JP7059935B2 - 無線通信機、制御方法及びプログラム - Google Patents
無線通信機、制御方法及びプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7059935B2 JP7059935B2 JP2018547119A JP2018547119A JP7059935B2 JP 7059935 B2 JP7059935 B2 JP 7059935B2 JP 2018547119 A JP2018547119 A JP 2018547119A JP 2018547119 A JP2018547119 A JP 2018547119A JP 7059935 B2 JP7059935 B2 JP 7059935B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- signal
- output
- output signal
- partial
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
- H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
- H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/22—Antenna units of the array energised non-uniformly in amplitude or phase, e.g. tapered array or binomial array
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/24—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/20—Monitoring; Testing of receivers
- H04B17/27—Monitoring; Testing of receivers for locating or positioning the transmitter
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
- H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
- H04B17/318—Received signal strength
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
- H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
- H04B7/0842—Weighted combining
- H04B7/086—Weighted combining using weights depending on external parameters, e.g. direction of arrival [DOA], predetermined weights or beamforming
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
- H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
- H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
- H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Description
ビームフォーミングの代表的な手法として、フェーズドアレイが挙げられる。フェーズドアレイは、複数のアンテナ素子に給電される無線信号の位相を変えて合成することで、各アンテナ素子から放射される電波を空間において合成し、所望の方向への電波の放射を可能にする。フェーズドアレイは、電気的に位相や振幅を調整するのみで実現することができ、アンテナ素子を機械的に動作させて高い指向性を得る場合よりも耐久性に優れている。
ところで、一般的なビームフォーミングを用いた通信では、通信対象の通信装置が移動し電力利得が低下した場合、その通信装置がどの方向に移動したかはわからない。そこで、特許文献1では複数の指向性のビームを形成し、それぞれの受信信号品質からユーザの移動方向を検出する技術が提案されている。
そこで、回路規模が小さく、かつ、通信対象の通信装置の移動を検出してアンテナの指向性を前記通信対象の通信装置に向けることのできる技術が求められていた。
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機(無線通信機)1の構成について説明する。
以下、アンテナブロック10a1~10a8を総称してアンテナブロック10aと呼ぶ。また、アンテナブロック出力合成器20a1~20a4を総称してアンテナブロック出力合成器20aと呼ぶ。また、A/D変換器40a1~40a5を総称してA/D変換器40aと呼ぶ。また、電力検出器50a1~50a5を総称して電力検出器50aと呼ぶ。
アンテナブロック10a2は、アンテナ素子101a2、101b2、移相器102a2、102b2、移相器出力合成器103a2を備える。
アンテナブロック10a3は、アンテナ素子101a3、101b3、移相器102a3、102b3、移相器出力合成器103a3を備える。
アンテナブロック10a4は、アンテナ素子101a4、101b4、移相器102a4、102b4、移相器出力合成器103a4を備える。
アンテナブロック10a5は、アンテナ素子101a5、101b5、移相器102a5、102b5、移相器出力合成器103a5を備える。
アンテナブロック10a6は、アンテナ素子101a6、101b6、移相器102a6、102b6、移相器出力合成器103a6を備える。
アンテナブロック10a7は、アンテナ素子101a7、101b7、移相器102a7、102b7、移相器出力合成器103a7を備える。
アンテナブロック10a8は、アンテナ素子101a8、101b8、移相器102a8、102b8、移相器出力合成器103a8を備える。
このように、第一の実施形態では、各アンテナブロック10aは、符号の末尾が同一の数字であるアンテナ素子101a、101b、移相器102a、102b、移相器出力合成器103aを備えるものとし、以下では符号を対応付けて説明する。
移相器出力合成器103a2は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a1に送信する。
移相器出力合成器103a3は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a2に送信する。
移相器出力合成器103a4は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a2に送信する。
移相器出力合成器103a5は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a3に送信する。
移相器出力合成器103a6は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a3に送信する。
移相器出力合成器103a7は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a4に送信する。
移相器出力合成器103a8は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a4に送信する。
なお、ビームフォーミングを行う際の位相の調整量を算出する方法は、例えば、非特許文献である「武田茂樹、“8章 アンテナの信号処理”、2013年2月、電子情報通信学会、[2016年10月17日検索]、URL http://www.ieice-hbkb.org/files/04/04gun_02hen_08.pdf」に記載されている。
アレイアンテナ101を構成するアンテナ素子は、図3に示すように、アレイアンテナ101において、アンテナ素子101a1、101b1、101a2、101b2、101a3、101b3、101a4、101b4、101a5、101b5、101a6、101b6、101a7、101b7、101a8、101b8の順に一直線上に等間隔に設けられる。
図3において、アレイアンテナ101の中央、すなわち、アンテナ素子101b4とアンテナ素子101a5との中間の位置を原点Oとし、原点Oからアンテナ素子101a1に向かう方向をX軸の正の方向とする。また、X軸に直交し原点Oを通る軸をY軸とする。
また、原点OからX軸の正の方向を角度0度とし、XY平面上の原点Oを中心に反時計回りに、1周で360度の角度を定義する。
具体的には、アンテナブロック10a1、10a2、アンテナブロック出力合成器20a1(部分合成器)がアンテナ部300a1である。また、アンテナブロック10a3、10a4、アンテナブロック出力合成部20a2(部分合成器)がアンテナ部300a2である。また、アンテナブロック10a5、10a6、アンテナブロック出力合成器20a3(部分合成器)がアンテナ部300a3である。また、アンテナブロック10a7、10a8、アンテナブロック出力合成器20a4(部分合成器)がアンテナ部300a4である。第一の実施形態では、アンテナ部300a1、300a2、300a3、300a4をアンテナ部300aとも呼ぶ。
次に、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1が通信の対象である送信装置の移動を検出する図4に示す処理フローについて説明する。
なお、第一の実施形態では、アンテナ素子101a1、101b1、101a2、101b2を第1部分アンテナ101ant1と呼ぶ。アンテナ素子101a3、101b3、101a4、101b4を第2部分アンテナ101ant2と呼ぶ。アンテナ素子101a5、101b5、101a6、101b6を第3部分アンテナ101ant3と呼ぶ。また、アンテナ素子101a7、101b7、101a8、101b8を第4部分アンテナ101ant4と呼ぶ。
具体的には、制御部70a1は、例えば、制御信号の値を変化させ、第1部分アンテナ101ant1~第4部分アンテナ101ant4の同一の方向の4つのメインローブの向きを0度~360度まで変化させて、電力検出器50a5が示す電力が最大になる制御信号を特定する。
制御部70a1は、第1部分アンテナ101ant1~第4部分アンテナ101ant4のそれぞれについて、0度の方向の単位ベクトルについての倍率と、X軸の正の方向または負の方向を示す符号と、90度の方向の単位ベクトルについての倍率と、Y軸の正の方向または負の方向を示す符号とを決定する。そして、制御部70a1は、第1部分アンテナ101ant1について、0度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルと、90度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルとを合成することにより、合成したベクトルの向きが示す角度を第1部分アンテナ101ant1の指向性として決定することができる。また、制御部70a1は、第2部分アンテナ101ant2について、0度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルと、90度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルとを合成することにより、合成したベクトルの向きが示す角度を第2部分アンテナ101ant2の指向性として決定することができる。また、制御部70a1は、第3部分アンテナ101ant3について、0度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルと、90度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルとを合成することにより、合成したベクトルの向きが示す角度を第3部分アンテナ101ant3の指向性として決定することができる。また、制御部70a1は、第4部分アンテナ101ant4について、0度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルと、90度方向の単位ベクトルに決定した倍率を乗算し決定した符号の方向に向けたベクトルとを合成することにより、合成したベクトルの向きが示す角度を第4部分アンテナ101ant4の指向性として決定することができる。
また、制御部70a1は、第1部分アンテナ101ant1~第4部分アンテナ101ant4のそれぞれについての合成したベクトルのすべてを更に合成することにより、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1全体としての信号強度が最大となるビームであるメインローブの方向を決定することができる。
具体的には、例えば、電力検出器50a5が示す電力が最大になる方向がXY平面上の80度の向きであった場合、制御部70a1は、第1部分アンテナ101ant1のメインローブの向きを65度とする制御信号を移相器102a1、102b1、102a2、102b2のそれぞれに送信する。また、制御部70a1は、第2部分アンテナ101ant2のメインローブの向きを75度とする制御信号を移相器102a3、102b3、102a4、102b4のそれぞれに送信する。また、制御部70a1は、第3部分アンテナ101ant3のメインローブの向きを85度とする制御信号を移相器102a5、102b5、102a6、102b6のそれぞれに送信する。また、制御部70a1は、第4部分アンテナ101ant4のメインローブの向きを95度とする制御信号を移相器102a7、102b7、102a8、102b8のそれぞれに送信する。
例えば、第1部分アンテナ101ant1のメインローブの向きを65度、第2部分アンテナ101ant2のメインローブの向きを75度、第3部分アンテナ101ant3のメインローブの向きを85度、第4部分アンテナ101ant4のメインローブの向きを95度とした場合、制御部70a1は、電力検出器50a1が測定した電力から、図5に示すように、電力利得を-4.1dBと算出する。(なお、図5に示す電力利得は、アンテナ101全体の電力利得の最大値で正規化した正規化利得である。)また、制御部70a1は、電力検出器50a2が測定した電力から、図5に示すように、電力利得を-0.4dBと算出する。また、制御部70a1は、電力検出器50a3が測定した電力から、図5に示すように、電力利得を-0.4dBと算出する。また、制御部70a1は、電力検出器50a4が測定した電力から、図5に示すように、電力利得を-4.6dBと算出する。これら4つの電力利得を合算した電力利得、すなわち、電力検出器50a5が測定した電力から算出した電力利得は、図6に実線で示す電力利得である。第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1のピーク利得は、図7に示す比較例のフェーズドアレイ受信機1のメインローブが示すピーク利得に比べて約2.6dB低下している。しかしながら、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1のサイドローブの利得は、比較例のフェーズドアレイ受信機のサイドローブの利得よりも低下している。そして、そのサイドローブの利得の低下は、メインローブの利得の低下よりも大きい。このことから、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1は、比較例のフェーズドアレイ受信機に比べて、通信対象である送信装置200(図示せず)以外が送信する電波の影響を受け難いことがわかる。
なお、図7に示す比較例のフェーズドアレイ受信機1は、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1とは異なり、制御部70a1は、第1部分アンテナ101ant1~第4部分アンテナ101ant4のメインローブのすべての向きが同一であり、メインローブのすべてを通信対象である送信装置200の方向に向ける制御信号を移相器102a、102bのそれぞれに送信する。
具体的には、制御部70a1は、送信装置200が移動したと判断した前回(フェーズドアレイ受信機1が通信を開始した直後には、第1部分アンテナ101ant1~第4部分アンテナ101ant4のメインローブのそれぞれの向きをずらしたとき)の電力利得から所定の電力利得以上に変化した場合、送信装置200が移動したと判定する。また、制御部70a1は、送信装置200が移動したと判定した前回の電力利得から所定の電力利得未満の変化である場合、送信装置200は移動していないと判定する。
ここで、所定の電力利得としては、第1部分アンテナ101ant1~第4部分アンテナ101ant4のメインローブのそれぞれの向きの違いなどによる受信信号の減衰量などが生じた場合にも、フェーズドアレイ受信機1と送信装置200との通信が継続可能な範囲内(途絶えない範囲内)の値(例えば、電力利得の変化量1dB)を設定する。
また、第1部分アンテナ101ant1のメインローブの向きを65度、第2部分アンテナ101ant2のメインローブの向きを75度、第3部分アンテナ101ant3のメインローブの向きを85度、第4部分アンテナ101ant4のメインローブの向きを95度の状態で、送信装置200が80度から+5度、すなわち、80度から85度の方向に移動した場合、制御部70a1は、電力検出器50a1が測定した電力から、電力利得を-8.6dBと算出する。また、制御部70a1は、電力検出器50a2が測定した電力から、電力利得を-1.8dBと算出する。また、制御部70a1は、電力検出器50a3が測定した電力から、電力利得を0dBと算出する。また、制御部70a1は、電力検出器50a4が測定した電力から、電力利得を-1.9dBと算出する。
また、制御部70a1は、送信装置200が移動したと判定した場合(ステップS4においてYES)、電力検出器50a1、50a2、50a3、50a4のそれぞれが測定した電力から算出した電力利得と、データテーブルTBL1における電力利得とを比較する(ステップS5)。
制御部70a1は、電力検出器50a1、50a2、50a3、50a4のそれぞれが測定した電力から算出した電力利得と一致する電力利得をデータテーブルTBL1において特定する(ステップS6)。制御部70a1は、データテーブルTBL1において特定した電力利得に対応する位置を送信装置200の移動後の位置と特定する(ステップS7)。
制御部70a1は、ステップS2に戻し、第1部分アンテナ101ant1~第4部分アンテナ101ant4の指向性のずれの大きさを保ったまま、送信装置200の移動後の位置の方向にアンテナ101のメインローブを向ける制御信号を移相器102a、102bのそれぞれに送信する。
このように、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1は、受信電力の変化を測定することで通信相手がどの方向に移動したかを特定することができる。
電力検出器50a1~50a4(部分電力検出手段)は、各アンテナブロック出力合成器20a1~20a4から出力された各第2の出力信号の信号強度を測定する。制御部70a1(位置特定部)は、各アンテナブロック出力合成器20a1~20a4の、測定された第2の出力信号の信号強度に基づいて通信対象の送信装置200(通信装置)の位置を特定する。総和合成器30a1は、各アンテナ部300aの第2の出力信号を合成して第3の出力信号を出力する。制御部70a1(位相制御部)は、総和合成器30a1から出力された第3の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを制御部70a1(位置特定部)が特定した通信装置200の位置へ向けるように、各アンテナ素子101a、101bの位相を制御する。
このようにすれば、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1は、回路規模が小さく、かつ、通信対象の通信装置200の移動を検出してアンテナ101の指向性を通信対象の通信装置200に向けることができる。
このようにすれば、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1は、通信対象の通信装置200の移動を検出する感度を調整することができる。また、フェーズドアレイ受信機1は、アンテナ101の指向性を調整することができる。
このようにすれば、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1は、通信対象の通信装置200から受信した信号が示す情報を読み取ることができる。
第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1の構成について説明する。
第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1は、図8に示すように、アンテナブロック10a1~10a8、アンテナブロック出力合成器20a1~20a4、総和合成器30a1、A/D変換器40a1~40a4、電力検出器50a1~50a3(部分電力検出手段)、電力検出器50a4(総和電力検出手段)、復調部60a1、制御部70a1(位置特定部、位相制御部)を備える。
以下、アンテナブロック10a1~10a8を総称してアンテナブロック10aと呼ぶ。また、アンテナブロック出力合成器20a1~20a4を総称してアンテナブロック出力合成器20aと呼ぶ。また、A/D変換器40a1~40a4を総称してA/D変換器40aと呼ぶ。また、電力検出器50a1~50a4を総称して電力検出器50aと呼ぶ。
アンテナブロック10a2の移相器出力合成器103a2は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a1とA/D変換器40a2に送信する。
アンテナブロック10a3の移相器出力合成器103a3は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a2に送信する。
アンテナブロック10a4の移相器出力合成器103a4は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a2に送信する。
アンテナブロック10a5の移相器出力合成器103a5は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a3に送信する。
アンテナブロック10a6の移相器出力合成器103a6は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a3に送信する。
アンテナブロック10a7の移相器出力合成器103a7は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a4に送信する。
アンテナブロック10a8の移相器出力合成器103a8は、合成した信号をアンテナブロック出力合成器20a4とA/D変換器40a3に送信する。
具体的には、アンテナブロック10a1がアンテナ部300aである。また、アンテナブロック10a2がアンテナ部300bである。また、アンテナブロック10a8がアンテナ部300cである。
具体的には、アンテナブロック10a3は、アンテナ部300dである。アンテナブロック10a4は、アンテナ部300eである。アンテナブロック10a5は、アンテナ部300fである。アンテナブロック10a6は、アンテナ部300gである。アンテナブロック10a7は、アンテナ部300hである。第二の実施形態において、アンテナ部300a、300b、300c、300d、300e、300f、300g、300hをアンテナ部300aとも呼ぶ。
次に、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1が通信の対象である送信装置の移動を検出する図9に示す処理フローについて説明する。
なお、第二の実施形態では、図10に示すように、アンテナ素子101a1、101b1を第1部分アンテナ101ant1と呼ぶ。アンテナ素子101a2、101b2を第2部分アンテナ101ant2と呼ぶ。アンテナ素子101a3、101b3を第3部分アンテナ101ant3と呼ぶ。アンテナ素子101a4、101b4を第4部分アンテナ101ant4と呼ぶ。アンテナ素子101a5、101b5を第5部分アンテナ101ant5と呼ぶ。アンテナ素子101a6、101b6を第6部分アンテナ101ant6と呼ぶ。アンテナ素子101a7、101b7を第7部分アンテナ101ant7と呼ぶ。アンテナ素子101a8、101b8を第8部分アンテナ101ant8と呼ぶ。
具体的には、制御部70a1は、例えば、制御信号の値を変化させ、第1部分アンテナ101ant1~第8部分アンテナ101ant8の同一の方向の8つのメインローブの向きを0度~360度まで変化させて、電力検出器50a4が示す電力が最大になる制御信号を特定する。
具体的には、例えば、電力検出器50a4が示す電力が最大になる方向がXY平面上の80度の向きであった場合、制御部70a1は、第2部分アンテナ101ant2~第7部分アンテナ101ant7のメインローブの向きを80度とする制御信号を移相器102a1~102a7、102b1~102b7のそれぞれに送信する。また、制御部70a1は、第1部分アンテナ101ant1のメインローブの向きを70度とする制御信号を移相器102a1、102b1のそれぞれに送信する。また、制御部70a1は、第8部分アンテナ101ant8のメインローブの向きを90度とする制御信号を移相器102a8、102b8のそれぞれに送信する。
例えば、第1部分アンテナ101ant1のメインローブの向きを70度、第2部分アンテナ101ant2~第7部分アンテナ101ant7のメインローブの向きを80度、第8部分アンテナ101ant8のメインローブの向きを90度とした場合、制御部70a1は、電力検出器50a1が測定した電力から、図11に示すように、電力利得を-11.6dBと算出する。(なお、図11に示す電力利得は、アンテナ101全体の電力利得の最大値で正規化した正規化利得である。)また、制御部70a1は、電力検出器50a2が測定した電力から、図11に示すように、電力利得を0dBと算出する。また、制御部70a1は、電力検出器50a3が測定した電力から、図11に示すように、電力利得を-11.3dBと算出する。なお、図11におけるアンテナブロック10a3~10a7についての電力利得は、第2部分アンテナ101ant2~第7部分アンテナ101ant7のメインローブの向きが通信対象である送信装置200の方向である80度となっているため、アンテナブロック10a2と同様に0dBである。また、これら8つの電力利得を合算した電力利得、すなわち、電力検出器50a4が測定した電力から算出した電力利得は、図12に示す電力利得である。第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1のピーク利得は、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1と同様に、関連する技術によるピーク利得に比べて低下しているが、サイドローブの利得も関連する技術によるサイドローブの利得よりも低下している。このことから、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1は、関連する技術による受信機に比べて、通信対象である送信装置200以外が送信する電波の影響を受け難いことがわかる。
なお、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1のピーク利得は、第2部分アンテナ101ant2~第7部分アンテナ101ant7のメインローブが送信装置200の方向を向いているため、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1のピーク利得よりも大きい。
具体的には、制御部70a1は、送信装置200が移動したと判断した前回(フェーズドアレイ受信機1が通信を開始した直後には、第1部分アンテナ101ant1及び第8部分アンテナ101ant8のメインローブのそれぞれの向きをずらしたとき)の電力利得から所定の電力利得以上に変化した場合、送信装置200が移動したと判定する。また、制御部70a1は、送信装置200が移動したと判定した前回の電力利得から所定の電力利得未満の変化である場合、送信装置200は移動していないと判定する。
ここで、所定の電力利得としては、第1部分アンテナ101ant1及び第8部分アンテナ101ant8のメインローブのそれぞれの向きの違いなどによる受信信号の減衰量などが生じた場合にも、フェーズドアレイ受信機1と送信装置200との通信が継続可能な範囲内の値(例えば、電力利得の変化量1dB)を設定する。
なお、具体的な数値例としては、第1部分アンテナ101ant1のメインローブの向きを70度、第2部分アンテナ101ant2~第7部分アンテナ101ant7のメインローブの向きを80度、第8部分アンテナ101ant8のメインローブの向きを90度の状態で、送信装置200が80度から-5度、すなわち、80度から75度の方向に移動した場合、制御部70a1は、電力検出器50a1が測定した電力から、電力利得を-17.7dBと算出する。また、制御部70a1は、電力検出器50a2が測定した電力から、電力利得を-1.98dBと算出する。また、制御部70a1は、電力検出器50a3が測定した電力から、電力利得を-2.98dBと算出する。
また、制御部70a1は、送信装置200が移動したと判定した場合(ステップS14においてYES)、電力検出器50a1、50a2、50a3、50a4のそれぞれが測定した電力から算出した電力利得と、データテーブルTBL1における電力利得とを比較する(ステップS15)。
制御部70a1は、一致する電力利得をデータテーブルTBL1において特定する(ステップS16)。制御部70a1は、データテーブルTBL1において特定した電力利得に対応する位置を送信装置200の移動後の位置と特定する(ステップS17)。
制御部70a1は、ステップS12に戻し、第1部分アンテナ101ant1及び第8部分アンテナ101ant8の指向性のずれの大きさを保ったまま、送信装置200の移動後の位置の方向にアンテナ101のメインローブが向く制御信号を移相器102a、102bのそれぞれに送信する。
このように、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1は、受信電力の変化を測定することで通信相手がどの方向に移動したかを特定することができる。
総和合成器30a1は、各アンテナ部300aの第2の出力信号を合成して第3の出力信号を出力する。制御部70a1(位相制御部)は、総和合成器30a1から出力された第3の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを制御部70a1(位置特定部)が特定した通信装置200の位置へ向けるように、各アンテナ素子101a、101bの位相を制御する。
このようにすれば、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1は、回路規模が小さく、かつ、通信対象の通信装置200の移動を検出してアレイアンテナ101の指向性を通信対象の通信装置200に向けることができる。
また、第二の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1は、第一の実施形態によるフェーズドアレイ受信機1に比べて、より総和合成器30a1の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブの指向性、すなわち、アレイアンテナ101の指向性を強くすることができる。
また第一および第二の実施形態では各受信信号の位相のみを変えているが、一般的なビームフォーミングで行われるように、振幅調整も同時に行ってもよい。
また、第一および第二の実施形態によるアンテナブロック10aにおけるアンテナ素子の数は、2個に限定するものではない。アンテナ素子の数は、2個以上であれば偶数個でも奇数個でもよい。なお、この場合、アンテナ素子のそれぞれに移相器を1個ずつ接続し、それら移相器のすべての出力信号を移相器出力合成器103aが合成する。
次に、実施形態による最小構成のフェーズドアレイ受信機1について説明する。
実施形態による最小構成のフェーズドアレイ受信機1(無線通信機)は、図13に示すように、アンテナ部300a1、300a2、部分電力検出手段50a1、50a2、制御部70a1(位置特定部、位相制御部)、総和合成器30a1、を備える。
アンテナ部300a2は、アンテナ素子101a1、101b1を備える。また、アンテナ部300a2は、アンテナ素子101a1、101b1のそれぞれの出力信号を合成する部分合成器400a2を備える。
10a1~10a8・・・アンテナブロック
20a1~20a4・・・アンテナブロック出力合成器
30a1・・・総和合成器
40a1~40a5・・・A/D変換器
50a1~50a5・・・電力検出器
60a1・・・復調部
70a1・・・制御部
101・・・アレイアンテナ
101a、101a1~101a8、101b、101b1~101b8・・・アンテナ素子
101ant1・・・第1部分アンテナ
101ant2・・・第2部分アンテナ
101ant3・・・第3部分アンテナ
101ant4・・・第4部分アンテナ
101ant5・・・第5部分アンテナ
101ant6・・・第6部分アンテナ
101ant7・・・第7部分アンテナ
101ant8・・・第8部分アンテナ
102a、102a1~102a8、102b、102b1~102b8・・・移相器
103a、103a1~103a8・・・移相器出力合成器
200・・・送信装置
300a1~300a4、300a~300h・・・アンテナ部
Claims (5)
- 複数のアンテナ素子と、各アンテナ素子の第1の出力信号を合成して第2の出力信号を出力する部分合成器とをそれぞれ含む複数のアンテナ部と、
各前記第2の出力信号の信号強度を測定する部分電力検出手段と、
測定された各前記第2の出力信号の前記信号強度に基づいて通信対象の通信装置の位置を特定する位置特定手段と、
前記複数のアンテナ部の前記第2の出力信号を合成して第3の出力信号を出力する総和合成手段と、
前記第3の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを前記位置特定手段が特定した前記通信装置の前記位置へ向けるように、前記各アンテナ素子の位相を制御すると共に、前記第3の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブの方向を中心としてそれぞれ異なる方向に前記複数のアンテナ部の指向性をずらすように、前記各アンテナ素子の位相を制御する位相制御手段と、
を備える無線通信機。 - 前記位相制御手段は、
前記複数のアンテナ部のうちの1つ以上のメインローブの方向と、前記複数のアンテナ部のうちの他のアンテナ部のメインローブの方向とが異なる方向となるように、前記各アンテナ素子の位相を制御する、
請求項1に記載の無線通信機。 - 前記第3の出力信号を復調する復調手段、
を備える請求項1または請求項2に記載の無線通信機。 - 複数のアンテナ素子と、各アンテナ素子の第1の出力信号を合成して第2の出力信号を出力する部分合成器とをそれぞれ含む複数のアンテナ部を備える無線通信機の制御方法であって、
前記複数のアンテナ素子それぞれの前記第1の出力信号を合成して前記第2の出力信号を出力し、
複数の前記第2の出力信号それぞれの信号強度を測定し、
測定した各前記第2の出力信号の前記信号強度に基づいて通信対象の通信装置の位置を特定し、
前記複数の第2の出力信号を合成して第3の出力信号を出力し、
前記第3の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを特定した前記通信装置の前記位置へ向けるように、前記各アンテナ素子の位相を制御すると共に、前記第3の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブの方向を中心としてそれぞれ異なる方向に前記複数のアンテナ部の指向性をずらすように、前記各アンテナ素子の位相を制御する、
無線通信機の制御方法。 - 複数のアンテナ素子と、各アンテナ素子の第1の出力信号を合成して第2の出力信号を出力する部分合成器とをそれぞれ含む複数のアンテナ部を備える無線通信機の制御プログラムであり、
コンピュータに、
前記複数のアンテナ素子それぞれの前記第1の出力信号を合成して前記第2の出力信号を出力する処理と、
複数の前記第2の出力信号それぞれの信号強度を測定する処理と、
測定した各前記第2の出力信号の前記信号強度に基づいて通信対象の通信装置の位置を特定する処理と、
前記複数の第2の出力信号を合成して第3の出力信号を出力する処理と、
前記第3の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブを特定した前記通信装置の前記位置へ向けるように、前記各アンテナ素子の位相を制御すると共に、前記第3の出力信号の信号強度が最大となるビームであるメインローブの方向を中心としてそれぞれ異なる方向に前記複数のアンテナ部の指向性をずらすように、前記各アンテナ素子の位相を制御する処理と、
を実行させる無線通信機の制御プログラム。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016211428 | 2016-10-28 | ||
JP2016211428 | 2016-10-28 | ||
PCT/JP2017/025555 WO2018078963A1 (ja) | 2016-10-28 | 2017-07-13 | 無線通信機、制御方法及びプログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018078963A1 JPWO2018078963A1 (ja) | 2019-09-12 |
JP7059935B2 true JP7059935B2 (ja) | 2022-04-26 |
Family
ID=62024540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018547119A Active JP7059935B2 (ja) | 2016-10-28 | 2017-07-13 | 無線通信機、制御方法及びプログラム |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11081791B2 (ja) |
JP (1) | JP7059935B2 (ja) |
WO (1) | WO2018078963A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11770172B2 (en) * | 2018-05-10 | 2023-09-26 | Qualcomm Incorporated | Dynamic antenna selection in millimeter wave systems |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998056068A1 (fr) | 1997-06-02 | 1998-12-10 | Ntt Mobile Communications Network Inc. | Antenne reseau adaptable |
JP2002135032A (ja) | 2000-10-25 | 2002-05-10 | Nec Corp | 送信アンテナ指向性制御装置及びその方法 |
JP2006270847A (ja) | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4338605A (en) * | 1980-02-28 | 1982-07-06 | Westinghouse Electric Corp. | Antenna array with adaptive sidelobe cancellation |
JP3204111B2 (ja) * | 1996-08-28 | 2001-09-04 | 松下電器産業株式会社 | 指向性制御アンテナ装置 |
JP3952377B2 (ja) | 2002-03-29 | 2007-08-01 | 富士通株式会社 | 指向性ビーム切替受信機 |
EP1758256A1 (en) * | 2004-06-15 | 2007-02-28 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Interrogator for wireless tag communication system |
CN101803113B (zh) * | 2007-07-20 | 2013-09-18 | 阿斯特里姆有限公司 | 用于使通讯卫星的相控阵天线内的可重新配置波束形成网络处理简化的*** |
JP2010114961A (ja) * | 2008-11-04 | 2010-05-20 | Sony Corp | 電力通信装置、電力通信システム、電力通信方法、およびプログラム |
JP5078931B2 (ja) * | 2009-03-18 | 2012-11-21 | 日本電信電話株式会社 | 無線装置、及び電波到来方向推定方法 |
US9252868B1 (en) * | 2014-09-12 | 2016-02-02 | Iridium Satellite Llc | Wireless communication with interference mitigation |
-
2017
- 2017-07-13 US US16/342,624 patent/US11081791B2/en active Active
- 2017-07-13 WO PCT/JP2017/025555 patent/WO2018078963A1/ja active Application Filing
- 2017-07-13 JP JP2018547119A patent/JP7059935B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998056068A1 (fr) | 1997-06-02 | 1998-12-10 | Ntt Mobile Communications Network Inc. | Antenne reseau adaptable |
JP2002135032A (ja) | 2000-10-25 | 2002-05-10 | Nec Corp | 送信アンテナ指向性制御装置及びその方法 |
JP2006270847A (ja) | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018078963A1 (ja) | 2018-05-03 |
US20190237872A1 (en) | 2019-08-01 |
US11081791B2 (en) | 2021-08-03 |
JPWO2018078963A1 (ja) | 2019-09-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI634759B (zh) | 在相位天線陣列中用以產生具有較寬波束寬度之波束場型的方法和裝置 | |
KR20160055590A (ko) | 레이더 신호 처리를 위한 빔 형성 장치 및 그 방법 | |
JP2006270847A (ja) | アンテナ装置 | |
CN110945717B (zh) | 使用相控阵天线进行波束成形的***和方法 | |
KR20190041950A (ko) | 고집적 배열 안테나를 이용하는 무선 전력 송신기, 컴팩트 mimo 안테나를 이용하는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 송신 시스템 | |
CN107395255A (zh) | 一种基于凸优化的稳健混合波束成形方法 | |
CN102142609A (zh) | 具有低旁瓣特性的子阵级自适应数字波束形成器 | |
KR101402489B1 (ko) | 안테나 빔 지향 디바이스 및 안테나 빔의 지향 방법 | |
JP7059935B2 (ja) | 無線通信機、制御方法及びプログラム | |
US6218988B1 (en) | Array antenna transmitter with a high transmission gain proportional to the number of antenna elements | |
KR100689421B1 (ko) | 무선 통신 시스템에서 이동국 방향을 추정하는 기지국안테나 시스템 및 방법 | |
CN115483954A (zh) | 波束赋形方法和装置、电子设备、计算机可读存储介质 | |
JPH1168443A (ja) | ディジタルビームフォーミングアンテナ装置 | |
CN1925219A (zh) | 无线网络装置及其调整式数字波束形成的方法 | |
CN116224240A (zh) | 基于最大输出信噪比的共形极化阵发射方向图赋形算法 | |
Mohan et al. | Design and implementation of Dolph Chebyshev and Zolotarev circular antenna array | |
US20170237162A1 (en) | Wireless communication device and antenna arrangement method | |
Dorsey et al. | Transmit and receive circular array pattern synthesis for radar applications | |
JP6613802B2 (ja) | アンテナ装置、アンテナ装置の制御方法、およびアンテナ装置の制御プログラム | |
CN105187105B (zh) | 智能天线波束赋形中采用中心天线改善零陷的优化方法 | |
JP4235238B2 (ja) | 移動局、通信制御方法 | |
KR102209380B1 (ko) | 안테나 어레이의 지향성을 개선하는 rf 렌즈 장치 및 그를 포함하는 송수신 안테나 시스템 | |
WO2019180831A1 (ja) | 自律型放射パターン生成アンテナ制御装置、その制御方法及び無線通信システム | |
CN103579759A (zh) | 一种实现阵列天线波束全向覆盖的方法 | |
RU2255396C2 (ru) | Способ энергетической оптимизации моноимпульсных антенных решеток с совместным формированием лучей |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190408 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200615 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210824 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211022 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20211022 |
|
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: 20220315 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220328 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7059935 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |