JP2007274250A - 空間角度広がり推定方法および受信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アレーアンテナによって受信されたN個の受信信号についての相関をそれぞれ求めて、N2個の要素を持つ相関行列を算出する相関行列算出回路121と、該相関行列を固有値分解して、アレーアンテナ素子数(N個)の固有値と、その各固有値に対応する固有ベクトルを算出する固有値分解回路131と、該固有値及び固有ベクトルから到来方向を算出する到来方向推定部141と、該固有値及び到来方向に基づき、所定の空間角度広がり関数から空間角度広がりを算出する空間角度広がり推定部151と、を備え、該空間角度広がり関数は、アレーアンテナの受信信号に係る相関行列の固有値に基づく値と、到来方向とを変数にもち、空間角度広がりを与える関数であることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る空間角度広がり推定用受信装置100の構成を示すブロック図である。
図1において、空間角度広がり推定用受信装置100は、N個のアンテナ素子101から構成されるN素子アレーアンテナと、アンテナ素子101の各々に対応して設けられる直交復調器111と、相関行列算出回路121と、固有値分解回路131と、到来方向推定部141と、空間角度広がり推定部151とを備える。
y=(y1, y2, ..., yN)
rij = yi ×yj *
RTrial=([MD]−[MN])
e={e1, e2, ..., eN}
v={v1, v2, ..., vN}
図2において、空間角度広がり推定部151は、第1・2固有値比算出回路201と、空間角度広がり推定値読出し回路211と、空間角度広がり関数AS(REV12,φ)記憶部221とを有する。
REV12 = e1st/e2nd
REV12 = (e1st−emin)/(e2nd−emin)
D(θ)=(d1(θ),d2(θ),...,dN(θ))
y’(σ,φ)=(y’1(σ,φ),y’2(σ,φ), ... ,y’N(σ,φ))
アレー受信信号ベクトル関数y’(σ,φ)のn番目の要素y’n(σ,φ)は、次式で求められる。
y’n(σ,φ)=∫θan(θ, σ,φ)・dn(θ)dθ
r’ij(σ,φ) = y’i(σ,φ)×y’j *(σ,φ)
例えば、相関行列関数R’(σ,φ)は次式により与えられる。
図4には、空間広がりモデルの例が示されている。図4において、空間広がりモデルは正規分布として表される。φは空間角度広がりモデルの分布の平均方向であり、到来方向推定値に対応する。アレーアンテナの特性が方向によって異なると、分布の平均(中心)方向φに対して空間角度広がり関数ASが変わってくる。このことから、数2ではφを変数として持たせている。
e’(σ,φ)=(e’1(σ,φ),e’2(σ,φ), ... ,e’N(σ,φ))
REV12’(σ,φ) = e’1st(σ,φ)/e’2nd(σ,φ)
例えば、本発明はセルラー基地局に適用することで、時間および周波数とは独立した空間(ビームパターン)を用いた多元接続(空間分割多元接続)を実現することが可能となり、周波数利用効率が改善されるという効果が得られる。
Claims (8)
- 複数(N個)のアンテナ素子を有するアレーアンテナと、
前記アレーアンテナによって受信されたN個の受信信号についての相関をそれぞれ求めて、N2個の要素を持つ相関行列を算出する相関行列算出手段と、
前記相関行列を固有値分解して、アレーアンテナ素子数(N個)の固有値と、その各固有値に対応する固有ベクトルを算出する固有値分解手段と、
前記固有値及び固有ベクトルから、到来方向を算出する到来方向推定手段と、
前記固有値及び到来方向に基づき、所定の空間角度広がり関数から空間角度広がりを算出する空間角度広がり推定手段と、を備え、
前記空間角度広がり関数は、
前記アレーアンテナの受信信号に係る相関行列の固有値に基づく値と、到来方向とを変数にもち、空間角度広がりを与える関数である、
ことを特徴とする受信装置。 - 前記空間角度広がり関数に関し、
前記アレーアンテナのアンテナ素子間の相対振幅及び相対位相と、到来方向及び空間角度広がりを変数とする任意な空間伝搬路の確率密度関数とに基づいて、空間角度広がり及び到来方向を変数にもつアレー受信信号ベクトル関数を算出し、
前記アレー受信信号ベクトル関数から、空間角度広がり及び到来方向を変数にもち且つN2個の要素を持つ相関行列関数を算出し、
前記相関行列関数から、固有値分解により、空間角度広がり及び到来方向を変数にもち且つアレーアンテナ素子数(N個)の固有値を要素にもつ固有値ベクトル関数を算出し、
前記固有値ベクトル関数から、空間角度広がり及び到来方向を変数にもち該変数から前記固有値に基づく値を与える関数を算出し、
前記固有値に基づく値を与える関数から、前記空間角度広がり関数が求められる、
ことを特徴とする請求項1に記載の受信装置。 - 前記固有値に基づく値は、前記アレーアンテナ素子数(N個)の固有値のうち、最大の固有値と2番目に大きい固有値との比であることを特徴とする請求項1又は2に記載の受信装置。
- 前記固有値に基づく値は、前記アレーアンテナ素子数(N個)の固有値のうち、最大の固有値から最小固有値を減じた値と、2番目に大きい固有値から最小固有値を減じた値との比であることを特徴とする請求項1又は2に記載の受信装置。
- 複数(N個)のアンテナ素子を有するアレーアンテナの受信信号に係る相関行列の固有値に基づく値と、到来方向とを変数にもち、空間角度広がりを与える関数を算出する第1の過程と、
前記アレーアンテナによって受信されたN個の受信信号についての相関をそれぞれ求めて、N2個の要素を持つ相関行列を算出する第2の過程と、
前記相関行列を固有値分解して、アレーアンテナ素子数(N個)の固有値と、その各固有値に対応する固有ベクトルを算出する第3の過程と、
前記固有値及び固有ベクトルから、到来方向を算出する第4の過程と、
前記固有値及び到来方向に基づき、前記空間角度広がり関数から空間角度広がりを算出する第5の過程と、
を含むことを特徴とする空間角度広がり推定方法。 - 前記第1の過程において、
前記アレーアンテナのアンテナ素子間の相対振幅及び相対位相と、到来方向及び空間角度広がりを変数とする任意な空間伝搬路の確率密度関数とに基づいて、空間角度広がり及び到来方向を変数にもつアレー受信信号ベクトル関数を算出し、
前記アレー受信信号ベクトル関数から、空間角度広がり及び到来方向を変数にもち且つN2個の要素を持つ相関行列関数を算出し、
前記相関行列関数から、固有値分解により、空間角度広がり及び到来方向を変数にもち且つアレーアンテナ素子数(N個)の固有値を要素にもつ固有値ベクトル関数を算出し、
前記固有値ベクトル関数から、空間角度広がり及び到来方向を変数にもち該変数から前記固有値に基づく値を与える関数を算出し、
前記固有値に基づく値を与える関数から、前記空間角度広がり関数を求める、
ことを特徴とする請求項5に記載の空間角度広がり推定方法。 - 前記固有値に基づく値は、前記アレーアンテナ素子数(N個)の固有値のうち、最大の固有値と2番目に大きい固有値との比であることを特徴とする請求項5又は6に記載の空間角度広がり推定方法。
- 前記固有値に基づく値は、前記アレーアンテナ素子数(N個)の固有値のうち、最大の固有値から最小固有値を減じた値と、2番目に大きい固有値から最小固有値を減じた値との比であることを特徴とする請求項5又は6に記載の空間角度広がり推定方法。
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