JP6142451B2 - Tracking antenna device - Google Patents
Tracking antenna device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6142451B2 JP6142451B2 JP2013038787A JP2013038787A JP6142451B2 JP 6142451 B2 JP6142451 B2 JP 6142451B2 JP 2013038787 A JP2013038787 A JP 2013038787A JP 2013038787 A JP2013038787 A JP 2013038787A JP 6142451 B2 JP6142451 B2 JP 6142451B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tracking
- propagation path
- mobile station
- antenna
- matrix
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 113
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 36
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 35
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 32
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 13
- 238000004260 weight control Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Radio Transmission System (AREA)
Description
本発明は、移動体を追尾する追尾アンテナ装置に関し、より特定的には、複数の移動体との間で、MIMO(Multi Input Multi Output:多入力多出力)方式の通信を行う追尾アンテナ装置に関する。 The present invention relates to a tracking antenna apparatus that tracks a mobile body, and more particularly, to a tracking antenna apparatus that performs MIMO (Multi-Input Multi-Output) communication with a plurality of mobile bodies. .
移動体との間で無線通信を行うシステムでは、限られた周波数で、移動体と高速で安定した通信を実現するために、移動体の位置に適合させて、基地局からのビームの指向性を制御することが行われる。 In a system that performs wireless communication with a mobile unit, in order to achieve high-speed and stable communication with a mobile unit at a limited frequency, the directivity of the beam from the base station is adapted to the position of the mobile unit. Is controlled.
たとえば、車載の移動端末に対して、複数のアンテナ素子を使って所望の方向に電波を向けて不要な電波の影響を受けないようにし、基地局から移動する端末が存在する位置に限ってビームを向けて通信するアダプティブアレイアンテナ技術が知られている(特許文献1を参照)。 For example, with respect to an in-vehicle mobile terminal, a plurality of antenna elements are used to direct radio waves in a desired direction so as not to be affected by unnecessary radio waves, and the beam is limited to the position where the terminal moving from the base station exists. An adaptive array antenna technology that communicates with the antenna is known (see Patent Document 1).
特許文献1に開示された技術では、高速に移動する移動端末と通信する基地局は、移動端末の位置情報および移動度情報を移動端末から受け、新たな位置情報もしくは移動度情報が入力されるまでの間はそれまでに入力された位置情報および移動度情報に基づいて移動端末の現在位置情報を順次推定算出し、推定算出された現在位置情報に対するアンテナ制御パラメータを決定し、移動端末に対するアンテナビームを複数のアンテナ系列を用いて形成している。
In the technique disclosed in
また、衛星通信のように所定の軌道を周回する飛翔体と地上の基地局との間で通信を行う場合には、基地局側の追尾アンテナ装置は、各種センサ情報や通信の相手方からの受信信号から指向方向推定や指向方向誤差量を検出し、指向性アンテナの指向方向(仰角および方位角)を機械的に制御を行う場合がある(非特許文献1)。 In addition, when communicating between a flying object that circulates in a predetermined orbit and a ground base station, such as satellite communication, the tracking antenna device on the base station side receives various sensor information and communication from the other party. There is a case where the pointing direction estimation or the pointing direction error amount is detected from the signal, and the pointing direction (elevation angle and azimuth angle) of the directional antenna is mechanically controlled (Non-Patent Document 1).
さらに、特許文献2には、このような機械的な制御を行う追尾アンテナ装置の構成に、フェーズドアレイアンテナの構成を結合させることにより、追尾アンテナ装置が、各指向性アンテナの機械的な指向方向の追尾を行う機構を備えるとともに、各指向性アンテナについて粗調整した指向方向を、さらに各アンテナの励振位相および振幅を調整する電気的指向方向制御を行うことにより、高い追尾性能を得ることができる追尾アンテナ装置が開示されている。この場合、追尾アンテナ装置において、各指向性アンテナの指向方向を機械的に追尾する機構は、分解能の高い高精度な追尾機能を必要とせず粗調整だけで対応できるので、簡単な構成で軽量化および低コスト化を図ることができる。
Further,
ただし、特許文献1に開示された発明では、高速に移動する移動端末との通信を目的とするものであるものの、移動端末同士での干渉が大きくなる状況においてマルチユーザMIMO通信をすることについては想定していない。むしろ、複数の移動端末が限られたエリアでかたまってほぼ同じ動き方をしている場合に、仮想的に代表端末として位置を推定して同一パラメータでアンテナ制御することにより、複数の移動端末が一斉に基地局の近傍を高速で移動する環境においても移動端末をビームで追従する、という技術である。
However, although the invention disclosed in
また、特許文献2に開示された技術も、基本的には、フェーズドアレイは、1つの衛星の追尾のための制御を想定したものであって、マルチユーザMIMO通信を想定したものではない。
Also, the technology disclosed in
図12は、マルチユーザMIMOの構成の概念を示す図である。 FIG. 12 is a diagram illustrating the concept of the configuration of multiuser MIMO.
図12においては、基地局が送信、移動局が受信のマルチユーザMIMOの例を示す。 FIG. 12 shows an example of multi-user MIMO in which the base station transmits and the mobile station receives.
このとき、基地局の送信信号S1,S2と移動局の受信信号R1,R2は下記の関係式で表される。 At this time, the transmission signals S 1 and S 2 of the base station and the reception signals R 1 and R 2 of the mobile station are expressed by the following relational expressions.
送信信号S1,S2を下記数式で表される値になるようにして送信(送信プリコーディング)すると、受信側の移動局では送信情報T1,T2が干渉なく受信される。 When transmission signals S 1 and S 2 are transmitted (transmission precoding) so as to have values represented by the following equations, transmission information T 1 and T 2 are received without interference at the mobile station on the reception side.
図13は、移動局が移動する場合の行列Hの要素の時間変化と予測値との関係を示す概念図である。 FIG. 13 is a conceptual diagram showing the relationship between the temporal change of the elements of the matrix H and the predicted value when the mobile station moves.
図13(a)に示すように、行列Hの要素は、移動局の移動によって時間とともに変動する。 As shown in FIG. 13A, the elements of the matrix H vary with time due to movement of the mobile station.
このとき、例えば、TDD(Time Division Duplex:時分割複信)システムの場合、基地局は移動局からの受信タイミングでの受信信号から行列Hを検出する。 At this time, for example, in the case of a TDD (Time Division Duplex) system, the base station detects the matrix H from the received signal at the reception timing from the mobile station.
TDDでは、受信と送信は同時にできないので、基地局の送信時は、過去の受信信号から送信タイミングでの伝搬路行列Hを予測し、行列Hの逆行列H-1を求めることになる。 In TDD, since reception and transmission cannot be performed at the same time, a propagation path matrix H at a transmission timing is predicted from a past received signal, and an inverse matrix H −1 of the matrix H is obtained at the time of base station transmission.
図13(b)に示すように、この場合の予測方法は、線形予測や多項式近似などが一般的である。 As shown in FIG. 13B, the prediction method in this case is generally linear prediction or polynomial approximation.
この場合、たとえば、移動局が、道路や線路のような所定の軌道に沿って運動している場合は、このような予測が妥当な場合が多い。 In this case, for example, when the mobile station is moving along a predetermined trajectory such as a road or a track, such prediction is often appropriate.
しかしながら、移動局が飛行機のように自由な軌道を運動しており、かつ、上述したようなマルチユーザMIMO通信を行う場合には、伝搬路行列の予測が単純な過去からの外挿値では不十分な場合がある。このようなことは、上述したように移動局が所定の軌道に沿って運動している場合であっても、たとえば、交差する軌道に対して、複数の移動局が異なる方向に運動しているような場合にも発生しうる。 However, when the mobile station moves in a free trajectory like an airplane and performs multiuser MIMO communication as described above, the prediction of the propagation path matrix is not possible with simple extrapolation values from the past. It may be enough. For example, even when the mobile station is moving along a predetermined trajectory as described above, for example, a plurality of mobile stations are moving in different directions with respect to intersecting trajectories. It can also occur in such cases.
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の移動体端末との間で、端末間の干渉を抑制しつつ、マルチユーザMIMO通信を行うことが可能な追尾アンテナ装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to perform multiuser MIMO communication with a plurality of mobile terminals while suppressing interference between the terminals. It is providing the tracking antenna device which can be performed.
この発明の1つの局面に従うと、追尾アンテナ装置であって、複数の追尾アンテナと、複数の追尾アンテナの指向方向を複数の移動局に対して追尾するように制御する指向方向追尾手段と、複数の移動局にそれぞれ対応する送信情報のストリームに対して、複数の移動局との間で個別に送信するための重み行列を乗算して、複数の追尾アンテナから送出するための送信手段と、移動局の位置を推定するための移動体位置推定手段と、複数の追尾アンテナからの受信信号により検知された伝搬路行列と、推定された移動局の位置に基づいて算出される複数の追尾アンテナの各々が移動局を見込む見込み角度と、複数の追尾アンテナの各々と移動局との距離とにより、複数の追尾アンテナから信号を送出するタイミングの伝搬路行列を予測する伝搬路予測手段と、予測された伝搬路行列に基づいて、重み行列を算出する重み係数制御手段とを含む。 According to one aspect of the present invention, there is a tracking antenna device, a plurality of tracking antennas, directivity direction tracking means for controlling the directivity directions of the plurality of tracking antennas to track a plurality of mobile stations, and a plurality of tracking antenna devices Transmission means for multiplying a stream of transmission information corresponding to each mobile station by a weight matrix for individually transmitting to and from a plurality of mobile stations, and transmitting from a plurality of tracking antennas, Mobile object position estimating means for estimating the position of the station, a propagation path matrix detected from received signals from the plurality of tracking antennas, and a plurality of tracking antennas calculated based on the estimated position of the mobile station The propagation matrix for predicting the channel matrix of the timing at which signals are transmitted from the plurality of tracking antennas is estimated based on the expected angle at which each mobile station is expected and the distance between each of the plurality of tracking antennas and the mobile station. Including a road predicting means, based on the predicted channel matrix, and a weighting coefficient control means for calculating a weight matrix.
好ましくは、伝搬路予測手段は、追尾アンテナの指向特性の見込み角度依存関数と距離に対する伝搬特性関数との積についての、距離受信信号により伝搬路行列を検出した第1のタイミングにおける第1の値と、複数の追尾アンテナから信号を送出する第2のタイミングでの第2の値の比により伝搬路の変化量を推定し、変化量と第1のタイミングで検知された伝搬路行列とから、第2のタイミングの伝搬路行列を予測する。 Preferably, the propagation path predicting means has a first value at a first timing at which the propagation path matrix is detected from the distance reception signal with respect to a product of the expected angle dependence function of the directivity characteristic of the tracking antenna and the propagation characteristic function with respect to the distance. And a change amount of the propagation path is estimated by a ratio of the second value at the second timing at which signals are transmitted from the plurality of tracking antennas, and from the change amount and the propagation path matrix detected at the first timing, A propagation path matrix at the second timing is predicted.
好ましくは、伝搬路予測手段は、移動局の移動局アンテナが指向性を有する場合、移動局アンテナが追尾アンテナを見込む角度に応じた移動局アンテナの指向特性を加えて、比の値を算出する。 Preferably, when the mobile station antenna of the mobile station has directivity, the propagation path predicting means calculates the ratio value by adding the directivity characteristics of the mobile station antenna according to the angle at which the mobile station antenna looks at the tracking antenna. .
好ましくは、伝搬路予測手段は、追尾アンテナの指向特性の見込み角度依存関数と距離に対する伝搬特性関数との積についての、受信信号により伝搬路行列を検出した第1のタイミングにおける第1の値と、複数の追尾アンテナから信号を送出する第2のタイミングで複数の追尾アンテナの指向方向を仮想角度だけ変化させたときの第2の値の比により伝搬路の仮想変化量を推定し、仮想変化量と第1のタイミングで検知された伝搬路行列とから、第2のタイミングの伝搬路行列を算出して、移動局との間の通信品質を表す評価関数が所定の条件を満たす充足角度を導出し、充足角度に対応する伝搬行列を第2のタイミングの伝搬路行列として予測し、指向方向追尾手段は、複数の追尾アンテナを充足角度分、指向方向を変化させる。 Preferably, the propagation path predicting unit has a first value at a first timing at which a propagation path matrix is detected from the received signal, with respect to a product of the expected angle dependence function of the directivity characteristic of the tracking antenna and the propagation characteristic function with respect to the distance. The virtual change amount of the propagation path is estimated based on the ratio of the second value when the directivity direction of the plurality of tracking antennas is changed by the virtual angle at the second timing at which signals are transmitted from the plurality of tracking antennas. A channel matrix at the second timing is calculated from the quantity and the channel matrix detected at the first timing, and the evaluation function representing the communication quality with the mobile station satisfies a predetermined angle satisfying a predetermined condition. Deriving and predicting a propagation matrix corresponding to the sufficiency angle as a propagation path matrix at the second timing, and the directivity direction tracking means changes the directivity direction by a plurality of tracking antennas by the sufficiency angle.
好ましくは、伝搬路予測手段は、移動局の移動局アンテナが指向性を有する場合、移動局アンテナが追尾アンテナを見込む角度に応じた移動局アンテナの指向特性を加えて、比の値を算出する。 Preferably, when the mobile station antenna of the mobile station has directivity, the propagation path predicting means calculates the ratio value by adding the directivity characteristics of the mobile station antenna according to the angle at which the mobile station antenna looks at the tracking antenna. .
この発明の他の局面に従うと、追尾アンテナ装置であって、複数の追尾アンテナと、複数の追尾アンテナの指向方向を複数の移動局に対して追尾するように制御する指向方向追尾手段と、複数の追尾アンテナからの受信信号に対して、複数の移動局との間で個別に受信するための重み行列を乗算して、複数の移動局にそれぞれ対応する受信情報のストリームに分離するための受信手段と、移動局の位置を推定するための移動体位置推定手段と、複数の追尾アンテナからの受信信号により検知された伝搬路行列と、推定された移動局の位置に基づいて算出される複数の追尾アンテナの各々が移動局を見込む見込み角度と、複数の追尾アンテナの各々と移動局との距離とにより、複数の追尾アンテナからの信号を分離するタイミングの伝搬路行列を予測する伝搬路予測手段と、予測された伝搬路行列に基づいて、重み係数を算出する重み係数制御手段とを含む。 According to another aspect of the present invention, there is a tracking antenna device, a plurality of tracking antennas, directing direction tracking means for controlling the directivity directions of the plurality of tracking antennas to track a plurality of mobile stations, and a plurality of tracking antenna devices The reception signal from the tracking antenna is multiplied by a weight matrix for individually receiving signals from a plurality of mobile stations, and received to separate reception information streams respectively corresponding to the plurality of mobile stations. Means, a mobile object position estimating means for estimating the position of the mobile station, a propagation path matrix detected from received signals from a plurality of tracking antennas, and a plurality of positions calculated based on the estimated position of the mobile station A channel matrix of timing for separating signals from a plurality of tracking antennas according to an estimated angle at which each of the tracking antennas expects a mobile station and a distance between each of the plurality of tracking antennas and the mobile station It includes a channel prediction means for predicting, based on the predicted channel matrix, and a weighting coefficient control means for calculating a weighting factor.
好ましくは、伝搬路予測手段は、追尾アンテナの指向特性の見込み角度依存関数と距離に対する伝搬特性関数との積についての、受信信号により伝搬路行列を検出した第1のタイミングにおける第1の値と、複数の追尾アンテナから信号を分離する第2のタイミングで複数の追尾アンテナの指向方向を仮想角度だけ変化させたときの第2の値の比により伝搬路の仮想変化量を推定し、仮想変化量と第1のタイミングで検知された伝搬路行列とから、第2のタイミングの伝搬路行列を算出して、移動局との間の通信品質を表す評価関数が所定の条件を満たす充足角度を導出し、充足角度に対応する伝搬行列を第2のタイミングの伝搬路行列として予測し、指向方向追尾手段は、複数の追尾アンテナを充足角度分、指向方向を変化させる。
Preferably, the propagation path predicting unit has a first value at a first timing at which a propagation path matrix is detected from the received signal, with respect to a product of the expected angle dependence function of the directivity characteristic of the tracking antenna and the propagation characteristic function with respect to the distance. The virtual change amount of the propagation path is estimated by the ratio of the second value when the directivity direction of the plurality of tracking antennas is changed by the virtual angle at the second timing at which the signals are separated from the plurality of tracking antennas. A channel matrix at the second timing is calculated from the quantity and the channel matrix detected at the first timing, and the evaluation function representing the communication quality with the mobile station satisfies a predetermined angle satisfying a predetermined condition. Deriving and predicting a propagation matrix corresponding to the sufficiency angle as a propagation path matrix at the second timing, and the directivity direction tracking means changes the directivity direction by a plurality of tracking antennas by the sufficiency angle.
この発明の追尾アンテナ装置によれば、複数の移動体端末との間で、端末間の干渉を抑制しつつ、マルチユーザMIMO通信を行うことが可能である。 According to the tracking antenna apparatus of the present invention, it is possible to perform multiuser MIMO communication with a plurality of mobile terminals while suppressing interference between the terminals.
以下、本発明の実施の形態の追尾アンテナ装置を含む無線通信システムについて、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1の追尾アンテナ装置を含む無線通信システムの構成を示す概念図である。
Hereinafter, a radio communication system including a tracking antenna apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, components and processing steps given the same reference numerals are the same or equivalent, and the description thereof will not be repeated unless necessary.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a wireless communication system including the tracking antenna device of the first embodiment.
空中や海上など、基地局から見通しの良い領域で無線通信を行う場合、高利得の指向性アンテナで移動局を追尾する方法により到達距離を長くできる。ここでは、特に限定されないが、たとえば、移動局100.1および100.2は飛行機であるものとする。 When wireless communication is performed in an area where the base station has a good view, such as in the air or at sea, the reach can be increased by tracking the mobile station with a high-gain directional antenna. Here, although not particularly limited, for example, mobile stations 100.1 and 100.2 are assumed to be airplanes.
図1においては、追尾アンテナ装置を有し、移動局方向にアンテナを指向させることが可能な基地局200は、複数の指向性アンテナ10.1〜10.m(m:自然数)により、移動局100.1および移動局100.2とマルチユーザMIMO通信をしている。
In FIG. 1, a
たとえば、基地局200は、2本の指向性アンテナ10.1および10.2を備えており、各移動局100.1および100.2の各々は、1本のアンテナ2を備える。
(伝搬路行列の予測が単純な過去からの外挿値では不十分な場合)
以下では、図1に示すような構成において、伝搬路行列の予測が単純な過去からの外挿値では不十分な場合について、説明する。
For example, the
(If a simple extrapolation from the past is not sufficient for channel matrix prediction)
In the following, in the configuration as shown in FIG. 1, a case where simple extrapolation values from the past are not sufficient for prediction of the channel matrix will be described.
図2は、基地局と移動局の位置関係の変化を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a change in the positional relationship between the base station and the mobile station.
図3は、基地局に対して移動局が移動した場合の伝搬路行列の時間変化を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a time change of the propagation path matrix when the mobile station moves relative to the base station.
図2(a)に示すように、時刻T1から時刻T2までは、移動局100.1および100.2は接近する方向に移動しているので、伝搬路行列Hのうち干渉を表す要素h12,h21は、図3に示すように増加する。 As shown in FIG. 2A, from time T 1 to time T 2 , the mobile stations 100.1 and 100.2 move in the approaching direction. h 12 and h 21 increase as shown in FIG.
しかし、図2(b)に示すように、時刻T2において移動局100.1および100.2が最接近した後に、時刻T2以降は離れて行くとする。したがって、時刻T2以降は、図3に示すように、干渉を表す要素h12,h21は、減少する。 However, as shown in FIG. 2 (b), the mobile station 100.1 and 100.2 at the time T 2, is the after closest approach, time T 2, and later go away. Therefore, after time T 2 , the elements h 12 and h 21 representing interference decrease as shown in FIG.
このように、伝搬路行列の要素の変動の傾向が急に変わる場合、過去の伝搬路情報に基づく予測方法では予測誤差が大きくなってしまう。
(基地局200の動作)
基地局200は、上記のような予測誤差の増大を抑制するために、以下のような動作をする。
Thus, when the tendency of fluctuations in the elements of the propagation path matrix changes suddenly, the prediction error based on the past propagation path information increases the prediction error.
(Operation of base station 200)
The
すなわち、基地局200は、移動局を追尾する方向を定めるために、移動局の移動経路に関する情報を予め記憶装置などに格納しておき、追尾アンテナ制御部20は、この移動経路の情報に従って、指向性アンテナ10.1および10.2の指向方向を制御する。このような指向性の制御は、上述したような機械的な制御を用いることができる。ただし、機械的な制御は粗動として、フェーズドアレイのような電子的な制御によりより正確な指向性を制御する構成としてもよい。
That is, the
この場合、基地局の追尾アンテナ制御部20は、将来における各移動局の位置と、これに対応して移動局方向を指向するように駆動される追尾アンテナの指向方向を予め把握していることになる。基地局の伝搬路予測部42は、追尾アンテナ制御部20からの移動経路情報と、追尾アンテナの指向方向から、以下の情報を、後に説明するように、精度よく予測することができる。
In this case, the tracking
i)各追尾アンテナから各移動局を見込む角度の変化
ii)各追尾アンテナと各移動局の距離の変化
基地局200もTDDで動作するものとすると、これらの情報と、予め取得してある追尾アンテナの指向特性を用いて、送信タイミングでの伝搬路の振幅、位相の予測精度を向上させることが可能となる。
i) Change in angle at which each mobile station is viewed from each tracking antenna ii) Change in distance between each tracking antenna and each mobile station Assuming that the
図4は、基地局200の構成を説明するための機能ブロック図である。
FIG. 4 is a functional block diagram for explaining the configuration of
図4を参照して、基地局200は、第1から第mの指向性アンテナ10.1〜10.m、送信装置30.1および30.2、重み制御部40、受信装置50.1および50.2を含む。上述のとおり、ここでは、特に限定されないが、説明の便宜のために、指向性アンテナの本数mは2本であるものとし、2つの移動局100.1および100.2との間でマルチユーザMIMO通信を行うものとして説明する。
Referring to FIG. 4,
指向性アンテナ10.1〜10.2は、追尾アンテナ制御部20により制御される駆動機構12.1および12.2により、それぞれ、指向方向が制御される。追尾アンテナ制御部20は、記憶部48に格納された移動局の移動経路の情報に基づいて、移動体位置推定部46が推定する移動体の位置に応じて、指向性アンテナ10.1〜10.2の指向性を、制御する。
Directional directions of the directional antennas 10.1 to 10.2 are controlled by drive mechanisms 12.1 and 12.2 controlled by the tracking
送信装置30.1は、マルチユーザMIMO通信において送信される第1の送信ストリームである送信情報T1を変調する変調部32.1と、変調部32.1の出力および後述の送信装置30.2に含まれる変調部32.2の出力に対して重み制御部40により算出される重み行列w11〜w22を乗算する処理のうち、指向性アンテナ10.1からの送信信号S1の生成に関わる乗算処理部34.1とを含む。
Transmitting device 30.1 is a multi-user MIMO modulating section 32.1 for modulating transmission information T 1 is the first transmission stream transmitted in the communication, the transmission of the output and below the modulation section 32.1 device 30. Among the processes of multiplying the outputs of the modulation unit 32.2 included in 2 by the weight matrices w 11 to w 22 calculated by the
乗算処理部34.1からの出力は、指向性アンテナ10.1より送出される。 The output from the multiplication processing unit 34.1 is sent from the directional antenna 10.1.
送信装置30.2は、マルチユーザMIMO通信において送信される第2の送信ストリームである送信情報T2を変調し、重み行列を乗算し、指向性アンテナ10.2から送出するために、送信装置30.1と同様の構成を有する。 Transmitting device 30.2, modulates transmission information T 2 in a multi-user MIMO communication is a second transmission streams to be transmitted to multiplied by the weight matrix, is sent from the directional antenna 10.2, the transmitter It has the same configuration as 30.1.
受信装置50.1は、指向性アンテナ10.1〜10.2により受信される信号に対して、重み制御部40により算出される重み行列を乗算して移動局100.1からの信号を分離するための乗算処理部52.1と、乗算処理部52.1の出力を復調することにより、第1の受信ストリームを受信信号R1として出力する復調部54.1とを含む。受信装置50.2は、指向性アンテナ10.1〜10.2により受信される信号に対して、重み制御部40により算出される重み行列を乗算して移動局100.2からの信号を分離し、復調することにより、第2の受信ストリームを受信信号R2として出力するために、受信装置50.1と同様の構成を有する。
The receiving apparatus 50.1 separates the signal received from the mobile station 100.1 by multiplying the signal received by the directional antennas 10.1 to 10.2 by the weight matrix calculated by the
重み制御部40は、指向性アンテナ10.1〜10.2により受信される信号により受信タイミングTaにおける伝搬路行列Hを推定し、以下に説明するように、追尾アンテナ制御部20からの情報により、送信タイミングTbにおける伝搬路行列を予測する伝搬路予測部42を含む。
The
図5は、このような伝搬路予測部42の行う処理に用いるパラメータを示す概念図である。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing parameters used for processing performed by such a propagation
ここで、受信タイミングTaにおける伝搬路行列Hの検出は、従来技術と同様にして実行することができるものとする。 Here, the detection of the channel matrix H at the reception timing T a is assumed to be able to run in the same manner as the prior art.
さらに、伝搬路予測部42は、移動経路と追尾アンテナ指向特性から伝搬路の変化量を予測する。
Further, the propagation
すなわち、伝搬路予測部42は、移動体位置推定部46により推定され追尾アンテナ制御部20に与えられた移動局100.n(n=1,2)の位置情報および追尾アンテナ制御部20からの追尾アンテナの指向方向の情報を基に、時刻tにおける指向性アンテナ10.m(m=1,2)の指向方向を基準にしたときの、移動局100.nを見込む角度θmn(t)と、指向性アンテナ10.mと移動局100.n間の距離Dmn(t)とを算出する。
That is, the propagation
さらに、伝搬路予測部42は、指向性アンテナ10.mの指向特性をGm(θ)と、距離に対する伝搬特性をP(D)と、伝搬路Hを検出した時刻を時刻Taと、送信タイミングを時刻Tbとすると、指向性アンテナ10.mと移動局100.n間の伝搬路の変化量Δmnを以下のように算出する。
Further, the propagation
伝搬路予測部42は、時刻Taで検出した伝搬路情報の各要素hmn(Ta)に対し、変化量Δmnを乗算することで、時刻Tbにおける伝搬路行列の要素の予測値h’mn(Tb)を以下のようにして得る。
The propagation
図3の場合と異なり、予測した変化量Δmnを用いることで、予測の精度が向上する。 Unlike the case of FIG. 3, the use of the predicted change amount Δmn improves the prediction accuracy.
重み係数制御部44は、伝搬路予測部42により算出された伝搬路情報予測値h’mn(Tb)に基づいて、送信装置30.1および30.2に与える重み行列w11〜w22を算出する。重み行列の算出は、特に限定されないが、上述したようなゼロフォーシング法によることが可能である。
The weighting
以上のような追尾アンテナ装置の構成および動作により、複数の移動体端末との間で、端末間の干渉を抑制しつつ、マルチユーザMIMO通信を行うことが可能である。特に、移動体同志が近接した後に遠ざかる場合のように、伝搬路行列の要素の時間変化の様相が大きく変化するような場合でも、干渉の抑制を有効に行うことができる。 With the configuration and operation of the tracking antenna apparatus as described above, multi-user MIMO communication can be performed with a plurality of mobile terminals while suppressing interference between the terminals. In particular, it is possible to effectively suppress interference even in the case where the aspect of the temporal change of the elements of the propagation path matrix changes greatly, such as when the mobile objects move away after approaching each other.
なお、伝搬路行列の要素の予測値h’mn(Tb)の算出方法としては、上述したような方法に限らず、たとえば、以下のような方法を用いてもよい。 Note that the calculation method of the predicted value h ′ mn (T b ) of the element of the propagation path matrix is not limited to the method described above, and for example, the following method may be used.
i)線形予測(または多項式近似による予測)による伝搬路行列の要素の予測値と、上述したような予測した変化量Δmnを用いた伝搬路行列の要素の予測値h’mn(Tb)との中間値を予測値として用いる。 i) Predicted value of the element of the propagation path matrix by linear prediction (or prediction by polynomial approximation) and the predicted value h ′ mn (T b ) of the element of the propagation path matrix using the predicted variation Δ mn as described above. Is used as the predicted value.
ii)特定の条件の場合では、予測した変化量Δmnを用いた伝搬路行列の要素の予測値h’mn(Tb)を予測値として用い、それ以外の場合は、線形予測(または多項式近似による予測)による伝搬路行列の要素の予測値を用いる。 ii) In the case of a specific condition, the predicted value h ′ mn (T b ) of the element of the propagation path matrix using the predicted change amount Δ mn is used as the predicted value, otherwise linear prediction (or polynomial) Predicted values of propagation path matrix elements by (prediction by approximation) are used.
ここで、「特定の条件」の例としては、たとえば、以下のいずれかを条件として用いることができる:
a)線形予測(または多項式近似による予測)による伝搬路行列の要素の予測値と、予測した変化量Δmnを用いた伝搬路行列の要素の予測値h’mn(Tb)との(大きさまたは位相の)差が、所定のしきい値よりも大きい場合
b)予測した変化量Δmnが所定のしきい値よりも大きい場合
c)a)またはb)のいずれか一方の条件が満たされた場合
また、移動局のアンテナも指向性を有する場合、上述したような変化量Δmnの予測に加えて移動局側のアンテナ指向性を考慮する方法が好ましい。
Here, as an example of the “specific condition”, for example, any of the following conditions can be used:
a) The predicted value of the element of the channel matrix by linear prediction (or prediction by polynomial approximation) and the predicted value h ′ mn (T b ) of the element of the channel matrix using the predicted change amount Δ mn (large) B) When the predicted change Δmn is greater than a predetermined threshold value c) Either one of the conditions a) or b) is satisfied In the case where the antenna of the mobile station also has directivity, a method that considers the antenna directivity on the mobile station side in addition to the prediction of the change amount Δ mn as described above is preferable.
すなわち、時刻tにおける移動局100.n(n=1,2)の進行方向を基準に、指向性アンテナ10.mを見込む角度を角度φnm(t)とし、移動局100.nのアンテナ指向特性を指向性Un(φ)とすれば、指向性アンテナ10.mと移動局100.n間の伝搬路の変化量Δmnは、以下のように表される: That is, the mobile station 100. n (n = 1, 2) based on the traveling direction of the directional antenna 10. m is an angle φ nm (t), and the mobile station 100. n antenna directivity is the directivity U n (φ), the directional antenna 10. m and the mobile station 100. The change amount Δ mn of the propagation path between n is expressed as follows:
したがって、このような予測した変化量Δmnを用いることで、前述の方法と同様にして、伝搬路予測部42が、伝搬路行列の要素の予測値h’mn(Tb)を得て、重み係数制御部44が重み行列を算出することとしてもよい。
[実施の形態2]
図7は、実施の形態2の基地局200’の構成を説明するための機能ブロック図である。
Therefore, by using such a predicted change amount Δ mn , the
[Embodiment 2]
FIG. 7 is a functional block diagram for explaining the configuration of
実施の形態1の基地局200では、移動体位置推定部46は、予め記憶部48に格納されていた経路情報に基づいて、移動体(移動局)の位置を推定するものとした。
In
これに対して、実施の形態2の移動局200’においては、予め移動局の移動経路が設定されているわけではなく、基地局200’からの制御信号により移動局100.1および100.2の移動方向や速度を制御するための移動体制御部60を備える。すなわち、移動体制御部60からの制御信号は、変調部32.1および32.2を経て、指向性アンテナ10.1および10.2から送出される。この場合、制御量は基地局200’側でわかっていることになるので、移動体位置推定部46は、制御後の移動局位置を予測する。
On the other hand, in the
したがって、実施の形態2の移動局200’では、実施の形態1の基地局200の構成において、移動経路の情報を格納していた記憶部48に代えて、移動体制御部60が設けられる構成となっている以外は、実施の形態1の基地局200の構成と同様であるので、同一部分についての説明は、繰り返さない。
Therefore, in
実施の形態2の基地局200’の構成および動作によっても、実施の形態1の基地局200と同様の効果を奏することが可能である。
[実施の形態3]
図8は、実施の形態3の追尾アンテナ装置を含む無線通信システムの構成を示す概念図である。
Effects similar to those of the
[Embodiment 3]
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a configuration of a wireless communication system including the tracking antenna device of the third embodiment.
実施の形態1または実施の形態2では、指向性アンテナ10.mは、移動局の方向を指向するよう駆動される前提で伝搬路を予測した。 In the first embodiment or the second embodiment, the directional antenna 10. m predicted the propagation path on the premise that it is driven to point in the direction of the mobile station.
実施の形態3の基地局200”では、以下に説明するように、移動経路に基づき、通信品質の観点で最適な追尾アンテナの指向方向を定め、この方向に追尾アンテナを駆動する構成である。
As described below, the
特に、移動局間が近接する場合など、移動局方向そのものを指向するより、干渉を受ける他の移動局に対して指向性利得が減少するような方向を指向した方が通信品質が改善する場合がある。 In particular, when the mobile stations are close to each other, the communication quality is improved by directing the direction in which the directivity gain is reduced with respect to other mobile stations receiving interference rather than directing the mobile station direction itself. There is.
したがって、実施の形態3の基地局200”は、移動局の移動経路に基づき、通信品質に関する指標を最大化、あるいは所定の値より大きくなるように追尾アンテナの指向方向を制御する構成とする。
Therefore,
このため、追尾アンテナ制御部20は、移動体の移動経路の情報だけでなく、伝搬路予測部42´からの情報にも基づいて、アンテナの指向方向を制御する。
For this reason, the tracking
図9は、実施の形態3の基地局200”の構成を説明するための機能ブロック図である。
FIG. 9 is a functional block diagram for explaining a configuration of
以下に説明するように、実施の形態1の基地局200の構成または実施の形態2の基地局200’の構成において、伝送路予測部42´の構成および追尾アンテナ制御部20´の構成以外は、実施の形態1の基地局200の構成または実施の形態2の基地局200’の構成と同様であるので、同一部分についての説明は、繰り返さない。
As described below, in the configuration of the
図9においては、実施の形態1の基地局200の構成を基にして、実施の形態3の基地局200”の構成を説明している。
In FIG. 9, the configuration of the
まず、伝搬路行列Hに依存して、基地局と移動局間の通信品質を表す評価関数E(H)が、予め定められているものとする。 First, it is assumed that an evaluation function E (H) representing communication quality between the base station and the mobile station is determined in advance depending on the channel matrix H.
ここで、評価関数E(H)の例としては、各移動局におけるC/(N+I)の平均値あるいは最小値(ただし、C:信号電力、N:雑音電力、I:干渉電力)や、伝搬路行列Hによって定まる相関行列の固有値の平均値あるいは最小値などが挙げられる。 Here, as an example of the evaluation function E (H), an average value or minimum value of C / (N + I) in each mobile station (where C: signal power, N: noise power, I: interference power), or propagation The average value or minimum value of the eigenvalues of the correlation matrix determined by the path matrix H can be mentioned.
ここで、例えば、C/(N+I)の平均値を評価関数にする場合を具体的に説明する。 Here, for example, a case where the average value of C / (N + I) is used as the evaluation function will be specifically described.
第n番目の移動局のC/(N+I)をCNRnとすると、CNRnおよびE(H)は以下の式で表される。 If C / (N + I) of the nth mobile station is CNRn, CNRn and E (H) are expressed by the following equations.
CNRn=|hmm|2/(Σ|hmn|2+Nn)
E(H)=average(CNRn)
ここで、Σは、m≠nで和をとることを意味し、average(CNRn)は、CNRnの移動局についての平均をとることを意味する。また、Nnは第n番目の移動局に係わる雑音電力であり、別途知り得るものである。
CNRn = | hmm | 2 / (Σ | hmn | 2 + Nn)
E (H) = average (CNRn)
Here, Σ means to take a sum when m ≠ n, and average (CNRn) means to take an average of CNRn mobile stations. Nn is noise power related to the nth mobile station, which can be separately known.
図10は、伝搬路予測部42’の処理を説明するための概念図である。
FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining the processing of the propagation
伝搬路予測部42’は、指向性アンテナ10.mの角度を、時刻Taでの移動局の方向から、時刻Tbにかけてδm(m=1,2)だけ回転させたと仮定し、その場合の伝搬路の変化量(仮想変化量)を予測する。すなわち、指向性アンテナ10.mと移動局100.n間の伝搬路の仮想変化量εmnは、以下の式で表される:
The propagation
伝搬路予測部42’は、時刻Taで検出した伝搬路情報の各要素hmn(Ta)に対し、仮想変化量εmnを乗算することで、時刻Tbにおける仮想伝搬路行列要素h”mn(Tb, δm)を得る。
The propagation
仮想伝搬路行列H”について、評価関数E(H”)を求め、これが最大となる、あるいは所定の値より大きくなる角度δm(充足角度)を探索し、角度δm,optとする。なお、図10においては、説明の簡単のために、アンテナの指向方向は、2次元内で記載しているが、実際には、仮想的な回転角δmは、仰角および方位角の2つの要素を含む。 For the virtual propagation path matrix H ″, an evaluation function E (H ″) is obtained, and an angle δ m (satisfaction angle) at which this is maximized or larger than a predetermined value is searched for to be an angle δ m, opt . In FIG. 10, for the sake of simplicity of explanation, the antenna directivity direction is shown in two dimensions, but in reality, the virtual rotation angle δ m has two elevation angles and azimuth angles. Contains elements.
ここで、行列H”からC/(N+I)を求める場合は、上記のhmn等をh”mn等に置き換えればよい。 Here, when obtaining C / (N + I) from the matrix H ″, the above h mn etc. may be replaced with h ″ mn etc.
重み係数制御部44は、算出された角度δm,optに対応する伝搬路行列H”に基づいて、実施の形態1と同様にして重み行列を算出し、送信機30.1および30.2に出力する。
Based on the propagation path matrix H ″ corresponding to the calculated angle δ m, opt , the weight
伝搬路予測部42’は、探索した角度δm,optを追尾アンテナ制御部20’に渡し、追尾アンテナ制御部20’は、時刻Tbにかけて、指向性アンテナ10.mの指向方向を時刻Taにおける移動局の方向から角度δm,optだけ回転させる。 Channel prediction unit 42 ', the searched angle [delta] m, opt tracking antenna control unit 20' passes to the tracking antenna control unit 20 'over the time T b, the directional antenna 10. angle from the direction of the mobile station a directivity direction of m at time T a [delta] m, opt simply by rotating.
図11は、追尾アンテナ制御部20’による指向性アンテナ10.mの指向方向の制御を説明するための図である。 FIG. 11 shows a directional antenna 10. It is a figure for demonstrating control of the directivity direction of m.
時刻Taでの移動局の方向から角度δm,optだけ回転させることで、時刻Tbにおける追尾アンテナの指向方向が決定される。 By the direction of the mobile station at the time T a is rotated by an angle [delta] m, opt, orientation of the tracking antenna at time T b is determined.
以上のような構成および動作によっても、複数の移動体端末との間で、端末間の干渉を抑制しつつ、マルチユーザMIMO通信を行うことが可能である。特に、移動体同志が近接した後に遠ざかる場合のように、伝搬路行列の要素の時間変化の様相が大きく変化するような場合でも、干渉の抑制を有効に行うことができる。 Even with the configuration and operation as described above, multi-user MIMO communication can be performed with a plurality of mobile terminals while suppressing interference between the terminals. In particular, it is possible to effectively suppress interference even in the case where the aspect of the temporal change of the elements of the propagation path matrix changes greatly, such as when the mobile objects move away after approaching each other.
なお、誤差の累積等により追尾アンテナの指向方向が移動局の方向と大きくずれる状況を防ぐため、仮想的な回転角δmの探索範囲に制限を設けることが望ましい。 Note that it is desirable to limit the search range of the virtual rotation angle δ m in order to prevent a situation in which the pointing direction of the tracking antenna is greatly deviated from the direction of the mobile station due to error accumulation or the like.
また、移動局アンテナが指向性を有する場合、上述したような変化量εmnの予測に加えて移動局側のアンテナ指向性を考慮する方法が好ましい。 Further, when the mobile station antenna has directivity, a method that considers the antenna directivity on the mobile station side in addition to the prediction of the change amount ε mn as described above is preferable.
すなわち、時刻tにおける移動局100.n(n=1,2)の進行方向を基準に、指向性アンテナ10.mを見込む角度を角度φnm(t)とし、移動局100.nのアンテナ指向特性を指向性Un(φ)とすれば、指向性アンテナ10.mと移動局100.n間の伝搬路の仮想変化量εmnは、以下のように表される: That is, the mobile station 100. n (n = 1, 2) based on the traveling direction of the directional antenna 10. m is an angle φnm (t), and the mobile station 100. n antenna directivity is the directivity U n (φ), the directional antenna 10. m and the mobile station 100. The virtual change amount ε mn of the propagation path between n is expressed as follows:
なお、図4、図7、図9を用いた以上の説明においては、伝搬路予測部42、42´、重み係数制御部44等は、MIMO通信における送信タイミングでの重み行列の乗算処理において、以下のような処理を行うものとして説明した。
In the above description using FIGS. 4, 7, and 9, the propagation
すなわち、伝搬路予測部42、42´は、複数の指向性アンテナ10.1〜10.mからの受信信号により検知された伝搬路行列と、推定された移動局100.1〜100.2の位置に基づいて算出される複数の追尾アンテナの各々が移動局を見込む見込み角度と、複数の指向性アンテナ10.1〜10.mの各々と移動局100.1〜100.2との距離とにより、複数の追尾アンテナから信号を送出するタイミングの伝搬路行列を予測する。
That is, the propagation
これにより、重み係数制御部44は、このようにして予測された伝搬路行列に基づいて、信号送出時における重み行列を算出し、乗算処理部34.1〜34.mで、このようにして算出された重み行列を送信信号に乗算することで、指向性アンテナ10.1〜10.mから送出される信号を生成する。
Thereby, the weight
ただし、図4、図7、図9に示すように、追尾アンテナ装置は、受信時にもMIMO通信を行っている。したがって、送信時と同様にして、伝搬路予測部42、42´、重み係数制御部44および乗算処理部52.1〜52.2は、MIMO通信における受信タイミングでの重み行列の乗算処理において、以下のような処理を行うものとすることが可能である。
However, as shown in FIGS. 4, 7, and 9, the tracking antenna apparatus performs MIMO communication even during reception. Therefore, in the same way as at the time of transmission, the propagation
すなわち、伝搬路予測部42、42´は、複数の指向性アンテナ10.1〜10.mからの受信信号により検知された伝搬路行列と、推定された移動局100.1〜100.2の位置に基づいて算出される複数の追尾アンテナの各々が移動局を見込む見込み角度と、複数の指向性アンテナ10.1〜10.mの各々と移動局100.1〜100.2との距離とにより、複数の追尾アンテナからの信号を分離するタイミングの伝搬路行列を予測する。
That is, the propagation
重み係数制御部44は、このようにして予測された伝搬路行列に基づいて、受信時における信号分離のための重み行列を算出し、乗算処理部52.1〜52.2では、このようにして算出された重み行列を指向性アンテナ10.1〜10.mからの信号に乗算することで、受信信号を分離する。
The weight
また、伝搬路予測部42´では、追尾アンテナの指向特性の見込み角度依存関数と距離に対する伝搬特性関数との積についての、受信信号により伝搬路行列を検出した第1のタイミングにおける第1の値と、複数の追尾アンテナから信号を分離する第2のタイミングで複数のアンテナの指向方向を仮想角度だけ変化させたときの第2の値の比により伝搬路の仮想変化量を推定し、仮想変化量と第1のタイミングで検知された伝搬路行列とから、第2のタイミングの伝搬路行列を算出して、移動局との間の通信品質を表す評価関数が、上述したような所定の条件を満たす充足角度を導出する。そして、伝搬路予測部42´は、充足角度に対応する伝搬行列を第2のタイミングの伝搬路行列として予測する構成としてもよい。
In addition, the propagation
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。 Embodiment disclosed this time is an illustration of the structure for implementing this invention concretely, Comprising: The technical scope of this invention is not restrict | limited. The technical scope of the present invention is shown not by the description of the embodiment but by the scope of the claims, and includes modifications within the wording and equivalent meanings of the scope of the claims. Is intended.
10.1,10.2 指向性アンテナ、12.1,12.2 駆動機構、20 追尾アンテナ制御部、30.1,30.2 送信装置、32.1,32.2 変調部、34.1,34.2 乗算処理部、40 重み制御部、42 伝搬路予測部、44 重み係数制御部、46 移動体位置推定部、48 記憶部、50.1,50.2 受信機、52.1,52.2 乗算処理部、54.1,54.2 復調部、60 移動体制御部、100.1,100.2 移動局、200 基地局。 10.1, 10.2 Directional antenna, 12.1, 12.2 Drive mechanism, 20 Tracking antenna controller, 30.1, 30.2 Transmitter, 32.1, 32.2 Modulator, 34.1 , 34.2 Multiply processing unit, 40 Weight control unit, 42 Propagation path prediction unit, 44 Weight coefficient control unit, 46 Mobile object position estimation unit, 48 Storage unit, 50.1, 50.2 Receiver, 52.1, 52.2 multiplication processing unit, 54.1, 54.2 demodulation unit, 60 mobile control unit, 100.1, 100.2 mobile station, 200 base station.
Claims (7)
前記複数の追尾アンテナの指向方向を複数の移動局に対して追尾するように制御する指向方向追尾手段と、
前記複数の移動局にそれぞれ対応する送信情報のストリームに対して、前記複数の移動局との間で個別に送信するための重み行列を乗算して、前記複数の追尾アンテナから送出するための送信手段と、
前記移動局の位置を推定するための移動体位置推定手段と、
前記複数の追尾アンテナからの受信信号により検知された伝搬路行列と、推定された前記移動局の位置に基づいて算出される前記複数の追尾アンテナの各々が前記移動局を見込む見込み角度と、前記複数の追尾アンテナの各々と前記移動局との距離とにより、前記複数の追尾アンテナから信号を送出するタイミングの伝搬路行列を予測する伝搬路予測手段と、
予測された前記伝搬路行列に基づいて、前記重み行列を算出する重み係数制御手段とを含む、追尾アンテナ装置。 Multiple tracking antennas,
Directivity direction tracking means for controlling the directivity direction of the plurality of tracking antennas to track a plurality of mobile stations;
Transmission for transmitting from the plurality of tracking antennas by multiplying a stream of transmission information corresponding to each of the plurality of mobile stations by a weight matrix for individually transmitting to and from the plurality of mobile stations Means,
Mobile object position estimating means for estimating the position of the mobile station;
A propagation path matrix detected by signals received from the plurality of tracking antennas, an expected angle at which each of the plurality of tracking antennas calculated based on the estimated position of the mobile station expects the mobile station, and Propagation path prediction means for predicting a propagation path matrix of the timing of sending signals from the plurality of tracking antennas according to the distance between each of the tracking antennas and the mobile station;
A tracking antenna apparatus comprising: weight coefficient control means for calculating the weight matrix based on the predicted propagation path matrix.
前記追尾アンテナの指向特性の見込み角度依存関数と前記距離に対する伝搬特性関数との積についての、前記距離前記受信信号により前記伝搬路行列を検出した第1のタイミングにおける第1の値と、前記複数の追尾アンテナから信号を送出する第2のタイミングでの第2の値の比により伝搬路の変化量を推定し、前記変化量と前記第1のタイミングで検知された伝搬路行列とから、前記第2のタイミングの前記伝搬路行列を予測する、請求項1記載の追尾アンテナ装置。 The propagation path prediction means includes
A first value at a first timing at which the propagation path matrix is detected from the distance received signal with respect to a product of an expected angle dependence function of a directivity characteristic of the tracking antenna and a propagation characteristic function with respect to the distance; The amount of change of the propagation path is estimated by the ratio of the second value at the second timing at which the signal is transmitted from the tracking antenna of the tracking antenna, and from the amount of change and the propagation path matrix detected at the first timing, The tracking antenna apparatus according to claim 1, wherein the propagation path matrix at a second timing is predicted.
前記移動局の移動局アンテナが指向性を有する場合、前記移動局アンテナが前記追尾アンテナを見込む角度に応じた前記移動局アンテナの指向特性を加えて、前記比の値を算出する、請求項2記載の追尾アンテナ装置。 The propagation path prediction means includes
3. When the mobile station antenna of the mobile station has directivity, the directivity characteristic of the mobile station antenna corresponding to an angle at which the mobile station antenna expects the tracking antenna is added to calculate the ratio value. The tracking antenna device described.
前記追尾アンテナの指向特性の見込み角度依存関数と前記距離に対する伝搬特性関数との積についての、前記受信信号により前記伝搬路行列を検出した第1のタイミングにおける第1の値と、前記複数の追尾アンテナから信号を送出する第2のタイミングで前記複数の追尾アンテナの指向方向を仮想角度だけ変化させたときの第2の値の比により伝搬路の仮想変化量を推定し、前記仮想変化量と前記第1のタイミングで検知された伝搬路行列とから、前記第2のタイミングの前記伝搬路行列を算出して、前記移動局との間の通信品質を表す評価関数が所定の条件を満たす充足角度を導出し、前記充足角度に対応する前記伝搬行列を前記第2のタイミングの前記伝搬路行列として予測し、
前記指向方向追尾手段は、前記複数の追尾アンテナを前記充足角度分、指向方向を変化させる、請求項1記載の追尾アンテナ装置。 The propagation path prediction means includes
A first value at a first timing at which the propagation path matrix is detected from the received signal, as a product of a prospective angle dependence function of a directivity characteristic of the tracking antenna and a propagation characteristic function with respect to the distance, and the plurality of tracking A virtual change amount of a propagation path is estimated from a ratio of a second value when a directivity direction of the plurality of tracking antennas is changed by a virtual angle at a second timing at which a signal is transmitted from the antenna; The propagation path matrix detected at the first timing is used to calculate the propagation path matrix at the second timing, and the evaluation function representing the communication quality with the mobile station satisfies a predetermined condition. Deriving an angle, predicting the propagation matrix corresponding to the sufficiency angle as the propagation path matrix at the second timing,
The tracking antenna device according to claim 1, wherein the directivity direction tracking unit changes the directivity direction of the plurality of tracking antennas by the sufficiency angle.
前記移動局の移動局アンテナが指向性を有する場合、前記移動局アンテナが前記追尾アンテナを見込む角度に応じた前記移動局アンテナの指向特性を加えて、前記比の値を算出する、請求項4記載の追尾アンテナ装置。 The propagation path prediction means includes
5. When the mobile station antenna of the mobile station has directivity, the directivity characteristic of the mobile station antenna according to an angle at which the mobile station antenna looks at the tracking antenna is added to calculate the ratio value. The tracking antenna device described.
前記複数の追尾アンテナの指向方向を複数の移動局に対して追尾するように制御する指向方向追尾手段と、
前記複数の追尾アンテナからの受信信号に対して、前記複数の移動局との間で個別に受信するための重み行列を乗算して、前記複数の移動局にそれぞれ対応する受信情報のストリームに分離するための受信手段と、
前記移動局の位置を推定するための移動体位置推定手段と、
前記複数の追尾アンテナからの受信信号により検知された伝搬路行列と、推定された前記移動局の位置に基づいて算出される前記複数の追尾アンテナの各々が前記移動局を見込む見込み角度と、前記複数の追尾アンテナの各々と前記移動局との距離とにより、前記複数の追尾アンテナからの信号を分離するタイミングの伝搬路行列を予測する伝搬路予測手段と、
予測された前記伝搬路行列に基づいて、前記重み行列を算出する重み係数制御手段とを含む、追尾アンテナ装置。 Multiple tracking antennas,
Directivity direction tracking means for controlling the directivity direction of the plurality of tracking antennas to track a plurality of mobile stations;
The received signals from the plurality of tracking antennas are multiplied by a weight matrix for individually receiving signals from the plurality of mobile stations, and separated into reception information streams respectively corresponding to the plurality of mobile stations. Receiving means for
Mobile object position estimating means for estimating the position of the mobile station;
A propagation path matrix detected by signals received from the plurality of tracking antennas, an expected angle at which each of the plurality of tracking antennas calculated based on the estimated position of the mobile station expects the mobile station, and A channel prediction means for predicting a channel matrix of timing for separating signals from the plurality of tracking antennas according to the distance between each of the plurality of tracking antennas and the mobile station;
A tracking antenna apparatus comprising: weight coefficient control means for calculating the weight matrix based on the predicted propagation path matrix.
前記追尾アンテナの指向特性の見込み角度依存関数と前記距離に対する伝搬特性関数との積についての、前記受信信号により前記伝搬路行列を検出した第1のタイミングにおける第1の値と、前記複数の追尾アンテナから信号を分離する第2のタイミングで前記複数の追尾アンテナの指向方向を仮想角度だけ変化させたときの第2の値の比により伝搬路の仮想変化量を推定し、前記仮想変化量と前記第1のタイミングで検知された伝搬路行列とから、前記第2のタイミングの前記伝搬路行列を算出して、前記移動局との間の通信品質を表す評価関数が所定の条件を満たす充足角度を導出し、前記充足角度に対応する前記伝搬行列を前記第2のタイミングの前記伝搬路行列として予測し、
前記指向方向追尾手段は、前記複数の追尾アンテナを前記充足角度分、指向方向を変化させる、請求項6記載の追尾アンテナ装置。 The propagation path prediction means includes
A first value at a first timing at which the propagation path matrix is detected from the received signal, as a product of a prospective angle dependence function of a directivity characteristic of the tracking antenna and a propagation characteristic function with respect to the distance, and the plurality of tracking A virtual change amount of a propagation path is estimated by a ratio of a second value when a directivity direction of the plurality of tracking antennas is changed by a virtual angle at a second timing for separating a signal from the antenna; The propagation path matrix detected at the first timing is used to calculate the propagation path matrix at the second timing, and the evaluation function representing the communication quality with the mobile station satisfies a predetermined condition. Deriving an angle, predicting the propagation matrix corresponding to the sufficiency angle as the propagation path matrix at the second timing,
The tracking antenna device according to claim 6, wherein the directivity direction tracking unit changes the directivity direction of the plurality of tracking antennas by the sufficiency angle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013038787A JP6142451B2 (en) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Tracking antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013038787A JP6142451B2 (en) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Tracking antenna device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014168125A JP2014168125A (en) | 2014-09-11 |
JP6142451B2 true JP6142451B2 (en) | 2017-06-07 |
Family
ID=51617617
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013038787A Expired - Fee Related JP6142451B2 (en) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Tracking antenna device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6142451B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11683090B1 (en) | 2022-01-18 | 2023-06-20 | T-Mobile Usa, Inc. | Laser-based enhancement of signal propagation path for mobile communications |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7134513B1 (en) | 2021-03-18 | 2022-09-12 | 株式会社光電製作所 | Receiving device, receiving method, and program |
WO2024166395A1 (en) * | 2023-02-10 | 2024-08-15 | 株式会社Nttドコモ | Relay device, relay method, and base station |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU5567300A (en) * | 1999-06-23 | 2001-01-09 | Japan As Represented By President Of Hokkaido University | Radio device |
JP4280657B2 (en) * | 2004-03-01 | 2009-06-17 | 富士通株式会社 | Beam forming method and apparatus for array antenna |
JP5134380B2 (en) * | 2008-01-15 | 2013-01-30 | 京セラ株式会社 | COMMUNICATION METHOD AND RADIO DEVICE USING THE SAME |
JP5606217B2 (en) * | 2010-08-23 | 2014-10-15 | 日本電信電話株式会社 | Tracking antenna device |
-
2013
- 2013-02-28 JP JP2013038787A patent/JP6142451B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11683090B1 (en) | 2022-01-18 | 2023-06-20 | T-Mobile Usa, Inc. | Laser-based enhancement of signal propagation path for mobile communications |
US12021558B2 (en) | 2022-01-18 | 2024-06-25 | T-Mobile Usa, Inc. | Laser-based enhancement of signal propagation path for mobile communications |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014168125A (en) | 2014-09-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10734722B2 (en) | Beamforming method, apparatus for polarized antenna array and radio communication device and system thereof | |
US9413474B2 (en) | Efficient large-scale multiple input multiple output communications | |
EP2253077B1 (en) | Mmwave wpan communication system with fast adaptive beam tracking | |
US12057922B2 (en) | Communication network and method of making a connection | |
US11159060B2 (en) | Wireless power-supply control apparatus, power transmitter, and power receiver | |
US9252864B2 (en) | Method and apparatus for fast beam-link construction in mobile communication system | |
US8526525B2 (en) | Interference avoiding MIMO | |
US12063566B2 (en) | Communication network and method of maintaining connection | |
CN104884350A (en) | Apparatuses, systems and methods for obtaining information about electromagnetic energy emitted from the earth, such as for locating an interference source on earth | |
US11637624B2 (en) | Communication network and method of wireless communication | |
Song et al. | Beam alignment for high-speed UAV via angle prediction and adaptive beam coverage | |
US10942243B2 (en) | Method for finding signal direction using modal antenna | |
JP6142451B2 (en) | Tracking antenna device | |
US11616563B2 (en) | Systems and methods for updating beamforming codebooks for angle-of-arrival estimation using compressive sensing in wireless communications | |
Cui et al. | Seeing is not always believing: Isac-assisted predictive beam tracking in multipath channels | |
US7304608B2 (en) | Wireless network apparatus and adaptive digital beamforming method thereof | |
CN111372195B (en) | Method, apparatus and storage medium for tracking position of mobile terminal in mobile communication network | |
Chavva et al. | Sensor intelligence based beam tracking for 5G mmwave systems: A practical approach | |
CN111372190B (en) | Machine learning model, method, device and storage medium for mobile terminal position tracking | |
Rao et al. | Implementation of MUSIC algorithm for a smart antenna system for mobile communications | |
KR101742421B1 (en) | Method and apparatus for forming transceiving beam to supprot mobility of the transmitter | |
JP7552541B2 (en) | CALIBRATION METHOD AND CALIBRATION SYSTEM | |
JP2013164333A (en) | Method and device for controlling tracking antenna orientation direction | |
Rahim et al. | Linear Smart Array Antenna Configurations for a Transceiver in a Multi-Signal Environment | |
CN111342875B (en) | Unmanned aerial vehicle communication robust beam forming method based on DoA estimation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160209 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20160210 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161209 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170210 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170329 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170421 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6142451 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |