の2つの組合せの数は6になるの
で、6個の相互相関行列が発生される。Further, the cross-correlation matrix generation unit 6 includes four normalized signal generating unit 2 1 to normalized signal X 1 2 4 occurs
To undergo X 4, 4 pieces of relative six combinations of different first and second normalized signals in the normalized signal X 1 to X 4, first normalized signal and the second normal 6 obtained by calculating the product of the normalized signal and the complex conjugate signal for each frequency component
Generate two cross-correlation matrices. Here, since the number of any two combinations of the four normalized signals X 1 to X 4 is 6, six cross-correlation matrices are generated.
【0038】到来信号発生部7は、相互相関行列発生部
6が発生した6つの相互相関行列及び高分解能信号処理
部5が発生する到来信号数(K個)及びK個の到来信号
遅延時間を受け、相互相関行列単位に到来信号数K個分
の到来信号を計算し、K個の到来信号のそれぞれについ
て6通りの到来信号を発生し、到来角推定部8に供給す
る。この場合、6通りの到来信号には、到来信号の振幅
の情報と、到来信号の到来天頂角及び到来方位角の情報
とがそれぞれ到来信号数K個分だけ含まれている。な
お、図16に図示されている例の場合には、K=2とな
る。The arriving signal generator 7 calculates the six cross-correlation matrices generated by the cross-correlation matrix generator 6 and the number (K) of arriving signals generated by the high-resolution signal processor 5 and the K arriving signal delay times. Then, the number of arriving signals corresponding to the number of arriving signals K is calculated for each cross-correlation matrix, six types of arriving signals are generated for each of the K arriving signals, and supplied to the angle-of-arrival estimating unit 8. In this case, the six types of arriving signals include information on the amplitude of the arriving signal and information on the zenith angle and the azimuth of the arriving signal for each of the K signals. In the example shown in FIG. 16, K = 2.
【0039】到来角推定部8は、到来信号発生部7がK
個の到来信号のそれぞれについて発生した6通りの到来
信号を受け、6通りの到来信号の位相を相互に比較し、
到来信号毎にその到来方向(到来天頂角及び到来方位
角)を計算し、計算結果を信号出力端子9から出力す
る。この場合、図16に図示された例のように、到来信
号数が2個であると推定されたとき(K=2)に、この
2個の到来信号の到来角を推定すれば、第1波の到来方
位角は50.7°になり、第2波の到来方位角は6.2
°になる。The arrival angle estimating unit 8 is configured such that the arrival signal
Receiving the six incoming signals generated for each of the three incoming signals, comparing the phases of the six incoming signals with each other,
The arrival direction (the arrival zenith angle and the arrival azimuth angle) of each arrival signal is calculated, and the calculation result is output from the signal output terminal 9. In this case, as in the example shown in FIG. 16, when it is estimated that the number of arriving signals is two (K = 2), if the arrival angles of these two arriving signals are estimated, the first The arrival angle of the wave is 50.7 °, and the arrival angle of the second wave is 6.2.
°.
【0040】このように、既知の電波到来方向推定装置
は、第1波、第2波等の到来信号を抽出するとともに、
それら到来信号の到来方向を求めることができる。As described above, the known radio wave arrival direction estimating apparatus extracts the arrival signals such as the first wave and the second wave, and
The direction of arrival of these incoming signals can be determined.
【0041】[0041]
【発明が解決しようとする課題】前記既知の電波到来方
向推定装置は、時間的に近接して到来する信号成分を抽
出できるだけでなく、その到来方向を比較的正確に知る
ことができるものであるが、正規化信号発生部21 乃至
24 が発生する正規化信号X1 乃至X4 に雑音成分が含
まれているため、このような正規化信号X1 乃至X4 に
基づいて高分解能信号処理部5で到来信号遅延時間を求
めた場合、正規化信号X1 乃至X4 中の雑音成分の影響
を受けて、到来信号遅延時間にオフセット成分が加わ
り、到来信号発生部7において常時正確な到来信号を発
生させることができなくなる。The known radio wave direction-of-arrival estimating apparatus can not only extract a signal component arriving close in time but also know the direction of arrival relatively accurately. but since the normalized signal generating unit 2 1 to 2 4 is contained noise components normalized signal X 1 to X 4 occurs, the high resolution signal based on such a normalized signal X 1 to X 4 When the arriving signal delay time is obtained by the processing unit 5, an offset component is added to the arriving signal delay time under the influence of noise components in the normalized signals X 1 to X 4. The incoming signal cannot be generated.
【0042】その結果、前記既知の電波到来方向推定装
置は、主信号成分の到来方向を正しく求めることができ
ない場合が生じたり、主信号成分以外の他の信号成分の
到来方向を正しく求めることができない場合が生じると
いう問題を有している。As a result, the known radio wave direction-of-arrival estimation device may not be able to correctly determine the direction of arrival of the main signal component, or may correctly determine the direction of arrival of signal components other than the main signal component. There is a problem that it may not be possible.
【0043】最も、前記既知の電波到来方向推定装置
は、正規化信号発生部21 乃至24 内に雑音除去処理部
17を配置し、正規化信号X1 乃至X4 中の雑音成分を
雑音除去処理部17によって除去するようにしている
が、このような雑音除去処理部17を配置しても、MU
SIC法のような手法を用いる高分解能信号処理によっ
て得られる信号遅延時間には、オフセットが含まれると
いう本質的な問題がある。[0043] Most, the known DOA estimation apparatus, a noise removing unit 17 is arranged to normalize the signal generating unit 2 1 a 2 4, the noise of the noise component of the normalized signal X 1 through in X 4 The noise is removed by the removal processing unit 17, but even if such a noise removal processing unit 17 is arranged, the MU
There is an essential problem that the signal delay time obtained by high-resolution signal processing using a technique such as the SIC method includes an offset.
【0044】従って、到来信号発生部7において常時正
確な到来信号を発生させることができない。Therefore, the incoming signal generator 7 cannot always generate an accurate incoming signal.
【0045】その結果、前記既知の電波到来方向推定装
置は、依然として、雑音除去処理部17を配置しても、
主信号成分の到来方向を正しく求めることができない場
合が生じたり、主信号成分以外の他の信号成分の到来方
向を正しく求めることができない場合が生じるという問
題を有している。As a result, the known radio wave direction-of-arrival estimating apparatus still has the noise removal processing unit 17 disposed therein.
There is a problem that a case where the arrival direction of the main signal component cannot be correctly obtained or a case where the direction of arrival of other signal components other than the main signal component cannot be correctly obtained may occur.
【0046】例えば、先に示した具体例の場合におい
て、第2波の到来方位角は本来0°であるのに対して、
前記既知の電波到来方向推定装置で推定した第2波の到
来方位角が6.2°になり、大きな方位角誤差が導入さ
れることになる。For example, in the case of the above-described specific example, the arrival azimuth of the second wave is originally 0 °,
The azimuth of arrival of the second wave estimated by the known radio wave arrival direction estimating device becomes 6.2 °, and a large azimuth error is introduced.
【0047】本発明は、このような問題点を解決するも
ので、その目的は、到来信号遅延時間に加わるオフセッ
ト成分をなくし、到来角推定部において常時正確な到来
信号を発生させ、その到来方向を正確に推定することを
可能にした電波到来方向推定方法及びその装置を提供す
ることにある。An object of the present invention is to solve such a problem. An object of the present invention is to eliminate an offset component added to an arrival signal delay time, to always generate an accurate arrival signal in an arrival angle estimation unit, It is an object of the present invention to provide a radio wave arrival direction estimating method and an apparatus thereof that enable accurate estimation of the radio wave direction.
【0048】[0048]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による電波到来方向推定方法は、N(3以上
の整数)個の正規化信号からN個の自己相関行列及びM
(2以上の整数)個の相互相関行列を発生し、N個の自
己相関行列を平均化した平均化自己相関行列を発生し、
平均化自己相関行列を高い時間分解能で信号分離処理し
て到来信号数(K個)及びK個の到来信号遅延時間を発
生し、M個の相互相関行列と到来信号数とK個の補正到
来信号遅延時間とを用いて、K個の到来信号を各M通り
発生し、各M通り発生したK個の到来信号の位相に基づ
いてK個の到来信号の到来方向を推定するもので、K個
の補正到来信号遅延時間は、各M通り発生したK個の到
来信号の振幅に基づいた誤差評価を行い、誤差が最小に
なるようにK個の到来信号遅延時間を補正したものであ
る第1の手段を具備する。In order to achieve the above object, a radio wave direction-of-arrival estimation method according to the present invention comprises a method of estimating N autocorrelation matrices and M
Generating (an integer of 2 or more) cross-correlation matrices, generating an averaged auto-correlation matrix by averaging N auto-correlation matrices,
The averaged autocorrelation matrix is subjected to signal separation processing with high time resolution to generate the number of arriving signals (K) and K arriving signal delay times, and to obtain M cross-correlation matrices, arriving signal numbers and K arriving arrivals. The K delay signals are generated using the signal delay time and the M arrival signals are generated, and the arrival directions of the K arrival signals are estimated based on the phases of the K arrival signals generated in each of the M delay signals. The corrected arrival signal delay times are obtained by performing error evaluation based on the amplitudes of the K arrival signals generated in each of the M types and correcting the K arrival signal delay times so that the error is minimized. 1 means is provided.
【0049】また、前記目的を達成するために、本発明
による電波到来方向推定装置は、N個の正規化信号を発
生するN個の正規化信号発生部と、N個の正規化信号か
らそれぞれ自己相関行列を発生するN個の自己相関行列
発生部と、N個の自己相関行列の平均化自己相関行列を
発生する平均化自己相関行列発生部と、平均化自己相関
行列を高い時間分解能で信号分離処理して到来信号数
(K個)及びK個の到来信号遅延時間を発生する高分解
能信号処理部と、N個の正規化信号からM個の相互相関
行列を発生する相互相関行列発生部と、M個の相互相関
行列と到来信号数とK個の補正到来信号遅延時間とを用
いてK個の到来信号を各M通り発生する到来信号発生部
と、高分解能信号処理部から出力されるK個の到来信号
遅延時間を、各M通り発生したK個の到来信号の振幅に
基づいた誤差評価を行い、誤差が最小になるようにK個
の到来信号遅延時間を補正したK個の補正到来信号遅延
時間を到来信号発生部に供給する遅延時間補正部と、各
M通り発生したK個の到来信号の位相に基づいてK個の
到来信号の到来方向を推定する到来角推定部とを備えた
第2の手段を具備する。In order to achieve the above object, a radio wave direction of arrival estimating apparatus according to the present invention comprises an N normalized signal generator for generating N normalized signals, and an N normalized signal generator. N autocorrelation matrix generators for generating an autocorrelation matrix, an averaged autocorrelation matrix generator for generating an averaged autocorrelation matrix of the N autocorrelation matrices, and an averaged autocorrelation matrix with high time resolution A high-resolution signal processing unit that generates the number of arriving signals (K) and K arriving signal delays by performing signal separation processing, and generates a cross-correlation matrix that generates M cross-correlation matrices from N normalized signals , An incoming signal generator for generating K incoming signals each using the M cross-correlation matrices, the number of incoming signals, and the K corrected incoming signal delay times, and an output from the high-resolution signal processing unit. K incoming signal delay times are An error is evaluated based on the amplitudes of the generated K incoming signals, and K corrected incoming signal delay times obtained by correcting the K incoming signal delay times so as to minimize the error are supplied to the incoming signal generating unit. A second means comprising a delay time correction unit and an arrival angle estimation unit for estimating the arrival directions of the K arrival signals based on the phases of the K arrival signals generated in each of the M cases.
【0050】前記第1の手段及び第2の手段によれば、
高分解能信号処理部から出力されたK個の到来信号数及
びK個の到来信号遅延時間を到来信号発生部に供給し、
到来信号発生部においてK個の到来信号をM通り発生す
る際に、各M通りのK個の到来信号の振幅に基づいて誤
差評価を行い、誤差が最小になるようにK個の到来信号
遅延時間を補正し、各補正到来信号遅延時間に変換した
後で到来信号発生部に供給し、到来信号発生部において
は、この補正到来信号遅延時間を用いて相互相関行列単
位毎にそれぞれK個の到来信号をM通り発生させてい
る。このため、正規化信号発生部から出力されるN個の
正規化信号中の雑音成分に起因した到来信号遅延時間の
オフセットや高分解能信号処理部から出力されるK個の
到来信号遅延時間のオフセットは、K個の到来信号遅延
時間をK個の補正到来信号遅延時間に補正することによ
り実質的になくなり、その結果、到来信号発生部からM
通り発生されるK個の到来信号中に誤差成分が含まれる
ことがなく、到来角推定部において、常時、K個の到来
信号の到来方向を正確に推定することができる。According to the first means and the second means,
Supplying the number of K arriving signals and the K arriving signal delay times output from the high resolution signal processing unit to the arriving signal generation unit;
When the K arriving signals are generated by the arriving signal generator, an error evaluation is performed based on the amplitudes of the M arriving K signals, and the K arriving signal delays are set so that the error is minimized. The time is corrected and converted to each corrected arrival signal delay time, and then supplied to the arrival signal generation unit. The arrival signal generation unit uses the corrected arrival signal delay time to generate K signals for each cross-correlation matrix unit. M incoming signals are generated. For this reason, the offset of the arrival signal delay time due to the noise component in the N normalized signals output from the normalized signal generation unit and the offset of the K arrival signal delay times output from the high resolution signal processing unit Is substantially eliminated by correcting the K arriving signal delay times to the K corrected arriving signal delay times.
An error component is not included in the K arriving signals generated as described above, and the arriving angle estimation unit can always accurately estimate the arriving directions of the K arriving signals.
【0051】[0051]
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態におい
て、電波到来方向推定方法は、近接配置した3以上の整
数(N)個のアンテナで捉えた信号電波をN個の正規化
信号に変換し、N個の正規化信号からN個の自己相関行
列及び2以上の整数(M)個の相互相関行列を発生し、
N個の自己相関行列を平均化した平均化自己相関行列を
発生し、平均化自己相関行列を高い時間分解能で信号分
離処理して到来信号数(K個)及びK個の到来信号遅延
時間を発生し、M個の相互相関行列と到来信号数とK個
の補正到来信号遅延時間とを用いて、K個の到来信号を
各M通り発生し、各M通り発生したK個の到来信号の位
相に基づいてK個の到来信号の到来方向を推定するもの
で、K個の補正到来信号遅延時間は、各M通り発生した
のK個の到来信号の振幅に基づいた誤差評価を行い、誤
差が最小になるようにK個の到来信号遅延時間を補正し
たものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a first embodiment of the present invention, a radio wave arrival direction estimating method is described in which a signal radio wave captured by three (3) or more integer (N) antennas arranged in close proximity is converted into N normalized signal radio waves. To generate N autocorrelation matrices and 2 or more integer (M) cross-correlation matrices from the N normalized signals,
An averaged autocorrelation matrix is generated by averaging the N autocorrelation matrices, and the averaged autocorrelation matrix is subjected to signal separation processing with high time resolution to determine the number of arriving signals (K) and the K arriving signal delay times. Generated, using the M cross-correlation matrices, the number of arriving signals, and the K corrected arriving signal delay times, to generate K arriving signals for each of the M arriving signals. The direction of arrival of the K arriving signals is estimated based on the phase. The K corrected arriving signal delay times are evaluated based on the amplitude of each of the M arriving K incoming signals, Is corrected so that K is minimized.
【0052】本発明の第1の実施の形態の1つの例にお
いて、電波到来方向推定方法は、正規化信号が各信号電
波を周波数変換して発生したベースバンド信号と基準と
なる参照信号との比を求めて得たものである。In one example of the first embodiment of the present invention, the radio wave arrival direction estimating method comprises the steps of converting a normalized signal into a baseband signal generated by frequency-converting each signal radio wave and a reference signal serving as a reference. It was obtained by determining the ratio.
【0053】本発明の第1の実施の形態の他の1つの例
において、電波到来方向推定方法は、正規化信号がベー
スバンド信号と参照信号との比を周波数領域で求めて得
たものである。In another example of the first embodiment of the present invention, the radio wave arrival direction estimating method is a method in which a normalized signal is obtained by obtaining a ratio between a baseband signal and a reference signal in a frequency domain. is there.
【0054】本発明の第1の実施の形態のさらに他の1
つの例において、電波到来方向推定方法は、ベースバン
ド信号が所定の符号で拡散変調された信号を含み、参照
信号が所定の符号と高い相関を持つ信号である。Still another one of the first embodiment of the present invention
In one example, the radio wave direction-of-arrival estimation method includes a baseband signal including a signal spread-modulated with a predetermined code, and a reference signal having a high correlation with the predetermined code.
【0055】本発明の第1の実施の形態のさらに他の1
つの例において、電波到来方向推定方法は、Still another one of the first embodiment of the present invention.
In one example, the direction-of-arrival estimation method is:
【0056】[0056]
【数1】 (Equation 1)
【0057】により求めているものである。This is obtained by:
【0058】本発明の第1の実施の形態のさらに他の1
つの例において、電波到来方向推定方法は、M個の相互
相関行列を、N個の正規化信号の組み合わせによって発
生させることが可能な最大{N(N−1)/2}個の相
互相関行列からM個を選択して得たもので、選択された
M個の相互相関行列が、N個のアンテナの中で比較的離
れて配置されている2つのアンテナの正規化信号に対応
した相互相関行列からなるものである。Still another one of the first embodiment of the present invention.
In one example, the radio wave direction-of-arrival estimation method uses a maximum of {N (N-1) / 2} cross-correlation matrices that can generate M cross-correlation matrices by combining N normalized signals. , And M cross-correlation matrices are selected, and the cross-correlation matrices corresponding to the normalized signals of two antennas that are arranged relatively far apart from each other among the N antennas It consists of a matrix.
【0059】本発明の第2の実施の形態において、電波
到来方向推定装置は、近接配置した3以上の整数(N)
個のアンテナと、N個のアンテナで捉えた信号電波の受
信によりN個の正規化信号を発生するN個の正規化信号
発生部と、N個の正規化信号からそれぞれ自己相関行列
を発生するN個の自己相関行列発生部と、N個の自己相
関行列の平均化自己相関行列を発生する平均化自己相関
行列発生部と、平均化自己相関行列を高い時間分解能で
信号分離処理して到来信号数(K個)及びK個の到来信
号遅延時間を発生する高分解能信号処理部と、N個の正
規化信号から2以上の整数(M)個の相互相関行列を発
生する相互相関行列発生部と、M個の相互相関行列と到
来信号数とK個の補正到来信号遅延時間とを用いて、K
個の到来信号を各M通り発生する到来信号発生部と、高
分解能信号処理部から出力されるK個の到来信号遅延時
間を、各M通り発生したK個の到来信号の振幅に基づい
た誤差評価を行い、誤差が最小になるようにK個の到来
信号遅延時間を補正したK個の補正到来信号遅延時間を
到来信号発生部に供給する遅延時間補正部と、各M通り
発生したK個の到来信号の位相に基づいてK個の到来信
号の到来方向を推定する到来角推定部とを備えているも
のである。In the second embodiment of the present invention, the radio wave direction-of-arrival estimating apparatus is an integer (N) of 3 or more closely arranged.
Antennas, N normalized signal generators that generate N normalized signals by receiving signal radio waves captured by the N antennas, and generate autocorrelation matrices from the N normalized signals, respectively. N autocorrelation matrix generators, an averaged autocorrelation matrix generator for generating an averaged autocorrelation matrix of the N autocorrelation matrices, and signal separation processing of the averaged autocorrelation matrix with high time resolution. A high-resolution signal processing unit for generating the number of signals (K) and K arriving signal delay times, and a cross-correlation matrix generating two or more integer (M) cross-correlation matrices from N normalized signals Part, M cross-correlation matrices, the number of arriving signals, and K corrected arriving signal delay times,
And a K-ary signal delay time output from the high-resolution signal processing unit, wherein an error is generated based on the amplitude of each of the M types of K-ary signals. A delay time correction unit that performs evaluation and corrects the K arrival signal delay times to minimize the error so as to minimize the error, and supplies the K arrival signal delay times to the arrival signal generation unit; And an arrival angle estimator for estimating the arrival directions of the K arrival signals based on the phases of the arrival signals.
【0060】本発明の第2の実施の形態の1つの例にお
いて、電波到来方向推定装置は、N個の正規化信号発生
部が、それぞれ、アンテナで捉えた各信号電波の受信信
号を周波数変換してベースバンド信号を発生するベース
バンド信号発生手段と、基準となる参照信号を発生する
参照信号発生手段と、ベースバンド信号と参照信号との
比をとって正規化信号を発生する除算手段とを備えてい
るものである。In one example of the second embodiment of the present invention, in the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus, N normalized signal generators perform frequency conversion on the reception signal of each signal radio wave captured by an antenna. A baseband signal generating means for generating a baseband signal, a reference signal generating means for generating a reference signal serving as a reference, and a dividing means for generating a normalized signal by taking a ratio of the baseband signal to the reference signal. It is provided with.
【0061】本発明の第2の実施の形態の他の1つの例
において、電波到来方向推定装置は、N個の正規化信号
発生部が、それぞれ、除算手段でベースバンド信号と参
照信号との比を周波数領域でとって正規化信号を発生す
るものである。In another example of the second embodiment of the present invention, in the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus, N normalized signal generators each include a dividing means for dividing a baseband signal and a reference signal by a dividing means. The ratio is taken in the frequency domain to generate a normalized signal.
【0062】本発明の第2の実施の形態のさらに他の1
つの例において、電波到来方向推定装置は、ベースバン
ド信号発生手段が所定の符号で拡散変調された信号を含
むベースバンド信号を発生し、参照信号発生手段が所定
の符号と高い相関を持つ参照信号を発生するものであ
る。Still another one of the second embodiment of the present invention
In one example, the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus includes a baseband signal generation unit that generates a baseband signal including a signal that is spread-modulated with a predetermined code, and a reference signal generation unit that has a high correlation with the predetermined code. Is to occur.
【0063】本発明の第2の実施の形態のさらに他の1
つの例において、電波到来方向推定装置は、遅延時間補
正部が、Still another one of the second embodiment of the present invention.
In one example, the radio wave direction-of-arrival estimation device includes a delay time correction unit,
【0064】[0064]
【数1】 (Equation 1)
【0065】により求めることにより、到来信号遅延時
間の補正を行い、各到来信号遅延時間の補正を行ってい
るものである。Thus, the delay time of the incoming signal is corrected, and the delay time of each incoming signal is corrected.
【0066】本発明の第2の実施の形態のさらに他の1
つの例において、電波到来方向推定装置は、相互相関行
列発生部を、N個の正規化信号の組み合わせによって発
生させることが可能な最大{N(N−1)/2}個の相
互相関行列からM個の相互相関行列を選択して得たもの
で、選択されたM個の相互相関行列が、N個のアンテナ
の中で比較的離れて配置されている2つのアンテナの正
規化信号に対応したものである。Still another one of the second embodiment of the present invention.
In one example, the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus generates a cross-correlation matrix generator from a maximum of {N (N-1) / 2} cross-correlation matrices that can be generated by a combination of N normalized signals. It is obtained by selecting M cross-correlation matrices, and the selected M cross-correlation matrices correspond to normalized signals of two antennas which are arranged relatively far apart from N antennas It was done.
【0067】これらの本発明の実施の形態によれば、高
分解能信号処理部から出力されたK個の到来信号数及び
K個の到来信号遅延時間を到来信号発生部に供給し、到
来信号発生部において相互相関行列単位毎にそれぞれK
個の到来信号をM通り発生する際に、K個の到来信号遅
延時間を、M通り発生するK個の到来信号の振幅に基づ
き、所定ステップに従って、それらの誤差が最小になる
ように順次補正してそれぞれ対応する補正到来信号遅延
時間に変換した後で到来信号発生部に供給し、到来信号
発生部においては、この補正到来信号遅延時間を用いて
K個の到来信号をM通り発生させるようにしているの
で、N個の正規化信号発生部から出力されるN個の正規
化信号中の雑音成分に起因した到来信号遅延時間のオフ
セットや高分解能信号処理部から出力される各到来信号
遅延時間のオフセットが、K個の到来信号遅延時間をK
個の補正到来信号遅延時間に補正することにより実質的
になくすことができる。その結果、到来信号発生部から
M通り発生されるK個の到来信号成分中に含まれる誤差
成分がなくなり、到来角推定部において、常時、K個の
到来信号の到来方向を正確に推定することができる。According to these embodiments of the present invention, the number of K arriving signals and the K arriving signal delay times output from the high-resolution signal processing section are supplied to the arriving signal generating section, and the arriving signal generating section is provided. In the section, K for each cross-correlation matrix unit
When M kinds of arriving signals are generated, the K arriving signal delay times are sequentially corrected in accordance with predetermined steps based on the amplitudes of the K arriving signals generated in the M ways so that their errors are minimized. After being converted to the corresponding corrected arrival signal delay times, the signals are supplied to the arrival signal generator, and the arrival signal generator uses the corrected arrival signal delay time to generate M kinds of K arrival signals. Therefore, the offset of the arrival signal delay time caused by the noise component in the N normalized signals output from the N normalized signal generation units and the delay of each arrival signal output from the high-resolution signal processing unit The time offset gives K incoming signal delay times to K
Correction to the number of corrected arrival signal delay times can be substantially eliminated. As a result, there are no error components included in the K arriving signal components generated from the M arriving signal generators, and the arrival angle estimator always accurately estimates the directions of arrival of the K arriving signals. Can be.
【0068】[0068]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0069】図1は、本発明に係わる電波到来方向推定
装置の第1実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the radio wave direction of arrival estimating apparatus according to the present invention.
【0070】図1に示されるように、第1実施例の電波
到来方向推定装置と、図9に示されている既知の電波到
来方向推定装置とを比べた場合、既知の電波到来方向推
定装置に用いられていない遅延時間補正部26を用いて
いる点において構成が異なっているだけであって、その
他に、第1実施例の電波到来方向推定装置と既知の電波
到来方向推定装置との間に構成上の違いはない。As shown in FIG. 1, when the radio wave direction-of-arrival estimation device of the first embodiment is compared with the known radio wave direction-of-arrival estimation device shown in FIG. Only the configuration is different in that a delay time correction unit 26 not used in the first embodiment is used. In addition, between the radio wave arrival direction estimating device of the first embodiment and the known radio wave arrival direction estimating device. There is no difference in configuration.
【0071】この場合、本実施例の電波到来方向推定装
置に用いられている遅延時間補正部26は、2個の入力
及び6個の入力と、1個の出力とを有し、2個の入力が
高分解能信号処理部5の到来信号数出力と各信号遅延時
間出力にそれぞれ接続され、6個の入力が到来信号発生
部7の6個の出力にそれぞれ接続され、1個の出力が到
来信号発生部7の遅延時間入力に接続される。In this case, the delay time correction unit 26 used in the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus of this embodiment has two inputs, six inputs, and one output, and has two outputs. Inputs are respectively connected to the number-of-arrival-signals output of the high-resolution signal processing unit 5 and each signal-delay-time output. Six inputs are respectively connected to the six outputs of the arriving-signal generation unit 7, and one output is received. It is connected to the delay time input of the signal generator 7.
【0072】なお、図1においては、図9に示された構
成要素と同じ構成要素については同じ符号を付け、図1
に示された本実施例の電波到来方向推定装置の構成につ
いては、前の説明と重複するので、これ以上の詳細な説
明を省略する。In FIG. 1, the same components as those shown in FIG.
Since the configuration of the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus according to the present embodiment shown in (1) is the same as that described above, further detailed description will be omitted.
【0073】また、図2は、図1に図示された各正規化
信号発生部21 乃至24 の構成の一例を示すブロック図
であって、図9に図示された既知の電波到来方向推定装
置における各正規化信号発生部21 乃至24 と同じ構成
のものである。[0073] Also, FIG. 2 is a block diagram showing an example of each normalized signal generating unit 2 1 2 4 configuration illustrated in FIG. 1, a known radio wave arrival direction estimation illustrated in FIG. 9 it is of the same structure as the normalization signal generating unit 2 1 to 2 4 in the device.
【0074】図2に示された本実施例の各正規化信号発
生部21 乃至24 の構成についても、前の説明と重複す
るので、これ以上の詳細な説明を省略する。[0074] for the constitution of the normalized signal generating unit 2 1 to 2 4 in the present embodiment shown in FIG. 2, the overlap with the previous description, is omitted no more detailed description.
【0075】次に、図3は、本実施例の電波到来方向推
定装置の遅延時間補正部26で実行される、到来電波の
第1波及び第2波の到来信号遅延時間の各変化に対応し
た累積正規化2乗誤差の変化の一例を示す等高線図であ
り、平面方向の2軸がPN符号の1チップ(Tc)を時
間単位とした第1波及び第2波の到来信号遅延時間を示
し、高さ方向の軸が累積正規化2乗誤差を示すものであ
る。Next, FIG. 3 is a diagram corresponding to each change in the arrival signal delay time of the first wave and the second wave of the arrival wave, which is executed by the delay time correction unit 26 of the arrival direction estimating apparatus of this embodiment. FIG. 7 is a contour diagram showing an example of the change of the accumulated normalized squared error, in which two axes in the plane direction indicate the arrival signal delay time of the first wave and the second wave in time unit of one chip (Tc) of the PN code. The vertical axis indicates the cumulative normalized squared error.
【0076】前記構成による第1実施例の電波到来方向
推定装置の動作を説明する。The operation of the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus according to the first embodiment having the above configuration will be described.
【0077】ただし、この動作説明において、既知の電
波到来方向推定装置の動作と同じ動作が行なわれる部分
については、説明が重複するので、その説明を省略す
る。However, in this description of the operation, the part where the same operation as the operation of the known radio wave arrival direction estimating apparatus is performed will not be described again, because the description is duplicated.
【0078】本実施例の電波到来方向推定装置におい
て、送信側から送信される信号電波は、既知の電波到来
方向推定装置で用いられる信号電波と同じである。In the radio wave arrival direction estimating apparatus of the present embodiment, the signal radio wave transmitted from the transmitting side is the same as the signal radio wave used in the known radio wave arrival direction estimating apparatus.
【0079】また、本実施例の電波到来方向推定装置に
おける4個のアンテナ11 乃至14の配置は、図10に
示されるように、既知の電波到来方向推定装置における
4個のアンテナ11 乃至14 の配置と同じである。そし
て、本実施例の電波到来方向推定装置においても、第1
波は、4個のアンテナ11 乃至14 の配置面に平行に、
かつ、X軸に対して50°の方位角方向から到来し、第
2波は、4個のアンテナ11 乃至14 の配置面に平行
に、かつ、X軸に対して0°の方位角方向から到来し、
第1波と第2波の電力が等しく、第1波に対して第2波
の相対的に0.25チップ(Tc)だけ遅延しているも
のとする。[0079] The arrangement of four antennas 1 1 to 1 4 in a radio wave arrival direction estimating apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 10, four antennas in the known radio wave arrival direction estimating apparatus 1 1 or is the same as the arrangement of the 1 4. In the radio wave direction-of-arrival estimation device of this embodiment, the first
The wave is parallel to the plane of placement of the four antennas 11 to 14 ,
The second wave arrives from an azimuth direction of 50 ° with respect to the X axis, and the second wave is parallel to the arrangement surface of the four antennas 11 to 14 and has an azimuth angle of 0 ° with respect to the X axis. Coming from a direction,
It is assumed that the power of the first wave and the power of the second wave are equal, and the power of the second wave is relatively delayed by 0.25 chip (Tc) with respect to the first wave.
【0080】さらに、4個の正規化信号発生部21 乃至
24 の動作、4個の自己相関行列発生部31 乃至34 の
動作、平均化自己相関行列発生部4の動作、高分解能信
号処理部5の動作、相互相関行列発生部6の動作、到来
信号発生部7の動作、それに到来角推定部8の動作は、
いずれも、既知の電波到来方向推定装置における4個の
正規化信号発生部21 乃至24 の動作、4個の自己相関
行列発生部31 乃至34 の動作、平均化自己相関行列発
生部4の動作、高分解能信号処理部5の動作、相互相関
行列発生部6の動作、到来信号発生部7の動作、それに
到来角推定部8の動作と同じである。[0080] In addition, four operation normalized signal generating unit 2 1 to 2 4, four operations of the autocorrelation matrix generation unit 3 1 to 3 4, the operation of the averaging autocorrelation matrix generation unit 4, a high resolution The operation of the signal processing unit 5, the operation of the cross-correlation matrix generation unit 6, the operation of the arrival signal generation unit 7, and the operation of the arrival angle estimation unit 8
Both the four operations of normalized signal generating unit 2 1 to 2 4 in the known DOA estimation apparatus, four autocorrelation matrix generation unit 3 operation of the 1 to 3 4, averaged autocorrelation matrix generation unit 4, the operation of the high-resolution signal processing unit 5, the operation of the cross-correlation matrix generation unit 6, the operation of the arrival signal generation unit 7, and the operation of the arrival angle estimation unit 8.
【0081】高分解能信号処理部5は、前述のようにM
USIC法を用いて信号処理を行うもので、到来信号数
と各信号遅延時間を出力し、相互相関行列発生部6は、
6個の相互相関行列を出力する。また、到来信号発生部
7は、6通りの到来信号を発生し、到来角推定部8は、
6通りの到来信号の位相を相互に比較し、最も遅延時間
の短い第1波及びそれに続く第2波等を抽出し、抽出し
た第1波及び第2波等の到来方向(到来天頂角及び到来
方位角)を計算し、計算結果を信号出力端子9から出力
する。The high-resolution signal processing section 5 has the M
The signal processing is performed using the USIC method, and the number of incoming signals and each signal delay time are output.
Output six cross-correlation matrices. The arrival signal generator 7 generates six kinds of arrival signals, and the arrival angle estimator 8
The phases of the six arriving signals are compared with each other, the first wave having the shortest delay time and the second wave following the first wave are extracted, and the arrival directions (the zenith angle and the zenith angle of the extracted first wave and the second wave) are extracted. ), And outputs the calculation result from the signal output terminal 9.
【0082】第1実施例の電波到来方向推定装置は、使
用しているアンテナ11 乃至14 が4個であるので、相
互相関行列発生部6から出力される相互相関行列の組み
合わせは全部で6通りである。このとき、遅延時間補正
部26は、各到来信号遅延時間を、次式(1)に従って
その累積正規化2乗誤差が最小になるように修正し、補
正到来信号遅延時間を発生し、到来信号発生部7に供給
する。In the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus of the first embodiment, since four antennas 11 to 14 are used, the combinations of the cross-correlation matrices output from the cross-correlation matrix generator 6 are all in all. There are six types. At this time, the delay time correction unit 26 corrects each incoming signal delay time according to the following equation (1) so that the accumulated normalized squared error is minimized, and generates a corrected incoming signal delay time. It is supplied to the generator 7.
【0083】[0083]
【数2】 (Equation 2)
【0084】また、アンテナ11 乃至14 が4個(N=
4)である場合、(i、j)の組み合わせは(2、
1)、(3、1)、(4、1)、(3、2)、(4、
2)、(4、3)の6通り(M=6)である。[0084] The antenna 1 1 to 1 4 are four (N =
4), the combination of (i, j) is (2,
1), (3, 1), (4, 1), (3, 2), (4,
6) (M = 6) of (2) and (4, 3).
【0085】第1実施例の電波到来方向推定装置は、図
9に図示された既知の電波到来方向推定装置に遅延時間
補正部26を付加した構成のものであり、遅延時間補正
部26において各到来信号遅延時間を各補正到来信号遅
延時間に修正しているので、既知の電波到来方向推定装
置に比べて各到来信号の到来方向の推定精度を高めるこ
とができる。The radio wave arrival direction estimating apparatus of the first embodiment has a configuration in which a delay time correction unit 26 is added to the known radio wave arrival direction estimating apparatus shown in FIG. Since the arriving signal delay time is corrected to each corrected arriving signal delay time, the estimation accuracy of the arriving direction of each arriving signal can be improved as compared with a known radio wave arriving direction estimating apparatus.
【0086】ここで、到来信号遅延時間を修正して補正
到来信号遅延時間を得る状態を、図3に図示された等高
線図を用いて説明する。The state of obtaining the corrected arrival signal delay time by correcting the arrival signal delay time will now be described with reference to the contour diagram shown in FIG.
【0087】なお、図3において、各格子の一辺は、遅
延時間を調整する際の時間ステップであり、本実施例に
おいては時間ステップを0.0125チップ(Tc)に
選んでいる。In FIG. 3, one side of each lattice is a time step for adjusting the delay time. In this embodiment, the time step is selected to be 0.0125 chip (Tc).
【0088】最初に、高分解能信号処理部5から出力さ
れた第1波の到来信号遅延時間は16.05チップ(T
c)、第2波の到来信号遅延時間は16.36チップ
(Tc)であるので、累積正規化2乗誤差は図3の黒丸
の位置にある。このとき、その位置の累積正規化2乗誤
差は最小になっていない。First, the arrival signal delay time of the first wave output from the high resolution signal processing unit 5 is 16.05 chips (T
c) Since the arrival signal delay time of the second wave is 16.36 chips (Tc), the cumulative normalized squared error is at the position of the black circle in FIG. At this time, the cumulative normalized squared error at that position is not minimized.
【0089】そこで、遅延時間補正部26は、第1波及
び第2波の到来信号遅延時間を前記時間ステップ単位で
変化させ、変化させる毎に得られた到来信号遅延時間を
補正到来信号遅延時間として到来信号発生部7に供給す
る。このとき、遅延時間補正部26は、到来信号発生部
7から1つの到来信号当たり6通り出力された到来信号
を用い、再び、前記式(1)に従った誤差評価を行う。
即ち、第1波及び第2波の信号遅延時間を、累積正規化
2乗誤差が最小になる方向に前記時間ステップ単位で変
化させる。Therefore, the delay time correction unit 26 changes the arrival signal delay time of the first wave and the second wave in the time step units, and adjusts the arrival signal delay time obtained for each change to the corrected arrival signal delay time. And supplies it to the incoming signal generator 7. At this time, the delay time correction unit 26 uses the arriving signals output from the arriving signal generation unit 7 for each of the six types of arriving signals, and again performs the error evaluation according to the equation (1).
That is, the signal delay times of the first wave and the second wave are changed in units of the time steps in a direction in which the accumulated normalized squared error is minimized.
【0090】このような一連の動作は、到来信号の振幅
に関する累積正規化2乗誤差が最小になるまで続行さ
れ、最終的に累積正規化2乗誤差が図3の白丸の位置に
きたときに、到来信号の振幅に関する累積正規化2乗誤
差が最小になったものと判断する。このとき、第1波の
信号遅延時間は16.125チップ(Tc)、第2波の
信号遅延時間は16.375チップ(Tc)であると推
定され、この白丸の位置における第1波及び第2波の各
信号遅延時間の推定誤差はともにゼロである。また、第
1波に対する第2波の相対的な信号遅延時間は0.25
チップ(Tc)であって、初期設定した時間に一致して
いる。さらに、各到来信号遅延時間を遅延時間補正部2
6で補正した補正到来信号遅延時間を用いた場合、信号
振幅誤差は、第1波において+0.15dBであり、第
2波において−0.05dBであるので、殆んど誤差を
有していない。Such a series of operations is continued until the cumulative normalized square error relating to the amplitude of the arriving signal is minimized. When the cumulative normalized square error finally reaches the position indicated by a white circle in FIG. , It is determined that the cumulative normalized squared error relating to the amplitude of the incoming signal has been minimized. At this time, it is estimated that the signal delay time of the first wave is 16.125 chips (Tc) and the signal delay time of the second wave is 16.375 chips (Tc). The estimation error of each signal delay time of the two waves is both zero. The relative signal delay time of the second wave with respect to the first wave is 0.25
Chip (Tc), which coincides with the initially set time. Further, each incoming signal delay time is calculated by the delay time correction unit 2.
When the corrected arrival signal delay time corrected in step 6 is used, the signal amplitude error is +0.15 dB in the first wave and −0.05 dB in the second wave, and thus has almost no error. .
【0091】このように、第1実施例の電波到来方向推
定装置によれば、高分解能信号処理部5から出力された
到来信号遅延時間を遅延時間補正部26において修正
し、到来信号発生部7においては補正到来信号遅延時間
を用いて到来信号毎に6通りの到来信号を形成し、到来
角推定部8においては1個の到来信号あたり6通りの到
来信号を用いて遅延時間が最も短い到来信号、即ち、第
1波の到来角の推定を行ったところ、図10に示される
ように、第1波の本来の到来角50°に対し、推定到来
角として49.5°が得られ、その推定方位誤差が0.
5°になり、また、第2波の本来の到来角0°に対し、
推定到来角として0.3°が得られ、その推定方位誤差
が0.3°になり、既知の電波到来方向推定装置と比べ
て推定方位誤差を極めて少なくすることができるもので
ある。As described above, according to the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus of the first embodiment, the arrival signal delay time output from the high-resolution signal processing unit 5 is corrected by the delay time correction unit 26, and the arrival signal generation unit 7 In the above, six kinds of arriving signals are formed for each arriving signal using the corrected arriving signal delay time, and the arriving angle estimating unit 8 uses the six arriving signals per one arriving signal to arrive at the shortest delay time When the signal, that is, the arrival angle of the first wave was estimated, 49.5 ° was obtained as the estimated arrival angle with respect to the original arrival angle of 50 ° of the first wave, as shown in FIG. The estimated azimuth error is 0.
5 °, and with respect to the original angle of arrival of the second wave of 0 °,
0.3 ° is obtained as the estimated arrival angle, and the estimated azimuth error is 0.3 °, so that the estimated azimuth error can be extremely reduced as compared with the known radio wave arrival direction estimating apparatus.
【0092】次に、図4は、本発明に係わる電波到来方
向推定装置の第2実施例の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus according to the present invention.
【0093】図4に図示の第2実施例の電波到来方向推
定装置は、最大のアンテナ開口位置にある2つのアンテ
ナ、例えば、図10に図示されたアンテナ11 、13 及
びアンテナ12 、14 の2通りの組み合わせに対応した
2つの相互相関行列を選択した例を示すものである。[0093] DOA estimating apparatus of the second embodiment shown in FIG. 4, two antennas on the largest antenna open position, for example, antenna 1 1 shown in FIG. 10, 1 3 and the antenna 1 2, It illustrates an example of selecting two correlation matrix corresponding to the two combinations of 1 4.
【0094】第2実施例の電波到来方向推定装置は、第
1実施例の電波到来方向推定装置において用いられてい
る相関相関行列発生部6、到来信号発生部7、到来角推
定部8、遅延時間補正部26の代わりに、それぞれ相関
相関行列発生部6’、到来信号発生部7’、到来角推定
部8’、遅延時間補正部26’を用いているものであ
る。この場合、相関相関行列発生部6と相関相関行列発
生部6’、到来信号発生部7と到来信号発生部7’、到
来角推定部8と到来角推定部8’、遅延時間補正部26
と遅延時間補正部26’は、それぞれ、同じ位置に同じ
ように接続され、ともに同じ働きをするものである。The radio wave direction-of-arrival estimating apparatus according to the second embodiment comprises a correlation matrix generator 6, an arrival signal generator 7, an arrival angle estimating section 8, and a delay used in the radio direction-of-arrival estimating apparatus according to the first embodiment. Instead of the time correction unit 26, a correlation matrix generation unit 6 ', an arrival signal generation unit 7', an arrival angle estimation unit 8 ', and a delay time correction unit 26' are used, respectively. In this case, the correlation correlation matrix generator 6 and the correlation correlation matrix generator 6 ', the arrival signal generator 7 and the arrival signal generator 7', the arrival angle estimator 8 and the arrival angle estimator 8 ', and the delay time corrector 26
And the delay time correction unit 26 'are connected to the same position in the same manner and have the same function.
【0095】なお、図4においては、図1に示された構
成要素と同じ構成要素については同じ符号を付け、図4
に示された第2実施例の電波到来方向推定装置の構成に
ついては、前述の第1実施例の電波到来方向推定装置の
構成と同じであってその説明と重複するので、これ以上
の詳細な説明を省略する。In FIG. 4, the same components as those shown in FIG.
The configuration of the radio wave direction-of-arrival estimation device of the second embodiment shown in FIG. 7 is the same as the configuration of the radio wave direction-of-arrival estimation device of the first embodiment described above, and the description thereof is repeated. Description is omitted.
【0096】第2実施例の電波到来方向推定装置は、最
大の開口位置にある2つのアンテナの組み合わせは、ア
ンテナ11 とアンテナ13 及びアンテナ12 とアンテナ
14の2通り(M=2)である。このとき、遅延時間補
正部26’は、各到来信号遅延時間を、次式(3)に従
ってその累積正規化2乗誤差が最小になるように修正
し、補正到来信号遅延時間を発生し、到来信号発生部
7’に供給する。[0096] DOA estimating apparatus of the second embodiment, a combination of the two antennas at the maximum open position, the antenna 1 1 and the antenna 1 3 and two types of antenna 1 2 and the antenna 1 4 (M = 2 ). At this time, the delay time correction unit 26 'corrects each incoming signal delay time according to the following equation (3) so that the accumulated normalized squared error is minimized, and generates a corrected incoming signal delay time. The signal is supplied to the signal generator 7 '.
【0097】[0097]
【数3】 (Equation 3)
【0098】なお、式(3)において、前記式(1)に
おける相互相関行列の数を6から2に変更した場合、式
(3)は式(1)と同じ形になる。In the expression (3), when the number of cross-correlation matrices in the expression (1) is changed from 6 to 2, the expression (3) has the same form as the expression (1).
【0099】図5は、第2実施例において、到来信号遅
延時間を修正して補正到来信号遅延時間を得る状態を表
す等高線図である。FIG. 5 is a contour diagram showing the state of obtaining the corrected arrival signal delay time by correcting the arrival signal delay time in the second embodiment.
【0100】図5に図示の等高線図を用い、到来信号遅
延時間を修正して補正到来信号遅延時間を得る状態を説
明する。The state of obtaining the corrected arrival signal delay time by correcting the arrival signal delay time will be described with reference to the contour diagram shown in FIG.
【0101】なお、図5においても、各格子の一辺は、
遅延時間を調整する際の時間ステップであり、本実施例
においては時間ステップを0.0125チップ(Tc)
に選んでいる。In FIG. 5, one side of each lattice is
This is a time step when adjusting the delay time. In this embodiment, the time step is 0.0125 chip (Tc).
I have chosen.
【0102】始めに、高分解能信号処理部5から出力さ
れた第1波の到来信号遅延時間は16.05チップ(T
c)、第2波の到来信号遅延時間は16.36チップ
(Tc)であるので、累積正規化2乗誤差は図5の黒丸
の位置にある。このときに、その位置の累積正規化2乗
誤差は最小になっていない。First, the arrival signal delay time of the first wave output from the high-resolution signal processing unit 5 is 16.05 chips (T
c) Since the arrival signal delay time of the second wave is 16.36 chips (Tc), the accumulated normalized squared error is at the position of the black circle in FIG. At this time, the cumulative normalized squared error at that position is not minimized.
【0103】遅延時間補正部26’は、第1波及び第2
波の到来信号遅延時間を前記時間ステップ単位で変化さ
せ、変化させる毎に得られた到来信号遅延時間を補正到
来信号遅延時間として到来信号発生部7’に供給する。
このとき、遅延時間補正部26’は、到来信号発生部
7’から1つの到来信号当たり2通り出力された到来信
号を用い、再び、前記式(3)に従った誤差評価を行
う。即ち、第1波及び第2波の信号遅延時間を、累積正
規化2乗誤差が最小になる方向に前記時間ステップ単位
で変化させる。The delay time correction section 26 'is provided with the first wave and the second wave.
The arriving signal delay time of the wave is changed in units of the time steps, and the arriving signal delay time obtained at each change is supplied to the arriving signal generator 7 'as a corrected arriving signal delay time.
At this time, the delay time correction unit 26 'performs the error evaluation again according to the equation (3) using the two types of arriving signals per one arriving signal from the arriving signal generating unit 7'. That is, the signal delay times of the first wave and the second wave are changed in units of the time steps in a direction in which the accumulated normalized squared error is minimized.
【0104】このような一連の動作は、到来信号の振幅
に関する累積正規化2乗誤差が最小になるまで続行さ
れ、最終的に累積正規化2乗誤差が図5の白丸の位置に
きたときに、到来信号の振幅に関する累積正規化2乗誤
差が最小になったものと判断する。このとき、第1波の
信号遅延時間は16.125チップ(Tc)、第2波の
信号遅延時間は16.375チップ(Tc)であると推
定され、この白丸の位置における第1波及び第2波の各
信号遅延時間の推定誤差はともにゼロである。また、第
1波に対する第2波の相対的な信号遅延時間は0.25
チップ(Tc)であって、初期設定した時間に一致して
いる。さらに、各到来信号遅延時間を遅延時間補正部2
6’で補正した補正到来信号遅延時間を用いた場合、信
号振幅誤差は、第1波において+0.10dBであり、
第2波において−0.10dBであるので、殆んど誤差
がない。Such a series of operations is continued until the cumulative normalized square error relating to the amplitude of the arriving signal is minimized. When the cumulative normalized square error finally reaches the position indicated by the white circle in FIG. , It is determined that the cumulative normalized squared error relating to the amplitude of the incoming signal has been minimized. At this time, it is estimated that the signal delay time of the first wave is 16.125 chips (Tc) and the signal delay time of the second wave is 16.375 chips (Tc). The estimation error of each signal delay time of the two waves is both zero. The relative signal delay time of the second wave with respect to the first wave is 0.25
Chip (Tc), which coincides with the initially set time. Further, each incoming signal delay time is calculated by the delay time correction unit 2.
When the corrected arrival signal delay time corrected in 6 ′ is used, the signal amplitude error is +0.10 dB in the first wave,
Since it is -0.10 dB in the second wave, there is almost no error.
【0105】ここで、図6は、第2実施例における遅延
時間補正部26’及び既知の電波到来方向推定装置にお
ける高分解能信号処理部4で得られる信号遅延時間の推
定誤差の変化状態の一例を示す特性図であって、第2波
の到来方位角を0°に固定し、第1波の到来方位角を0
°から180°まで変化させた際に得られた特性を示す
ものである。FIG. 6 shows an example of a change state of the estimation error of the signal delay time obtained by the delay time correction section 26 'in the second embodiment and the high-resolution signal processing section 4 in the known radio wave direction-of-arrival estimation apparatus. FIG. 4 is a characteristic diagram showing a case where the arrival azimuth of the second wave is fixed to 0 ° and the arrival azimuth of the first wave is 0 °.
It shows the characteristics obtained when the angle was changed from 180 to 180 °.
【0106】また、図7は、第2実施例及び既知の電波
到来方向推定装置において、到来信号発生部7’、7で
得られる信号振幅誤差の変化状態の一例を示す特性図で
あり、第2波の到来方位角を0°に固定し、第1波の到
来方位角を0°から180°まで変化させた際に得られ
た特性を示すものである。FIG. 7 is a characteristic diagram showing an example of a change state of the signal amplitude error obtained by the arriving signal generation units 7 'and 7 in the second embodiment and the known radio wave arrival direction estimating apparatus. It shows the characteristics obtained when the arrival azimuth of the two waves is fixed at 0 ° and the arrival azimuth of the first wave is changed from 0 ° to 180 °.
【0107】さらに、図8は、本実施例及び既知の電波
到来方向推定装置において、到来角推定部8’、8で得
られる到来方位角の推定誤差の変化状態の一例を示す特
性図であリ、第2波の到来方位角を0°に固定し、第1
波の到来方位角を0°から180°まで変化させた際に
得られた特性を示すものである。FIG. 8 is a characteristic diagram showing an example of a change state of the estimation error of the arrival azimuth angle obtained by the arrival angle estimation units 8 'and 8 in the present embodiment and the known radio wave arrival direction estimation device. The azimuth of arrival of the second wave is fixed at 0 °,
This shows the characteristics obtained when the wave arrival azimuth is changed from 0 ° to 180 °.
【0108】図6乃至図8において、白菱形点を結んだ
曲線aは、第2実施例の電波到来方向推定装置における
特性であり、黒菱形点を結んだ曲線bは、既知の電波到
来方向推定装置における特性である。6 to 8, curves a connecting white diamond points are characteristics in the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus of the second embodiment, and curves b connecting black diamond points are known radio arrival directions. This is a characteristic of the estimating device.
【0109】図6乃至図8を用いて、第2実施例の電波
到来方向推定装置と既知の電波到来方向推定装置との各
種特性の比較を行う。Various characteristics of the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus of the second embodiment and a known direction-of-arrival direction estimation apparatus will be compared with each other with reference to FIGS.
【0110】まず、図6に図示されるように、第2波の
到来角を0°に固定し、第1波の到来角を0°から18
0°まで変化させたときに得られる信号遅延時間誤差
は、既知の電波到来方向推定装置の最大誤差が0.19
Tc(曲線b参照)であるのに対し、第2実施例の電波
到来方向推定装置の最大誤差が0.05Tc(曲線a参
照)になり、本実施例の電波到来方向推定装置の信号遅
延時間誤差は大幅に低減されている。First, as shown in FIG. 6, the arrival angle of the second wave is fixed at 0 °, and the arrival angle of the first wave is changed from 0 ° to 18 °.
The signal delay time error obtained when the angle is changed to 0 ° is the maximum error of the known radio wave direction-of-arrival estimation device of 0.19.
In contrast to Tc (see curve b), the maximum error of the radio wave direction-of-arrival estimation device of the second embodiment is 0.05 Tc (see curve a), and the signal delay time of the radio wave direction-of-arrival estimation device of this embodiment is The error has been greatly reduced.
【0111】次に、図7に図示されるように、第2波の
到来角を0°に固定し、第1波の到来角を0°から18
0°まで変化させたときに得られる信号振幅誤差は、既
知の電波到来方向推定装置の最大誤差が18.2dB
(曲線b参照)であるのに対し、第2実施例の電波到来
方向推定装置の最大誤差が4.4dB(曲線a参照)に
なり、本実施例の電波到来方向推定装置の信号振幅誤差
は大幅に低減されている。Next, as shown in FIG. 7, the arrival angle of the second wave is fixed at 0 °, and the arrival angle of the first wave is changed from 0 ° to 18 °.
The signal amplitude error obtained when the angle is changed to 0 ° is that the maximum error of the known radio wave arrival direction estimating apparatus is 18.2 dB.
(See curve b), the maximum error of the radio wave direction-of-arrival estimation device of the second embodiment is 4.4 dB (see curve a), and the signal amplitude error of the radio wave direction-of-arrival estimation device of this embodiment is It has been greatly reduced.
【0112】次いで、図8に示されるように、第2波の
到来角を0°に固定し、第1波の到来角を0°から18
0°まで変化させたときに得られる到来方位角の誤差
は、既知の電波到来方向推定装置の最大誤差が153.
0°(曲線b参照)であるのに対し、第2実施例の電波
到来方向推定装置の最大誤差が3.2°(曲線a参照)
になり、本実施例の電波到来方向推定装置の到来方位角
の誤差についても、大幅に低減されている。Next, as shown in FIG. 8, the arrival angle of the second wave is fixed at 0 °, and the arrival angle of the first wave is changed from 0 ° to 18 °.
When the angle of arrival is changed to 0 °, the maximum error of the known radio wave direction-of-arrival estimation device is 153.
In contrast to 0 ° (see curve b), the maximum error of the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus of the second embodiment is 3.2 ° (see curve a).
Thus, the error of the azimuth of arrival of the radio wave direction-of-arrival estimation device of the present embodiment is also greatly reduced.
【0113】このように、第2実施例の電波到来方向推
定装置によれば、高分解能信号処理部5から出力された
到来信号遅延時間を遅延時間補正部26’で補正到来信
号遅延時間に修正し、到来信号発生部7’はこの補正到
来信号遅延時間を用いて相互相関行列単位で到来信号毎
に最大の開口位置にある2つのアンテナの組み合わせに
よる2通りの到来信号を形成し、到来角推定部8’にお
いては2通りの到来信号を用いて遅延時間が最も短い到
来信号、即ち、第1波の到来角の推定を行ったところ、
図10に図示されるように、第1波の本来の到来角50
°に対し、推定到来角として49.5°が得られてその
推定方位誤差が0.5°になり、また、第2波の本来の
到来角0°に対し、推定到来角として0.3°が得られ
てその推定方位誤差が0.3°になり、第1実施例と同
様の推定方位誤差を極めて少なくすることができる。As described above, according to the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus of the second embodiment, the arrival signal delay time output from the high-resolution signal processing unit 5 is corrected to the corrected arrival signal delay time by the delay time correction unit 26 '. Then, the arrival signal generator 7 'uses the corrected arrival signal delay time to form two arrival signals by combining two antennas located at the maximum aperture position for each arrival signal in units of a cross-correlation matrix, and The estimating unit 8 'estimates the arrival signal having the shortest delay time, that is, the arrival angle of the first wave, using the two arrival signals.
As shown in FIG. 10, the original angle of arrival 50 of the first wave
, The estimated azimuth error is 0.5 °, and the estimated azimuth error of the second wave is 0 °, while the estimated azimuth error is 0.3 °. Is obtained, the estimated azimuth error becomes 0.3 °, and the estimated azimuth error similar to that in the first embodiment can be extremely reduced.
【0114】また、第2実施例の電波到来方向推定装置
によれば、第1実施例の電波到来方向推定装置と同様の
推定方位誤差で各信号電波の到来方向を推定することが
できるので、第1実施例の電波到来方向推定装置に比べ
て相互相関行列の数を低減することができ、その分、各
部の計算量を減らすことができる。Further, according to the radio wave direction-of-arrival estimation device of the second embodiment, the direction of arrival of each signal radio wave can be estimated with the same estimated azimuth error as that of the radio wave direction-of-arrival estimation device of the first embodiment. The number of cross-correlation matrices can be reduced as compared with the radio wave direction-of-arrival estimation device of the first embodiment, and the calculation amount of each unit can be reduced accordingly.
【0115】なお、前記各実施例においては、信号電波
として第1波及び第2波からなる2波が到来した例を挙
げて説明したが、本発明の電波到来方向推定装置におい
て到来角の推定処理可能な信号電波の数は2つである場
合に限られるものでなく、3つまたはそれ以上の信号電
波が到来した場合においても、同様に動作させることが
可能である。In each of the embodiments described above, an example has been described in which two waves, the first wave and the second wave, arrive as signal radio waves. However, the radio wave arrival direction estimating apparatus of the present invention estimates the angle of arrival. The number of signal radio waves that can be processed is not limited to two, and the same operation can be performed even when three or more signal radio waves arrive.
【0116】また、前記各実施例においては、4個のア
ンテナ11 乃至14 を用い、それに関連して4個の正規
化信号発生部2’1 乃至2’4 及び4個の自己相関行列
発生部31 乃至34 を用いた例を挙げて説明したが、本
発明の電波到来方向推定装置において用いられるアンテ
ナ、正規化信号発生部、自己相関行列発生部の数は4個
である場合に限られるものでなく、複数であれば3個以
上の数を用いるようにしてもよい。[0116] Further, in the above each embodiment, the four antennas 1 1 to using 1 4, four normalized signal generator 2 '1-2' 4 and four autocorrelation matrix associated with it If has been described by way of example using the generator 3 1 to 3 4, the radio wave arrival direction estimating apparatus antenna used in, normalized signal generation unit of the present invention, the number of the autocorrelation matrix generation unit is four The present invention is not limited to this, and three or more numbers may be used as long as the number is plural.
【0117】さらに、前記各実施例においては、4個の
アンテナ11 乃至14 が円形に配置された例を挙げて説
明したが、本発明の電波到来方向推定装置におけるアン
テナの配置は円形である場合に限られるものでなく、格
子状の配置やそれ以外の形状の配置であってもよい。Further, in each of the above embodiments, an example has been described in which the four antennas 11 to 14 are arranged in a circle, but the antenna arrangement in the radio wave direction-of-arrival estimation device of the present invention is circular. The arrangement is not limited to a certain case, but may be a lattice-like arrangement or an arrangement of other shapes.
【0118】この他に、前記各実施例においては、各正
規化信号発生部21 乃至24 が図2に図示される構成の
ものを用いた例を挙げて説明したが、本発明の電波到来
方向推定装置に用いられる各正規化信号発生部は、図2
に図示されるような構成のものに限られるものでなく、
その構成に類似の構成を有し、類似の動作を行うもので
あれば、他の構成のものを用いるようにしてもよい。[0118] In addition, in the above each embodiment, each normalized signal generating unit 2 1 to 2 4 are described using an example of using a configuration illustrated in FIG. 2, the radio wave of the present invention Each of the normalized signal generators used in the DOA estimator is shown in FIG.
It is not limited to the configuration as shown in FIG.
As long as it has a configuration similar to that configuration and performs a similar operation, another configuration may be used.
【0119】また、前記各実施例においては、高分解能
信号処理部5で行われる信号処理にMUSIC法を用い
た例を挙げて説明したが、本発明の電波到来方向推定装
置に用いられる高分解能信号処理部5は、MUSIC法
を用いたものに限られるものでなく、高い時間的信号分
解能を有するものであれば、他の方法を用いたものであ
ってもよい。Further, in each of the above embodiments, an example in which the MUSIC method is used for the signal processing performed by the high resolution signal processing unit 5 has been described. The signal processing unit 5 is not limited to the one using the MUSIC method, but may use another method as long as it has a high temporal signal resolution.
【0120】[0120]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高分解
能信号処理部から出力された到来信号数(K個)及びK
個の到来信号遅延時間を到来信号発生部に供給し、到来
信号発生部においてK個の到来信号をそれぞれM通り発
生する際に、各M通り発生したK個の到来信号の振幅に
基づき、所定ステップに従って、それらの累積正規化2
乗誤差が最小になるようにK個の到来信号遅延時間を順
次補正してK個の補正到来信号遅延時間に変換した後で
到来信号発生部に供給し、到来信号発生部においては、
この補正到来信号遅延時間を用いてK個の到来信号をそ
れぞれM通り発生させるようにしているので、N個の正
規化信号発生部から出力されるN個の正規化信号中の雑
音成分に起因した到来信号遅延時間のオフセットや高分
解能信号処理部から出力されるK個の到来信号遅延時間
のオフセットを、各到来信号遅延時間を各補正到来信号
遅延時間に補正することにより実質的になくすことがで
き、その結果、到来信号発生部からそれぞれM通り発生
されるK個の到来信号に含まれる誤差成分が除去され、
到来角推定部において、常時、K個の到来信号の到来方
向を正確に推定できるという効果がある。As described above, according to the present invention, the number (K) of arriving signals output from the high-resolution signal processing section and K
Are supplied to the arriving signal generator, and when the arriving signal generator generates each of the M arriving K signals, a predetermined number of arriving signals are generated based on the amplitudes of the K arriving signals generated in each of the M arriving signals. According to the steps, their cumulative normalization 2
The K incoming signal delay times are sequentially corrected so that the multiplication error is minimized, converted into K corrected incoming signal delay times, and supplied to the incoming signal generating unit. In the incoming signal generating unit,
Since the K arriving signals are generated M each using the corrected arriving signal delay time, the K arriving signals are caused by noise components in the N normalized signals output from the N normalized signal generators. The offset of the incoming signal delay time and the offset of the K incoming signal delay times output from the high-resolution signal processing unit are substantially eliminated by correcting each incoming signal delay time to each corrected incoming signal delay time. As a result, the error components included in the K arriving signals generated from the M arriving signal generators are removed, and
The arrival angle estimation unit has an effect that the arrival directions of the K arrival signals can always be accurately estimated.
【図1】本発明による電波到来方向推定装置の第1実施
例の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a radio wave direction of arrival estimation apparatus according to the present invention.
【図2】第1及び第2実施例における正規化信号発生部
の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a normalized signal generator in the first and second embodiments.
【図3】第1実施例の電波到来方向推定装置に到来した
第1波及び第2波の信号電波の信号遅延時間に対する累
積正規化2乗誤差の一例を示す等高線図である。FIG. 3 is a contour diagram showing an example of a cumulative normalized squared error with respect to the signal delay time of the first wave and the second wave signal waves arriving at the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus of the first embodiment.
【図4】本発明による電波到来方向推定装置の第2実施
例の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of a radio wave direction of arrival estimation apparatus according to the present invention.
【図5】第2実施例の電波到来方向推定装置に到来した
第1波及び第2波の信号電波の信号遅延時間に対する累
積正規化2乗誤差の一例を示す等高線図である。FIG. 5 is a contour diagram showing an example of a cumulative normalized squared error with respect to a signal delay time of a first wave and a second wave of signal waves arriving at the radio wave direction-of-arrival estimation apparatus of the second embodiment.
【図6】第2実施例及び既知の電波到来方向推定装置に
おける第1波の到来方位角に対する遅延時間推定誤差の
変化状態の一例を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of a change state of a delay time estimation error with respect to an azimuth of arrival of a first wave in a second embodiment and a known radio wave direction-of-arrival estimation device.
【図7】第2実施例及び既知の電波到来方向推定装置に
おける第1波の到来方位角に対する信号振幅誤差の変化
状態の一例を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing an example of a change state of a signal amplitude error with respect to an azimuth of arrival of a first wave in the second embodiment and a known radio wave arrival direction estimation device.
【図8】第2実施例及び既知の電波到来方向推定装置に
おける第1波の到来方位角に対する到来方位角の推定誤
差の変化状態の一例を示す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing an example of a change state of an estimation error of the arrival azimuth with respect to the arrival azimuth of the first wave in the second embodiment and the known radio wave arrival direction estimation device.
【図9】既知の電波到来方向推定装置の構成の一例を示
すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a known radio wave arrival direction estimation device.
【図10】4つのアンテナの配置状態と信号電波の到来
状態の一例を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an example of an arrangement state of four antennas and an arrival state of a signal radio wave.
【図11】送信側でPN符号により拡散変調されさらに
帯域制限して得た帯域制限拡散変調信号及び参照信号発
生部が発生する参照信号の一例を示す信号波形図であ
る。FIG. 11 is a signal waveform diagram illustrating an example of a band-limited spread modulated signal that is spread-modulated by a PN code on the transmission side and further band-limited, and a reference signal generated by a reference signal generator.
【図12】ベースバンド(BB)拡散変調信号の一例を
示す信号波形図である。FIG. 12 is a signal waveform diagram illustrating an example of a baseband (BB) spread modulation signal.
【図13】周波数領域参照信号の一例を示す信号波形図
である。FIG. 13 is a signal waveform diagram illustrating an example of a frequency domain reference signal.
【図14】周波数領域受信信号の一例を示す信号波形図
である。FIG. 14 is a signal waveform diagram illustrating an example of a frequency domain reception signal.
【図15】雑音成分を含んだ正規化信号及び雑音成分を
除去した正規化信号の一例を示す信号波形図である。FIG. 15 is a signal waveform diagram showing an example of a normalized signal including a noise component and a normalized signal from which the noise component has been removed.
【図16】高分解能信号処理部から出力される遅延時間
を含んだ相関計量信号の一例を示す信号波形図である。FIG. 16 is a signal waveform diagram illustrating an example of a correlation metric signal including a delay time output from a high-resolution signal processing unit.
11 〜14 アンテナ 21 〜24 正規化信号発生部 31 〜34 自己相関行列発生部 4 平均化自己相関行列発生部 5 高分解能信号処理部 6、6’ 相互相関行列発生部 7、7’ 到来信号発生部 8、8’ 到来角推定部 9 信号出力端子 10 受信部 11 第1フーリエ変換部 12 第1フィルタ手段 13 参照信号発生部 14 第2フーリエ変換部 15 第2フィルタ手段 16 除算部 17 雑音除去処理部 18 ベースバンド(BB)信号発生部 19 アナログ−ディジタル(A/D)変換部 20 メモリ 21 フーリエ変換部 22 雑音除去部 23 逆フーリエ変換部 24 受信信号入力端子 25 正規化信号出力端子 26、26’ 遅延時間補正部 27 周波数窓乗算部 28 周波数窓除算部1 1 to 1 4 antennas 2 1 to 2 4 Normalized signal generator 3 1 to 3 4 Autocorrelation matrix generator 4 Averaged autocorrelation matrix generator 5 High-resolution signal processor 6, 6 'Cross-correlation matrix generator 7 , 7 ′ Arrival signal generator 8, 8 ′ Arrival angle estimator 9 Signal output terminal 10 Receiver 11 First Fourier transformer 12 First filter 13 Reference signal generator 14 Second Fourier transformer 15 Second filter 16 Division unit 17 Noise removal processing unit 18 Baseband (BB) signal generation unit 19 Analog-digital (A / D) conversion unit 20 Memory 21 Fourier transformation unit 22 Noise removal unit 23 Inverse Fourier transformation unit 24 Received signal input terminal 25 Normalization Signal output terminals 26, 26 'Delay time correction unit 27 Frequency window multiplication unit 28 Frequency window division unit
Claims (12)
ンテナで捉えた信号電波をN個の正規化信号に変換し、
前記N個の正規化信号からN個の自己相関行列及び2以
上の整数(M)個の相互相関行列を発生し、前記N個の
自己相関行列を平均化した平均化自己相関行列を発生
し、前記平均化自己相関行列を高い時間分解能で信号分
離処理して到来信号数(K個)及びK個の到来信号遅延
時間を発生し、前記M個の相互相関行列と前記到来信号
数とK個の補正到来信号遅延時間とを用いて、K個の到
来信号を各M通り発生し、前記各M通り発生したK個の
到来信号の位相に基づいて前記K個の到来信号の到来方
向を推定するもので、前記K個の補正到来信号遅延時間
は、前記各M通り発生したK個の到来信号の振幅に基づ
いた誤差評価を行い、誤差が最小になるように前記K個
の到来信号遅延時間を補正したものであることを特徴と
する電波到来方向推定方法。1. A signal radio wave captured by an integer (N) of three or more antennas arranged close to each other is converted into N normalized signals,
Generating N autocorrelation matrices and an integer (M) of two or more cross-correlation matrices from the N normalized signals; and generating an averaged autocorrelation matrix by averaging the N autocorrelation matrices. , The averaged autocorrelation matrix is subjected to signal separation processing with high time resolution to generate the number of arriving signals (K) and K arriving signal delay times, and the M cross-correlation matrices, the arriving signal number and K K corrected arrival signal delay times are used to generate K arrival signals, and the arrival directions of the K arrival signals are determined based on the phases of the K arrival signals generated in each of the M cases. The K corrected arrival signal delay times are estimated based on the error evaluation based on the amplitudes of the K arrival signals generated in each of the M cases, and the K arrival signals are minimized so that the error is minimized. A radio wave arrival direction estimator characterized in that the delay time is corrected. Method.
周波数変換して発生したベースバンド信号と、基準とな
る参照信号との比を求めて得たものであることを特徴と
する請求項1に記載の電波到来方向推定方法。2. The N number of normalized signals are obtained by calculating a ratio between a baseband signal generated by frequency-converting each signal radio wave and a reference signal serving as a reference. The radio wave arrival direction estimating method according to claim 1.
ンド信号と前記参照信号との比を周波数領域で求めて得
たものであることを特徴とする請求項2に記載の電波到
来方向推定方法。3. The radio wave arrival direction according to claim 2, wherein the N normalized signals are obtained by calculating a ratio between the baseband signal and the reference signal in a frequency domain. Estimation method.
拡散変調された信号を含み、前記参照信号は、前記所定
の符号と高い相関を持つ信号であることを特徴とする請
求項2または3に記載の電波到来方向推定方法。4. The baseband signal includes a signal spread-modulated with a predetermined code, and the reference signal is a signal having a high correlation with the predetermined code. Radio wave arrival direction estimation method described in 1.
来方向推定方法。(5) 2. The method for estimating the direction of arrival of a radio wave according to claim 1, wherein
正規化信号の組み合わせによって発生させることが可能
な最大{N(N−1)/2}個の相互相関行列からM個
が選択されたもので、前記選択されたM個の相互相関行
列は、前記N個のアンテナの中で比較的離れて配置され
ている2つのアンテナの正規化信号に対応した相互相関
行列であることを特徴とする請求項1に記載の電波到来
方向推定方法。6. The M cross-correlation matrices are M out of a maximum of {N (N-1) / 2} cross-correlation matrices that can be generated by a combination of the N normalized signals. The selected M cross-correlation matrices are cross-correlation matrices corresponding to normalized signals of two antennas that are arranged relatively far apart from each other among the N antennas. The radio wave arrival direction estimating method according to claim 1, characterized in that:
ンテナと、前記N個のアンテナで捉えた信号電波の受信
によりN個の正規化信号を発生するN個の正規化信号発
生部と、前記N個の正規化信号からそれぞれ自己相関行
列を発生するN個の自己相関行列発生部と、前記N個の
自己相関行列の平均化自己相関行列を発生する平均化自
己相関行列発生部と、前記平均化自己相関行列を高い時
間分解能で信号分離処理して到来信号数(K個)及びK
個の到来信号遅延時間を発生する高分解能信号処理部
と、前記N個の正規化信号から2以上の整数(M)個の
相互相関行列を発生する相互相関行列発生部と、前記M
個の相互相関行列と前記到来信号数とK個の補正到来信
号遅延時間とを用いて、K個の到来信号を各M通り発生
する到来信号発生部と、前記高分解能信号処理部から出
力される前記K個の到来信号遅延時間を、前記各M通り
発生したK個の到来信号の振幅に基づいた誤差評価を行
い、誤差が最小になるように前記K個の到来信号遅延時
間を補正した前記K個の補正到来信号遅延時間を前記到
来信号発生部に供給する遅延時間補正部と、前記各M通
り発生したK個の到来信号の位相に基づいて前記K個の
到来信号の到来方向を推定する到来角推定部とを備えて
いることを特徴とする電波到来方向推定装置。7. An N-number of normalized signal generators for generating N-number of normalized signals by receiving an integer (N) of three or more antennas arranged in close proximity and receiving signal radio waves captured by the N-number of antennas. An N autocorrelation matrix generator for generating an autocorrelation matrix from each of the N normalized signals; and an averaged autocorrelation matrix generator for generating an averaged autocorrelation matrix of the N autocorrelation matrices And the number (K) of incoming signals and K
A high-resolution signal processing unit for generating a plurality of incoming signal delay times; a cross-correlation matrix generating unit for generating an integer (M) of two or more cross-correlation matrices from the N normalized signals;
Using the number of cross-correlation matrices, the number of arriving signals, and the K corrected arriving signal delay times, an arriving signal generator that generates M arriving K signals, and an output from the high-resolution signal processor. The K incoming signal delay times are evaluated for errors based on the amplitudes of the K incoming signals generated in each of the M ways, and the K incoming signal delay times are corrected so that the error is minimized. A delay time correction unit that supplies the K corrected arrival signal delay times to the arrival signal generation unit, and a direction of arrival of the K arrival signals based on the phases of the M occurrences of the K arrival signals. A radio wave direction-of-arrival estimating device comprising: an angle-of-arrival estimating unit.
れ、前記アンテナで捉えた各信号電波の受信信号を周波
数変換してベースバンド信号を発生するベースバンド信
号発生手段と、基準となる参照信号を発生する参照信号
発生手段と、前記ベースバンド信号と前記参照信号との
比をとって正規化信号を発生する除算手段とを備えてい
ることを特徴とする請求項7に記載の電波到来方向推定
装置。8. The baseband signal generating means for frequency-converting a reception signal of each signal radio wave captured by the antenna to generate a baseband signal, and the N normalized signal generation units serve as a reference. The radio wave according to claim 7, further comprising: a reference signal generating unit that generates a reference signal; and a dividing unit that generates a normalized signal by taking a ratio between the baseband signal and the reference signal. Direction of arrival estimation device.
れ、前記除算手段で前記ベースバンド信号と前記参照信
号との比を周波数領域でとって正規化信号を発生するも
のであることを特徴とする請求項8に記載の電波到来方
向推定装置。9. The N number of normalized signal generators each generate a normalized signal by taking the ratio of the baseband signal and the reference signal in the frequency domain by the divider. The radio wave direction-of-arrival estimation apparatus according to claim 8, wherein:
定の符号で拡散変調された信号を含むベースバンド信号
を発生し、前記参照信号発生手段は、前記所定の符号と
高い相関を持つ参照信号を発生することを特徴とする請
求項8または9に記載の電波到来方向推定装置。10. The baseband signal generating means generates a baseband signal including a signal spread-modulated with a predetermined code, and the reference signal generating means generates a reference signal having a high correlation with the predetermined code. The radio wave arrival direction estimating device according to claim 8 or 9, wherein the radio wave arrival direction is generated.
うものであることを特徴とする請求項7に記載の電波到
来方向推定装置。11. The delay time correction section comprises: 8. The radio wave arrival direction estimating apparatus according to claim 7, wherein the signal arrival time is corrected by calculating the delay time.
の正規化信号の組み合わせによって発生させることが可
能な最大{N(N−1)/2}個の相互相関行列からM
個の相互相関行列を選択するもので、前記選択されたM
個の相互相関行列は、前記N個のアンテナの中で比較的
離れて配置されている2つのアンテナの正規化信号に対
応したものであることを特徴とする請求項7に記載の電
波到来方向推定装置。12. The cross-correlation matrix generation unit calculates M from a maximum of {N (N-1) / 2} cross-correlation matrices that can be generated by a combination of the N normalized signals.
Of the cross-correlation matrices, wherein the selected M
8. The radio wave arrival direction according to claim 7, wherein the number of cross-correlation matrices correspond to normalized signals of two antennas which are arranged relatively apart from each other among the N antennas. Estimation device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28443398A JP3600459B2 (en) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | Method and apparatus for estimating direction of arrival of radio wave |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28443398A JP3600459B2 (en) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | Method and apparatus for estimating direction of arrival of radio wave |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000111630A true JP2000111630A (en) | 2000-04-21 |
| JP3600459B2 JP3600459B2 (en) | 2004-12-15 |
Family
ID=17678497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28443398A Expired - Fee Related JP3600459B2 (en) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | Method and apparatus for estimating direction of arrival of radio wave |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3600459B2 (en) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3424648B2 (en) | 2000-04-05 | 2003-07-07 | 日本電気株式会社 | Radio wave environment analyzer and computer readable storage medium |
| WO2004104620A1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-12-02 | Fujitsu Limited | Technique for estimating signal arrival direction not by utilizing eigenvalue decomposition and reception beam shaper |
| JP2006242895A (en) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Toshiba Corp | Radio wave induction device |
| KR100785056B1 (en) | 2006-11-29 | 2007-12-12 | 국방과학연구소 | Direction Detection Method Using Correlation Vector |
| WO2008143142A1 (en) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Tokyo Electron Device Limited | Sound source localization device, sound source localization method, and program |
| JP2009523648A (en) * | 2006-01-19 | 2009-06-25 | テールズ | Relative position control device by output measurement for one spacecraft in a spacecraft group that forms a formation |
| JP2016511403A (en) * | 2013-02-25 | 2016-04-14 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | Autonomous direction finding using differential angle of arrival |
| KR101991844B1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-06-21 | 국방과학연구소 | Apparatus and method for estimating time delay |
| JP2020176902A (en) * | 2019-04-17 | 2020-10-29 | 株式会社Ihi | Time difference measuring device and arrival direction estimation device |
| US11451287B1 (en) * | 2021-03-16 | 2022-09-20 | Pivotal Commware, Inc. | Multipath filtering for wireless RF signals |
| US11497050B2 (en) | 2021-01-26 | 2022-11-08 | Pivotal Commware, Inc. | Smart repeater systems |
| US11563279B2 (en) | 2020-01-03 | 2023-01-24 | Pivotal Commware, Inc. | Dual polarization patch antenna system |
| US11670849B2 (en) | 2020-04-13 | 2023-06-06 | Pivotal Commware, Inc. | Aimable beam antenna system |
| US11706722B2 (en) | 2018-03-19 | 2023-07-18 | Pivotal Commware, Inc. | Communication of wireless signals through physical barriers |
| US11757180B2 (en) | 2019-02-20 | 2023-09-12 | Pivotal Commware, Inc. | Switchable patch antenna |
| US11843955B2 (en) | 2021-01-15 | 2023-12-12 | Pivotal Commware, Inc. | Installation of repeaters for a millimeter wave communications network |
| US11844050B2 (en) | 2020-09-08 | 2023-12-12 | Pivotal Commware, Inc. | Installation and activation of RF communication devices for wireless networks |
| US11848478B2 (en) | 2019-02-05 | 2023-12-19 | Pivotal Commware, Inc. | Thermal compensation for a holographic beam forming antenna |
| US11929822B2 (en) | 2021-07-07 | 2024-03-12 | Pivotal Commware, Inc. | Multipath repeater systems |
| US11937199B2 (en) | 2022-04-18 | 2024-03-19 | Pivotal Commware, Inc. | Time-division-duplex repeaters with global navigation satellite system timing recovery |
| US11968593B2 (en) | 2020-08-03 | 2024-04-23 | Pivotal Commware, Inc. | Wireless communication network management for user devices based on real time mapping |
| US11973568B2 (en) | 2020-05-27 | 2024-04-30 | Pivotal Commware, Inc. | RF signal repeater device management for 5G wireless networks |
| US12185453B2 (en) | 2021-10-26 | 2024-12-31 | Pivotal Commware, Inc. | RF absorbing structures |
-
1998
- 1998-10-06 JP JP28443398A patent/JP3600459B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3424648B2 (en) | 2000-04-05 | 2003-07-07 | 日本電気株式会社 | Radio wave environment analyzer and computer readable storage medium |
| WO2004104620A1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-12-02 | Fujitsu Limited | Technique for estimating signal arrival direction not by utilizing eigenvalue decomposition and reception beam shaper |
| US7068221B2 (en) | 2003-05-22 | 2006-06-27 | Fujitsu Limited | Technique for direction-of-arrival estimation without eigendecomposition and its application to beamforming at base station |
| JP2006242895A (en) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Toshiba Corp | Radio wave induction device |
| JP2009523648A (en) * | 2006-01-19 | 2009-06-25 | テールズ | Relative position control device by output measurement for one spacecraft in a spacecraft group that forms a formation |
| KR100785056B1 (en) | 2006-11-29 | 2007-12-12 | 국방과학연구소 | Direction Detection Method Using Correlation Vector |
| WO2008143142A1 (en) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Tokyo Electron Device Limited | Sound source localization device, sound source localization method, and program |
| JP2016511403A (en) * | 2013-02-25 | 2016-04-14 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | Autonomous direction finding using differential angle of arrival |
| US12425987B2 (en) | 2018-03-19 | 2025-09-23 | Pivotal Commware, Inc. | Communication of wireless signals through physical barriers |
| US11706722B2 (en) | 2018-03-19 | 2023-07-18 | Pivotal Commware, Inc. | Communication of wireless signals through physical barriers |
| KR101991844B1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-06-21 | 국방과학연구소 | Apparatus and method for estimating time delay |
| US11848478B2 (en) | 2019-02-05 | 2023-12-19 | Pivotal Commware, Inc. | Thermal compensation for a holographic beam forming antenna |
| US12362472B2 (en) | 2019-02-20 | 2025-07-15 | Pivotal Commware, Inc. | Switchable patch antenna |
| US11757180B2 (en) | 2019-02-20 | 2023-09-12 | Pivotal Commware, Inc. | Switchable patch antenna |
| JP7267825B2 (en) | 2019-04-17 | 2023-05-02 | 株式会社Ihi | Time difference measuring device and direction of arrival estimating device |
| JP2020176902A (en) * | 2019-04-17 | 2020-10-29 | 株式会社Ihi | Time difference measuring device and arrival direction estimation device |
| US11563279B2 (en) | 2020-01-03 | 2023-01-24 | Pivotal Commware, Inc. | Dual polarization patch antenna system |
| US11670849B2 (en) | 2020-04-13 | 2023-06-06 | Pivotal Commware, Inc. | Aimable beam antenna system |
| US11973568B2 (en) | 2020-05-27 | 2024-04-30 | Pivotal Commware, Inc. | RF signal repeater device management for 5G wireless networks |
| US11968593B2 (en) | 2020-08-03 | 2024-04-23 | Pivotal Commware, Inc. | Wireless communication network management for user devices based on real time mapping |
| US11844050B2 (en) | 2020-09-08 | 2023-12-12 | Pivotal Commware, Inc. | Installation and activation of RF communication devices for wireless networks |
| US11843955B2 (en) | 2021-01-15 | 2023-12-12 | Pivotal Commware, Inc. | Installation of repeaters for a millimeter wave communications network |
| US12010703B2 (en) | 2021-01-26 | 2024-06-11 | Pivotal Commware, Inc. | Smart repeater systems |
| US11497050B2 (en) | 2021-01-26 | 2022-11-08 | Pivotal Commware, Inc. | Smart repeater systems |
| US20220302992A1 (en) * | 2021-03-16 | 2022-09-22 | Pivotal Commware, Inc. | Multipath filtering for wireless rf signals |
| US11451287B1 (en) * | 2021-03-16 | 2022-09-20 | Pivotal Commware, Inc. | Multipath filtering for wireless RF signals |
| US11929822B2 (en) | 2021-07-07 | 2024-03-12 | Pivotal Commware, Inc. | Multipath repeater systems |
| US12185453B2 (en) | 2021-10-26 | 2024-12-31 | Pivotal Commware, Inc. | RF absorbing structures |
| US11937199B2 (en) | 2022-04-18 | 2024-03-19 | Pivotal Commware, Inc. | Time-division-duplex repeaters with global navigation satellite system timing recovery |
| US12495377B2 (en) | 2022-04-18 | 2025-12-09 | Pivotal Commware, Inc. | Time-division-duplex repeaters with global navigation satellite system timing recovery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3600459B2 (en) | 2004-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3600459B2 (en) | Method and apparatus for estimating direction of arrival of radio wave | |
| US6529745B1 (en) | Radio wave arrival direction estimating antenna apparatus | |
| US6009334A (en) | Method and system for determining position of mobile radio terminals | |
| JP3673700B2 (en) | Ranging and position measuring method using spread spectrum signal and apparatus for performing the method | |
| US20040102157A1 (en) | Wireless LAN with distributed access points for space management | |
| JP2003004834A (en) | Method for estimating direction of arrival of signal | |
| US6931244B2 (en) | Radio equipment capable of real time change of antenna directivity and doppler frequency estimating circuit used for the radio equipment | |
| JPH11215543A (en) | Cellular base station and position locating system mounted thereon | |
| KR20010062214A (en) | Code division multiple access system and method of operation with improved signal acquisition and processing | |
| US6208842B1 (en) | Method and apparatus for estimating a channel parameter | |
| CN100444531C (en) | receiving device | |
| JPH11340884A (en) | Method and apparatus for synthesizing signals under diversity reception | |
| JP2973416B1 (en) | RAKE receiving circuit | |
| WO1998008319A1 (en) | Rake receiver for spread spectrum signal demodulation | |
| JP2000147083A (en) | Arrival angle measuring method and angle of arrival measuring instrument | |
| JP2000286629A (en) | Wireless transmission device and transmission directivity adjustment method | |
| JP3630581B2 (en) | Spread modulation signal receiver | |
| JP3639106B2 (en) | Spread modulation signal receiver | |
| JP4193939B2 (en) | Array antenna, incoming wave estimation device, and planar array synthesis method | |
| JP2002204193A (en) | Mobile communication system | |
| JP3639120B2 (en) | Spread modulation signal receiver | |
| US6807223B2 (en) | Method of performing code synchronization, and receiver | |
| JP7638460B2 (en) | Radio wave arrival angle estimation device, radio wave arrival angle estimation method, control circuit, and storage medium | |
| JPH11118898A (en) | Radio direction measurement system | |
| JP2002359584A (en) | Radio base station apparatus and directional transmission method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040810 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040831 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040916 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070924 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080924 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080924 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090924 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |