JP2008092062A - Beam controller, array antenna system and radio apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ビーム制御装置、アレーアンテナシステムおよび無線装置に関する。 The present invention relates to a beam control apparatus, an array antenna system, and a radio apparatus.
従来のビーム制御装置としては、例えば特許文献1に記載のものが知られている。この特許文献1記載の従来技術では、複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナの放射パターンを制御するビーム制御装置において、各アンテナ素子から放射する信号の位相量に対して、固定角速度を基準にして角速度ゆらぎ関数により時間的に変動する変動量を与えている。これにより、移動局におけるSINR(Signal to Interference plus Noise power Ratio)に基づいたスケジューリング及び適応チャネル割当を行う移動通信システムにおいて、基地局は、各移動局向けの合成ビームの利得を時間的に変動させて、人工的にフェージングを発生させることができる。また、方向ごとに異なる利得を任意に生成できるアレーアンテナを用いることで、移動局間で異なる時間変動を有するフェージングを生成することができる。この結果、移動局或いは移動局周辺の物体が静止しているか若しくは低速度で移動しているためにマルチパスフェージングによる伝搬路の瞬時変動が十分に発生しない場合でも、人工的に移動局間で異なる時間変動を有するフェージングを発生させることで積極的に平均SINRを時間変動させることができ、各移動局の伝送スループットに偏りが生じることを防止することが可能になる。さらに、位相変動量を角速度ゆらぎ関数により時間的に変動させることで、各移動局のSINR時間変動特性が周期性を有さないようにし、SINR時間変動特性の各移動局間の偏りを軽減すると共に、SINR時間変動特性の瞬時変動量を十分に確保することを図っている。
しかし、上述した従来技術では、位相量を制御しているが、アンテナ素子間の相互結合量等に起因したアンテナ素子間の固定的な出力レベル差があると、位相量を制御しても合成ビームに十分に反映されず、合成ビームの利得があまり変化しなくなる場合が発生する。この結果、受信側の平均SINRの時間変動を十分に起こすことができなくなる。これを対処するための方法としては、アンテナ素子間の出力レベル差をキャリブレーションするためのキャリブレーション装置を各基地局装置に導入することが考えられるが、装置構成が複雑になる等の問題がある。 However, in the above-described prior art, the phase amount is controlled. However, if there is a fixed output level difference between antenna elements due to the mutual coupling amount between the antenna elements, synthesis is performed even if the phase amount is controlled. There is a case where the gain of the combined beam does not change so much because it is not sufficiently reflected in the beam. As a result, the time variation of the average SINR on the receiving side cannot be sufficiently caused. As a method for dealing with this, it is conceivable to introduce a calibration device for calibrating the output level difference between antenna elements into each base station device, but there are problems such as a complicated device configuration. is there.
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、各アンテナ素子から放射する信号の位相量を制御することによって受信側の平均SINRの時間変動を起こす際に、アンテナ素子間の固定的な出力レベル差により該平均SINRの時間変動が縮小することを防止することのできるビーム制御装置、アレーアンテナシステムおよび無線装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its object is to control the phase amount of a signal radiated from each antenna element to cause a variation in time of the average SINR on the receiving side. An object of the present invention is to provide a beam control apparatus, an array antenna system, and a radio apparatus capable of preventing the temporal variation of the average SINR from being reduced due to a fixed output level difference between elements.
上記の課題を解決するために、本発明に係るビーム制御装置は、複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナの放射パターンを制御するビーム制御装置において、前記アンテナ素子の信号に対して時間的に位相量を変動させる位相制御量を計算する位相制御量演算手段と、前記アンテナ素子の信号に対して時間的にレベルを変動させるレベル制御量を計算するレベル制御量演算手段と、を備え、前記レベル制御量演算手段は、前記アンテナ素子の各々の信号間のレベル差を変動させるレベル制御量を算出することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a beam control apparatus according to the present invention is a beam control apparatus that controls a radiation pattern of an array antenna having a plurality of antenna elements. A phase control amount calculating means for calculating a phase control amount for changing the level control amount, and a level control amount calculating means for calculating a level control amount for changing the level in time with respect to the signal of the antenna element. The amount calculation means calculates a level control amount that varies a level difference between the signals of the antenna elements.
本発明に係るアレーアンテナシステムは、複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナと、請求項1に記載のビーム制御装置と、前記ビーム制御装置によって得た位相制御量に基づき、前記アンテナ素子の信号の位相量を調整する移相調整手段と、前記ビーム制御装置によって得たレベル制御量に基づき、前記アンテナ素子の信号のレベルを調整するレベル調整手段とを備えたことを特徴とする。
An array antenna system according to the present invention includes an array antenna having a plurality of antenna elements, the beam control apparatus according to
本発明に係る無線装置は、無線伝搬路の状態に基づいて時間スロットのスケジューリング及び適応チャネル割当を行う無線装置において、請求項2に記載のアレーアンテナシステムを備えたことを特徴とする。
A radio apparatus according to the present invention is a radio apparatus that performs time slot scheduling and adaptive channel allocation based on a state of a radio propagation path, and includes the array antenna system according to
本発明によれば、アンテナ素子の各々の信号間のレベル差が変動することで、各アンテナ素子から放射する信号の位相量を制御することによって受信側の平均SINRの時間変動を起こす際に、アンテナ素子間の固定的な出力レベル差の影響はほぼ無視することができ、位相量の制御結果が十分に合成ビームに反映されることになる。この結果として、各受信局向けの合成ビームの利得を時間的に十分に変動させることができ、受信側の平均SINRの時間変動が縮小することを防止することが可能になる。 According to the present invention, when the level difference between the signals of the antenna elements fluctuates, the time variation of the average SINR on the receiving side is caused by controlling the phase amount of the signal radiated from each antenna element. The influence of the fixed output level difference between the antenna elements can be almost ignored, and the control result of the phase amount is sufficiently reflected in the combined beam. As a result, the gain of the combined beam for each receiving station can be sufficiently varied in time, and the time variation of the average SINR on the receiving side can be prevented from being reduced.
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るアレーアンテナシステム10の構成を示すブロック図である。図1において、アレーアンテナ部11は2つのアンテナ素子11a−1、11a−2を有する。ビーム形成部12は、分配器13、移相調整部14およびレベル調整部15を有する。移相調整部14およびレベル調整部15は、アンテナ素子11a−2に対して設けられている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an
分配器13は、送信時には入力される送信信号を各アンテナ素子11a−1、11a−2に分配し、受信時には各アンテナ素子11a−1、11a−2の受信信号を合成して出力する。
The
移相調整部14は、アンテナ素子11a−2を介して送信する信号の位相量を任意に変更することができる。この位相量の操作によって、アンテナ素子11a−1、11a−2を介して各々送信する信号間の位相差を調整することができる。
The phase
レベル調整部15は、アンテナ素子11a−2を介して送信する信号のレベル(振幅)を任意に変更することができる。このレベルの操作によって、アンテナ素子11a−1、11a−2を介して各々送信する信号間のレベル差を調整することができる。
The
ビーム制御部16は、移相調整部14に位相制御量θ(t)を指示する。移相調整部14は、位相制御量θ(t)をアンテナ素子11a−2を介して送信する信号に与える。これにより、アンテナ素子11a−1、11a−2により各々送信される信号間の位相差がθ(t)に制御される。
The
また、ビーム制御部16は、レベル調整部15にレベル制御量A(t)を指示する。レベル調整部15は、レベル制御量A(t)をアンテナ素子11a−2を介して送信する信号に与える。これにより、アンテナ素子11a−1、11a−2により各々送信される信号間のレベル差がA(t)に制御される。
In addition, the
図2は、図1に示すビーム制御部16の構成を示すブロック図である。図2において、ビーム制御部16は、ビーム制御位相部21とビーム制御レベル部22を有する。
ビーム制御位相部21は、位相制御量θ(t)を生成する。位相制御量θ(t)としては、固定角速度で時間的に変化する移相量であってもよく、或いは、固定角速度を基準にして角速度ゆらぎ関数により時間的に変動する移相量であってもよい。角速度ゆらぎ関数は、角速度ゆらぎ周期間の平均が0であるランダムな関数である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
The beam
ビーム制御レベル部22は、レベル制御量A(t)を生成する。レベル制御量A(t)について、以下に詳細に説明する。
The beam
レベル制御量A(t)としては、レベルゆらぎ周期T[s]間の平均が平均レベルAConst[dBm]となるランダムな関数を用いる。また、時間スロット当たりのレベル制御量A(t)のレベル変化量は、十分小さいものとする。レベル制御量A(t)を与えるレベルゆらぎ関数A(t)の具体例を以下に示す。 As the level control amount A (t), a random function in which the average between the level fluctuation periods T [s] becomes the average level A Const [dBm] is used. The level change amount of the level control amount A (t) per time slot is assumed to be sufficiently small. A specific example of the level fluctuation function A (t) that gives the level control amount A (t) is shown below.
(例1)
A(t)=AConst+α×sin((2×π×t/T)+φInitial) ・・・(1)
但し、αは変動係数[dBm]、φInitialは初期定数[rad]である。
(Example 1)
A (t) = A Const + α × sin ((2 × π × t / T) + φ Initial ) (1)
Where α is the coefficient of variation [dBm] and φ Initial is the initial constant [rad].
(例2)
A(t)=AConst+α×PN(t,T) ・・・(2)
但し、αは変動係数[dBm]である。また、PN(t,T)は、長さがT/Δt、要素が{−1,1}である擬似ランダム系列であって、その周期がレベルゆらぎ周期Tである。
(Example 2)
A (t) = A Const + α × PN (t, T) (2)
Where α is the coefficient of variation [dBm]. Further, PN (t, T) is a pseudo-random sequence having a length of T / Δt and elements of {−1, 1}, and its cycle is a level fluctuation cycle T.
次に、図3を参照して、本実施形態に係るレベル制御処理の手順を説明する。図3は、図2に示すビーム制御レベル部22の制御フロー図である。
図3において、先ず、ビーム制御レベル部22は初期設定を行う(S1)。具体的には、平均レベルAConst[dBm]の初期設定と、レベルゆらぎ関数A(t)の各パラメータの初期設定を行う。次いで、時刻t=t+Δtにセットし(S2)、レベルゆらぎ関数A(t)の値を計算する(S3)。次いで、そのレベルゆらぎ関数A(t)の計算結果をレベル制御量A(t)としてレベル調整部15に出力する(S4)。以降、上記ステップS2からS4を繰り返す。
Next, the level control processing procedure according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a control flowchart of the beam
In FIG. 3, first, the beam
上述したように本実施形態によれば、各アンテナ素子により各々送信される信号に対して、レベル制御量A(t)でレベル差が与えられる。従って、アンテナ回路素子間の特性差等に起因したアンテナ素子間の固定的な出力レベル差があったとしても、各アンテナ素子により各々送信される信号間のレベル差は変動する。これにより、各アンテナ素子から放射する信号の位相量を制御することによって受信側の平均SINRの時間変動を起こす際に、アンテナ素子間の固定的な出力レベル差の影響はほぼ無視することができ、位相量の制御結果が十分に合成ビームに反映されることになる。この結果として、各受信局向けの合成ビームの利得を時間的に十分に変動させることができる。従って、受信側の平均SINRの時間変動が縮小することを防止することが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, a level difference is given by the level control amount A (t) to the signal transmitted by each antenna element. Therefore, even if there is a fixed output level difference between the antenna elements due to a characteristic difference between the antenna circuit elements, the level difference between signals transmitted by each antenna element varies. As a result, when the time variation of the average SINR on the receiving side is caused by controlling the phase amount of the signal radiated from each antenna element, the influence of the fixed output level difference between the antenna elements can be almost ignored. Thus, the control result of the phase amount is sufficiently reflected in the combined beam. As a result, the gain of the combined beam for each receiving station can be sufficiently varied in time. Therefore, it is possible to prevent the time variation of the average SINR on the receiving side from being reduced.
なお、アレーアンテナのアンテナ素子数は3素子以上であってもよい。この場合、位相制御量θ(t)は、N個のアンテナ素子に関し、ある一つのアンテナ素子を基準とした「N−1」個の相対位相ベクトルとして得ることができる。各相対位相ベクトルは、それぞれ独立の固定角速度又は角速度ゆらぎ関数から算出する。同様に、レベル制御量A(t)は、N個のアンテナ素子に関し、ある一つのアンテナ素子を基準とした「N−1」個の相対レベルベクトルとして得ることができる。各相対レベルベクトルは、それぞれ独立のレベルゆらぎ関数から算出する。 The number of antenna elements of the array antenna may be three or more. In this case, the phase control amount θ (t) can be obtained as “N−1” relative phase vectors with respect to N antenna elements with reference to one antenna element. Each relative phase vector is calculated from an independent fixed angular velocity or angular velocity fluctuation function. Similarly, the level control amount A (t) can be obtained as “N−1” relative level vectors with respect to N antenna elements with reference to one antenna element. Each relative level vector is calculated from an independent level fluctuation function.
図4にN個(3素子以上)のアンテナ素子を有する場合のアレーアンテナシステム10の構成を示す。図4において、ビーム制御部16は、アンテナ素子11a−2、3、…、Nの各々に対応して設けられた移相調整部14に、それぞれ相対位相ベクトルθ1(t)、θ2(t)、θ3(t)、…、θN−1(t)を出力する。また、ビーム制御部16は、アンテナ素子11a−2、3、…、Nの各々に対応して設けられたレベル調整部15に、それぞれ相対レベルベクトルA1(t)、A2(t)、A3(t)、…、AN−1(t)を出力する。
FIG. 4 shows a configuration of the
図5は、本実施形態に係る基地局(無線装置)100の一実施例である。図5に示される基地局100は、時分割多元接続を用いたパケット交換型移動通信システムの基地局であり、基地局100から移動局200に向う下り回線において、無線伝搬路の状態に基づき、時間スロットのスケジューリング及び適応チャネル割当を行う。また、移動局200は、下り回線の無線伝搬路の状態を表すSINRを測定し、測定結果のSINRを基地局100に通知する。
FIG. 5 is an example of a base station (wireless device) 100 according to the present embodiment. A
図6において、基地局100は、本実施形態に係るアレーアンテナシステム10を備え、該アレーアンテナシステム10により移動局200間の無線区間の送信および受信を行う。なお、図6に示されるアレーアンテナシステム10以外の基地局100および移動局200の基本構成は従来と同じである。
In FIG. 6, a
この実施例によれば、基地局100がアレーアンテナシステム10により放射するビームパターンは、固定角速度又は固定角速度を基準にして角速度ゆらぎ関数により変化する。ここで、アレーアンテナシステム10のアンテナ素子間の固定的な出力レベル差があったとしても、その影響は本実施形態に係るレベル操作によってほぼ無視することができる。これにより、各基地局100は独立に十分なフェージングを人工的に発生させることができる。従って、各移動局においては、通信基地局(所望基地局)および干渉基地局(非所望基地局)の放射パターンは独立して変化するものとなり、各基地局からの受信信号が独立に瞬時変動するので、移動局ごとに独立にSINRが瞬時変動する。これにより、基地局100は各移動局のSINRに応じてスケジューリングおよび適応チャネル割当を行うことにより、高伝送効率の伝送が可能となる。
According to this embodiment, the beam pattern radiated from the
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態では、送信ビームを制御する場合を例に挙げて説明したが、受信ビームに対しても同様に適用することができる。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where the transmission beam is controlled has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to the reception beam.
また、本発明は、スケジューリング機能および適応チャネル割当機能を用いた時分割多元接続パケット交換型のセルラーシステムおよび無線LANシステム等の移動通信システムに適用可能である。例えば、CDMA2000 1xEV-DOシステムやW-CDMA HSDPAシステムなどに適用することができる。 The present invention is also applicable to mobile communication systems such as time division multiple access packet switching cellular systems and wireless LAN systems using scheduling functions and adaptive channel assignment functions. For example, it can be applied to a CDMA2000 1xEV-DO system, a W-CDMA HSDPA system, or the like.
10…アレーアンテナシステム、11…アレーアンテナ部、11a…アンテナ素子、12…ビーム形成部、13…分配器、14…移相調整部、15…レベル調整部、16…ビーム制御部、21…ビーム制御位相部、22…ビーム制御レベル部、100…基地局、200…移動局
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記アンテナ素子の信号に対して時間的に位相量を変動させる位相制御量を計算する位相制御量演算手段と、
前記アンテナ素子の信号に対して時間的にレベルを変動させるレベル制御量を計算するレベル制御量演算手段と、を備え、
前記レベル制御量演算手段は、前記アンテナ素子の各々の信号間のレベル差を変動させるレベル制御量を算出する、
ことを特徴とするビーム制御装置。 In a beam control apparatus for controlling a radiation pattern of an array antenna having a plurality of antenna elements,
A phase control amount calculating means for calculating a phase control amount for varying the phase amount with respect to a signal of the antenna element;
Level control amount calculation means for calculating a level control amount for varying the level with respect to the signal of the antenna element over time,
The level control amount calculating means calculates a level control amount for varying a level difference between the signals of the antenna elements;
A beam control apparatus characterized by that.
請求項1に記載のビーム制御装置と、
前記ビーム制御装置によって得た位相制御量に基づき、前記アンテナ素子の信号の位相量を調整する移相調整手段と、
前記ビーム制御装置によって得たレベル制御量に基づき、前記アンテナ素子の信号のレベルを調整するレベル調整手段と、
を備えたことを特徴とするアレーアンテナシステム。 An array antenna having a plurality of antenna elements;
A beam control device according to claim 1;
Based on the phase control amount obtained by the beam control device, phase shift adjustment means for adjusting the phase amount of the signal of the antenna element;
Level adjusting means for adjusting the signal level of the antenna element based on the level control amount obtained by the beam control device;
An array antenna system comprising:
請求項2に記載のアレーアンテナシステムを備えたことを特徴とする無線装置。 In a radio apparatus that performs time slot scheduling and adaptive channel assignment based on the state of a radio channel,
A radio apparatus comprising the array antenna system according to claim 2.
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2006
- 2006-09-29 JP JP2006267915A patent/JP2008092062A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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