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JP2016174318A - Digital radio transmission device and digital radio communication system - Google Patents

Digital radio transmission device and digital radio communication system Download PDF

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JP2016174318A
JP2016174318A JP2015054161A JP2015054161A JP2016174318A JP 2016174318 A JP2016174318 A JP 2016174318A JP 2015054161 A JP2015054161 A JP 2015054161A JP 2015054161 A JP2015054161 A JP 2015054161A JP 2016174318 A JP2016174318 A JP 2016174318A
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mobile station
signal
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digital radio
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Application number
JP2015054161A
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Japanese (ja)
Inventor
悟司 塚本
Satoshi Tsukamoto
悟司 塚本
坂口 賢司
Kenji Sakaguchi
賢司 坂口
前田 隆宏
Takahiro Maeda
隆宏 前田
ジュリアン ウェバー
Webber Julian
ジュリアン ウェバー
正行 有吉
Masayuki Ariyoshi
正行 有吉
智明 熊谷
Tomoaki Kumagai
智明 熊谷
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ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Original Assignee
ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a digital radio transmission device capable of giving a transmission signal directivity by reducing the amount of relative movement to the earth.SOLUTION: A digital radio transmission device 2000 comprises: a linear array antenna 10 arranged along the travel direction of a movable body; a signal switching unit 20 for sequentially switching an antenna element made transmittable in the direction opposite to the travel direction of the movable body; a weighting processing unit 408 for performing weighting processing to give a transmission signal prescribed directivity; and a filter processing unit 402 for performing filter processing to suppress spurious involved in antenna switching.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

この発明は、基地局と移動局との間でデジタル通信を行う移動体のための受信装置の構成に関する。   The present invention relates to a configuration of a receiving apparatus for a mobile that performs digital communication between a base station and a mobile station.

スマートフォンなどの携帯通信端末は、今や生活必需品であり、バスや列車、航空機内などでもこれによる通信量が増加している。   Mobile communication terminals such as smartphones are now a daily necessities, and the amount of communication is increasing even in buses, trains, and airplanes.

多数の端末が高密度に存在し移動を伴う環境では、各端末が個別に移動体外の基地局と通信を行うより、移動体内に設置された中継機器を経由して通信するほうが周波数利用効率の面からも好ましい。バスや列車などではこの方式による公衆無線LAN(Local Area Network)サービスが既に提供されているが、近年の端末数やトラフィック量の増加に伴ってエントランス回線の容量不足が顕在化しつつある。   In an environment where a large number of terminals exist and involve movement, it is more efficient for each terminal to communicate via a relay device installed in the moving body than to individually communicate with a base station outside the moving body. It is preferable also from a surface. Public wireless LAN (Local Area Network) services using this method have already been provided for buses and trains. However, due to the recent increase in the number of terminals and traffic volume, a shortage of entrance lines is becoming apparent.

新幹線ではLCX(Leaky Coaxial cable、漏洩同軸ケーブル)がエントランス回線に使用されており、性能向上に向けた研究(たとえば、非特許文献1を参照)も行われているが、2020年には通信量が現在の10倍になるとの予測もあり、それでもなお容量不足が懸念される。新たなエントランス回線の導入を考えた場合、256QAMや1024QAMなどの多値変調やマッシブMIMOの採用、ミリ波等高い周波数の利用などが想定されるが、従来の参照信号に基づく等化では高速なチャネル変動により性能の劣化が著しいため新たな対策が必要である。   In the Shinkansen, LCX (Leaky Coaxial cable) is used for the entrance line, and research to improve performance (for example, see Non-Patent Document 1) has been conducted. However, there is a concern that the capacity will be insufficient. Considering the introduction of a new entrance line, multi-level modulation such as 256QAM and 1024QAM, massive MIMO, and use of high frequencies such as millimeter waves are assumed. However, conventional equalization based on a reference signal is fast. Since the performance is significantly degraded due to channel fluctuation, new countermeasures are required.

ところで、従来は、高速な移動に伴って発生するドップラーシフトを低減しフェージングの変動速度を低下させるために、特許文献1では、移動体の進行方向に沿って配列された複数のアンテナを用いて基地局から受信された複数の受信信号に基づいて、大地に対して相対的に固定された地点における受信信号を推定し、この推定値を用いて変調パラメータの推定や復調を行う方法が示されている。   By the way, in the past, in order to reduce the Doppler shift that occurs with high-speed movement and reduce the fluctuation speed of fading, Patent Document 1 uses a plurality of antennas arranged along the traveling direction of the moving body. Based on a plurality of received signals received from a base station, a method for estimating a received signal at a point fixed relative to the ground and estimating or demodulating a modulation parameter using this estimated value is shown. ing.

そして、特許文献2では、移動体の速度と受信信号のシンボル同期信号より、シンボルタイミングにおける位置からの移動体の移動距離を推定する移動距離推定部と、直線状に配置されたアンテナ列の各アンテナからの受信信号、および移動距離推定部の出力を入力として、アンテナ列からの受信信号を内挿処理して移動体の移動距離に対応した地点の補償受信信号を推定する内挿演算部と、補償受信信号よりシンボル同期信号を生成するシンボル同期推定部と、補償受信信号を復調するディジタル復調部とを備えたフェージング補償装置について開示がある。   And in patent document 2, each of each of the moving distance estimation part which estimates the moving distance of the moving body from the position in a symbol timing from the speed of a moving body and the symbol synchronizing signal of a received signal, and the antenna row | line | column arrange | positioned linearly An interpolation calculation unit that receives the received signal from the antenna and the output of the moving distance estimation unit as input, and interpolates the received signal from the antenna array to estimate a compensated received signal at a point corresponding to the moving distance of the moving object; There is disclosed a fading compensation apparatus including a symbol synchronization estimation unit that generates a symbol synchronization signal from a compensated reception signal and a digital demodulation unit that demodulates the compensation reception signal.

特開2002−152105号公報JP 2002-152105 A 特開2002−51095号公報JP 2002-51095 A

大橋章範他, 三菱電機技報, pp.595, Nov. 2012.Ohashi, Akinori et al., Mitsubishi Electric Technical Review, pp.595, Nov. 2012.

しかしながら、既存の無線規格を採用した無線システムにこれら特許文献1や特許文献2の方法を適用しようとした場合、既存の無線規格では複数のシンボルからなるフレームを構成し、このフレーム単位で伝搬路の推定や伝搬路等化を行っているため、伝搬路の等化が困難になるという問題がある。また、特定の時点からある時間が経過した時点で、複数のアンテナで同時に受信した信号により、あるアンテナが経過時点でも、地上に対して固定されていると考えられる信号を補償して求めるという構成である。このため、複数のアンテナにより受信に対して指向性を持たせるということは、そもそも、想定されていない。まして、送信の際に、送信電波に指向性を持たせることについては、何ら検討されていない。   However, when trying to apply the methods of Patent Document 1 and Patent Document 2 to a wireless system that adopts an existing wireless standard, the existing wireless standard forms a frame composed of a plurality of symbols, and a propagation path in units of this frame. Therefore, there is a problem that it is difficult to equalize the propagation path. In addition, when a certain amount of time has elapsed from a specific point in time, a signal that is simultaneously received by a plurality of antennas is used to compensate for a signal that is considered fixed to the ground even when the certain antenna has elapsed. It is. For this reason, providing directivity with respect to reception by a plurality of antennas is not assumed in the first place. Furthermore, no consideration has been given to providing directivity to the transmitted radio wave during transmission.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、大地に対して相対的な移動量を減らし、送信信号に指向性を持たせることが可能なデジタル無線送信装置およびデジタル無線通信システムを提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a digital radio transmission apparatus capable of reducing the amount of movement relative to the ground and providing directivity to a transmission signal. And providing a digital wireless communication system.

この発明のある局面に従うと、デジタル無線通信を行う移動局のためのデジタル無線送信装置であって、移動局の進行方向に沿って配列された複数のアンテナと、複数のアンテナのうち送信可能とするアンテナを移動局の移動方向とは逆方向に順次切換えるためのアンテナ切換え部と、送信するためのデータに対して符号化および変調を行うための符号化・変調手段と、送信信号に所定の指向性を与えるための重み付け処理を実行する重み付け処理手段と、重み付け処理手段の出力がアナログ変換されたのちに、高周波の送信信号へと変換するための高周波処理手段と、アンテナの切換えに伴うスプリアスを抑制するためのフィルタ処理を実行するためのフィルタ処理手段とを備え、アンテナ切換え部は、フィルタ処理手段からの信号を、切り換えたアンテナに供給する。   According to one aspect of the present invention, there is provided a digital radio transmission apparatus for a mobile station that performs digital radio communication, and a plurality of antennas arranged along a traveling direction of the mobile station, and transmission is possible among the plurality of antennas. An antenna switching unit for sequentially switching the antenna to be moved in a direction opposite to the moving direction of the mobile station, an encoding / modulation means for encoding and modulating data for transmission, and a predetermined transmission signal Weighting processing means for performing weighting processing for giving directivity, high-frequency processing means for converting the output of the weighting processing means into a high-frequency transmission signal after analog conversion, and spurious associated with antenna switching Filter processing means for executing a filter process for suppressing the noise, and the antenna switching unit cuts off the signal from the filter processing means. Place was supplied to the antenna.

好ましくは、移動局は、軌道上を移動する車両であって、複数のアンテナは、移動局の外上部に、移動局の進行方向に沿って配列される。   Preferably, the mobile station is a vehicle that moves on an orbit, and the plurality of antennas are arranged on the outer upper portion of the mobile station along the traveling direction of the mobile station.

この発明の他の局面に従うと、デジタル無線通信を行うためのデジタル無線通信システムであって、デジタル無線信号を送信する地上局と、デジタル無線信号を受信する移動局とを備え、移動局は、移動局の進行方向に沿って配列された複数のアンテナと、複数のアンテナのうち送信可能とするアンテナを移動局の移動方向とは逆方向に順次切換えるためのアンテナ切換え部と、送信するためのデータに対して符号化および変調を行うための符号化・変調手段と、送信信号に所定の指向性を与えるための重み付け処理を実行する重み付け処理手段と、重み付け処理手段の出力がアナログ変換されたのちに、高周波の送信信号へと変換するための高周波処理手段と、アンテナの切換えに伴うスプリアスを抑制するためのフィルタ処理を実行するためのフィルタ処理手段とを含み、アンテナ切換え部は、フィルタ処理手段からの信号を、切り換えたアンテナに供給する。   According to another aspect of the present invention, a digital wireless communication system for performing digital wireless communication, comprising a ground station that transmits a digital wireless signal and a mobile station that receives the digital wireless signal, A plurality of antennas arranged along the traveling direction of the mobile station, an antenna switching unit for sequentially switching a plurality of antennas that can be transmitted in a direction opposite to the moving direction of the mobile station, and for transmitting Encoding / modulating means for encoding and modulating data, weighting processing means for performing weighting processing for giving a predetermined directivity to a transmission signal, and output of the weighting processing means are converted into analog signals Later, high-frequency processing means for converting to a high-frequency transmission signal and filter processing for suppressing spurious due to antenna switching are executed. And a fit of the filtering means, the antenna switching unit supplies the signal from the filter processing unit, the switching antennas.

本発明のデジタル無線送信装置およびデジタル無線通信システムによれば、移動局の進行方向に沿って配列させた複数のアンテナで構成されるリニアアレーアンテナを用いて、移動局の移動と逆方向に使用するアンテナを順次切換えることで、大地に対して相対的な移動量を減らし、送信信号に指向性を持たせることが可能である。   According to the digital radio transmission apparatus and the digital radio communication system of the present invention, the linear array antenna composed of a plurality of antennas arranged along the traveling direction of the mobile station is used in the direction opposite to the movement of the mobile station. By sequentially switching antennas to be transmitted, it is possible to reduce the amount of movement relative to the ground and to impart directivity to the transmission signal.

実施の形態のデジタル無線通信システム1000の構成を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the structure of the digital radio | wireless communications system 1000 of embodiment. リニアアレイアンテナ10において、受信状態とするアンテナを切り替える処理を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the process which switches the antenna made into a receiving state in the linear array antenna. 実施の形態のデジタル無線送受信装置2000の構成を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the structure of the digital radio | wireless transmitter / receiver 2000 of embodiment. 1つの切換えスイッチ201の場合の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration in the case of one changeover switch 201.

以下、本発明の実施の形態の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。   Hereinafter, a radio communication system 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.

なお、以下では、無線通信において一方が、地上に固定された基地局であり、他方が移動体上で動作する装置(移動局)であるものとして説明する。   In the following description, it is assumed that in wireless communication, one is a base station fixed on the ground and the other is a device (mobile station) that operates on a mobile body.

(無線通信システムの概要)
図1は、実施の形態のデジタル無線通信システム1000の構成を説明するための機能ブロック図である。
(Outline of wireless communication system)
FIG. 1 is a functional block diagram for explaining a configuration of a digital wireless communication system 1000 according to the embodiment.

以下では、移動体の例として、軌道上を移動する列車を例にとることにする。   In the following, a train moving on a track is taken as an example of the moving body.

本実施の形態では、列車2010は、1次元的な移動を行うことに着目し、多素子アンテナを設置し受信する素子を順次切換えることで、チャネル変動を低速化する。この技術では、図1に示すように列車の進行方向に沿って多数のアンテナ素子10.1〜10.2nを直線状に並べたリニアアレーアンテナ10を使用する。   In this embodiment, paying attention to the one-dimensional movement of the train 2010, a multi-element antenna is installed and the elements to be received are sequentially switched to reduce the channel fluctuation. This technique uses a linear array antenna 10 in which a large number of antenna elements 10.1 to 10.2n are arranged in a straight line along the traveling direction of a train as shown in FIG.

地上局200からは列車に対して無線信号が送信され、リニアアレイアンテナ10のうちの受信状態となるアンテナ素子10.i(1≦i≦2n)は、信号切換え部20により切り替えられる。   A radio signal is transmitted from the ground station 200 to the train, and the antenna elements 10. i (1 ≦ i ≦ 2n) is switched by the signal switching unit 20.

リニアアレイアンテナ10、信号切換え部20およびデジタル信号処理部50は、車載中継局として機能する。   The linear array antenna 10, the signal switching unit 20, and the digital signal processing unit 50 function as an in-vehicle relay station.

デジタル信号処理部50からの受信信号は、車載アクセスポイント60を介して、所定の通信規格の無線信号(たとえば、無線LAN信号)に再び変換され、端末510.1〜510.mに送信される。   The received signal from the digital signal processing unit 50 is converted again into a wireless signal (for example, a wireless LAN signal) of a predetermined communication standard via the in-vehicle access point 60, and the terminals 510.1 to 510. sent to m.

図2は、リニアアレイアンテナ10において、受信状態とするアンテナを切り替える処理を説明するための概念図である。   FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining processing for switching the antenna to be received in the linear array antenna 10.

図2に示すように、リニアアレイアンテナ10のうちの受信する素子を、列車2010の時刻t1〜tmの間の移動に応じて、進行方向と逆に順次切換え、リニアアレイアンテナ10の全体の長さLで決まる一定の範囲内の移動では、実質的に受信点を一定位置Pに固定するため、理想的にはチャネル変動やドップラーシフトの発生を除去する。なお、仮に、理想的に受信点を一定位置Pに固定することが困難なほど高速に移動する場合であっても、チャネル変動やドップラーシフトを軽減することが可能である。   As shown in FIG. 2, the receiving elements of the linear array antenna 10 are sequentially switched in reverse to the traveling direction according to the movement of the train 2010 between the times t1 to tm, and the entire length of the linear array antenna 10 is changed. In the movement within a certain range determined by the length L, the reception point is substantially fixed at the certain position P, so that the occurrence of channel fluctuation and Doppler shift is ideally eliminated. Even if the reception point is moved at such a high speed that it is difficult to ideally fix the reception point at the fixed position P, it is possible to reduce channel fluctuation and Doppler shift.

従って、キャリア周波数高くなるほど、移動が高速になるほど大きな効果が期待できる。   Therefore, a greater effect can be expected as the carrier frequency increases and the movement speed increases.

なお、信号切換え部20の切り替え制御にあたっては、切換え周期やタイミングは、A/D変換器のサンプリングや、OFDMの場合ではシンボル周期、FFTウィンドウ位置を考慮する。   In the switching control of the signal switching unit 20, the switching period and timing consider the sampling of the A / D converter, and the symbol period and FFT window position in the case of OFDM.

また、信号切換え部20は、フレーム期間の最後において、受信を行う後端の素子から、先頭の素子に切換えるタイミングでは、受信側において周知の方法で検出されるフレーム周期に同期するように切り替えを行う。   In addition, the signal switching unit 20 performs switching so as to synchronize with the frame period detected by a well-known method on the receiving side at the timing of switching from the rear end element that performs reception to the first element at the end of the frame period. Do.

すなわち、リニアアレイアンテナにおいて切り替えを行う範囲の長さLは、移動体の想定される最高速度と通信システムで採用している最大のフレーム長により決まる長さとする。ここで、切り替えを行う範囲は、リニアアレイアンテナ10の全長の一部であってもよい。   That is, the length L of the switching range in the linear array antenna is determined by the maximum speed assumed by the mobile body and the maximum frame length adopted in the communication system. Here, the switching range may be a part of the entire length of the linear array antenna 10.

たとえば、フレーム長の時間をTf(s)とし、移動体の最高速度をV(m/s)とすれば、少なくとも、リニアアレイアンテナ10切り替えを行う範囲の長さLは、L=Tf×V以上が必要となる。これは、たとえば、V=100km/hであり、Tf=10msであれば、約30cmとなる。   For example, if the frame length time is Tf (s) and the maximum speed of the moving body is V (m / s), at least the length L of the range in which the linear array antenna 10 is switched is L = Tf × V The above is necessary. This is, for example, about 30 cm when V = 100 km / h and Tf = 10 ms.

そして、上述のとおり、受信信号切り替え制御部308は、切り替えを行う範囲の長さLにおいて、フレーム内では移動方向末尾のアンテナから最初のアンテナに切換える操作が発生しないようにする。   Then, as described above, the received signal switching control unit 308 prevents an operation for switching from the last antenna in the moving direction to the first antenna in the frame within the length L of the range to be switched.

そして、A/D変換過程での劣化を減らすため、シンボル周期の整数比となる周期でのアンテナ切換えタイミングを採用する。   Then, in order to reduce deterioration in the A / D conversion process, antenna switching timing in a period that is an integer ratio of symbol periods is employed.

図3は、実施の形態のデジタル無線送受信装置2000の構成を説明するための機能ブロック図である。   FIG. 3 is a functional block diagram for explaining the configuration of the digital wireless transmission / reception apparatus 2000 according to the embodiment.

なお、上述したように、デジタル無線送受信装置2000は、移動体に設置され、地上局(たとえば基地局)から送信されてくる信号を受信するものとする。   As described above, digital wireless transmission / reception apparatus 2000 is installed in a mobile body and receives a signal transmitted from a ground station (for example, a base station).

図3を参照して、デジタル無線送受信装置2000は、一方方向に整列されたリニアアレイアンテナ10を備える。リニアアレイアンテナには、2n本のアンテナが含まれるものとして、各アンテナを区別する必要がある場合は、上述のとおり、アンテナ10.1〜10.2nと記載する。   Referring to FIG. 3, digital wireless transmission / reception device 2000 includes linear array antenna 10 aligned in one direction. The linear array antenna includes 2n antennas, and when it is necessary to distinguish each antenna, it is described as antennas 10.1 to 10.2n as described above.

デジタル無線送受信装置2000は、さらに、アンテナ10.1〜10.2nのうちから、受信状態となるアンテナを順次選択して切り替えるための信号切換え部20と、列車2010の移動速度を検知するための車両移動速度検知部22と、信号切換え部20からの信号に対して信号処理を行うためのデジタル信号処理部50とを含む。   The digital wireless transmission / reception apparatus 2000 further detects a moving speed of the train 2010 and a signal switching unit 20 for sequentially selecting and switching the antennas in the reception state from the antennas 10.1 to 10.2n. A vehicle moving speed detection unit 22 and a digital signal processing unit 50 for performing signal processing on a signal from the signal switching unit 20 are included.

信号切換え部20は、アンテナ10.1〜10.2nのうちの奇数番目のアンテナ10.1〜10.2n−1の切換えを行う切換えスイッチ200.1と、アンテナ10.1〜10.2nのうちの偶数番目のアンテナ10.2〜10.2nの切換えを行う切換えスイッチ200.2と、切換えスイッチ200.1および200.2の切換え動作を、車両移動速度検知部22で検知された移動速度vに応じた周波数で制御する切換え制御部200.3とを含む。   The signal switching unit 20 includes a changeover switch 200.1 for switching the odd-numbered antennas 10.1 to 10.2n-1 of the antennas 10.1 to 10.2n, and the antennas 10.1 to 10.2n. The moving speed detected by the vehicle moving speed detector 22 is the changeover switch 200.2 for switching the even-numbered antennas 10.2 to 10.2n and the changeover operation of the changeover switches 200.1 and 200.2. and a switching control unit 200.3 that controls at a frequency according to v.

なお、以下では、アンテナ10を奇数番目と偶数番目の2つのグループに分けるものとして説明するが、分割するグループの数(グループ分割数)は、これよりも多くてもよい。その場合は、そのグループ分割数に応じて、受信および送信の系統が設けられればよい。以下では、2系統であるものとして説明する。   In the following description, the antenna 10 is described as being divided into two groups, odd and even, but the number of groups to be divided (group division number) may be larger than this. In that case, a reception and transmission system may be provided in accordance with the number of group divisions. In the following description, it is assumed that there are two systems.

切換え制御部200.3が、切換えスイッチ200.1および200.2を切換えるスイッチング周波数fsw(Hz)は、以下の式で計算される。   The switching frequency fsw (Hz) at which the change control unit 200.3 switches the changeover switches 200.1 and 200.2 is calculated by the following equation.

ここで、v(m/s)がアレーアンテナ移動の速度で、d(m)がアンテナ素子間の間隔である。 Here, v (m / s) is the speed of the array antenna movement, and d (m) is the distance between the antenna elements.

デジタル信号処理部50は、時分割(TDD:Time Division Duplexに相当。)で受信処理と送信処理とを切り替え受信経路と送信経路とを切り換えるためのモード切換え部24と、受信モード時の動作において、アンテナ10.1〜10.2nによる受信信号が信号切換え部20の切換えスイッチ200.1および200.2を経由した信号に対して、受信処理を実行する受信部30を含む。   The digital signal processing unit 50 switches between reception processing and transmission processing in time division (corresponding to TDD: Time Division Duplex), a mode switching unit 24 for switching between a reception path and a transmission path, and an operation in the reception mode. The reception unit 30 includes a reception unit 30 that performs reception processing on a signal that has been received by the antennas 10.1 to 10.2n via the changeover switches 200.1 and 200.2 of the signal switching unit 20.

受信部30は、アンテナ10.1〜10.2nによる受信信号が信号切換え部20の切換えスイッチ200.1および200.2を経由した信号に対して、それぞれ、高周波信号処理をするためのRF部302.1および302.2と、RF部302.1および302.2からの信号に対して、それぞれアナログデジタル変換を実行するためのA/D変換部304.1および304.2と、A/D変換部304.1および304.2から順次与えられる信号に対して、重み付け処理部306が、周知の制御により重み付け処理をすることで、受信を所定の指向性の方向から行うこととし、復調部308が、復調処理した信号に、復号・誤り訂正部312が、復号処理および誤り訂正処理を実行して、受信信号を出力する。   The receiving unit 30 is an RF unit for performing high-frequency signal processing on the signals received by the antennas 10.1 to 10.2n via the changeover switches 200.1 and 200.2 of the signal switching unit 20, respectively. 302.1 and 302.2, and A / D conversion units 304.1 and 304.2 for performing analog-digital conversion on the signals from the RF units 302.1 and 302.2, respectively, and A / The weighting processing unit 306 performs weighting processing on signals sequentially supplied from the D conversion units 304.1 and 304.2 by well-known control, so that reception is performed from a predetermined directivity direction. The decoding / error correction unit 312 performs decoding processing and error correction processing on the signal demodulated by the unit 308, and outputs a received signal.

一方、デジタル信号処理部50は、送信モード時の動作において、モード切換え部24および切換えスイッチ200.1および200.2を経由して、アンテナ10.1〜10.2nによる送信信号を与える送信部40を含む。   On the other hand, the digital signal processing unit 50 transmits a transmission signal from the antennas 10.1 to 10.2n via the mode switching unit 24 and the switching switches 200.1 and 200.2 in the operation in the transmission mode. 40 is included.

送信部40は、送信信号を符号化する符号化処理部414と、符号化した信号を変調する変調部410と、変調した信号に所定の重み付け処理(移相処理)を行うことで、所定の送信指向性を生成するための重み付け処理部408と、重み付け処理後の信号に対して、それぞれ、デジタルアナログ変換を実行するためのD/A変換部406.1および406.2と、D/A変換部406.1および406.2から順次与えられる信号に対して、高周波信号処理を実行するためのRF部404.1および404.2と、RF部404.1および404.2の出力に対して、フィルタ処理を実行するフィルタ処理部402とを含む。フィルタ処理部402の出力は、モード切換え部24を経由して、信号切換え部20に与えられる。   The transmission unit 40 encodes a transmission signal, a modulation unit 410 that modulates the encoded signal, and a predetermined weighting process (phase shift process) on the modulated signal, thereby performing a predetermined process. A weighting processing unit 408 for generating transmission directivity, D / A conversion units 406.1 and 406.2 for performing digital-analog conversion on the weighted signal, and D / A, respectively. RF signals 404.1 and 404.2 for performing high-frequency signal processing on signals sequentially supplied from conversion units 406.1 and 406.2, and outputs of RF units 404.1 and 404.2. And a filter processing unit 402 that executes filter processing. The output of the filter processing unit 402 is given to the signal switching unit 20 via the mode switching unit 24.

ここで、切換えスイッチ200.1および200.2は、たとえば、交互に1つずつ移動方向とは逆に切り換える構成とすることができる。   Here, the changeover switches 200.1 and 200.2 can be configured to alternately switch one by one in the direction opposite to the moving direction, for example.

切換えスイッチ200.1および200.2のこのような動作と対比するために、切換えスイッチが1つで、アンテナ素子10.1〜10.2nを順次切換える構成について検討する。   In order to contrast with such operations of the changeover switches 200.1 and 200.2, a configuration in which one changeover switch and the antenna elements 10.1 to 10.2n are sequentially changed will be considered.

図4は、このような1つの切換えスイッチ201の場合の構成を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration in the case of such one changeover switch 201.

図4に示すように、1つの切換えスイッチ201で、単純に1アンテナ素子を順次切換えるとすると、移動がノコギリ波状になる。すなわち2つのアンテナ素子の間での移動がスムーズには行えない。   As shown in FIG. 4, if one antenna element is simply switched sequentially with one changeover switch 201, the movement becomes a sawtooth waveform. That is, the movement between the two antenna elements cannot be performed smoothly.

これに対して、図3に示したように、2アンテナ素子を同時に使って、この電力比を変えて送信する構成とすれば、2アンテナ素子の合成として、素子間を見かけ上滑らかに移動するようにすることで、より固定的に静止しているのに近い状態を実現することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 3, if two antenna elements are used at the same time and this power ratio is changed for transmission, the two antenna elements are combined and apparently move between the elements. By doing so, it is possible to realize a state close to being more stationary.

なお、以上説明したような、2アンテナ素子を同時に使用する構成であっても、より高速に切り替えるとスプリアスが生じる懸念がある。これに対処するには、上記の構成を、同時に2アンテナ素子を使用する状態から、より多くのアンテナ素子を使用するように拡張し、同時に多数のアンテナ素子が異なる電力で送信することで、各アンテナについてみれば、送信オフからフルパワー送信への遷移を緩やかにし、スプリアスを減少させることができる。この時に、各素子の位相も合わせて変えることで、指向性も可変とできる。指向性形成時には、仮想送信点に近接したいくつかの素子はフルパワーで送信することになる。   In addition, even if it is the structure which uses two antenna elements simultaneously as demonstrated above, there exists a possibility that a spurious may arise if it switches to higher speed. To cope with this, the above configuration is expanded from a state where two antenna elements are used at the same time to use more antenna elements, and at the same time, a large number of antenna elements transmit with different powers. As for the antenna, the transition from transmission off to full power transmission can be made gradual, and spurious can be reduced. At this time, the directivity can be made variable by changing the phase of each element together. When the directivity is formed, some elements close to the virtual transmission point transmit at full power.

フィルタ処理部402は、以下のような処理を実行する。   The filter processing unit 402 performs the following processing.

送信時に機械的なスイッチ等により高速な切換えを行うとスプリアスが発生するため、隣接周波数へのスプリアスが劣化につながるOFDMなどでは通常は受信に限ってこの技術を使用するほかない。   When high-speed switching is performed by a mechanical switch or the like at the time of transmission, spurious is generated. Therefore, in OFDM or the like in which spurious to the adjacent frequency deteriorates, this technique is usually used only for reception.

その結果、受信では性能改善が出来ても送信では効果が得られないことや、TDDでは基地局でのアップリンク信号からのチャネル推定結果と実際のダウンリンクのチャネルとに誤差が生じるなどの問題がある。   As a result, even if performance can be improved in reception, there is no effect in transmission, and in TDD, there is an error between the channel estimation result from the uplink signal in the base station and the actual downlink channel. There is.

そこで、複数のアンテナ素子を使って送信を行い、各素子は大きなスプリアスを生じない様にステップ的な切換えでなく、フィルタ処理部402により緩やかな遷移を伴う切換えを行なう。アレーアンテナの物理的な移動に対して見かけ上の逆方向の移動が、受信時の重み合成による受信点切換え時と同様に、送信素子の合成波の見かけ上の送信点が連続的に等速運動するようにしつつスプリアスを抑制するように各素子の重み付けを行う。   Therefore, transmission is performed using a plurality of antenna elements, and each element is not switched stepwise so that a large spurious is not generated, but is switched with a gradual transition by the filter processing unit 402. The apparent movement of the array antenna in the opposite direction is the same as when the reception point is switched by weight synthesis during reception. Each element is weighted so as to suppress spurious motion while moving.

たとえば、TDDにおいて、基地局で受信信号から伝搬路を推定して、伝搬路の相反性を利用して送信時の伝搬路等化のためのプリコーディングやアンテナ指向性形成にに利用する場合、送信点と受信点が異なると劣化要因となる。そこで、以上説明したような構成により、受信点に対応して送信点も固定することが望ましい。   For example, in TDD, when a base station estimates a propagation path from a received signal and uses the reciprocity of the propagation path for precoding for propagation path equalization at the time of transmission and antenna directivity formation, If the transmission point and the reception point are different, it causes deterioration. Therefore, it is desirable to fix the transmission point corresponding to the reception point with the configuration described above.

このとき、重み付け処理部306および重み付け処理部408により位相を制御した複数素子の同時受信または同時送信となる事からビームフォーミングが行なえるので、特定の方向に対してゲインを得ることができる。   At this time, since beam forming can be performed since simultaneous reception or simultaneous transmission of a plurality of elements whose phases are controlled by the weighting processing unit 306 and the weighting processing unit 408, a gain can be obtained in a specific direction.

なお、以上の説明では、無線通信の一方側は、電車やバスのような移動体上で動作する無線通信装置であるものとして説明した。これは、一方が移動体であることにより、上述したように、移動に伴うチャネル変動やドップラーシフトを軽減する必要があるためである。ただし、本実施の形態の技術では、移動局とは、このような場合に限定されるものではない。たとえば、ミリ波などの波長の短い電波では、ノートPCなどを1次元的に移動させる(例えば、机の上で滑らす)時にも効果がある。したがって、このように、移動が可能な無線通信装置を総称して、移動局と呼び、本実施の形態の技術は、このような移動局に対して適用することが可能である。   In the above description, one side of the wireless communication is described as being a wireless communication device that operates on a moving body such as a train or a bus. This is because, as described above, it is necessary to reduce channel fluctuation and Doppler shift accompanying movement as one side is a moving body. However, in the technique of the present embodiment, the mobile station is not limited to such a case. For example, short-wave radio waves such as millimeter waves are also effective when a notebook PC or the like is moved one-dimensionally (for example, sliding on a desk). Therefore, wireless communication devices that can move in this way are collectively referred to as mobile stations, and the technique of the present embodiment can be applied to such mobile stations.

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 リニアアレイアンテナ、10.1〜10.2n アンテナ素子、20 信号切換え部、22 車両移動速度検知部、24 モード切換え部、30 受信部、40 送信部、50 デジタル信号処理部、60 車載アクセスポイント、302.1〜302.2 RF部、304.1〜304.2 A/D変換部、306 重み付け処理部、308 復調部、312 復号・誤り訂正部、402 フィルタ処理部、404.1〜404.2 RF部、406.1〜406.2 D/A変換部、408 重み付け処理部、410 変調部、414 符号化処理部、500 地上局、510.1〜510.m 端末、1000 デジタル無線通信システム、2000 デジタル無線送受信装置、2010 列車。   10 linear array antenna, 10.1 to 10.2n antenna element, 20 signal switching unit, 22 vehicle moving speed detection unit, 24 mode switching unit, 30 receiving unit, 40 transmitting unit, 50 digital signal processing unit, 60 in-vehicle access point , 302.1 to 302.2 RF unit, 304.1 to 304.2 A / D conversion unit, 306 weighting processing unit, 308 demodulation unit, 312 decoding / error correction unit, 402 filter processing unit, 404.1 to 404 .2 RF unit, 406.1 to 406.2 D / A conversion unit, 408 weighting processing unit, 410 modulation unit, 414 encoding processing unit, 500 ground station, 510.1-510. m terminal, 1000 digital radio communication system, 2000 digital radio transceiver, 2010 train.

Claims (3)

デジタル無線通信を行う移動局のための送信装置であって、
前記移動局の進行方向に沿って配列された複数のアンテナと、
前記複数のアンテナのうち送信可能とするアンテナを前記移動局の移動方向とは逆方向に順次切換えるためのアンテナ切換え部と、
送信するためのデータに対して符号化および変調を行うための符号化・変調手段と、
送信信号に所定の指向性を与えるための重み付け処理を実行する重み付け処理手段と、
前記重み付け処理手段の出力がアナログ変換されたのちに、高周波の送信信号へと変換するための高周波処理手段と、
前記アンテナの切換えに伴うスプリアスを抑制するためのフィルタ処理を実行するためのフィルタ処理手段とを備え、
前記アンテナ切換え部は、前記フィルタ処理手段からの信号を、切り換えたアンテナに供給する、デジタル無線送信装置。
A transmission device for a mobile station that performs digital wireless communication,
A plurality of antennas arranged along the traveling direction of the mobile station;
An antenna switching unit for sequentially switching an antenna that can transmit among the plurality of antennas in a direction opposite to a moving direction of the mobile station;
Encoding / modulating means for encoding and modulating data to be transmitted;
Weighting processing means for performing weighting processing for giving a predetermined directivity to the transmission signal;
High frequency processing means for converting the output of the weighting processing means into a high frequency transmission signal after analog conversion;
Filter processing means for executing filter processing for suppressing spurious due to switching of the antenna,
The antenna switching unit is a digital radio transmission apparatus that supplies a signal from the filter processing means to a switched antenna.
前記移動局は、軌道上を移動する車両であって、
前記複数のアンテナは、前記移動局の外上部に、前記移動局の進行方向に沿って配列される、請求項1記載のデジタル無線送信装置。
The mobile station is a vehicle that moves on a track,
The digital radio transmission apparatus according to claim 1, wherein the plurality of antennas are arranged on an outer upper portion of the mobile station along a traveling direction of the mobile station.
デジタル無線通信を行うためのデジタル無線通信システムであって、
デジタル無線信号を送信する地上局と、
前記デジタル無線信号を受信する移動局とを備え、前記移動局は、
前記移動局の進行方向に沿って配列された複数のアンテナと、
前記複数のアンテナのうち送信可能とするアンテナを前記移動局の移動方向とは逆方向に順次切換えるためのアンテナ切換え部と、
送信するためのデータに対して符号化および変調を行うための符号化・変調手段と、
送信信号に所定の指向性を与えるための重み付け処理を実行する重み付け処理手段と、
前記重み付け処理手段の出力がアナログ変換されたのちに、高周波の送信信号へと変換するための高周波処理手段と、
前記アンテナの切換えに伴うスプリアスを抑制するためのフィルタ処理を実行するためのフィルタ処理手段とを含み、
前記アンテナ切換え部は、前記フィルタ処理手段からの信号を、切り換えたアンテナに供給する、デジタル無線通信システム。
A digital wireless communication system for performing digital wireless communication,
A ground station that transmits digital radio signals;
A mobile station for receiving the digital radio signal, the mobile station,
A plurality of antennas arranged along the traveling direction of the mobile station;
An antenna switching unit for sequentially switching an antenna that can transmit among the plurality of antennas in a direction opposite to a moving direction of the mobile station;
Encoding / modulating means for encoding and modulating data to be transmitted;
Weighting processing means for performing weighting processing for giving a predetermined directivity to the transmission signal;
High frequency processing means for converting the output of the weighting processing means into a high frequency transmission signal after analog conversion;
Filter processing means for executing filter processing for suppressing spurious associated with switching of the antenna,
The antenna switching unit is a digital radio communication system that supplies a signal from the filter processing means to a switched antenna.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11331171A (en) * 1998-05-11 1999-11-30 Toyo Commun Equip Co Ltd Wireless communication device
JP2006042138A (en) * 2004-07-29 2006-02-09 Nec Compound Semiconductor Devices Ltd High-frequency switching circuit
JP2006345428A (en) * 2005-06-10 2006-12-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Receiving device, receiving method, receiving circuit, and program for digital communication / broadcasting
JP2006345427A (en) * 2005-06-10 2006-12-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Mobile radio transmission method, radio transmission apparatus and radio transmission system
JP2007036777A (en) * 2005-07-28 2007-02-08 Kyocera Corp Mobile radio communication apparatus, radio communication method, and radio communication system
US20120281672A1 (en) * 2008-09-04 2012-11-08 Michael Ohm System architecture for providing communications in a wireless communication network
EP2802089A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-12 Andrew Wireless Systems GmbH Repeater for a wireless communication network
JP2014531826A (en) * 2011-09-21 2014-11-27 エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー Doppler ring traveling wave antenna repeater for high speed vehicle communication

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11331171A (en) * 1998-05-11 1999-11-30 Toyo Commun Equip Co Ltd Wireless communication device
JP2006042138A (en) * 2004-07-29 2006-02-09 Nec Compound Semiconductor Devices Ltd High-frequency switching circuit
JP2006345428A (en) * 2005-06-10 2006-12-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Receiving device, receiving method, receiving circuit, and program for digital communication / broadcasting
JP2006345427A (en) * 2005-06-10 2006-12-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Mobile radio transmission method, radio transmission apparatus and radio transmission system
JP2007036777A (en) * 2005-07-28 2007-02-08 Kyocera Corp Mobile radio communication apparatus, radio communication method, and radio communication system
US20120281672A1 (en) * 2008-09-04 2012-11-08 Michael Ohm System architecture for providing communications in a wireless communication network
JP2014531826A (en) * 2011-09-21 2014-11-27 エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー Doppler ring traveling wave antenna repeater for high speed vehicle communication
EP2802089A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-12 Andrew Wireless Systems GmbH Repeater for a wireless communication network

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PUBUDU SAMPATH WIJESENA, AND YOSHIO KARASAWA: "BEAM-SPACE ADAPTIVE ARRAY ANTENNA FOR SUPPRESSING THE DOPPLER SPREAD IN OFDM MOBILE RECEPTION", IEICE TRANS.COMMUN., JPN6018048957, January 2004 (2004-01-01), ISSN: 0004081218 *

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