JP2023104044A - Antenna selection apparatus - Google Patents

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Abstract

To improve resolution for a low-resolution A/D converter and allow each of antennas to be weighted.SOLUTION: An antenna selection apparatus includes two receiving antennas 10A, 10B, a switch 11, a noise source 12, an adder 13, an A/D converter 14, an estimation apparatus 15, and a control apparatus 16. The A/D converter 14 is a device configured to quantize noise addition signals from the adder 13 and convert the signals into digital signals to be output. The A/D converter 14 is a low-resolution converter having a resolution of 1-9 bits. The estimation apparatus 15 acquires multiple samples from the digital signals, estimates a distribution of the noise addition signals from a distribution of voltage values of the samples, and estimates a voltage value of a receiving signal from the distribution. The control apparatus 16 is configured to control selection of the receiving antennas 10A, 10B in the switch 11 on the basis of the voltage value of the receiving signal estimated by the estimation apparatus.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、通信が最適となるように複数のアンテナの重み付けを行うアンテナ選択装置に関するものである。 The present invention relates to an antenna selection device that weights a plurality of antennas so as to optimize communication.

近年、雑音を積極的に利用する取り組みが始まっており、その代表的なものの1つとして確率共鳴現象による非線形信号処理がある。確率共鳴現象を利用することで、雑音に埋もれた微弱な信号であっても感知できる可能性がある。 In recent years, efforts have been made to positively utilize noise, and one representative example is nonlinear signal processing based on stochastic resonance phenomena. By using the stochastic resonance phenomenon, even weak signals buried in noise may be detected.

一方、アダプティブアレイアンテナという技術が知られている(特許文献1~3)。これは、複数の受信アンテナを配置し、各受信アンテナの重み付けを制御することで受信感度の向上を図る技術であり、多機能デバイスを実現する上で重要な技術である。ここで言う重み付けは、各受信アンテナのうちいずれかを選択的に受信することも含む。特に、フェージング環境で最適なアンテナを選択して信号を受信するアンテナ選択技術は、制御が容易であるにもかかわらず受信感度の大幅な向上が見込めるため、広く普及している。 On the other hand, a technique called adaptive array antenna is known (Patent Documents 1 to 3). This is a technique for improving reception sensitivity by arranging a plurality of reception antennas and controlling the weighting of each reception antenna, and is an important technique for realizing multifunctional devices. The weighting here also includes selectively receiving any one of the receiving antennas. In particular, antenna selection technology, which selects the optimum antenna in a fading environment and receives signals, is widely used because it is expected to significantly improve reception sensitivity in spite of being easy to control.

ナノセンサなどでは、低コスト化のために性能が低い通信モジュールを使用することが想定される。たとえば、数ビットの低分解能A/D変換器を使用することが考えられる。また、次世代無線通信端末は動作周波数が高いため、低価格の低分解能A/D変換器を使用することが想定される。そのような性能が低い通信モジュールを用いた場合に、通信技術で高性能化を図ることが検討されている。 For nanosensors and the like, it is assumed that communication modules with low performance are used for cost reduction. For example, it is conceivable to use a low resolution A/D converter of several bits. Further, since next-generation wireless communication terminals have high operating frequencies, it is assumed that low-cost, low-resolution A/D converters will be used. In the case of using a communication module with such low performance, attempts to improve the performance using communication technology are being considered.

特許第5377711号公報Japanese Patent No. 5377711 特許第4157530号公報Japanese Patent No. 4157530 特許第4073148号公報Japanese Patent No. 4073148

しかし、アダプティブアレイアンテナにおいて低分解能なA/D変換器を使用すると、最適なアンテナを選択できない場合が生じる問題がある。たとえば、2.5~5Vの入力信号に対して3.75Vの信号を出力するA/D変換器では、あるアンテナAでは3V、あるアンテナBでは4.5Vのとき、出力はいずれも3.75Vとなるので、アンテナの選択ができない。しかしながら、実際はアンテナBの方が空間から得られるエネルギーが高く環境雑音に対する耐性が高いので、アンテナBが選択されるべきところである。 However, if a low-resolution A/D converter is used in the adaptive array antenna, there is a problem that the optimum antenna may not be selected. For example, in an A/D converter that outputs a signal of 3.75V for an input signal of 2.5V to 5V, when a certain antenna A is 3V and a certain antenna B is 4.5V, the output is 3.5V. Since it becomes 75V, the antenna cannot be selected. However, in practice, antenna B should be selected because it can obtain more energy from the space and is more resistant to environmental noise.

そこで本発明の目的は、低分解能のA/D変換器を用いた場合でも各受信アンテナの重み付けを可能とすることである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to enable weighting of each receiving antenna even when a low-resolution A/D converter is used.

本発明は、各受信アンテナからの受信信号のうち1つを順次選択して出力するスイッチと、前記スイッチからの前記受信信号に、分布が既知のノイズを加算してノイズ加算信号を出力する加算器と、前記加算器からの前記ノイズ加算信号を量子化してデジタル信号を出力する1~9ビットのA/D変換器と、各前記A/D変換器からの前記デジタル信号を複数回測定し、その測定した前記デジタル信号の分布と前記ノイズの分布から前記ノイズ加算信号の分布を推定し、その推定された前記ノイズ加算信号の分布から前記受信信号を推定する推定装置と、前記推定装置によって推定された各前記受信アンテナの各受信信号に基づき、各前記受信アンテナの重み付けを制御する制御装置と、を有することを特徴とするアンテナ選択装置である。 The present invention comprises a switch that sequentially selects and outputs one of signals received from each receiving antenna, and an addition that adds noise with a known distribution to the received signal from the switch and outputs a noise addition signal. a 1- to 9-bit A/D converter for quantizing the noise addition signal from the adder and outputting a digital signal; and measuring the digital signal from each A/D converter multiple times. an estimation device for estimating the distribution of the noise-added signal from the measured distribution of the digital signal and the distribution of the noise, and estimating the received signal from the estimated distribution of the noise-added signal; and a control device for controlling the weighting of each of the receiving antennas based on the estimated received signal of each of the receiving antennas.

本発明において、ノイズは、正規分布であってもよい。このとき、推定装置は、最小2乗法によって、測定したデジタル信号の分布との誤差が最も小さくなるような正規分布を求め、そのときの正規分布をノイズ加算信号の分布と推定してもよい。 In the present invention, the noise may be normally distributed. At this time, the estimation apparatus may obtain a normal distribution that minimizes the error from the distribution of the measured digital signal by the method of least squares, and estimate the normal distribution at that time as the distribution of the noise addition signal.

本発明によれば、低分解能のA/D変換器を用いた場合でも各受信アンテナの重み付けを行うことができる。 According to the present invention, each receiving antenna can be weighted even when a low-resolution A/D converter is used.

実施形態のアンテナ選択装置の構成を示した図。The figure which showed the structure of the antenna selection apparatus of embodiment. A/D変換器14の入出力特性を示した図。4 is a diagram showing input/output characteristics of an A/D converter 14; FIG. デジタル信号の分布を示した図。The figure which showed the distribution of a digital signal. 推定されたノイズ加算信号の分布と実際のノイズ加算信号の分布とを示した図。FIG. 4 is a diagram showing an estimated distribution of noise-added signals and an actual distribution of noise-added signals; 受信アンテナ10Bの受信信号の電圧値と、最適なアンテナが選択された割合との関係を示した図。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the voltage value of the signal received by the receiving antenna 10B and the rate at which the optimum antenna is selected;

以下、本発明の実施形態について図を参照に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、実施形態のアンテナ選択装置の構成を示した図である。図1のように、実施形態のアンテナ選択装置は、2つの受信アンテナ10A、10Bと、スイッチ11と、ノイズ源12と、加算器13と、A/D変換器14と、推定装置15と、制御装置16と、を有している。実施形態のアンテナ選択装置は、アダプティブアレイアンテナにおけるアンテナの選択を制御する装置であり、2つの受信アンテナ10A、10Bのうち最適なアンテナを選択して受信感度を向上させるものである。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an antenna selection device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the antenna selection device of the embodiment includes two receiving antennas 10A and 10B, a switch 11, a noise source 12, an adder 13, an A/D converter 14, an estimating device 15, and a controller 16 . The antenna selection device of the embodiment is a device that controls antenna selection in an adaptive array antenna, and selects the optimum antenna from the two reception antennas 10A and 10B to improve reception sensitivity.

受信アンテナ10A、10Bは、電磁波を受信して受信信号(電圧信号)を出力する装置である。受信アンテナ10A、10Bは所定の間隔で配置されている。 The receiving antennas 10A and 10B are devices that receive electromagnetic waves and output received signals (voltage signals). The receiving antennas 10A and 10B are arranged at predetermined intervals.

スイッチ11は、受信アンテナ10A、10Bのいずれか一方を選択して接続し、その選択された方の受信アンテナからの受信信号を出力する装置である。このスイッチ11による受信アンテナ10A、10Bの選択は、制御装置16によって制御される。スイッチ11から出力された受信信号は、加算器13に入力される。 The switch 11 is a device that selects and connects one of the receiving antennas 10A and 10B and outputs a received signal from the selected receiving antenna. Selection of the receiving antennas 10A and 10B by the switch 11 is controlled by the control device 16. FIG. A received signal output from the switch 11 is input to the adder 13 .

ノイズ源12は、ノイズを生成して出力する装置である。ノイズは、既知の正規分布を有したガウス雑音である。既知の正規分布とは、つまり平均と分散が既知の正規分布である。ノイズ源12により生成されたノイズは、加算器13に入力される。なお、既知の分布であれば正規分布である必要はない。また、ノイズは周囲の環境から取得してもよい。 The noise source 12 is a device that generates and outputs noise. The noise is Gaussian noise with a known normal distribution. A known normal distribution is a normal distribution with known mean and variance. Noise generated by noise source 12 is input to adder 13 . Note that if the distribution is known, it does not have to be a normal distribution. Also, the noise may be obtained from the surrounding environment.

加算器13は、スイッチ11からの受信信号にノイズ源12からのノイズを加算して出力する装置である。加算器13から出力されたノイズ加算信号は、A/D変換器14に入力される。なお、アンテナ選択動作時以外(つまり通常の通信時)は、ノイズ源12からのノイズの入力をオフに制御する。 The adder 13 is a device that adds noise from the noise source 12 to the signal received from the switch 11 and outputs the result. A noise addition signal output from the adder 13 is input to the A/D converter 14 . Note that the input of noise from the noise source 12 is controlled to be off except during the antenna selection operation (that is, during normal communication).

A/D変換器14は、加算器13からのノイズ加算信号を量子化しデジタル信号(離散的な電圧値の信号)に変換して出力する装置である。A/D変換器14は、1~9ビットの低分解能のものを使用する。A/D変換器14からのデジタル信号の一部は、推定装置15に入力される。 The A/D converter 14 is a device that quantizes the noise addition signal from the adder 13, converts it into a digital signal (a signal of discrete voltage values), and outputs the digital signal. The A/D converter 14 uses one with a low resolution of 1 to 9 bits. A portion of the digital signal from A/D converter 14 is input to estimator 15 .

従来は1~9ビットの分解能ではアンテナの選択が困難な場合が生じたが、本実施形態ではそのような場合でもアンテナの選択が可能となる。A/D変換器14のサンプリングレートは任意である。 Conventionally, there were cases where it was difficult to select an antenna with a resolution of 1 to 9 bits, but in this embodiment antenna selection is possible even in such a case. The sampling rate of A/D converter 14 is arbitrary.

推定装置15は、デジタル信号から複数のサンプルを取得し、その電圧値の分布からノイズ加算信号の分布を推定し、その分布から受信信号の電圧値を推定する装置である。その推定方法は後述する。 The estimator 15 acquires a plurality of samples from the digital signal, estimates the distribution of the noise addition signal from the distribution of the voltage values, and estimates the voltage value of the received signal from the distribution. The estimation method will be described later.

制御装置16は、推定装置によって推定された受信信号の電圧値に基づき、スイッチ11における受信アンテナ10A、10Bの選択を制御する装置である。具体的には、受信アンテナ10A、10Bのうち、推定された受信信号の電圧値が大きい方を選択する。 The control device 16 is a device that controls selection of the receiving antennas 10A and 10B in the switch 11 based on the voltage value of the received signal estimated by the estimating device. Specifically, of the receiving antennas 10A and 10B, the one with the larger estimated voltage value of the received signal is selected.

次に、実施形態のアンテナ選択装置の動作について説明する。なお、アンテナ選択の動作は、通信のプリアンブルの期間に行うとよい。通信を実際上阻害することなくアンテナ選択を行うことができる。もちろん、通信にアンテナ選択の期間を別途設けてもよい。 Next, the operation of the antenna selection device of the embodiment will be described. It should be noted that the antenna selection operation should be performed during the preamble period of communication. Antenna selection can be performed without effectively interfering with communication. Of course, a period for antenna selection may be separately provided for communication.

まず、制御装置16によるスイッチ11の制御によって受信アンテナ10Aと接続し、受信アンテナ10Aからの受信信号r01を受信する。受信信号r01にはノイズ源12からの正規分布(平均0、分散σ)のノイズnが加算されてr01+nとなり、その後A/D変換器14によってデジタル信号r1に変換される。受信信号r01の推定に適したノイズnの分散は、受信信号r01に依存するが、たとえば0.2~3である。 First, the switch 11 is controlled by the control device 16 to connect to the receiving antenna 10A and receive the receiving signal r01 from the receiving antenna 10A. Noise n of normal distribution (mean 0, variance σ 2 ) from noise source 12 is added to received signal r01 to obtain r01+n, which is then converted into digital signal r1 by A/D converter 14 . The variance of the noise n suitable for estimating the received signal r01 depends on the received signal r01, but is for example 0.2-3.

次に、推定装置15は、A/D変換器14からのデジタル信号r1の電圧値をサンプリングし、デジタル信号r1の電圧値の分布f(r1)を求める。サンプル数は分布が形成される程度であればよく、たとえば100以上である。分布f(r1)は確率密度分布であり、量子化される各電圧値の範囲について確率密度が一定のヒストグラム状の分布である。たとえば、A/D変換器14のダイナミックレンジが0~10V、2ビットの分解能で、入力0~2.5V、2.5~5V、5~7.5V、7.5~10Vで4値が出力される入出力特性の場合(図2参照)、0~2.5V、2.5~5V、5~7.5V、7.5~10Vの各範囲で確率密度一定のヒストグラムとなる(図3参照)。 Next, the estimating device 15 samples the voltage value of the digital signal r1 from the A/D converter 14 and obtains the distribution f(r1) of the voltage value of the digital signal r1. The number of samples may be such that a distribution is formed, and is, for example, 100 or more. The distribution f(r1) is a probability density distribution, and is a histogram-like distribution with a constant probability density for each range of voltage values to be quantized. For example, the dynamic range of the A/D converter 14 is 0 to 10 V, the resolution is 2 bits, and the input 0 to 2.5 V, 2.5 to 5 V, 5 to 7.5 V, and 7.5 to 10 V has four values. In the case of output input/output characteristics (see Fig. 2), a histogram with a constant probability density is obtained in each range of 0 to 2.5 V, 2.5 to 5 V, 5 to 7.5 V, and 7.5 to 10 V (Fig. 3).

ここで、A/D変換器14への入力r01+nは、正規分布のノイズnによって揺らぐので、A/D変換器14からのデジタル信号r1の分布f(r1)も正規分布の確率密度分布g(r1)に従う。g(r1)は平均a、分散bとする。 Here, since the input r01+n to the A/D converter 14 fluctuates due to normal distribution noise n, the distribution f(r1) of the digital signal r1 from the A/D converter 14 is also the normal distribution probability density distribution g( r1). Let g(r1) be mean a and variance b2 .

そこで、推定装置15は、分布f(r1)が正規分布g(r1)に最も適合するようにg(r1)の平均a、分散bを決定する。そして、このときのa、bを、r01+nの分布についての平均の推定値^r01、分散の推定値^σとする。 Therefore, the estimation device 15 determines the mean a and the variance b2 of g(r1) so that the distribution f(r1) best fits the normal distribution g(r1). Then, let a and b2 at this time be the mean estimated value ^r01 and the variance estimated value ^ σ2 for the distribution of r01+n.

^r01、^σは、最小2乗法によって算出する。すなわち、下記式(1)のように、f(r1)とg(r1)の差の2乗について、量子化された電圧区間ごとに和をとり、その和が最小となるように平均a、分散bを決定する。 ̂r01 and ̂σ2 are calculated by the method of least squares. That is, as in the following equation (1), the sum of the squares of the difference between f(r1) and g(r1) is calculated for each quantized voltage section, and the average a, Determine the variance b2 .

上記式(1)において、iは量子化された電圧区間のうち、小さい方からi番目を表し、r[i]は、i番目の電圧区間を示す。また、MはA/D変換器14のビット数であり、量子化された電圧区間は2個となる。 In the above equation (1), i represents the i-th smallest quantized voltage interval, and r[i] represents the i-th voltage interval. Also, M is the number of bits of the A/D converter 14, and the number of quantized voltage sections is 2M .

なお、最小2乗法以外に、最尤推定法や機械学習などによって^r01、^σを推定してもよい。 In addition to the least squares method, a maximum likelihood estimation method, machine learning, or the like may be used to estimate ^r01 and ^ σ2 .

ノイズnは、平均0、分散σの正規分布であったから、ノイズnが加算される前の受信信号r01の推定値は^r01である。以上のようにして、受信アンテナ10Aが受信した受信信号r01について、推定装置15は、その値を^r01と推定する。 Since the noise n has a normal distribution with mean 0 and variance σ2 , the estimated value of the received signal r01 before the noise n is added is r01. As described above, the estimation device 15 estimates the value of the received signal r01 received by the receiving antenna 10A as ^r01.

次に、制御装置16によるスイッチ11の制御によって受信アンテナ10Bと接続し、受信アンテナ10Bからの受信信号r02を受信する。そして、受信信号r01の場合と同様にして、推定装置15は、受信信号r02の電圧値を^r02と推定する。 Next, the controller 16 controls the switch 11 to connect to the receiving antenna 10B and receive the receiving signal r02 from the receiving antenna 10B. Then, similarly to the case of the received signal r01, the estimating device 15 estimates the voltage value of the received signal r02 as ^r02.

次に、制御装置16は、推定装置15によって推定された受信信号r01の推定値^r01と、受信信号r02の推定値^r02を比較し、受信アンテナ10A、10Bのうち電圧値の大きい方に接続を切り替える。このようにして、実施形態のアンテナ選択装置では受信アンテナ10A、Bのうち最適な方を選択する。 Next, the control device 16 compares the estimated value ^r01 of the received signal r01 estimated by the estimating device 15 with the estimated value ^r02 of the received signal r02, and determines which of the receiving antennas 10A and 10B has the larger voltage value. Switch connection. In this manner, the antenna selection device of the embodiment selects the optimum one of the receiving antennas 10A and 10B.

以上、実施形態のアンテナ選択装置によれば、低分解能のA/D変換器14を用いた場合であっても、受信アンテナ10A、10Bのうち受信感度向上に最適な方を選択することができる。低分解能のA/D変換器14では、受信アンテナ10Aからの受信信号r01と受信信号r02とが異なる電圧値であっても、A/D変換器14における量子化で同一の電圧値に変換されてしまう可能性が高くなる。その場合、従来はアンテナを選択することができなかった。しかし、実施形態のアンテナ選択装置では、ノイズを加算することにより、デジタル信号から受信信号r01、r02の電圧値を精度よく推定することができる。そのため、仮に受信信号r01と受信信号r02とでA/D変換器14からのデジタル信号の電圧値が等しかったとしても、受信信号r01、r02の推定値に基づいて受信アンテナ10A、10Bのうち最適な方を選択することができる。 As described above, according to the antenna selection device of the embodiment, even when the low-resolution A/D converter 14 is used, it is possible to select the optimum one of the receiving antennas 10A and 10B for improving the receiving sensitivity. . In the low-resolution A/D converter 14, even if the received signal r01 and the received signal r02 from the receiving antenna 10A have different voltage values, they are converted into the same voltage value by quantization in the A/D converter 14. more likely to get lost. In that case, conventionally, the antenna could not be selected. However, in the antenna selection device of the embodiment, by adding noise, it is possible to accurately estimate the voltage values of the received signals r01 and r02 from the digital signal. Therefore, even if the voltage values of the digital signals from the A/D converter 14 are the same for the received signal r01 and the received signal r02, the most suitable one of the receiving antennas 10A and 10B is selected based on the estimated values of the received signals r01 and r02. You can choose which one.

次に、実施形態のアンテナ選択装置に関するシミュレーション結果を説明する。 Next, simulation results regarding the antenna selection device of the embodiment will be described.

(実験1)
実施形態における受信信号の推定について、以下のようなシミュレーションを行い、その効果を確認した。入力電圧のダイナミックレンジが0~10Vで2ビットのA/D変換器14を用い、第1実施形態の方法によってデジタル信号から受信信号の推定を行った。このときのA/D変換器14の入出力特性は図2の通りであり、2.5~5Vの入力に対して3.75Vが出力されるものとした。実際の受信信号は4Vとし、デジタル信号の分布を得るためのサンプル数は500とした。ノイズは平均0、分散1の正規分布とした。
(Experiment 1)
The following simulation was performed for the estimation of the received signal in the embodiment, and its effect was confirmed. A received signal was estimated from a digital signal by the method of the first embodiment using a 2-bit A/D converter 14 with an input voltage dynamic range of 0 to 10V. The input/output characteristics of the A/D converter 14 at this time are as shown in FIG. The actual received signal was set to 4 V, and the number of samples for obtaining the distribution of the digital signal was set to 500. The noise has a normal distribution with an average of 0 and a variance of 1.

図3は、得られたデジタル信号の分布を示した図である。横軸はA/D変換器14のデジタル信号の電圧値(V)であり、縦軸は確率密度である。また、図4は、推定されたノイズ加算信号(A/D変換器14に入力される信号)の分布と実際のノイズ加算信号の分布とを示した図である。横軸は電圧値(V)、縦軸は確率密度である。推定されたノイズ加算信号の分布は、平均3.96V、分散1.02の正規分布と推定された。ノイズの分布は、平均0V、分散1の正規分布であるから、受信信号は3.96Vと推定された。この結果、誤差1%で精度よく推定できることがわかった。 FIG. 3 is a diagram showing the distribution of the obtained digital signals. The horizontal axis is the voltage value (V) of the digital signal of the A/D converter 14, and the vertical axis is the probability density. FIG. 4 is a diagram showing the distribution of the estimated noise addition signal (the signal input to the A/D converter 14) and the distribution of the actual noise addition signal. The horizontal axis is the voltage value (V), and the vertical axis is the probability density. The distribution of the estimated noise sum signal was assumed to be a normal distribution with a mean of 3.96 V and a variance of 1.02. Since the noise distribution is a normal distribution with an average of 0V and a variance of 1, the received signal was estimated to be 3.96V. As a result, it was found that the estimation can be performed accurately with an error of 1%.

(実験2)
実施形態における受信アンテナ10A、10Bの選択について、以下のようなシミュレーションを行い、その効果を確認した。A/D変換器14の特性は上記実験1と同様とし、10V以上の入力では出力10Vで飽和するものとした。デジタル信号の分布を得るためのサンプル数はそれぞれ500とした。受信アンテナ10Aからの受信信号は10Vとし、受信アンテナ10Bからの受信信号は8.2Vから11.8Vまで0.4V間隔で変化させた。ノイズは平均0、分散2.25の正規分布とした。なお、図3に示すように、ノイズを加算しない場合、受信アンテナ10A、10Bからの受信信号はA/D変換器14によりいずれも8.75Vの信号に変換される。よって従来はアンテナの選択ができない場合である。
(Experiment 2)
Regarding the selection of the receiving antennas 10A and 10B in the embodiment, the following simulation was performed to confirm the effect. The characteristics of the A/D converter 14 were assumed to be the same as in Experiment 1, and the output was saturated at 10 V when the input was 10 V or higher. The number of samples for obtaining the distribution of digital signals was 500 for each. The signal received from the receiving antenna 10A was set to 10V, and the signal received from the receiving antenna 10B was changed from 8.2V to 11.8V at intervals of 0.4V. The noise has a normal distribution with an average of 0 and a variance of 2.25. As shown in FIG. 3, when no noise is added, the signals received from the receiving antennas 10A and 10B are both converted to 8.75V signals by the A/D converter 14. FIG. Therefore, conventionally, this is the case where the antenna cannot be selected.

図5は、受信アンテナ10Bの受信信号の電圧値と、最適なアンテナが選択された割合との関係を示した図である。最適なアンテナが選択された割合は、10000回試行してその割合を算出した。なお、受信アンテナ10A、10Bの受信信号のうち電圧値の大きい方が選択された場合を最適なアンテナが選択されたと判定した。すなわち、受信アンテナ10Bの受信信号の電圧値が10V未満の場合、受信アンテナ10Aが最適なアンテナであり、受信アンテナ10Bの受信信号の電圧値が10V以上の場合、受信アンテナ10Bが最適なアンテナである。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the voltage value of the signal received by the receiving antenna 10B and the rate at which the optimum antenna is selected. The ratio of selecting the optimum antenna was calculated after 10,000 trials. It was determined that the optimum antenna was selected when the signal with the larger voltage value was selected from the signals received by the receiving antennas 10A and 10B. That is, when the voltage value of the signal received by the reception antenna 10B is less than 10 V, the reception antenna 10A is the optimum antenna, and when the voltage value of the signal received by the reception antenna 10B is 10 V or more, the reception antenna 10B is the optimum antenna. be.

図5のように、受信アンテナ10Aからの受信信号と受信アンテナ10Bからの受信信号とで電圧値の差が大きい場合(0.6V以上の差)にはほぼ100%の割合で最適なアンテナが選択でき、電圧値の差が小さい場合(0.2Vの差)であっても94%の割合で最適なアンテナが選択できた。 As shown in FIG. 5, when the difference in voltage between the signal received from the receiving antenna 10A and the signal received from the receiving antenna 10B is large (difference of 0.6 V or more), the optimal antenna has a ratio of almost 100%. Even when the voltage value difference was small (0.2 V difference), the optimum antenna could be selected at a rate of 94%.

(変形例)
実施形態は受信アンテナ10A、10Bからの各受信信号のうちいずれかを選択して受信するものであったが、受信アンテナ10A、10Bの各受信信号の重み付けを行うことも可能である。受信アンテナ10A、10Bの重み付けは、受信アンテナ10A、10Bの選択的な受信を含む。重み付けにおいて、受信アンテナ10A、10Bのうち一方の重みを1、他方を0と考えれば、受信アンテナ10A、10Bの選択的な受信と同じである。
(Modification)
In the embodiment, one of the signals received from the receiving antennas 10A and 10B is selected and received, but it is also possible to weight the signals received from the receiving antennas 10A and 10B. The weighting of the receive antennas 10A, 10B includes selective reception of the receive antennas 10A, 10B. In weighting, if one of the receiving antennas 10A and 10B is given a weight of 1 and the other is given a weight of 0, this is the same as selective reception by the receiving antennas 10A and 10B.

実施形態では1種類のノイズを用いているが、ノイズの種類を変えて受信信号の推定を行うことで推定精度の向上を図ることも可能である。たとえば、正規分布のノイズを用いて受信信号の電圧値を推定し、ポアソン分布のノイズを用いて受信信号の電圧値を推定し、両者の平均をとってもよい。 Although one type of noise is used in the embodiment, it is possible to improve the estimation accuracy by estimating the received signal by changing the type of noise. For example, the voltage value of the received signal may be estimated using noise of normal distribution, the voltage value of the received signal may be estimated using noise of Poisson distribution, and both may be averaged.

実施形態は2つの受信アンテナから1つを選択するものであったが、3以上の受信アンテナの場合にも容易に拡張できる。 Although the embodiment selects one out of two receive antennas, it can be easily extended to three or more receive antennas.

本発明は、アダプティブアレイアンテナにおけるアンテナの選択に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for antenna selection in adaptive array antennas.

10A、10B:受信アンテナ
11:スイッチ
12:ノイズ源
13:加算器
14:A/D変換器
15:推定装置
16:制御装置
10A, 10B: Receiving Antenna 11: Switch 12: Noise Source 13: Adder 14: A/D Converter 15: Estimation Device 16: Control Device

Claims (3)

各受信アンテナからの受信信号のうち1つを順次選択して出力するスイッチと、
前記スイッチからの前記受信信号に、分布が既知のノイズを加算してノイズ加算信号を出力する加算器と、
前記加算器からの前記ノイズ加算信号を量子化してデジタル信号を出力する1~9ビットのA/D変換器と、
各前記A/D変換器からの前記デジタル信号を複数回測定し、その測定した前記デジタル信号の分布と前記ノイズの分布から前記ノイズ加算信号の分布を推定し、その推定された前記ノイズ加算信号の分布から前記受信信号を推定する推定装置と、
前記推定装置によって推定された各前記受信アンテナの各受信信号に基づき、各前記受信アンテナの重み付けを制御する制御装置と、
を有することを特徴とするアンテナ選択装置。
a switch for sequentially selecting and outputting one of the signals received from each receiving antenna;
an adder that adds noise with a known distribution to the received signal from the switch and outputs a noise addition signal;
a 1- to 9-bit A/D converter that quantizes the noise addition signal from the adder and outputs a digital signal;
measuring the digital signal from each A/D converter a plurality of times, estimating the distribution of the noise sum signal from the measured distribution of the digital signal and the noise distribution, and estimating the estimated noise sum signal; an estimating device for estimating the received signal from the distribution of
a control device for controlling the weighting of each of the receiving antennas based on each received signal of each of the receiving antennas estimated by the estimating device;
An antenna selection device comprising:
前記ノイズは、正規分布であることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ選択装置。 2. The antenna selection device according to claim 1, wherein the noise has a normal distribution. 前記推定装置は、最小2乗法によって、測定した前記デジタル信号の分布との誤差が最も小さくなるような正規分布を求め、そのときの正規分布を前記ノイズ加算信号の分布と推定する、ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ選択装置。
The estimating device obtains a normal distribution that minimizes an error from the measured distribution of the digital signal by the method of least squares, and estimates the normal distribution at that time as the distribution of the noise addition signal. 3. The antenna selection device according to claim 2.
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