JP4865760B2 - 受信装置及び干渉抑圧方法 - Google Patents
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S. Haykin,"Cognitive Radio: Brain-Empowered Wireless Communications",IEEE JSAC,Vol.23,NO.2,pp.201-220,2005年2月 菊間 信良,「アレーアンテナによる適応信号処理」,科学技術出版,1998年 Winters, J.H.,"Smart antennas for wireless systems",IEEE Wireless Communications,Vol.5,Isuue.1 pp.23-27,1998年2月 菊間 信良,「アレーアンテナによる適応信号処理」6章,科学技術出版,1998年
一方、受信装置が設置される環境や、周囲に他の移動通信装置が存在する場合は、その時々で干渉信号数が異なるため、多くの受信アンテナを備えておくほうが干渉除去しやすいといえる。しかし、上記のとおり、受信アンテナ数が多すぎると、希望信号を受信できなくなってしまう問題がある。
例えば、複数の装置トータルでアレーアンテナを構成する場合、装置毎に1本アンテナの場合は装置数の増減でアレー数を決められるため、その環境に合った、干渉信号を除去可能となるように装置数を決めればよい。しかし、例えば装置毎に2本ずつのアンテナを有する装置がある場合で、アレーアンテナ数として3本が最適という場合に、従来方法では、干渉信号の除去が困難であるが、本発明では干渉信号除去を可能とする。つまり、1装置あるいは複数装置によるアレーであっても、受信アンテナ数を決める際には環境に応じて個々に調整する必要がなく、簡易に決めることが可能となる。
図1は、本発明の一実施形態による受信局(受信装置)の構成を示す図である。
同図において、送信局から送信される希望信号と、n個の干渉信号とを受信する受信局1は、K本(Kはn+2本以上)の受信アンテナ(自由度)であるアンテナ2−1〜2−Kを備えている。ウエイト生成回路3は、K本のアンテナ2−1〜2−Kによる受信信号から、既存の技術、例えば、パワーインバージョンアレーアンテナ技術を用いて、受信信号電力を最小とする条件により制御を行ない、ウエイトを生成する。全電波到来方向推定回路4は、ウエイト生成回路3により生成されたウエイトを用いてアレーアンテナ指向性パターンを生成するとともに、生成されたアレーアンテナ指向性パターンに含まれる(K−1)個のヌル方向に基づいて、その(K−1)個の電波到来方向を推定する。指向性パターン生成回路5は、電波到来方向推定回路4により推定された電波到来方向に基づいて、推定された電波到来方向のうちの一方向だけにヌルを形成しない、あるいは、一方向にだけビームを振り向けるアレーアンテナ指向性パターンを再生成し、再生成した各指向性パターンのウエイトを保持する。受信品質算出回路6は、指向性パターン生成回路5により再生成されたアレーアンテナ指向性パターンのそれぞれについて受信品質を算出する。ウエイト選択・設定回路7は、受信品質算出回路6が最適の受信品質を得たときのアレーアンテナ指向性パターンを選択し、選択されたアレーアンテナ指向性パターンにおけるウエイトを当該受信局1のアレーアンテナに設定する。
受信局1は、送信局から送信される希望信号と、n個の干渉信号とをアンテナ2−1〜2−Kにより受信し、ウエイト生成回路3は、アンテナ2−1〜2−Kによる受信信号から、受信信号電力を最小とする条件により制御を行ない、ウエイトを生成する。全電波到来方向推定回路4は、このウエイト生成回路3により生成されたウエイトを用いて、希望信号数+干渉信号数nと同じ数のアレーアンテナ指向性パターンを生成する。このアレーアンテナ指向性パターンには、図2に示すように、(K−1)個のヌル方向が含まれるが、このヌル方向の中に希望信号の電波到来方向が1つ含まれる。ここでは、ヌル方向をN1〜N(K−1)とし、K=4である場合を示している。全電波到来方向推定回路4は、生成されたアレーアンテナ指向性パターンにおけるヌル方向N1〜N(K−1)の電波到来方向を推定する。
なお、アレーアンテナ指向性パターンの選択基準としては、受信S/I(希望波と干渉波の比)、誤り率等、受信品質を表す任意のものを使用することができる。
また、受信局は送信局または送受信局であってもよい。
ウエイト乗算部61−j(j=1〜(K−1))は、指向性パターン#jのウエイト値W#jを、各アンテナ2−i(i=1〜K)から入力される受信信号riに適用したときの信号を出力する。つまり、各ウエイト乗算部61−jは、アンテナ2−iによる受信信号riに、wj−iを用いて位相を調整し、位相が調整された受信信号ri×wj−iを加算して、出力信号とする。すなわち、ウエイト乗算部61−1による出力信号は、r1×w1−1+r2×w1−2+…+rK×w1−K、ウエイト乗算部61−2による出力信号は、r2×w2−1+r2×w2−2+…+rK×w2−K、…、ウエイト乗算部61−(K−1)による出力信号は、r1×w(K−1)−1+r2×w(K−1)−2+…+rK×w(K−1)−Kとなる。
図10に示す受信局1のウエイト生成回路3、全電波到来方向推定回路4、及び、指向性パターン生成回路5の動作は、図7に示す受信局1と同様であるが、指向性パターン生成回路5は、指向性パターンのウエイト値であるW#1〜W#(K−1)をウエイト選択・設定回路7bに出力する。
受信品質測定部65は、ウエイト値W#1〜W#(K―1)が適用されたときそれぞれの出力信号について受信品質を測定する。保持・比較部66は、ウエイト値W#1〜W#(K―1)を順に設定するようスイッチ9を制御し、各ウエイト値W#1〜W#(K―1)が適用されたときそれぞれの出力信号について、受信品質測定部65が測定した受信品質を保持する。保持・比較部66は、ウエイト値W#1〜W#(K―1)が適用されたときの受信品質を比較して、最もよい受信品質の出力を得たときのウエイト値W#j(jは1〜(K−1)のいずれか)を設定するよう、ウエイト選択・設定回路7bのスイッチ9を制御する。
例えば、複数の装置トータルでアレーアンテナを構成する場合、装置毎に1本アンテナの場合は装置数の増減でアレー数を決められるため、その環境に合った、干渉信号を除去可能となるように装置数を決めればよい。しかし、例えば装置毎に2本ずつのアンテナを有する装置がある場合で、アレーアンテナ数として3本が最適という場合に、従来方法では、干渉信号の除去が困難であるが、本実施形態では干渉信号除去を可能とする。つまり、1装置あるいは複数装置によるアレーであっても、受信アンテナ数を決める際には環境に応じて個々に調整する必要がなく、簡易に決めることが可能となる。
2…アンテナ
3…ウエイト生成回路(ウエイト生成手段)
4…全電波到来方向推定回路(全電波到来方向推定手段)
5…指向性パターン生成回路(指向性パターン生成手段)
6、6a、6b…受信品質算出回路(受信品質算出手段)
61−1〜61−(K−1)…ウエイト乗算部
62−1〜61−(K−1)…受信品質測定部
63…比較部
65…受信品質測定部
66…保持・比較部
7、7a、7b…ウエイト選択設定回路(ウエイト選択設定手段)
8−1〜8−K…位相器
9…スイッチ
Claims (8)
- K本(K≧n+2)の受信アンテナからなるアレーアンテナを具備し、希望信号とn個(n≧1)の干渉信号を同時に受信した場合に前記干渉信号を除去して前記希望信号を抽出する受信装置であって、
パワーインバージョンアレーアンテナ方法を適用して受信信号電力を最小とするウエイトを算出するウエイト生成手段を含み、前記ウエイト生成手段により算出されたウエイトを用いて生成したアレーアンテナ指向性パターンにおける(K−1)個のヌル方向に基づいて、(K−1)個の電波到来方向を推定する全電波到来方向推定手段と、
前記全電波到来方向推定手段により推定された電波到来方向に基づいて、前記(K−1)個の電波到来方向のうちいずれか1つをヌルにしないアレーアンテナ指向性パターン、又は、前記(K−1)個の電波到来方向のうちいずれか1つに対してビームを向けるアレーアンテナ指向性パターンを再生成する指向性パターン生成手段と、
前記指向性パターン生成手段により再生成したアレーアンテナ指向性パターンについて受信品質を算出する受信品質算出手段と、
前記受信品質算出手段により最適となる受信品質を得たときのアレーアンテナ指向性パターンを選択し、選択したアレーアンテナ指向性パターンにおけるウエイトを前記アンテナからの出力に適用するウエイト選択設定手段と
を具備することを特徴とする受信装置。 - 前記受信品質は、受信信号のS/Iであることを特徴とする請求項1に記載の受信装置。
- 前記受信品質は、受信信号の誤り率であることを特徴とする請求項1に記載の受信装置。
- 前記受信装置が1本以上の受信アンテナを具備する複数の装置から構成され、前記複数の装置のK本の受信アンテナを前記アレーアンテナとして動作させることを特徴とする請求項1に記載の受信装置。
- K本(K≧n+2)の受信アンテナからなるアレーアンテナを具備する受信装置に用いられる、希望信号とn個(n≧1)の干渉信号を同時に受信した場合に前記干渉信号を除去して前記希望信号を抽出する干渉抑圧方法であって、
前記受信装置において、
全電波到来方向推定手段が、当該全電波到来方向推定手段に含まれるウエイト生成手段によりパワーインバージョンアレーアンテナ方法を適用して算出された、受信信号電力を最小とするウエイトを用いてアレーアンテナ指向性パターンを生成し、当該アレーアンテナ指向性パターンにおける(K−1)個のヌル方向に基づいて、(K−1)個の電波到来方向を推定する全電波到来方向推定過程と、
指向性パターン生成手段が、前記全電波到来方向推定過程において推定された電波到来方向に基づいて、前記(K−1)個の電波到来方向のうちいずれか1つをヌルにしないアレーアンテナ指向性パターン、又は、前記(K−1)個の電波到来方向のうちいずれか1つに対してビームを向けるアレーアンテナ指向性パターンを再生成する指向性パターン生成過程と、
受信品質算出手段が、前記指向性パターン生成過程において再生成したアレーアンテナ指向性パターンについて受信品質を算出する受信品質算出過程と、
ウエイト選択設定手段が、前記受信品質算出過程において最適となる受信品質を得たときのアレーアンテナ指向性パターンを選択し、選択したアレーアンテナ指向性パターンにおけるウエイトを前記アンテナからの出力に適用するウエイト選択設定過程と
を有することを特徴とする干渉抑圧方法。 - 前記受信品質は、受信信号のS/Iであることを特徴とする請求項5に記載の干渉抑圧方法。
- 前記受信品質は、受信信号の誤り率であることを特徴とする請求項5に記載の干渉抑圧方法。
- 前記受信装置が1本以上の受信アンテナを具備する複数の装置から構成され、前記複数の装置のK本の受信アンテナを前記アレーアンテナとして動作させることを特徴とする請求項5に記載の干渉抑圧方法。
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