JP3287538B2 - アダプティブ・アレー受信機 - Google Patents
アダプティブ・アレー受信機Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Description
通信において干渉波による劣化を抑圧するアダプティブ
・アレー受信機に関するものである。
の有効利用を図るため同一周波数を用いるゾーン(セ
ル)を干渉が生じない程度に離して繰り返し配置してい
る。さらに周波数利用効率を上げるため、セルのセクタ
化を行っている。その一例を図2Aに示す。同図の六角
形の領域11は1基地局12がカバーする、つまり移動
機との通信が可能なエリア(領域)、即ちセルを表す。
セクタ化はこのセル11を基地局12を中心に角度的に
等分割し、各セクタでの使用周波数チャネルを互いに異
なるものを割当てる。ここではセル11を3分割し、A
セクタ、Bセクタ、Cセクタに分け、それぞれ異なる周
波数チャネルを割当てている。従って、Aセクタに居る
移動機と、Bセクタに居る移動機とでは、相異なる周波
数チャネルを使用する。このセクタ化を行う為には、ア
ンテナゲインに指向性があるセクタアンテナを基地局1
2に用いる必要がある。現行ディジタル移動通信方式に
おける基地局セクタアンテナの配置を図2Bに示す。3
組のセクタアンテナ群、13aと14a,13bと14
b,13cと14cがあり、各セクタアンテナ群はアン
テナ指向性が同じ2本のアンテナ素子で構成されてい
る。Aセクタをカバーするのはアンテナ素子13a,1
4aであり、これらのアンテナゲインはAセクタのみを
カバーするため角度θ=120度の範囲にのみ指向性が
ある。このようにすると、Aセクタ以外の方向に電波を
送信せず、また、Aセクタ以外のセクタに居る移動機か
らの電波を受信しないようにすることが出来る。同様
に、Bセクタをカバーするのはアンテナ素子13b,1
4b、Cセクタをカバーするのはアンテナ素子13c,
14cであり、その指向性はそれぞれBセクタ、Cセク
タのみをカバーするよう設定されている。
ナ素子で構成されているのは、受信時にダイバーシチ効
果を得るためである。従来技術においては、ダイバーシ
チ技術として検波後選択ダイバーシチを採用しており、
その受信機構成を図3に示す。ここで、Aセクタに居る
移動機からの電波を受信するものとして、アンテナ素子
13a,14aの受信信号を用いるものとする。
は、低雑音アンプ15で増幅された後にハイブリッド1
6で2分岐される。その1つの信号は、キャリア信号発
生器17が出力するキャリア信号と乗算器18で乗算さ
れた後にローパスフィルタ19へ入力され、A/D変換
器21でサンプリング周期Ts ごとにサンプリングさ
れ、ディジタル信号に変換される。ハイブリッド16よ
りの他方の信号は移相器22で90度位相回転したキャ
リア信号と乗算器23で乗算され、ローパスフィルタ2
4へ入力された後にA/D変換器25でサンプリング周
期Ts ごとにサンプリングされ、ディジタル信号に変換
される。この操作は準同期検波であり、ローパスフィル
タ21,25の出力は準同期検波信号の同相成分及び直
交成分に相当し、ここで2つを合わせて時刻iTS (i
は整数)の受信信号x1 (i)とする。ここで、低雑音
アンプ15、ハイブリッド16、乗算器18及び23、
移相器22、ローパスフィルタ19及び24、A/D変
換器21及び25はベースバンド受信信号発生器26を
構成する。同様に、アンテナ14aから受信した受信波
はベースバンド受信信号発生器27で準同期検波され、
時刻iTS の受信信号x2 (i)が出力される。以下の
記述では、信号は全て同相成分及び直交成分を有し、同
相成分を実部に直交成分を虚部に表示する複素表示を用
いて信号を表すことにする。また、A/D変換器21及
び22のサンプリング周期TS は変調のシンボル周期T
とする。
乗が2乗演算回路28で出力され、直交成分の2乗が2
乗演算回路29で出力される。これらの和が加算器31
で求められ、受信信号x1 (i)のレベル信号として出
力される。ここで、2乗演算回路28及び29と加算器
31はレベル検出器32を構成する。同様に受信信号x
2 (i)についても、レベル検出器33は受信信号x2
(i)を入力とし、そのレベル信号を出力する。選択回
路34は受信信号x1 (i)及びx2 (i)、これらの
信号に対応するレベル信号を入力として、レベル信号の
大きい受信信号を選択して出力する。従って、フェージ
ングにより片方のアンテナ素子からの受信信号がレベル
が落ち込んだ場合でも、他方の受信信号を選択すること
により、フェージングによる劣化を補償できる。検波器
35はこの選択回路34の出力信号を入力して信号判定
を行い、判定信号の同相成分及び直交成分を出力端子3
6から出力する。この検波器35としては、例えば遅延
検波回路、同期検波回路等を用いることができる。
す伝搬状況の場合を考える。同図において、Aセクタに
おける移動機37からの送信波は反射などによりパス1
及びパス2の経路を通って基地局12に到来したとす
る。パス1の経路を通る電波はアンテナ素子13a,1
4aで受信できるが、パス2の経路を通る電波はアンテ
ナ素子13a,14aで受信できず、アンテナ素子13
b,14bでしか受信できない。従って、この受信機構
成においてはアンテナ素子13a,14aからの受信信
号しか用いないので、パス2の経路を通る電波の電力を
有効に使うことができない。また同図に示すように、受
信電力が無視できない干渉波が到来する場合、検波後選
択ダイバーシチを採用しているので、干渉波を除去する
ことが出来ず伝送特性が劣化する。
従来技術においては、マルチパス伝搬路で到来する受信
電力を全て受信することが出来ず、かつ受信電力が無視
できない干渉波が到来する場合、伝送特性が劣化すると
いう欠点がある。この発明の課題は、マルチパス伝搬路
及び干渉波が無視できない状況で良好に動作するアダプ
ティブ・アレー受信機を提供することにある。
ティブ・アレー受信機は、(1)異なるアンテナ指向性
を有する複数組のセクタアンテナ群から構成され、各セ
クタアンテナ群はアンテナ指向性が同じ複数本のアンテ
ナ素子から成り、これらアンテナ素子からの受信信号を
出力するアンテナ受信手段、(2)全セクタアンテナ群
の中から特定のセクタアンテナ群を選択し、その受信信
号を重み付け係数で線形合成することにより合成信号を
生成するアレー合成手段、(3)合成信号、判定信号、
線形合成される受信信号とを入力として、重み付け係数
を制御するパラメータ推定手段、(4)合成信号を入力
として判定信号を出力する信号判定手段とから成る。
のである。(1)アンテナ受信手段は、異なるアンテナ
指向性を有する複数組のセクタアンテナ群から構成さ
れ、各セクタアンテナ群はアンテナ指向性が同じ複数本
のアンテナ素子から成り、アンテナ素子からの受信信号
を出力する。(2)アレー合成手段は、全セクタアンテ
ナ群の中から特定のセクタアンテナ群を選択し、その受
信信号を重み付け係数で線形合成することで干渉除去と
ダイバーシチ合成を行い、合成信号を生成する。(3)
パラメータ推定手段は、合成信号、判定信号、線形合成
される受信信号とを入力として、誤差信号の平均2乗が
最小となるように重み付け係数を制御する。(4)信号
判定手段は、合成信号を入力として信号判定を行い判定
信号を出力する。
ら特定のセクタアンテナ群を予め選択し、その受信信号
を重み付け係数で線形合成することで、干渉除去とダイ
バーシチ合成を行う点が異なる。
示す。ここでは、セクタアンテナ群の数Mは3、各セク
タアンテナ群のアンテナ素子数Lを2とし、図2Bに示
したセクタアンテナと同じ構成とした。また、重み付け
合成されるセクタアンテナ群の数Nは3として、全セク
タアンテナ群の受信信号が重み付け合成されるものとす
る。
信波は、ベースバンド受信信号発生器21aにおいてキ
ャリア信号発生器17が出力するキャリア信号を用いて
準同期検波され、受信信号x1 (i)が出力される。同
様に、アンテナ素子14a,13b,14b,13c,
14cからそれぞれ受信した受信波は、ベースバンド受
信信号発生器27a,21b,27b,21c,27c
でキャリア信号発生器17が出力するキャリア信号を用
いて準同期検波され、受信信号x2 (i)〜x 6 (i)
が出力される。ここで、アンテナ素子13a,14a,
13b,14b,13c,14c及びベースバンド受信
信号発生器21a,27a,21b,27b,21c,
27c、キャリア信号発生器17はアンテナ受信手段に
相当する。
複素乗算器41〜46で各々重み付け係数を乗算され、
その乗算結果が複素加算器47で足し合わされる。即
ち、受信信号x1 (i)〜x6 (i)が線形合成され、
その結果が合成信号として複素加算器47から出力され
る。ここで、複素乗算機41〜46及び複素加算器47
はアレー合成手段に相当する。判定器48は、合成信号
を入力として硬判定による信号判定を行い、その判定結
果の同相成分と直交成分を判定信号として出力端子36
から出力する。ここで、信号は図4Bに示すように、先
頭に既知のトレーニング信号が配置され、データ信号が
続くフレーム構成で送信されるものとする。トレーニン
グ信号区間においては、上記の判定信号として既知のト
レーニング信号が出力されるものとする。ここで、判定
器48は信号判定手段に相当する。複素減算器49は合
成信号と判定信号の差分を誤差信号として出力する。重
み付け係数推定回路51は受信信号x1 (i)〜x
6 (i)と誤差信号を入力として、誤差信号の平均2乗
が最小となるように最小2乗法により重み付け係数を推
定し、複素乗算器41〜46に設定する。前記のトレー
ニング信号は、重み付け係数の推定を速く収束させるた
めに用いられる。ここで、複素減算器49と重み付け係
数推定回路51はパラメータ推定手段に相当する。
だけでなく複数のセクタアンテナ群の受信信号を用いて
いるので、マルチパス伝搬路条件で効率良く受信電力を
得ることができる。図4Aに示した伝搬状況で具体的に
説明すると、アンテナ素子13a,14aからの受信信
号だけでなく、アンテナ素子13b,14bからの受信
信号を用いているので、パス1の電力だけでなくパス2
の電力を受信することができる。また、図4Aに示すよ
うに受信電力が無視できない干渉波が到来する場合、受
信信号を線形合成するので干渉波を除去することが可能
となる。
を用いて線形合成する場合を説明したが、アンテナ素子
13a,14a,13b,14bの受信信号を用いる場
合も同様である。
チパス伝搬路条件で効率良く受信電力を得ることがで
き、かつ干渉波を除去することが可能となり、マルチパ
ス伝搬路条件で干渉波が無視できない状況でも良好に動
作するアダプティブ・アレー受信機を実現できる。
セル方式に利用すると効果的である。
図。
地局のセクタアンテナの配置図である。
示す図、Bは伝送に用いるフレーム構成図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 異なるアンテナ指向性を有するM(2以
上の整数)組のセクタアンテナ群から構成され、各セク
タアンテナ群はアンテナ指向性が同一のL(2以上の整
数)本のアンテナ素子から成り、これらアンテナ素子か
らの受信信号を出力するアンテナ受信手段と、 予め定めたN(1以上M以下の整数)組の上記セクタア
ンテナ群が出力するNL個の受信信号を、重み付け係数
で線形合成することにより合成信号を生成するアレー合
成手段と、 上記合成信号と、判定信号と、線形合成される上記NL
個の受信信号とを入力とし、上記合成信号と上記判定信
号との差分を誤差信号として、その誤差信号の平均2乗
が最小となるように上記重み付け係数を制御するパラメ
ータ推定手段と、 上記合成信号を入力として信号判定を行い、上記判定信
号を出力する信号判定手段とから構成されることを特徴
とするアダプティブ・アレー受信機。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP27335596A JP3287538B2 (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | アダプティブ・アレー受信機 |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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JP27335596A Expired - Fee Related JP3287538B2 (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | アダプティブ・アレー受信機 |
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CN1145239C (zh) * | 2000-03-27 | 2004-04-07 | 信息产业部电信科学技术研究院 | 一种改进智能天线阵列覆盖范围的方法 |
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JP2002204227A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Kyocera Corp | フレーム同期回路 |
CN100392425C (zh) * | 2004-05-21 | 2008-06-04 | 粟毅 | 一种应用于超宽带信号激励下线性阵列的波束形成系统 |
EP2187538B1 (en) | 2007-08-30 | 2014-11-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Radio signal demodulating device |
-
1996
- 1996-10-16 JP JP27335596A patent/JP3287538B2/ja not_active Expired - Fee Related
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