JP4184854B2 - 電波送受信装置及び電波送受信方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波送受信装置及び電波送受信方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年の無線通信技術の発達に伴い、複数のアンテナ素子を用いた通信方法として、アダプティブアレイ、ダイバシチ、MIMO(Multi-input Multi-output)等の技術が多く利用されるようになっている。これらの無線通信技術においては、アンテナ素子間の相関を低減することにより受信側においてノイズやフェージングによる影響の少ない通信が可能となっている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
このようにアンテナ素子間の相関が低減された通信を実現するために、アンテナ素子間の距離をある程度大きくして設置する方法、異なる偏波方向を有するアンテナ素子を組み合わせる方法が提案されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−259950号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した異なる偏波方向を有するアンテナ素子を利用した技術においては、各アンテナ素子の偏波方向は予め定められており、送信側アンテナと受信側アンテナ間の環境によっては、受信側アンテナ素子によって受信される電波の偏波方向が変動するため受信される受信電力が十分得られない場合があった。また、空間的に分離された受信側アンテナ素子間において受信される電波の偏波面が一様でなく、アンテナ素子の偏波方向と受信電波の偏波方向がずれて受信電力が十分得られない場合もあった。このように受信電力が低下すると、結果として伝送容量が低下してしまうという問題があった。
【0006】
上記問題点を解決する為、予め環境に合わせてそれぞれのアンテナ素子の偏波方向を調整して設置することも考えられるが、この場合、一時的に受信電力は確保できても、逐次変動する環境に適応的に対応して受信電力を確保することは困難である。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、逐次変動する環境であってもアンテナ素子間の相関を低減しつつ伝送容量を十分に確保することが可能な電波送受信装置及び電波送受信方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明者らは様々な検討を行った。本発明者らは受信環境に応じて効率的な受信を行うために、アンテナ素子間の距離をある程度大きくして設置する方法、異なる偏波方向を有するアンテナ素子を組み合わせる方法を使い分けることに着目した。すなわち、受信信号に基づいて最適なアンテナ素子を自動的に選択することにより、効率的な電波の受信が可能であることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいてなされたものである。
【0009】
本発明の電波送受信装置は、異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置であって、アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信手段と、アンテナ素子のそれぞれと信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、アンテナ素子を信号受信手段に接続するアンテナ制御手段と、複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報をアンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ選択手段と、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報をアンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ決定手段とを備え、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第1の組み合わせとして複数生成し、アンテナ決定手段は、第1の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第2の組み合わせをさらに選択し、第2の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、到来波広がりが特定の閾値より大きい場合は第2の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する。
或いは、本発明の電波送受信装置は、異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置であって、アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信手段と、アンテナ素子のそれぞれと信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、アンテナ素子を信号受信手段に接続するアンテナ制御手段と、複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報をアンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ選択手段と、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報をアンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ決定手段とを備え、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の2本のアンテナ素子の組み合わせである第3の組み合わせを生成し、アンテナ決定手段は、第3の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、交差偏波識別度が特定の閾値より小さい場合は第3の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する。
或いは、本発明の電波送受信装置は、異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置であって、アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信手段と、アンテナ素子のそれぞれと信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、アンテナ素子を信号受信手段に接続するアンテナ制御手段と、複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報をアンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ選択手段と、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含 まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報をアンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ決定手段とを備え、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第1の組み合わせとして複数生成するとともに、それぞれのアンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の2本のアンテナ素子の組み合わせである第3の組み合わせを生成し、アンテナ決定手段は、第1の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第2の組み合わせをさらに選択し、第2の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、第3の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、交差偏波識別度が到来波広がりから求められた特定の閾値より小さい場合は第3の組み合わせを、交差偏波識別度が到来波広がりから求められた特定の閾値より大きい場合は第2の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する。
【0010】
本発明の電波送受信方法は、異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置における電波受信方法であって、信号受信手段が、アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信ステップと、アンテナ制御手段が、アンテナ素子のそれぞれと信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、アンテナ素子を信号受信手段に接続するアンテナ制御ステップと、アンテナ選択手段が、複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報をアンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ選択ステップと、アンテナ決定手段が、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報をアンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ決定ステップとを備え、アンテナ選択ステップでは、それぞれのアンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第1の組み合わせとして複数生成し、アンテナ決定ステップでは、第1の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第2の組み合わせをさらに選択し、第2の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、到来波広がりが特定の閾値より大きい場合は第2の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する。
或いは、本発明の電波送受信方法は、異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置における電波受信方法であって、信号受信手段が、アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信ステップと、アンテナ制御手段が、アンテナ素子のそれぞれと信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、アンテナ素子を信号受信手段に接続するアンテナ制御ステップと、アンテナ選択手段が、複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報をアンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ選択ステップと、アンテナ決定手段が、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報をアンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ決定ステップとを備え、アンテナ選択ステップでは、それぞれのアンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の2本のアンテナ素子の組み合わせである第3の組み合わせを生成し、アンテナ決定ステップでは、第3の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、交差偏波識別度が特定の閾値より小さい場合は第3の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する。
或いは、本発明の電波送受信方法は、異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置における電波受信方法であって、信号受信手段が、アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信ステップと、アンテナ制御手段が、アンテナ素子のそれぞれと信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、アンテナ素子を信号受信手段に接続するアンテナ制御ステップと、アンテナ選択手段が、複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含 まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報をアンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ選択ステップと、アンテナ決定手段が、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報をアンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を信号受信手段に接続させるアンテナ決定ステップとを備え、アンテナ選択ステップでは、それぞれのアンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第1の組み合わせとして複数生成するとともに、それぞれのアンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の2本のアンテナ素子の組み合わせである第3の組み合わせを生成し、アンテナ決定ステップでは、第1の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第2の組み合わせをさらに選択し、第2の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、第3の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、交差偏波識別度が到来波広がりから求められた特定の閾値より小さい場合は第3の組み合わせを、交差偏波識別度が到来波広がりから求められた特定の閾値より大きい場合は第2の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する。
【0011】
本発明の電波送受信装置及び電波送受信方法によれば、アンテナ選択手段が種々の偏波方向を有する複数のアンテナ素子の組み合わせを生成し、アンテナ決定手段が生成されたアンテナ素子の受信信号に基づいて特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、アンテナ制御手段がその決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子と信号受信手段とを接続するための制御信号を生成することによりそのアンテナ素子を信号受信手段に接続し、信号受信手段がそれらのアンテナ素子の受信信号を受信する。これにより、受信環境に応じて最適なアンテナ素子の組み合わせを選択して電波を受信することができる。
【0012】
また、本発明の電波送受信装置では、それぞれのアンテナ素子群のアンテナ素子数は同一であるとともに、全てのアンテナ素子はアンテナ素子群間で同一の偏波方向であり、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から同数かつ同一の偏波方向のアンテナ素子をアンテナ素子の組み合わせとして生成することも好ましい。異なる偏波方向のアンテナ素子を空間的に分散して配置し、各アンテナ素子群から同数かつ同一偏波方向のアンテナ素子を選択して受信信号を受信することにより、相関が低減されたアンテナ素子の組み合わせのバリエーションが増加するとともに、容易に受信環境に応じた最適なアンテナ素子の組み合わせを選択して電波を受信することができる。
【0013】
また、本発明の電波送受信装置では、送信側のアンテナ素子数の情報を受信する情報受信手段をさらに備え、信号受信手段における信号処理方式がMIMOであり、情報受信手段によって受信された送信側のアンテナ素子数が電波送受信装置の全アンテナ素子数以下である場合には、アンテナ選択手段は、生成するアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子数を送信側のアンテナ素子数と同数とし、情報受信手段によって受信された送信側のアンテナ素子数が電波送受信装置の全アンテナ素子数より大きい場合には、アンテナ選択手段は、生成するアンテナ素子の組み合わせを電波送受信装置の全アンテナ素子の組み合わせとすることも好ましい。情報受信手段が送信側のアンテナ素子数を受信し、信号処理方式がMIMOである場合にはアンテナ選択手段はアンテナ素子の組み合わせ中のアンテナ素子数を送信側のアンテナ素子数に近くなるように選択する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせを選択する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、無駄なアンテナ素子による電力の浪費を防ぐことができる。
【0014】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ決定手段は、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおける2つのアンテナ素子間の相関係数を計算し、相関係数が最小である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定することも好ましい。アンテナ決定手段が、生成されたアンテナ素子の組み合わせの中からそれぞれのアンテナ素子間の相関係数を計算して使用する組み合わせを決定するので、受信環境に応じてアンテナ素子間の相関を確実に低減することが可能となる。
【0015】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ決定手段は、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおいて信号受信手段によって受信される受信信号の伝送容量を計算し、伝送容量が最大である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定することも好ましい。アンテナ決定手段が、生成されたアンテナ素子の組み合わせの中から伝送容量を計算して使用する組み合わせを決定するので、受信環境に応じて伝送容量が十分確保された電波の受信を実現することできる。
【0016】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及び互いに偏波方向の直交する2本ずつのアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、アンテナ決定手段は、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおける2つのアンテナ素子間の相関係数を計算し、相関係数が最小である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定することも好ましい。アンテナ選択手段が、相関の確実に低減される組み合わせに限定してアンテナ素子の組み合わせを生成する。そして、アンテナ決定手段はその限定された組み合わせについてのみ相関係数を計算する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、アンテナ素子間の相関を十分に低減することができる。
【0017】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及び互いに偏波方向の直交する2本ずつのアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、アンテナ決定手段は、アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおいて信号受信手段によって受信される受信信号の伝送容量を計算し、伝送容量が最大である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定することも好ましい。アンテナ選択手段が、相関の確実に低減される組み合わせに限定してアンテナ素子の組み合わせを生成する。そして、アンテナ決定手段はその限定された組み合わせについてのみ受信信号の伝送容量を計算する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【0018】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第1の組み合わせとして複数生成し、アンテナ決定手段は、第1の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第2の組み合わせをさらに選択し、第2の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、到来波広がりが特定の閾値より大きい場合は第2の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定することも好ましい。アンテナ選択手段が相関の確実に低減される単一偏波のアンテナ素子の組み合わせを生成し、アンテナ決定手段が受信電力が最大である単一偏波のアンテナ素子の組み合わせをさらに選択し、到来波広がりを計算する。そして、アンテナ決定手段はその到来波広がりに基づいて単一偏波のアンテナ素子の組み合わせにおける垂直水平偏波のアンテナ素子の組み合わせに対する受信信号の伝送容量の優位性を判断する。これにより、交差偏波識別度の変化が少ない環境であって到来波広がりが大きい環境においては、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【0019】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の2本のアンテナ素子の組み合わせである第3の組み合わせを生成し、アンテナ決定手段は、第3の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、交差偏波識別度が特定の閾値より小さい場合は第3の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定することも好ましい。アンテナ選択手段が相関の確実に低減される水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせを生成し、アンテナ決定手段が交差偏波識別度を計算する。そして、アンテナ決定手段はその交差偏波識別度に基づいて水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせにおける受信信号の伝送容量の優位性を判断する。これにより、到来波広がりの変化が少ない環境であって交差偏波識別度が小さい環境においては、全てのアンテナ素子の組み合わせを選択する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【0020】
また、本発明の電波送受信装置では、アンテナ選択手段は、それぞれのアンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第1の組み合わせとして複数生成するとともに、それぞれのアンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の2本のアンテナ素子の組み合わせである第3の組み合わせを生成し、アンテナ決定手段は、第1の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第2の組み合わせをさらに選択し、第2の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、第3の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、交差偏波識別度が到来波広がりから求められた特定の閾値より小さい場合は第3の組み合わせを、交差偏波識別度が到来波広がりから求められた特定の閾値より大きい場合は第2の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定することも好ましい。アンテナ選択手段が水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせ、並びに単一偏波のアンテナ素子の組み合わせを相関の確実に低減される組み合わせとして生成する。そして、アンテナ決定手段が受信電力が最大である単一偏波のアンテナ素子の組み合わせをさらに選択し、到来波広がりと交差偏波識別度を計算する。アンテナ決定手段はその到来波広がりと交差偏波識別度に基づいて水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせと単一偏波のアンテナ素子の組み合わせにおける受信信号の伝送容量の優位性を判断する。これにより、到来波広がり及び交差偏波識別度が変化する環境であっても、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【0021】
また、本発明の電波送受信装置では、送信側のアンテナ素子数の情報を受信する情報受信手段と、情報受信手段により受信されたアンテナ数と、信号受信手段により受信された受信信号と、アンテナ決定手段により計算された交差偏波識別度及び到来波広がりとに基づいてダイバシチ、アダプティブアレイ、MIMOのいずれかを信号処理方式として選択し、信号受信手段を信号処理方式に基づいて動作させる受信制御手段とをさらに有し、アンテナ決定手段は、受信制御手段により信号処理方式としてダイバシチ又はアダプティブアレイが選択された場合には、第2の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定することも好ましい。情報受信手段が送信側のアンテナ素子数を受信し、アンテナ決定手段が第2及び第3の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて交差偏波識別度及び到来波広がりを計算する。そして、アンテナ決定手段が送信側のアンテナ素子数と受信信号と交差偏波識別度と到来波広がりとに基づいてダイバシチ、アダプティブアレイ、MIMOのうちから信号処理方式を選択する。これにより、受信環境に最適な信号処理方式を選択することができる。また、アンテナ決定手段は、信号処理方式としてダイバシチ又はアダプティブアレイが選択された場合には、受信電力が最大となる単一偏波のアンテナ素子の組み合わせを使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定する。これにより、ダイバシチ又はアダプティブアレイが信号処理方式として選択された場合に、計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態にかかる電波送受信装置について図面を参照して説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0023】
[第1実施形態]
まず、第1実施形態にかかる電波送受信装置の構成について説明する。図1は、本実施形態にかかる電波送受信装置の概略構成図である。本実施形態にかかる電波送受信装置1は、4つのアンテナ素子群10a、10b、10c、10dと本体部20とを含んで構成されている。
【0024】
4つのアンテナ素子群10a、10b、10c、10dは、その中心点が等間隔であり、地面から同一の高さになるように配置されている。また、隣接する各アンテナ素子群間の距離は隣接するアンテナ素子群に含まれるアンテナ素子間の相関を十分低減できる距離となっている。
【0025】
アンテナ素子群10aは、それぞれ4つのアンテナ素子101a〜104aから構成されている。アンテナ素子101a〜104aは、直線型の導体素子から成るダイポールアンテナであり、その偏波方向は導体素子の長手方向と一致している。アンテナ素子101aはその偏波方向が地面に対して垂直方向(以下、単に垂直方向という)であり、アンテナ素子103aはその偏波方向が地面に対して水平方向(以下、単に平行方向という)となるように設置されている。また、アンテナ素子101a、102a、103a、104aは地面に垂直な同一平面上に沿って設置されおり、それらの中心部において互いに支持されている。アンテナ素子102aはその偏波方向が水平方向からアンテナ素子101a、103aを含む平面に沿って45°傾いており、アンテナ素子104aはその偏波方向が水平方向からアンテナ素子102aとは逆方向に45°傾いている。その他のアンテナ素子群10b、10c、10dも、アンテナ素子群10aと同様の構成となっており、それぞれアンテナ素子101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dにより構成されている。さらに、全てのアンテナ素子101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dは同一平面上に沿うように設置されている。
【0026】
図2は、アンテナ素子群がアンテナ固定部により支持された状態を部分的に示す斜視図である。図2に示すように、アンテナ素子群10a、10b、10c、10dは、アンテナ固定部106により所望の方向に向くように固定されている。アンテナ素子群10a、10b、10c、10dはそれぞれ、その中心部が円柱状のアンテナ支持部材105a〜105dの一端により固定されている。アンテナ固定部106は、短手方向に延びる溝が長手方向に等間隔に複数設けられた棒状の固定部材107と、その溝を覆うようにしてアンテナ支持部材105a〜105dを圧着して固定するための圧着部材108a〜108dにより構成されている。アンテナ支持部材105a〜105dの他端部は、アンテナ固定部106の溝に沿うようにアンテナ固定部106と固定部材108a〜108dの間に貫通されている。このようにして、アンテナ素子群10a〜10dは、アンテナ固定部106と固定部材108a〜108dとが圧着されることにより、所望の方向に支持される。このような構成によって、アンテナ素子群10a、10b、10c、10dを、アンテナ支持部材107が貫通される溝を変更することによって、様々な間隔で設置することが可能となる。
【0027】
図1に戻って、本体部20は、それぞれのアンテナ素子101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dによって受信された受信信号の中から選択して信号処理を行う部分である。また、本体部20は、機能的な構成要素として、図1に示すように、スイッチ部201と、信号受信部202(信号受信手段)と、アンテナ制御部203(アンテナ制御手段)と、アンテナ選択部204(アンテナ選択手段)と、アンテナ決定部205(アンテナ決定手段)とを備えて構成される。アンテナ素子101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dとスイッチ部201とは、アンテナ素子101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dのそれぞれから伸びる信号線をスイッチ部201の入力ポートに接続することにより電気的に接続されている。以下、本体部20の各構成要素について詳細に説明する。
【0028】
スイッチ部201は、アンテナ制御部203の制御信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dと信号受信部202との接続や切断を行うスイッチである。ここで、図1に示すように、アンテナ素子素子101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dから伸びる信号線は、それぞれ、スイッチ部における入力ポート♯1〜♯16に接続されている。スイッチ部201はこれらの入力ポートと信号受信部202が接続されている出力ポートとの接続や切断を行う。
【0029】
信号受信部202は、スイッチ部201を介して接続されたアンテナ素子101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dの受信信号を受信し、それらの受信信号を選択あるいは重畳させることにより信号処理を行う部分である。信号受信部202は、その信号処理方式として、ダイバシチ、アダブティブアレイ、MIMOの各方式を使用することができる。
【0030】
アンテナ制御部203は、アンテナ素子101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dのそれぞれと信号受信部202とを接続するための制御信号を生成しスイッチ部201に送出する部分である。スイッチ部201は、この制御信号を受信しアンテナ素子101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dのそれぞれを信号受信部202に接続する。より具体的には、アンテナ制御部203は、アンテナ選択部204から選択素子情報(詳細は後述する。)を受信し、アンテナ決定部205から決定素子情報(詳細は後述する。)を受信する。その後、選択素子情報または決定素子情報により特定されたアンテナ素子を信号受信部202と接続し、上記情報に含まれないアンテナ素子を信号受信部202から切断するための制御信号を生成し送出する。
【0031】
アンテナ選択部204は、アンテナ素子101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dの中から複数のアンテナ素子を選択することによって複数のアンテナ素子の組み合わせを生成する部分である。この選択は、アンテナ素子群10a〜10dからそれぞれ1本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及びアンテナ素子群10a〜10dからそれぞれ2本ずつであって互いに直交するアンテナ素子の組み合わせであって、選択しうる全ての組み合わせについて行う。例えば、このようなアンテナ素子の組み合わせとしては、1本ずつのアンテナ素子の組み合わせとしては、アンテナ素子101a、102b、101c、101dの組み合わせが挙げられる。また、2本ずつの直交するアンテナ素子の組み合わせとしては、アンテナ素子101a、103a、102b、104b、101c、103c、102d、104dの組み合わせが挙げられる。アンテナ選択部204は、1組のアンテナ素子の組み合わせの生成の都度、そのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報をアンテナ制御部203に通知する。これにより、アンテナ制御部203がスイッチ部201に制御信号を生成して送出することにより、そのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子が信号受信部202に接続される。その後、処理をアンテナ決定部205に移す。より具体的に、アンテナ選択部204が、アンテナ素子の組み合わせとしてアンテナ素子103a、103b、103c、103dを選択した場合を想定する。この場合は、選択素子情報として、スイッチ部201における入力ポート情報♯1〜♯16の中からアンテナ素子103a、103b、103c、103dに対応する入力ポート「#3」「#7」「#11」「#15」が選択されるように選択素子情報を生成する。次に、アンテナ決定部205からの応答信号が受信された後、次のアンテナ素子の組み合わせを選択し、同様の動作を繰り返す。
【0032】
アンテナ決定部205は、アンテナ選択部204によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号を信号受信部202を介して受信し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおける2つのアンテナ素子間の相関係数を計算する。アンテナ決定部205は、アンテナ選択部204によって生成された全てのアンテナ素子の組み合わせについて相関係数を計算する。計算された相関係数が最小であるアンテナ素子の組み合わせを特定して決定する。決定したアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報を生成しアンテナ制御部203に通知する。決定素子情報は、選択素子情報と同様に、決定したアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の入力ポート情報を含んでいる。
【0033】
続いて、本実施形態にかかる電波送受信装置1の動作について説明し、併せて、本発明の実施形態にかかる電波送受信方法について説明する。図3は、本実施形態にかかる電波送受信装置1の動作を示すフローチャートである。
【0034】
まず、アンテナ選択部204により、アンテナ素子101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dのうちからアンテナ素子の組み合わせが生成される(ステップS01)。ここで、アンテナ素子の組み合わせの生成は、アンテナ素子群10a〜10dからそれぞれ1本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及びアンテナ素子群10a〜10dからそれぞれ2本ずつであって互いに直交するアンテナ素子の組み合わせの中から、1組ずつ行う。
【0035】
次に、選択されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報がアンテナ制御部203に通知され、スイッチ部201が制御される。これにより、信号受信部202と、選択されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子とが接続される(ステップS02)。
【0036】
信号受信部202により、接続されたアンテナ素子の受信信号が受信され、アンテナ決定部205に送出される(ステップS03)。
【0037】
アンテナ決定部205により、全ての受信信号が受信されると全ての2つのアンテナ素子間の相関係数ρが計算される(ステップS04)。なお、相関係数は一方の受信信号をs1(t)、他方の受信信号をs2(t)とすると、式(1)によって求められる。
【数1】
「ここで、*は共役複素数、<>は時間平均値を表す」
求められた全ての2つのアンテナ素子間の相関係数ρ1〜ρN(Nは、2つのアンテナ素子の可能な組み合わせ数を示す)の中から最大値ρmaxを特定する(ステップS05)。
【0038】
次に、アンテナ選択部204により全てのアンテナ素子の組み合わせが生成されたかどうかが判定され、全てのアンテナ素子の組み合わせが生成されていない場合には(ステップS06:NO)、次のアンテナ素子の組み合わせについてステップS01〜ステップS05の動作を繰り返す。全てのアンテナ素子の組み合わせが生成されている場合には(ステップS06:YES)、処理をステップS07に移行する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせに対して相関係数の最大値ρmax(1)〜ρmax(K)(Kは、アンテナ選択部204で生成されたアンテナ素子の組み合わせ数を示す)が導き出される。
【0039】
上記のようにして、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに対して相関係数の最大値ρmax(1)〜ρmax(K)が導き出された後、アンテナ決定部205により相関係数の最大値ρmax(1)〜ρmax(K)が最小であるアンテナ素子の組み合わせが決定される(ステップS07)。アンテナ決定部205により、決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の入力ポート情報で構成される決定素子情報が、アンテナ制御部203に通知される。これにより、アンテナ決定部205によりアンテナ素子の組み合わせとして決定されたアンテナ素子が信号受信部202に接続される(ステップS08)。
【0040】
以上のような手順により、信号受信部202による信号処理が開始される。
【0041】
以上説明した第1実施形態によれば、アンテナ選択部204が種々の偏波方向を有する複数のアンテナ素子の組み合わせを生成し、アンテナ決定部205が生成されたアンテナ素子の受信信号に基づいて特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する。アンテナ制御部203がその決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子と信号受信部202とを接続するための制御信号を生成することによりそのアンテナ素子を信号受信手段に接続する。そして、信号受信部202がそれらのアンテナ素子の受信信号を受信する。これにより、受信環境に応じて最適なアンテナ素子の組み合わせを選択して電波を受信することができる。アンテナ選択部204が、相関の確実に低減される組み合わせに限定してアンテナ素子の組み合わせを生成する。そして、アンテナ決定部205はその限定された組み合わせについてのみ相関係数を計算する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、アンテナ素子間の相関を十分に低減することができる。
【0042】
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態における電波送受信装置2の基本的構成は、第1実施形態における電波送受信装置1の構成と同様であるので、各構成要素には同一の符合を付しその説明は省略すると共に、以下において第1実施形態との相違点について詳述する。
【0043】
信号受信部202は、その信号処理方式として、MIMOを採用して信号処理を行う。
【0044】
また、アンテナ選択部204は、各アンテナ素子群10a〜10dから1本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、そのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の偏波方向が同一のもの(第1の組み合わせ)を生成する機能をさらに有する。例えば、このような第1の組み合わせの例としては、アンテナ素子101a、101b、101c、101dの組み合わせ、アンテナ素子102a、102b、102c、102dの組み合わせ等が挙げられる。
【0045】
アンテナ決定部205は、上記第1の組み合わせのうちマスタ素子群としてのアンテナ素子群10aに含まれるアンテナ素子101a〜104aの受信信号を、信号受信部202を介して順に受信する。ここで、マスタ素子群とは、アンテナ素子群10a〜10dの中から予め特定しておいた1つのアンテナ素子群である。そして、第1の組み合わせの中から受信信号の平均値が最大であるアンテナ素子101a〜104aを含むアンテナ素子の組み合わせ(第2の組み合わせ)を選択する。例えば、アンテナ素子101a〜104aのうち、アンテナ素子101aの受信信号の平均値が最大である場合は、アンテナ素子101aを含むアンテナ素子の組み合わせである(101a、101b、101c、101d)を第1の組み合わせの中から選択する。その後、第2の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報(例えば、「#1」、「#5」、「#9」、「#13」を含む情報)をアンテナ制御部203に通知し、スイッチ部201を制御する。そして、第2の組み合わせに含まれるアンテナ素子の4つの受信信号より、到来方向推定を行い、その標準偏差を計算することにより到来波広がりSAを算出する。この到来波広がりSAと、予め設定されている到来波広がり閾値SAThとの比較を行い、第2の組み合わせの垂直と水平の偏波方向のアンテナ素子の組み合わせ(垂直水平偏波素子)に対する受信信号の伝送容量の優位性を判断する。
【0046】
到来波広がり閾値SAThの設定は以下のようにして行う。図4は、交差偏波識別度(Γ)の変化が十分小さい環境であって、各アンテナ素子群10a〜10dの中心点間の距離が5λ(λは受信電波の波長を示す)の場合の、第2の組み合わせ(単一偏波素子)及び垂直と水平の偏波方向のアンテナ素子の組み合わせ(垂直水平偏波素子)における到来波広がりSAとMIMOにおける受信信号の伝送容量Cとの関係を示す図である。交差偏波識別度Γは、アンテナ設置箇所で垂直水平偏波素子により事前に測定することにより知ることができる。図4の例によれば、交差偏波識別度Γ=6dBで一定である受信環境においては、SAが1.2°以上であれば単一偏波素子の方が垂直水平偏波素子より伝送容量が大きいことから、第1の組み合わせの垂直水平偏波素子に対する伝送容量の優位性が高いと判断できる。従って、この場合は到来波広がり閾値SATh=1°と設定しておく。
【0047】
アンテナ決定部205は、このようにして設定された到来波広がり閾値SThと到来波広がりSAとの比較を行い、SA>SAThである場合には第2の組み合わせが垂直水平偏波素子に対して伝送容量において優位であると判定し、第2の組み合わせをアンテナ素子の組み合わせとして決定する。
【0048】
続いて、第2実施形態にかかる電波送受信装置の動作について説明し、併せて、本発明の第2実施形態にかかる電波送受信方法について説明する。以下、図5を参照して本実施形態における電波送受信装置2の動作を説明する。図5に示すステップS31〜S38の各処理は、第1実施形態において詳述したステップS01〜S08の各処理(図3参照)と、それぞれ同一であるので、第1実施形態とは異なるステップS21〜S30の処理について説明する。
【0049】
まず、アンテナ選択部204により、偏波方向が同一である第1の組み合わせが1組ずつ生成される(ステップS21)。ここでは、(101a、101b、101c、101d)、(102a、102b、102c、102d)、(103a、103b、103c、103d)、(104a、104b、104c、104d)のうち1つの組み合わせが選択され生成される。
【0050】
次に、生成されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報がアンテナ制御部203に通知され、スイッチ部201が制御される。これにより、信号受信部202と、生成されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子とが接続される(ステップS22)。例えば、アンテナ素子101a、101b、101c、101dの組み合わせが生成されれば、アンテナ素子101a、101b、101c、101dが信号受信部202に接続される。
【0051】
アンテナ決定部205により、接続されたアンテナ素子のうちマスタ素子群であるアンテナ素子群10aに含まれるアンテナ素子(例えば、101a)の受信信号が受信され、その受信信号の時間平均値<s(t)>が算出される(ステップS23)。
【0052】
次に、アンテナ選択部204により全てのアンテナ素子の組み合わせが生成されたかどうかが判定され、全てのアンテナ素子の組み合わせが生成されていない場合には(ステップS24:NO)、次のアンテナ素子の組み合わせ(例えば、102a、102b、102c、102d)についてステップS21〜ステップS23の動作を繰り返す。全てのアンテナ素子の組み合わせが生成されている場合には(ステップS24:YES)、処理をステップS25に移行する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせに対してアンテナ素子群10aの受信信号の時間平均値<s101a(t)>、<s102a(t)>、<s103a(t)><s104a(t)>が算出される(s101a(t)、s102a(t)、s103a(t)、s104a(t)は、それぞれアンテナ素子101a、102a、103a、104aの受信信号を示す)。
【0053】
アンテナ決定部205により、これらの受信信号の時間平均値の中から最大値が特定され、第1の組み合わせの中からその最大値の受信信号が受信されたアンテナ素子101a〜104aを含むアンテナ素子の組み合わせを第2の組み合わせとして選択する。例えば、<s101a(t)>が最大値であった場合は、アンテナ素子101a、101b、101c、101dを第2の組み合わせとして選択する(ステップS25)。
【0054】
次に、アンテナ決定部205によって第2の組み合わせに含まれるアンテナ素子の入力ポート情報で構成される選択素子情報(例えば、「#1」、「#5」、「#9」、「#13」を含む情報)が、アンテナ制御部203に通知され、スイッチ部201が制御される(ステップS26)。これにより、信号受信部202を介して第2の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号が受信される(ステップS27)。受信されたこれらの受信信号により到来波広がりSAが計算される(ステップS28)。
【0055】
アンテナ決定部205により、このようにして計算された到来波広がりSAと予め定められた到来波広がり閾値SThとが比較される(ステップS29)。ここで、SA>SAThである場合は(ステップS29:YES)、第2の組み合わせを使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定される。一方、SA≦SAThである場合は(ステップS29:NO)、第1実施形態の電波送受信装置1のステップS01〜S08における動作と同様にして、使用するアンテナ素子の組み合わせが決定される(ステップS31〜S38)。
【0056】
以上のような手順により、信号受信部202による信号処理が開始される。
【0057】
以上説明した第2実施形態によれば、アンテナ選択部204が相関の確実に低減される単一偏波のアンテナ素子の組み合わせを生成し、アンテナ決定部205が受信電力が最大である単一偏波のアンテナ素子の組み合わせをさらに選択し、到来波広がりを計算する。そして、アンテナ決定部205はその到来波広がりに基づいて単一偏波のアンテナ素子の組み合わせにおける垂直水平偏波のアンテナ素子の組み合わせに対する受信信号の伝送容量の優位性を判断する。これにより、交差偏波識別度の変化が少ない環境であって到来波広がりが大きい環境においては、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【0058】
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図6は、本実施形態にかかる電波送受信装置の構成図である。本実施形態における電波送受信装置3の基本的構成は、第1実施形態における電波送受信装置1の構成と同様であるので、各構成要素には同一の符合を付しその説明は省略すると共に、以下において第1実施形態との相違点について詳述する。
【0059】
なお、本実施形態は、送信側のアンテナ素子(図示せず)の偏波方向が垂直あるいは水平である場合に適用した時の本発明の適用例である。
【0060】
信号受信部202は、その信号処理方式として、MIMOを採用して信号処理を行う。
【0061】
また、アンテナ選択部204は、各アンテナ素子群10a〜10dから1本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、そのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の偏波方向が同一のもの(第1の組み合わせ)を複数生成する機能をさらに有する。ここでは、(101a、101b、101c、101d)、(102a、102b、102c、102d)、(103a、103b、103c、103d)、(104a、104b、104c、104d)のうち1つの組み合わせが選択され生成される。また、アンテナ選択部204は、各アンテナ素子群10a〜10dから選択された垂直偏波及び水平偏波の2本のアンテナ素子の組み合わせ(第3の組み合わせ)を選択する機能も有する。ここでは、(101a、103a、101b、103b、101c、103c、101d、103d)が選択され第3の組み合わせとして生成される。
【0062】
アンテナ決定部205は、上記第1の組み合わせのうちマスタ素子群としてのアンテナ素子群10aに含まれるアンテナ素子101a〜104aの受信信号を、信号受信部202を介して順に受信する。ここで、マスタ素子群とは、アンテナ素子群10a〜10dの中から予め特定しておいた1つのアンテナ素子群である。そして、第1の組み合わせの中から受信信号の平均値が最大であるアンテナ素子101a〜104aを含むアンテナ素子の組み合わせ(第2の組み合わせ)を選択する。例えば、アンテナ素子101a〜104aのうち、アンテナ素子101aの受信信号の平均値が最大である場合は、アンテナ素子101aを含むアンテナ素子の組み合わせである(101a、101b、101c、101d)を第1の組み合わせの中から選択する。その後、第2の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報(例えば、「#1」、「#5」、「#9」、「#13」を含む情報)をアンテナ制御部203に通知し、スイッチ部201を制御する。そして、第2の組み合わせに含まれるアンテナ素子の4つの受信信号より、到来方向推定を行い、その標準偏差を計算することにより到来波広がりSAを算出する。この、到来方向推定は、例えば「アレーアンテナによる適応信号処理、菊間信良著、科学技術出版(1998)」に記載された方法を用いることができる。
【0063】
さらに、アンテナ決定部205は、上記第3の組み合わせのうちマスタ素子群のアンテナ素子群10aに含まれるアンテナ素子101a、103aの受信信号を信号受信部202を介して受信する。そして、2つの受信信号の比から交差偏波識別度Γ[dB]を算出する。
【0064】
アンテナ決定部205は、上記のようにして算出された到来波広がりSAと交差偏波識別度Γとに基づいて第2の組み合わせと第3の組み合わせとの伝送容量優位性を判断する。優位性の判断は、閾値格納部206に格納されたデータに基づいて行う。
【0065】
図7は、閾値格納部206に格納されたデータの構成図の一例を示す。閾値格納部206には、交差偏波識別度閾値ΓThが到来波広がりSAに関連づけて格納されている。図7の例によれば、各アンテナ素子群10a〜10dの中心点間の距離が5λ(λは受信電波の波長を示す)である場合の、第2の組み合わせ(単一偏波素子)と第3の組み合わせ(垂直水平偏波素子)とのMIMOにおける伝送容量Cの優位性を判断するための交差偏波識別度閾値ΓThが格納されている。より具体的には、SA=1[dB]である場合には、Γ≦6.0であれば、垂直水平偏波素子が伝送容量Cにおいて優位であり、Γ>6.0であれば、単一偏波素子が伝送容量Cにおいて優位であることを意味している。この閾値ΓThは、図4と同様にして、到来波広がりSA及び交差偏波識別度Γと受信信号の伝送容量Cとの関係により求め、予め閾値格納部206に格納しておく。
【0066】
図6に戻って、アンテナ決定部205は、求められた到来波広がりSAに基づいて閾値格納部206を参照し、到来波広がりSAが一致するレコードを検索する。そのレコードに格納された交差偏波識別度閾値ΓThを取得する。その後、取得された交差偏波識別度閾値ΓThと求められた交差偏波識別度値Γとの比較を行い、Γ≦ΓThである場合には第3の組み合わせが優位であると判定し、第2の組み合わせを使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定する。逆に、Γ>ΓThである場合には第2の組み合わせが優位であると判定し、第2の組み合わせを使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定する。
【0067】
続いて、第3実施形態にかかる電波送受信装置の動作について説明し、併せて、本発明の第3実施形態にかかる電波送受信方法について説明する。以下、図8を参照して本実施形態における電波送受信装置3の動作を説明する。図8に示すステップS41〜S48の各処理は、第2実施形態において詳述したステップS21〜S28の各処理(図5参照)と、それぞれ同一であるので、第2実施形態とは異なるステップS49〜S56の処理について説明する。
【0068】
ステップS48により到来波広がりSAが計算された後、各アンテナ素子群10a〜10dから垂直及び水平の偏波方向の2本のアンテナ素子を選択した組み合わせ(第3の組み合わせ)(101a、103a、101b、103b、101c、103c、101d、103d)が選択される(ステップS49)。
【0069】
次に、選択されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子101a、103a、101b、103b、101c、103c、101d、103dを特定するための選択素子情報がアンテナ制御部203に通知され、スイッチ部201が制御される。これにより、信号受信部202と、選択されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子101a、103a、101b、103b、101c、103c、101d、103dとが接続される(ステップS50)。
【0070】
アンテナ決定部205により、接続されたアンテナ素子101a、103a、101b、103b、101c、103c、101d、103dのうちマスタ素子群であるアンテナ素子群10aに含まれるアンテナ素子101a、103aの受信信号S101a(t)及びS103a(t)が受信される(ステップS51)。
【0071】
次に、アンテナ決定部205により、2つ受信信号の時間平均値の比から交差偏波識別度Γ[dB]が計算される(ステップS52)。
【0072】
その後、アンテナ決定部205により、ステップS48で算出された到来波広がりSAに基づいて閾値格納部206を参照することにより交差偏波識別度閾値ΓThが取得される。取得された交差偏波識別度閾値ΓThとステップS52で算出された交差偏波識別度Γとの比較が行われる(ステップS53)。アンテナ決定部205による比較の結果、Γ≦ΓThと判定された場合には(ステップS53:YES)、使用するアンテナ素子の組み合わせとして第3の組み合わせ(101a、103a、101b、103b、101c、103c、101d、103d)に決定される(ステップS56)。逆に、アンテナ決定部205による比較の結果、Γ>ΓThと判定された場合には(ステップS53:NO)、使用するアンテナ素子の組み合わせとして第2の組み合わせに決定される(ステップS55)。
【0073】
第2の組み合わせが使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定された場合には、アンテナ決定部205からアンテナ制御部203に対して、決定素子情報が送出され、スイッチ部201が制御される(ステップS56)。その結果、第2の組み合わせに含まれるアンテナ素子と信号受信部202が接続される。例えば、第3の組み合わせが決定された場合は、アンテナ素子101a、103a、101b、103b、101c、103c、101d、103dが信号受信部202に接続される。
【0074】
以上のような手順により、信号受信部202による信号処理が開始される。
【0075】
以上説明した第3実施形態によれば、アンテナ選択部204が水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせ、並びに単一偏波のアンテナ素子の組み合わせを相関の確実に低減される組み合わせとして生成する。そして、アンテナ決定部205が受信電力が最大である単一偏波のアンテナ素子の組み合わせをさらに選択し、到来波広がりと交差偏波識別度を計算する。アンテナ決定部205はその到来波広がりと交差偏波識別度に基づいて水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせと単一偏波のアンテナ素子の組み合わせにおける受信信号の伝送容量の優位性を判断する。これにより、到来波広がり及び交差偏波識別度が変化する環境であっても、全てのアンテナ素子の組み合わせを生成する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【0076】
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図9は、本実施形態にかかる電波送受信装置の構成図である。本実施形態における電波送受信装置4の基本的構成は、第1実施形態における電波送受信装置1の構成と同様であるので、各構成要素には同一の符合を付しその説明は省略すると共に、以下において第1実施形態との相違点について詳述する。
【0077】
信号受信部202は、その信号処理方式として、MIMOを採用して信号処理を行う。
【0078】
情報受信部207は、信号受信部202を介して送信側からのパイロット信号に含まれる送信側のアンテナ素子数NTを含む情報を受信し、アンテナ選択部204に送出する機能を有する。
【0079】
アンテナ選択部204は、送信側のアンテナ素子数NTが電波送受信装置4の全アンテナ素子数以下である場合には、生成するアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子数をNTとなるように選択する。一方、アンテナ選択部204は、送信側のアンテナ素子数NTが電波送受信装置4の全アンテナ素子数NRより大きい場合には、選択するアンテナ素子の組み合わせを電波送受信装置4の全アンテナ素子101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dの組み合わせとする。ここで、受信信号の伝送容量は式(2)に示すように送信側のアンテナ素子数と受信側のアンテナ素子数の小さいほうにより制限される。従って、このように選択することにより、受信側のアンテナ素子を無駄なく選択することが可能となる。
【0080】
続いて、第4実施形態にかかる電波送受信装置の動作について説明し、併せて、本発明の第4実施形態にかかる電波送受信方法について説明する。以下、図10を参照して本実施形態における電波送受信装置4の動作を説明する。
【0081】
図10は、この場合の電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
まず、情報受信部207により、送信側パイロット信号が受信され(ステップS61)、その信号から復号化された情報に含まれる送信側のアンテナ素子数NTが特定される。その後、送信側のアンテナ素子数NTの情報がアンテナ選択部204に送出され、アンテナ選択部204により、送信側のアンテナ素子数NTと電波送受信装置4の全アンテナ素子数NR(図9の場合NR=16)とが比較される(ステップS63)。
【0082】
NT>NRである場合には(ステップS63:NO)、アンテナ選択部204により、全てのアンテナ素子101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104dが選択され、アンテナ素子の組み合わせとして決定され(ステップS64)、処理をステップS72に移行する。
【0083】
一方、NT≦NRである場合には(ステップS63:NO)、アンテナ素子数がNRとなるようにアンテナ素子を選択することにより、アンテナ素子の組み合わせが生成される(ステップS65)。なお、アンテナ素子の選択は、複数のアンテナ素子群から均等に選ぶことが好ましい。例えば、NT=8であれば、各アンテナ素子群10a〜10dのそれぞれから2本ずつ、NT=7であれば各アンテナ素子群10a、10b、10c、10dからそれぞれ2本、2本、2本、1本ずつ選ぶ。これにより、アンテナ素子間の相関をより低減することができる。
【0084】
その後、第1実施形態におけるステップS02〜ステップS08の動作と同様にして、使用するアンテナ素子の組み合わせを決定し、切り替えが行われる(ステップS66〜ステップS72)。
【0085】
以上説明した第4実施形態によれば、情報受信部207が送信側のアンテナ素子数を受信し、信号処理方式がMIMOである場合にはアンテナ選択部204はアンテナ素子の組み合わせ中のアンテナ素子数を送信側のアンテナ素子数に近くなるように選択する。これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせを選択する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、無駄なアンテナ素子による電力の浪費を防ぐことができる。
【0086】
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態について説明する。図11は、本実施形態にかかる電波送受信装置の構成図である。本実施形態における電波送受信装置5の基本的構成は、第3実施形態における電波送受信装置3の構成と同様であるので、各構成要素には同一の符合を付しその説明は省略すると共に、以下において第3実施形態との相違点について詳述する。
【0087】
信号受信部202は、その信号処理方式として、MIMO、ダイバシチ、アダプティブアレイの中から選択して信号処理を行う。
【0088】
情報受信部207は、信号受信部202を介して送信側からのパイロット信号に含まれる送信側のアンテナ素子数NTを含む情報を受信し、アンテナ選択部204に送出する機能を有する。
【0089】
また、受信制御部208は、情報受信部207により受信されたアンテナ素子数NTと、信号受信部202により受信された受信信号と、アンテナ決定部205により計算された到来波広がりSA及び交差偏波識別度Γとに基づいて信号処理方式を決定する部分である。また、受信制御部208は、信号処理方式をMIMO、ダイバシチ、アダプティブアレイのいずれかに決定して、信号受信部202に通知し信号処理部202をその信号処理方式を用いて動作させる。また、受信制御部208は、決定された信号処理方式をアンテナ決定部205に通知する機能も有する。
【0090】
また、アンテナ決定部205は、受信制御部208により信号処理方式としてダイバシチ又はアダプティブアレイに決定された場合に、使用するアンテナ素子の組み合わせとして単一偏波素子である第2の組み合わせに決定する。
【0091】
続いて、第5実施形態にかかる電波送受信装置の動作について説明し、併せて、本発明の第5実施形態にかかる電波送受信方法について説明する。以下、図12を参照して本実施形態における電波送受信装置5の動作を説明する。図12に示すステップS81〜S92、ステップS104〜S107の各処理は、第3実施形態において詳述したステップS41〜S52、ステップS53〜S56の各処理(図8参照)と、それぞれ同一であるので、第3実施形態とは異なるステップS93〜S103の処理について説明する。
【0092】
アンテナ決定部205におけるステップS92までの動作が終わると、マスタ素子群における各アンテナ素子101a〜104aの受信信号と、計算された到来波広がりSA及び交差偏波識別度Γとが受信制御部208に出力される。
【0093】
その後、情報受信部207により、送信側のパイロット信号が受信され(ステップS93)、その信号から復号化された情報に含まれる送信側のアンテナ素子数NTが特定され、受信制御部208に出力される(ステップS94)。
【0094】
次に、受信制御部208により、そのアンテナ素子数NTが2以上であるかが判定される(ステップS95)。アンテナ素子数NTが1である場合には(ステップS95:NO)、MIMOは適していないため、信号処理方式としてダイバシチが決定され、信号受信部202の処理方式をダイバシチとして動作させる(ステップS97)。その後、処理をステップS102に移行する。
【0095】
アンテナ素子数NTが2以上である場合には(ステップS95:YES)、各アンテナ素子101a〜104aの受信信号のうちその時間平均値が最大のものSmaxが特定される(ステップS96)。そして、その最大値Smaxが所定の値S0以上であるかが判定される(ステップS98)。Smax<S0であると判定された場合には(ステップS98:NO)、MIMOは適していないため、信号処理方式としてアダプティブアレイが選択される(ステップS101)。その後、処理をステップS102に移行する。
【0096】
一方、Smax≧S0であると判定された場合には(ステップS98:YES)、交差偏波識別度Γが所定の値Γ0以上であり、かつ到来波広がりSAが所定の値SA0以下であるかどうかが判定される(ステップS99)。Γ≧Γ0、かつSA≦SA0であると判定された場合には(ステップS99:YES)、MIMOは適していないため、信号処理方式としてアダプティブアレイが決定される(ステップS101)。その後、処理をステップS102に移行する。
【0097】
一方、Γ<Γ0、またはSA>SA0であると判定された場合には(ステップS99:NO)、信号処理方式としてMIMOが決定される(ステップS100)。以下、第3実施形態における動作と同様にして、第2の組み合わせと第3の組み合わせから使用するアンテナ素子の組み合わせが決定される(ステップS104〜ステップS105)。
【0098】
これに対して、受信制御部208により、信号処理方式としてダイバシチ又はアダプティブアレイに決定された場合には、アンテナ決定部205により、第2の組み合わせが、使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定される(ステップ102)。その後、アンテナ決定部205からアンテナ制御部203に対して、決定素子情報が送出され、スイッチ部201が制御される(ステップS103)。その結果、第2の組み合わせに含まれるアンテナ素子と信号受信部202が接続される。
【0099】
以上説明した第5実施形態によれば、情報受信部207が送信側のアンテナ素子数NTを受信し、アンテナ決定部205が第2及び第3の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて交差偏波識別度Γ及び到来波広がりSAを計算する。そして、アンテナ決定部205が送信側のアンテナ素子数NTと受信信号と交差偏波識別度Γと到来波広がりSAとに基づいてダイバシチ、アダプティブアレイ、MIMOのうちから信号処理方式を選択する。これにより、受信環境に最適な信号処理方式を選択することができる。また、アンテナ決定部205は、信号処理方式としてダイバシチ又はアダプティブアレイが選択された場合には、受信電力が最大となる単一偏波のアンテナ素子の組み合わせを使用するアンテナ素子の組み合わせとして決定する。これにより、ダイバシチ又はアダプティブアレイが信号処理方式として選択された場合に、計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができる。
【0100】
上記第1〜第5実施形態にかかる電波送受信装置においては、アンテナ素子として、ダイポールアンテナを使用していたが、同じ偏波方向を有するアンテナであればこれらに限られない。例えば、ループアンテナ、八木アンテナ、モノポールアンテナ等をこれに代えて使用することも可能である。
【0101】
また、上記第1〜第5実施形態にかかる電波送受信装置においては、所定の同一平面上に設置されている所定の傾き及び本数のアンテナ素子が使用されていたが、この傾きや本数のバリエーションは、受信環境に応じてチューニングしても良いし、複数の平面上に設置されていても良い。これにより受信環境に応じて最適な信号処理を実現することが可能となる。また、アンテナ素子の本数のバリエーションを確保するため、スイッチ部201に設けられている入力ポートを増設分も含めて用意しておくことも好ましい。
【0102】
上記第1実施形態にかかる電波送受信装置においては、アンテナ選択部204により選択されたアンテナ素子の組み合わせに対して相関係数の最大値ρmax(1)〜ρmax(K)が導き出された後、アンテナ決定部205により相関係数の最大値ρmax(1)〜ρmax(K)が最小であるアンテナ素子の組み合わせが特定されていたが、これは、以下のような方法によりアンテナ素子の組み合わせを特定しても良い。すなわち、アンテナ選択部204により選択されたアンテナ素子の組み合わせに含まれる2つのアンテナ素子間の相関係数ρを計算し、その平均値ρavを計算する。その後、アンテナ決定部205により相関係数の平均値ρav(1)〜ρav(K)が最小となるアンテナ素子の組み合わせを特定する。
【0103】
上記第1実施形態にかかる電波送受信装置においては、アンテナ選択部204により選択されたアンテナ素子の組み合わせにおける相関係数ρが計算され、使用するアンテナ素子の組み合わせを決定していたが、これは式(2)により伝送容量Cを計算し、伝送容量が最大であるアンテナ素子の組み合わせを使用するアンテナ素子の組み合わせとしても良い。
【数2】
「ここで、detは行列式、Hはチャンネル応答行列、H*はその共役転置行列、Inはn行n列の単位行列、min(x,y)はxとyのうちの最小値、ρrは受信アンテナ素子におけるSN比を表す」
【0104】
これにより、全てのアンテナ素子の組み合わせを選択する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【0105】
上記第2実施形態にかかる電波送受信装置においては、第2の組み合わせである単一偏波素子の受信信号により到来波広がりSAを計算し、SAと到来波広がり閾値SAThとを比較することにより受信信号の伝送容量Cの優位なアンテナ素子の組み合わせを判定していたが、送信側のアンテナ素子の偏波方向が垂直あるいは水平である場合には以下のようにして判定しても良い。つまり、第3の組み合わせである垂直水平偏波素子の受信信号により交差偏波識別度Γを計算し、第3の組み合わせの単一偏波素子に対する伝送容量の優位性を判定することも可能である。
【0106】
図13は、この場合の電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【0107】
まず、アンテナ選択部204により垂直水平偏波素子の第3の組み合わせが生成される(ステップS121)。
【0108】
次に、選択素子情報がアンテナ制御部203に送出されることにより、信号受信部202と、生成されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子101a、103a、101b、103b、101c、103c、101d、103dとが接続される(ステップS122)。アンテナ決定部205により、信号受信部202を介して、第3の組み合わせに含まれるアンテナ素子101a、103a、101b、103b、101c、103c、101d、103dのうち、マスタ素子群としてのアンテナ素子群10aに含まれるアンテナ素子101a、103aの受信信号が受信される(ステップS123)。
【0109】
アンテナ決定部205により、この2つの受信信号により交差偏波識別度Γが計算される(ステップS124)。この交差偏波識別度Γと予め定められた交差偏波識別度閾値ΓThが比較される(ステップS125)。Γ<ΓThと判定された場合には(ステップS125:YES)、第3の組み合わせをアンテナ素子の組み合わせとして決定する(ステップS126)。一方、Γ≧ΓThと判定された場合には(ステップS125:YES)、第1実施形態の電波送受信装置1のステップS01〜S08における動作と全く同様にして、使用するアンテナ素子の組み合わせが決定される(ステップS127〜S134)。
【0110】
ここで、交差偏波識別度閾値ΓThの設定は以下のようにして行う。図14は、到来波広がりSAの変化が十分小さい環境であって、各アンテナ素子群10a〜10dの中心点間の距離が5λ(λは受信電波の波長を示す)の場合の、第2の組み合わせ(単一偏波素子)及び第3の組み合わせ(垂直水平偏波素子)における交差偏波識別度ΓとMIMOにおける受信信号の伝送容量Cとの関係を示す図である。図14の例によれば、到来波広がりSA=1°で一定である受信環境においては、Γが6dBより小さければ垂直水平偏波素子の方が単一偏波素子より伝送容量Cが大きいことから、第3の組み合わせの第2の組み合わせに対する伝送容量の優位性が高いと判断できる。従って、この場合は交差偏波識別度閾値ΓTh=6dBと設定しておく。
【0111】
これにより、アンテナ選択部204が相関の確実に低減される水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせを生成し、アンテナ決定部205が交差偏波識別度Γを計算する。そして、アンテナ決定部205はその交差偏波識別度Γに基づいて水平偏波及び垂直偏波のアンテナ素子の組み合わせにおける受信信号の伝送容量Cの優位性を判断する。これにより、到来波広がりの変化が少ない環境であって交差偏波識別度が小さい環境においては、全てのアンテナ素子の組み合わせを選択する場合に比べて計算量を低減することにより即時に使用するアンテナ素子を決定することができると同時に、伝送容量を十分に確保することができる。
【0112】
また、上記第3実施形態にかかる電波送受信装置においては、閾値格納部206に到来波広がりSAに対する交差偏波識別度閾値ΓThを予め格納しておき、これを参照することにより使用するアンテナ素子の組み合わせを決定していたが、これは以下のようにしても良い。つまり、閾値格納部206に、予め複数の交差偏波識別度Γに対する到来波広がり閾値SAThをその交差偏波識別度Γに関連づけて格納しておく。これをアンテナ決定部205において、計算された交差偏波識別度Γに基づいて到来波広がり閾値SAThを取得する。この到来波広がり閾値SAThと計算された到来波広がりSAを比較することにより使用するアンテナ素子の組み合わせを決定することができる。
【0113】
また、上記第4実施形態及び第5実施形態にかかる電波送受信装置においては、情報受信部207が、信号受信部207を介して受信する受信信号に含まれるパイロット信号を復号することによって、送信側のアンテナ素子数NTが特定されていたが、これは、他の様々な伝達手段により、特定することが可能である。例えば、電話回線、インターネット、別の無線通信手段等が挙げられる。
【0114】
【発明の効果】
本発明の電波送受信装置及び電波送受信方法によれば、種々の偏波方向を有する複数のアンテナ素子の組み合わせを生成し、生成されたアンテナ素子の受信信号に基づいて特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する。また、その決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子と信号受信手段とを接続するための制御信号を生成することによりそのアンテナ素子を信号受信手段に接続し、それらのアンテナ素子の受信信号を受信する。これにより、受信環境に応じて最適なアンテナ素子の組み合わせを選択して電波を受信することができる。その結果、逐次変動する環境であってもアンテナ素子間の相関を低減しつつ伝送容量を十分に確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態における電波送受信装置の構成図である。
【図2】アンテナ素子群がアンテナ固定部により支持された状態を部分的に示す斜視図である。
【図3】第1実施形態における電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】単一偏波素子及び垂直水平偏波素子における到来波広がりと伝送容量との関係を示す図である。
【図5】第2実施形態における電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図6】第3実施形態における電波送受信装置の構成図である。
【図7】図6の閾値格納部に格納されたデータの構成図である。
【図8】第3実施形態における電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図9】第4実施形態における電波送受信装置の構成図である。
【図10】第4実施形態における電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図11】第5実施形態における電波送受信装置の構成図である。
【図12】第5実施形態における電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図13】その他の実施形態における電波送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図14】単一偏波素子及び垂直水平偏波素子における交差偏波識別度と伝送容量との関係を示す図である。
【符号の説明】
1…電波送受信装置、10a〜10d…アンテナ素子群、101a〜104a、101b〜104b、101c〜104c、101d〜104d…アンテナ素子、202…信号受信部、203…アンテナ制御部、204…アンテナ選択部、205…アンテナ決定部。
Claims (16)
- 異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置であって、
前記アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信手段と、
前記アンテナ素子のそれぞれと前記信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、前記アンテナ素子を前記信号受信手段に接続するアンテナ制御手段と、
前記複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ選択手段と、
前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、前記複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ決定手段とを備え、
前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第1の組み合わせとして複数生成し、
前記アンテナ決定手段は、前記第1の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第2の組み合わせをさらに選択し、前記第2の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、前記到来波広がりが特定の閾値より大きい場合は前記第2の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する
電波送受信装置。 - 異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置であって、
前記アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信手段と、
前記アンテナ素子のそれぞれと前記信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、前記アンテナ素子を前記信号受信手段に接続するアンテナ制御手段と、
前記複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ選択手段と、
前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、前記複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ決定手段とを備え、
前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の2本のアンテナ素子の組み合わせである第3の組み合わせを生成し、
前記アンテナ決定手段は、前記第3の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、前記交差偏波識別度が特定の閾値より小さい場合は前記第3の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する
電波送受信装置。 - 異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置であって、
前記アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信手段と、
前記アンテナ素子のそれぞれと前記信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、前記アンテナ素子を前記信号受信手段に接続するアンテナ制御手段と、
前記複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ選択手段と、
前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、前記複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ決定手段とを備え、
前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第1の組み合わせとして複数生成するとともに、それぞれの前記アンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の2本のアンテナ素子の組み合わせである第3の組み合わせを生成し、
前記アンテナ決定手段は、前記第1の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第2の組み合わせをさらに選択し、前記第2の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、前記第3の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、前記交差偏波識別度が前記到来波広がりから求められた特定の閾値より小さい場合は前記第3の組み合わせを、前記交差偏波識別度が前記到来波広がりから求められた特定の閾値より大きい場合は前記第2の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する
電波送受信装置。 - それぞれのアンテナ素子群のアンテナ素子数は同一であるとともに、全てのアンテナ素子はアンテナ素子群間で同一の偏波方向であり、前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から同数かつ同一の偏波方向のアンテナ素子をアンテナ素子の組み合わせとして生成する請求項1〜3のいずれか一項に記載の電波送受信装置。
- 前記アンテナ決定手段は、前記到来波広がりが特定の閾値より小さい場合は、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおける2つのアンテナ素子間の相関係数を計算し、前記相関係数が最小である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する請求項1に記載の電波送受信装置。
- 前記アンテナ決定手段は、前記到来波広がりが特定の閾値より小さい場合は、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおいて前記信号受信手段によって受信される受信信号の伝送容量を計算し、前記伝送容量が最大である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する請求項1に記載の電波送受信装置。
- 前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及び互いに偏波方向の直交する2本ずつのアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、
前記アンテナ決定手段は、前記到来波広がりが特定の閾値より小さい場合は、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおける2つのアンテナ素子間の相関係数を計算し、前記相関係数が最小である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する請求項1に記載の電波送受信装置。 - 前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及び互いに偏波方向の直交する2本ずつのアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、
前記アンテナ決定手段は、前記到来波広がりが特定の閾値より小さい場合は、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおいて前記信号受信手段によって受信される受信信号の伝送容量を計算し、前記伝送容量が最大である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する請求項1に記載の電波送受信装置。 - 前記アンテナ決定手段は、前記交差偏波識別度が特定の閾値より大きい場合は、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおける2つのアンテナ素子間の相関係数を計算し、前記相関係数が最小である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する請求項2に記載の電波送受信装置。
- 前記アンテナ決定手段は、前記交差偏波識別度が特定の閾値より大きい場合は、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおいて前記信号受信手段によって受信される受信信号の伝送容量を計算し、前記伝送容量が最大である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する請求項2に記載の電波送受信装置。
- 前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及び互いに偏波方向の直交する2本ずつのアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、
前記アンテナ決定手段は、前記交差偏波識別度が特定の閾値より大きい場合は、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおける2つのアンテナ素子間の相関係数を計算し、前記相関係数が最小である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する請求項2に記載の電波送受信装置。 - 前記アンテナ選択手段は、それぞれの前記アンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせ、及び互いに偏波方向の直交する2本ずつのアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、
前記アンテナ決定手段は、前記交差偏波識別度が特定の閾値より大きい場合は、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号に基づいて、それぞれのアンテナ素子の組み合わせにおいて前記信号受信手段によって受信される受信信号の伝送容量を計算し、前記伝送容量が最大である特定のアンテナ素子の組み合わせを決定する請求項2に記載の電波送受信装置。 - 送信側のアンテナ素子数の情報を受信する情報受信手段と、
前記情報受信手段により受信された前記アンテナ数と、前記信号受信手段により受信された受信信号と、前記アンテナ決定手段により計算された前記交差偏波識別度及び前記到来波広がりとに基づいてダイバシチ、アダプティブアレイ、MIMOのいずれかを信号処理方式として選択し、前記信号受信手段を前記信号処理方式に基づいて動作させる受信制御手段とをさらに有し、
前記アンテナ決定手段は、前記受信制御手段により信号処理方式としてダイバシチ又はアダプティブアレイが選択された場合には、前記第2の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する請求項3に記載の電波送受信装置。 - 異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置における電波受信方法であって、
信号受信手段が、前記アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信ステップと、
アンテナ制御手段が、前記アンテナ素子のそれぞれと前記信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、前記アンテナ素子を前記信号受信手段に接続するアンテナ制御ステップと、
アンテナ選択手段が、前記複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ選択ステップと、
アンテナ決定手段が、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、前記複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ決定ステップとを備え、
前記アンテナ選択ステップでは、それぞれの前記アンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第1の組み合わせとして複数生成し、
前記アンテナ決定ステップでは、前記第1の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第2の組み合わせをさらに選択し、前記第2の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、前記到来波広がりが特定の閾値より大きい場合は前記第2の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する
電波送受信方法。 - 異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置における電波受信方法であって、
信号受信手段が、前記アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信ステップと、
アンテナ制御手段が、前記アンテナ素子のそれぞれと前記信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、前記アンテナ素子を前記信号受信手段に接続するアンテナ制御ステップと、
アンテナ選択手段が、前記複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ選択ステップと、
アンテナ決定手段が、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、前記複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ決定ステップとを備え、
前記アンテナ選択ステップでは、それぞれの前記アンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の2本のアンテナ素子の組み合わせである第3の組み合わせを生成し、
前記アンテナ決定ステップでは、前記第3の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、前記交差偏波識別度が特定の閾値より小さい場合は前記第3の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する
電波送受信方法。 - 異なる偏波方向を有する複数のアンテナ素子により構成されるアンテナ素子群を空間的に分離して複数備える電波送受信装置における電波受信方法であって、
信号受信手段が、前記アンテナ素子の受信信号を受信する信号受信ステップと、
アンテナ制御手段が、前記アンテナ素子のそれぞれと前記信号受信手段とを接続するための制御信号を生成し、前記アンテナ素子を前記信号受信手段に接続するアンテナ制御ステップと、
アンテナ選択手段が、前記複数のアンテナ素子の中から複数のアンテナ素子を選択することによってアンテナ素子の組み合わせを複数生成し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための選択素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、それぞれのアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ選択ステップと、
アンテナ決定手段が、前記アンテナ選択手段によって生成された複数のアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子の受信信号に基づいて、前記複数のアンテナ素子の組み合わせの中から特定のアンテナ素子の組み合わせを決定し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を特定するための決定素子情報を前記アンテナ制御手段に通知し、当該決定されたアンテナ素子の組み合わせに含まれるアンテナ素子を前記信号受信手段に接続させるアンテナ決定ステップとを備え、
前記アンテナ選択ステップでは、それぞれの前記アンテナ素子群から1本ずつのアンテナ素子の組み合わせであって、全てのアンテナ素子の偏波方向が同一のものを第1の組み合わせとして複数生成するとともに、それぞれの前記アンテナ素子群から選択された水平偏波及び垂直偏波の2本のアンテナ素子の組み合わせである第3の組み合わせを生成し、
前記アンテナ決定ステップでは、前記第1の組み合わせの中から特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号が最大のアンテナ素子を含む第2の組み合わせをさらに選択し、前記第2の組み合わせに含まれる全てのアンテナ素子の受信信号より到来波広がりを計算し、前記第3の組み合わせに含まれる特定のアンテナ素子群におけるアンテナ素子の受信信号より交差偏波識別度を計算し、前記交差偏波識別度が前記到来波広がりから求められた特定の閾値より小さい場合は前記第3の組み合わせを、前記交差偏波識別度が前記到来波広がりから求められた特定の閾値より大きい場合は前記第2の組み合わせを特定のアンテナ素子の組み合わせとして決定する
電波送受信方法。
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