JP2016213779A - Wireless communication apparatus and weight matrix determination method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信装置およびウェイト行列の決定方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication apparatus and a weight matrix determination method.
マルチアンテナ技術は、無線通信において、送信・受信を複数のアンテナを用いて行うことにより、通信容量、周波数の利用効率、消費電力等の改善を行う技術である。なお、送信側・受信側いずれかのアンテナ数が1つであっても、他方のアンテナ数に応じて通信品質の改善等を行うことが可能である。
このようなマルチアンテナ技術に関する用語として、MIMO(Multiple Input Multiple Output)がある。MIMOとは、通信用語として用いられる場合、送信側及び受信側両方が複数のアンテナを用いる通信方式を指すことが多いが、マルチアンテナ技術全般を指して使われることもある(例えば、非特許文献1参照)。
The multi-antenna technique is a technique for improving communication capacity, frequency utilization efficiency, power consumption, and the like by performing transmission / reception using a plurality of antennas in wireless communication. Even if the number of antennas on either the transmission side or the reception side is one, it is possible to improve the communication quality according to the number of antennas on the other side.
There is MIMO (Multiple Input Multiple Output) as a term relating to such multi-antenna technology. MIMO, when used as a communication term, often refers to a communication method in which both the transmission side and the reception side use a plurality of antennas, but is sometimes used to refer to general multi-antenna technology (for example, non-patent literature). 1).
マルチアンテナ信号の処理アルゴリズムによって得られる利点としては、次の4つが挙げられる。
(1)空間ダイバーシチ(Spatial Diversity)
(2)合成利得(Coherent Gain)
(3)干渉波除去(Interference Mitigation)
(4)空間多重(Spatial Multiplexing)
Advantages obtained by the multi-antenna signal processing algorithm include the following four.
(1) Spatial Diversity
(2) Coherent gain
(3) Interference mitigation
(4) Spatial Multiplexing
前記空間ダイバーシチは、空間的に離れたアンテナを用いることで、マルチパスなどの影響による通信品質の劣化を小さくすることである。
前記合成利得は、受信側・送信側の各アンテナの信号に対して伝搬路の情報(振幅、位相の変化)を利用した重み(ウェイト)をかけることで、希望方向からの受信電力と雑音の比を大きくすることである。
The space diversity is to reduce deterioration in communication quality due to the influence of multipath or the like by using spatially separated antennas.
The combined gain is obtained by applying a weight (weight) using propagation path information (amplitude and phase change) to the signal of each antenna on the reception side and transmission side, so that the received power and noise from the desired direction can be reduced. To increase the ratio.
前記干渉波除去は、各アンテナからの受信信号に対して、所望信号以外の到来信号(干渉信号)を打ち消すように重みをかけて合成する。受信アンテナ数よりも一つ小さい数の干渉信号を除去することができる。到来信号の伝搬係数が未知であるならば、なんらかの学習アルゴリズムを用いる必要がある。
前記空間多重は、干渉波除去を応用して同時に複数の通信路を確立する方法である。一人のユーザが複数のアンテナから異なる信号を送信して通信容量を増やす方法と、複数のユーザが同時に通信を行って周波数利用効率を高める方法とがある。後者の方法は、SDMA(Space Division Multiple Access)と呼ばれる。
In the interference wave removal, a received signal from each antenna is combined with a weight so as to cancel an incoming signal (interference signal) other than the desired signal. The number of interference signals that is one smaller than the number of receiving antennas can be removed. If the propagation coefficient of the incoming signal is unknown, some learning algorithm must be used.
The spatial multiplexing is a method of establishing a plurality of communication paths simultaneously by applying interference wave cancellation. There are a method in which a single user transmits different signals from a plurality of antennas to increase the communication capacity, and a method in which a plurality of users simultaneously communicate to increase frequency utilization efficiency. The latter method is called SDMA (Space Division Multiple Access).
MIMO通信において、例えば同一のセクタ向けの複数のベースバンド信号を送信するためには、これら複数のベースバンド信号それぞれに対応した複数のアンテナを設置する必要がある。このため、アンテナサイトに複数のアンテナが設置されることで美観が損なわれるという問題や、複数のアンテナを設置することができるアンテナサイト自体を確保するのが難しくなるという問題がある。
そこで、本出願人は、ベースバンド部で生成された複数の送信信号それぞれを、一のアンテナが有する複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、分配した複数の送信信号それぞれにウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成する信号処理部を備えた無線通信装置を既に提案している(特願2014−235904。以下、「先願発明」という)。
In MIMO communication, for example, in order to transmit a plurality of baseband signals for the same sector, it is necessary to install a plurality of antennas corresponding to each of the plurality of baseband signals. For this reason, there is a problem that aesthetics are impaired by the installation of a plurality of antennas at the antenna site, and a problem that it is difficult to secure an antenna site that can install a plurality of antennas.
Therefore, the present applicant distributes each of the plurality of transmission signals generated in the baseband part corresponding to each of the plurality of antenna elements of one antenna, and assigns a weight matrix to each of the plurality of distributed transmission signals. Have already been proposed (Japanese Patent Application No. 2014-235904, hereinafter referred to as “prior application invention”).
上記の先願発明によれば、同一の領域向けの複数の送信信号を、一のアンテナを共用して送信することができるので、同一の領域向けの複数の送信信号を、その送信信号の数よりも少ない数のアンテナにより送信することができる。
このような先願発明の無線通信装置では、さらにアンテナについて所望の垂直面指向性を得ることができるようにするのが望ましい。
According to the above-mentioned prior application, a plurality of transmission signals for the same region can be transmitted by sharing one antenna, so that a plurality of transmission signals for the same region can be transmitted by the number of transmission signals. Can be transmitted by a smaller number of antennas.
In such a wireless communication apparatus according to the invention of the prior application, it is desirable to further obtain a desired vertical plane directivity for the antenna.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、所望の垂直面指向性を得ることができ、かつ同一の領域向けの複数の送信信号を、その送信信号の数よりも少ない数のアンテナで送信することができるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can obtain a desired vertical surface directivity, and a plurality of transmission signals for the same region can be obtained in a number smaller than the number of transmission signals. The object is to enable transmission with an antenna.
本発明の一態様に係る無線通信装置は、同一の領域向けの複数の送信信号を生成するベースバンド部と、複数のアンテナ素子を有するアンテナと、前記ベースバンド部で生成された複数の送信信号を前記アンテナを共用して送信するための信号処理として、当該複数の送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、分配された複数の送信信号それぞれに第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成する処理を行う信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記分配された又は合成された複数の送信信号それぞれに、所望の垂直面指向性を得るための第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する無線通信装置である。 A wireless communication device according to one embodiment of the present invention includes a baseband unit that generates a plurality of transmission signals for the same region, an antenna having a plurality of antenna elements, and a plurality of transmission signals generated by the baseband unit. As a signal processing for transmitting the antenna in common, each of the plurality of transmission signals is distributed corresponding to each of the plurality of antenna elements, and the first weight matrix is associated with each of the plurality of distributed transmission signals. A signal processing unit that performs a process of combining the transmission signals corresponding to the antenna elements after multiplying the components to be performed, and the signal processing unit, for each of the distributed or combined transmission signals, A wireless communication apparatus that multiplies corresponding components of a second weight matrix for obtaining desired vertical plane directivity.
本発明の一態様に係るウェイト行列の決定方法は、ベースバンド部で生成された同一の領域向けの複数の送信信号を一のアンテナを共用して送信するために当該複数の送信信号に乗算するウェイト行列の決定方法であって、前記ウェイト行列における、前記ベースバンド部で生成された複数の送信信号それぞれに対応するウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルの候補として、当該ウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルの数よりも多い数のウェイト候補を、前記領域へのビームのチルト角に基づいて選択する選択ステップと、前記選択ステップで選択されたウェイト候補のうちから所望の通信品質を満たすウェイト候補を前記ウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルとして決定する決定ステップと、を含むウェイト行列の決定方法である。 In the weight matrix determination method according to one aspect of the present invention, a plurality of transmission signals for the same region generated in the baseband unit are multiplied by the plurality of transmission signals in order to transmit using one antenna. A weight matrix determination method, wherein a weight row vector or a weight column vector corresponding to each of a plurality of transmission signals generated in the baseband portion in the weight matrix is selected as a weight row vector or a weight column vector. A selection step of selecting a larger number of weight candidates than the number based on a tilt angle of a beam to the region, and a weight candidate satisfying a desired communication quality among the weight candidates selected in the selection step. A decision matrix that determines as a row vector or a weight column vector A determination method.
本発明によれば、所望の垂直面指向性を得ることができ、かつ同一の領域向けの複数の送信信号を、その送信信号の数よりも少ない数のアンテナで送信することができる。 According to the present invention, desired directivity on the vertical plane can be obtained, and a plurality of transmission signals for the same region can be transmitted with a smaller number of antennas than the number of transmission signals.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施形態に係る無線通信装置は、同一の領域向けの複数の送信信号を生成するベースバンド部と、複数のアンテナ素子を有するアンテナと、前記ベースバンド部で生成された複数の送信信号を前記アンテナを共用して送信するための信号処理として、当該複数の送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、分配された複数の送信信号それぞれに第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成する処理を行う信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記分配された又は合成された複数の送信信号それぞれに、所望の垂直面指向性を得るための第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する。
ここで、「領域」とは、単一のセクタ、または複数のセクタに分割されていない単一のセルであって、無線通信装置と無線通信を行う移動端末がハンドオーバーせずに移動可能な領域を意味する。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described.
(1) A wireless communication apparatus according to an embodiment of the present invention includes a baseband unit that generates a plurality of transmission signals for the same region, an antenna having a plurality of antenna elements, and a plurality of baseband units generated by the baseband unit. As a signal processing for transmitting the transmission signal using the antenna, each of the plurality of transmission signals is distributed corresponding to each of the plurality of antenna elements, and a first weight is assigned to each of the plurality of distributed transmission signals. A signal processing unit that performs a process of combining the transmission signals corresponding to the antenna elements after multiplying corresponding components of the matrix, and the signal processing unit includes the plurality of distributed or combined transmission signals Each is multiplied by the corresponding component of the second weight matrix to obtain the desired vertical plane directivity.
Here, the “area” is a single cell or a single cell that is not divided into a plurality of sectors, and a mobile terminal that performs radio communication with a radio communication apparatus can move without handover. Means an area.
上記無線通信装置によれば、ベースバンド部で生成された同一の領域向けの複数の送信信号それぞれを、一のアンテナが有する複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、分配された複数の送信信号それぞれに第1ウェイト行列を乗算して各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成することになる。このため、同一の領域向けの複数の送信信号を、一のアンテナを共用して送信することができる。この結果、同一の領域向けの複数の送信信号を、その送信信号の数よりも少ない数のアンテナにより送信することができる。
また、上記分配された又は上記合成された複数の送信信号それぞれに、所望の垂直面指向性を得るための第2ウェイト行列も乗算されるので、同一の領域向けの複数の送信信号を送信する一のアンテナについて所望の垂直面指向性を得ることができる。
According to the wireless communication device, a plurality of transmission signals for the same region generated in the baseband unit are distributed corresponding to a plurality of antenna elements of one antenna, and a plurality of distributed transmissions are performed. Each signal is multiplied by the first weight matrix to synthesize the transmission signals corresponding to the antenna elements. For this reason, it is possible to transmit a plurality of transmission signals for the same region by sharing one antenna. As a result, a plurality of transmission signals for the same region can be transmitted by a smaller number of antennas than the number of transmission signals.
Further, each of the plurality of distributed or synthesized transmission signals is also multiplied by a second weight matrix for obtaining a desired vertical plane directivity, so that a plurality of transmission signals for the same region are transmitted. Desired vertical plane directivity can be obtained for one antenna.
(2)前記無線通信装置において、前記信号処理部は、前記ベースバンド部で生成された複数のデジタルの送信信号それぞれをアナログの送信信号に変換する複数のデジタルアナログ変換器と、変換された複数の送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配する複数の分配器と、分配された複数の送信信号それぞれに前記第1ウェイト行列の対応する成分に基づいて位相調整を行う複数の第1移相器と、前記第1移相器により位相調整された複数の送信信号のうち、各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成する複数の合成器と、合成された複数の送信信号それぞれに前記第2ウェイト行列の対応する成分に基づいて位相調整を行う複数の第2移相器と、を有し、前記アンテナは、前記第2移相器で位相調整された複数の送信信号それぞれを増幅して対応する前記アンテナ素子に与える複数の増幅器をさらに有するのが好ましい。 (2) In the wireless communication device, the signal processing unit includes a plurality of digital / analog converters that convert each of a plurality of digital transmission signals generated by the baseband unit into an analog transmission signal, and a plurality of converted digital signals. A plurality of distributors that distribute each of the transmission signals corresponding to the plurality of antenna elements, and a plurality of distributors that perform phase adjustment based on components corresponding to the first weight matrix for each of the plurality of distributed transmission signals A first phase shifter; a plurality of combiners that combine transmission signals corresponding to each antenna element among a plurality of transmission signals phase-adjusted by the first phase shifter; and a plurality of combined transmission signals A plurality of second phase shifters that each perform phase adjustment based on a corresponding component of the second weight matrix, and the antenna is phase-adjusted by the second phase shifter. Preferably further comprising a plurality of amplifiers to be given to the antenna elements corresponding to amplify a plurality of transmission signals.
この場合、複数のデジタルアナログ変換器は、複数の分配器の前段に設けられることになる。このため、当該デジタルアナログ変換器を、同一の領域向けの複数の送信信号それぞれに対応して設ければよく、複数のアンテナ素子ごとにデジタルアナログ変換器を設ける場合よりもデジタルアナログ変換器の数を減らすことができる。この結果、低コスト化が可能となる。
また、第1及び第2移相器は増幅器の前段に設けられるため、第1及び第2移相器には増幅前の送信信号が与えられる。増幅前の送信信号は、増幅後の送信信号と比較してより低い電力であるため、取り扱うことが可能な信号電力の値が比較的低い移相器の使用が可能となる。これにより、より小型で低コストな第1及び第2移相器を用いることが可能となり、より低コストとすることができるとともに小型化も可能となる。
In this case, the plurality of digital / analog converters are provided in front of the plurality of distributors. For this reason, the digital-to-analog converter may be provided corresponding to each of a plurality of transmission signals for the same region, and the number of digital-to-analog converters may be larger than when a digital-to-analog converter is provided for each of a plurality of antenna elements. Can be reduced. As a result, the cost can be reduced.
Further, since the first and second phase shifters are provided in front of the amplifier, a transmission signal before amplification is given to the first and second phase shifters. Since the transmission signal before amplification has lower power compared to the transmission signal after amplification, it is possible to use a phase shifter having a relatively low value of signal power that can be handled. As a result, it is possible to use the first and second phase shifters that are smaller and lower in cost, and can be further reduced in cost and size.
(3)前記無線通信装置において、前記信号処理部は、前記ベースバンド部で生成された複数のデジタルの送信信号それぞれをアナログの送信信号に変換する複数のデジタルアナログ変換器と、変換された複数の送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配する複数の分配器と、分配された複数の送信信号それぞれに前記第1ウェイト行列の対応する成分に基づいて位相調整を行う複数の第1移相器と、前記第1移相器により位相調整された複数の送信信号のうち、各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成する複数の合成器と、合成された複数の送信信号それぞれに前記第2ウェイト行列の対応する成分に基づいて位相調整を行う複数の第2移相器と、を有し、前記アンテナよりも前段側に設けられ、複数の送信信号それぞれを増幅する複数の増幅器をさらに備えていてもよい。 (3) In the wireless communication device, the signal processing unit includes a plurality of digital / analog converters that convert each of a plurality of digital transmission signals generated by the baseband unit into an analog transmission signal, and a plurality of converted digital / analog converters. A plurality of distributors that distribute each of the transmission signals corresponding to the plurality of antenna elements, and a plurality of distributors that perform phase adjustment based on components corresponding to the first weight matrix for each of the plurality of distributed transmission signals A first phase shifter; a plurality of combiners that combine transmission signals corresponding to each antenna element among a plurality of transmission signals phase-adjusted by the first phase shifter; and a plurality of combined transmission signals A plurality of second phase shifters that each perform phase adjustment based on a corresponding component of the second weight matrix, and are provided on the upstream side of the antenna, Signals each multiple may further comprise an amplifier for amplifying.
この場合、複数のデジタルアナログ変換器は、複数の分配器よりも前段側に設けられることになる。このため、当該デジタルアナログ変換器を、同一の領域向けの複数の送信信号それぞれに対応して設ければよく、複数のアンテナ素子ごとにデジタルアナログ変換器を設ける場合よりもデジタルアナログ変換器の数を減らすことができる。この結果、低コスト化が可能となる。 In this case, the plurality of digital / analog converters are provided on the upstream side of the plurality of distributors. For this reason, the digital-to-analog converter may be provided corresponding to each of a plurality of transmission signals for the same region, and the number of digital-to-analog converters may be larger than when a digital-to-analog converter is provided for each of a plurality of antenna elements Can be reduced. As a result, the cost can be reduced.
(4)前記無線通信装置において、前記信号処理部は、前記ベースバンド部で生成された複数のデジタルの送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、分配された複数のデジタルの送信信号それぞれに前記第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成するデジタル信号処理部と、前記デジタル信号処理部から出力された複数のデジタルの送信信号それぞれをアナログの送信信号に変換する複数のデジタルアナログ変換器を有するアナログ信号処理部と、を備え、前記デジタル信号処理部は、分配された又は合成された複数のデジタルの送信信号それぞれに前記第2ウェイト行列の対応する成分を乗算するものであり、前記アンテナは、前記アナログ信号処理部から出力された複数の送信信号それぞれを増幅して対応する前記アンテナ素子に与える複数の増幅器をさらに有していてもよい。
この場合、ベースバンド部で生成された送信信号の分配から合成までの信号処理、及び第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する信号処理をデジタル信号処理によって行うことができるため、当該信号処理をアナログ信号処理によって行う場合と比較して高度な通信制御を行うことができる。
(4) In the wireless communication device, the signal processing unit distributes each of a plurality of digital transmission signals generated by the baseband unit corresponding to each of the plurality of antenna elements, and distributes the plurality of distributed digitals. A digital signal processing unit that multiplies each of the transmission signals by a corresponding component of the first weight matrix and then combines the transmission signals corresponding to the antenna elements, and a plurality of digital transmissions output from the digital signal processing unit An analog signal processing unit having a plurality of digital-to-analog converters for converting each signal into an analog transmission signal, and the digital signal processing unit is configured to each of a plurality of distributed or synthesized digital transmission signals. The corresponding component of the second weight matrix is multiplied, and the antenna is the analog signal processing unit. Given to the antenna elements corresponding to amplify a plurality of transmit signals output may further include a plurality of amplifiers.
In this case, signal processing from distribution to synthesis of transmission signals generated in the baseband unit and signal processing for multiplying corresponding components of the second weight matrix can be performed by digital signal processing. As compared with the case where analog signal processing is performed, it is possible to perform advanced communication control.
(5)前記無線通信装置において、前記信号処理部は、前記ベースバンド部で生成された複数のデジタルの送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、分配された複数のデジタルの送信信号それぞれに前記第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成するデジタル信号処理部と、前記デジタル信号処理部から出力された複数のデジタルの送信信号それぞれをアナログの送信信号に変換する複数のデジタルアナログ変換器、及び変換された複数の送信信号それぞれに前記第2ウェイト行列の対応する成分に基づいて位相調整を行う複数の移相器を有するアナログ信号処理部と、を備え、前記アンテナは、前記アナログ信号処理部から出力された複数の送信信号それぞれを増幅して対応する前記アンテナ素子に与える複数の増幅器をさらに有していてもよい。
この場合、ベースバンド部で生成された送信信号の分配から合成までの信号処理をデジタル信号処理によって行うことができるため、当該信号処理をアナログ信号処理によって行う場合と比較して高度な通信制御を行うことができる。
(5) In the wireless communication device, the signal processing unit distributes each of the plurality of digital transmission signals generated by the baseband unit corresponding to each of the plurality of antenna elements, and distributes the plurality of distributed digital signals. A digital signal processing unit that multiplies each of the transmission signals by a corresponding component of the first weight matrix and then combines the transmission signals corresponding to the antenna elements, and a plurality of digital transmissions output from the digital signal processing unit A plurality of digital-to-analog converters for converting each signal into an analog transmission signal, and a plurality of phase shifters for performing phase adjustment on each of the converted transmission signals based on corresponding components of the second weight matrix An analog signal processing unit, wherein the antenna includes a plurality of transmission signals output from the analog signal processing unit. Les may further have a plurality of amplifiers to be given to the antenna elements corresponding to amplify.
In this case, since signal processing from distribution to synthesis of transmission signals generated in the baseband unit can be performed by digital signal processing, advanced communication control can be performed compared to the case where the signal processing is performed by analog signal processing. It can be carried out.
(6)前記無線通信装置において、前記信号処理部は、前記ベースバンド部で生成された複数のデジタルの送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、分配された複数のデジタルの送信信号それぞれに前記第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成するデジタル信号処理部と、前記デジタル信号処理部から出力された複数のデジタルの送信信号それぞれをアナログの送信信号に変換する複数のデジタルアナログ変換器を有するアナログ信号処理部と、を備え、前記デジタル信号処理部は、分配された又は合成された複数のデジタルの送信信号それぞれに前記第2ウェイト行列の対応する成分を乗算するものであり、前記アンテナよりも前段側に設けられ、複数の送信信号それぞれを増幅する複数の増幅器をさらに備えていてもよい。
この場合、ベースバンド部で生成された送信信号の分配から合成までの信号処理、及び第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する信号処理をデジタル信号処理によって行うことができるため、当該信号処理をアナログ信号処理によって行う場合と比較して高度な通信制御を行うことができる。
(6) In the wireless communication device, the signal processing unit distributes each of the plurality of digital transmission signals generated by the baseband unit corresponding to each of the plurality of antenna elements, and distributes the plurality of distributed digitals. A digital signal processing unit that multiplies each of the transmission signals by a corresponding component of the first weight matrix and then combines the transmission signals corresponding to the antenna elements, and a plurality of digital transmissions output from the digital signal processing unit An analog signal processing unit having a plurality of digital-to-analog converters for converting each signal into an analog transmission signal, and the digital signal processing unit is configured to each of a plurality of distributed or synthesized digital transmission signals. Multiplying corresponding components of the second weight matrix, provided on the front side of the antenna, Each transmission signal further may comprise a plurality of amplifiers for amplifying.
In this case, signal processing from distribution to synthesis of transmission signals generated in the baseband unit and signal processing for multiplying corresponding components of the second weight matrix can be performed by digital signal processing. As compared with the case where analog signal processing is performed, it is possible to perform advanced communication control.
(7)前記無線通信装置において、前記信号処理部は、前記ベースバンド部で生成された複数のデジタルの送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、分配された複数のデジタルの送信信号それぞれに前記第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成するデジタル信号処理部と、前記デジタル信号処理部から出力された複数のデジタルの送信信号それぞれをアナログの送信信号に変換する複数のデジタルアナログ変換器、及び変換された複数の送信信号それぞれに前記第2ウェイト行列の対応する成分に基づいて位相調整を行う複数の移相器を有するアナログ信号処理部と、を備え、前記アンテナよりも前段側に設けられ、複数の送信信号それぞれを増幅する複数の増幅器をさらに備えていてもよい。
この場合、ベースバンド部で生成された送信信号の分配から合成までの信号処理をデジタル信号処理によって行うことができるため、当該信号処理をアナログ信号処理によって行う場合と比較して高度な通信制御を行うことができる。
(7) In the wireless communication device, the signal processing unit distributes each of a plurality of digital transmission signals generated by the baseband unit corresponding to each of the plurality of antenna elements, and distributes the plurality of distributed digitals. A digital signal processing unit that multiplies each of the transmission signals by a corresponding component of the first weight matrix and then combines the transmission signals corresponding to the antenna elements, and a plurality of digital transmissions output from the digital signal processing unit A plurality of digital-to-analog converters for converting each signal into an analog transmission signal, and a plurality of phase shifters for performing phase adjustment on each of the converted transmission signals based on corresponding components of the second weight matrix An analog signal processing unit, provided on a front side of the antenna, for amplifying each of a plurality of transmission signals. It may comprise the amplifier further.
In this case, since signal processing from distribution to synthesis of transmission signals generated in the baseband unit can be performed by digital signal processing, advanced communication control can be performed compared to the case where the signal processing is performed by analog signal processing. It can be carried out.
(8)前記第1ウェイト行列において、前記ベースバンド部で生成された複数の送信信号それぞれに対応するウェイト行ベクトル同士またはウェイト列ベクトル同士が互いに直交しているのが好ましい。
ここで、ウェイト行ベクトル同士またはウェイト列ベクトル同士が互いに「直交している」とは、2つのウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルの相互相関の和が0になることを意味する。
この場合、同一の領域向けの複数の送信信号の相互相関を小さくすることができる。
(8) In the first weight matrix, it is preferable that weight row vectors or weight column vectors corresponding to each of a plurality of transmission signals generated in the baseband unit are orthogonal to each other.
Here, the weight row vectors or the weight column vectors are “orthogonal” to each other means that the sum of the cross correlations of the two weight row vectors or weight column vectors becomes zero.
In this case, the cross-correlation of a plurality of transmission signals for the same region can be reduced.
(9)前記無線通信装置において、前記第2ウェイト行列は、前記第1ウェイト行列の成分と当該第2ウェイト行列の成分とを乗算してなるウェイト行列が直交性を維持するように設定されているのが好ましい。
ここで、「直交性を維持する」とは、直交性を完全に維持する場合だけでなく、直交性の高い状態を維持する場合も含む意味である。
この場合、上記ウェイト行列の直交性を維持しつつ、所望の垂直面指向性を得ることができる。
(9) In the wireless communication apparatus, the second weight matrix is set so that a weight matrix obtained by multiplying a component of the first weight matrix and a component of the second weight matrix maintains orthogonality. It is preferable.
Here, “maintaining orthogonality” means not only the case where orthogonality is completely maintained, but also the case where a state of high orthogonality is maintained.
In this case, desired vertical plane directivity can be obtained while maintaining the orthogonality of the weight matrix.
(10)前記無線通信装置において、前記第1ウェイト行列における、前記ベースバンド部で生成された複数の送信信号それぞれに対応するウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルの候補として、当該ウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルの数よりも多い数のウェイト候補を、前記領域へのビームのチルト角に基づいて選択する選択部と、前記選択部で選択されたウェイト候補のうちから所望の通信品質を満たすウェイト候補を前記ウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルとして決定する決定部と、をさらに備えるのが好ましい。 (10) In the wireless communication apparatus, as a weight row vector or weight column vector candidate corresponding to each of a plurality of transmission signals generated by the baseband unit in the first weight matrix, the weight row vector or weight column A selection unit that selects a larger number of weight candidates than the number of vectors based on the tilt angle of the beam to the region, and a weight candidate that satisfies a desired communication quality among the weight candidates selected by the selection unit. It is preferable to further include a determination unit that determines the weight row vector or the weight column vector.
この場合、選択部において、ベースバンド部で生成された複数の送信信号それぞれに対応する第1ウェイト行列のウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルの候補となる多数のウェイト候補を、領域へのビームのチルト角に基づいて選択するため、これらのウェイト候補を容易かつ迅速に絞り込みことができる。また、決定部において、多数のウェイト候補のうちから所望の通信品質を満たすウェイト候補をウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルとして決定するため、所望の通信品質を得ることができる。 In this case, in the selection unit, a plurality of weight candidates that are candidates for the weight row vector or the weight column vector of the first weight matrix corresponding to each of the plurality of transmission signals generated in the baseband unit are tilted to the region. Since the selection is based on the corner, these weight candidates can be narrowed down easily and quickly. Moreover, since the determination unit determines a weight candidate satisfying a desired communication quality from among a large number of weight candidates as a weight row vector or a weight column vector, the desired communication quality can be obtained.
(11)本発明の実施形態に係るウェイト行列の決定方法は、ベースバンド部で生成された同一の領域向けの複数の送信信号を一のアンテナを共用して送信するために当該複数の送信信号に乗算するウェイト行列の決定方法であって、選択部が、前記ウェイト行列における、前記ベースバンド部で生成された複数の送信信号それぞれに対応するウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルの候補として、当該ウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルの数よりも多い数のウェイト候補を、前記領域へのビームのチルト角に基づいて選択する選択ステップと、決定部が、前記選択ステップで選択されたウェイト候補のうちから所望の通信品質を満たすウェイト候補を前記ウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルとして決定する決定ステップと、を含む。 (11) In the weight matrix determination method according to the embodiment of the present invention, the plurality of transmission signals are transmitted in order to transmit a plurality of transmission signals for the same region generated in the baseband unit using a single antenna. A weight matrix determining method for multiplying the weight matrix, wherein the selection unit uses the weight matrix as a weight row vector or weight column vector candidate corresponding to each of a plurality of transmission signals generated by the baseband unit in the weight matrix. A selection step of selecting a number of weight candidates larger than the number of row vectors or weight column vectors based on a tilt angle of a beam to the region, and the determination unit from among the weight candidates selected in the selection step Determination of determining weight candidates satisfying desired communication quality as the weight row vector or weight column vector Includes a step, a.
上記ウェイト行列の決定方法によれば、選択ステップにおいて、ベースバンド部で生成された複数の送信信号それぞれに対応するウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルの候補となる多数のウェイト候補を、領域へのビームのチルト角に基づいて選択するため、これらのウェイト候補を容易かつ迅速に絞り込みことができる。また、決定ステップにおいて、多数のウェイト候補のうちから所望の通信品質を満たすウェイト候補をウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルとして決定するため、所望の通信品質を得ることができる。 According to the weight matrix determination method, in the selection step, a number of weight candidates that are candidates for weight row vectors or weight column vectors corresponding to each of a plurality of transmission signals generated in the baseband unit are transmitted to a region. Since the selection is made based on the tilt angle, the weight candidates can be narrowed down easily and quickly. Further, in the determining step, the weight candidate satisfying the desired communication quality among the many weight candidates is determined as the weight row vector or the weight column vector, so that the desired communication quality can be obtained.
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
<無線通信装置の全体構成について>
図1は、本発明の第1実施形態に係る無線通信装置を示す図である。図中、無線通信装置1は、例えば、LTE(Long Term Evolution)が適用される携帯電話用の無線通信システムにおいて基地局装置として用いられるものであり、携帯電話といった移動端末(図示せず)と無線通信を行う機能を有している。
図1に示すように、無線通信装置1は、ベースバンド部であるベースバンドユニット(BBU)2と、アンテナシステム3とを備えている。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<Overall configuration of wireless communication device>
FIG. 1 is a diagram illustrating a wireless communication apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the figure, a wireless communication device 1 is used as a base station device in a wireless communication system for mobile phones to which LTE (Long Term Evolution) is applied, for example, and is a mobile terminal (not shown) such as a mobile phone. It has a function of performing wireless communication.
As shown in FIG. 1, the wireless communication device 1 includes a baseband unit (BBU) 2 that is a baseband unit, and an antenna system 3.
ベースバンドユニット2は、当該ベースバンドユニット2から延びる信号伝送路(光伝送路または電気伝送路)4によってアンテナシステム3に接続されている。
ベースバンドユニット2は、上位ネットワークから与えられる送信データに対してデジタル変調処理を行い、デジタル信号として、同一のセルC(後述)向けの複数の送信ベースバンド信号を生成する機能を有している。
ベースバンドユニット2は、送信データを変調して得た送信ベースバンド信号(I/Q信号)を信号伝送路4を介してアンテナシステム3に与える。
The baseband unit 2 is connected to the antenna system 3 by a signal transmission path (optical transmission path or electrical transmission path) 4 extending from the baseband unit 2.
The baseband unit 2 has a function of performing digital modulation processing on transmission data given from a higher-level network and generating a plurality of transmission baseband signals for the same cell C (described later) as digital signals. .
The baseband unit 2 gives a transmission baseband signal (I / Q signal) obtained by modulating transmission data to the antenna system 3 via the signal transmission path 4.
また、ベースバンドユニット2は、アンテナシステム3から信号伝送路4を介して与えられるデジタル信号である受信ベースバンド信号(I/Q信号)を取得し、この受信ベースバンド信号に対してデジタル復調処理を行い受信データを生成する機能を有している。ベースバンドユニット2は、受信ベースバンド信号を復調して得た受信データを上位ネットワークに与える。
このように、ベースバンドユニット2は、無線通信によって送受信されるデータ及びベースバンド信号に対してデジタル変復調処理等の処理を行う機能を有している。
Further, the baseband unit 2 acquires a reception baseband signal (I / Q signal) which is a digital signal given from the antenna system 3 via the signal transmission path 4, and performs digital demodulation processing on the reception baseband signal. To generate received data. The baseband unit 2 gives the received data obtained by demodulating the received baseband signal to the upper network.
As described above, the baseband unit 2 has a function of performing processing such as digital modulation / demodulation processing on data and baseband signals transmitted and received by wireless communication.
アンテナシステム3は、支柱5によって上方に支持されている複数(図例では3つ)のアンテナ6を備えている。
各アンテナ6は、無線通信装置1の周囲を3つに分割したときの内の1つの領域が移動端末との間で通信可能な領域であるセルCとして設定される。
アンテナシステム3は、3つのアンテナ6を備えることで、移動端末との間で通信可能なセルCを当該アンテナシステム3の周囲に形成する。
The antenna system 3 includes a plurality (three in the illustrated example) of antennas 6 that are supported upward by support columns 5.
Each antenna 6 is set as a cell C in which one area when the periphery of the wireless communication apparatus 1 is divided into three is an area where communication with a mobile terminal is possible.
The antenna system 3 includes the three antennas 6, thereby forming a cell C that can communicate with the mobile terminal around the antenna system 3.
本実施形態の各アンテナ6は、後述するように、複数のアンテナ素子を備えており、各アンテナ素子によって送信される信号それぞれの位相や利得を調整することによって、当該アンテナ6のチルト角(指向性)を制御することができる。これにより、各アンテナ6は、同一の領域(セル)に向けて互いに異なるチルト角で、アンテナ6から遠ざかる方向に沿って複数(図例では2つ)の送信信号を送信することができる。
なお、本実施形態における「領域」はセクタ分割なしの単一のセルCとされているが、単一のセルCを複数のセクタに分割している場合には単一のセクタを「領域」としても良い。すなわち、「領域」は、無線通信装置1と無線通信を行う移動端末がハンドオーバーせずに移動できる領域であれば良い。
As will be described later, each antenna 6 of the present embodiment includes a plurality of antenna elements, and the tilt angle (directivity) of the antenna 6 is adjusted by adjusting the phase and gain of each signal transmitted by each antenna element. Control). Thereby, each antenna 6 can transmit a plurality (two in the illustrated example) of transmission signals along the direction away from the antenna 6 at different tilt angles toward the same region (cell).
The “area” in the present embodiment is a single cell C without sector division. However, when the single cell C is divided into a plurality of sectors, the single sector is designated as “area”. It is also good. That is, the “area” may be an area where a mobile terminal that performs radio communication with the radio communication apparatus 1 can move without handover.
<アンテナシステムの構成について>
図2は、第1実施形態に係るアンテナシステム3の送信側の構成を示したブロック図である。本実施形態におけるアンテナシステム3は、送信信号の分配、位相調整および合成等の信号処理をアナログ信号処理によって行うように構成されたアクティブアンテナシステムからなる。
アンテナシステム3は、デジタル信号処理部10と、アナログ信号処理部7と、アンテナ6とを備えている。アンテナ6は、複数(図例では6つ)のアンテナ素子9と、これらのアンテナ素子9それぞれに対応する複数(図例では6つ)の電力増幅器20とを有している。
<About the antenna system configuration>
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration on the transmission side of the antenna system 3 according to the first embodiment. The antenna system 3 in the present embodiment includes an active antenna system configured to perform signal processing such as transmission signal distribution, phase adjustment, and synthesis by analog signal processing.
The antenna system 3 includes a digital signal processing unit 10, an analog signal processing unit 7, and an antenna 6. The antenna 6 includes a plurality (six in the illustrated example) of antenna elements 9 and a plurality (six in the illustrated example) of power amplifiers 20 corresponding to the respective antenna elements 9.
デジタル信号処理部10は、同一の領域向けの複数(図例では2つ)の送信ベースバンド信号がベースバンドユニット2から与えられる。以下、これら2つの送信ベースバンド信号のうち、一方を第1送信ベースバンド信号、他方を第2送信ベースバンド信号ともいう。
デジタル信号処理部10は、第1送信ベースバンド信号及び第2送信ベースバンド信号に対し必要に応じてデジタル信号処理を行った後、これら送信ベースバンド信号をアナログ信号処理部7に与える。
The digital signal processing unit 10 is provided with a plurality (two in the illustrated example) of transmission baseband signals for the same region from the baseband unit 2. Hereinafter, one of these two transmission baseband signals is also referred to as a first transmission baseband signal, and the other is also referred to as a second transmission baseband signal.
The digital signal processing unit 10 performs digital signal processing on the first transmission baseband signal and the second transmission baseband signal as necessary, and then supplies the transmission baseband signal to the analog signal processing unit 7.
アナログ信号処理部7は、デジタル信号処理部10から与えられる複数の送信信号それぞれを複数のアンテナ素子9それぞれに対応して分配し、分配された複数の送信信号それぞれに、位相調整等を利用して第1ウェイト行列(後述)の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子9に対応する送信信号同士を合成し、合成された複数の送信信号それぞれに、位相調整等を利用して第2ウェイト行列(後述)の対応する成分を乗算する処理を行う信号処理部として機能する。 The analog signal processing unit 7 distributes each of the plurality of transmission signals given from the digital signal processing unit 10 corresponding to each of the plurality of antenna elements 9, and uses phase adjustment or the like for each of the plurality of distributed transmission signals. Then, after multiplying corresponding components of the first weight matrix (described later), the transmission signals corresponding to the antenna elements 9 are synthesized, and the second weight is obtained by using phase adjustment or the like for each of the synthesized transmission signals. It functions as a signal processing unit that performs processing of multiplying corresponding components of a matrix (described later).
アナログ信号処理部7は、複数のデジタルアナログ変換器11と、複数のアップコンバータ12と、分配器14と、複数の第1可変減衰器15と、複数の第1移相器16と、複数の合成器17と、複数の第2可変減衰器18と、複数の第2移相器19とを備えている。
デジタルアナログ変換器11は、2つの送信ベースバンド信号それぞれに対応して一対設けられている。一方のデジタルアナログ変換器11aには、デジタル信号処理部10から第1送信ベースバンド信号が与えられ、他方のデジタルアナログ変換器11bには、デジタル信号処理部10から第2送信ベースバンド信号が与えられる。
The analog signal processing unit 7 includes a plurality of digital-analog converters 11, a plurality of up-converters 12, a distributor 14, a plurality of first variable attenuators 15, a plurality of first phase shifters 16, and a plurality of A synthesizer 17, a plurality of second variable attenuators 18, and a plurality of second phase shifters 19 are provided.
A pair of digital-analog converters 11 is provided corresponding to each of the two transmission baseband signals. One digital-to-analog converter 11a is supplied with a first transmission baseband signal from the digital signal processing unit 10, and the other digital-to-analog converter 11b is supplied with a second transmission baseband signal from the digital signal processing unit 10. It is done.
デジタルアナログ変換器11aは、デジタル信号である第1送信ベースバンド信号をアナログ信号に変換する機能を有している。また、デジタルアナログ変換器11bは、デジタル信号である第2送信ベースバンド信号をアナログ信号に変換する機能を有している。
デジタルアナログ変換器11(11a、11b)は、アナログ信号に変換した第1送信ベースバンド信号および第2送信ベースバンド信号をアップコンバータ12に与える。
The digital-analog converter 11a has a function of converting the first transmission baseband signal, which is a digital signal, into an analog signal. The digital-analog converter 11b has a function of converting the second transmission baseband signal, which is a digital signal, into an analog signal.
The digital-analog converter 11 (11a, 11b) supplies the first transmission baseband signal and the second transmission baseband signal converted into analog signals to the up-converter 12.
アップコンバータ12は、一対のデジタルアナログ変換器11それぞれに対応して一対設けられている。一方のアップコンバータ12aには、アナログ信号に変換された第1送信ベースバンド信号が与えられ、他方のアップコンバータ12bには、アナログ信号に変換された第2送信ベースバンド信号が与えられる。 A pair of up-converters 12 are provided corresponding to each of the pair of digital-analog converters 11. One upconverter 12a is supplied with a first transmission baseband signal converted into an analog signal, and the other upconverter 12b is supplied with a second transmission baseband signal converted into an analog signal.
アップコンバータ12aは、発振器13が生成する無線周波数のローカル信号を第1送信ベースバンド信号に乗算することで第1送信ベースバンド信号を無線周波数の信号(第1無線周波数信号)に変換(アップコンバート)する機能を有している。
アップコンバータ12bは、発振器13が生成する無線周波数のローカル信号を第2送信ベースバンド信号に乗算することで第2送信ベースバンド信号を無線周波数の信号(第2無線周波数信号)に変換(アップコンバート)する機能を有している。
アップコンバータ12(12a、12b)は、第1送信ベースバンド信号を周波数変換することにより得た第1無線周波数信号、および第2送信ベースバンド信号を周波数変換することにより得た第2無線周波数信号を分配器14に与える。
The up-converter 12a multiplies the first transmission baseband signal by the radio frequency local signal generated by the oscillator 13 to convert the first transmission baseband signal into a radio frequency signal (first radio frequency signal) (up-conversion). ) Function.
The up-converter 12b multiplies the second transmission baseband signal by the radio frequency local signal generated by the oscillator 13 to convert the second transmission baseband signal into a radio frequency signal (second radio frequency signal) (up-conversion). ) Function.
The up-converter 12 (12a, 12b) includes a first radio frequency signal obtained by frequency-converting the first transmission baseband signal and a second radio frequency signal obtained by frequency-converting the second transmission baseband signal. Is applied to the distributor 14.
分配器14は、一対のデジタルアナログ変換器11それぞれに対応して一対設けられている。一方の分配器14aには、アップコンバータ12aから第1無線周波数信号が与えられ、他方の分配器14bには、アップコンバータ12bから第2無線周波数信号が与えられる。 A pair of distributors 14 is provided corresponding to each of the pair of digital-analog converters 11. One distributor 14a is supplied with the first radio frequency signal from the up converter 12a, and the other distributor 14b is supplied with the second radio frequency signal from the up converter 12b.
分配器14aは、第1無線周波数信号を複数のアンテナ素子9それぞれに対応して複数に分配する。
また、分配器14bは、第2無線周波数信号を複数のアンテナ素子9それぞれに対応して複数に分配する。
本実施形態において、アンテナ6はアンテナ素子9を6つ備えているので、分配器14a、14bは、アップコンバータ12から与えられる無線周波数信号を6つに分配する。
The distributor 14a distributes the first radio frequency signal into a plurality of parts corresponding to the plurality of antenna elements 9 respectively.
The distributor 14b distributes the second radio frequency signal to a plurality of antenna elements 9 corresponding to each of the plurality of antenna elements 9.
In the present embodiment, since the antenna 6 includes six antenna elements 9, the distributors 14 a and 14 b distribute the radio frequency signal provided from the up-converter 12 into six.
複数の合成器17は、両分配器14a、14bの後段に設けられている。合成器17は、複数のアンテナ素子9それぞれに対応して複数(6つ)設けられている。各合成器17は、複数の第1移相器16および複数の第1可変減衰器15を介して各分配器14に接続されている。 The plurality of combiners 17 are provided in the subsequent stage of the distributors 14a and 14b. A plurality (six) of combiners 17 are provided corresponding to each of the plurality of antenna elements 9. Each combiner 17 is connected to each distributor 14 via a plurality of first phase shifters 16 and a plurality of first variable attenuators 15.
両分配器14a、14bによって分配された複数の無線周波数信号は、これらの無線周波数信号それぞれに第1ウェイト行列の対応する各成分を乗算するために、第1可変減衰器15による利得調整、および第1移相器16による位相調整が行われる。
第1ウェイト行列は、デジタル信号処理部10から与えられる第1及び第2無線周波数信号をアンテナ1を共用して送信するためのウェイト行列である。
A plurality of radio frequency signals distributed by both distributors 14a and 14b are subjected to gain adjustment by the first variable attenuator 15 to multiply each of the radio frequency signals by the corresponding component of the first weight matrix, and Phase adjustment by the first phase shifter 16 is performed.
The first weight matrix is a weight matrix for transmitting the first and second radio frequency signals given from the digital signal processing unit 10 using the antenna 1 in common.
第1可変減衰器15による利得調整、および第1移相器16による位相調整が行われた複数の無線周波数信号は、合成器17に与えられる。その際、各合成器17には、分配器14a、14bによって分配された無線周波数信号のうち、互いに同一のアンテナ素子に対応して分配された無線周波数信号が与えられる。
各合成器17は、互いに同一のアンテナ素子に対応して分配された無線周波数信号同士を合成するように構成されている。
A plurality of radio frequency signals subjected to gain adjustment by the first variable attenuator 15 and phase adjustment by the first phase shifter 16 are supplied to the synthesizer 17. At that time, among the radio frequency signals distributed by the distributors 14a and 14b, the radio frequency signals distributed corresponding to the same antenna elements are given to the combiners 17.
Each combiner 17 is configured to synthesize radio frequency signals distributed corresponding to the same antenna element.
例えば、図2中、紙面上最も上側に位置する合成器17は、紙面上最も上側に位置するアンテナ素子9に対応して設けられている。この紙面上最も上側に位置する合成器17には、分配器14aにより紙面上最も上側に位置するアンテナ素子9に対応して分配された無線周波数信号と、分配器14bにより紙面上最も上側に位置するアンテナ素子9に対応して分配された無線周波数信号とが与えられる。 For example, in FIG. 2, the synthesizer 17 located on the uppermost side of the drawing is provided corresponding to the antenna element 9 located on the uppermost side of the drawing. The synthesizer 17 located on the uppermost side of the paper surface includes a radio frequency signal distributed corresponding to the antenna element 9 located on the uppermost side of the paper surface by the distributor 14a and the uppermost position on the paper surface by the distributor 14b. And a radio frequency signal distributed corresponding to the antenna element 9 to be transmitted.
このように、各合成器17には、同一のアンテナ素子9に対応する信号同士である、分配器14aからの無線周波数信号と、分配器14bからの無線周波数信号とが与えられる。
各合成器17は、これら同一のアンテナ素子9に対応する無線周波数信号同士を合成し、その合成信号を出力する。
Thus, each synthesizer 17 is provided with the radio frequency signal from the distributor 14a and the radio frequency signal from the distributor 14b, which are signals corresponding to the same antenna element 9.
Each combiner 17 combines the radio frequency signals corresponding to these same antenna elements 9 and outputs the combined signal.
各合成器17が出力する合成信号は、これらの合成信号それぞれに第2ウェイト行列の対応する各成分を乗算するために、第2可変減衰器18による利得調整、および第2移相器19による位相調整が行われる。
第2ウェイト行列は、アンテナ6について所望の垂直面指向性を得るためのウェイト行列である。
なお、本実施形態のアナログ信号処理部7は、第2ウェイト行列の成分を乗算するために、第2可変減衰器18及び第2移相器19を備えているが、少なくとも第2移相器19を備えていれば良い。
The synthesized signal output from each synthesizer 17 is multiplied by the gain of the second variable attenuator 18 and the second phase shifter 19 in order to multiply each of these synthesized signals by the corresponding component of the second weight matrix. Phase adjustment is performed.
The second weight matrix is a weight matrix for obtaining a desired vertical plane directivity for the antenna 6.
The analog signal processing unit 7 of this embodiment includes the second variable attenuator 18 and the second phase shifter 19 in order to multiply the components of the second weight matrix, but at least the second phase shifter. 19 may be provided.
第2可変減衰器18による利得調整、および第2移相器19による位相調整が行われた複数の合成信号は、アンテナ6の電力増幅器20に与えられる。電力増幅器20は、合成信号を増幅してアンテナ素子9に与える。
各アンテナ素子9に与えられた合成信号は、各アンテナ素子9から空間に放射され、無線信号として送信される。
A plurality of combined signals that have undergone gain adjustment by the second variable attenuator 18 and phase adjustment by the second phase shifter 19 are applied to the power amplifier 20 of the antenna 6. The power amplifier 20 amplifies the combined signal and gives it to the antenna element 9.
The combined signal given to each antenna element 9 is radiated into the space from each antenna element 9 and transmitted as a radio signal.
複数の第1可変減衰器15は、分配器14の後段であって、分配器14と第1移相器16との間に設けられている。複数の第1可変減衰器15は、一方の分配器14aと第1移相器16との間に接続された複数の第1可変減衰器15aと、他方の分配器14bと各合成器17との間に接続された複数の第1可変減衰器15bとを含んでいる。
第1可変減衰器15a,15bは、いずれも複数のアンテナ素子9それぞれに対応して複数(6つ)設けられている。
The plurality of first variable attenuators 15 are provided after the distributor 14 and between the distributor 14 and the first phase shifter 16. The plurality of first variable attenuators 15 includes a plurality of first variable attenuators 15 a connected between one distributor 14 a and the first phase shifter 16, the other distributor 14 b, and each combiner 17. And a plurality of first variable attenuators 15b connected between each other.
A plurality (six) of first variable attenuators 15a and 15b are provided corresponding to the plurality of antenna elements 9, respectively.
複数の第1可変減衰器15aには、一方の分配器14aによって分配された第1無線周波数信号が与えられる。複数の第1可変減衰器15aは、分配器14aによって分配された第1無線周波数信号それぞれに対して利得調整を行う。
複数の第1可変減衰器15bには、他方の分配器14bによって分配された第2無線周波数信号が与えられる。複数の第1可変減衰器15bは、分配器14bによって分配された第2無線周波数信号それぞれに対して利得調整を行う。
このように、第1可変減衰器15は、複数のアンテナ素子9における複数の送信信号(第1無線周波数信号および第2無線周波数信号)ごとに利得調整を行う。
The plurality of first variable attenuators 15a is provided with the first radio frequency signal distributed by one distributor 14a. The plurality of first variable attenuators 15a perform gain adjustment for each of the first radio frequency signals distributed by the distributor 14a.
The plurality of first variable attenuators 15b are supplied with the second radio frequency signal distributed by the other distributor 14b. The plurality of first variable attenuators 15b perform gain adjustment on each of the second radio frequency signals distributed by the distributor 14b.
As described above, the first variable attenuator 15 performs gain adjustment for each of the plurality of transmission signals (the first radio frequency signal and the second radio frequency signal) in the plurality of antenna elements 9.
複数の第1移相器16は、分配器14よりも後段であって、第1可変減衰器15と合成器17との間に設けられている。複数の第1移相器16は、第1可変減衰器15aと各合成器17との間に接続された複数の第1移相器16aと、第1可変減衰器15bと各合成器17との間に接続された複数の第1移相器16bとを含んでいる。第1移相器16a,16bは、いずれも複数のアンテナ素子9それぞれに対応して複数(6つ)設けられている。また、第1移相器16a,16bは、例えば半導体スイッチによって線路を切り替えるように構成された半導体移相器からなる。 The plurality of first phase shifters 16 are provided after the distributor 14 and between the first variable attenuator 15 and the combiner 17. The plurality of first phase shifters 16 includes a plurality of first phase shifters 16 a connected between the first variable attenuator 15 a and each combiner 17, a first variable attenuator 15 b, and each combiner 17. And a plurality of first phase shifters 16b connected in between. A plurality (six) of first phase shifters 16a and 16b are provided corresponding to the plurality of antenna elements 9, respectively. In addition, the first phase shifters 16a and 16b are semiconductor phase shifters configured to switch the line by a semiconductor switch, for example.
複数の第1移相器16aには、第1可変減衰器15aによって利得調整された第1無線周波数信号が与えられる。
複数の第1移相器16aは、第1可変減衰器15aによって利得調整された第1無線周波数信号それぞれに対して位相調整を行う。これによって、複数の第1移相器16aは、第1無線周波数信号が複数のアンテナ素子9のそれぞれから送信されたときの当該アンテナ素子9のチルト角(指向性)を制御することができる。
The plurality of first phase shifters 16a are supplied with the first radio frequency signal whose gain is adjusted by the first variable attenuator 15a.
The plurality of first phase shifters 16a perform phase adjustment for each of the first radio frequency signals whose gains are adjusted by the first variable attenuator 15a. Accordingly, the plurality of first phase shifters 16a can control the tilt angle (directivity) of the antenna element 9 when the first radio frequency signal is transmitted from each of the plurality of antenna elements 9.
複数の第1移相器16bには、第1可変減衰器15bによって利得調整された第2無線周波数信号が与えられる。
複数の第1移相器16bは、第1可変減衰器15bによって利得調整された第2無線周波数信号それぞれに対して位相調整を行う。これによって、複数の第1移相器16bは、第2無線周波数信号が複数のアンテナ素子9のそれぞれから送信されたときの当該アンテナ素子9のチルト角(指向性)を制御することができる。
The plurality of first phase shifters 16b are provided with the second radio frequency signal whose gain is adjusted by the first variable attenuator 15b.
The plurality of first phase shifters 16b perform phase adjustment on each of the second radio frequency signals whose gains are adjusted by the first variable attenuator 15b. Thus, the plurality of first phase shifters 16b can control the tilt angle (directivity) of the antenna element 9 when the second radio frequency signal is transmitted from each of the plurality of antenna elements 9.
複数の第1移相器16a,16bは、第1無線周波数信号を複数のアンテナ素子9から送信する際のチルト角と、第2無線周波数信号を複数のアンテナ素子9から送信する際のチルト角とが互いに異なるように位相調整を行う。 The plurality of first phase shifters 16 a and 16 b are tilt angles when transmitting the first radio frequency signals from the plurality of antenna elements 9 and tilt angles when transmitting the second radio frequency signals from the plurality of antenna elements 9. Phase adjustment is performed so that and are different from each other.
このように、第1移相器16は、複数のアンテナ素子9における複数の送信信号(第1無線周波数信号及び第2無線周波数信号)ごとのチルト角(指向性)が当該複数の送信信号それぞれに対応するチルト角となるように、複数の送信信号(第1無線周波数信号及び第2無線周波数信号)ごとに位相調整を行う。 As described above, the first phase shifter 16 has a tilt angle (directivity) for each of the plurality of transmission signals (the first radio frequency signal and the second radio frequency signal) in the plurality of antenna elements 9. The phase adjustment is performed for each of the plurality of transmission signals (the first radio frequency signal and the second radio frequency signal) so that the tilt angle corresponds to.
以上のように、分配器14aによって分配された第1無線周波数信号と、分配器14bによって分配された第2無線周波数信号とは、それぞれ第1可変減衰器15による利得調整および第1移相器16による位相調整が行われた後、各合成器17に与えられる。
各合成器17は、これら同一のアンテナ素子9に対応する第1無線周波数信号および第2無線周波数信号を合成し、合成信号を出力する。
As described above, the first radio frequency signal distributed by the distributor 14a and the second radio frequency signal distributed by the distributor 14b are respectively adjusted in gain by the first variable attenuator 15 and the first phase shifter. After the phase adjustment by 16 is performed, it is given to each synthesizer 17.
Each combiner 17 combines the first radio frequency signal and the second radio frequency signal corresponding to the same antenna element 9 and outputs a combined signal.
複数の第2可変減衰器18は、合成器17の後段であって、合成器17と第2移相器19との間に設けられている。第2可変減衰器18は、複数のアンテナ素子9それぞれに対応して複数(6つ)設けられている。
複数の第2可変減衰器18には、合成器17から出力された合成信号が与えられる。複数の第2可変減衰器18は、合成器17から出力された合成信号それぞれに対して利得調整を行う。このように、第2可変減衰器18は、複数のアンテナ素子9における複数の送信信号ごとに利得調整を行う。
The plurality of second variable attenuators 18 are provided after the combiner 17 and between the combiner 17 and the second phase shifter 19. A plurality (six) of second variable attenuators 18 are provided corresponding to each of the plurality of antenna elements 9.
The plurality of second variable attenuators 18 are provided with the combined signal output from the combiner 17. The plurality of second variable attenuators 18 perform gain adjustment on each of the combined signals output from the combiner 17. As described above, the second variable attenuator 18 performs gain adjustment for each of the plurality of transmission signals in the plurality of antenna elements 9.
複数の第2移相器19は、合成器17の後段であって、第2可変減衰器18と電力増幅器20との間に設けられている。第2移相器19は、複数のアンテナ素子9それぞれに対応して複数(6つ)設けられている。また、第2移相器19は、例えば半導体スイッチによって線路を切り替えるように構成された半導体移相器からなる。 The plurality of second phase shifters 19 are provided after the synthesizer 17 and between the second variable attenuator 18 and the power amplifier 20. A plurality (six) of second phase shifters 19 are provided corresponding to each of the plurality of antenna elements 9. Moreover, the 2nd phase shifter 19 consists of a semiconductor phase shifter comprised so that a track | line may be switched, for example by a semiconductor switch.
複数の第2移相器19には、第2可変減衰器18によって利得調整された合成信号が与えられる。複数の第2移相器19は、第2可変減衰器18によって利得調整された合成信号それぞれに対して位相調整を行う。これによって、複数の第2移相器19は、合成信号が複数のアンテナ素子9のそれぞれから送信されたときの当該アンテナ素子9のチルト角(指向性)を制御することができる。 The plurality of second phase shifters 19 are provided with a combined signal whose gain is adjusted by the second variable attenuator 18. The plurality of second phase shifters 19 perform phase adjustment on each of the combined signals whose gains are adjusted by the second variable attenuator 18. Accordingly, the plurality of second phase shifters 19 can control the tilt angle (directivity) of the antenna element 9 when the combined signal is transmitted from each of the plurality of antenna elements 9.
各第2移相器19で位相調整された合成信号は、アンテナ6の電力増幅器20により増幅されて各アンテナ素子9に与えられ、各アンテナ素子9から無線信号として送信される。各アンテナ素子9は、第1無線周波数信号と第2無線周波数信号とを合成した合成信号を送信することによって、第1無線周波数信号と第2無線周波数信号とを送信することができる。 The combined signal phase-adjusted by each second phase shifter 19 is amplified by the power amplifier 20 of the antenna 6 and given to each antenna element 9, and transmitted from each antenna element 9 as a radio signal. Each antenna element 9 can transmit the first radio frequency signal and the second radio frequency signal by transmitting a synthesized signal obtained by synthesizing the first radio frequency signal and the second radio frequency signal.
各アンテナ素子9から送信される第1無線周波数信号は、複数の第1移相器16a及び複数(図中上側の3個)の第2移相器19によるチルト角の制御によって送信される。
また、各アンテナ素子9から送信される第2無線周波数信号は、複数の第1移相器16b及び複数(図中下側の3個)の第2移相器19によるチルト角の制御によって送信される。その際、第2無線周波数信号は、第1無線周波数信号を送信するために制御される第1移相器16a等のチルト角とは異なるチルト角となるように制御される。
これによって、アンテナシステム3は、同一の領域に向けて互いに異なるチルト角で複数の信号を送信信号を送信することができる。
The first radio frequency signal transmitted from each antenna element 9 is transmitted by controlling the tilt angle by the plurality of first phase shifters 16a and the plurality of (three in the upper side in the drawing) second phase shifters 19.
The second radio frequency signal transmitted from each antenna element 9 is transmitted by controlling the tilt angle by a plurality of first phase shifters 16b and a plurality of (three in the lower side in the figure) second phase shifters 19. Is done. At that time, the second radio frequency signal is controlled to have a tilt angle different from the tilt angle of the first phase shifter 16a or the like controlled to transmit the first radio frequency signal.
As a result, the antenna system 3 can transmit a plurality of signals with different tilt angles toward the same region.
<無線通信装置の制御構成について>
図3は、無線通信装置1の制御構成を示すブロック図である。
無線通信装置1は、複数の第1可変減衰器15、複数の第1移相器16、複数の第2可変減衰器18、および複数の第2移相器19をそれぞれ個別に制御する制御部30を備えている。
制御部30は、CPUや記憶部等を含むコンピュータによって構成されており、記憶部に記憶されたプログラム等を読み出して以下に説明する当該制御部30が有する各機能部を実現するとともに各種処理を実行する機能を有している。
<Regarding control configuration of wireless communication device>
FIG. 3 is a block diagram illustrating a control configuration of the wireless communication device 1.
The wireless communication apparatus 1 includes a control unit that individually controls the plurality of first variable attenuators 15, the plurality of first phase shifters 16, the plurality of second variable attenuators 18, and the plurality of second phase shifters 19. 30.
The control unit 30 is configured by a computer including a CPU, a storage unit, and the like. The control unit 30 reads out a program stored in the storage unit, realizes each functional unit of the control unit 30 described below, and performs various processes. Has the function to execute.
制御部30は、ベースバンドユニット2に接続されており、ベースバンドユニット2から各アンテナ素子9のチルト角を変更する制御命令や搬送波周波数を含む制御情報を受ける。
制御部30は、ベースバンドユニット2から受けた制御情報に基づいて、分配器14により分配された複数の無線周波数信号に乗算する第1ウェイト行列を決定する機能を有している。
The control unit 30 is connected to the baseband unit 2 and receives control information including a control command for changing the tilt angle of each antenna element 9 and a carrier frequency from the baseband unit 2.
The control unit 30 has a function of determining a first weight matrix for multiplying a plurality of radio frequency signals distributed by the distributor 14 based on the control information received from the baseband unit 2.
制御部30は、決定された第1ウェイト行列の各成分を分配器14により分配された複数の無線周波数信号それぞれに乗算するために、当該各成分に基づいて対応する第1可変減衰器15および第1移相器16を制御する機能を有している。
また、制御部30は、第2ウェイト行列の各成分を合成器17から出力された複数の合成信号それぞれに乗算するために、当該各成分に基づいて対応する第2可変減衰器18および第2移相器19を制御する機能を有している。
In order to multiply each component of the determined first weight matrix by each of the plurality of radio frequency signals distributed by the distributor 14, the control unit 30 multiplies the corresponding first variable attenuator 15 and The first phase shifter 16 is controlled.
Further, the control unit 30 multiplies each component of the second weight matrix by each of the plurality of synthesized signals output from the synthesizer 17, so that the corresponding second variable attenuator 18 and second It has a function of controlling the phase shifter 19.
ベースバンドユニット2から与えられる無線周波数信号をx、合成器17が出力する合成信号をyとすると、各信号x,yと第1ウェイト行列Aとの関係は、下記式(1)のように表される。
y=AHx ・・・(1)
ここで、上付のHは、複素共役転置を表す。
Assuming that the radio frequency signal given from the baseband unit 2 is x and the synthesized signal output from the synthesizer 17 is y, the relationship between each signal x, y and the first weight matrix A is expressed by the following equation (1). expressed.
y = A H x (1)
Here, the superscript H represents a complex conjugate transpose.
第1ウェイト行列Aは、無線周波数信号xの数をM、合成信号yの数をNとすると、M行N列(M×N)の行列で表される。式(1)を行列表現すると、下記式(2)のように表される。
本実施形態では、ベースバンドユニット2から与えられる無線周波数信号の数(M)は2つであり、合成器17が出力する合成信号の数(N)は6つであるため、式(2)は下記式(3)のように表される。
本実施形態の第1ウェイト行列Aにおいて、一方のウェイト行ベクトルa1(a11・・・a16)の各成分は、分配器14aにより分配された6つの第1無線周波数信号それぞれに乗算される。すなわち、制御部30は、ウェイト行ベクトルa1(a11・・・a16)の各成分に基づいて、対応する第1可変減衰器15aおよび第1移相器16aを制御する。
例えば、制御部30は、図3中、紙面上最も上側に分配された第1無線周波数信号には、ウェイト行ベクトルa1(a11・・・a16)の一の成分a11を乗算するために、紙面上最も上側に位置する第1可変減衰器15aおよび第1移相器16aを成分a11に基づいて制御する。
In the first weight matrix A of the present embodiment, each component of one weight row vector a 1 (a 11 ... A 16 ) is multiplied by each of the six first radio frequency signals distributed by the distributor 14a. The That is, the control unit 30 controls the corresponding first variable attenuator 15a and first phase shifter 16a based on each component of the weight row vector a 1 (a 11 ... A 16 ).
For example, the control unit 30 multiplies the first radio frequency signal distributed to the uppermost side in FIG. 3 by one component a 11 of the weight row vector a 1 (a 11 ... A 16 ). in order to control the basis of the first variable attenuator 15a and the first phase shifter 16a located most on the upper side in component a 11.
また、本実施形態の第1ウェイト行列Aにおいて、他方のウェイト行ベクトルa2(a21・・・a26)の各成分は、分配器14bにより分配された6つの第2無線周波数信号それぞれに乗算される。すなわち、制御部30は、ウェイト行ベクトルa2(a21・・・a26)の各成分に基づいて、対応する第1可変減衰器15bおよび第1移相器16bを制御する。
例えば、制御部30は、図3中、紙面上最も下側に分配された第2無線周波数信号には、ウェイト行ベクトルa2(a21・・・a26)の一の成分a26を乗算するために、紙面上最も下側に位置する第1可変減衰器15bおよび第1移相器16bを成分a26に基づいて制御する。
In the first weight matrix A of the present embodiment, each component of the other weight row vector a 2 (a 21 ... A 26 ) is applied to each of the six second radio frequency signals distributed by the distributor 14b. Is multiplied. That is, the control unit 30 controls the corresponding first variable attenuator 15b and first phase shifter 16b based on each component of the weight row vector a 2 (a 21 ... A 26 ).
For example, the control unit 30 multiplies the second radio frequency signal distributed to the lowermost side in FIG. 3 by one component a 26 of the weight row vector a 2 (a 21 ... A 26 ). to be controlled based on the first variable attenuator 15b and the first phase shifter 16b located most on the paper lower the component a 26.
第1ウェイト行列Aは直交行列であり、ウェイト行ベクトルa1(a11・・・a16)とウェイト行ベクトルa2(a21・・・a26)とは互いに直交している。すなわち、制御部30は、2つのウェイト行ベクトルa1,a2同士が互いに直交するように、複数の第1可変減衰器15および複数の第1移相器16を制御している。ここで、「直交している」とは、2つのウェイト行ベクトルa1,a2の相互相関の和が0になることを意味する。
なお、本実施形態の第1ウェイト行列Aは、ウェイト行ベクトルを無線周波数信号に乗算するように設定されているが、ウェイト列ベクトルを乗算するように設定されていても良い。
The first weight matrix A is an orthogonal matrix, and the weight row vector a 1 (a 11 ... A 16 ) and the weight row vector a 2 (a 21 ... A 26 ) are orthogonal to each other. That is, the control unit 30 controls the plurality of first variable attenuators 15 and the plurality of first phase shifters 16 so that the two weight row vectors a 1 and a 2 are orthogonal to each other. Here, “perpendicular” means that the sum of the cross correlations of the two weight row vectors a 1 and a 2 becomes zero.
Note that the first weight matrix A of the present embodiment is set to multiply the radio frequency signal by the weight row vector, but may be set to multiply the weight column vector.
アンテナ素子9から放射される送信信号をzとすると、合成信号yおよび送信信号zと、第2ウェイト行列Wとの関係は、下記式(4)のように表される。
z=Wy ・・・(4)
Assuming that the transmission signal radiated from the antenna element 9 is z, the relationship between the combined signal y and the transmission signal z and the second weight matrix W is expressed by the following equation (4).
z = Wy (4)
第2ウェイト行列Wは、送信信号zの数をNとすると、1行N列の行列で表される。式(4)を行列表現すると、下記式(5)のように表される。
本実施形態では、アンテナ素子9から放射される送信信号の数(N)は6つであるため、式(5)は下記式(6)のように表される。
本実施形態の第2ウェイト行列Wにおいて、ウェイト列ベクトル(w1・・・w6)の各成分は、合成器17が出力した6つの合成信号それぞれに乗算される。すなわち、制御部30は、ウェイト列ベクトル(w1・・・w6)の各成分に基づいて、対応する第2可変減衰器18および第2移相器19を制御する。
例えば、制御部30は、図3中、紙面上最も上側に分配された合成信号には、ウェイト列ベクトル(w1・・・w6)の一の成分w1を乗算するために、紙面上最も上側に位置する第2可変減衰器18および第2移相器19を成分w1に基づいて制御する。
In the second weight matrix W of the present embodiment, each component of the weight column vector (w 1 ... W 6 ) is multiplied by each of the six synthesized signals output from the synthesizer 17. That is, the control unit 30 controls the corresponding second variable attenuator 18 and second phase shifter 19 based on each component of the weight column vector (w 1 ... W 6 ).
For example, in order to multiply the synthesized signal distributed at the uppermost position on the paper surface in FIG. 3 by one component w 1 of the weight column vector (w 1 ... W 6 ), the control unit 30 on the paper surface. The second variable attenuator 18 and the second phase shifter 19 located on the uppermost side are controlled based on the component w 1 .
上記式(6)では、直交行列である第1ウェイト行列Aの成分に第2ウェイト行列Wの成分が乗算されるので、両ウェイト行列同士を乗算してなるウェイト行列が直交性を維持できなくなる可能性がある。このため、本実施形態における第2ウェイト行列Wは、上記乗算後のウェイト行列が直交性を維持するように設定されている。ここで、「直交性を維持する」とは、直交性を完全に維持する場合だけでなく、直交性の高い状態を維持する場合も含む意味である。 In the above equation (6), since the component of the first weight matrix A, which is an orthogonal matrix, is multiplied by the component of the second weight matrix W, the weight matrix obtained by multiplying both weight matrices cannot maintain orthogonality. there is a possibility. For this reason, the second weight matrix W in the present embodiment is set so that the weight matrix after the multiplication maintains orthogonality. Here, “maintaining orthogonality” means not only the case where orthogonality is completely maintained, but also the case where a state of high orthogonality is maintained.
<第1ウェイト行列の決定について>
図3において、制御部30は、第1ウェイト行列Aの各ウェイト行ベクトルa1,a2の候補として複数のウェイト候補を選択する選択部31と、選択されたウェイト候補のうちからウェイト行ベクトルa1,a2を決定する決定部32とを有している。
<Determination of the first weight matrix>
In FIG. 3, the control unit 30 includes a selection unit 31 that selects a plurality of weight candidates as candidates for the weight row vectors a 1 and a 2 of the first weight matrix A, and a weight row vector among the selected weight candidates. and a determination unit 32 for determining a 1 and a 2 .
選択部31は、記憶部に予め記憶されている複数のウェイト候補(ここではウェイト行ベクトル)のうちから、第1ウェイト行列Aのウェイト行ベクトルの数よりも多い数のウェイト候補を選択する機能を有している。その際、選択部31は、ベースバンドユニット2から受けた制御情報に含まれる領域(セルC)へのビームのチルト角に基づいてウェイト候補を選択する。 The selection unit 31 has a function of selecting a larger number of weight candidates than the number of weight row vectors of the first weight matrix A from among a plurality of weight candidates (here, weight row vectors) stored in advance in the storage unit. have. At that time, the selection unit 31 selects weight candidates based on the tilt angle of the beam toward the region (cell C) included in the control information received from the baseband unit 2.
本実施形態では、アンテナ素子9のチルト角が真上方向から真下方向までの180度の角度範囲に対応する16個のウェイト候補が記憶部に予め記憶されている。選択部31は、これら16個のウェイト候補のうちから、領域(セルC)へのビームのチルト角に近い角度範囲に対応するウェイト候補に絞り込んで選択する。その際、選択部31は、第1ウェイト行列Aのウェイト行ベクトルの数(2個)よりも多い数となるように3個以上のウェイト候補を選択する。 In the present embodiment, 16 weight candidates corresponding to an angle range of 180 degrees in which the tilt angle of the antenna element 9 extends from directly above to directly below are stored in the storage unit in advance. The selection unit 31 selects and selects the weight candidates corresponding to the angle range close to the tilt angle of the beam to the region (cell C) from these 16 weight candidates. At this time, the selection unit 31 selects three or more weight candidates so that the number is larger than the number of weight row vectors (two) of the first weight matrix A.
なお、記憶部に記憶されている全てのウェイト候補は、互いに直交するように下記式(7)の関係を満たしている。
制御部30の決定部32は、選択部31で選択された複数のウェイト候補のうちから、所望の通信品質を満たすが良好となるウェイト候補を、第1ウェイト行列Aの各ウェイト行ベクトルa1,a2として決定する機能を有している。
具体的には、決定部32は、まず選択された複数のウェイト候補のうちから、任意の2個のウェイト候補を2つのウェイト行ベクトルa1,a2として実際に無線通信を行うことによって、その通信品質を判定する。
The determination unit 32 of the control unit 30 selects a weight candidate that satisfies the desired communication quality but is satisfactory from among the plurality of weight candidates selected by the selection unit 31, and each weight row vector a 1 of the first weight matrix A. , A 2 .
Specifically, the determination unit 32 first performs wireless communication with two arbitrary weight candidates as two weight row vectors a 1 and a 2 among a plurality of selected weight candidates, The communication quality is determined.
通信品質の判定は、選択された複数のウェイト候補のうち2個一組として組み合わせ可能な全ての組について繰り返し行われる。
そして、決定部32は、最も所望の通信品質を満たす一組をウェイト行ベクトルa1,a2として決定する。
The determination of the communication quality is repeatedly performed for all combinations that can be combined as a set of two of the selected plurality of weight candidates.
Then, the determination unit 32 determines a set that satisfies the most desired communication quality as the weight row vectors a 1 and a 2 .
図4は、制御部30が実行する第1ウェイト行列Aの決定手順を示すフローチャートである。
まず、制御部30の選択部31は、第1無線周波数信号および第2無線周波数信号それぞれに対応するウェイト行ベクトルa1,a2の候補として、当該ウェイト行ベクトルa1,a2の数よりも多いk個のウェイト候補を、ビームのチルト角に基づいて選択する(ステップS1、選択ステップ)。
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for determining the first weight matrix A executed by the control unit 30.
First, the selection unit 31 of the control unit 30 uses the number of weight row vectors a 1 and a 2 as candidates for the weight row vectors a 1 and a 2 corresponding to the first radio frequency signal and the second radio frequency signal, respectively. K weight candidates are selected based on the tilt angle of the beam (step S1, selection step).
次に、制御部30の決定部32は、初期設定として、変数i=1に設定した後(ステップS2)、変数j=i+1に設定する(ステップS3)。そして、決定部32は、選択されたウェイト候補のうちから2個一組のウェイト候補であるウェイト行ベクトルai,ajを仮のウェイト行ベクトルa1,a2としてセットする(ステップS4)。 Next, the determination unit 32 of the control unit 30 sets the variable i = 1 as an initial setting (step S2) and then sets the variable j = i + 1 (step S3). Then, the determination unit 32 sets weight row vectors a i and a j that are a set of two weight candidates from the selected weight candidates as temporary weight row vectors a 1 and a 2 (step S4). .
次に、決定部32は、ウェイト行ベクトルai,ajに基づいて、対応する第1可変減衰器15および第1移相器16を制御し、実際に無線通信を行って通信品質を判定する(ステップS5)。その後、決定部32は、変数j=kであるか否かを判定する(ステップS6)。 Next, the determination unit 32 controls the corresponding first variable attenuator 15 and first phase shifter 16 based on the weight row vectors a i and a j , and actually performs wireless communication to determine communication quality. (Step S5). Thereafter, the determination unit 32 determines whether or not the variable j = k (step S6).
ステップS6の判定結果が否定的である場合、決定部32は、変数j=j+1に設定した後(ステップS7)、ステップS4に戻る。
一方、ステップS6の判定結果が肯定的である場合、決定部32は、変数i=i+1に設定した後(ステップS8)、変数i=kであるか否かを判定する(ステップS9)。
When the determination result of step S6 is negative, the determination unit 32 sets the variable j = j + 1 (step S7), and then returns to step S4.
On the other hand, if the determination result of step S6 is affirmative, the determination unit 32 determines whether or not the variable i = k after setting the variable i = i + 1 (step S8) (step S9).
ステップS9の判定結果が否定的である場合、決定部32はステップS3に戻る。
一方、ステップS9の判定結果が肯定的である場合、すなわち、選択されたk個のウェイト候補のうち2個一組として組み合わせ可能な全ての組についての通信品質の判定が終了すると、決定部32は、最も所望の通信品質を満たすウェイト候補の組を、第1ウェイト行列Aのウェイト行ベクトルa1,a2として決定する(ステップS10、決定ステップ)。
When the determination result of step S9 is negative, the determination unit 32 returns to step S3.
On the other hand, when the determination result in step S9 is affirmative, that is, when the determination of the communication quality for all the combinations that can be combined as two sets of the selected k weight candidates is completed, the determination unit 32 Determines a set of weight candidates that satisfy the most desired communication quality as the weight row vectors a 1 and a 2 of the first weight matrix A (step S10, determination step).
<アンテナ性能について>
例えば、アンテナ6の所望の垂直面指向性として、図5に示すような垂直面指向性を得たい場合がある。図5に示す垂直面指向性の特徴としては、メインビームの下側の方向(約20〜60°方向。以下、同様)におけるサイドローブのレベルを高くし、メインビームの上側の方向(約−20°〜0°方向。以下、同様)におけるサイドローブのレベルを低く抑えている。
<About antenna performance>
For example, there is a case where it is desired to obtain the vertical plane directivity as shown in FIG. 5 as the desired vertical plane directivity of the antenna 6. The vertical plane directivity shown in FIG. 5 is characterized in that the side lobe level in the lower direction of the main beam (about 20 to 60 ° direction, hereinafter the same) is increased and the upper direction of the main beam (about − The side lobe level in the direction of 20 ° to 0 ° (hereinafter the same) is kept low.
図6は、先願発明のアンテナの垂直面指向性を示す図である。また、図7は、本実施形態のアンテナの垂直面指向性を示す図である。なお、図6及び図7に示す両アンテナでは、4つの無線周波数信号を送信した場合の垂直面指向性を示しており、各無線周波数信号の垂直面指向性は、線種を、太実線、点線、細実線及び破線に分けて表示している。
図6に示すように、先願発明のアンテナの垂直面指向性では、メインビームの下側におけるサイドローブのレベルは、図5に示す垂直面指向性に比べて低い値を示している。また、メインビームの上側におけるサイドローブのレベルは、図5に示す垂直面指向性に比べて高い値を示している。このため、先願発明のアンテナの垂直面指向性は、図5に示す所望の垂直面指向性が得られていないのが分かる。
FIG. 6 is a diagram showing the directivity on the vertical plane of the antenna of the prior invention. FIG. 7 is a diagram showing the directivity on the vertical plane of the antenna of this embodiment. 6 and FIG. 7 shows the vertical plane directivity when four radio frequency signals are transmitted. The vertical plane directivity of each radio frequency signal indicates the line type as a thick solid line, It is divided into a dotted line, a thin solid line and a broken line.
As shown in FIG. 6, in the vertical plane directivity of the antenna of the prior invention, the side lobe level on the lower side of the main beam is lower than the vertical plane directivity shown in FIG. Further, the side lobe level on the upper side of the main beam is higher than the vertical plane directivity shown in FIG. For this reason, it can be seen that the vertical plane directivity of the antenna of the prior invention is not the desired vertical plane directivity shown in FIG.
これに対して、図7に示すように、本実施形態のアンテナの垂直面指向性では、メインビームの下側におけるサイドローブのレベルは、図6に示す先願発明の垂直面指向性に比べて高い値を示している。また、メインビームの上側におけるサイドローブのレベルは、図6に示す先願発明の垂直面指向性に比べて低い値を示している。したがって、本実施形態のアンテナの垂直面指向性は、先願発明よりも所望の垂直面指向性を得ているのが分かる。 On the other hand, as shown in FIG. 7, in the vertical plane directivity of the antenna of this embodiment, the side lobe level on the lower side of the main beam is compared with the vertical plane directivity of the prior invention shown in FIG. Shows a high value. Further, the level of the side lobe on the upper side of the main beam is lower than the vertical surface directivity of the prior invention shown in FIG. Therefore, it can be seen that the vertical plane directivity of the antenna of this embodiment has a desired vertical plane directivity than the prior invention.
図8は、本実施形態のウェイト行例の条件数と、先願発明のウェイト行列の条件数とを比較したグラフである。なお、図8では、比較例として、非直交行列であるウェイト行列の条件数も示している。
ウェイト行列の条件数(最大特異値と最小特異値との比)は、ウェイト行列の直交性を評価する指標であり、ウェイト行列の条件数が1に近いほど、そのウェイト行列の直交性が高いことを示している。
FIG. 8 is a graph comparing the condition number of the weight row example of the present embodiment with the condition number of the weight matrix of the prior invention. In addition, in FIG. 8, the condition number of the weight matrix which is a non-orthogonal matrix is also shown as a comparative example.
The condition number of the weight matrix (the ratio between the maximum singular value and the minimum singular value) is an index for evaluating the orthogonality of the weight matrix. The closer the condition number of the weight matrix is to 1, the higher the orthogonality of the weight matrix is It is shown that.
図8に示すように、先願発明のウェイト行列は直交行列であるため、その条件数は1となっている。これに対して、比較例のウェイト行列は非直交行列であるため、その条件数は4.5以上の大きい値を示している。
一方、本実施形態のウェイト行列(=第1ウェイト行例A×第2ウェイト行列W)の条件数は、比較例の条件数よりも先願発明の条件数に近い値を示している。したがって、本実施形態のウェイト行列は、その直交性が高く、当該直交性を維持しているのが分かる。
As shown in FIG. 8, since the weight matrix of the prior invention is an orthogonal matrix, the condition number is one. On the other hand, since the weight matrix of the comparative example is a non-orthogonal matrix, the condition number indicates a large value of 4.5 or more.
On the other hand, the condition number of the weight matrix (= first weight row example A × second weight matrix W) of the present embodiment is closer to the condition number of the prior invention than the condition number of the comparative example. Therefore, it can be seen that the weight matrix of the present embodiment has high orthogonality and maintains the orthogonality.
<効果について>
以上、本実施形態の無線通信装置1によれば、ベースバンドユニット2で生成された同一の領域向けの複数の送信信号それぞれを、一のアンテナ6が有する複数のアンテナ素子9それぞれに対応して分配し、分配された複数の送信信号それぞれに第1ウェイト行列Aを乗算して各アンテナ素子9に対応する送信信号同士を合成することになる。このため、同一の領域向けの複数の送信信号を、一のアンテナ6を共用して送信することができる。この結果、同一の領域向けの複数の送信信号を、その送信信号の数よりも少ない数のアンテナ6により送信することができる。
また、合成された複数の送信信号それぞれに、所望の垂直面指向性を得るための第2ウェイト行列Wも乗算されるので、同一の領域向けの複数の送信信号を送信する一のアンテナ6について所望の垂直面指向性を得ることができる。
<About effect>
As described above, according to the wireless communication device 1 of the present embodiment, each of the plurality of transmission signals for the same region generated by the baseband unit 2 corresponds to each of the plurality of antenna elements 9 included in one antenna 6. The transmission signals corresponding to the antenna elements 9 are synthesized by dividing each of the plurality of distributed transmission signals by the first weight matrix A. For this reason, it is possible to transmit a plurality of transmission signals for the same region by sharing one antenna 6. As a result, a plurality of transmission signals for the same region can be transmitted by a smaller number of antennas 6 than the number of transmission signals.
Further, since each of the plurality of synthesized transmission signals is also multiplied by the second weight matrix W for obtaining a desired vertical plane directivity, one antenna 6 that transmits a plurality of transmission signals for the same region is used. Desired vertical plane directivity can be obtained.
また、複数のデジタルアナログ変換器11は、複数の分配器14の前段に設けられることになる。このため、当該デジタルアナログ変換器11を、同一の領域向けの複数の送信信号それぞれに対応して設ければよく、複数のアンテナ素子9ごとにデジタルアナログ変換器11を設ける場合よりもデジタルアナログ変換器11の数を減らすことができる。この結果、低コスト化が可能となる。 The plurality of digital / analog converters 11 are provided in front of the plurality of distributors 14. For this reason, the digital-analog converter 11 may be provided corresponding to each of a plurality of transmission signals for the same region, and the digital-analog conversion is performed as compared with the case where the digital-analog converter 11 is provided for each of the plurality of antenna elements 9. The number of vessels 11 can be reduced. As a result, the cost can be reduced.
また、第1及び第2移相器16,19は電力増幅器20よりも前段に設けられるため、第1及び第2移相器16,19には増幅前の送信信号が与えられる。増幅前の送信信号は、増幅後の送信信号と比較してより低い電力であるため、取り扱うことが可能な信号電力の値が比較的低い半導体移相器を用いた移相器16を構成することができる。これにより、より小型で低コストな第1及び第2移相器16,19を用いることが可能となり、より低コストとすることができるとともに小型化も可能となる。 Further, since the first and second phase shifters 16 and 19 are provided in front of the power amplifier 20, the transmission signals before amplification are given to the first and second phase shifters 16 and 19. Since the transmission signal before amplification has lower power compared to the transmission signal after amplification, the phase shifter 16 using a semiconductor phase shifter having a relatively low value of signal power that can be handled is configured. be able to. As a result, it is possible to use the first and second phase shifters 16 and 19 that are smaller and lower in cost, and the cost can be reduced and the size can be reduced.
また、第1ウェイト行列Aにおいて、ベースバンドユニット2で生成された複数の送信信号それぞれに対応するウェイト行ベクトルa1,a2同士が互いに直交しているため、同一の領域向けの複数の送信信号の相互相関を小さくすることができる。
また、第2ウェイト行列Wは、第1ウェイト行列Aの成分と第2ウェイト行列Wの成分とを乗算してなるウェイト行列が直交性を維持するように設定されているため、このウェイト行列の直交性を維持しつつ、所望の垂直面指向性を得ることができる。
In the first weight matrix A, since the weight row vectors a 1 and a 2 corresponding to the plurality of transmission signals generated by the baseband unit 2 are orthogonal to each other, a plurality of transmissions for the same region are performed. Signal cross-correlation can be reduced.
The second weight matrix W is set so that the weight matrix obtained by multiplying the component of the first weight matrix A and the component of the second weight matrix W maintains orthogonality. Desired vertical plane directivity can be obtained while maintaining orthogonality.
また、制御部30の選択部31において、ベースバンドユニット2で生成された複数の送信信号それぞれに対応するウェイト行ベクトルa1,a2の候補となる多数のウェイト候補を、領域へのビームのチルト角に基づいて選択するため、これらのウェイト候補を容易かつ迅速に絞り込みことができる。また、制御部30の決定部32において、多数のウェイト候補のうちから所望の通信品質を満たすウェイト候補をウェイト行ベクトルa1,a2として決定するため、所望の通信品質を得ることができる。 In addition, in the selection unit 31 of the control unit 30, a large number of weight candidates that are candidates for the weight row vectors a 1 and a 2 corresponding to the plurality of transmission signals generated by the baseband unit 2 are obtained. Since the selection is based on the tilt angle, these weight candidates can be narrowed down easily and quickly. Further, since the determination unit 32 of the control unit 30 determines the weight candidates satisfying the desired communication quality from among a large number of weight candidates as the weight row vectors a 1 and a 2 , the desired communication quality can be obtained.
<第2実施形態について>
図9は、本発明の第2実施形態に係る無線通信装置1が備えるアンテナシステム3の送信側の構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるアンテナシステム3は、送信信号の分配、位相調整および合成等の信号処理をアナログ信号処理によって行うように構成されたパッシブアンテナシステムからなる。すなわち、本実施形態のアンテナシステム3は、電力増幅器20がアンテナ6よりも前段側に設けられている点で、第1実施形態のアンテナシステム3と相違している。
<About the second embodiment>
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration on the transmission side of the antenna system 3 included in the wireless communication device 1 according to the second embodiment of the present invention.
The antenna system 3 in the present embodiment includes a passive antenna system configured to perform signal processing such as distribution, phase adjustment, and synthesis of transmission signals by analog signal processing. That is, the antenna system 3 of the present embodiment is different from the antenna system 3 of the first embodiment in that the power amplifier 20 is provided on the upstream side of the antenna 6.
図9において、本実施形態の電力増幅器20は、アンテナ6よりも前段側であって、アナログ信号処理部7のアップコンバータ12(12a,12b)と分配器14(14a,14b)との間に設けられている。
アップコンバータ12(12a、12b)は、第1送信ベースバンド信号を周波数変換することにより得た第1無線周波数信号、および第2送信ベースバンド信号を周波数変換することにより得た第2無線周波数信号を電力増幅器20に与える。
In FIG. 9, the power amplifier 20 of the present embodiment is on the upstream side of the antenna 6 and between the up-converter 12 (12a, 12b) and the distributor 14 (14a, 14b) of the analog signal processing unit 7. Is provided.
The up-converter 12 (12a, 12b) includes a first radio frequency signal obtained by frequency-converting the first transmission baseband signal and a second radio frequency signal obtained by frequency-converting the second transmission baseband signal. Is supplied to the power amplifier 20.
電力増幅器20は、一対のデジタルアナログ変換器11それぞれに対応して一対設けられている。一方の電力増幅器20aには、アップコンバータ12aから第1無線周波数信号が与えられ、他方の電力増幅器20bには、アップコンバータ12bから第2無線周波数信号が与えられる。電力増幅器20aは、第1無線周波数信号を増幅して分配器14bに与える。また、電力増幅器20bは、第2無線周波数信号を増幅して分配器14bに与える。
なお、電力増幅器20は、アナログ信号処理部7に含まれているが、アナログ信号処理部7とアンテナ6との間、すなわち複数の合成器17それぞれと対応する複数のアンテナ素子9との間に設けられていても良い。
A pair of power amplifiers 20 is provided corresponding to each of the pair of digital-analog converters 11. One power amplifier 20a is supplied with the first radio frequency signal from the up converter 12a, and the other power amplifier 20b is supplied with the second radio frequency signal from the up converter 12b. The power amplifier 20a amplifies the first radio frequency signal and provides it to the distributor 14b. In addition, the power amplifier 20b amplifies the second radio frequency signal and gives it to the distributor 14b.
The power amplifier 20 is included in the analog signal processing unit 7, but between the analog signal processing unit 7 and the antenna 6, that is, between the plurality of antenna elements 9 corresponding to the plurality of combiners 17. It may be provided.
本実施形態のアンテナ6は、複数のアンテナ素子9のみによって構成されている。各アンテナ素子9には、対応する第2移相器19で位相調整された合成信号が与えられる。
各アンテナ素子9に与えられた合成信号は、各アンテナ素子9から空間に放射され、無線信号として送信される。
The antenna 6 of the present embodiment is composed of only a plurality of antenna elements 9. Each antenna element 9 is given a combined signal whose phase has been adjusted by the corresponding second phase shifter 19.
The combined signal given to each antenna element 9 is radiated into the space from each antenna element 9 and transmitted as a radio signal.
本実施形態のアンテナシステム3は、アナログ信号処理部7の分配器14と合成器17との間の構成が異なる点でも、第1実施形態のアンテナシステム3と相違している。
本実施形態のアナログ信号処理部7は、両分配器14a、14bによって分配された複数の無線周波数信号それぞれに第1ウェイト行列の対応する各成分を乗算するためにバトラーマトリックス回路21を有している。このバトラーマトリックス回路21により、第1ウェイト行列は、直交性を有する離散フーリエ変換(Discrete Fourier Transform;DFT)行列とされている。
The antenna system 3 of the present embodiment is also different from the antenna system 3 of the first embodiment in that the configuration between the distributor 14 and the combiner 17 of the analog signal processing unit 7 is different.
The analog signal processing unit 7 of this embodiment includes a Butler matrix circuit 21 for multiplying each of a plurality of radio frequency signals distributed by both distributors 14a and 14b by corresponding components of the first weight matrix. Yes. By this Butler matrix circuit 21, the first weight matrix is a discrete Fourier transform (DFT) matrix having orthogonality.
図10は、バトラーマトリックス回路21の構成の一例を示すブロック図である。なお、図10では、4つの無線周波数信号について位相調整を行う一般的なバトラーマトリックス回路を例示している。
バトラーマトリックス回路21は、4つの90度ハイブリッド22〜25と、2つの−45度移相器26,27とを備えている。
FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the Butler matrix circuit 21. FIG. 10 illustrates a general Butler matrix circuit that performs phase adjustment for four radio frequency signals.
The Butler matrix circuit 21 includes four 90 degree hybrids 22 to 25 and two −45 degree phase shifters 26 and 27.
90度ハイブリッド22には一対の入力端子28A,28Bが接続され、90度ハイブリッド23には一対の入力端子28C,28Dが接続されている。入力端子28A〜28Dは、対応する分配器14(図9参照)に接続されている。
また、90度ハイブリッド24には一対の出力端子29B,29Bが接続され、90度ハイブリッド25には一対の出力端子29C,29Dが接続されている。出力端子29A〜29Dは、対応する合成器17(図9参照)に接続されている。
A pair of input terminals 28A and 28B are connected to the 90-degree hybrid 22, and a pair of input terminals 28C and 28D are connected to the 90-degree hybrid 23. The input terminals 28A to 28D are connected to the corresponding distributor 14 (see FIG. 9).
A pair of output terminals 29B and 29B are connected to the 90-degree hybrid 24, and a pair of output terminals 29C and 29D are connected to the 90-degree hybrid 25. The output terminals 29A to 29D are connected to the corresponding combiner 17 (see FIG. 9).
90度ハイブリッド22の出力の一方は、−45度移相器26を介して90度ハイブリッド24に接続され、出力の他方は90度ハイブリッド25に接続されている。
90度ハイブリッド23の出力の一方は、−45度移相器27を介して90度ハイブリッド25に接続され、出力の他方は90度ハイブリッド24に接続されている。
以上の構成により、各入力端子28A〜28Dに入力された無線周波数信号は、互いに異なる位相に調整されて出力端子29A〜29Dから出力される。
なお、本実施形態のアナログ信号処理部7は、分配された複数の無線周波数信号それぞれに第1ウェイト行列の対応する各成分を乗算するために、バトラーマトリックス回路21を用いているが、これに替えて、第1実施形態と同様に、第1可変減衰器15及び第1移相器16を用いても良い。
本実施形態のその他の点については、第1実施形態と同様である。
One of the outputs of the 90-degree hybrid 22 is connected to the 90-degree hybrid 24 via the −45-degree phase shifter 26, and the other output is connected to the 90-degree hybrid 25.
One of the outputs of the 90-degree hybrid 23 is connected to the 90-degree hybrid 25 via the −45-degree phase shifter 27, and the other output is connected to the 90-degree hybrid 24.
With the above configuration, the radio frequency signals input to the input terminals 28A to 28D are adjusted to phases different from each other and output from the output terminals 29A to 29D.
The analog signal processing unit 7 of the present embodiment uses the Butler matrix circuit 21 to multiply each of the plurality of distributed radio frequency signals by the corresponding component of the first weight matrix. Instead, the first variable attenuator 15 and the first phase shifter 16 may be used as in the first embodiment.
Other points of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.
以上、第2実施形態の無線通信装置1によれば、複数のデジタルアナログ変換器11は、複数の分配器14よりも前段側に設けられることになる。このため、当該デジタルアナログ変換器11を、同一の領域向けの複数の送信信号それぞれに対応して設ければよく、複数のアンテナ素子9ごとにデジタルアナログ変換器11を設ける場合よりもデジタルアナログ変換器11の数を減らすことができる。この結果、低コスト化が可能となる。 As described above, according to the wireless communication device 1 of the second embodiment, the plurality of digital-analog converters 11 are provided on the upstream side of the plurality of distributors 14. For this reason, the digital-analog converter 11 may be provided corresponding to each of a plurality of transmission signals for the same region, and the digital-analog conversion is performed as compared with the case where the digital-analog converter 11 is provided for each of the plurality of antenna elements 9. The number of vessels 11 can be reduced. As a result, the cost can be reduced.
<第3実施形態について>
図11は、本発明の第3実施形態に係る無線通信装置1が備えるアンテナシステム3の送信側の構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるアンテナシステム3は、送信信号の分配から合成までの信号処理、及び第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する信号処理をデジタル信号処理によって行うように構成されたアクティブアンテナシステムからなる。
<About the third embodiment>
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration on the transmission side of the antenna system 3 included in the wireless communication device 1 according to the third embodiment of the present invention.
The antenna system 3 in the present embodiment includes an active antenna system configured to perform signal processing from transmission signal distribution to synthesis and signal processing for multiplying corresponding components of the second weight matrix by digital signal processing. .
図11において、本実施形態のデジタル信号処理部10は、ベースバンドユニット2から与えられる複数の送信信号をそれぞれを複数のアンテナ素子9それぞれに対応して分配し、分配された複数の送信信号それぞれに第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子9に対応する送信信号同士を合成し、合成された複数の送信信号それぞれに第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する処理を行う信号処理部として機能する。 In FIG. 11, the digital signal processing unit 10 of the present embodiment distributes a plurality of transmission signals given from the baseband unit 2 in correspondence with the plurality of antenna elements 9, respectively. Are multiplied by the corresponding components of the first weight matrix, and then the transmission signals corresponding to the antenna elements 9 are combined, and the combined transmission signals are multiplied by the corresponding components of the second weight matrix. Functions as a signal processing unit.
具体的には、デジタル信号処理部10は、ベースバンドユニット2から与えられる第1送信ベースバンド信号および第2送信ベースバンド信号を、それぞれ6つのアンテナ素子9に対応して6つに分配する。
デジタル信号処理部10は、分配した第1及び第2送信ベースバンド信号それぞれに対して、第1ウェイト行列の対応する各成分を乗算するための利得調整および位相調整を行う。
Specifically, the digital signal processing unit 10 distributes the first transmission baseband signal and the second transmission baseband signal given from the baseband unit 2 to six corresponding to the six antenna elements 9 respectively.
The digital signal processing unit 10 performs gain adjustment and phase adjustment for multiplying each of the distributed first and second transmission baseband signals by corresponding components of the first weight matrix.
デジタル信号処理部10は、上記利得調整と位相調整を行った第1送信ベースバンド信号および第2送信ベースバンド信号のうち、互いに同一のアンテナ素子9に対応して分配された送信ベースバンド信号同士を合成する。
デジタル信号処理部10は、これらの合成信号それぞれに対して、第2ウェイト行列の対応する各成分を乗算するための利得調整および位相調整を行う。デジタル信号処理部10は、この利得調整と位相調整を行った合成信号をアナログ信号処理部7に与える。
The digital signal processing unit 10 includes transmission baseband signals distributed corresponding to the same antenna element 9 among the first transmission baseband signal and the second transmission baseband signal subjected to the gain adjustment and the phase adjustment. Is synthesized.
The digital signal processing unit 10 performs gain adjustment and phase adjustment for multiplying each of these synthesized signals by corresponding components of the second weight matrix. The digital signal processing unit 10 provides the analog signal processing unit 7 with the combined signal subjected to the gain adjustment and the phase adjustment.
なお、本実施形態のデジタル信号処理部10は、第1ウェイト行列の各成分を乗算するための位相調整等を行った後に、第2ウェイト行列の各成分を乗算するための位相調整等を行っているが、第2ウェイト行列の各成分を乗算するための位相調整等を行った後に、第1ウェイト行列の各成分を乗算するための位相調整等を行うようにしても良い。
この場合、デジタル信号処理部10は、ベースバンドユニット2から与えられる複数の送信信号をそれぞれを複数のアンテナ素子9それぞれに対応して分配した後に、これらの分配された複数の送信信号それぞれに対して、第2ウェイト行列の対応する各成分を乗算するための利得調整および位相調整を行えば良い。
The digital signal processing unit 10 of the present embodiment performs phase adjustment for multiplying each component of the first weight matrix, and then performs phase adjustment for multiplying each component of the second weight matrix. However, after performing the phase adjustment for multiplying each component of the second weight matrix, the phase adjustment for multiplying each component of the first weight matrix may be performed.
In this case, the digital signal processing unit 10 distributes each of the plurality of transmission signals given from the baseband unit 2 corresponding to each of the plurality of antenna elements 9, and then each of the plurality of transmission signals distributed. Thus, gain adjustment and phase adjustment for multiplying each corresponding component of the second weight matrix may be performed.
本実施形態のアナログ信号処理部7は、複数のデジタルアナログ変換器11と、複数のアップコンバータ12とを備えている。
デジタルアナログ変換器11は、6つのアンテナ素子9それぞれに対応して6つ設けられている。各デジタルアナログ変換器11は、デジタル信号処理部10から出力された、対応するデジタル信号の合成信号をアナログ信号に変換する機能を有している。各デジタルアナログ変換器11は、アナログ信号に変換した合成信号をアップコンバータ12に与える。
The analog signal processing unit 7 of the present embodiment includes a plurality of digital / analog converters 11 and a plurality of up-converters 12.
Six digital-analog converters 11 are provided corresponding to the six antenna elements 9 respectively. Each digital-analog converter 11 has a function of converting a composite signal of a corresponding digital signal output from the digital signal processing unit 10 into an analog signal. Each digital-to-analog converter 11 supplies the up-converter 12 with the combined signal converted into an analog signal.
アップコンバータ12は、6つのアンテナ素子9それぞれに対応して6つ設けられている。各アップコンバータ12は、発振器13が生成する無線周波数のローカル信号を対応する合成信号に乗算することで合成信号を無線周波数の信号(第1無線周波数信号)に変換(アップコンバート)する機能を有している。
各アップコンバータ12は、対応する合成信号を周波数変換することにより得た無線周波数信号をアンテナ6の対応する電力増幅器20に与える。
Six up-converters 12 are provided corresponding to the six antenna elements 9 respectively. Each up-converter 12 has a function of converting (up-converting) a synthesized signal into a radio frequency signal (first radio frequency signal) by multiplying a corresponding synthesized signal by a radio frequency local signal generated by the oscillator 13. doing.
Each up-converter 12 applies a radio frequency signal obtained by frequency-converting the corresponding combined signal to the corresponding power amplifier 20 of the antenna 6.
アンテナ6の電力増幅器20は、6つのアンテナ素子9それぞれに対応して6つ設けられている。各電力増幅器20は、アナログ信号処理部7から出力された無線周波数信号を増幅して対応するアンテナ素子9に与える。各アンテナ素子9に与えられた無線周波数信号は、各アンテナ素子9から空間に放射され、無線信号として送信される。 Six power amplifiers 20 of the antenna 6 are provided corresponding to each of the six antenna elements 9. Each power amplifier 20 amplifies the radio frequency signal output from the analog signal processing unit 7 and supplies the amplified signal to the corresponding antenna element 9. The radio frequency signal given to each antenna element 9 is radiated into the space from each antenna element 9 and transmitted as a radio signal.
図12は、本実施形態の無線通信装置1の制御構成を示すブロック図である。
本実施形態の制御部30は、ベースバンドユニット2から受けた制御情報に基づいて、デジタル信号処理部10において分配された複数の送信ベースバンド信号に乗算する第1ウェイト行列を決定する機能を有している。そして、制御部30は、決定された第1ウェイト行列の各成分に基づいて、対応する送信ベースバンド信号の利得調整および移相調整を行うようにデジタル信号処理部10を制御する機能を有している。本実施形態のその他の点については、第1実施形態と同様である。
FIG. 12 is a block diagram illustrating a control configuration of the wireless communication device 1 according to the present embodiment.
The control unit 30 of the present embodiment has a function of determining a first weight matrix for multiplying a plurality of transmission baseband signals distributed in the digital signal processing unit 10 based on control information received from the baseband unit 2. doing. The control unit 30 has a function of controlling the digital signal processing unit 10 so as to perform gain adjustment and phase shift adjustment of the corresponding transmission baseband signal based on each component of the determined first weight matrix. ing. Other points of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.
以上、第3実施形態の無線通信装置1によれば、ベースバンドユニット2で生成された送信信号の分配から合成までの信号処理、及び第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する信号処理をデジタル信号処理によって行うことができるため、当該信号処理をアナログ信号処理によって行う場合と比較して高度な通信制御を行うことができる。 As described above, according to the wireless communication device 1 of the third embodiment, the signal processing from distribution to synthesis of the transmission signal generated by the baseband unit 2 and the signal processing for multiplying the corresponding component of the second weight matrix are digitally performed. Since it can be performed by signal processing, it is possible to perform advanced communication control compared to the case where the signal processing is performed by analog signal processing.
<第4実施形態について>
図13は、本発明の第4実施形態に係る無線通信装置1が備えるアンテナシステム3の送信側の構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるアンテナシステム3は、第3実施形態の変形例であり、送信信号の分配から合成までの信号処理をデジタル信号処理によって行い、複数の送信信号それぞれに第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する処理をアナログ信号処理によって行うように構成されたアクティブアンテナシステムからなる。すなわち、本実施形態のアンテナシステム3は、複数の送信信号それぞれに第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する処理がアナログ信号処理部7で行われる点で、第3実施形態のアンテナシステム3と相違している。
<About the fourth embodiment>
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration on the transmission side of the antenna system 3 included in the wireless communication device 1 according to the fourth embodiment of the present invention.
The antenna system 3 in the present embodiment is a modification of the third embodiment, and performs signal processing from transmission signal distribution to synthesis by digital signal processing, and a component corresponding to the second weight matrix for each of a plurality of transmission signals. Is an active antenna system configured to perform the process of multiplying by analog signal processing. That is, the antenna system 3 of the present embodiment is different from the antenna system 3 of the third embodiment in that the analog signal processing unit 7 performs a process of multiplying each of a plurality of transmission signals by a corresponding component of the second weight matrix. It is different.
図13において、本実施形態のデジタル信号処理部10は、ベースバンドユニット2から与えられる複数の送信信号をそれぞれを複数のアンテナ素子9それぞれに対応して分配し、分配された複数の送信信号それぞれに第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子9に対応する送信信号同士を合成する処理を行う。 In FIG. 13, the digital signal processing unit 10 according to the present embodiment distributes a plurality of transmission signals given from the baseband unit 2 in correspondence with the plurality of antenna elements 9, respectively. Is multiplied by the corresponding component of the first weight matrix, and then the transmission signal corresponding to each antenna element 9 is combined.
具体的には、デジタル信号処理部10は、ベースバンドユニット2から与えられる第1送信ベースバンド信号および第2送信ベースバンド信号を、それぞれ6つのアンテナ素子9に対応して6つに分配する。
デジタル信号処理部10は、分配した第1及び第2送信ベースバンド信号それぞれに対して、第1ウェイト行列の対応する各成分を乗算するための利得調整および位相調整を行う。
Specifically, the digital signal processing unit 10 distributes the first transmission baseband signal and the second transmission baseband signal given from the baseband unit 2 to six corresponding to the six antenna elements 9 respectively.
The digital signal processing unit 10 performs gain adjustment and phase adjustment for multiplying each of the distributed first and second transmission baseband signals by corresponding components of the first weight matrix.
デジタル信号処理部10は、上記利得調整と位相調整を行った第1送信ベースバンド信号および第2送信ベースバンド信号のうち、互いに同一のアンテナ素子9に対応して分配された送信ベースバンド信号同士を合成し、これらの合成信号をアナログ信号処理部7に与える。 The digital signal processing unit 10 includes transmission baseband signals distributed corresponding to the same antenna element 9 among the first transmission baseband signal and the second transmission baseband signal subjected to the gain adjustment and the phase adjustment. And these synthesized signals are given to the analog signal processing unit 7.
本実施形態のアナログ信号処理部7は、複数のデジタルアナログ変換器11と、複数のアップコンバータ12と、複数の可変減衰器(第2可変減衰器)18と、複数の移相器(第2移相器)19とを備えている。
各アップコンバータ12は、対応する合成信号を周波数変換することにより得た無線周波数信号を対応する可変減衰器18に与える。各アップコンバータ12により変換された無線周波数信号は、これらの無線周波数信号に第2ウェイト行列の対応する各成分を乗算するために、可変減衰器18による利得調整、および移相器19による位相調整が行われる。
The analog signal processing unit 7 of this embodiment includes a plurality of digital-analog converters 11, a plurality of up-converters 12, a plurality of variable attenuators (second variable attenuators) 18, and a plurality of phase shifters (second phase shifters). Phase shifter) 19.
Each up-converter 12 gives a radio frequency signal obtained by frequency-converting a corresponding synthesized signal to a corresponding variable attenuator 18. The radio frequency signals converted by the up-converters 12 are subjected to gain adjustment by the variable attenuator 18 and phase adjustment by the phase shifter 19 in order to multiply these radio frequency signals by corresponding components of the second weight matrix. Is done.
複数の可変減衰器18は、各アップコンバータ12により変換された無線周波数信号それぞれに対して利得調整を行う。複数の移相器19には、可変減衰器18によって利得調整された合成信号が与えられる。
複数の移相器19は、可変減衰器18によって利得調整された無線周波数信号それぞれに対して位相調整を行う。これによって、複数の移相器19は、無線周波数信号が複数のアンテナ素子9のそれぞれから送信されたときの当該アンテナ素子9のチルト角(指向性)を制御することができる。各移相器19で位相調整された無線周波数信号は、アンテナ6の対応する電力増幅器20に与えられる。
The plurality of variable attenuators 18 adjust the gain for each radio frequency signal converted by each up-converter 12. The plurality of phase shifters 19 are provided with a combined signal whose gain is adjusted by the variable attenuator 18.
The plurality of phase shifters 19 adjust the phase of each radio frequency signal whose gain has been adjusted by the variable attenuator 18. Thereby, the plurality of phase shifters 19 can control the tilt angle (directivity) of the antenna element 9 when the radio frequency signal is transmitted from each of the plurality of antenna elements 9. The radio frequency signal phase-adjusted by each phase shifter 19 is supplied to the corresponding power amplifier 20 of the antenna 6.
図14は、本実施形態の無線通信装置1の制御構成を示すブロック図である。
本実施形態の制御部30は、ベースバンドユニット2から受けた制御情報に基づいて、デジタル信号処理部10において分配された複数の送信ベースバンド信号に乗算する第1ウェイト行列を決定する機能を有している。そして、制御部30は、決定された第1ウェイト行列の各成分に基づいて、対応する送信ベースバンド信号の利得調整および移相調整を行うようにデジタル信号処理部10を制御する機能を有している。
FIG. 14 is a block diagram illustrating a control configuration of the wireless communication apparatus 1 according to the present embodiment.
The control unit 30 of the present embodiment has a function of determining a first weight matrix for multiplying a plurality of transmission baseband signals distributed in the digital signal processing unit 10 based on control information received from the baseband unit 2. doing. The control unit 30 has a function of controlling the digital signal processing unit 10 so as to perform gain adjustment and phase shift adjustment of the corresponding transmission baseband signal based on each component of the determined first weight matrix. ing.
また、制御部30は、第2ウェイト行列の各成分をアップコンバータ12により変換された複数の無線周波数信号に乗算するために、当該各成分に基づいて対応する可変減衰器18および移相器19を制御する機能を有している。本実施形態のその他の点については、第3実施形態と同様である。 In addition, in order to multiply each component of the second weight matrix by the plurality of radio frequency signals converted by the up-converter 12, the control unit 30 multiplies the corresponding variable attenuator 18 and phase shifter 19 based on each component. It has a function to control. Other points of the present embodiment are the same as those of the third embodiment.
なお、本実施形態の可変減衰器18及び移相器19は、アップコンバータ12の後段に設けられているが、デジタルアナログ変換器11とアップコンバータ12との間に配置されていても良い。
また、本実施形態のアナログ信号処理部7は、デジタルアナログ変換器11とアップコンバータ12と可変減衰器18と移相器19とにより構成されているが、少なくともデジタルアナログ変換器11と移相器19とを含んでいれば良い。この場合、制御部30は、第2ウェイト行列の各成分に基づいて対応する移相器19を制御すれば良い。
In addition, although the variable attenuator 18 and the phase shifter 19 of this embodiment are provided in the subsequent stage of the up converter 12, you may arrange | position between the digital analog converter 11 and the up converter 12. FIG.
The analog signal processing unit 7 of the present embodiment includes the digital-analog converter 11, the up-converter 12, the variable attenuator 18, and the phase shifter 19, but at least the digital-analog converter 11 and the phase shifter. 19 may be included. In this case, the control unit 30 may control the corresponding phase shifter 19 based on each component of the second weight matrix.
以上、第4実施形態の無線通信装置1によれば、ベースバンドユニット2で生成された送信信号の分配から合成までの信号処理をデジタル信号処理によって行うことができるため、当該信号処理をアナログ信号処理によって行う場合と比較して高度な通信制御を行うことができる。 As described above, according to the wireless communication device 1 of the fourth embodiment, since signal processing from distribution to synthesis of transmission signals generated by the baseband unit 2 can be performed by digital signal processing, the signal processing is performed using analog signals. Compared to the case where processing is performed, it is possible to perform advanced communication control.
<第5実施形態について>
図15は、本発明の第5実施形態に係る無線通信装置1が備えるアンテナシステム3の送信側の構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるアンテナシステム3は、第3実施形態のアンテナシステム3の変形例であり、送信信号の分配から合成までの信号処理、及び第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する信号処理をデジタル信号処理によって行うように構成されたパッシブアンテナシステムからなる。
<About the fifth embodiment>
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration on the transmission side of the antenna system 3 included in the wireless communication device 1 according to the fifth embodiment of the present invention.
The antenna system 3 in this embodiment is a modification of the antenna system 3 in the third embodiment, and digitally performs signal processing from distribution to synthesis of transmission signals and signal processing for multiplying corresponding components of the second weight matrix. It consists of a passive antenna system configured to perform signal processing.
すなわち、本実施形態のアンテナシステム3は、電力増幅器20がアンテナ6よりも前段側であるアナログ信号処理部7に含まれている点で、第3実施形態のアンテナシステム3と相違している。したがって、本実施形態のアンテナ6は、複数のアンテナ素子9のみによって構成されている。本実施形態のその他の点については、第3実施形態と同様である。
なお、本実施形態のアナログ信号処理部7は、デジタルアナログ変換器11とアップコンバータ12と電力増幅器20とにより構成されているが、少なくともデジタルアナログ変換器11を含んでいれば良い。
That is, the antenna system 3 of the present embodiment is different from the antenna system 3 of the third embodiment in that the power amplifier 20 is included in the analog signal processing unit 7 that is on the upstream side of the antenna 6. Therefore, the antenna 6 of the present embodiment is configured by only a plurality of antenna elements 9. Other points of the present embodiment are the same as those of the third embodiment.
The analog signal processing unit 7 of the present embodiment includes the digital-analog converter 11, the up-converter 12, and the power amplifier 20, but may include at least the digital-analog converter 11.
以上、第5実施形態の無線通信装置1によれば、ベースバンドユニット2で生成された送信信号の分配から合成までの信号処理、及び第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する信号処理をデジタル信号処理によって行うことができるため、当該信号処理をアナログ信号処理によって行う場合と比較して高度な通信制御を行うことができる。 As described above, according to the wireless communication device 1 of the fifth embodiment, the signal processing from distribution to synthesis of the transmission signal generated by the baseband unit 2 and the signal processing for multiplying the corresponding component of the second weight matrix are digitally performed. Since it can be performed by signal processing, it is possible to perform advanced communication control compared to the case where the signal processing is performed by analog signal processing.
<第6実施形態について>
図16は、本発明の第6実施形態に係る無線通信装置1が備えるアンテナシステム3の送信側の構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるアンテナシステム3は、第5実施形態の変形例であり、送信信号の分配から合成までの信号処理をデジタル信号処理によって行い、複数の送信信号それぞれに第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する処理をアナログ信号処理によって行うように構成されたパッシブアンテナシステムからなる。すなわち、本実施形態のアンテナシステム3は、複数の送信信号それぞれに第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する処理がアナログ信号処理部7で行われる点で、第5実施形態のアンテナシステム3と相違している。
<About the sixth embodiment>
FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration on the transmission side of the antenna system 3 included in the wireless communication device 1 according to the sixth embodiment of the present invention.
The antenna system 3 in the present embodiment is a modification of the fifth embodiment, and performs signal processing from transmission signal distribution to synthesis by digital signal processing, and a component corresponding to the second weight matrix for each of the plurality of transmission signals. Is a passive antenna system configured to perform the process of multiplying by analog signal processing. That is, the antenna system 3 of the present embodiment is different from the antenna system 3 of the fifth embodiment in that the analog signal processing unit 7 performs a process of multiplying each of a plurality of transmission signals by a corresponding component of the second weight matrix. It is different.
図16において、本実施形態のデジタル信号処理部10は、ベースバンドユニット2から与えられる複数の送信信号をそれぞれを複数のアンテナ素子9それぞれに対応して分配し、分配された複数の送信信号それぞれに第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子9に対応する送信信号同士を合成する処理を行う。 In FIG. 16, the digital signal processing unit 10 according to the present embodiment distributes a plurality of transmission signals given from the baseband unit 2 in correspondence with the plurality of antenna elements 9, respectively. Is multiplied by the corresponding component of the first weight matrix, and then the transmission signal corresponding to each antenna element 9 is combined.
具体的には、デジタル信号処理部10は、ベースバンドユニット2から与えられる第1送信ベースバンド信号および第2送信ベースバンド信号を、それぞれ6つのアンテナ素子9に対応して6つに分配する。
デジタル信号処理部10は、分配した第1及び第2送信ベースバンド信号それぞれに対して、第1ウェイト行列の対応する各成分を乗算するための利得調整および位相調整を行う。
Specifically, the digital signal processing unit 10 distributes the first transmission baseband signal and the second transmission baseband signal given from the baseband unit 2 to six corresponding to the six antenna elements 9 respectively.
The digital signal processing unit 10 performs gain adjustment and phase adjustment for multiplying each of the distributed first and second transmission baseband signals by corresponding components of the first weight matrix.
デジタル信号処理部10は、上記利得調整と位相調整を行った第1送信ベースバンド信号および第2送信ベースバンド信号のうち、互いに同一のアンテナ素子9に対応して分配された送信ベースバンド信号同士を合成し、これらの合成信号をアナログ信号処理部7に与える。 The digital signal processing unit 10 includes transmission baseband signals distributed corresponding to the same antenna element 9 among the first transmission baseband signal and the second transmission baseband signal subjected to the gain adjustment and the phase adjustment. And these synthesized signals are given to the analog signal processing unit 7.
本実施形態のアナログ信号処理部7は、複数のデジタルアナログ変換器11と、複数のアップコンバータ12と、複数の可変減衰器(第2可変減衰器)18と、複数の移相器(第2移相器)19と、複数の電力増幅器20とを備えている。
各アップコンバータ12は、対応する合成信号を周波数変換することにより得た無線周波数信号を対応する可変減衰器18に与える。各アップコンバータ12により変換された無線周波数信号は、これらの無線周波数信号に第2ウェイト行列の対応する各成分を乗算するために、可変減衰器18による利得調整、および移相器19による位相調整が行われる。
The analog signal processing unit 7 of this embodiment includes a plurality of digital-analog converters 11, a plurality of up-converters 12, a plurality of variable attenuators (second variable attenuators) 18, and a plurality of phase shifters (second phase shifters). Phase shifter) 19 and a plurality of power amplifiers 20.
Each up-converter 12 gives a radio frequency signal obtained by frequency-converting a corresponding synthesized signal to a corresponding variable attenuator 18. The radio frequency signals converted by the up-converters 12 are subjected to gain adjustment by the variable attenuator 18 and phase adjustment by the phase shifter 19 in order to multiply these radio frequency signals by corresponding components of the second weight matrix. Is done.
複数の可変減衰器18は、各アップコンバータ12により変換された無線周波数信号それぞれに対して利得調整を行う。複数の移相器19には、可変減衰器18によって利得調整された合成信号が与えられる。
複数の移相器19は、可変減衰器18によって利得調整された無線周波数信号それぞれに対して位相調整を行う。
The plurality of variable attenuators 18 adjust the gain for each radio frequency signal converted by each up-converter 12. The plurality of phase shifters 19 are provided with a combined signal whose gain is adjusted by the variable attenuator 18.
The plurality of phase shifters 19 adjust the phase of each radio frequency signal whose gain has been adjusted by the variable attenuator 18.
これによって、複数の移相器19は、無線周波数信号が複数のアンテナ素子9のそれぞれから送信されたときの当該アンテナ素子9のチルト角(指向性)を制御することができる。各移相器19で位相調整された無線周波数信号は対応する電力増幅器20に与えられる。
本実施形態の無線通信装置1の制御構成は、第4実施形態の制御構成(図14参照)と同様である。また、本実施形態のその他の点については、第5実施形態と同様である。
Thereby, the plurality of phase shifters 19 can control the tilt angle (directivity) of the antenna element 9 when the radio frequency signal is transmitted from each of the plurality of antenna elements 9. The radio frequency signal phase-adjusted by each phase shifter 19 is supplied to a corresponding power amplifier 20.
The control configuration of the wireless communication device 1 of the present embodiment is the same as the control configuration of the fourth embodiment (see FIG. 14). Other points of the present embodiment are the same as those of the fifth embodiment.
以上、第6実施形態の無線通信装置1によれば、ベースバンドユニット2で生成された送信信号の分配から合成までの信号処理をデジタル信号処理によって行うことができるため、当該信号処理をアナログ信号処理によって行う場合と比較して高度な通信制御を行うことができる。 As described above, according to the wireless communication device 1 of the sixth embodiment, since signal processing from distribution to synthesis of transmission signals generated by the baseband unit 2 can be performed by digital signal processing, the signal processing is performed using analog signals. Compared to the case where processing is performed, it is possible to perform advanced communication control.
<その他>
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
<Others>
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 無線通信装置
2 ベースバンドユニット(ベースバンド部)
3 アンテナシステム
4 信号伝送路
5 支柱
6 アンテナ
7 アナログ信号処理部
9 アンテナ素子
10 デジタル信号処理部
11 デジタルアナログ変換器
11a デジタルアナログ変換器
11b デジタルアナログ変換器
12 アップコンバータ
12a アップコンバータ
12b アップコンバータ
13 発振器
14 分配器
14a 分配器
14b 分配器
15 第1可変減衰器
15a 第1可変減衰器
15b 第1可変減衰器
16 第1移相器
16a 第1移相器
16b 第1移相器
17 合成器
18 第2可変減衰器
19 第2移相器
20 電力増幅器
20a 電力増幅器
20b 電力増幅器
21 バトラーマトリックス回路
22 90度ハイブリッド
23 90度ハイブリッド
24 90度ハイブリッド
25 90度ハイブリッド
26 −45度移相器
27 −45度移相器
28A 入力端子
28B 入力端子
28C 入力端子
28D 入力端子
29A 出力端子
29B 出力端子
29C 出力端子
29D 出力端子
30 制御部
31 選択部
32 決定部
C セル
1 Wireless communication device 2 Baseband unit (baseband part)
3 antenna system 4 signal transmission path 5 support 6 antenna 7 analog signal processing unit 9 antenna element 10 digital signal processing unit 11 digital analog converter 11a digital analog converter 11b digital analog converter 12 up converter 12a up converter 12b up converter 13 oscillator 14 distributor 14a distributor 14b distributor 15 first variable attenuator 15a first variable attenuator 15b first variable attenuator 16 first phase shifter 16a first phase shifter 16b first phase shifter 17 combiner 18 first 2 variable attenuator 19 second phase shifter 20 power amplifier 20a power amplifier 20b power amplifier 21 Butler matrix circuit 22 90 degree hybrid 23 90 degree hybrid 24 90 degree hybrid 25 90 degree hybrid 26 -45 degree phase shifter 27 -45 degree Phase shifter 28A Input terminal 28B Input terminal 28C Input terminal 28D Input terminal 29A Output terminal 29B Output terminal 29C Output terminal 29D Output terminal 30 Control unit 31 Selection unit 32 Determination unit C Cell
Claims (11)
複数のアンテナ素子を有するアンテナと、
前記ベースバンド部で生成された複数の送信信号を前記アンテナを共用して送信するための信号処理として、当該複数の送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、分配された複数の送信信号それぞれに第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成する処理を行う信号処理部と、を備え、
前記信号処理部は、前記分配された又は合成された複数の送信信号それぞれに、所望の垂直面指向性を得るための第2ウェイト行列の対応する成分を乗算する無線通信装置。 A baseband unit that generates a plurality of transmission signals for the same region;
An antenna having a plurality of antenna elements;
As signal processing for transmitting a plurality of transmission signals generated in the baseband unit in common with the antenna, each of the plurality of transmission signals is distributed corresponding to each of the plurality of antenna elements and distributed. A signal processing unit that performs a process of combining the transmission signals corresponding to the respective antenna elements after multiplying each of the plurality of transmission signals by a corresponding component of the first weight matrix,
The said signal processing part is a radio | wireless communication apparatus which multiplies each component of the distributed or synthesize | combined transmission signal by the corresponding component of the 2nd weight matrix for obtaining desired vertical surface directivity.
前記ベースバンド部で生成された複数のデジタルの送信信号それぞれをアナログの送信信号に変換する複数のデジタルアナログ変換器と、
変換された複数の送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配する複数の分配器と、
分配された複数の送信信号それぞれに前記第1ウェイト行列の対応する成分に基づいて位相調整を行う複数の第1移相器と、
前記第1移相器により位相調整された複数の送信信号のうち、各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成する複数の合成器と、
合成された複数の送信信号それぞれに前記第2ウェイト行列の対応する成分に基づいて位相調整を行う複数の第2移相器と、を有し、
前記アンテナは、前記第2移相器で位相調整された複数の送信信号それぞれを増幅して対応する前記アンテナ素子に与える複数の増幅器をさらに有する請求項1に記載の無線通信装置。 The signal processing unit
A plurality of digital-to-analog converters for converting each of a plurality of digital transmission signals generated in the baseband unit into an analog transmission signal;
A plurality of distributors for distributing each of the plurality of converted transmission signals corresponding to each of the plurality of antenna elements;
A plurality of first phase shifters that perform phase adjustment on each of a plurality of distributed transmission signals based on corresponding components of the first weight matrix;
Among a plurality of transmission signals whose phases are adjusted by the first phase shifter, a plurality of synthesizers that synthesize transmission signals corresponding to each antenna element;
A plurality of second phase shifters that perform phase adjustment on the basis of the corresponding components of the second weight matrix for each of the plurality of synthesized transmission signals;
The radio communication apparatus according to claim 1, wherein the antenna further includes a plurality of amplifiers that amplify each of a plurality of transmission signals phase-adjusted by the second phase shifter and apply the amplified signals to the corresponding antenna elements.
前記ベースバンド部で生成された複数のデジタルの送信信号それぞれをアナログの送信信号に変換する複数のデジタルアナログ変換器と、
変換された複数の送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配する複数の分配器と、
分配された複数の送信信号それぞれに前記第1ウェイト行列の対応する成分に基づいて位相調整を行う複数の第1移相器と、
前記第1移相器により位相調整された複数の送信信号のうち、各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成する複数の合成器と、
合成された複数の送信信号それぞれに前記第2ウェイト行列の対応する成分に基づいて位相調整を行う複数の第2移相器と、を有し、
前記アンテナよりも前段側に設けられ、複数の送信信号それぞれを増幅する複数の増幅器をさらに備える請求項1に記載の無線通信装置。 The signal processing unit
A plurality of digital-to-analog converters for converting each of a plurality of digital transmission signals generated in the baseband unit into an analog transmission signal;
A plurality of distributors for distributing each of the plurality of converted transmission signals corresponding to each of the plurality of antenna elements;
A plurality of first phase shifters that perform phase adjustment on each of a plurality of distributed transmission signals based on corresponding components of the first weight matrix;
Among a plurality of transmission signals whose phases are adjusted by the first phase shifter, a plurality of synthesizers that synthesize transmission signals corresponding to each antenna element;
A plurality of second phase shifters that perform phase adjustment on the basis of the corresponding components of the second weight matrix for each of the plurality of synthesized transmission signals;
The wireless communication apparatus according to claim 1, further comprising: a plurality of amplifiers that are provided upstream of the antenna and that amplify each of the plurality of transmission signals.
前記ベースバンド部で生成された複数のデジタルの送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、分配された複数のデジタルの送信信号それぞれに前記第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成するデジタル信号処理部と、
前記デジタル信号処理部から出力された複数のデジタルの送信信号それぞれをアナログの送信信号に変換する複数のデジタルアナログ変換器を有するアナログ信号処理部と、を備え、
前記デジタル信号処理部は、分配された又は合成された複数のデジタルの送信信号それぞれに前記第2ウェイト行列の対応する成分を乗算するものであり、
前記アンテナは、前記アナログ信号処理部から出力された複数の送信信号それぞれを増幅して対応する前記アンテナ素子に与える複数の増幅器をさらに有する請求項1に記載の無線通信装置。 The signal processing unit
Each of the plurality of digital transmission signals generated in the baseband unit is distributed corresponding to each of the plurality of antenna elements, and the corresponding component of the first weight matrix is distributed to each of the plurality of distributed digital transmission signals. A digital signal processing unit that combines the transmission signals corresponding to each antenna element after multiplication,
An analog signal processing unit having a plurality of digital-analog converters for converting each of a plurality of digital transmission signals output from the digital signal processing unit into an analog transmission signal;
The digital signal processing unit multiplies each of a plurality of distributed or synthesized digital transmission signals by a corresponding component of the second weight matrix,
The radio communication apparatus according to claim 1, wherein the antenna further includes a plurality of amplifiers that amplify each of a plurality of transmission signals output from the analog signal processing unit and apply the amplified signals to the corresponding antenna elements.
前記ベースバンド部で生成された複数のデジタルの送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、分配された複数のデジタルの送信信号それぞれに前記第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成するデジタル信号処理部と、
前記デジタル信号処理部から出力された複数のデジタルの送信信号それぞれをアナログの送信信号に変換する複数のデジタルアナログ変換器、及び変換された複数の送信信号それぞれに前記第2ウェイト行列の対応する成分に基づいて位相調整を行う複数の移相器を有するアナログ信号処理部と、を備え、
前記アンテナは、前記アナログ信号処理部から出力された複数の送信信号それぞれを増幅して対応する前記アンテナ素子に与える複数の増幅器をさらに有する請求項1に記載の無線通信装置。 The signal processing unit
Each of the plurality of digital transmission signals generated in the baseband unit is distributed corresponding to each of the plurality of antenna elements, and the corresponding component of the first weight matrix is distributed to each of the plurality of distributed digital transmission signals. A digital signal processing unit that combines the transmission signals corresponding to each antenna element after multiplication,
A plurality of digital-to-analog converters for converting each of a plurality of digital transmission signals output from the digital signal processing unit into an analog transmission signal, and a component corresponding to the second weight matrix for each of the converted plurality of transmission signals An analog signal processing unit having a plurality of phase shifters for performing phase adjustment based on
The radio communication apparatus according to claim 1, wherein the antenna further includes a plurality of amplifiers that amplify each of a plurality of transmission signals output from the analog signal processing unit and apply the amplified signals to the corresponding antenna elements.
前記ベースバンド部で生成された複数のデジタルの送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、分配された複数のデジタルの送信信号それぞれに前記第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成するデジタル信号処理部と、
前記デジタル信号処理部から出力された複数のデジタルの送信信号それぞれをアナログの送信信号に変換する複数のデジタルアナログ変換器を有するアナログ信号処理部と、を備え、
前記デジタル信号処理部は、分配された又は合成された複数のデジタルの送信信号それぞれに前記第2ウェイト行列の対応する成分を乗算するものであり、
前記アンテナよりも前段側に設けられ、複数の送信信号それぞれを増幅する複数の増幅器をさらに備える請求項1に記載の無線通信装置。 The signal processing unit
Each of the plurality of digital transmission signals generated in the baseband unit is distributed corresponding to each of the plurality of antenna elements, and the corresponding component of the first weight matrix is distributed to each of the plurality of distributed digital transmission signals. A digital signal processing unit that combines the transmission signals corresponding to each antenna element after multiplication,
An analog signal processing unit having a plurality of digital-analog converters for converting each of a plurality of digital transmission signals output from the digital signal processing unit into an analog transmission signal;
The digital signal processing unit multiplies each of a plurality of distributed or synthesized digital transmission signals by a corresponding component of the second weight matrix,
The wireless communication apparatus according to claim 1, further comprising: a plurality of amplifiers that are provided upstream of the antenna and that amplify each of the plurality of transmission signals.
前記ベースバンド部で生成された複数のデジタルの送信信号それぞれを前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して分配し、分配された複数のデジタルの送信信号それぞれに前記第1ウェイト行列の対応する成分を乗算した後に各アンテナ素子に対応する送信信号同士を合成するデジタル信号処理部と、
前記デジタル信号処理部から出力された複数のデジタルの送信信号それぞれをアナログの送信信号に変換する複数のデジタルアナログ変換器、及び変換された複数の送信信号それぞれに前記第2ウェイト行列の対応する成分に基づいて位相調整を行う複数の移相器を有するアナログ信号処理部と、を備え、
前記アンテナよりも前段側に設けられ、複数の送信信号それぞれを増幅する複数の増幅器をさらに備える請求項1に記載の無線通信装置。 The signal processing unit
Each of the plurality of digital transmission signals generated in the baseband unit is distributed corresponding to each of the plurality of antenna elements, and the corresponding component of the first weight matrix is distributed to each of the plurality of distributed digital transmission signals. A digital signal processing unit that combines the transmission signals corresponding to each antenna element after multiplication,
A plurality of digital-to-analog converters for converting each of a plurality of digital transmission signals output from the digital signal processing unit into an analog transmission signal, and a component corresponding to the second weight matrix for each of the converted plurality of transmission signals An analog signal processing unit having a plurality of phase shifters for performing phase adjustment based on
The wireless communication apparatus according to claim 1, further comprising: a plurality of amplifiers that are provided upstream of the antenna and that amplify each of the plurality of transmission signals.
前記選択部で選択されたウェイト候補のうちから所望の通信品質を満たすウェイト候補を前記ウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルとして決定する決定部と、をさらに備える請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の無線通信装置。 In the first weight matrix, as a weight row vector or weight column vector candidate corresponding to each of a plurality of transmission signals generated in the baseband part, a number of weights larger than the number of the weight row vectors or weight column vectors. A selection unit for selecting candidates based on the tilt angle of the beam to the region;
The determination unit according to any one of claims 1 to 9, further comprising: a determination unit that determines, as the weight row vector or the weight column vector, a weight candidate that satisfies a desired communication quality among the weight candidates selected by the selection unit. The wireless communication device according to item.
選択部が、前記ウェイト行列における、前記ベースバンド部で生成された複数の送信信号それぞれに対応するウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルの候補として、当該ウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルの数よりも多い数のウェイト候補を、前記領域へのビームのチルト角に基づいて選択する選択ステップと、
決定部が、前記選択ステップで選択されたウェイト候補のうちから所望の通信品質を満たすウェイト候補を前記ウェイト行ベクトルまたはウェイト列ベクトルとして決定する決定ステップと、を含むウェイト行列の決定方法。 A method for determining a weight matrix for multiplying a plurality of transmission signals generated in a baseband unit for the same region and transmitting the transmission signals in common with one antenna,
A number greater than the number of weight row vectors or weight column vectors as selection candidates of weight row vectors or weight column vectors corresponding to each of a plurality of transmission signals generated by the baseband unit in the weight matrix. Selecting a weight candidate based on a tilt angle of the beam to the region;
A determination step of determining a weight matrix, including: a determination unit that determines, as the weight row vector or the weight column vector, a weight candidate that satisfies a desired communication quality among the weight candidates selected in the selection step.
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007274271A (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Kddi Corp | Radio transmitter and radio transmission method |
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
J. NSENGA ET AL.: "Mixed analog/digital beamforming for 60 GHz MIMO frequency selective channels", COMMUNICATIONS(ICC), 2010 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON, JPN6016006781, 27 May 2010 (2010-05-27), ISSN: 0003957331 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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