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JP2008167479A - Array antenna control apparatus and array antenna control method - Google Patents

Array antenna control apparatus and array antenna control method Download PDF

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JP2008167479A JP2008059504A JP2008059504A JP2008167479A JP 2008167479 A JP2008167479 A JP 2008167479A JP 2008059504 A JP2008059504 A JP 2008059504A JP 2008059504 A JP2008059504 A JP 2008059504A JP 2008167479 A JP2008167479 A JP 2008167479A
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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

【課題】 マルチアンテナ受信時において、高いレベルの信号を受信した際に、アンテナ本数を適応的に制限し、演算誤差を低減して、演算精度を高める。
【解決手段】 複数のアンテナエレメントを有するアレイアンテナの指向性を制御するアレイアンテナ制御装置において、該アンテナエレメントが受信した信号の信号強度を算出する受信信号強度演算手段と、各アンテナエレメントに対する重み付けを演算して、受信信号を合成する受信制御手段と、前記受信レベルが大きいとき、前記アンテナエレメントの数を変更するアンテナ数変更手段を備える。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To adaptively limit the number of antennas when receiving a high level signal at the time of multi-antenna reception, reduce calculation error, and increase calculation accuracy.
In an array antenna control apparatus for controlling the directivity of an array antenna having a plurality of antenna elements, received signal strength calculation means for calculating the signal strength of a signal received by the antenna element, and weighting for each antenna element A reception control means for calculating and synthesizing the received signals and an antenna number changing means for changing the number of the antenna elements when the reception level is high are provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、複数のアンテナエレメントを有するアレイアンテナを制御するアレイアンテナ制御装置及びアレイアンテナ制御方法に関する。   The present invention relates to an array antenna control apparatus and an array antenna control method for controlling an array antenna having a plurality of antenna elements.

高速かつ大量にデータを伝送する無線通信方式として、時分割マルチキャリア伝送方式が提案されている。時分割マルチキャリア伝送方式は、送信されるべきデータを時系列に分割し、データを伝送する方式である。このとき、時分割したデータ毎に参照信号を挿入し、複数のアンテナを用いて受信する場合に受信信号と参照信号との相関に基づいて算出されたアンテナ重みを用いて信号を得ることができる。   A time division multi-carrier transmission system has been proposed as a wireless communication system for transmitting data at high speed and in large quantities. The time division multi-carrier transmission scheme is a scheme for dividing data to be transmitted in time series and transmitting the data. At this time, when a reference signal is inserted for each time-division data and reception is performed using a plurality of antennas, a signal can be obtained using an antenna weight calculated based on a correlation between the reception signal and the reference signal. .

このようなアレイアンテナ制御装置のブロック図を図4に示す。アンテナ(Antenna1〜M)が受信した信号は、無線部(RF Block)及びディジタル・ダウンサンプリング・コンバータ(DDC)によって増幅、周波数変換等の無線周波数帯における処理がされる。そして、無線周波数帯における処理がなされた信号は合成制御手段(Path Control)を経由してDSPに入力される。DSPでは、受信信号強度演算手段(Power Combiner)が一定区間の信号強度を算出し、相関演算手段(MxM Matrix Processing)が信号強度と雑音強度の行列演算によって、信号強度と雑音強度の相関を計算する。その行列演算された受信信号は、周波数補償手段(Frequency Estimator)及び時間補償手段(Timing Estimator)によって周波数及び時間特性のズレを補償するための補償係数が算出される。そして、受信制御手段(Rx Compensator)によって、算出された補償係数を用いて、受信信号を重み付けすることによって、前記受信信号から所望信号が抽出される。そして、復調手段(Decoding)で復調され、論理回路(Physical to Logical)を介してデータバスに出力される。   A block diagram of such an array antenna control apparatus is shown in FIG. Signals received by the antennas (Antenna 1 to M) are processed in a radio frequency band such as amplification and frequency conversion by a radio unit (RF Block) and a digital downsampling converter (DDC). The signal processed in the radio frequency band is input to the DSP via the synthesis control means (Path Control). In the DSP, the received signal strength calculation means (Power Combiner) calculates the signal strength of a certain section, and the correlation calculation means (MxM Matrix Processing) calculates the correlation between the signal strength and the noise strength by matrix calculation of the signal strength and the noise strength. To do. A compensation coefficient for compensating the deviation of the frequency and time characteristics is calculated for the received signal subjected to the matrix calculation by the frequency compensator (Frequency Estimator) and the time compensator (Timing Estimator). Then, the reception control means (Rx Compensator) weights the reception signal using the calculated compensation coefficient, thereby extracting a desired signal from the reception signal. Then, the signal is demodulated by a demodulating means (Decoding) and output to a data bus via a logical circuit (Physical to Logical).

また、このようなアダプティブアレイアンテナに関して演算量を減少させる先行技術として、適応送信ダイバーシチアレイに用いられる送信信号と複素重み係数の乗算を行うベクトル乗算処理を、変調時の送信情報系列を振幅と位相で表される2次元の信号空間にマッピングする操作で行うことによって、アダプティブアレイアンテナの送信信号と複素重み係数の乗算処理を少ない処理量で動作させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平11−32028号公報
In addition, as a prior art technique for reducing the amount of computation for such an adaptive array antenna, vector multiplication processing is performed by multiplying a transmission signal used in an adaptive transmission diversity array by a complex weight coefficient, and a transmission information sequence at the time of modulation is converted into amplitude and phase. A technique has been proposed in which a transmission process of an adaptive array antenna and a complex weight coefficient are operated with a small amount of processing by performing an operation of mapping in a two-dimensional signal space represented by (for example, Patent Document 1). reference.).
JP-A-11-32028

前述したように、時分割マルチキャリア伝送方式において同一空間上に混在する信号を分離する際、マルチアンテナの受信により行列演算を行い、その値から信号成分と雑音成分(干渉波成分を含む)を推定する重み付けを行う。しかしながらその処理おいて、信号電力が雑音電力と比較して極めて高い場合は、アンテナ本数が多いほど行列演算によって生じる誤差(オーバーフロー、アンダーフロー)が大きくなる。   As described above, when separating signals mixed in the same space in the time division multi-carrier transmission method, matrix calculation is performed by reception of the multi-antenna, and signal components and noise components (including interference wave components) are calculated from the values. Performs weighting to be estimated. However, in the processing, when the signal power is extremely higher than the noise power, the error (overflow, underflow) caused by the matrix calculation increases as the number of antennas increases.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、マルチアンテナ受信時において、高いレベルの信号を受信した際に、アンテナ本数を適応的に制限し、演算誤差を低減して、演算精度を高めることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. When a high-level signal is received at the time of multi-antenna reception, the number of antennas is adaptively limited to reduce calculation error, and calculation is performed. The purpose is to increase accuracy.

第1の発明は、複数のアンテナエレメントを有するアレイアンテナの指向性を制御するアレイアンテナ制御装置において、該アンテナエレメントが受信した信号の信号強度を算出する受信信号強度演算手段と、前記受信信号強度演算手段で算出された信号強度が所定の閾値より大きいとき、相対的に大きな信号強度を与えるアンテナエレメントを抑制して、前記アンテナエレメントの数を減らすように変更するアンテナ数変更手段と、備えることを特徴とする。   In a first aspect of the present invention, there is provided an array antenna control apparatus for controlling directivity of an array antenna having a plurality of antenna elements, a received signal strength calculation means for calculating a signal strength of a signal received by the antenna element, and the received signal strength. Antenna number changing means for suppressing an antenna element that gives a relatively large signal strength when the signal strength calculated by the calculating means is larger than a predetermined threshold and changing the number to reduce the number of antenna elements; It is characterized by.

第2の発明は、第1の発明において、前記アンテナ数変更手段によって前記アンテナエレメントが抑制された状態で、前記受信信号の時間軸特性を補償するための係数を算出する時間補償手段、及び、前記受信信号の周波数特性を補償するための係数を算出する周波数補償手段と、前記時間補償手段及び前記周波数補償手段によって算出された係数を用いて、前記受信信号を重み付けすることによって、前記受信信号から所望信号を抽出する受信制御手段と、を更に備えたことを特徴とする。   According to a second invention, in the first invention, a time compensation unit that calculates a coefficient for compensating a time axis characteristic of the received signal in a state where the antenna element is suppressed by the antenna number changing unit, and The received signal is weighted by using a frequency compensator for calculating a coefficient for compensating a frequency characteristic of the received signal, and a coefficient calculated by the time compensator and the frequency compensator. And a reception control means for extracting a desired signal from the receiver.

第3の発明は、複数のアンテナエレメントを有するアレイアンテナの指向性を制御するアレイアンテナ制御方法であって、該アンテナエレメントが受信した信号の信号強度を算出するステップと、前記算出された信号強度が所定の閾値より大きいときに、相対的に大きな信号強度を与えるアンテナエレメントを抑制して、前記アンテナエレメントの数を減らすように制御するステップと、を含むことを特徴とする。   A third invention is an array antenna control method for controlling the directivity of an array antenna having a plurality of antenna elements, the step of calculating the signal strength of a signal received by the antenna element, and the calculated signal strength And controlling to reduce the number of antenna elements by suppressing antenna elements that provide a relatively large signal strength when is greater than a predetermined threshold value.

本発明によれば、2本以上のマルチアンテナを用いて送受信を行う場合に、受信レベルが大きいとき、受信アンテナの数を論理的に制限することで、受信信号の行列演算器に発生する行列演算の誤差を削減し、信号の受信性能を保持し、リソースを有効に利用することができる。   According to the present invention, when transmission / reception is performed using two or more multi-antennas, when the reception level is high, the number of reception antennas is logically limited, whereby the matrix generated in the matrix calculator of the reception signal Calculation errors can be reduced, signal reception performance can be maintained, and resources can be used effectively.

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明のアンテナ制御装置のブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram of an antenna control apparatus according to the present invention.

無線信号を送受信するアンテナエレメント(Antenna1〜M)は複数(M本)設けられている。各アンテナエレメントには、無線部(RF Block)が接続されている。この無線部は、無線通信周波数帯域での無線信号を生成する無線手段と、該無線手段に変調周波数を提供する基準信号手段とによって構成されている。   A plurality (M) of antenna elements (Antenna 1 to M) for transmitting and receiving radio signals are provided. A radio unit (RF Block) is connected to each antenna element. The radio unit includes radio means for generating a radio signal in a radio communication frequency band and reference signal means for providing a modulation frequency to the radio means.

無線部には、無線部から出力された受信信号を周波数変換するディジタル・ダウンサンプリング・コンバータ(DDC)が接続されている。DDCから出力される受信信号は、合成制御手段(Path Control)を介してDSPに入力される。   A digital downsampling converter (DDC) that converts the frequency of the received signal output from the wireless unit is connected to the wireless unit. The received signal output from the DDC is input to the DSP via the synthesis control means (Path Control).

また、無線部には、無線部に入力される送信信号を周波数変換するディジタル・アップサンプリング・コンバータ(DUC)が接続されている。DUCに入力される送信信号は、合成制御手段(Path Control)を介してDSPから供給される。   The radio unit is connected to a digital upsampling converter (DUC) that converts the frequency of a transmission signal input to the radio unit. The transmission signal input to the DUC is supplied from the DSP via the synthesis control means (Path Control).

合成制御手段(Path Control)は、分配器によって構成されており、受信信号強度演算手段(Power Combiner)及び受信制御手段(Rx Compensator)に受信信号を入力する。また、送信パラメータ生成手段(Tx Parametor)が生成した制御信号に基づいて送信信号合成手段(Tx Burst Builder)が生成したバースト信号を重み付けして各アンテナに分配する。   The combination control means (Path Control) is constituted by a distributor, and inputs the received signal to the received signal intensity calculating means (Power Combiner) and the reception control means (Rx Compensator). Further, the burst signal generated by the transmission signal synthesis means (Tx Burst Builder) is weighted based on the control signal generated by the transmission parameter generation means (Tx Parametor) and distributed to each antenna.

また、DSPには、図示を省略する中央演算装置(CPU)が接続されている。CPUは、複数のDSPとデータを交換し、高速データ伝送を実現するための制御をする。また、CPUは、DSPの他、DUCやDDCの動作パラメータを設定し、無線制御をすることによって、本実施の形態のアレイアンテナ制御装置全体を制御する。   Further, a central processing unit (CPU) (not shown) is connected to the DSP. The CPU exchanges data with a plurality of DSPs and performs control for realizing high-speed data transmission. In addition to the DSP, the CPU controls the entire array antenna control apparatus of the present embodiment by setting operation parameters of the DUC and DDC and performing wireless control.

DSPは、DDCから出力される受信信号を時間分割し、周波数単位で信号処理を行う。すなわち、DDCから送出される所定のサンプリング時間で離散化された変調信号を受け取り、受信信号強度演算手段(Power Combiner)が一定区間(例えば、バースト信号中の参照信号)の信号強度(RSSI)を算出して、受信レベル調整手段(Power Combiner)が受信信号の信号強度(受信レベル)を調整する。相関演算手段(MxM Matrix Processing)は、受信信号から共分散を求めて、受信信号を正規化して、信号強度と雑音強度の相関を計算する。   The DSP performs time processing on the received signal output from the DDC and performs signal processing in units of frequency. That is, a modulated signal discretized at a predetermined sampling time sent from the DDC is received, and the received signal strength calculation means (Power Combiner) calculates the signal strength (RSSI) of a certain section (for example, a reference signal in a burst signal). Then, the reception level adjusting means (Power Combiner) adjusts the signal strength (reception level) of the received signal. The correlation calculation means (MxM Matrix Processing) obtains the covariance from the received signal, normalizes the received signal, and calculates the correlation between the signal strength and the noise strength.

アンテナ数変更手段(Array Position Controller)は、受信アンテナ本数を論理的に変更する。すなわち、受信レベルが高レベルであるとき、高レベル信号成分を排除した行列を生成して(図3(b)参照)、行列演算時にオーバーフローやアンダーフローを発生させないようにして、相関演算手段に発生する誤差を軽減し、演算精度を高める。   The antenna number changing means (Array Position Controller) logically changes the number of receiving antennas. That is, when the reception level is high, a matrix from which high-level signal components are excluded is generated (see FIG. 3B), so that overflow or underflow does not occur at the time of matrix calculation. Reduce the error that occurs and increase the calculation accuracy.

周波数補償手段(Frequency Estimator)は、高レベル信号成分が除去された受信信号の周波数特性を補償するための補償係数を算出する。時間補償手段(Timing Estimator)は、高レベル信号成分が除去された受信信号の時間特性(時間軸のズレ)を補償するための補償係数を算出する。   The frequency compensation means (Frequency Estimator) calculates a compensation coefficient for compensating the frequency characteristic of the received signal from which the high level signal component has been removed. The time compensation means (Timing Estimator) calculates a compensation coefficient for compensating the time characteristic (time axis deviation) of the received signal from which the high level signal component has been removed.

受信制御手段(Rx Compensator)は、時間補償手段及び周波数補償手段によって算出された補償係数を用いて、受信信号の重み付けをすることによって、受信信号から所望信号を抽出する。また、受信制御手段は、バースト信号中に2箇所含まれる参照信号の差がなくなるように、受信信号を補正する。すなわち、バースト信号の最初と最後には同一内容の参照信号が設けられているところ、遅延や位相ズレによってバースト信号自体が伸び縮みすることによって参照信号に違いが生じるので、その差がなくなるようにバースト信号を補正して、受信信号の品質を改善する。   The reception control means (Rx Compensator) extracts a desired signal from the reception signal by weighting the reception signal using the compensation coefficient calculated by the time compensation means and the frequency compensation means. Further, the reception control means corrects the reception signal so that the difference between the reference signals included in the two locations in the burst signal is eliminated. That is, when the reference signal having the same content is provided at the beginning and end of the burst signal, a difference occurs in the reference signal due to expansion or contraction of the burst signal itself due to delay or phase shift, so that the difference is eliminated. Correct the burst signal to improve the quality of the received signal.

復調手段(Decoding)は、受信信号を復調する。論理回路(Physical to Logical)はDSPからデータバスへデータを出力する。   The demodulating means (Decoding) demodulates the received signal. A logical circuit (Physical to Logical) outputs data from the DSP to the data bus.

また、DSPは送信系の機能も有している。論理回路(Physical to Logical)はデータバスからDSPへデータを入力する。変調手段(Encoding)は、データバスから入力された信号を変調する。送信信号合成手段(Tx Burst Builder)は、変調信号を用いて送信用のバースト信号を生成する。   The DSP also has a transmission function. A logical circuit (Physical to Logical) inputs data from the data bus to the DSP. The modulation means (Encoding) modulates a signal input from the data bus. The transmission signal synthesis means (Tx Burst Builder) generates a burst signal for transmission using the modulated signal.

送信パラメータ生成手段(Tx Parametor)は、受信制御手段(Rx Compensator)が用いる補償係数に基づいて、送信信号の分配のための重み付け係数を生成する。   The transmission parameter generation means (Tx Parametor) generates a weighting coefficient for distributing the transmission signal based on the compensation coefficient used by the reception control means (Rx Compensator).

次に、本発明の実施の形態のアレイアンテナ制御装置の動作について説明する。   Next, the operation of the array antenna control apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

アンテナ(Antenna1〜M)が受信した信号は、無線部(RF Block)及びディジタル・ダウンサンプリング・コンバータ(DDC)によって増幅、周波数変換等の無線周波数帯における処理がされる。そして、無線周波数帯における処理がなされた信号は合成制御手段(Path Control)を経由してDSPに入力される。   Signals received by the antennas (Antenna 1 to M) are processed in a radio frequency band such as amplification and frequency conversion by a radio unit (RF Block) and a digital downsampling converter (DDC). The signal processed in the radio frequency band is input to the DSP via the synthesis control means (Path Control).

DSPでは、受信信号強度演算手段(Power Combiner)が一定区間(例えば、バースト信号中の参照信号)の信号強度を算出し、相関演算手段(MxM Matrix Processing)が信号強度と雑音強度の相関を計算する。その行列演算結果に基づいて、アンテナ数変更手段(Array Position Controller)は、受信レベルが高い信号成分を排除して、受信アンテナの本数を論理的に減少させる。   In the DSP, the received signal strength calculation means (Power Combiner) calculates the signal strength of a certain interval (for example, the reference signal in the burst signal), and the correlation calculation means (MxM Matrix Processing) calculates the correlation between the signal strength and the noise strength. To do. Based on the matrix calculation result, the antenna number changing means (Array Position Controller) logically reduces the number of reception antennas by eliminating signal components having a high reception level.

そして、高レベル信号成分が除去された受信信号は、周波数補償手段(Frequency Estimator)によって周波数特性を補償するための補償係数が算出され、時間補償手段(Timing Estimator)によって時間特性(時間軸のズレ)を補償するための補償係数が算出される。そして、受信制御手段(Rx Compensator)は、算出された補償係数を用いた行列演算によって、受信信号の重み付けをして、所望信号を抽出する。   The received signal from which the high-level signal component has been removed is subjected to frequency compensation means (Frequency Estimator) to calculate a compensation coefficient for compensating the frequency characteristic, and the time compensation means (Timing Estimator) is used to calculate the time characteristic (time axis deviation). ) Is calculated. And a reception control means (Rx Compensator) weights a received signal by matrix calculation using the calculated compensation coefficient, and extracts a desired signal.

そして、抽出された信号は、復調手段(Decoding)で復調され、論理回路(Physical to Logical)を介してデータバスに出力される。   The extracted signal is demodulated by a demodulating means (Decoding) and output to a data bus via a logical circuit (Physical to Logical).

一方、データバスからDSPに入力された送信信号は、論理回路(Physical to Logical)を介して変調手段(En coding)に入力され、変調される。そして、送信信号合成手段(Tx Burst Builder)において送信用のバースト信号が生成され、合成制御手段(Path Control)において、送信パラメータ生成手段(Tx Parametor)が生成した重み付け係数を用いて重み付けされ、各アンテナに分配される。そして、ディジタル・アップサンプリング・コンバータ(DUC)及び無線部(RF Block)によって増幅、周波数変換等の無線周波数帯における処理がされて、アンテナエレメント(Antenna1〜M)から放射される。   On the other hand, a transmission signal input from the data bus to the DSP is input to a modulation means (Encoding) via a logical circuit (Physical to Logical) and modulated. Then, a transmission burst signal is generated in the transmission signal combining means (Tx Burst Builder), weighted using the weighting coefficient generated by the transmission parameter generating means (Tx Parametor) in the combining control means (Path Control), Distributed to the antenna. Then, processing in a radio frequency band such as amplification and frequency conversion is performed by a digital up-sampling converter (DUC) and a radio unit (RF Block), and is radiated from antenna elements (Antenna 1 to M).

図2は、本発明を実施するための最良の形態のアレイアンテナ制御装置のフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart of the best mode array antenna control apparatus for carrying out the present invention.

まず、受信信号強度(RSSI)と所定の閾値δとを比較し、RSSIが閾値δより大きいか否かを判定する(S101)。比較判定の結果、RSSIが閾値δより大きくなければ、行列演算でオーバーフロー又はアンダーフロー等の誤差が生じる可能性が低いので、行列要素をマスクすることなく(アンテナ本数を制限することなく)、ステップS107に進み、重み付け演算をして(S107)、この処理を終了する。ここで、Lは、複数のアンテナから入力された信号の補正された行列のコレスキー因子である。   First, the received signal strength (RSSI) is compared with a predetermined threshold δ to determine whether the RSSI is greater than the threshold δ (S101). If the RSSI is not larger than the threshold value δ as a result of the comparison determination, there is a low possibility that an error such as overflow or underflow will occur in the matrix operation, so the matrix elements are not masked (without limiting the number of antennas). Proceeding to S107, a weighting operation is performed (S107), and this process ends. Here, L is a Cholesky factor of a corrected matrix of signals input from a plurality of antennas.

続いて、信号対干渉電力比のユーザ毎の最大値(Max(SINRu))と所定の閾値γとを比較し、Max(SINRu)が閾値γより大きいか否かを判定する(S102)。比較判定の結果、Max(SINRu)が閾値γより大きくなければ、行列演算でオーバーフロー又はアンダーフロー等の誤差が生じる可能性が低いので、行列要素をマスクすることなく(アンテナ本数を制限することなく)、ステップS107に進み、重み付け演算をして(S107)、この処理を終了する。   Subsequently, the maximum value (Max (SINRu)) for each user of the signal-to-interference power ratio is compared with a predetermined threshold γ to determine whether Max (SINRu) is larger than the threshold γ (S102). If Max (SINRu) is not greater than the threshold γ as a result of the comparison determination, it is unlikely that errors such as overflow or underflow will occur in the matrix operation. Therefore, without masking the matrix elements (without limiting the number of antennas) ), The process proceeds to step S107, a weighting operation is performed (S107), and this process is terminated.

続いて、n(繰り返し回数)とアンテナ数Mとを比較し、nがMより小さいか否かを判定する(S103)。比較判定の結果、nがMより小さくなければ(n≧Mであれば)、アンテナ本数に対応する回数の繰り返し処理が終了したと判定し、ステップS107に進み、重み付け演算をして(S107)、この処理を終了する。   Subsequently, n (number of repetitions) is compared with the number of antennas M to determine whether n is smaller than M (S103). If n is not smaller than M (if n ≧ M) as a result of the comparison determination, it is determined that the number of repetitions corresponding to the number of antennas has been completed, the process proceeds to step S107, and a weighting operation is performed (S107). This process is terminated.

続いて、コレスキー因子のL行列の対角要素であるtrace(L)nと所定の閾値αとを比較し、trace(L)nが閾値αより大きいか否かを判定する(S104)。比較判定の結果、trace(L)nが閾値αより大きければ、行列演算で誤差が生じる可能性が高いので、trace(L)nの値を”0”にする(S105)。すなわち、L行及びL列の行列要素を”0”にするようにマスクされた行列を生成して(アンテナ本数を制限して)、ステップS106に進む。一方、trace(L)nが閾値より大きくなければ、何も処理をせずにステップS106に進む。   Subsequently, trace (L) n, which is a diagonal element of the L matrix of the Cholesky factor, is compared with a predetermined threshold value α, and it is determined whether or not trace (L) n is larger than the threshold value α (S104). As a result of the comparison determination, if trace (L) n is larger than the threshold value α, there is a high possibility that an error will occur in the matrix operation, so the value of trace (L) n is set to “0” (S105). That is, a matrix that is masked so that the matrix elements of L rows and L columns are set to “0” is generated (the number of antennas is limited), and the process proceeds to step S106. On the other hand, if trace (L) n is not greater than the threshold value, the process proceeds to step S106 without performing any processing.

そして、n≧Mとなるまで、繰り返し回数nに”1”を加算して(S106)、ステップS103に戻り、S103〜S106の処理を繰り返す。   Then, “1” is added to the number of repetitions n until n ≧ M (S106), the process returns to step S103, and the processes of S103 to S106 are repeated.

図3は、本発明を実施するための最良の形態のアレイアンテナ制御装置における行列演算の説明図である。この行列演算は、相関演算手段(MxM Matrix Processing)において実行される。   FIG. 3 is an explanatory diagram of matrix calculation in the array antenna control apparatus of the best mode for carrying out the present invention. This matrix calculation is executed in correlation calculation means (MxM Matrix Processing).

図3(a)は、高レベル信号成分をマスクする前の行列演算式を示す。wは受信重み付けベクトル、xはコレスキー因子の共分散行列、yは交差相関ベクトルである。   FIG. 3A shows a matrix operation expression before masking the high level signal component. w is a reception weighting vector, x is a covariance matrix of the Cholesky factor, and y is a cross-correlation vector.

図3中、右辺の共分散行列(下三角行列と上三角行列)の積は相関演算手段(MxM Matrix Processing)において、信号強度と雑音強度との相関として演算される。また、共分散行列と交差相関ベクトルとの積は受信制御手段(Rx Compensator)において、重み付け演算として演算される。   In FIG. 3, the product of the covariance matrix (lower triangular matrix and upper triangular matrix) on the right side is calculated as the correlation between the signal intensity and the noise intensity in the correlation calculation means (MxM Matrix Processing). The product of the covariance matrix and the cross-correlation vector is calculated as a weighting operation in the reception control means (Rx Compensator).

図3(b)は、高レベル信号成分をマスクした後の行列演算式を示す。第4行及び第4列の値が”0”となっており、行列演算に使用されておらず、マスクされている。   FIG. 3B shows a matrix operation expression after masking the high level signal component. The values in the fourth row and the fourth column are “0”, which is not used for matrix calculation and is masked.

以上説明したように、本発明の実施の形態では、複数のアンテナエレメントによって受信された信号の信号強度を算出する受信信号強度演算手段(Power Combiner)と、算出された信号強度と雑音強度との相関を計算する相関演算手段(MxM Matrix Processing)と、各アンテナエレメントに対する重み付け演算をする受信制御手段(Rx Compensator)と、前記受信レベルが大きいときに、前記アンテナエレメントの数を論理的に変更するアンテナ数変更手段(Array Position Controller)を備えたので、信号の受信性能を保持し、リソースを有効に利用することができる。よって、受信状態を最適化することができ、通信品質の向上を図ることができる。また、一定の通信品質を保持することができ、データ伝送性能の向上を図ることができる。   As described above, in the embodiment of the present invention, the received signal strength calculating means (Power Combiner) for calculating the signal strength of the signals received by the plurality of antenna elements, and the calculated signal strength and noise strength. Correlation calculation means (MxM Matrix Processing) for calculating correlation, reception control means (Rx Compensator) for weighting calculation for each antenna element, and logically changing the number of antenna elements when the reception level is high Since antenna number changing means (Array Position Controller) is provided, signal reception performance can be maintained and resources can be used effectively. Therefore, the reception state can be optimized and the communication quality can be improved. In addition, a certain communication quality can be maintained, and the data transmission performance can be improved.

また、アンテナ数変更手段は、大きな受信レベルを与えるアンテナエレメントからの受信信号を抑制して、アンテナエレメントの数を変更するので、演算精度の向上を図ることができる。   Moreover, since the number-of-antennas changing means suppresses the received signal from the antenna element that gives a large reception level and changes the number of antenna elements, it is possible to improve the calculation accuracy.

また、受信レベルを調整する受信レベル調整手段(Power Combiner)を備え、アンテナ数変更手段は、正規化された受信信号を相対的に比較し、大きな受信レベルを与えるアンテナエレメントを選択して、前記アンテナエレメントの数を変更するので、正規化された信号を相対比較することにより、大きな受信レベルと有するアンテナエレメントを容易に認識することができ、受信信号を抑制することができる。その結果、演算精度の向上を図ることができる。   In addition, a reception level adjusting means (Power Combiner) for adjusting the reception level is provided, and the antenna number changing means relatively compares the normalized received signals, selects an antenna element that gives a large reception level, and Since the number of antenna elements is changed, it is possible to easily recognize an antenna element having a large reception level and to suppress a reception signal by comparing the normalized signals relative to each other. As a result, the calculation accuracy can be improved.

また、受信信号の周波数特性を補償するための係数を算出する周波数補償手段(Frequency Estimator)と、受信信号の時間軸のズレを補償するための係数を算出する時間補償手段(Timing Estimator)と、周波数補償手段及び時間補償手段によって算出された係数を用いて、受信信号を重み付けすることによって、受信信号から所望信号を抽出する受信制御手段(Rx Compensator)と、を備えるので、時間補償、周波数補償によって、復元された受信信号の質を向上させることができる。   Further, a frequency compensation means (Frequency Estimator) for calculating a coefficient for compensating the frequency characteristics of the received signal, a time compensation means (Timing Estimator) for calculating a coefficient for compensating for a time axis shift of the received signal, A reception control means (Rx Compensator) for extracting a desired signal from the received signal by weighting the received signal using the coefficients calculated by the frequency compensation means and the time compensation means, so that time compensation and frequency compensation are provided. Therefore, the quality of the restored received signal can be improved.

相関演算手段は、信号強度と雑音強度の行列を変化させることによって、受信信号の合成に使用するアンテナエレメントの数を変化させるので、行列の演算項目を減らすことができ、演算負荷を減少させることができる。   The correlation calculation means changes the number of antenna elements used to synthesize the received signal by changing the signal intensity and noise intensity matrix, so that the number of matrix calculation items can be reduced and the calculation load can be reduced. Can do.

本発明を実施するための最良の形態のアレイアンテナ制御装置のブロック図である。[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] It is a block diagram of the array antenna control apparatus of the best form for implementing this invention. 本発明を実施するための最良の形態のアレイアンテナ制御装置のフローチャートである。It is a flowchart of the array antenna control apparatus of the best form for implementing this invention. 本発明を実施するための最良の形態のアレイアンテナ制御装置における行列演算の説明図である。It is explanatory drawing of the matrix calculation in the array antenna control apparatus of the best form for implementing this invention. 従来のアレイアンテナ制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the conventional array antenna control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

Antenna:アンテナ、RF Block:無線部、DDC:ディジタル・ダウンサンプリング・コンバータ、DUC:ディジタル・アップサンプリング・コンバータ、Path Control:合成制御手段、DSP:ディジタル・シグナル・プロセッサ、Power Combiner:受信信号強度演算手段、受信レベル調整手段、MxM Matrix Processing:相関演算手段、Array Position Controller:アンテナ数変更手段、Frequency Estimator:周波数補償手段、Timing Estimator:時間補償手段、Rx Compensator:受信制御手段、Decoding:復調手段、Physical to Logical:論理回路、Encoding:変調手段、Tx Burst Builder:送信信号合成手段、Tx Parametor:送信パラメータ生成手段。 Antenna: Antenna, RF Block: Radio unit, DDC: Digital downsampling converter, DUC: Digital upsampling converter, Path Control: Synthesis control means, DSP: Digital signal processor, Power combiner: Received signal strength calculation Means, reception level adjustment means, MxM Matrix Processing: correlation calculation means, Array Position Controller: antenna number changing means, Frequency Estimator: frequency compensation means, Timing Estimator: time compensation means, Rx Compensator: demodulation control means, Demodulation control means, Dex control means Physical to Logical: Logic circuit, Encoding Modulating means, Tx Burst Builder: transmitting signal combining means, Tx Parametor: transmission parameter generating means.

Claims (3)

複数のアンテナエレメントを有するアレイアンテナの指向性を制御するアレイアンテナ制御装置において、
該アンテナエレメントが受信した信号の信号強度を算出する受信信号強度演算手段と、
前記受信信号強度演算手段で算出された信号強度が所定の閾値より大きいとき、相対的に大きな信号強度を与えるアンテナエレメントを抑制して、前記アンテナエレメントの数を減らすように変更するアンテナ数変更手段と、
を備えることを特徴とするアレイアンテナ制御装置。
In an array antenna control apparatus for controlling the directivity of an array antenna having a plurality of antenna elements,
Received signal strength calculating means for calculating the signal strength of the signal received by the antenna element;
When the signal strength calculated by the received signal strength calculating means is larger than a predetermined threshold, the antenna number changing means for suppressing the antenna elements giving a relatively large signal strength and changing the number of the antenna elements. When,
An array antenna control device comprising:
前記アンテナ数変更手段によって前記アンテナエレメントが抑制された状態で、前記受信信号の時間軸特性を補償するための係数を算出する時間補償手段、及び、前記受信信号の周波数特性を補償するための係数を算出する周波数補償手段と、
前記時間補償手段及び前記周波数補償手段によって算出された係数を用いて、前記受信信号を重み付けすることによって、前記受信信号から所望信号を抽出する受信制御手段と、を更に備えた
ことを特徴とする請求項1に記載のアレイアンテナ制御装置。
Time compensation means for calculating a coefficient for compensating the time axis characteristic of the received signal in a state where the antenna elements are suppressed by the antenna number changing means, and a coefficient for compensating the frequency characteristic of the received signal A frequency compensation means for calculating
Receiving control means for extracting a desired signal from the received signal by weighting the received signal using a coefficient calculated by the time compensating means and the frequency compensating means; The array antenna control apparatus according to claim 1.
複数のアンテナエレメントを有するアレイアンテナの指向性を制御するアレイアンテナ制御方法であって、
該アンテナエレメントが受信した信号の信号強度を算出するステップと、
前記算出された信号強度が所定の閾値より大きいときに、相対的に大きな信号強度を与えるアンテナエレメントを抑制して、前記アンテナエレメントの数を減らすように制御するステップと、を含む
ことを特徴とするアレイアンテナ制御方法。
An array antenna control method for controlling the directivity of an array antenna having a plurality of antenna elements,
Calculating the signal strength of the signal received by the antenna element;
And controlling to reduce the number of the antenna elements by suppressing antenna elements that give a relatively large signal strength when the calculated signal strength is larger than a predetermined threshold value. Array antenna control method.
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