アダプティブアレーアンテナに基づく空間・時間領域の通信理論に関する研究

基于自适应阵列天线的空时域通信理论研究

• 批准号: 06650403
• 负责人: 河野 隆二
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06650403/
• 关键词: アダプティブアレーアンテナ; アレーアンテナ; 等化; 空間・時間信号処理; 時空間フイルタ; フイルタ; 移動通信

アダプティブアレーアンテナの実用化が期待される移動通信、衛星通信などのシステムで解決すべき問題ならびに、国内外の研究機関が行なっているアダプティブアレーアンテナの構成法、制御法、解析法などに関する研究動向を調査し、その対策技術を検討した。具体的には、1.理論解析:(1)通信路の空間伝搬特性も考慮した空間・時間領域のモデル化:アダプティブアレーアンテナを用いることを前提とした場合、従来の時間(周波数)領域での通信路モデルでは不十分であり、空間・時間領域での通信路モデルを導出した。(2)アダプティブアレーアンテナを含む通信路に関する通信路容量の解析:情報理論の観点から、アダプティブアレーアンテナを含む通信路の空間伝搬特性を考慮した場合の通信路容量を導出し、従来の理論との比較検討を行なった。(3)アダプティブアレーアンテナの空間・時間信号処理能力の解析:アレーアンテナの等価ディジタルフィルタ表現などを用いて、アダプティブアレーアンテナの空間フィルタおよび時間フィルタとしての処理能力とその限界を解析した。(4)アダプティブアレーアンテナを用いた空間・時間領域のマッチドフィルタ、最適受信機の導出:通信路における種々の外乱を考慮し、アダプティブアレーアンテナの空間・時間信号処理能力を考慮したマッチドフィルタなどの検波法や理論的な最適受信機を導出した。2.方式検討:(1)アダプティブアレーアンテナを用いた空間・時間領域の通信路符号化の考案:情報理論の観点から、アダプティブアレーアンテナを空間領域におけるアナログ符号器と見なした場合、通信路誤りを低減する符号化法と復号法を考案した。(2)空間・時間領域の適応フィルタとしてのアダプティブアレーアンテナの適応制御アルゴリズムの考案:アレーアンテナの空間信号サンプリング機構に基づく信号の到来方向推定能力を利用し、通信路変動に対して高速かつ安定に適応できるアルゴリズムを考案した。(3)アレーアンテナとディジタルフィルタの一体化による空間・時間領域における等化方式の考案:アレーアンテナにディジタルフィルタを組み合わせることにより、空間・時間領域の信号処理能力を改善し、従来の波形等化を空間領域も含む等化理論へ拡張し、最適等化方式を考案した。(4)アレーアンテナとディジタルフィルタの一体化による空間・時間フィルタリングのための適応アルゴリズムの考案:アレーアンテナとディジタルフィルタの一体化に伴うアンテナ重み係数とフィルタ係数の更新に必要な評価基準を導出し、安定かつ高速な収束性を実現する適応アルゴリズムを考案した。(5)移動通信におけるマルチパス・フェージングの抑圧とダイバーシティ合成への応用:上述の理論解析や各種の考案方式を移動通信、衛星通信、放送におけるフェージング対策に応用する場合の各種パラメータの最適化を検討し、実用技術として確立した。(6)スペクトル拡散多元接続(CDMA)通信における他局間干渉の除去への応用:陸上移動通信、無線LANなどに採用されているスペクトル拡散通信システムにおけるCDMAの他局間干渉を抑圧・除去するために、上述の各種方式の応用を検討した。3.実験的解析:考案する各種方式の性能評価と理論的解析の確認のために、計算機上に時間(周波数)領域ばかりでなく、空間(周波数)領域の特性も表現できる通信路シミュレータをワークステーション上で構築し、アダプティブアレーアンテナを含む空間・時間領域の信号処理を記述できる実験系を構築・解析を行なった。4.総合評価と研究発表:上述の理論解析、実験的解析に基づき、各種提案方式の特長と問題点を明確にし、以後の研究課題として整理した。また、本研究を通じて得られた成果をまとめ、学会において報告した。

To investigate and discuss the research trends and countermeasures related to the construction, control and analysis methods of mobile communication and satellite communication systems, which are expected to be used in mobile communication and satellite communication systems. Specifically, 1. Theoretical analysis:(1) Spatial transfer characteristics of communication paths are considered in the spatial and temporal domain. (2)Analysis of communication channel capacity including communication channel: information theory, point of view, analysis of communication channel capacity including communication channel spatial characteristics, and comparison of information theory. (3)The analysis of spatial and temporal signal processing ability of the lost track: the analysis of spatial and temporal signal processing ability of the lost track: the analysis of spatial and temporal signal processing ability of the lost track (4)The optimal receiver is derived by considering the spatial and temporal signal processing capability of the communication path and the theoretical optimal receiver. 2. Mode Discussion:(1) Symbolization of Communication Path in Space and Time Domain: Symbolization of Communication Path in Space and Time Domain in Information Theory (2)A case study of adaptive control in spatial and temporal domain: spatial signal distribution mechanism for adaptive control in spatial signal distribution mechanism for adaptive control in spatial signal distribution mechanism for adaptive control in spatial and temporal domain. (3)An examination of equalization methods in spatial and temporal domains: improvement of signal processing capabilities in spatial and temporal domains, equalization of incoming waveforms, and equalization of spatial domains. (4)A case study of the integration of space and time for the integration of space and time for space and time for space and time. (5)The application of mobile communication system optimization and application technology: the theoretical analysis and optimization of various kinds of consideration methods in mobile communication, satellite communication and broadcasting system optimization and application are discussed and established. (6)The application of CDMA inter-office interference suppression and elimination in CDMA communication: land mobile communication, wireless LAN, etc. The application of CDMA inter-office interference suppression and elimination in CDMA communication is discussed. 3. Practical analysis: performance evaluation of various methods and confirmation of theoretical analysis of the case, characteristics of time (cycle number) domain and space (cycle number) domain on the computer, construction of communication system, description of signal processing including space and time domain. 4. Comprehensive evaluation and research table: the theoretical analysis, practical analysis, the characteristics of various proposals, the problems, and the future research topics. The results of this research are reported.

项目成果

張、河野、今井: "MLD基準を導入した高階調濃淡画像の算術符号化法" 電子情報通信学会論文誌(A). J76-A巻,第8号. 1157-1166 (1994)

张，河野，今井：“使用MLD标准的​​高灰度级图像的算术编码方法”电子信息通信工程师学会学报（A）卷J76-A，第8期。1157-1166（1994）。

青柳、河野、今井: "周期的部分帯域干渉を受けるDS/CSシステムのための送信帯域制御方式" 電子情報通信学会論文誌(BII). J77-BII巻、第11号. 665-673 (1994)

Aoyagi、Kono、Imai：“受周期性部分频带干扰的 DS/CS 系统的传输频带控制方法”，电子、信息和通信工程师学会会刊 (BII)，第 11 卷，665-。 673（1994））

大川、河野、今井: "周波数選択性フェージング環境における直交マルチキャリアFH-CMDA通信方式" 電子情報通信学会論文誌(BII). J77-BII巻、第11号. 691-702 (1994)

Okawa、Kono 和 Imai：“频率选择性衰落环境中的正交多载波 FH-CMDA 通信系统”，电子、信息和通信工程师协会学报 (BII)，第 11 卷，第 691-702 期。 1994）

R.Kohno,R.Meidan,L.B.Milstein: "Spread Spectrum Access Methods for Wireless Communications" IEEE Cornmunications Magazine. Vol.33,No.1. 58-67 (1995)

R.Kohno、R.Meidan、L.B.Milstein：“无线通信的扩频接入方法”IEEE 通信杂志。

大川、河野、今井: "送信電力制御による直交マルチキャリアFH-CMDA通信方式のデータ誤り率特性の改善" 電子情報通信学会研究報告. SST93-102. 13-18 (1994)

Okawa、Kono 和 Imai：“通过传输功率控制改善正交多载波 FH-CMDA 通信系统的数据错误率特性”SST93-102 (1994)。