JPH1093323A - アダプティブアンテナおよびマルチキャリア無線通信システム - Google Patents
アダプティブアンテナおよびマルチキャリア無線通信システムInfo
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- JPH1093323A JPH1093323A JP8246366A JP24636696A JPH1093323A JP H1093323 A JPH1093323 A JP H1093323A JP 8246366 A JP8246366 A JP 8246366A JP 24636696 A JP24636696 A JP 24636696A JP H1093323 A JPH1093323 A JP H1093323A
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Abstract
を用いた場合にも、簡単な構成で、制御が容易かつ短時
間で行え、効果的に不要波の抑圧を行えるアダプティブ
アンテナを実現する。 【解決手段】複数のアンテナ素子21〜24と、複数の
アンテナ素子の各々で受信された電波信号をアンテナ素
子毎に重み付けを行う重み付け25〜28と、重み付け
器の各出力信号を加算する加算器33と、複数のアンテ
ナ素子の各々で受信された電波信号の中から一つまたは
複数の特定キャリア成分を抽出する抽出器29〜32
と、抽出された信号を入力し、複数のアンテナ素子毎の
重み付け量を設定し、重み付け器へ出力する重み付け設
定回路38とを有する。
Description
ム等において、広帯域信号を複数の搬送波(キャリア)
を用いて伝送するマルチキャリア無線通信システムおよ
びその電波信号を受信するアダプティブアンテナ(ad
aptive antenna)に関する。
害信号を抑圧して受信するためのアンテナとして、アダ
プティブアレイアンテナがある。このアンテナは、例え
ば、図18に示すように、所望波方向へビームを向け、
妨害波の方向にはヌル(零点)を形成するようなパター
ンを受信信号から自動的に形成するものである。
アンテナ素子で構成され、各アンテナ素子で受信された
信号に適当な重み付けを行い、各々合成することにより
上記のような合成パターンが形成されることになる。こ
こで、この重み付け量を決定する方法としては、ある既
知の参照信号に基づいて、実際に受けた受信信号との自
乗誤差成分を最小化するように重みを決定するLMS
(Least MeanSquare)方式、所望波の
方向を既知としてSN比最大化を行うMSN(Maxi
mum Signal to Noise Rati
o)方式、周波数拡散変調信号の受信などにおいて強い
妨害波信号を受信電力最小化により抑圧するPI(Po
wer Inversion)方式、周波数変調や位相
変調された信号の持つ振幅成分の定包絡線性を利用し
て、干渉波抑制を行うCMA(Constant Mo
dulus Algorithm)方式などが提案され
ている。
アダプティブアンテナの構成例を図19に示す。図19
において、複数のアンテナ素子11には各々重み付け器
12が接続され、各アンテナで受信された信号は個々に
重み付けされる。これらの信号は加算器13により加算
されて出力される。ここで、加算出力は受信機へ供給さ
れると共に、基準信号発生回路14へ入力され、加算出
力の中から希望信号と相関が強く、妨害波と相関の弱い
基準信号を発生する。ここで、あらかじめ基準信号が既
知である場合には、加算出力から基準信号を抽出する過
程は省略可能である。次に、加算出力と基準信号との差
が減算器15により誤差信号として出力され、制御回路
16へ入力される。制御回路16ではこの誤差信号に基
づき各アンテナ素子毎の重みを決定し、各重み付け器1
2を制御することになる。このような構成によるフィー
ドバックを動作させることにより、結果的に各アンテナ
へ設定された重み付けによる合成アンテナパターンは妨
害波方向にヌルを形成し、所望波方向に利得の高いもの
となる。
注目が高まっているが、無線通信の領域においてもこれ
は例外では無い。今後は音声のみならず、画像情報やデ
ータなど大容量の情報が無線により伝送されることにな
る。従って、一つの情報(チャネル)当たりの電波の周
波数帯域幅も今後は広帯域化していくと考えられる。
ハードウェアの広帯域特性の改善が不可欠であるが、こ
の要求に対するハードルは高い。そこで、この問題を解
決する手段として、一つの情報を幾つかの帯域に分割し
て異なる周波数の搬送波(キャリア)に乗せて送信する
マルチキャリア伝送方式が提案されている。
うなマルチキャリア伝送方式の通信システムにおいて、
干渉波を抑圧し、所望波を効率良く受信するためのアダ
プティブアンテナを構成しようとする場合には、キャリ
ア周波数と同数の重み付け器を各アンテナ素子毎に設
け、その制御を行う回路もキャリア周波数と同数だけ設
けることが必要になる。従って、アンテナ構成が大規模
で複雑になる欠点がある。
めになされたものであり、広帯域信号の伝送のためにマ
ルチキャリア方式を用いた場合でも、簡単な構成で、制
御が容易かつ短時間で行え、効果的に不要波の抑圧を行
えるアダプティブアンテナを提供することを目的とす
る。
決するために、マルチキャリアにより通信された電波信
号を受信するアダプティブアンテナにおいて、複数のア
ンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の各々で受信さ
れた前記電波信号をアンテナ素子毎に重み付けを行う重
み付け手段と、前記重み付け手段の各出力信号を加算す
る加算手段と、前記複数のアンテナ素子の各々で受信さ
れた前記電波信号の中から一つまたは複数の特定キャリ
ア成分を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出
された信号を入力し、前記複数のアンテナ素子毎の重み
付け量を設定し、前記重み付け手段へ出力する重み付け
設定手段とを有する。
キャリア成分のみ取り出し、この信号を基に各アンテナ
素子への重み付けを行うことができる。したがって、一
部のキャリアの受信信号のみを用いることにより干渉波
抑圧等のためのアンテナ指向性を最適化するアダプティ
ブ処理を行うことが可能となり、構成および制御処理手
順の簡単化を実現できるようになるため、伝送速度の速
い移動通信などへの応用に多大な効果がある。
出手段より出力された信号を基に前記特定キャリア成分
における伝搬環境を推定する手段と、前記伝搬環境を推
定する手段により得られた前記特定キャリア成分の伝搬
環境を基に前記特定キャリア成分以外のキャリア成分の
伝搬環境を推定する手段とを設け、各キャリア成分にお
いて推定された前記伝搬環境を基に前記複数のアンテナ
素子毎の重み付け量を設定することを特徴とする。
キャリア成分により推定された伝搬環境から他のキャリ
ア成分の伝搬環境を推定することにより、各アンテナ素
子への重み付けを行うことができる。
手段より出力された信号を基に前記特定キャリア成分に
おける伝搬環境を推定する手段と、前記特定キャリア成
分において推定推定された前記伝搬環境を基に前記複数
のアンテナ素子毎の重み付け量を決定する手段と、前記
特定キャリア成分以外のキャリア成分の複数アンテナ素
子毎の重み付け量を、特定キャリア成分において決定さ
れた重み付け量を基に決定する手段とを設けることによ
り、受信信号の中の特定キャリア成分によりアンテナ素
子毎の重み付け量が設定でき、これを元に他のキャリア
成分の重み付け量を推定し、各アンテナ素子への重み付
けを行うことができる。
波)に情報を乗せて伝送するマルチキャリア無線通信シ
ステムにおいて、マルチキャリアにより送信された電波
信号を受信してその受信信号によりアンテナ特性を制御
するアダプティブアンテナの制御処理に使用可能なパイ
ロット信号情報(既知情報)を、前記複数のキャリアと
は別の異なる専用キャリアに乗せて伝送することを特徴
とする。これにより、専用キャリアを用いたアダプティ
ブアンテナ制御を行うことが可能となり、その制御のた
めの構成を簡単化することができる。パイロット信号情
報は、例えば前述のLMS方式でアンテナ指向性を制御
する場合には、既知の参照信号と比較される受信信号情
報として利用することができる。
ロット信号情報を伝送する方法は、アダプティブ処理の
みならず、そのパイロット信号情報を用いることで受信
側の各種制御処理を容易に行うことを可能にする。
リアとでは互いに異なる変調方式を用い、これによっ
て、パイロット信号情報を有する専用キャリアの復調方
式を複数のキャリアの復調方式よりも簡略化することが
好ましい。
アとで互いに伝送速度を異ならせ、パイロット信号情報
の有する専用キャリアの伝送速度を低速化することで、
簡易に重み付け設定制御を行うことが可能となる。
波)にスペクトル拡散通信方式における符号多重化によ
り情報を乗せて伝送するマルチキャリア無線通信システ
ムにおいて、マルチキャリアにより送信された電波信号
を受信してその受信信号によりアンテナ特性を制御する
アダプティブアンテナの制御処理に使用可能なパイロッ
ト信号情報を、前記複数のキャリアの中の一部のキャリ
アの一部の符号にのみ乗せて伝送することを特徴とす
る。これにより、符号多重化の一部のキャリアのみを受
信するだけでアダプティブアンテナを動作させることが
でき、受信装置を簡略化できる。
波)に時分割多重により情報を乗せて伝送するマルチキ
ャリア無線通信システムにおいて、マルチキャリアによ
り送信された電波信号を受信してその受信信号によりア
ンテナ特性を制御するアダプティブアンテナの制御処理
に使用可能なパイロット信号情報を、前記複数のキャリ
アの中の一部のキャリアの一部の時間スロットにのみ乗
せて伝送することを特徴とする。これにより、時分割多
重の一部のキャリアのみを受信するだけでアダプティブ
アンテナを動作させることができ、受信装置を簡略化で
きる。
施形態を説明する。図1は本発明の第1の実施形態に係
るアダプティブアンテナの構成例である。このアンテナ
で受信する電波信号は、例えば図2に示すように、1つ
の情報を3つの搬送波(キャリア)f1,f2,f3に
分割して乗せて送信された、いわゆるマルチキャリア信
号である。各アンテナ素子22,22,23,24で受
信されたマルチキャリア信号は各々重み付け器25,2
6,27,28により複素ウェイト(振幅重み、位相重
み)の重み付けがなされる。各重み付け器25,26,
27,28にはキャリア信号抽出器29,30,31,
32が各々接続される。このキャリア信号抽出器29,
30,31,32は、各アンテナ素子毎に重み付けされ
た全てのキャリアの信号を合成器33へ出力すると共
に、特定のキャリアの信号(例えば搬送波周波数f2に
よる信号)のみを抽出し、重み付け設定回路38へ出力
する。
32の具体的な構成としては、図3に示すように、入力
信号を分配器40で分岐し、その一方を合成器33側
へ、もう一方を特定キャリア信号の周波数帯域のみを通
過させる帯域通過フィルタ(BPF:Band Pas
s Filter)41により特定キャリア信号のみ抽
出して、重み付け設定回路38へ出力する構成を利用で
きる。
信号情報を元に、各アンテナ素子へ設定する重み付け量
を重み付け信号として出力し、各重み付け器25,2
6,27,28へ入力する。重み付け器は、図4に示さ
れているように、各アンテナ素子で受信した信号の振幅
レベルを変化するために可変減衰器(もしくは可変利得
増幅器)42、位相量を変化させるために可変移相器4
3を有している。重み付け信号の中で、振幅ウェイト信
号は可変減衰器42へ、位相ウェイト信号は可変移相器
43へ各々入力される。図5に、重み付け設定回路38
の構成例を示す。
子21,22,23,24の受信信号から抽出された特
定キャリアの信号は各々AD変換器50へ入力され、そ
こでアナログ信号からディジタル信号に変換される。こ
の後、直行変換器51により、直交成分(I、Q信号)
に分離され、演算回路53に入力される。演算回路53
では、目的とするパターン成形(例えば、所望波方向へ
ビームを向けたり、妨害波方向にヌルを形成する)を行
うための適応信号処理が行われ、各アンテナ素子21,
22,23,24に接続された重み付け器25,26,
27,28を制御するための重み付け信号が出力され
る。重み付け信号は、その振幅重みと位相重みが独立に
出力され、各々振幅ウェイト信号発生器55、位相ウェ
イト信号発生器54により振幅ウェイト信号と位相ウェ
イト信号を出力する。この振幅ウェイト信号発生器5
5、位相ウェイト信号発生器54は、例えばディジタル
信号である振幅重みと位相重みから、可変減衰器42や
可変移相器43を制御するための振幅ウェイト信号と位
相ウェイト信号を生成するものであり、それらウェイト
信号としては例えばアナログのバイアス電圧であった
り、ディジタルの制御信号であったりする。
は、干渉波抑圧を行うことを目的とする場合には、例え
ば以下のような適応アルゴリズムを用いることができ
る。・LSM(Least Mean Square)
アルゴリズム:受信信号を、基準信号(受信信号の中か
ら抽出する、もしくは既知の信号を用いる)に最小二乗
法的に近付けるようにフィードバックループを動作させ
る。・CMA(Constant Modulus A
lgorithm):FSK変調信号のように受信信号
の振幅が一定となる指導原理の元で、フィードバックル
ープを動作させる。
Least Square)アルゴリズムなどいろい
ろな干渉波抑圧のための適応処理方法が提案されてい
る。このような適応処理を行う信号処理回路としては、
アナログ回路でも、図5に示した演算回路のようなディ
ジタル信号処理回路でも実現できる。本発明は、適応ア
ルゴリズムの種類およびその回路構成は問わない。この
実施形態におけるポイントは、マルチキャリア伝送方式
において、干渉波抑圧などを目的とした適応信号処理を
行う場合に、特定キャリアにおける受信信号を基にアン
テナ素子の重み付け量を他のキャリアの信号に対しても
設定することに他ならない。ここで、この信号処理の具
体的な構成について、以下に説明する。
理構成(手順)を示す。各キャリア(f1,f2,f
3)毎に各々適応信号処理を施す。具体的には、各キャ
リア毎の受信信号を抽出して、キャリア毎に設けられた
適応信号処理回路に入力する。各適応信号処理回路で
は、電波の伝搬環境を推定(例えば、所望波、妨害波の
方向、受信電力、遅延時間などを把握する)し、この状
況に対してLMSやCMAなどの適応アルゴリズムによ
り各アンテナ素子に設定する重み付け量を計算する。こ
の結果を用いて、各重み付け器に最適化された重み付け
量を設定する。以上のような手順により、各キャリア毎
に最適化された重み付け量により最適な適応化指向性が
形成でき、全てのキャリア信号に対して効果的な干渉波
抑圧等ができる。
ら適応信号処理、重み付け設定に至る構成を用意するこ
とは、全体の構成が複雑で大きくなるばかりでなく、信
号処理時間も多大になる問題点がある。
高速化のためには、図7,図8,図9に示すような信号
処理の手順が好適である。これら全ての手順について共
通なことは、複数キャリアの受信信号の中の一部の受信
信号を用いて、全てのキャリア信号に利用できる重み付
け量を設定することであり、この部分で先ず受信信号の
抽出が全てのキャリアではなく一部のものでよく、キャ
リア信号抽出器の構成を著しく簡単化できる。
順の第1の例を示す。この手順においては、ただ一つ抽
出した受信信号(周波数f2のキャリアに対応する信
号)を信号処理回路へ入力し、周波数f2のキャリアに
対する伝搬環境を推定する。伝搬環境としては、例えば
所望波(直接波および反射到来波)、妨害波の到来方
向、受信電力、遅延時間などがあげられる。この中で、
例えば到来波推定については、MUSICやESPRI
Tといった信号処理アルゴリズムを用いることができ
る。ここで他のキャリア成分の伝搬環境については、周
波数等の違いから推定し、その結果を各々のキャリアに
対する適応信号処理回路の伝搬環境推定結果として、入
力する。
定した伝搬環境をそのままf1,f3の伝搬環境として
入力する、(2)周波数等の違いを考慮して、f2の受
信信号から推定した伝搬環境からf1,f3の伝搬環境
を計算して入力する、などの方法が考えられる。(1)
の手法は、キャリア周波数による伝搬環境の変化が小さ
い場合に有効であり、計算等の必要が無いので処理時間
などの点で効果が大きい。(2)の手法としては、例え
ば、マルチパス波がある場合に、各々の到来波の遅延時
間差などを周波数差により推定することなどが考えられ
る。従って、マルチパス波がある環境下で効力がある。
ここで、各キャリア毎で得られた伝搬環境の情報を基
に、各々最適な重み付け量が適当な適応アルゴリズムに
より計算できる。この手順のいずれの場合にしても、重
み付け量を設定するために抽出する受信信号が特定の一
部のキャリア成分だけであるので、キャリア信号抽出器
の構成を著しく簡単化できる利点がある。ここで、適応
アルゴリズムによっては、特に伝搬環境推定というステ
ップを意識しなくても、受信信号から重み付けの最適化
を行うことが可能であるので、この場合には受信信号自
体を推定して、各適応信号処理回路へ入力することにな
る。例えば、キャリアf2において各アンテナ素子に入
力する受信信号成分から、その入射方向と周波数差によ
る位相変化を推定して、疑似的な受信信号を生成して、
キャリアf1,f3用として各々の適応信号処理回路に
入力することで実現できる。
順の第2の例を示す。この手順においては、ただ一つ抽
出した受信信号(周波数f2のキャリアに対応する信
号)を信号処理回路へ入力し、周波数f2のキャリアに
対する伝搬環境を推定する。次に、適応アルゴリズムに
より、周波数f2のキャリア信号における最適な重み付
け量を計算する。ここで得られた周波数f2のキャリア
信号における最適な重み付け量をもとに、周波数f1お
よびf3のキャリア信号における最適な重み付け量を推
定する。
た伝搬環境をそのままf1,f2の伝搬環境として有効
であり、形成すべきアンテナ指向性がキャリア周波数に
よらず同一形状になる場合に効果的である。周波数f1
およびf3のキャリア信号における最適な重み付け量を
推定する方法としては、周波数の違いやアンテナ素子配
置を考慮して、f2で受信信号を元に計算された重み付
け量からf1,f3に対する重み付け量を計算して各重
み付け器へ設定する。この手順においては、最も処理時
間のかかる適応アルゴリズムによる計算を行う部分が特
定のキャリアに対してだけであるので、計算時間を著し
く短縮でき、また、その計算のためのディジタル信号処
理回路を計算能力の低い安価なものを用いても十分対応
できるので、実際に製作するうえで効果は大きい。
順の第3の例を示す。この手順においては、ただ一つ抽
出した受信信号(周波数f2のキャリアに対応する信
号)を適応信号処理回路へ入力して、重み付け量の設定
までを一気に行う。周波数f1およびf3のキャリア信
号における重み付け量はf2のものと同一に設定する。
言葉を換えれば、キャリア毎に独立の重み付け器を設け
ず、ただ一つのキャリアに対する重み付け器により全て
の周波数成分の重み付けを行う。構成が単純で、信号処
理計算に対する負荷も最も小さくなり、効果は大きい。
ここで、適応アルゴリズムや重み付け量計算において、
周波数特性を考慮して最適化(複数のキャリア信号に対
して平均的に最適化)するような計算手段を用いること
により、全ての周波数において有効なアンテナ指向性を
実現できる。
で示した手順の中で図9の手順により重み付けを設定し
た場合の構成例である。ここで、例えば、図7もしくは
図8の手順を用いた場合には、図10のようなアダプテ
ィブアンテナの構成になる。以下、この構成について説
明する。
な3つの搬送波(キャリア)f1,f2,f3に情報を
分割して乗せて送信された、いわゆるマルチキャリア信
号を受信するアンテナを想定する。
受信されたマルチキャリア信号は各々分配器65,6
6,67,68により分配される。ここで各キャリア成
分の信号成分のみを取り出すため、周波数f2成分を取
り出すための帯域通過フィルタ69,72,75,7
8、周波数f1成分を取り出すための帯域通過フィルタ
70,73,76,79、周波数f3成分を取り出すた
めの帯域通過フィルタ71,74,77,80が各々接
続される。ここで抽出されたキャリア信号は、周波数f
2成分については、重み付け器81,82,83,84
により複素ウェイトの重み付けがなされた後、合成器9
3により合成され、周波数f1成分については、重み付
け器85,86,87,88により複素ウェイトの重み
付けがなされた後、合成器94により合成され、周波数
f3成分については、重み付け器89,90,91,9
2により複素ウェイトの重み付けがなされた後、合成器
95により合成される。ここで、周波数f2成分のみの
受信信号成分を重み付け設定回路96に入力し、各重み
付け器へ設定する重み付け量を算出して算出する。他の
機器については図1の例と同様である。
明したが、ここで次のような変更等を行っても本発明の
効果は同様である。 (1)キャリアの数はこの実施形態の限りでは無い。ま
た、重み付け量の計算のために用いるキャリアはただ一
つでも良いし、複数個あってもよい。ただ一つのキャリ
ア信号を用いる場合には、周波数帯域の中心にあるキャ
リア信号を用いる。こうすることにより、周波数帯域の
周辺にあるキャリア信号に対する重み付け量の推定が効
果的に行える。複数のキャリアを用いる場合には、例え
ば、全体の周波数帯域の上端と下端のキャリアを用い、
その最適化重み付け量を計算し、これを元に線形近似な
どの方法により周波数帯域の中間にあるキャリアの重み
付け量を推定(補間)することができる。
ャリアの周波数の受信信号として、変調された受信信号
をそのまま用いてもよいし、受信信号から既知情報との
比較をするための既知信号成分のみを抽出して用いても
よいし、変調された部分を取り除いた純粋なキャリア
(搬送波)成分のみを抽出して用いてもよい。パイロッ
ト成分やキャリア成分を抽出して用いることにより、信
号処理回路の構成の簡単化、処理時間の短時間化等への
効果が期待できる。
本構成を説明するためのものであり、増幅器などは説明
の簡単化のため省略している。従って、増幅器や周波数
変換器などアレイアンテナにおいて従来に用いられてい
る機器を付加することは構わない。
やフィルタ、重み付け器などは、アナログの機器でも、
ディジタル系の機器でもよい。例えば、極端な例とし
て、アンテナ素子で受信した信号を直ぐにA/D変換器
でディジタル信号化して、その後の構成を重み付け設定
回路を含めて全てディジタル信号処理回路で実現するこ
ともできる。このような構成により、信号処理手順(ソ
フトウェア)の変更や修正が柔軟に行え、汎用性の高い
アダプティブアンテナが実現できる。ディジタル信号処
理により重み付けを設定する例を図11および図12に
示す。
01で受信した信号は、各々、増幅器や周波数変換器な
どを含むRFフロントエンド102に入力され、その後
A/D変換器103によりアナログ信号からディジタル
信号へ変換される。この各々の信号は、重み付け設定回
路110に入力される一方、重み付け器104により重
み付けされて、各信号は加算器100により合成され
る。この後、ディジタルフィルタ105により各キャリ
ア成分f1,f2,f3が抽出され、各キャリア成分毎
に復調器106により復調され、検波器107により検
波される。この中で特定のキャリア成分のみスイッチ1
08により取り出され、既知(パイロット)信号との差
分を減衰器109により取り出し、誤差信号として重み
付け設定回路110へ入力する。重み付け設定の具体的
な手順等は前述の例と同様である。
101で受信した信号は、各々RFフロントエンド10
2に入力され、その後サブキャリア弁別フィルタ111
によりキャリア信号毎に抽出される。各アンテナ素子
毎、各キャリア信号毎に抽出された各信号は、A/D変
換器112によりアナログ信号からディジタル信号へ変
換され、重み付け設定回路110に入力される一方、重
み付け器113により重み付けされて、各キャリア毎に
加算器114により合成される。この後、各キャリア成
分毎に復調器115により復調され、検波器116によ
り検波される。この中で特定のキャリア成分のみスイッ
チ108により取り出され、既知(パイロット)信号と
の差分を減衰器109により取り出し、誤差信号として
重み付け設定回路110へ入力する。重み付け設定の具
体的な手順等は前述の例と同様である。
システムで使用される信号の周波数割り当ての例を示
す。周波数軸上には、中心周波数がf1,f2,f3で
あって、データなど情報を有するキャリア信号を設け、
この他に狭帯域で中心周波数f4,f5のキャリア信号
(パイロット信号)を設ける。このパイロット信号は、
例えば受信信号を参照信号(例えば、図11の既知信
号)に最小2乗的に近づけるために参照信号と比較され
る情報など、アダプティブアンテナ制御用の各種制御処
理に利用される。言葉を換えれば、アダプティブ処理し
易いような、帯域、変調方式、伝送速度などを自由に選
ぶことができる利点があり、信号処理の高速化などの点
で効果が大きい。また、アダプティブアンテナの構成の
点でも、パイロット信号専用の受信信号検知器(例えば
受信器)が簡単につくれ、アダプティブ処理系を独立か
つ簡単に構成できるので有効である。
る。 (1)パイロット信号の変調方式を他のキャリアの変調
方式と異ならせる。例えば、パイロット信号の変調方式
として受信機構成の容易なFSK方式やBPSK方式な
どを用いることにより、重み付け設定回路において受信
信号の検知のための構成が簡単化される効果がある。
ャリア信号と変える。例えば、キャリア信号の伝送速度
(ビット・レート)を低速にすることにより、重み付け
設定回路における重み付け量計算に余裕をもたせること
ができる。これは、逐次重み付け量を更新していくLM
Sなどのアルゴリズムを利用している場合に特に有効で
あり、重み付けの設定を安定化させる上で都合が良い。
無線通信システムにおいて、専用のキャリア信号をパイ
ロット信号として利用することにより、アダプティブア
ンテナの構成の簡単化、処理時間の短時間などの性能の
向上が期待でき、干渉波抑圧などの必要な移動通信など
の応用として有効である。パイロット信号の設け方は、
図13の限りでは無く、以下のような方法も考えられ
る。
多重化を用いた場合のマルチキャリア伝送方式において
は、図14に示すように、特定のキャリア信号(例えば
f2のキャリア)の特定の符号情報をパイロット信号
(既知信号)とする(例えば符号化信号C24をパイロ
ット信号とする)。前述の場合と同様に、このパイロッ
ト信号はアダプティブ処理用として利用でき、アダプテ
ィブ処理上で最も効果のある形式にすることが可能であ
る。図13の例と同様に、アダプティブアンテナの構成
の簡単化、処理時間の短時間化などの性能の向上が期待
でき、干渉波抑圧などの必要な移動通信などの応用とし
て有効である。
場合も効果は同様である。図15には、その一例とし
て、三つのキャリア信号(f1,f2,f3)の一つ
(図15の例ではf2の信号)において、時間軸におけ
る信号割り当て(スロット)構成を示したものである。
ここで、特定のキャリアにおけるスロットの一部にパイ
ロット信号(既知信号)を設けていることが特徴であ
る。
おいて、図16に示すように、キャリア信号の全てにパ
イロットは設けるが、その時間軸上での配置は異なるよ
うに設定する場合も同様の効果が期待できる。この場合
には、図16の例で説明すると、最初に周波数f1での
パイロット(スロットS11に設ける)の受信信号を元
に重み付け量を設定し(計算し)、次の時間では、周波
数f2でのパイロット(スロットS22に設ける)の受
信信号を元に重み付け量を設定もしくは更新し、更に次
の時間では、周波数fでのパイロット(スロットS33
に設ける)の受信信号を基に重み付け量を設定もしくは
更新することになる。重み付け設定回路での動作は、基
本的にどの時間でもただ一つのパイロット信号を元に重
み付け量を計算しているので、その信号処理時間は短
く、高速処理が可能である。この他に、図6の例では、
重み付け量の設定の元になる受信信号の周波数を逐次変
えていっているので、周波数の違いによる重み付け量の
推定についてある時間周期で常に修正していっているこ
とになるので、重み付け量推定の精度の向上に効果があ
る。なお、この場合には、図17に示すアンテナ構成例
により実現可能である。この構成と図10に示した構成
の違いは、重み付け設定回路96へ入力する受信信号
(パイロット受信信号)を全ての周波数成分から抽出す
るようにしている点である。
ィブアンテナでは、マルチキャリア伝送方式において、
一部のキャリアの受信信号のみを用いることにより、干
渉波抑圧等のためにアンテナ指向性を最適化するアダプ
ティブ処理を行うことが可能である。そのアンテナ構成
は、一部のキャリア成分を抽出するだけの簡単な構成の
ものになり、アンテナ製造の簡単化、低コスト化に有効
である。さらに、その信号処理回路において、処理手順
の簡素化、処理時間、計算時間の短縮化が行われ、伝送
速度の早い移動通信などへの応用として多大な効果があ
る。
ステムでは、アダプティブ信号処理を行う上でも最も効
果的な周波数軸上、時間軸上、符号化軸上の各々の位置
にパイロット信号を配置できる。このため、信号処理回
路の構成そのものを簡単化できるばかりでなく、その処
理自体も高速化でき、都合が良い。
ナの構成を示す図。
式における周波数軸上のキャリア信号配置例を示す図。
るキャリア信号抽出器の構成を示す図。
る重み付け器の構成を示す図。
る重み付け設定回路の構成を示す図。
構成(手順)を示す図。
構成(手順)の一例を示す図。
構成(手順)の他の例を示す図。
構成(手順)のさらに他の例を示す図。
2の構成例を示す図。
3の構成例を示す図。
4の構成例を示す図。
線通信システムにおける周波数軸上のキャリア信号配置
を示す図。
線通信システムにおけるキャリア信号およびパイロット
信号の配置を示す図。
線通信システムにおけるキャリア信号およびパイロット
信号の第2の配置例を示す図。
線通信システムにおけるキャリア信号およびパイロット
信号第3の配置例を示す図。
テナの第5の構成例を示す図。
るアンテナ指向性の例を示す図。
4,101…アンテナ素子、12,25,26,27,
28,81,82,83,84,85,86,87,8
8,89,90,91,92,104,113…重み付
け器、13,33,93,94,95,100,114
…合成器(加算器)、14…基準信号発生回路、15,
109…減算器、16…制御回路、29,30,31,
32…キャリア信号抽出器、38,96,110…重み
付け設定回路、40…分配器、41…帯域通過フィル
タ、42…可変減衰器(可変利得増幅器)、43…可変
移相器、50,103,112…A/D変換器、51…
直交変換器、53…演算回路、54…振幅ウェイト信号
発生器、55…位相ウェイト信号発生器、65,66,
67,68…分配器、69,70,71,72,73,
74,75,76,77,78,79,80…帯域通過
フィルタ、102…RFフロントエンド、105…ディ
ジタルフィルタ、106,115…復調器、107,1
16…検波器、111…サブキャリア弁別フィルタ、1
08…スイッチ。
Claims (8)
- 【請求項1】 マルチキャリアにより送信された電波信
号を受信するアダプティブアンテナにおいて、 複数のアンテナ素子と、 前記複数のアンテナ素子の各々で受信された前記電波信
号をアンテナ素子毎に重み付けを行う重み付け手段と、 前記重み付け手段の各出力信号を加算する加算手段と、 前記複数のアンテナ素子の各々で受信された前記電波信
号の中から一つまたは複数の特定キャリア成分を抽出す
る抽出手段と、 前記抽出手段により抽出された信号を入力し、前記複数
のアンテナ素子毎の重み付け量を設定し、前記重み付け
手段へ出力する重み付け設定手段とを具備することを特
徴とするアダプティブアンテナ。 - 【請求項2】 前記重み付け設定手段は、 前記抽出手段により出力された信号を基に前記特定キャ
リア成分における伝搬環境を推定する手段と、 前記伝搬環境を推定する手段により得られた前記特定キ
ャリア成分の伝搬環境を基に前記特定キャリア成分以外
のキャリア成分の伝搬環境を推定する手段とを具備し、 各キャリア成分において推定された前記伝搬環境を基に
前記複数のアンテナ素子毎の重み付け量を設定すること
を特徴とする請求項1記載のアダプティブアンテナ。 - 【請求項3】 前記重み付け設定手段は、 前記抽出手段により出力された信号を基に前記特定キャ
リア成分における伝搬環境を推定する手段と、 前記特定キャリア成分において推定推定された前記伝搬
環境を基に前記複数のアンテナ素子毎の重み付け量を決
定する手段と、 前記特定キャリア成分以外のキャリア成分の複数のアン
テナ素子毎の重み付け量を、前記特定キャリア成分にお
いて決定された重み付け量を基に決定する手段とを具備
することを特徴とする請求項1記載のアダプティブアン
テナ。 - 【請求項4】 複数のキャリアに情報を乗せて伝送する
マルチキャリア無線通信システムにおいて、 マルチキャリアにより送信された電波信号を受信してそ
の受信信号によりアンテナ特性を制御するアダプティブ
アンテナの制御処理に使用可能なパイロット信号情報
を、前記複数のキャリアとは別の異なる専用キャリアに
乗せて伝送することを特徴とするマルチキャリア無線通
信システム。 - 【請求項5】 前記複数のキャリアと前記専用キャリア
とでは変調方式が互いに異なることを特徴とする請求項
4記載のマルチキャリア無線通信システム。 - 【請求項6】 前記複数のキャリアと前記専用キャリア
とでは伝送速度が互いに異なることを特徴とする請求項
4記載のマルチキャリア無線通信システム。 - 【請求項7】 複数のキャリアにスペクトル拡散通信方
式における符号多重化により情報を乗せて伝送するマル
チキャリア無線通信システムにおいて、 マルチキャリアにより送信された電波信号を受信してそ
の受信信号によりアンテナ特性を制御するアダプティブ
アンテナの制御処理に使用可能なパイロット信号情報
を、前記複数のキャリアの中の一部のキャリアの一部の
符号にのみ乗せて伝送することを特徴とするマルチキャ
リア無線通信システム。 - 【請求項8】 複数のキャリアに時分割多重により情報
を乗せて伝送するマルチキャリア無線通信システムにお
いて、 マルチキャリアにより送信された電波信号を受信してそ
の受信信号によりアンテナ特性を制御するアダプティブ
アンテナの制御処理に使用可能なパイロット信号情報
を、前記複数のキャリアの中の一部のキャリアの一部の
時間スロットにのみ乗せて伝送することを特徴とするマ
ルチキャリア無線通信システム。
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