JP2014192865A - Method for arranging antenna of short-range mimo, program and transmission system - Google Patents

Method for arranging antenna of short-range mimo, program and transmission system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve an antenna arrangement for preventing performance of MIMO from being deteriorated in a propagation environment where direct wave is dominant.SOLUTION: An antenna arrangement is provided which is for a short-range MIMO where direct wave is dominant. At this antenna arrangement, a distance (r) between a transmitter and a receiver, propagation coefficients (α, β, γ ) between the transmitter and the receiver, an offset (δ) between the transmitter and the receiver, and a distance (d) between antennas on the transmitter side or a distance (d) between antennas on the receiver side are included in parameters. Then, at least two parameters are assigned from these parameters. As a result, the antenna arrangement is determined which increases or decreases channel capacity (c).

Description

本開示の技術はたとえば、直接波が支配的な伝搬環境などに用いられる近距離MIMO(Multiple input multiple output)のアンテナ技術に関する。
The technology of the present disclosure relates to, for example, short-range MIMO (Multiple Input Multiple Output) antenna technology used in a propagation environment where a direct wave is dominant.

携帯電話、無線LAN(Local Area Network)などの無線通信システムでは、伝送技術の1つとしてMIMO伝送が知られている。MIMO伝送は、送信機および受信機の双方に複数のアンテナを備え、周波数帯域幅の増加を来すことなく伝送速度を高める、信頼度の高い通信が可能になるなどの利点を有する。   In a wireless communication system such as a mobile phone and a wireless local area network (LAN), MIMO transmission is known as one of transmission techniques. MIMO transmission has an advantage that both a transmitter and a receiver are provided with a plurality of antennas, the transmission speed is increased without increasing the frequency bandwidth, and highly reliable communication is possible.

このMIMO伝送に関し、複数の送信アンテナと近い受信アンテナおよび交差した受信アンテナのパス位相差を(n/2+1/4)λに近づけ、伝搬係数の所望波を実数項、不要波を虚数項とし、MIMO処理量を削減することが知られている(たとえば、特許文献1)。MIMO方式と両偏波、互いに直交する偏波を用いた信号伝送により、伝送容量を拡大することが知られている(たとえば、特許文献2)。水平偏波で通信するアンテナと、垂直偏波で通信するアンテナを備えることにより伝搬係数間の電力差を大きくすることが知られている(たとえば、特許文献3)。アンテナビームを対向するアンテナに向け、他のアンテナ方向に指向性のヌルを向け、直交偏波を用いた振幅差を利用することが知られている(たとえば、特許文献4)。
For this MIMO transmission, the path phase difference between the receiving antennas close to the plurality of transmitting antennas and the intersecting receiving antennas is made close to (n / 2 + 1/4) λ, the desired wave of the propagation coefficient is set as a real term, and the unnecessary wave is set as an imaginary term, It is known to reduce the amount of MIMO processing (for example, Patent Document 1). It is known to increase the transmission capacity by signal transmission using the MIMO system and both polarized waves and polarized waves orthogonal to each other (for example, Patent Document 2). It is known that a power difference between propagation coefficients is increased by providing an antenna that communicates with horizontal polarization and an antenna that communicates with vertical polarization (for example, Patent Document 3). It is known that an antenna beam is directed to an opposing antenna, directivity nulls are directed to other antenna directions, and an amplitude difference using orthogonal polarization is used (for example, Patent Document 4).

特開2011−077568号公報JP 2011-077756 A 国際公開第2009/069798号公報International Publication No. 2009/069798 特表2010−516170号公報Special table 2010-516170 gazette 特開2005−236686号公報JP 2005-236686 A

図1のAは、MIMO伝送システム2を示している。このMIMO伝送システム2は、直接波が支配的な伝搬環境にある。送信機Tには一対のアンテナTx1、Tx2が備えられ、受信機Rには一対のアンテナRx1、Rx2が備えられる。   FIG. 1A shows a MIMO transmission system 2. This MIMO transmission system 2 is in a propagation environment in which direct waves are dominant. The transmitter T is provided with a pair of antennas Tx1 and Tx2, and the receiver R is provided with a pair of antennas Rx1 and Rx2.

ここで、送信機Tと受信機Rとの距離(送受信機間距離)をr、アンテナy1とアンテナy2との距離(アンテナ間距離)をdとする。   Here, the distance between the transmitter T and the receiver R (the distance between the transmitter and the receiver) is r, and the distance between the antenna y1 and the antenna y2 (the distance between the antennas) is d.

送受信機間距離rとアンテナ間距離dの関係がr≫dとする。つまり、アンテナ間距離dに比較し、送受信機間距離rが十分に大きい場合、アンテナTx1からアンテナRx1に至る伝搬路をr1と、アンテナTx2からアンテナRx2に至る伝搬路をr2とすれば、これら伝搬路r1、r2は並行伝送路となる。この場合、アンテナTx1の送信信号x1、アンテナTx2の送信信号x2をアンテナRx1、Rx2のいずれで受信する場合、電波は並行伝搬路を通ることになる。   The relationship between the transmitter / receiver distance r and the antenna distance d is r >> d. That is, when the distance r between the transmitter and the receiver is sufficiently large compared to the inter-antenna distance d, if the propagation path from the antenna Tx1 to the antenna Rx1 is r1, and the propagation path from the antenna Tx2 to the antenna Rx2 is r2, these are The propagation paths r1 and r2 are parallel transmission paths. In this case, when the transmission signal x1 of the antenna Tx1 and the transmission signal x2 of the antenna Tx2 are received by either the antenna Rx1 or Rx2, the radio wave passes through the parallel propagation path.

図1のBは、各伝搬路r1、r2における電波の到来角θ(または電波の放射角)を示している。受信信号y1、y2の位相φが到来角θで決定される。送信信号x1、x2、受信信号y1、y2は、   FIG. 1B shows the arrival angle θ (or radiation angle) of the radio wave in each of the propagation paths r1 and r2. The phase φ of the received signals y1 and y2 is determined by the arrival angle θ. The transmission signals x1, x2 and the reception signals y1, y2 are

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
となる。但し、位相φは、図1のBから
Figure 2014192865
It becomes. However, the phase φ is from B in FIG.

Figure 2014192865
となる。
Figure 2014192865
It becomes.

このように、受信信号y1、y2の位相φは電波の到来角θで決定される。この場合、受信では、アンテナRx2を用いると、アンテナRx1より位相φが進み、送信では、アンテナTx2を用いると、位相回転が小さくなる。   As described above, the phase φ of the reception signals y1 and y2 is determined by the arrival angle θ of the radio wave. In this case, in the reception, when the antenna Rx2 is used, the phase φ is advanced from the antenna Rx1, and in the transmission, when the antenna Tx2 is used, the phase rotation becomes small.

式(1)および(2)を伝搬行列を用いて表すと、   When Expressions (1) and (2) are expressed using a propagation matrix,

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
となる。式(5)において、αは伝搬路の係数(伝搬係数)である。
Figure 2014192865
It becomes. In Expression (5), α is a propagation path coefficient (propagation coefficient).

この場合、伝搬行列はdet(H)=0となる。このため、式(1)、(2)の連立方程式を解くことができない。   In this case, the propagation matrix is det (H) = 0. For this reason, simultaneous equations of equations (1) and (2) cannot be solved.

このようにr≫dとなる場合には並行伝送路が構成され、電波の放射角または到来角θで受信信号y1、y2の位相φが決定され、同時に送信された送信信号x1、x2が受信信号y1、y2から分離できない。つまり、復号ができない。斯かる理由から、MIMO伝送の性能が劣化する。ここで、MIMO伝送の性能劣化とは必要なチャネル容量が得られないことである。この場合、チャネルは伝搬路を表し、チャネル容量は該伝搬路で、単位時間当りに伝送できる最大の情報量(つまり、達成可能な伝送速度)を表す。   In this way, when r >> d, a parallel transmission path is formed, the phase φ of the reception signals y1 and y2 is determined by the radiation angle or arrival angle θ of the radio wave, and the transmission signals x1 and x2 transmitted simultaneously are received. It cannot be separated from the signals y1 and y2. That is, decoding cannot be performed. For this reason, the performance of MIMO transmission deteriorates. Here, the performance degradation of the MIMO transmission means that a necessary channel capacity cannot be obtained. In this case, the channel represents a propagation path, and the channel capacity represents the maximum amount of information (that is, the achievable transmission rate) that can be transmitted per unit time on the propagation path.

このMIMO伝送において、図2は、送受信機間距離rが短い場合を示している。r>dであっても、既述のようなr≫dでなければ、アンテナTx1からアンテナRx1、Rx2に至る伝搬路r1、r2は並行伝送路にはならない。つまり、送受信機間距離rが短く、この送受信機間距離rがアンテナ間距離dに近づくと、アンテナTx1からアンテナRx1、Rx2の間の伝搬路r1、r2の距離が相違することとなる。斯かる場合には、MIMOの性能が劣化するとはいえないし、近距離の直接波が支配的な伝搬環境にあって、MIMO伝送の性能を劣化させないアンテナ配置が存在し得る。   In this MIMO transmission, FIG. 2 shows a case where the distance r between the transceivers is short. Even if r> d, if r >> d as described above, the propagation paths r1, r2 from the antenna Tx1 to the antennas Rx1, Rx2 are not parallel transmission paths. That is, when the transmitter-receiver distance r is short and the transmitter-receiver distance r approaches the inter-antenna distance d, the distances of the propagation paths r1, r2 between the antenna Tx1 and the antennas Rx1, Rx2 are different. In such a case, it cannot be said that the MIMO performance is degraded, and there may be an antenna arrangement that does not degrade the MIMO transmission performance in a propagation environment in which a short-distance direct wave is dominant.

そこで、本開示の目的は上記課題に鑑み、直接波が支配的な伝搬環境でMIMOの性能劣化を来さないアンテナ配置を実現することにある。
Accordingly, in view of the above problems, an object of the present disclosure is to realize an antenna arrangement that does not cause MIMO performance degradation in a propagation environment in which direct waves are dominant.

上記目的を達成するため、本開示の技術の一側面によれば、直接波が支配的な近距離MIMOのアンテナ配置を提供する。このアンテナ配置では、送受信機間距離、送受信機間の伝搬係数、送受信機間オフセット、送信機側アンテナ間距離または受信機側アンテナ間距離をパラメータに含む。そこで、これらパラメータから少なくとも2つのパラメータを指定する。これにより、チャネル容量を増加しまたは減少させるアンテナ配置が決定される。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the technology of the present disclosure, a short-range MIMO antenna arrangement in which a direct wave is dominant is provided. In this antenna arrangement, the distance between the transmitter / receiver, the propagation coefficient between the transmitter / receiver, the offset between the transmitter / receiver, the distance between the antennas on the transmitter side or the distance between the antennas on the receiver side are included in the parameters. Therefore, at least two parameters are designated from these parameters. This determines the antenna arrangement that increases or decreases the channel capacity.

本開示の技術によれば、次のいずれかの効果が得られる。   According to the technique of the present disclosure, any of the following effects can be obtained.

(1) 直接波が支配的な近距離MIMO伝送に必要なアンテナ配置について、近距離MIMOのアンテナ配置を決定する際のチャネル容量を増加しまたはチャネル容量を減少させる配置情報を提供できる。   (1) With respect to the antenna arrangement necessary for short-range MIMO transmission in which direct waves are dominant, arrangement information for increasing the channel capacity or reducing the channel capacity when determining the antenna arrangement of the short-range MIMO can be provided.

(2) 直接波が支配的な近距離MIMOに適したアンテナ配置を実現でき、または直接波が支配的な近距離MIMOに適さないアンテナ配置を回避することができる。   (2) An antenna arrangement suitable for short-range MIMO in which direct waves are dominant can be realized, or an antenna arrangement not suitable for short-range MIMO in which direct waves are dominant can be avoided.

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
Other objects, features, and advantages of the present invention will become clearer with reference to the accompanying drawings and each embodiment.

近距離MIMOの伝送システムおよび送信電波の到来角の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the transmission system of near field MIMO, and the arrival angle of a transmission radio wave. 送受信機間距離が短い近距離MIMOの伝送システムを示す図である。It is a figure which shows the transmission system of short-distance MIMO with the short distance between transmitter / receivers. 第1の実施の形態に係る近距離MIMOの伝送システムを示す図である。It is a figure which shows the transmission system of the short-distance MIMO which concerns on 1st Embodiment. アンテナ放射パターンを示す図である。It is a figure which shows an antenna radiation pattern. アンテナ配置の座標を示す図である。It is a figure which shows the coordinate of antenna arrangement | positioning. アンテナ放射パターンテーブルを示す図である。It is a figure which shows an antenna radiation pattern table. アンテナ配置の演算処理要素を示す図である。It is a figure which shows the arithmetic processing element of antenna arrangement | positioning. アンテナ配置プログラムを実行するコンピュータのハードウェアの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hardware of the computer which performs an antenna arrangement | positioning program. アンテナ放射パターンを考慮しない場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence when not considering an antenna radiation pattern. アンテナ放射パターンを考慮した場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence when an antenna radiation pattern is considered. 近距離MIMOの伝搬係数条件テーブルを示す図である。It is a figure which shows the propagation coefficient condition table of near field MIMO. 近距離MIMOのアンテナ配置を示す図である。It is a figure which shows the antenna arrangement | positioning of near field MIMO. 近距離MIMOのアンテナ配置におけるチャネル容量および固有値の演算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result of the channel capacity | capacitance and eigenvalue in the antenna arrangement | positioning of short-distance MIMO. 近距離MIMOのアンテナ配置におけるチャネル容量および固有値の演算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result of the channel capacity | capacitance and eigenvalue in the antenna arrangement | positioning of short-distance MIMO. 第2の実施の形態に係るアンテナ配置を示す図である。It is a figure which shows the antenna arrangement | positioning which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係るアンテナ配置およびアンテナ放射パターンを示す図である。It is a figure which shows the antenna arrangement | positioning and antenna radiation pattern which concern on 3rd Embodiment.

〔第1の実施の形態〕 [First Embodiment]

図3は、第1の実施の形態に係る近距離MIMOの伝送システムを示している。図3において、図1と同一部分には同一符号を付してある。   FIG. 3 shows a short-range MIMO transmission system according to the first embodiment. In FIG. 3, the same parts as those in FIG.

このMIMO伝送システム(以下単に「伝送システム」と称する)2は、送信機Tおよび受信機Rを備えている。送信機Tには一対のアンテナTx1、Tx2が備えられ、受信機Rには一対のアンテナRx1、Rx2が備えられる。つまり、送信機Tおよび受信機Rがそれぞれ2つずつのアンテナを備えているので、2×2MIMOの構成を備えている。   This MIMO transmission system (hereinafter simply referred to as “transmission system”) 2 includes a transmitter T and a receiver R. The transmitter T is provided with a pair of antennas Tx1 and Tx2, and the receiver R is provided with a pair of antennas Rx1 and Rx2. That is, since each of the transmitter T and the receiver R includes two antennas, a 2 × 2 MIMO configuration is provided.

また、この伝送システム2では、直接波が支配的であるとともに、アンテナTx1、Tx2、Rx1、Rx2のいずれで送受信されても並行伝送路にはならない伝搬環境にある。つまり、アンテナ間距離に比較して送受信機間距離rが十分大きいとはいえない関係にある。   In addition, the transmission system 2 is in a propagation environment in which direct waves are dominant and a parallel transmission path is not obtained regardless of which of the antennas Tx1, Tx2, Rx1, and Rx2. That is, it cannot be said that the distance r between the transmitter and the receiver is sufficiently large compared to the distance between the antennas.

図3において、αは、アンテナTx1とアンテナRx1と間の伝搬係数、またはアンテナTx2とアンテナRx2と間の伝搬係数である。βは、アンテナTx1とアンテナRx2と間の伝搬係数である。γは、アンテナTx2とアンテナRx1と間の伝搬係数である。送信アンテナTxiからの送信信号をxi(この場合、x1、x2)、受信アンテナRxiの受信信号をyi(この場合、y1、y2)とする。   In FIG. 3, α is a propagation coefficient between the antenna Tx1 and the antenna Rx1, or a propagation coefficient between the antenna Tx2 and the antenna Rx2. β is a propagation coefficient between the antenna Tx1 and the antenna Rx2. γ is a propagation coefficient between the antenna Tx2 and the antenna Rx1. The transmission signal from the transmission antenna Txi is assumed to be xi (in this case, x1, x2), and the reception signal of the reception antenna Rxi is assumed to be yi (in this case, y1, y2).

斯かる伝送システム2について、受信信号yiおよび送信信号xiの関係を数式で表現すると、   With respect to such a transmission system 2, the relationship between the received signal yi and the transmitted signal xi is expressed by a mathematical expression:

Figure 2014192865
となる。
Figure 2014192865
It becomes.

送信信号xiの情報は、チャネル容量c以下の伝送速度であれば、誤りなく受信信号yiから復号することができる(Shannon の第2基本定理)。つまり、信号対雑音電力比SNR(=S/N)が十分大きい伝搬路では、チャネル容量cは、SNRの対数にほぼ比例する。そこで、このチャネル容量cは、   The information of the transmission signal xi can be decoded from the reception signal yi without error if the transmission rate is equal to or less than the channel capacity c (Shannon's second basic theorem). That is, in a propagation path with a sufficiently large signal-to-noise power ratio SNR (= S / N), the channel capacity c is substantially proportional to the logarithm of SNR. Therefore, this channel capacity c is

Figure 2014192865
で表現することができる。
Figure 2014192865
Can be expressed as

式(7) において、Bは帯域幅〔Hz〕である。この式(7) は、チャネル容量cが帯域幅B、信号対雑音電力比SNR、伝搬係数α、βおよびγからなる数式(行列の固有値)で決定されることを表している。   In equation (7), B is the bandwidth [Hz]. This expression (7) represents that the channel capacity c is determined by a mathematical expression (matrix eigenvalue) composed of the bandwidth B, the signal-to-noise power ratio SNR, and the propagation coefficients α, β, and γ.

<アンテナ放射パターン> <Antenna radiation pattern>

図4は、既述のアンテナTx1、Tx2、Rx1、Rx2の放射パターンを示している。この場合、受信機RのアンテナRx1の位置を基準座標にとり、各アンテナTx1、Tx2、Rx1、Rx2の位置および放射パターンを示している。δは送受信機間オフセットを示している。この送受信機間オフセットは対向するアンテナ間のずれ量である。ζi(i=1、2・・・6)はi方向を示している。この場合、各アンテナ放射パターンは対向方向の角度におけるパターンレベルを矢印の大きさで示している。   FIG. 4 shows the radiation patterns of the antennas Tx1, Tx2, Rx1, and Rx2 described above. In this case, the position of the antenna Rx1 of the receiver R is taken as reference coordinates, and the positions and radiation patterns of the antennas Tx1, Tx2, Rx1, and Rx2 are shown. δ represents an offset between the transmitter and the receiver. This transmitter-receiver offset is the amount of deviation between the opposing antennas. ζi (i = 1, 2,... 6) indicates the i direction. In this case, each antenna radiation pattern indicates the pattern level at the angle in the opposite direction by the size of the arrow.

図5は、アンテナ放射パターンを考慮しない場合のアンテナ配置のx、y座標位置を示している。つまり、基準位置にあるアンテナRx1の座標(0,0)に対し、アンテナRx2の位置は距離dだけ離れているので、その座標は(d,0)である。これらアンテナRx1、Rx2に対し、送受信機間距離rおよび送受信機間オフセットδを考慮し、アンテナTx1、Tx2の座標位置は、アンテナTx1では(δ,r)、アンテナTx2では(δ+d,r)で表すことができる。   FIG. 5 shows the x and y coordinate positions of the antenna arrangement when the antenna radiation pattern is not considered. That is, since the position of the antenna Rx2 is separated from the coordinate (0, 0) of the antenna Rx1 at the reference position by the distance d, the coordinate is (d, 0). With respect to these antennas Rx1 and Rx2, considering the inter-transmitter / receiver distance r and the transmitter / receiver offset δ, the coordinate positions of the antennas Tx1 and Tx2 are (δ, r) for the antenna Tx1 and (δ + d, r) for the antenna Tx2. Can be represented.

<アンテナ放射パターンテーブル> <Antenna radiation pattern table>

図6のAは、アンテナTx1、Rx1のアンテナ放射パターンテーブル4−1を示している。このアンテナ放射パターンテーブル4−1では、項1、2・・・に対し、項方向の角度θ1、θ2・・・を取り、放射パターンζ1.1、ζ1.2・・・を示している。 6A shows the antenna radiation pattern table 4-1 for the antennas Tx1 and Rx1. In this antenna radiation pattern table 4-1, the angles θ1, θ2,... In terms of terms are taken for the terms 1, 2,..., And radiation patterns ζ 1.1 , ζ 1.2 .

図6のBは、アンテナTx2、Rx2のアンテナ放射パターンテーブル4−2を示している。このアンテナ放射パターンテーブル4−2では、項1、2・・・に対し、項方向の角度θ1、θ2・・・を取り、放射パターンζ2.1、ζ2.2・・・を示している。 FIG. 6B shows an antenna radiation pattern table 4-2 for the antennas Tx2 and Rx2. In this antenna radiation pattern table 4-2, the terms θ1, θ2,... Are taken for the terms 1, 2,..., And radiation patterns ζ 2.1 , ζ 2.2 .

<アンテナ配置プログラムの演算要素> <Calculation elements of antenna placement program>

図7のAおよびBは、アンテナ配置プログラム6に含まれる要素を示している。   7A and 7B show elements included in the antenna arrangement program 6.

(1)アンテナ放射パターンを考慮しない場合   (1) When antenna radiation pattern is not considered

この場合、アンテナ配置プログラム6−1の演算要素には図7のAに示すように、複数のパラメータとして送受信機間距離r、送受信機間オフセットδ、チャネル容量c、信号対雑音電力比SNRおよびアンテナ間距離dが含まれる。このアンテナ配置プログラム6−1では、一例としてi方向のアンテナ放射パターンを考慮することなく、チャネル容量c、信号対雑音電力比SNRおよびアンテナ間距離dをパラメータに用いて最適なアンテナ配置または避けるべきアンテナ配置を求められる。たとえば、少なくとも2つのパラメータとして、送受信機間距離rおよび送受信機間オフセットδを想定すれば、信号対雑音電力比SNRを考慮し、アンテナ間距離dが求められる。   In this case, as shown in FIG. 7A, the calculation element of the antenna arrangement program 6-1 includes, as a plurality of parameters, a transmitter-receiver distance r, a transmitter-receiver offset δ, a channel capacity c, a signal-to-noise power ratio SNR, and The inter-antenna distance d is included. In this antenna arrangement program 6-1, as an example, an optimal antenna arrangement should be avoided or avoided using the channel capacity c, the signal-to-noise power ratio SNR, and the inter-antenna distance d as parameters without considering the antenna radiation pattern in the i direction. Antenna arrangement is required. For example, assuming a transmitter-receiver distance r and a transmitter-receiver offset δ as at least two parameters, the antenna-to-antenna distance d is determined in consideration of the signal-to-noise power ratio SNR.

(2)アンテナ放射パターンを考慮した場合   (2) When considering the antenna radiation pattern

この場合、アンテナ配置プログラム6−2の演算要素には図7のBに示すように、複数のパラメータとして送受信機間距離r、送受信機間オフセットδ、i方向のアンテナ放射パターンζi、チャネル容量c、信号対雑音電力比SNRおよびアンテナ間距離dが含まれる。このアンテナ配置プログラム6−2では、一例としてi方向のアンテナ放射パターンを考慮し、チャネル容量c、信号対雑音電力比SNRおよびアンテナ間距離dをパラメータに用いて最適なアンテナ配置または避けるべきアンテナ配置を求められる。少なくとも2つのパラメータとして、送受信機間距離rおよび送受信機間オフセットδを想定すれば、信号対雑音電力比SNRを考慮し、アンテナ間距離dが求められる。   In this case, as shown in FIG. 7B, the calculation elements of the antenna arrangement program 6-2 include, as a plurality of parameters, a transmitter / receiver distance r, a transmitter / receiver offset δ, an antenna radiation pattern ζi in the i direction, and a channel capacity c. , Signal-to-noise power ratio SNR and inter-antenna distance d. In this antenna arrangement program 6-2, an antenna radiation pattern in the i direction is taken into account as an example, and an optimum antenna arrangement or an antenna arrangement to be avoided using the channel capacity c, the signal-to-noise power ratio SNR, and the inter-antenna distance d as parameters. Is required. Assuming the transmitter-receiver distance r and the transmitter-receiver offset δ as at least two parameters, the antenna-to-antenna distance d is determined in consideration of the signal-to-noise power ratio SNR.

<アンテナ配置プログラム6を実行するためのコンピュータ> <Computer for executing the antenna arrangement program 6>

図8は、アンテナ配置プログラム6を実行するためのコンピュータのハードウェアの一例を示している。このコンピュータ8には、プロセッサ10、メモリ12、RAM(Random Access Memory)14、入力部16および表示部18が含まれる。   FIG. 8 shows an example of computer hardware for executing the antenna arrangement program 6. The computer 8 includes a processor 10, a memory 12, a RAM (Random Access Memory) 14, an input unit 16, and a display unit 18.

プロセッサ8は、OS(Operating System)を実行し、既述のアンテナ配置プログラム6を実行する。   The processor 8 executes an operating system (OS) and executes the antenna arrangement program 6 described above.

メモリ12には、OS、アンテナ配置プログラム6および各種のデータが格納される。このメモリ12にはたとえば、ハードディスク装置や半導体メモリなどの各種の記憶媒体を用いることができる。既述のアンテナ放射パターンテーブル4−1、4−2はメモリ12に構築されるデータベースとして構成される。RAM14は演算処理のワークエリアとして用いられる。   The memory 12 stores the OS, the antenna arrangement program 6 and various data. For the memory 12, for example, various storage media such as a hard disk device and a semiconductor memory can be used. The above-described antenna radiation pattern tables 4-1 and 4-2 are configured as a database constructed in the memory 12. The RAM 14 is used as a work area for arithmetic processing.

入力部16は既述のパラメータを入力する。表示部18は演算結果を出力する出力部の一例である。この表示部18にはLCD(Liquid Crystal Display)などの表示素子を用いてもよいし、表示出力として印刷情報を提示する印刷装置を用いてもよい。   The input unit 16 inputs the above-described parameters. The display unit 18 is an example of an output unit that outputs a calculation result. The display unit 18 may be a display element such as an LCD (Liquid Crystal Display) or a printing device that presents print information as a display output.

<アンテナ配置プログラム6の処理手順> <Processing Procedure of Antenna Placement Program 6>

(1)アンテナ放射パターンを考慮しない処理手順   (1) Processing procedure without considering antenna radiation pattern

図9は、アンテナ放射パターンを考慮しない処理手順の一例を示している。この処理手順は、本開示のアンテナ配置方法またはアンテナ配置プログラムの一例を示している。この処理手順では、パラメータとしてアンテナ間距離dおよび送受信機間距離rを入力する(S101)。この入力パラメータに対し、後述する伝搬係数αと   FIG. 9 shows an example of a processing procedure that does not consider the antenna radiation pattern. This processing procedure shows an example of the antenna arrangement method or the antenna arrangement program of the present disclosure. In this processing procedure, an inter-antenna distance d and a transmitter / receiver distance r are input as parameters (S101). For this input parameter, the propagation coefficient α and

Figure 2014192865
Figure 2014192865

との位相差ηの式(15)および(16)から、η=±(1/4)+n(但し、n=・・・−1,0,1,2・・・)となる送受信機間オフセットδを演算する(S102)。   From the equations (15) and (16) of the phase difference η with respect to the transmitter / receiver where η = ± (1/4) + n (where n =... -1, 0, 1, 2,...) The offset δ is calculated (S102).

この演算結果として複数の送受信機間オフセットδを出力する(S103)。   As a result of this calculation, a plurality of transmitter / receiver offsets δ are output (S103).

この場合、伝搬行列Hは、   In this case, the propagation matrix H is

Figure 2014192865
である。この伝搬行列Hにおいて、α、βおよびγは、アンテナ間距離d、送受信機間距離rおよび波長λにより
Figure 2014192865
It is. In this propagation matrix H, α, β and γ are determined by the distance d between antennas, the distance r between transmitters and receivers, and the wavelength λ.

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
と表すことができる。
Figure 2014192865
It can be expressed as.

また、|H|2の固有値μ1、μ2は、 In addition, | H | 2 of the eigenvalues μ1, is μ2,

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
である。
Figure 2014192865
It is.

この固有値μ1、μ2を用いてチャネル容量cを表すと、   The channel capacity c is expressed using these eigenvalues μ1 and μ2.

Figure 2014192865
となる。S/Nは信号対雑音電力比である。
Figure 2014192865
It becomes. S / N is the signal to noise power ratio.

そして、αと   And α and

Figure 2014192865
Figure 2014192865

の位相差ηは、送受信機間オフセットδ、アンテナ間距離d、送受信機間距離rを用いて、   The phase difference η is calculated using the offset δ between the transceivers, the distance d between the antennas, and the distance r between the transceivers,

Figure 2014192865
となる。
Figure 2014192865
It becomes.

この位相差ηについて、最適値である位相差ηは、   For this phase difference η, the optimum phase difference η is

Figure 2014192865
である。但し、式(16)において、n=・・・−1,0,1,2・・・である。
Figure 2014192865
It is. However, in equation (16), n =... -1, 0, 1, 2,.

また、回避したい位相差ηは、   Moreover, the phase difference η to be avoided is

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
である。但し、式(17)および(18)において、n=・・・−1,0,1,2・・・である。
Figure 2014192865
It is. However, in the formulas (17) and (18), n =... -1, 0, 1, 2,.

(2)アンテナ放射パターンを考慮した処理手順   (2) Processing procedure considering antenna radiation pattern

図10は、アンテナ放射パターンを考慮した処理手順を示している。この処理手順は本開示のアンテナ配置方法またはアンテナ配置プログラムの一例を示している。この処理手順では、パラメータとしてアンテナ間距離dおよび送受信機間距離rおよびアンテナ放射パターンζおよび信号対雑音電力比(S/N)を入力する(S201)。式(16)を用いてチャネル容量cが最大となる送受信機間オフセットδを求める(S202)。この演算結果として複数の送受信機間オフセットδを出力する(S203)。   FIG. 10 shows a processing procedure considering the antenna radiation pattern. This processing procedure shows an example of the antenna arrangement method or the antenna arrangement program of the present disclosure. In this processing procedure, an antenna distance d, a transmitter / receiver distance r, an antenna radiation pattern ζ, and a signal-to-noise power ratio (S / N) are input as parameters (S201). Using equation (16), the transmitter-receiver offset δ that maximizes the channel capacity c is obtained (S202). As a result of this calculation, a plurality of transmitter / receiver offsets δ are output (S203).

この処理手順において、伝搬行列Hは、式(8)に記載の通りであり、この伝搬行列Hにおいて、α、β、γは、アンテナ間距離d、送受信機間距離r、アンテナ放射パターンζおよび波長λにより、   In this processing procedure, the propagation matrix H is as described in Equation (8). In this propagation matrix H, α, β, and γ are the inter-antenna distance d, the transmitter-receiver distance r, the antenna radiation pattern ζ, and Depending on the wavelength λ

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
となる。ここで、|H|2の固有値μ1、μ2は、既述の式(12)、(13)に記載の通りである。
Figure 2014192865
It becomes. Here, the eigenvalues μ1 and μ2 of | H | 2 are as described in the above-described equations (12) and (13).

そして、この場合のαと   And in this case α

Figure 2014192865
Figure 2014192865

の位相差ηは、   The phase difference η of

Figure 2014192865
となる。式(22)において、ωは、
Figure 2014192865
It becomes. In Equation (22), ω is

Figure 2014192865
である。
Figure 2014192865
It is.

アンテナ放射パターンを考慮した場合、最適値である位相差ηは、   When the antenna radiation pattern is considered, the optimum phase difference η is

Figure 2014192865

となる。但し、式(24)において、n=・・・−1,0,1,2・・・である。
Figure 2014192865

It becomes. However, in the formula (24), n =... -1, 0, 1, 2,.

また、回避したい位相差ηは、   Moreover, the phase difference η to be avoided is

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
である。但し、式(25)および式(26)において、n=・・・−1,0,1,2・・・である。
Figure 2014192865
It is. However, in the formula (25) and the formula (26), n =... -1, 0, 1, 2,.

<近距離MIMOの伝搬係数の条件> <Condition for propagation coefficient of short-range MIMO>

上記式(12)、(13)に示す固有値μ1、μ2は相対電力を示している。ここで、μ1+μ2を一定であると仮定し、μ1、μ2の値の大小を検討する。   The eigenvalues μ1 and μ2 shown in the above equations (12) and (13) indicate relative power. Here, it is assumed that μ1 + μ2 is constant, and the values of μ1 and μ2 are examined.

各固有値μ1、μ2の値の差が小さければ、式(14)に示すチャネル容量cが大きくなる。但し、帯域幅Bおよび信号対雑音電力比SNRを一定、すなわち、B=1、SNR=1とする。   If the difference between the eigenvalues μ1 and μ2 is small, the channel capacity c shown in the equation (14) is large. However, the bandwidth B and the signal-to-noise power ratio SNR are constant, that is, B = 1 and SNR = 1.

ここで、たとえば、μ1=μ2=3とすると、μ1およびμ2は同一値であり、差=0であるから、式(14)にこれらの数値を代入すると、この場合のチャネル容量c1は、   Here, for example, if μ1 = μ2 = 3, μ1 and μ2 have the same value and the difference = 0. Therefore, when these numerical values are substituted into the equation (14), the channel capacity c1 in this case is

Figure 2014192865
となる。
Figure 2014192865
It becomes.

μ1、μ2の差が大きい場合としてたとえば、μ1=6、μ2=0とする。この場合、μ1とμ2の差は6であるから、チャネル容量c2は、   Assuming that the difference between μ1 and μ2 is large, for example, μ1 = 6 and μ2 = 0. In this case, since the difference between μ1 and μ2 is 6, the channel capacity c2 is

Figure 2014192865
となる。このような数値を想定して、チャネル容量cを求めると、図11に示すように求められる。μ1=6、5、4、3、μ2=0、1、2、3で得られるチャネル容量cの値を示している。
Figure 2014192865
It becomes. Assuming such a numerical value, the channel capacity c is obtained as shown in FIG. The values of channel capacity c obtained by μ1 = 6, 5, 4, 3, and μ2 = 0, 1, 2, 3 are shown.

このように、近距離MIMOの伝搬係数の条件としてμ1、μ2の差が小さければ、チャネル容量cが増大し、受信機R側での受信電力が大きくなる。   Thus, if the difference between μ1 and μ2 is small as the condition for the propagation coefficient of short-range MIMO, the channel capacity c increases and the received power on the receiver R side increases.

<近距離MIMOのアンテナ配置> <Short range MIMO antenna layout>

近距離MIMOの伝搬において、μ1、μ2の差を大きくするには、μ1、μ2の式(12)、(13)に含まれている   To increase the difference between μ1 and μ2 in short-range MIMO propagation, it is included in equations (12) and (13) for μ1 and μ2.

Figure 2014192865
Figure 2014192865

の位相差が小さく、且つ振幅差が小さければよい。   It is sufficient that the phase difference is small and the amplitude difference is small.

たとえば、μ1、μ2の差が小であれば、   For example, if the difference between μ1 and μ2 is small,

Figure 2014192865
となる。
Figure 2014192865
It becomes.

これに対し、μ1、μ2の差が大であれば、   On the other hand, if the difference between μ1 and μ2 is large,

Figure 2014192865
となる。つまり、振幅が同一であり、μ1、μ2の差が小であれば位相差が0となり、μ1、μ2の差が大であれば位相差が大きくなる。
Figure 2014192865
It becomes. That is, if the amplitude is the same and the difference between μ1 and μ2 is small, the phase difference is 0, and if the difference between μ1 and μ2 is large, the phase difference is large.

そして、伝搬係数αと異なる伝搬係数β、γで送受した場合、伝搬係数β、γの積β*γの平方根の値に対するチャネル容量cを式(7) から求める。この場合、位相差は±20度以内または180±20度の範囲で且つ振幅差が2〔dB〕以内のチャネル容量cは次の通りである。但し、B=1、SNR=100(=20〔dB〕)と仮定する。   Then, when transmission / reception is performed with propagation coefficients β and γ different from the propagation coefficient α, the channel capacity c with respect to the value of the square root of the product β * γ of the propagation coefficients β and γ is obtained from Equation (7). In this case, the channel capacity c in which the phase difference is within ± 20 degrees or 180 ± 20 degrees and the amplitude difference is within 2 [dB] is as follows. However, it is assumed that B = 1 and SNR = 100 (= 20 [dB]).

(1) 振幅差=0〔dB〕、位相差=90度の場合、チャネル容量cは、   (1) When the amplitude difference = 0 [dB] and the phase difference = 90 degrees, the channel capacity c is

Figure 2014192865
となる。
Figure 2014192865
It becomes.

(2) 振幅差=0〔dB〕、位相差=20度の場合、チャネル容量cは、   (2) When the amplitude difference = 0 [dB] and the phase difference = 20 degrees, the channel capacity c is

Figure 2014192865
となる。
Figure 2014192865
It becomes.

(3) 振幅差=2〔dB〕、位相差=0度の場合、チャネル容量cは、   (3) When the amplitude difference = 2 [dB] and the phase difference = 0 degree, the channel capacity c is

Figure 2014192865

となる。但し、a=1.11である。
Figure 2014192865

It becomes. However, a = 1.11.

(4) 振幅差=0〔dB〕、位相差=0度の場合、チャネル容量cは、   (4) When the amplitude difference = 0 [dB] and the phase difference = 0 degree, the channel capacity c is

Figure 2014192865
となる。
Figure 2014192865
It becomes.

この結果から明らかなように、チャネル容量cは、振幅差=0〔dB〕、位相差=90度の場合に最大となり、振幅差=0〔dB〕、位相差=0度の場合に最小となる。チャネル容量cが最小であれば、受信信号から送信信号を分離できないため、通信品質が低下することになる。   As is clear from this result, the channel capacity c is the maximum when the amplitude difference = 0 [dB] and the phase difference = 90 degrees, and is the minimum when the amplitude difference = 0 [dB] and the phase difference = 0 degrees. Become. If the channel capacity c is minimum, the transmission signal cannot be separated from the reception signal, so that the communication quality deteriorates.

<近距離MIMOのアンテナ配置> <Short range MIMO antenna layout>

図12は、送信機Tおよび受信機Rを正対させた状態を示している。送信機Tと受信機Rとが正対し、各アンテナTx1、Tx2、Rx1、Rx2の指向性が一様である場合の条件は次の通りである。このように送信機Tおよび受信機Rが正対する場合には伝搬係数β、γはβ=γの関係にある。   FIG. 12 shows a state where the transmitter T and the receiver R are facing each other. The conditions when the transmitter T and the receiver R face each other and the directivities of the antennas Tx1, Tx2, Rx1, and Rx2 are uniform are as follows. In this way, when the transmitter T and the receiver R face each other, the propagation coefficients β and γ are in a relationship of β = γ.

Figure 2014192865
と、
Figure 2014192865
When,

Figure 2014192865
との差が大きくなる条件は、送受信機間距離rとアンテナ間距離dの関係が
Figure 2014192865
The difference between the distance between the transmitter and the receiver is r and the distance between the antennas d is

Figure 2014192865
でなければよい。
Figure 2014192865
If not.

<近距離MIMOの演算結果> <Calculation result of short-range MIMO>

図13は、2×2、周波数2.4〔GHz〕、送受信機間距離r=0.15〔m〕の場合の演算結果を示している。   FIG. 13 shows a calculation result in the case of 2 × 2, frequency 2.4 [GHz], and transmitter / receiver distance r = 0.15 [m].

この演算結果では、アンテナ間距離dに対し、チャネル容量cおよび固有値μ1、μ2の値の変化を示している。図13において、Q1、Q2、Q3の領域が回避したいアンテナ配置を示している。   This calculation result shows changes in channel capacity c and eigenvalues μ1 and μ2 with respect to the distance d between the antennas. In FIG. 13, the antenna arrangements Q1, Q2, and Q3 that are desired to be avoided are shown.

図14は、他のアンテナ配置の演算結果を示している。この演算結果では、送受信機間オフセットを0.1mに設定している。P1、P2、P3、P4、P5はチャネル容量cが大きい複数のアンテナ間距離を示している。Q4、Q5がチャネル容量cが小さくなる配置であり、回避したいアンテナ間距離を示している。   FIG. 14 shows a calculation result of another antenna arrangement. In this calculation result, the offset between the transmitter and the receiver is set to 0.1 m. P1, P2, P3, P4, and P5 indicate distances between a plurality of antennas having a large channel capacity c. Q4 and Q5 are arrangements in which the channel capacity c is small, and indicate the distance between antennas to be avoided.

<第1の実施の形態の効果および変形例> <Effects and Modifications of First Embodiment>

(1) 図3に示すアンテナ配置及び座標系とした場合、2×2MIMOのアンテナ間距離d、送受信機間距離γ、送受信機間のオフセットδをパラメータとして、MIMOの性能であるチャネル容量cで表現できる。   (1) When the antenna arrangement and the coordinate system shown in FIG. 3 are used, the channel capacity c, which is the MIMO performance, is set using the 2 × 2 MIMO inter-antenna distance d, the inter-transmitter / receiver distance γ, and the inter-transmitter / receiver offset δ as parameters. Can express.

(2) 図4に示すアンテナ放射パターンを追加して入力し、チャネル容量cで表現できる。   (2) The antenna radiation pattern shown in FIG. 4 is additionally inputted and can be expressed by the channel capacity c.

(3) 送受信機間距離rと送受信機のオフセットδを入力し、チャネル容量cを大きくするアンテナ間距離dを求めることができ、チャネル容量cを大きくする複数のアンテナ間距離dを出力することができる。   (3) Inputting the transmitter / receiver distance r and the transmitter / receiver offset δ, the inter-antenna distance d for increasing the channel capacity c can be obtained, and a plurality of inter-antenna distances d for increasing the channel capacity c are output. Can do.

(4) チャネル容量cの代わりに固有値μ1、μ2を生成する成分の位相差が90度となるアンテナ間距離dなどをパラメータとすることもできる。   (4) Instead of the channel capacity c, the inter-antenna distance d where the phase difference between the components generating the eigenvalues μ1 and μ2 is 90 degrees can be used as a parameter.

(5) また、チャネル容量cが小さくなる避けたいアンテナ配置を導くことができ、この配置を避けたアンテナ配置でチャネル容量cの劣化を防ぐことが可能である。   (5) In addition, it is possible to guide an antenna arrangement to be avoided where the channel capacity c is small, and it is possible to prevent deterioration of the channel capacity c by the antenna arrangement avoiding this arrangement.

(6) 固有値μ1、μ2を生成する成分の位相差が0度または180度近辺となり、且つこれらの成分の振幅差が小さいアンテナ配置を避けることでMIMOの性能劣化を避けることができる。   (6) Degradation of MIMO performance can be avoided by avoiding an antenna arrangement in which the phase difference between the components generating the eigenvalues μ1 and μ2 is around 0 or 180 degrees and the amplitude difference between these components is small.

〔第2の実施の形態〕 [Second Embodiment]

図15は、第2の実施の形態に係るアンテナ配置を示している。図15において、図3と同一部分には同一符号を付してある。   FIG. 15 shows an antenna arrangement according to the second embodiment. 15, the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

第1の実施の形態には、アンテナTx1、Tx2の配置がアンテナRx1、Rx2の配置と並行であるのに対し、この実施形態では、非並行の場合である。しかも、受信機側のアンテナRx1、Rx2の間隔に対し、送信側のアンテナTx1、Tx2の間隔が大きい場合である。   In the first embodiment, the arrangement of the antennas Tx1 and Tx2 is parallel to the arrangement of the antennas Rx1 and Rx2, whereas in this embodiment, the arrangement is not parallel. In addition, the distance between the antennas Rx1 and Rx2 on the receiver side is larger than the distance between the antennas Tx1 and Tx2 on the transmitter side.

このアンテナ配置について、アンテナRx1を基準にその座標が(0,0,0)であり、アンテナRx2の座標が(d1,0,0)である。この場合、アンテナTx1、Rx1のオフセットをδとすると、アンテナTx1の座標は(δ,γ,0)、アンテナTx2の座標は、(δ+d2cos(θ)cos(φ),r+d2cos(θ)sin(φ), d2sin(θ))である。この場合、θおよびφは、基準座標からの変位角度である。   With respect to this antenna arrangement, the coordinates of the antenna Rx1 are (0, 0, 0), and the coordinates of the antenna Rx2 are (d1, 0, 0). In this case, assuming that the offsets of the antennas Tx1 and Rx1 are δ, the coordinates of the antenna Tx1 are (δ, γ, 0), and the coordinates of the antenna Tx2 are (δ + d2cos (θ) cos (φ), r + d2cos (θ ) sin (φ), d2sin (θ)). In this case, θ and φ are displacement angles from the reference coordinates.

この場合、伝搬行列Hは、   In this case, the propagation matrix H is

Figure 2014192865
であり、ξはZ軸方向の伝搬係数である。
Figure 2014192865
Ξ is a propagation coefficient in the Z-axis direction.

そこで、伝搬係数α、β、γおよびξは、   Therefore, the propagation coefficients α, β, γ and ξ are

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
である。
Figure 2014192865
It is.

この場合、|H|2の固有値μ1、μ2は、 In this case, | H | 2 of the eigenvalues μ1, is μ2,

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
となる。
Figure 2014192865
It becomes.

そして、チャネル容量cは、   And the channel capacity c is

Figure 2014192865
である。
Figure 2014192865
It is.

このように、固有値μ1、μ2やチャネル容量cが得られるので、アンテナ配置が既述のように変化しても、第1の実施形態と同様に、送受信機間オフセットδやアンテナ間距離dを求めることができる。つまり、送信アンテナ間距離と受信アンテナ間距離が異なり、送受信それぞれのアンテナが並行でない場合にもアンテナ配置の最適位置または避けるべき位置を求めることができる。   As described above, since the eigenvalues μ1 and μ2 and the channel capacity c are obtained, even if the antenna arrangement changes as described above, the transmitter-receiver offset δ and the antenna distance d are set as in the first embodiment. Can be sought. In other words, even when the distance between the transmitting antennas is different from the distance between the receiving antennas and the transmitting and receiving antennas are not parallel, the optimum position of the antenna arrangement or the position to be avoided can be obtained.

〔第3の実施の形態〕 [Third Embodiment]

図16は、第3の実施の形態に係るアンテナ配置およびアンテナ放射パターンを示している。図16において、Aはアンテナ配置およびアンテナ放射パターンを示し、Bはアンテナ放射パターンを除いてアンテナ配置座標を示している。図16において、図3と同一部分には同一符号を付してある。   FIG. 16 shows an antenna arrangement and an antenna radiation pattern according to the third embodiment. In FIG. 16, A shows the antenna arrangement and antenna radiation pattern, and B shows the antenna arrangement coordinates excluding the antenna radiation pattern. In FIG. 16, the same parts as those in FIG.

第1の実施形態では、アンテナ放射パターンの放射角度を密に想定したのに対し、この実施形態では、アンテナ放射パターンを45度間隔に単純化している。   In the first embodiment, the radiation angle of the antenna radiation pattern is closely assumed, but in this embodiment, the antenna radiation pattern is simplified at intervals of 45 degrees.

(1) アンテナ放射パターンを考慮した場合   (1) Considering antenna radiation pattern

この場合、伝送行列Hは   In this case, the transmission matrix H is

Figure 2014192865
である。
Figure 2014192865
It is.

伝搬係数α、βは、   Propagation coefficients α and β are

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
となる。
Figure 2014192865
It becomes.

この場合、|H|2の固有値μ1、μ2は、 In this case, | H | 2 of the eigenvalues μ1, is μ2,

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
である。
Figure 2014192865
It is.

そして、チャネル容量cは、   And the channel capacity c is

Figure 2014192865
である。
Figure 2014192865
It is.

この場合、伝搬係数α、βの位相差ηは、   In this case, the phase difference η between the propagation coefficients α and β is

Figure 2014192865
である。
Figure 2014192865
It is.

この位相差ηにおいて、最適値である位相差ηは、   In this phase difference η, the optimum phase difference η is

Figure 2014192865
である。
Figure 2014192865
It is.

これに対し回避したい位相差ηは、   On the other hand, the phase difference η to be avoided is

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
である。
Figure 2014192865
It is.

(2) アンテナ放射パターンを考慮しない場合   (2) When antenna radiation pattern is not considered

この場合も伝搬行列Hは、式(40)と同一であるが、アンテナ放射パターンを考慮していないので、伝搬係数α、βは、   In this case as well, the propagation matrix H is the same as the equation (40), but the antenna radiation pattern is not considered, so the propagation coefficients α and β are

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
となる。
Figure 2014192865
It becomes.

この場合、|H|2の固有値μ1、μ2は、 In this case, | H | 2 of the eigenvalues μ1, is μ2,

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
となり、
Figure 2014192865
And

チャネル容量cは、   The channel capacity c is

Figure 2014192865
である。
Figure 2014192865
It is.

この場合、αと   In this case, α and

Figure 2014192865
Figure 2014192865

の位相差ηは、   The phase difference η of

Figure 2014192865
となる。
Figure 2014192865
It becomes.

この位相差ηにおいて、最適値である位相差ηは、   In this phase difference η, the optimum phase difference η is

Figure 2014192865
である。
Figure 2014192865
It is.

これに対し、回避したい位相差ηは   On the other hand, the phase difference η to be avoided is

Figure 2014192865
Figure 2014192865

Figure 2014192865
である。
Figure 2014192865
It is.

このように、固有値μ1、μ2やチャネル容量cが得られるので、第1の実施形態と同様に、送受信機間オフセットδやアンテナ間距離dを求めることができる。   Thus, since the eigenvalues μ1 and μ2 and the channel capacity c are obtained, the transmitter / receiver offset δ and the inter-antenna distance d can be obtained as in the first embodiment.

〔他の実施の形態〕 [Other Embodiments]

(1)上記実施の形態では、送信機T側に2つのアンテナ、受信機R側に2つのアンテナを備える場合について説明したが、本発明は上記システムは3以上のアンテナを送信機側および受信機側に備える場合についても適用できる。   (1) In the above embodiment, a case has been described where two antennas are provided on the transmitter T side and two antennas are provided on the receiver R side. However, in the present invention, the system includes three or more antennas on the transmitter side and the reception side. It can also be applied to the case where it is provided on the aircraft side.

(2)上記実施の形態では、図15に示すように、送信機側アンテナTx1、Tx2が変位する場合について説明したが、受信機側アンテナRx1、Rx2が変位し、送信機T側および受信機R側が不並行である場合についても、本発明は適用できる。   (2) In the above embodiment, as shown in FIG. 15, the case where the transmitter antennas Tx1 and Tx2 are displaced has been described. However, the receiver antennas Rx1 and Rx2 are displaced, so that The present invention can also be applied to the case where the R side is non-parallel.

以上説明したように、アンテナ配置についての最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれる。
As described above, the most preferred embodiment of the antenna arrangement has been described. The present invention is not limited to the above description. Various modifications and changes can be made by those skilled in the art based on the gist of the invention described in the claims or disclosed in the embodiments for carrying out the invention. Such modifications and changes are included in the scope of the present invention.

2 MIMO伝送システム
T 送信機
R 受信機
Tx1、Tx2 送信機側アンテナ
Rx1、Rx2 受信機側アンテナ
α アンテナTx1・Rx1間の伝搬係数、アンテナTx2・Rx2間の伝搬係数
β アンテナTx1・Rx2間の伝搬係数
γ アンテナTx2・Rx1間の伝搬係数
xi 送信信号
yi 受信信号
r 送受信機間距離
d 送信機側アンテナ間距離、受信機側アンテナ間距離
δ 送受信機間オフセット
ζi i方向のアンテナ放射パターン
c チャネル容量
4−1、4−2 アンテナ放射パターンテーブル
6、6−1、6−2 アンテナ配置プログラム
8 コンピュータ
10 プロセッサ
12 メモリ
14 RAM
16 入力部
18 表示部
2 MIMO transmission system T Transmitter R Receiver Tx1, Tx2 Transmitter antenna Rx1, Rx2 Receiver antenna α Propagation coefficient between antennas Tx1 and Rx1, Propagation coefficient between antennas Tx2 and Rx2 β Propagation between antennas Tx1 and Rx2 Coefficient γ Propagation coefficient between antennas Tx2 and Rx1 xi Transmitted signal yi Received signal r Transmitter / receiver distance d Transmitter side antenna distance, Receiver side antenna distance δ Transmitter / receiver offset ζi Antenna radiation pattern in i direction c Channel capacity 4-1, 4-2 Antenna radiation pattern table 6, 6-1, 6-2 Antenna arrangement program 8 Computer 10 Processor 12 Memory 14 RAM
16 Input section 18 Display section

Claims (5)

直接波が支配的な近距離MIMOのアンテナ配置方法であって、
送受信機間距離、送受信機間の伝搬係数、送受信機間オフセット、送信機側アンテナ間距離または受信機側アンテナ間距離をパラメータに含み、
これらパラメータから少なくとも2つのパラメータを指定し、
チャネル容量を増加しまたは減少させるアンテナ配置を決定する
ことを特徴とする近距離MIMOのアンテナ配置方法。
A direct-wave dominant short-range MIMO antenna arrangement method,
The parameters include transmitter-receiver distance, transmitter-receiver propagation coefficient, transmitter-receiver offset, transmitter-side antenna distance or receiver-side antenna distance,
Specify at least two parameters from these parameters,
An antenna arrangement method for short-range MIMO, comprising: determining an antenna arrangement that increases or decreases channel capacity.
前記パラメータにアンテナ放射パターンを含むことを特徴とする請求項1に記載の近距離MIMOのアンテナ配置方法。   The method of claim 1, wherein the parameter includes an antenna radiation pattern. 前記送信機側アンテナ間距離および前記受信機側アンテナ間距離を個別に設定し、前記送信機側アンテナと前記受信機側アンテナの傾き差を設定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の近距離MIMOのアンテナ配置方法。   3. The transmitter-side antenna distance and the receiver-side antenna distance are individually set, and an inclination difference between the transmitter-side antenna and the receiver-side antenna is set. The antenna arrangement | positioning method of short-distance MIMO as described in 1 above. 直接波が支配的な近距離MIMOのアンテナ配置をコンピュータにより求めるアンテナ配置プログラムであって、
送受信機間距離、送受信機間の伝搬係数、送受信機間オフセット、送信機側アンテナ間距離または受信機側アンテナ間距離をパラメータに含み、
これらパラメータから少なくとも2つのパラメータを指定し、
チャネル容量を増加しまたは減少させるアンテナ配置を決定する
処理を前記コンピュータに実行させるための近距離MIMOのアンテナ配置プログラム。
An antenna arrangement program for obtaining a short-range MIMO antenna arrangement in which a direct wave is dominant by a computer,
The parameters include transmitter-receiver distance, transmitter-receiver propagation coefficient, transmitter-receiver offset, transmitter-side antenna distance or receiver-side antenna distance,
Specify at least two parameters from these parameters,
An antenna arrangement program for short-range MIMO for causing the computer to execute processing for determining antenna arrangement for increasing or decreasing channel capacity.
直接波が支配的な伝搬環境下で用いられる近距離MIMO伝送システムであって、
送信機および受信機に少なくとも2つのアンテナを含み、
前記送信機側または前記受信機側の前記アンテナのいずれか一方または双方が、送受信機間距離、送受信機間の伝搬係数、送受信機間オフセット、送信機側アンテナ間距離または受信機側アンテナ間距離のパラメータから少なくとも2つのパラメータの指定により、チャネル容量を増加しまたは減少させるアンテナ配置を備える
ことを特徴とする近距離MIMO伝送システム。
A short-range MIMO transmission system used in a propagation environment in which direct waves are dominant,
Including at least two antennas at the transmitter and receiver;
Either one or both of the antennas on the transmitter side or the receiver side is a transmitter-receiver distance, a propagation coefficient between the transmitters, a transmitter-receiver offset, a transmitter-side antenna distance, or a receiver-side antenna distance. A short-range MIMO transmission system comprising: an antenna arrangement that increases or decreases a channel capacity according to designation of at least two parameters from among the parameters.
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