JP2015200520A - Arrival direction estimation device, arrival direction estimation method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、到来方向推定装置、到来方向推定方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to an arrival direction estimation device, an arrival direction estimation method, and a program.
近年の無線通信では、アンテナ素子を複数並べてアレーアンテナとし、各アンテナ素子の振幅や位相を調整して所望の方向にビームを向けることが行われる。例えば、アレーアンテナでは、干渉波の方向にヌルを向けることで干渉波のレベルを抑圧することが行われる。このような指向性制御の技術は、移動体（例えば、端末装置）の基地局装置に適用されるだけでなく、Ｗｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）のアクセスポイントに適用される例もある。 In recent wireless communication, a plurality of antenna elements are arranged to form an array antenna, and the beam is directed in a desired direction by adjusting the amplitude and phase of each antenna element. For example, in an array antenna, the level of an interference wave is suppressed by directing null in the direction of the interference wave. Such directivity control technology is not only applied to a base station device of a mobile unit (for example, a terminal device), but may also be applied to a Wi-Fi (Wireless Fidelity) access point.
また、将来的には、スマートフォンやタブレットなどの端末装置同士の通信が検討されている。端末装置同士の通信としては、例えば、Ｄ２Ｄ（Ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ Ｄｅｖｉｃｅ）通信や、Ｍ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏ Ｍａｃｈｉｎｅ）通信がある。
このような端末装置間の通信においても、通信の効率を高めるために、端末装置に内蔵されたアンテナを用いて指向性制御の技術を適用することが考えられる。例えば、送信側でターゲットの方向にビームを向けることで、ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を高くすることができ、周辺への干渉電力を低減することができる。また、受信側においても、所望波の方向にビームの方向（指向性の方向）を向け、干渉波の方向にヌルを向けることで、受信のＳＩＮＲを高くすることができる。
In the future, communication between terminal devices such as smartphones and tablets is being studied. Examples of communication between terminal devices include D2D (Device to Device) communication and M2M (Machine to Machine) communication.
In such communication between terminal devices, in order to increase communication efficiency, it is conceivable to apply a directivity control technique using an antenna built in the terminal device. For example, by directing the beam toward the target on the transmission side, SINR (Signal to Interference and Noise Ratio) can be increased, and interference power to the surroundings can be reduced. Also on the receiving side, the SINR of reception can be increased by directing the beam direction (directivity direction) in the direction of the desired wave and directing null in the direction of the interference wave.
端末装置に内蔵されたアンテナを利用して指向性を制御する場合、特に高い周波数では素子間隔（波長を基準とした場合の素子間隔）が大きく（広く）なることから、ヌルとビームの電力差が大きくなる。このため、指向性制御の技術の高い効果が見込まれる。
ここで、アレーアンテナにおいて、いずれの方向にビームやヌルを向けるかを決定するためには、所望波や干渉波がいずれの方向から到来するかを調査する必要がある。この調査の方法として、アレーアンテナを用いた電波の到来方向推定の技術がある。特に、近年では、水平方向だけでなく垂直方向からも電波が到来するため、水平角と仰角を同時に推定する２次元の到来方向推定の検討もなされている（例えば、特許文献１参照。）。
When directivity is controlled using the antenna built in the terminal device, the element spacing (element spacing based on wavelength) becomes large (wide), especially at high frequencies. Becomes larger. For this reason, the high effect of the directivity control technique is expected.
Here, in order to determine in which direction the beam or null is directed in the array antenna, it is necessary to investigate from which direction the desired wave or interference wave comes. As a method for this investigation, there is a technique for estimating the direction of arrival of radio waves using an array antenna. In particular, in recent years, radio waves arrive not only in the horizontal direction but also in the vertical direction, and therefore, two-dimensional arrival direction estimation that simultaneously estimates the horizontal angle and the elevation angle has been studied (see, for example, Patent Document 1).
従来の到来方向推定技術では、矩形のアレーアンテナや円形のアレーアンテナなどのように、放射パターンや素子間隔が揃っているものを利用する場合が多く、高い推定精度が得られる。一方、端末装置に内蔵されたアンテナなどでは、アンテナのパターンや素子位置が実装に依存する場合が多いため、放射パターンや素子間隔を揃えることが困難な場合が多い。また、高い周波数では素子間隔が大きくなる（例えば、波長に比べて大きくなる）ため、グレーティングローブと呼ばれる虚像が生じ、到来方向推定の精度が大きく劣化する。 Conventional direction-of-arrival estimation techniques often use a device having a uniform radiation pattern and element spacing, such as a rectangular array antenna and a circular array antenna, so that high estimation accuracy can be obtained. On the other hand, in an antenna or the like built in a terminal device, since the antenna pattern and element position often depend on the mounting, it is often difficult to align the radiation pattern and element spacing. Further, since the element spacing becomes large (for example, becomes larger than the wavelength) at a high frequency, a virtual image called a grating lobe is generated, and the accuracy of the arrival direction estimation is greatly deteriorated.
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、到来方向推定の精度を高めることができる到来方向推定装置、到来方向推定方法およびプログラムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an arrival direction estimation device, an arrival direction estimation method, and a program capable of improving the accuracy of arrival direction estimation.
（１）上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る到来方向推定装置は、複数のセンサを有するアレーセンサによる信号の検出結果に基づいて、複数の異なる座標系のそれぞれごとに到来方向推定法により前記信号の到来方向推定の結果を算出する座標系到来方向推定部と、前記座標系到来方向推定部により算出された到来方向推定の結果を合成する到来方向合成部と、を備える到来方向推定装置である。 (1) In order to solve the above-described problem, an arrival direction estimation device according to an aspect of the present invention is provided for each of a plurality of different coordinate systems based on a detection result of a signal by an array sensor having a plurality of sensors. A coordinate system arrival direction estimation unit that calculates a result of arrival direction estimation of the signal by an arrival direction estimation method; and an arrival direction synthesis unit that combines the result of arrival direction estimation calculated by the coordinate system arrival direction estimation unit; It is an arrival direction estimation apparatus provided.
（２）本発明の一態様は、上記した（１）に記載の到来方向推定装置において、前記到来方向合成部は、共通の座標系で、前記座標系到来方向推定部により算出された到来方向推定の結果を合成する、構成が用いられてもよい。 (2) One aspect of the present invention is the arrival direction estimation apparatus according to (1) described above, wherein the arrival direction combining unit is a common coordinate system, and the arrival direction calculated by the coordinate system arrival direction estimation unit A configuration that synthesizes the estimation results may be used.
（３）本発明の一態様は、上記した（１）または上記した（２）のいずれか１つに記載の到来方向推定装置において、前記座標系到来方向推定部は、前記複数の異なる座標系について、同じ到来方向推定法のアルゴリズムを使用する、構成が用いられてもよい。 (3) One aspect of the present invention is the arrival direction estimation device according to any one of (1) or (2), wherein the coordinate system arrival direction estimation unit includes the plurality of different coordinate systems. A configuration may be used that uses the same direction-of-arrival estimation algorithm.
（４）本発明の一態様は、上記した（１）または上記した（２）のいずれか１つに記載の到来方向推定装置において、前記座標系到来方向推定部は、前記複数の異なる座標系について、少なくとも２個の異なる座標系で使用する到来方向推定法のアルゴリズムが異なる、構成が用いられてもよい。 (4) One aspect of the present invention is the arrival direction estimation device according to any one of (1) or (2) described above, wherein the coordinate system arrival direction estimation unit includes the plurality of different coordinate systems. A configuration may be used in which different algorithms of direction-of-arrival estimation are used in at least two different coordinate systems.
（５）本発明の一態様は、上記した（１）から上記した（４）のいずれか１つに記載の到来方向推定装置において、前記座標系到来方向推定部は、前記複数の異なる座標系について、前記アレーセンサによる信号の検出結果として、同じ信号の検出結果を用いる、または、所定の時間ずれた信号の検出結果を用いる、構成が用いられてもよい。 (5) One aspect of the present invention is the arrival direction estimation apparatus according to any one of (1) to (4) described above, wherein the coordinate system arrival direction estimation unit includes the plurality of different coordinate systems. For the above, a configuration may be used in which the detection result of the same signal is used as the detection result of the signal by the array sensor or the detection result of the signal shifted by a predetermined time is used.
（６）上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る到来方向推定方法は、座標系到来方向推定部が、複数のセンサを有するアレーセンサによる信号の検出結果に基づいて、複数の異なる座標系のそれぞれごとに到来方向推定法により前記信号の到来方向推定の結果を算出し、到来方向合成部が、前記座標系到来方向推定部により算出された到来方向推定の結果を合成する。 (6) In order to solve the above-described problem, the arrival direction estimation method according to one aspect of the present invention includes a plurality of coordinate system arrival direction estimation units based on a signal detection result by an array sensor having a plurality of sensors. The arrival direction estimation result of the signal is calculated by the arrival direction estimation method for each of the different coordinate systems, and the arrival direction synthesis unit synthesizes the arrival direction estimation result calculated by the coordinate system arrival direction estimation unit .
（７）上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るプログラムは、複数のセンサを有するアレーセンサによる信号の検出結果に基づいて、複数の異なる座標系のそれぞれごとに到来方向推定法により前記信号の到来方向推定の結果を算出するステップと、前記算出された到来方向推定の結果を合成するステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムである。 (7) In order to solve the above-described problem, a program according to an aspect of the present invention estimates direction of arrival for each of a plurality of different coordinate systems based on a signal detection result by an array sensor having a plurality of sensors. A program for causing a computer to execute a step of calculating a direction of arrival estimation of the signal by a method and a step of synthesizing the calculated direction of arrival estimation.
本発明によれば、到来方向推定の精度を高めることができる。 According to the present invention, the accuracy of direction-of-arrival estimation can be improved.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
［本実施形態に係る通信装置の概要］
図１は、本発明の一実施形態に係る通信装置１の概略的な構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る通信装置１は、アンテナ部１１と、入力部１２と、出力部１３と、記憶部１４と、制御部１５を備える。
アンテナ部１１は、アレーアンテナ３１を備える。
制御部１５は、通信制御部５１と、到来方向推定部５２を備える。
到来方向推定部５２は、座標系到来方向推定部７１と、到来方向合成部７２を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
[Outline of Communication Device According to this Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a communication apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
The communication device 1 according to the present embodiment includes an antenna unit 11, an input unit 12, an output unit 13, a storage unit 14, and a control unit 15.
The antenna unit 11 includes an array antenna 31.
The control unit 15 includes a communication control unit 51 and an arrival direction estimation unit 52.
The arrival direction estimation unit 52 includes a coordinate system arrival direction estimation unit 71 and an arrival direction synthesis unit 72.
通信装置１は、様々なものに適用されてもよく、例えば、スマートフォンやタブレットなどの端末装置や、基地局装置などに適用されてもよい。
アンテナ部１１は、アンテナ（本実施形態では、アレーアンテナ３１）により無線の信号を送信や受信する。
アレーアンテナ３１は、２個以上のアンテナ素子を有する。それぞれのアンテナ素子は、無線の信号を送信や受信する。
The communication device 1 may be applied to various devices, for example, a terminal device such as a smartphone or a tablet, or a base station device.
The antenna unit 11 transmits and receives a wireless signal by an antenna (in this embodiment, the array antenna 31).
The array antenna 31 has two or more antenna elements. Each antenna element transmits and receives wireless signals.
入力部１２は、外部から情報を入力する。入力部１２は、例えば、ユーザ（人）から指示などを入力するキーやマウスなどを有し、また、例えば、外部の装置と接続して当該外部の装置から情報を入力するインタフェースを有する。
出力部１３は、外部へ情報を出力する。出力部１３は、例えば、ユーザに対して情報を出力する表示部や音声出力部などを有し、また、例えば、外部の装置と接続して当該外部の装置へ情報を出力するインタフェースを有する。
記憶部１４は、情報を記憶する。記憶部１４は、例えば、制御部１５により使用されるプログラムの情報や、各種のパラメータの情報などを記憶する。
The input unit 12 inputs information from the outside. The input unit 12 includes, for example, a key or a mouse for inputting an instruction from a user (person), and has an interface for connecting to an external device and inputting information from the external device.
The output unit 13 outputs information to the outside. The output unit 13 includes, for example, a display unit that outputs information to a user, an audio output unit, and the like, and also includes an interface that is connected to an external device and outputs information to the external device.
The storage unit 14 stores information. The storage unit 14 stores, for example, information on programs used by the control unit 15 and information on various parameters.
制御部１５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有しており、各種の制御を行う。
通信制御部５１は、アレーアンテナ３１を用いて信号を通信（送信や受信）する処理を制御する。通信制御部５１は、例えば、送信対象の信号をアレーアンテナ３１により無線送信する処理や、アレーアンテナ３１により受信された信号の処理を制御する。通信制御部５１は、例えば、アレーアンテナ３１による信号の送信時には、各アンテナ素子から送信される信号の振幅や位相を制御することで、送信の指向性（放射パターン）を制御し、また、アレーアンテナ３１による信号の受信時には、各アンテナ素子により受信された信号の振幅や位相を制御することで、受信の指向性（受信パターン）を制御する。
The control unit 15 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) and performs various controls.
The communication control unit 51 controls processing of transmitting (transmitting or receiving) signals using the array antenna 31. The communication control unit 51 controls, for example, processing for wirelessly transmitting a signal to be transmitted by the array antenna 31 and processing of a signal received by the array antenna 31. The communication control unit 51 controls the directivity (radiation pattern) of the transmission by controlling the amplitude and phase of the signal transmitted from each antenna element, for example, at the time of signal transmission by the array antenna 31. At the time of receiving a signal by the antenna 31, the directivity (reception pattern) of reception is controlled by controlling the amplitude and phase of the signal received by each antenna element.
到来方向推定部５２は、アレーアンテナ３１により受信された信号（受信信号）の到来方向を推定（推定的に検出）する。
座標系到来方向推定部７１は、複数の座標系のうちのそれぞれの座標系を用いて、受信信号の到来方向を推定する。座標系到来方向推定部７１は、例えば、所定の到来方向推定法のアルゴリズムを用いて、到来方向推定の結果を演算（算出）する。
到来方向合成部７２は、座標系到来方向推定部７１により得られたそれぞれの座標系ごとの到来方向推定の結果について所定の合成を行い、当該合成後の到来方向推定結果を取得する。
The arrival direction estimation unit 52 estimates (estimatively detects) the arrival direction of a signal (reception signal) received by the array antenna 31.
The coordinate system arrival direction estimation unit 71 estimates the arrival direction of the received signal using each coordinate system of the plurality of coordinate systems. The coordinate system arrival direction estimation unit 71 calculates (calculates) the arrival direction estimation result using, for example, a predetermined arrival direction estimation algorithm.
The arrival direction composition unit 72 performs predetermined composition on the arrival direction estimation results for each coordinate system obtained by the coordinate system arrival direction estimation unit 71, and acquires the arrival direction estimation result after the composition.
［通信装置の適用例］
通信装置の一例として、スマートフォンやタブレットなどの端末装置が用いられてもよい。
図２は、本発明の一実施形態に係る２個の端末装置１０１〜１０２の間の通信の一例を示す図である。
端末装置１０１は、４個のアンテナ素子１１１−１〜１１１−４を内蔵して備えており、これらのアンテナ素子１１１−１〜１１１−４をアレーアンテナとして用いてビームフォーミングによりビームを制御することができる。
同様に、端末装置１０２は、４個のアンテナ素子１１２−１〜１１２−４を内蔵して備えており、これらのアンテナ素子１１２−１〜１１２−４をアレーアンテナとして用いてビームフォーミングによりビームを制御することができる。
端末装置１０１、１０２は、ビームを制御して、電波１５１、１５２の指向性（当該ビームの指向性）を制御することにより、周囲への干渉を抑圧することや、ＳＩＮＲを改善することができる。
[Application examples of communication devices]
As an example of the communication device, a terminal device such as a smartphone or a tablet may be used.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of communication between two terminal apparatuses 101 to 102 according to an embodiment of the present invention.
The terminal apparatus 101 includes four antenna elements 111-1 to 111-4, and uses these antenna elements 111-1 to 111-4 as array antennas to control the beam by beam forming. Can do.
Similarly, the terminal apparatus 102 includes four antenna elements 112-1 to 112-4, and these antenna elements 112-1 to 112-4 are used as array antennas to generate beams by beam forming. Can be controlled.
The terminal devices 101 and 102 can suppress interference to the surroundings and improve SINR by controlling the beam and controlling the directivity of the radio waves 151 and 152 (directivity of the beam). .
なお、アンテナ素子１１１−１〜１１１−４、１１２−１〜１１２−４としては、例えば、棒状のアンテナ素子が用いられてもよく、または、他の形状のアンテナ素子が用いられてもよい。
同一の端末装置１０１、１０２に備えられる複数のアンテナ素子１１１−１〜１１１−４、１１２−１〜１１２−４としては、例えば、すべてが同じ（形状等の特性が同じ）アンテナ素子が用いられてもよく、または、異なる（形状等の特性が異なる）アンテナ素子が含まれてもよい。一例として、同一の端末装置１０１、１０２に備えられる複数のアンテナ素子１１１−１〜１１１−４、１１２−１〜１１２−４としては、メインのアンテナ素子とサブのアンテナ素子を含んでもよい。
As antenna elements 111-1 to 111-4 and 112-1 to 112-4, for example, rod-shaped antenna elements may be used, or antenna elements having other shapes may be used.
As the plurality of antenna elements 111-1 to 111-4, 112-1 to 112-4 provided in the same terminal device 101, 102, for example, antenna elements that are all the same (having the same characteristics such as shape) are used. Alternatively, different antenna elements (having different characteristics such as shape) may be included. As an example, the plurality of antenna elements 111-1 to 111-4 and 112-1 to 112-4 provided in the same terminal device 101 and 102 may include a main antenna element and a sub antenna element.
通信装置の他の一例として、基地局装置が用いられてもよい。
図３は、本発明の一実施形態に係る基地局装置２０１と端末装置２０２との間の通信の一例を示す図である。
基地局装置２０１は、ビルなどの建物２３１の屋上などに設置されている。
基地局装置２０１は、３個のアンテナ素子２１１−１〜２１１−３を備えており、これらのアンテナ素子２１１−１〜２１１−３をアレーアンテナとして用いてビームフォーミングによりビームを制御することができる。
基地局装置２０１は、ビームを制御して、電波２５１、２５２、２５３の指向性（当該ビームの指向性）を制御することにより、端末装置２０２に対して効率良くビームを向けることができる。
基地局装置２０１では、Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）などに適用することができる。
As another example of the communication device, a base station device may be used.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of communication between the base station apparatus 201 and the terminal apparatus 202 according to an embodiment of the present invention.
The base station apparatus 201 is installed on the roof of a building 231 such as a building.
The base station apparatus 201 includes three antenna elements 211-1 to 211-3, and can control the beam by beam forming using these antenna elements 211-1 to 211-3 as array antennas. .
The base station apparatus 201 can efficiently direct the beam toward the terminal apparatus 202 by controlling the beam and controlling the directivity (directivity of the beam) of the radio waves 251, 252, and 253.
The base station apparatus 201 can be applied to Massive MIMO (Multiple-Input Multiple-Output).
ここで、図２に示される端末装置１０１〜１０２や、図３に示される基地局装置２０１は、通信相手の装置（図２の例では通信相手の端末装置１０１〜１０２、図３の例では端末装置２０２）の位置を推定し、その推定の結果に基づいてビームの指向性を制御する。
通信相手の装置の位置を推定する手法としては、通信相手の装置から到来する電波（到来波）の方向を推定する到来方向推定法がある。通常、到来方向推定の精度が高い方が、ビームフォーミングの精度が高いと考えられる。
なお、通信相手の装置の位置を推定する際に、到来する電波の方向（ビームの方向）だけでなく、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の情報なども組み合わせて、フィードバックすることで、さらに高精度化を図ることも考えられる。
Here, the terminal devices 101 to 102 shown in FIG. 2 and the base station device 201 shown in FIG. 3 are the communication partner devices (the communication partner terminal devices 101 to 102 in the example of FIG. 2 and the example of FIG. 3). The position of the terminal device 202) is estimated, and the directivity of the beam is controlled based on the estimation result.
As a method for estimating the position of the communication partner device, there is an arrival direction estimation method for estimating the direction of radio waves (arrival waves) coming from the communication partner device. In general, it is considered that the accuracy of beamforming is higher when the accuracy of direction of arrival estimation is higher.
In addition, when estimating the position of the device of the communication partner, not only the direction of the incoming radio wave (the direction of the beam) but also the information of GPS (Global Positioning System) etc. are combined and fed back to further improve the accuracy. It is also possible to plan.
［端末装置におけるビーム制御］
図４および図５に、端末装置におけるビーム制御の例を示す。
本例では、図２に示される端末装置１０１、１０２のように、４個のアンテナ素子を内蔵して備える端末装置におけるビーム制御の例を示す。それぞれのアンテナ素子として、板状逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ：Ｐｌａｎａｒ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ−Ｆ Ａｎｔｅｎｎａ）が用いられている。４個のアンテナ素子で周波数が共用されている。
[Beam control in terminal equipment]
4 and 5 show examples of beam control in the terminal device.
In this example, an example of beam control in a terminal device including four antenna elements built therein, such as the terminal devices 101 and 102 shown in FIG. As each antenna element, a plate-like inverted F antenna (PIFA: Planar Inverted-F Antenna) is used. The frequency is shared by the four antenna elements.
図４は、端末装置における８００ＭＨｚ帯のビーム制御の一例を示す図である。
図４に示されるグラフにおいて、横軸は端末装置の水平方向の角度［ｄｅｇｒｅｅ］を表しており、縦軸は信号のレベル［ｄＢ］を表している。このグラフに、端末装置における４個のアンテナ素子による受信信号を合成したパターン１００１の一例を示してある。
図４に示されるように、比較的低周波である８００ＭＨｚ帯では、素子間隔が小さく（狭く）なる（例えば、波長に比べて小さくなる）ため、パターン１００１による利得差は２ｄＢ程度であり、ビームフォーミングの効果は小さい。
なお、端末装置の水平方向としては、一例として、端末装置を正面から見た場合における左右の方向であり、また、他の様々な方向が用いられてもよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of beam control in the 800 MHz band in the terminal device.
In the graph shown in FIG. 4, the horizontal axis represents the horizontal angle [degree] of the terminal device, and the vertical axis represents the signal level [dB]. This graph shows an example of a pattern 1001 obtained by synthesizing received signals from four antenna elements in the terminal device.
As shown in FIG. 4, in the 800 MHz band, which is a relatively low frequency, the element spacing is small (narrow) (for example, small compared to the wavelength), so that the gain difference due to the pattern 1001 is about 2 dB. The effect of forming is small.
Note that the horizontal direction of the terminal device is, for example, the left-right direction when the terminal device is viewed from the front, and various other directions may be used.
図５は、端末装置における３．５ＧＨｚ帯のビーム制御の一例を示す図である。
図５に示されるグラフにおいて、横軸は端末装置の水平方向の角度［ｄｅｇｒｅｅ］を表しており、縦軸は信号のレベル［ｄＢ］を表している。このグラフに、端末装置における４個のアンテナ素子による受信信号を合成したパターン１０１１の一例を示してある。
図５に示されるように、比較的高周波である３．５ＧＨｚ帯では、素子間隔が大きく（例えば、波長に比べて大きく）なり、ビームのパターン１０１１に急峻なヌル１０１２が生じる。
端末装置では、例えば、ターゲットの方向にビーム（または、その付近）を向けることや、干渉の方向にヌル（または、その付近）を向けることで、ＳＩＮＲを改善することができる。
図４や図５の例では、例えば、到来方向推定の精度が５度（ｄｅｇｒｅｅ）ずれると、ＳＩＮＲが５ｄＢ程度変動する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of 3.5 GHz band beam control in the terminal device.
In the graph shown in FIG. 5, the horizontal axis represents the horizontal angle [degree] of the terminal device, and the vertical axis represents the signal level [dB]. This graph shows an example of a pattern 1011 obtained by synthesizing received signals from four antenna elements in the terminal device.
As shown in FIG. 5, in the 3.5 GHz band, which is a relatively high frequency, the element spacing is large (for example, larger than the wavelength), and a steep null 1012 is generated in the beam pattern 1011.
In the terminal device, for example, the SINR can be improved by directing the beam (or its vicinity) in the direction of the target or directing the null (or its vicinity) in the direction of interference.
In the examples of FIGS. 4 and 5, for example, if the accuracy of the direction of arrival estimation is shifted by 5 degrees, the SINR varies by about 5 dB.
ここで、アレーアンテナにおいて、アンテナのパターン（例えば、放射パターン）やアンテナ素子の配列（例えば、素子間隔）が揃っている場合には、高い精度でパス（到来波）の方向が推定される。このようなアレーアンテナとしては、例えば、Ｍ×Ｍ（Ｍは２以上の整数）のアンテナ素子を有する矩形アレーアンテナや、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個のアンテナ素子を有する円形アレーアンテナなどがある。なお、アンテナ素子の素子間隔としては、例えば、電波の半波長などが用いられる。 Here, in the array antenna, when the antenna pattern (for example, radiation pattern) and the array of antenna elements (for example, element spacing) are aligned, the direction of the path (arrival wave) is estimated with high accuracy. As such an array antenna, for example, a rectangular array antenna having M × M (M is an integer of 2 or more) antenna elements, a circular array antenna having N (N is an integer of 2 or more) antenna elements, or the like. There is. Note that, for example, a half wavelength of radio waves is used as the element spacing of the antenna elements.
一方、端末装置に内蔵されるアレーアンテナでは、アンテナのパターン（例えば、放射パターン）やアンテナ素子の配列（例えば、素子間隔）の自由度が少ない場合が多く、端末装置の大きさや形状などに依存するため、パス（到来波）の方向の精度が劣化する場合が多い。特に、高周波で利用する場合には、アンテナ素子の素子間隔が大きく（例えば、波長に比べて大きく）なるため、グレーティングローブが発生する。 On the other hand, array antennas built into terminal devices often have a small degree of freedom in antenna pattern (for example, radiation pattern) and antenna element arrangement (for example, element spacing), and depend on the size and shape of the terminal device. Therefore, the accuracy of the direction of the path (arrival wave) often deteriorates. In particular, when used at a high frequency, since the element spacing of the antenna elements is large (for example, larger than the wavelength), a grating lobe is generated.
一般的に、複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナにおいて、あるアンテナ素子とそれに最も近接する他のアンテナ素子との距離（例えば、位相中心の距離）を最近接距離として、少なくとも１組の２個の異なるアンテナ素子の最近接距離（素子間隔）が電波の半波長を超える場合にはグレーティングローブが発生し、そうでない場合にはグレーティングローブは発生しない。
また、アレーアンテナとしては、複数のアンテナ素子のすべてが等しい間隔で配列された等間隔アレーアンテナが用いられてもよく、または、複数のアンテナ素子のうちで少なくとも１組の２個の異なるアンテナ素子の素子間隔が他の素子間隔とは異なる不等間隔アレーアンテナが用いられてもよい。
Generally, in an array antenna having a plurality of antenna elements, a distance between a certain antenna element and another antenna element closest to the antenna element (for example, a phase center distance) is defined as at least one pair of two antennas. A grating lobe is generated when the closest distance (element spacing) between different antenna elements exceeds the half wavelength of the radio wave, and no grating lobe is generated otherwise.
The array antenna may be an equally spaced array antenna in which all of the plurality of antenna elements are arranged at equal intervals, or at least one set of two different antenna elements among the plurality of antenna elements. An unequally spaced array antenna having a different element spacing from other element spacings may be used.
図６は、グレーティングローブの一例を示す図である。
図６に示されるグラフにおいて、横軸は端末装置の水平方向の角度［ｄｅｇｒｅｅ］を表しており、縦軸は信号のレベル［ｄＢ］を表している。このグラフに、端末装置における４個のアンテナ素子による受信信号を合成したパターン１０２１の一例を示してある。このパターン１０２１において、３個の異なる角度に実際の電波の方向１０２２−１〜１０２２−３に対応するピークが存在するが、他のピークはグレーティングローブであり実際の電波の方向ではない。このため、到来波推定の精度が劣化することが考えられる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a grating lobe.
In the graph shown in FIG. 6, the horizontal axis represents the horizontal angle [degree] of the terminal device, and the vertical axis represents the signal level [dB]. This graph shows an example of a pattern 1021 obtained by synthesizing received signals from four antenna elements in the terminal device. In this pattern 1021, there are peaks corresponding to the actual radio wave directions 1022-1 to 1022-3 at three different angles, but the other peaks are grating lobes and not the actual radio wave directions. For this reason, it is conceivable that the accuracy of arrival wave estimation deteriorates.
［本実施形態に係る到来波推定の処理］
本実施形態では、通信装置１として図２に示される４個のアンテナ素子１１１−１〜１１１−４を備える端末装置１０１が用いられる場合における到来波推定の処理について説明する。
本実施形態では、通信装置１のアレーアンテナ３１を構成する複数のアンテナ素子の配列（位置）が、あらかじめ、当該通信装置１（例えば、到来方向推定部５２など）により記憶されて把握されているとする。
[Processing of Arrival Wave Estimation According to this Embodiment]
In the present embodiment, an arrival wave estimation process when the terminal apparatus 101 including the four antenna elements 111-1 to 111-4 illustrated in FIG. 2 is used as the communication apparatus 1 will be described.
In the present embodiment, the arrangement (position) of a plurality of antenna elements constituting the array antenna 31 of the communication device 1 is stored and grasped in advance by the communication device 1 (for example, the arrival direction estimation unit 52). And
図７は、端末装置における３次元座標系の一例を示す図である。
本実施形態では、端末装置１０１と、３次元の直交座標系であるｘｙｚ座標系の一例を示してある。このｘｙｚ座標系の原点は、例えば、端末装置１０１の所定の位置にあり、また、他の位置にあってもよい。ｘｙｚ座標系の原点は、端末装置１０１から他の装置をとらえるときにおける基準の位置となる。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a three-dimensional coordinate system in the terminal device.
In the present embodiment, an example of the terminal device 101 and an xyz coordinate system which is a three-dimensional orthogonal coordinate system is shown. The origin of this xyz coordinate system is at a predetermined position of the terminal device 101, for example, and may be at another position. The origin of the xyz coordinate system is a reference position when another device is captured from the terminal device 101.
図８は、本発明の一実施形態に係る座標系１の例を示す図である。座標系１は、３次元の直交座標系であるｘｙｚ座標系である。
端末装置１０１のアレーアンテナに対して、座標系１であるｘｙｚ座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）を設定する。
この座標系１において、ある点２００１−１を極座標（球面座標）で表す場合に、ｘｙ平面に点２００１−１を写像（射影）した点について、ｘｙ平面上での角度をφ１とする。本実施形態では、この角度φ１として、ｘｙ平面上におけるｘ軸からｙ軸への左回りの角度が用いられているが、他の角度（右回りの角度など）が用いられてもよい。
また、前記した点２００１−１を極座標で表す場合に、ｚｘ平面に点２００１−１を写像（射影）した点について、ｚｘ平面上での角度をθ１とする。本実施形態では、この角度θ１として、ｚｘ平面上におけるｚ軸からｘ軸への左回りの角度が用いられているが、他の角度（右回りの角度など）が用いられてもよい。
また、ｘｙｚ座標軸における原点と前記した点２００１−１との距離をｒとする。なお、本実施形態では、この距離ｒについては特に使用しない。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the coordinate system 1 according to an embodiment of the present invention. The coordinate system 1 is an xyz coordinate system that is a three-dimensional orthogonal coordinate system.
An xyz coordinate system (x axis, y axis, z axis), which is the coordinate system 1, is set for the array antenna of the terminal apparatus 101.
In this coordinate system 1, when a point 2001-1 is represented by polar coordinates (spherical coordinates), an angle on the xy plane is φ 1 for a point mapped (projected) on the xy plane. In the present embodiment, a counterclockwise angle from the x axis to the y axis on the xy plane is used as the angle φ 1 , but other angles (such as a clockwise angle) may be used.
Further, when the point 2001-1 described above is represented by polar coordinates, the angle on the zx plane is θ 1 for the point mapped (projected) to the point 2001-1 on the zx plane. In the present embodiment, as the angle θ 1 , a counterclockwise angle from the z axis to the x axis on the zx plane is used, but other angles (such as a clockwise angle) may be used.
Also, let r be the distance between the origin on the xyz coordinate axis and the aforementioned point 2001-1. In the present embodiment, this distance r is not particularly used.
図９は、本発明の一実施形態に係る座標系２の例を示す図である。座標系２は、座標系１とは異なる座標系であり、３次元の直交座標系であるｘ’ｙ’ｚ’座標系である。座標系２は、座標系１の原点と同じ原点とし、座標系１のｙ軸をｚ’軸とし、座標系１のｚ軸をｙ’軸としたものである。
端末装置１０１のアレーアンテナに対して、座標系２であるｘ’ｙ’ｚ’座標系（ｘ’軸、ｙ’軸、ｚ’軸）を設定する。
この座標系２において、図８に示される点２００１−１と同じ点２００１−２を極座標で表す場合に、ｘ’ｙ’平面に点２００１−２を写像（射影）した点について、ｘ’ｙ’平面上での角度をφ２とする。本実施形態では、この角度φ２として、ｘ’ｙ’平面上におけるｘ’軸からｙ’軸への左回りの角度が用いられているが、他の角度（右回りの角度など）が用いられてもよい。
また、前記した点２００１−２を極座標で表す場合に、ｚ’ｘ’平面に点２００１−２を写像（射影）した点について、ｚ’ｘ’平面上での角度をθ２とする。本実施形態では、この角度θ２として、ｚ’ｘ’平面上におけるｚ’軸からｘ’軸への左回りの角度が用いられているが、他の角度（右回りの角度など）が用いられてもよい。
また、ｘ’ｙ’ｚ’座標軸における原点と前記した点２００１−２との距離をｒ（座標系１の場合と同じ値）とする。なお、本実施形態では、この距離ｒについては特に使用しない。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the coordinate system 2 according to an embodiment of the present invention. The coordinate system 2 is a coordinate system different from the coordinate system 1 and is an x′y′z ′ coordinate system that is a three-dimensional orthogonal coordinate system. The coordinate system 2 has the same origin as the origin of the coordinate system 1, the y axis of the coordinate system 1 is the z ′ axis, and the z axis of the coordinate system 1 is the y ′ axis.
An x′y′z ′ coordinate system (x ′ axis, y ′ axis, z ′ axis) that is the coordinate system 2 is set for the array antenna of the terminal device 101.
In the coordinate system 2, when the same point 2001-2 as the point 2001-1 shown in FIG. 8 is represented by polar coordinates, the point x′y is mapped (projected) on the x′y ′ plane. 'an angle on a plane and phi 2. In the present embodiment, a counterclockwise angle from the x ′ axis to the y ′ axis on the x′y ′ plane is used as the angle φ 2 , but other angles (such as a clockwise angle) are used. May be.
Further, when the point 2001-2 is expressed in polar coordinates, the angle on the z′x ′ plane is set to θ 2 with respect to the point mapped (projected) on the z′x ′ plane. In the present embodiment, a counterclockwise angle from the z ′ axis to the x ′ axis on the z′x ′ plane is used as the angle θ 2 , but other angles (such as a clockwise angle) are used. May be.
In addition, the distance between the origin on the x′y′z ′ coordinate axis and the point 2001-2 described above is r (the same value as in the coordinate system 1). In the present embodiment, this distance r is not particularly used.
ここで、座標系１におけるφ１、θ１と座標系２におけるφ２、θ２とは、式（１）および式（２）の関係を有する。 Here, φ 1 , θ 1 in the coordinate system 1 and φ 2 , θ 2 in the coordinate system 2 have a relationship of Expression (1) and Expression (2).
図１０は、本発明の一実施形態に係る座標系３の例を示す図である。座標系３は、座標系１とは異なる座標系であり、３次元の直交座標系であるｘ’’ｙ’’ｚ’’座標系である。座標系３は、座標系１の原点と同じ原点とし、座標系１のｘ軸をｚ’’軸とし、座標系１のｚ軸をｘ’’軸としたものである。
端末装置１０１のアレーアンテナに対して、座標系３であるｘ’’ｙ’’ｚ’’座標系（ｘ’’軸、ｙ’’軸、ｚ’’軸）を設定する。
この座標系３において、図８に示される点２００１−１と同じ点２００１−３を極座標で表す場合に、ｘ’’ｙ’’平面に点２００１−３を写像（射影）した点について、ｘ’’ｙ’’平面上での角度をφ３とする。本実施形態では、この角度φ３として、ｘ’’ｙ’’平面上におけるｘ’’軸からｙ’’軸への左回りの角度が用いられているが、他の角度（右回りの角度など）が用いられてもよい。
また、前記した点２００１−３を極座標で表す場合に、ｚ’’ｘ’’平面に点２００１−３を写像（射影）した点について、ｚ’’ｘ’’平面上での角度をθ３とする。本実施形態では、この角度θ３として、ｚ’’ｘ’’平面上におけるｚ’’軸からｘ’’軸への左回りの角度が用いられているが、他の角度（右回りの角度など）が用いられてもよい。
また、ｘ’’ｙ’’ｚ’’座標軸における原点と前記した点２００１−３との距離をｒ（座標系１の場合と同じ値）とする。なお、本実施形態では、この距離ｒについては特に使用しない。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the coordinate system 3 according to an embodiment of the present invention. The coordinate system 3 is a coordinate system different from the coordinate system 1 and is an x ″ y ″ z ″ coordinate system which is a three-dimensional orthogonal coordinate system. The coordinate system 3 is the same origin as the origin of the coordinate system 1, the x axis of the coordinate system 1 is the z ″ axis, and the z axis of the coordinate system 1 is the x ″ axis.
The x ″ y ″ z ″ coordinate system (x ″ axis, y ″ axis, z ″ axis) that is the coordinate system 3 is set for the array antenna of the terminal device 101.
In this coordinate system 3, when the same point 2001-3 as the point 2001-1 shown in FIG. 8 is represented by polar coordinates, the point 2001-3 is mapped (projected) on the x ″ y ″ plane. the angle at '' y '' on the plane and phi 3. In the present embodiment, as the angle φ 3 , a counterclockwise angle from the x ″ axis to the y ″ axis on the x ″ y ″ plane is used, but other angles (clockwise angles) are used. Etc.) may be used.
Further, when the point 2001-3 is expressed in polar coordinates, the angle on the z''x '' plane is set to θ 3 with respect to the point mapped (projected) on the z ″ x ″ plane. And In the present embodiment, as the angle θ 3 , a counterclockwise angle from the z ″ axis to the x ″ axis on the z ″ x ″ plane is used, but other angles (clockwise angles) are used. Etc.) may be used.
In addition, the distance between the origin on the x ″ y ″ z ″ coordinate axis and the point 2001-3 described above is r (the same value as in the coordinate system 1). In the present embodiment, this distance r is not particularly used.
ここで、座標系１におけるφ１、θ１と座標系３におけるφ３、θ３とは、式（３）および式（４）の関係を有する。 Here, φ 1 and θ 1 in the coordinate system 1 and φ 3 and θ 3 in the coordinate system 3 have a relationship of Expression (3) and Expression (4).
ここで、上記の例では、図８に示される座標系１をもとにx軸を固定してy軸およびz軸を９０度回転した座標系が図９に示される座標系２となり、x軸とx’軸とが対応し、y軸とy’軸とが対応し、z軸とz’軸とが対応する。なお、この９０度回転の方向に応じて、y軸とy’軸またはz軸とz’軸のいずれかについて、軸の向き（正負の向き）が逆になる。
また、上記の例では、図８に示される座標系１をもとにy軸を固定してx軸およびz軸を９０度回転した座標系が図１０に示される座標系３となり、x軸とx’’軸とが対応し、y軸とy’’軸とが対応し、z軸とz’’軸とが対応する。なお、この９０度回転の方向に応じて、x軸とx’’軸またはz軸とz’’軸のいずれかについて、軸の向き（正負の向き）が逆になる。
このような上記の例とは異なる例として、座標系１の座標軸（x、y、z）について座標軸を交換して座標軸（y’、z’、x’）としたものを座標系２とし、さらに、座標軸を交換して座標軸（z’’、x’’、y’’）としたものを座標系３とすることも可能である。
なお、複数の座標系の変換は、上記のような回転または座標軸の順次交換以外の方法で行われてもよい。
Here, in the above example, the coordinate system obtained by fixing the x axis based on the coordinate system 1 shown in FIG. 8 and rotating the y axis and the z axis by 90 degrees becomes the coordinate system 2 shown in FIG. The axis corresponds to the x ′ axis, the y axis corresponds to the y ′ axis, and the z axis corresponds to the z ′ axis. Note that the direction of the axis (positive or negative direction) is reversed for either the y-axis and the y′-axis or the z-axis and the z′-axis depending on the direction of the 90-degree rotation.
In the above example, the coordinate system obtained by fixing the y axis based on the coordinate system 1 shown in FIG. 8 and rotating the x axis and the z axis by 90 degrees becomes the coordinate system 3 shown in FIG. Corresponds to the x ″ axis, the y axis corresponds to the y ″ axis, and the z axis corresponds to the z ″ axis. Depending on the direction of the 90-degree rotation, the axis direction (positive / negative direction) is reversed for either the x-axis and the x ″ -axis or the z-axis and the z ″ -axis.
As an example different from the above example, the coordinate system (x ′, z ′, x ′) obtained by exchanging the coordinate axes for the coordinate axes (x, y, z) of the coordinate system 1 is the coordinate system 2, Further, the coordinate system 3 can be obtained by exchanging coordinate axes to obtain coordinate axes (z ″, x ″, y ″).
Note that the conversion of the plurality of coordinate systems may be performed by a method other than the rotation or the sequential exchange of coordinate axes as described above.
本実施形態に係る通信装置１（端末装置１０１）では、座標系到来方向推定部７１は、複数の座標系１、２、３のうちのそれぞれの座標系を用いて、受信信号の到来方向を推定する。
到来方向合成部７２は、座標系到来方向推定部７１により得られたそれぞれの座標系ごとの到来方向推定の結果について所定の合成を行い、当該合成後の到来方向推定結果を取得する。
In the communication apparatus 1 (terminal apparatus 101) according to the present embodiment, the coordinate system arrival direction estimation unit 71 uses each coordinate system of the plurality of coordinate systems 1, 2, and 3 to determine the arrival direction of the received signal. presume.
The arrival direction composition unit 72 performs predetermined composition on the arrival direction estimation results for each coordinate system obtained by the coordinate system arrival direction estimation unit 71, and acquires the arrival direction estimation result after the composition.
ここで、座標系到来方向推定部７１による到来方向の推定や、到来方向合成部７２による座標系ごとの到来方向推定の結果の合成は、２個以上の異なる座標系について行う。本実施形態では、これらは、３個の座標系１、２、３のうちの任意の２個の異なる座標系または３個（全部）の異なる座標系について行う。
また、所定の合成（座標系ごとの到来方向推定の結果の合成）としては、様々な合成の処理が用いられてもよく、例えば、加算する処理や、平均化する処理や、乗算する処理などが用いられてもよい。
Here, the estimation of the arrival direction by the coordinate system arrival direction estimation unit 71 and the synthesis of the arrival direction estimation result for each coordinate system by the arrival direction synthesis unit 72 are performed for two or more different coordinate systems. In the present embodiment, these are performed for any two different coordinate systems or three (all) different coordinate systems of the three coordinate systems 1, 2, and 3.
Further, as the predetermined synthesis (synthesis of the direction of arrival estimation results for each coordinate system), various synthesis processes may be used. For example, an addition process, an averaging process, a multiplication process, etc. May be used.
また、到来方向推定のアルゴリズムとしては、様々なものが用いられてもよく、例えば、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法、ビームフォーマー（Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）法、ＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｖｉａ Ｒｏｒａｒｉｏｎａｌ Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）法などが用いられてもよい。例えば、ＭＵＳＩＣ法やビームフォーマー法などのように、到来方向として、角度スペクトラムを求めるアルゴリズムが用いられる。 Various algorithms for direction-of-arrival estimation may be used. For example, the MUSIC (Multiple Signal Classification) method, the beamformer (Beamformer) method, the ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rialional method). Etc. may be used. For example, an algorithm for obtaining an angle spectrum as the direction of arrival is used, such as the MUSIC method and the beam former method.
［本実施形態に係る到来波推定の処理の効果の具体例］
図１１〜図１４を参照して、本実施形態に係る到来波推定の処理の効果の具体例を示す。
図１１〜図１４の例では、到来波推定法のアルゴリズムとして、ＭＵＳＩＣ法のアルゴリズムが用いられている。
図１１は、本発明の一実施形態に係る座標系１での到来波推定結果の一例を示す図である。
図１２は、本発明の一実施形態に係る座標系２での到来波推定結果の一例を示す図である。
図１３は、本発明の一実施形態に係る座標系３での到来波推定結果の一例を示す図である。
図１４は、本発明の一実施形態に係るスペクトラム合成結果での到来波推定結果の一例を示す図である。
[Specific Example of Effects of Arrival Wave Estimation Processing According to this Embodiment]
With reference to FIG. 11 to FIG. 14, a specific example of the effect of the process of estimating the incoming wave according to the present embodiment is shown.
In the examples of FIGS. 11 to 14, the algorithm of the MUSIC method is used as the algorithm of the arrival wave estimation method.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an arrival wave estimation result in the coordinate system 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an arrival wave estimation result in the coordinate system 2 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an arrival wave estimation result in the coordinate system 3 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an arrival wave estimation result in a spectrum synthesis result according to an embodiment of the present invention.
図１１〜図１４に示されるグラフでは、互いに直交する３つの軸について、第１の軸は角度φ［ｄｅｇｒｅｅ］を表わしており、第２の軸は角度θ［ｄｅｇｒｅｅ］を表わしており、第３の軸はパワー（Ｐｏｗｅｒ）［ｄＢ］を表わしている。
ここで、本実施形態では、座標系１での到来波推定結果は角度φ１および角度θ１を用いて得られ、座標系２での到来波推定結果は角度φ２および角度θ２を用いて得られ、座標系３での到来波推定結果は角度φ３および角度θ３を用いて得られる。そして、それぞれの座標系１、２、３での到来波推定結果を、共通の所定の座標系における角度φおよび角度θを用いた場合の到来波推定結果へ変換したものを、図１１〜図１３に示してある。共通の所定の座標系としては、例えば、座標系１（この場合、角度φ＝φ１、角度θ＝θ１）、または、座標系２（この場合、角度φ＝φ２、角度θ＝θ２）、または、座標系３（この場合、角度φ＝φ３、角度θ＝θ３）が用いられてもよく、または、他の座標系が用いられてもよい。
In the graphs shown in FIGS. 11 to 14, for three axes orthogonal to each other, the first axis represents the angle φ [degree], the second axis represents the angle θ [degree], The axis of 3 represents power [dB].
Here, in this embodiment, the arrival wave estimation result in the coordinate system 1 is obtained using the angle φ 1 and the angle θ 1 , and the arrival wave estimation result in the coordinate system 2 uses the angle φ 2 and the angle θ 2 . The arrival wave estimation result in the coordinate system 3 is obtained using the angle φ 3 and the angle θ 3 . And what converted the arrival wave estimation result in each coordinate system 1,2,3 into the arrival wave estimation result at the time of using angle (phi) and angle (theta) in a common predetermined coordinate system is shown in FIGS. 13. As a common predetermined coordinate system, for example, coordinate system 1 (in this case, angle φ = φ 1 , angle θ = θ 1 ) or coordinate system 2 (in this case, angle φ = φ 2 , angle θ = θ 2 ) or coordinate system 3 (in this case, angle φ = φ 3 , angle θ = θ 3 ) may be used, or another coordinate system may be used.
図１４に示されるスペクトラム合成結果は、図１１〜図１３に示されるそれぞれの座標系１、２、３ごとの到来方向推定結果のスペクトラムを合成した結果の一例である。図１４の例では、この合成として、加算が用いられている。また、図１４の例では、図１１〜図１３の例と同じ座標系（角度φおよび角度θ）が用いられている。
つまり、複数の異なる座標系のそれぞれで得られる到来方向推定結果は、それぞれ異なる角度（例えば、角度φ１〜φ３や角度θ１〜θ３）を用いて得られるが、これらを合成するために、共通の同じ座標系（例えば、角度φや角度θ）のスペクトラムへ変換してから合成している。
The spectrum synthesis result shown in FIG. 14 is an example of the result of synthesizing the spectrum of arrival direction estimation results for each of the coordinate systems 1, 2, and 3 shown in FIGS. In the example of FIG. 14, addition is used as this synthesis. In the example of FIG. 14, the same coordinate system (angle φ and angle θ) as in the examples of FIGS. 11 to 13 is used.
That is, the arrival direction estimation results obtained in each of a plurality of different coordinate systems are obtained using different angles (for example, angles φ 1 to φ 3 and angles θ 1 to θ 3 ). Are converted into a spectrum of the same common coordinate system (for example, angle φ and angle θ) and then synthesized.
図１１〜図１３に示されるグラフにおけるパワーは、到来方向推定法の一例であるＭＵＳＩＣ法により得られた到来方向推定結果のスペクトラムであり、到来方向の評価関数の値（レベル）に相当する。
座標系１を用いた場合には、到来方向推定法（本例では、ＭＵＳＩＣ法）のアルゴリズムにおいて角度φ１および角度θ１が演算のパラメータとして使用される。同様に、座標系２を用いた場合には、到来方向推定法（本例では、ＭＵＳＩＣ法）のアルゴリズムにおいて角度φ２および角度θ２が演算のパラメータとして使用される。同様に、座標系３を用いた場合には、到来方向推定法（本例では、ＭＵＳＩＣ法）のアルゴリズムにおいて角度φ３および角度θ３が演算のパラメータとして使用される。なお、本例では、距離ｒについては使用されない。
The power in the graphs shown in FIGS. 11 to 13 is the spectrum of the arrival direction estimation result obtained by the MUSIC method, which is an example of the arrival direction estimation method, and corresponds to the value (level) of the arrival direction evaluation function.
When the coordinate system 1 is used, the angle φ 1 and the angle θ 1 are used as calculation parameters in the algorithm of the arrival direction estimation method (in this example, the MUSIC method). Similarly, when the coordinate system 2 is used, the angle φ 2 and the angle θ 2 are used as calculation parameters in the algorithm of the arrival direction estimation method (in this example, the MUSIC method). Similarly, when the coordinate system 3 is used, the angle φ 3 and the angle θ 3 are used as calculation parameters in the algorithm of the arrival direction estimation method (in this example, the MUSIC method). In this example, the distance r is not used.
到来方向推定法（本例では、ＭＵＳＩＣ法）のアルゴリズムにおいて、座標系を異なる座標系１、２、３とすると、実際のビーム（電波）の到来方向の推定結果（角度）については、共通の座標軸で考えた場合に、変化せずに同じ角度となる。一方、到来方向推定法（本例では、ＭＵＳＩＣ法）のアルゴリズムにおいて、座標系を異なる座標系１、２、３とすると、実際のビーム（電波）ではなく演算上で発生してしまうグレーティングローブについては、共通の座標軸で考えた場合に、グレーティングローブが発生する角度が変化する。このため、複数の異なる座標系１、２、３ごとの到来方向推定結果のスペクトラムを合成（例えば、加算や平均化など）すると、実際のビームの到来方向の推定結果については比較的大きいレベルで残る一方、グレーティングローブについては低減される。 In the algorithm of arrival direction estimation method (in this example, MUSIC method), if the coordinate systems are different coordinate systems 1, 2, and 3, the estimation result (angle) of the actual arrival direction (angle) of the beam (radio wave) is common. When considered in terms of coordinate axes, the angle remains the same without changing. On the other hand, in the algorithm of the direction-of-arrival estimation method (MUSIC method in this example), if the coordinate systems are different coordinate systems 1, 2, and 3, the grating lobe that is generated in the calculation rather than the actual beam (radio wave) The angle at which a grating lobe is generated changes when considered with a common coordinate axis. For this reason, when the spectra of arrival direction estimation results for a plurality of different coordinate systems 1, 2, and 3 are combined (for example, addition or averaging), the estimation result of the actual beam arrival direction is at a relatively large level. On the other hand, the grating lobe is reduced.
このように、到来方向推定法（本例では、ＭＵＳＩＣ法）のアルゴリズムでは、実際に電波が到来している方向に関しては、いずれの座標系１、２、３で計算してもピークが生じる一方、アンテナ素子の素子間隔が大きい（例えば、波長に比べて大きい）ために生じるグレーティングローブは、座標系１、２、３によって生じる角度が異なるため、異なる座標系１、２、３で計算した到来方向推定結果を合成（例えば、加算や平均化など）することで、グレーティングローブのレベルを結果的に小さくすることができる。 As described above, in the direction of arrival estimation method (in this example, the MUSIC method), a peak is generated regardless of whether the coordinate system 1, 2, or 3 is used for the direction in which the radio wave actually arrives. The grating lobe generated due to the large element spacing of the antenna elements (for example, large compared to the wavelength) is calculated by different coordinate systems 1, 2, 3 because the angles generated by the coordinate systems 1, 2, 3 are different. By combining the direction estimation results (for example, addition or averaging), the level of the grating lobe can be reduced as a result.
［第１実施形態のまとめ］
以上のように、本実施形態に係る通信装置１や到来方向推定部５２では、同一のアレーアンテナ（同一のアンテナ素子の配列）について、Ｋ（Ｋは２以上の任意の整数）個の種類の座標系のそれぞれごとに求めた到来方向推定結果を合成することで、到来方向推定の精度を高めることができる。
例えば、２次元の到来方向推定において、極（例えば、θ＝９０度）の付近では極端に到来方向推定の精度が劣化するが、本実施形態では、座標系を変換して到来方向推定結果を合成することで、座標系を変換せずに単純に到来方向推結果を加算や平均化などする場合と比べて、到来方向推定の精度を改善することができる。
[Summary of First Embodiment]
As described above, in the communication device 1 and the arrival direction estimation unit 52 according to the present embodiment, K (K is an arbitrary integer of 2 or more) types of the same array antenna (arrangement of the same antenna elements). Combining the arrival direction estimation results obtained for each of the coordinate systems can increase the accuracy of the arrival direction estimation.
For example, in the two-dimensional direction-of-arrival estimation, the accuracy of direction-of-arrival estimation is extremely deteriorated in the vicinity of the pole (for example, θ = 90 degrees), but in this embodiment, the direction of arrival estimation result is obtained by converting the coordinate system. Combining can improve the accuracy of direction-of-arrival estimation compared to the case of simply adding or averaging the direction-of-arrival estimation results without converting the coordinate system.
本実施形態に係る通信装置１や到来方向推定部５２では、例えば、１次元、２次元、または３次元の配列のアレーアンテナを用いた到来方向推定のアルゴリズムにおいて、アレー配列の座標系（座標軸）を変換して、到来方向を推定する。本実施形態に係る通信装置１や到来方向推定部５２では、例えば、座標系（座標軸）を入れ替えて行った２種類以上の到来方向推定結果の合成（加算や平均化など）により、到来方向を推定する。 In the communication device 1 and the arrival direction estimation unit 52 according to the present embodiment, for example, in an arrival direction estimation algorithm using a one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional array antenna, a coordinate system (coordinate axes) of the array array. Is used to estimate the direction of arrival. In the communication apparatus 1 and the arrival direction estimation unit 52 according to the present embodiment, for example, the arrival direction is determined by combining (adding, averaging, etc.) two or more types of arrival direction estimation results obtained by exchanging coordinate systems (coordinate axes). presume.
したがって、本実施形態に係る通信装置１や到来方向推定部５２では、例えば、アレーアンテナにおけるアンテナ素子の素子間隔が大きく、グレーティングローブが発生して到来方向推定の精度が劣化するような場合においても、到来方向推定結果に発生するグレーティングローブを抑圧して、到来方向推定の精度を向上させることができる。
このように、本実施形態に係る通信装置１や到来方向推定部５２では、到来方向推定の精度を高めることができる。例えば、アレーアンテナの放射パターンや素子間隔が揃えられない状況では、グレーティングローブの発生を抑制する自由度が少ない場合も多いが、このような場合においても、到来方向推定の精度を高めることができる。
Therefore, in the communication apparatus 1 and the arrival direction estimation unit 52 according to the present embodiment, for example, even when the element spacing of the antenna elements in the array antenna is large and a grating lobe occurs and the accuracy of the arrival direction estimation deteriorates. Therefore, it is possible to suppress the grating lobe generated in the arrival direction estimation result and improve the accuracy of the arrival direction estimation.
Thus, the communication device 1 and the arrival direction estimation unit 52 according to the present embodiment can increase the accuracy of the arrival direction estimation. For example, in a situation where the radiation pattern and element spacing of the array antenna are not uniform, there are many cases where the degree of freedom for suppressing the occurrence of grating lobes is small, but even in such a case, the accuracy of direction-of-arrival estimation can be improved. .
ここで、通信装置１や到来方向推定部５２では、複数の異なる座標系において到来方向推定を行うことから、受信に使用するアレーアンテナとしては、例えば、１次元配列のアレーアンテナ（線形アレーアンテナ）、２次元配列のアレーアンテナ（平面アレーアンテナ）、３次元配列のアレーアンテナ（立体アレーアンテナ）のうちで、より高次の方が好ましいと考えられる。
また、座標系としては、様々な座標系が用いられてもよく、例えば、３次元の座標系が用いられる。
また、座標系としては、本実施形態では、直交座標系が用いられるが、他の構成例として、直交座標系以外の座標系が用いられてもよい。
Here, since the communication apparatus 1 and the arrival direction estimation unit 52 perform arrival direction estimation in a plurality of different coordinate systems, for example, a one-dimensional array antenna (linear array antenna) is used as an array antenna used for reception. Of the two-dimensional array antenna (planar array antenna) and the three-dimensional array antenna (three-dimensional array antenna), a higher order is considered preferable.
Various coordinate systems may be used as the coordinate system, for example, a three-dimensional coordinate system is used.
In this embodiment, an orthogonal coordinate system is used as the coordinate system. However, as another configuration example, a coordinate system other than the orthogonal coordinate system may be used.
また、通信装置１や到来方向推定部５２では、複数の異なる座標系のそれぞれにおける到来方向推定のアルゴリズムの処理で使用する受信信号のデータ（例えば、測定されたデータ）としては、例えば、複数の異なる座標系について、同じ受信信号のデータが用いられてもよく、または、ある座標系と他の座標系とで、異なる受信信号のデータが用いられてもよい。一例として、このような異なる受信信号のデータとして、所定の時間だけ異なる時刻における受信信号のデータが用いられてもよく、具体的には、ある座標系で用いられる受信信号のデータの測定時刻に対して所定の時間だけ後の測定時刻における受信信号のデータが他の座標系で用いられてもよい。 In the communication device 1 and the arrival direction estimation unit 52, as the received signal data (for example, measured data) used in the processing of the arrival direction estimation algorithm in each of a plurality of different coordinate systems, for example, a plurality of The same received signal data may be used for different coordinate systems, or different received signal data may be used for one coordinate system and another coordinate system. As an example, as such different received signal data, received signal data at different times by a predetermined time may be used. Specifically, at the measurement time of received signal data used in a certain coordinate system. On the other hand, the received signal data at the measurement time after a predetermined time may be used in another coordinate system.
また、通信装置１や到来方向推定部５２では、例えば、複数の異なる座標系のそれぞれにおいて到来方向推定を行うために使用するアルゴリズムとしては、様々なアルゴリズムが使用されてもよく、複数の異なる座標系について、同一のアルゴリズムが使用されてもよく、または、ある座標系と他の座標系とで、異なるアルゴリズムが使用されてもよい。 Further, in the communication device 1 or the arrival direction estimation unit 52, for example, various algorithms may be used as an algorithm used for estimating the arrival direction in each of a plurality of different coordinate systems, and a plurality of different coordinates. For the system, the same algorithm may be used, or different algorithms may be used for one coordinate system and another.
また、通信装置１や到来方向推定部５２では、例えば、アレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子の配列としては、等間隔の配列が用いられてもよく、または、不等間隔の配列が用いられてもよい。
また、通信装置１や到来方向推定部５２では、例えば、アレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子としては、同じ（形状等の特性が同じ）アンテナ素子が用いられてもよく、または、異なる（形状等の特性が異なる）アンテナ素子が含まれてもよい。
Further, in the communication device 1 and the arrival direction estimation unit 52, for example, as an array of a plurality of antenna elements constituting the array antenna, an equally spaced array may be used, or an unevenly spaced array may be used. May be.
In the communication apparatus 1 and the arrival direction estimation unit 52, for example, as the plurality of antenna elements constituting the array antenna, the same (same shape and other characteristics) antenna elements may be used or different (shapes). Antenna elements may be included.
なお、本実施形態では、複数の異なる座標系における到来方向推定結果を合成する構成が用いられるが、別の構成例として、同一の座標系について複数回求めた到来方向推定結果を合成（加算や平均化など）する構成では、例えば、同一の座標系について１回求めた到来方向推定結果と比べて、合成（加算や平均化など）により精度の向上を図ることが可能である。同一の座標系について到来方向推定を複数回行う構成としては、例えば、複数回のそれぞれにおいて、時間方向に異なるサンプル（つまり、時刻がずれた受信信号のデータ）を用いて到来方向推定を行う構成が用いられてもよい。 In this embodiment, a configuration is used in which arrival direction estimation results in a plurality of different coordinate systems are combined. However, as another configuration example, arrival direction estimation results obtained a plurality of times for the same coordinate system are combined (addition or In the configuration in which averaging is performed, for example, it is possible to improve accuracy by synthesis (addition, averaging, etc.) compared to the arrival direction estimation result obtained once for the same coordinate system. As a configuration for performing arrival direction estimation multiple times for the same coordinate system, for example, a configuration in which arrival direction estimation is performed using samples that are different in the time direction (that is, received signal data whose time is shifted) in each of the multiple times. May be used.
また、本実施形態では、アレーアンテナの配置などに起因して到来方向推定結果にグレーティングローブが発生する構成について説明したが、他の構成例として、本実施形態に係る通信装置１や到来方向推定部５２と同様な構成が、到来方向推定結果にグレーティングローブが発生しない構成に適用されてもよい。
また、本実施形態では、主に、通信装置１が端末装置１０１に適用された場合について説明したが、他の構成例として、通信装置１が他の装置（例えば、基地局装置など）に適用されてもよい。
Further, in the present embodiment, the configuration in which the grating lobe is generated in the arrival direction estimation result due to the arrangement of the array antenna or the like has been described. However, as another configuration example, the communication apparatus 1 or the arrival direction estimation according to the present embodiment. A configuration similar to that of the unit 52 may be applied to a configuration in which no grating lobe is generated in the arrival direction estimation result.
Moreover, although this embodiment mainly demonstrated the case where the communication apparatus 1 was applied to the terminal device 101, the communication apparatus 1 is applied to another apparatus (for example, base station apparatus etc.) as another structural example. May be.
本実施形態では、到来方向推定部５２の機能および通信の機能などを有する通信装置１が示されたが、他の構成例として、通信の機能を有しておらず、到来方向推定部５２の機能を有する装置（到来方向推定装置）が実施されてもよい。 In the present embodiment, the communication device 1 having the function of the arrival direction estimation unit 52 and the communication function is shown. However, as another configuration example, the communication device 1 does not have a communication function and the arrival direction estimation unit 52 An apparatus having a function (an arrival direction estimation apparatus) may be implemented.
（第２実施形態）
第１実施形態では、アレーセンサの一例として、アレーアンテナが用いられる場合が示されたが、他の様々なアレーセンサが用いられてもよい。
ここで、アレーセンサは、複数のセンサ（第１実施形態では、アンテナ素子）がアレー状に配列されたものである。
アレーアンテナ以外のアレーセンサとしては、例えば、音波を受信（検出）するセンサが複数アレー状に配列されたものが用いられてもよい。第１実施形態に係るアンテナ素子では、電波を受信（検出）するのに対して、音波を検出するセンサでは、音波を受信（検出）する。
このように、複数の異なる座標系における到来方向推定の結果を合成する構成は、様々なアレーセンサを備えるシステム（アレーセンサシステム）に適用されてもよい。これにより、到来方向推定の精度を高めることができる。例えば、アレーセンサの放射パターンや素子間隔が揃えられない状況では、グレーティングローブの発生を抑制する自由度が少ない場合も多いが、このような場合においても、到来方向推定の精度を高めることができる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the case where an array antenna is used is shown as an example of the array sensor, but various other array sensors may be used.
Here, the array sensor is a sensor in which a plurality of sensors (antenna elements in the first embodiment) are arranged in an array.
As an array sensor other than the array antenna, for example, a sensor in which sensors that receive (detect) sound waves are arranged in a plurality of arrays may be used. The antenna element according to the first embodiment receives (detects) radio waves, whereas the sensor that detects sound waves receives (detects) sound waves.
Thus, the structure which synthesize | combines the result of the arrival direction estimation in several different coordinate systems may be applied to the system (array sensor system) provided with various array sensors. Thereby, the accuracy of arrival direction estimation can be improved. For example, in a situation where the radiation pattern of the array sensor and the element spacing are not uniform, there are many cases where the degree of freedom for suppressing the generation of grating lobes is small, but even in such a case, the accuracy of direction-of-arrival estimation can be improved. .
［以上の実施形態に係る構成例］
一構成例として、複数のセンサ（図１の例では、アンテナ素子）を有するアレーセンサ（図１の例では、アレーアンテナ３１）による信号（図１の例では、電波の信号）の検出結果に基づいて、複数の異なる座標系（図１の例では、座標系１、２、３）のそれぞれごとに到来方向推定法（図１の例では、例えば、ＭＵＳＩＣ法）により前記信号の到来方向推定の結果を算出する座標系到来方向推定部（図１の例では、座標系到来方向推定部７１）と、前記座標系到来方向推定部により算出された到来方向推定の結果を合成（図１の例では、加算や平均化など）する到来方向合成部（図１の例では、到来方向合成部７２）と、を備える到来方向推定装置（図１の例では、到来方向推定部５２に相当する装置）である。
[Configuration example according to the above embodiment]
As one configuration example, a detection result of a signal (a radio wave signal in the example of FIG. 1) by an array sensor (an array antenna 31 in the example of FIG. 1) having a plurality of sensors (antenna elements in the example of FIG. 1). Based on the arrival direction estimation method (for example, the MUSIC method in the example of FIG. 1) for each of a plurality of different coordinate systems (in the example of FIG. 1, the coordinate systems 1, 2, and 3). The coordinate system arrival direction estimation unit (coordinate system arrival direction estimation unit 71 in the example of FIG. 1) and the arrival direction estimation result calculated by the coordinate system arrival direction estimation unit (see FIG. 1). In the example, an arrival direction estimation unit (in the example of FIG. 1, an arrival direction synthesis unit 72) that performs addition, averaging, and the like, corresponds to the arrival direction estimation unit 52 (in the example of FIG. 1). Device).
一構成例として、到来方向推定装置において、前記到来方向合成部は、共通の座標系（図１の例では、例えば、座標系１、２、３のうちのいずれかの座標系、または、他の座標系）で、前記座標系到来方向推定部により算出された到来方向推定の結果を合成する。
一構成例として、到来方向推定装置において、前記座標系到来方向推定部は、前記複数の異なる座標系について、同じ到来方向推定法のアルゴリズムを使用する。
一構成例として、前記座標系到来方向推定部は、前記複数の異なる座標系について、少なくとも２個の異なる座標系で使用する到来方向推定法のアルゴリズムが異なる。
一構成例として、到来方向推定装置において、前記座標系到来方向推定部は、前記複数の異なる座標系について、前記アレーセンサによる信号の検出結果として、同じ信号の検出結果を用いる、または、所定の時間ずれた信号の検出結果を用いる。
一構成例として、到来方向推定装置において、前記センサの構成としてアンテナ素子を含み、前記信号は電波によって搬送される（例えば、第１実施形態の例）。
一構成例として、到来方向推定装置において、前記センサは、音波を検出するセンサであり、前記信号は、音波により伝達される信号である（例えば、第２実施形態の例）。
As an example of the configuration, in the arrival direction estimation device, the arrival direction synthesis unit may be configured to share a common coordinate system (in the example of FIG. 1, for example, any one of the coordinate systems 1, 2, and 3 or other The result of arrival direction estimation calculated by the coordinate system arrival direction estimation unit is synthesized.
As one configuration example, in the arrival direction estimation device, the coordinate system arrival direction estimation unit uses the same arrival direction estimation algorithm for the plurality of different coordinate systems.
As an example of the configuration, the coordinate system arrival direction estimation unit differs in the arrival direction estimation algorithm used in at least two different coordinate systems for the plurality of different coordinate systems.
As an example of the configuration, in the arrival direction estimation device, the coordinate system arrival direction estimation unit uses the same signal detection result as the signal detection result by the array sensor for the plurality of different coordinate systems, or a predetermined The detection result of the signal shifted in time is used.
As an example of the configuration, the arrival direction estimation apparatus includes an antenna element as the configuration of the sensor, and the signal is carried by radio waves (for example, an example of the first embodiment).
As an example of the configuration, in the arrival direction estimation device, the sensor is a sensor that detects a sound wave, and the signal is a signal transmitted by the sound wave (for example, an example of the second embodiment).
一構成例として、座標系到来方向推定部が、複数のセンサを有するアレーセンサによる信号の検出結果に基づいて、複数の異なる座標系のそれぞれごとに到来方向推定法により前記信号の到来方向推定の結果を算出し、到来方向合成部が、前記座標系到来方向推定部により算出された到来方向推定の結果を合成する、到来方向推定方法（図１の例では、到来方向推定部５２に相当する装置において行われる到来方向推定の方法）である。
一構成例として、複数のセンサを有するアレーセンサによる信号の検出結果に基づいて、複数の異なる座標系のそれぞれごとに到来方向推定法により前記信号の到来方向推定の結果を算出するステップと、前記算出された到来方向推定の結果を合成するステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラム（図１の例では、到来方向推定部５２に相当する装置において実行される到来方向推定のプログラム）である。
As an example of the configuration, the coordinate system arrival direction estimation unit performs the arrival direction estimation of the signal by the arrival direction estimation method for each of a plurality of different coordinate systems based on the detection result of the signal by the array sensor having a plurality of sensors. An arrival direction estimation method (corresponding to the arrival direction estimation unit 52 in the example of FIG. 1), in which the result is calculated, and the arrival direction synthesis unit combines the arrival direction estimation results calculated by the coordinate system arrival direction estimation unit. Direction of arrival estimation performed in the apparatus).
As one configuration example, based on the detection result of the signal by the array sensor having a plurality of sensors, calculating the arrival direction estimation result of the signal by the arrival direction estimation method for each of a plurality of different coordinate systems, A program for causing a computer to synthesize the calculated arrival direction estimation results (in the example of FIG. 1, an arrival direction estimation program executed in an apparatus corresponding to the arrival direction estimation unit 52). .
［以上の実施形態のまとめ］
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、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。
[Summary of the above embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
また、以上に示した実施形態に係る各装置（例えば、通信制御部５１に相当する装置や、到来方向推定部５２に相当する装置など）の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、処理を行ってもよい。 Further, a computer-readable recording of a program for realizing the function of each device according to the above-described embodiment (for example, a device corresponding to the communication control unit 51 or a device corresponding to the arrival direction estimation unit 52). Processing may be performed by recording the program on a medium, reading the program recorded on the recording medium into a computer system, and executing the program.
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、オペレーティング・システム（ＯＳ：Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
The “computer system” herein may include hardware such as an operating system (OS) and peripheral devices.
The “computer-readable recording medium” means a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM (Read Only Memory), a writable nonvolatile memory such as a flash memory, a portable medium such as a DVD (Digital Versatile Disk), A storage device such as a hard disk built in a computer system.
さらに、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (for example, DRAM (DRAM) inside a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted through a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Dynamic Random Access Memory)) that holds a program for a certain period of time is also included.
The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
Further, the above program may be for realizing a part of the functions described above. Further, the above program may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-described functions in combination with a program already recorded in the computer system.
１…通信装置、１１…アンテナ部、１２…入力部、１３…出力部、１４…記憶部、１５…制御部、３１…アレーアンテナ、５１…通信制御部、５２…到来方向推定部、７１…座標系到来方向推定部、７２…到来方向合成部、１０１〜１０２、２０２…端末装置、１１１−１〜１１１−４、１１２−１〜１１２−４、２１１−１〜２１１−３…アンテナ素子、１５１〜１５２、２５１〜２５３…電波、２０１…基地局装置、２３１…建物、１００１、１０１１、１０２１…パターン、１０１２…ヌル、１０２２−１〜１０２２−３…実際の電波の方向、２００１−１〜２００１−３…点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Communication apparatus, 11 ... Antenna part, 12 ... Input part, 13 ... Output part, 14 ... Memory | storage part, 15 ... Control part, 31 ... Array antenna, 51 ... Communication control part, 52 ... Arrival direction estimation part, 71 ... Coordinate system arrival direction estimation unit, 72 ... arrival direction synthesis unit, 101 to 102, 202 ... terminal device, 111-1 to 111-4, 112-1 to 112-4, 211-1 to 211-3 ... antenna element, 151-152, 251-253 ... Radio wave, 201 ... Base station device, 231 ... Building, 1001, 1011, 1021 ... Pattern, 1012 ... Null, 1022-1 to 1022-3 ... Actual radio wave direction, 2001-1 2001-3 ... Point
Claims (7)
前記座標系到来方向推定部により算出された到来方向推定の結果を合成する到来方向合成部と、
を備える到来方向推定装置。 Based on the detection result of the signal by the array sensor having a plurality of sensors, the coordinate system arrival direction estimation unit that calculates the arrival direction estimation result of the signal by the arrival direction estimation method for each of a plurality of different coordinate systems;
An arrival direction synthesis unit that synthesizes the result of arrival direction estimation calculated by the coordinate system arrival direction estimation unit;
An arrival direction estimation apparatus comprising:
請求項１に記載の到来方向推定装置。 The arrival direction combining unit combines the results of arrival direction estimation calculated by the coordinate system arrival direction estimation unit in a common coordinate system.
The arrival direction estimation apparatus according to claim 1.
請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の到来方向推定装置。 The coordinate system arrival direction estimation unit uses the same arrival direction estimation algorithm for the plurality of different coordinate systems.
The direction-of-arrival estimation apparatus according to claim 1.
請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の到来方向推定装置。 The coordinate system arrival direction estimation unit has different algorithms for the arrival direction estimation method used in at least two different coordinate systems for the plurality of different coordinate systems.
The direction-of-arrival estimation apparatus according to claim 1.
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の到来方向推定装置。 The coordinate system arrival direction estimation unit uses the same signal detection result as a signal detection result by the array sensor for the plurality of different coordinate systems, or uses a signal detection result shifted by a predetermined time,
The arrival direction estimation apparatus according to any one of claims 1 to 4.
到来方向合成部が、前記座標系到来方向推定部により算出された到来方向推定の結果を合成する、
到来方向推定方法。 The coordinate system arrival direction estimation unit calculates the arrival direction estimation result of the signal by the arrival direction estimation method for each of a plurality of different coordinate systems based on the detection result of the signal by the array sensor having a plurality of sensors.
An arrival direction synthesis unit synthesizes an arrival direction estimation result calculated by the coordinate system arrival direction estimation unit,
Direction of arrival estimation method.
前記算出された到来方向推定の結果を合成するステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 Based on the detection result of the signal by the array sensor having a plurality of sensors, calculating the arrival direction estimation result of the signal by the arrival direction estimation method for each of a plurality of different coordinate systems;
Combining the calculated direction-of-arrival estimation results;
A program that causes a computer to execute.
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| JP2014077977A Pending JP2015200520A (en) | 2014-04-04 | 2014-04-04 | Arrival direction estimation device, arrival direction estimation method, and program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015200520A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016205843A (en) * | 2015-04-16 | 2016-12-08 | 日本電気株式会社 | Communication device, communication system, communication method, and communication program |
| JP2019158498A (en) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | 株式会社東芝 | Wireless receiver, wireless reception method, and wireless system |
| JP2020537459A (en) * | 2017-10-13 | 2020-12-17 | クインテル ケイマン リミテッド | Cellular antenna for deployment with obstacles at high altitude |
-
2014
- 2014-04-04 JP JP2014077977A patent/JP2015200520A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP2016205843A (en) * | 2015-04-16 | 2016-12-08 | 日本電気株式会社 | Communication device, communication system, communication method, and communication program |
| JP2020537459A (en) * | 2017-10-13 | 2020-12-17 | クインテル ケイマン リミテッド | Cellular antenna for deployment with obstacles at high altitude |
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