空間内挿型アレーアンテナによる移動通信のドップラー分散補償技術に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450160
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 山本 平一 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (40243357)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齋藤 将人 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助手 (30335476) ; 知念 賢一 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助手 (20304157) ; 岡田 実 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教授 (10252587)
• Keywords: アレーアンテナ / OFDM / 地上波デジタル放送 / 移動受信 / ドップラーシフト / 空間内挿

Research Abstract

地上波デジタル放送や無線LAN(Local Area Network)で用いられる伝送方式であるOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)は、マルチパス遅延分散に対する耐性が高く、マルチパスが問題となる移動通信システムにおける広帯域伝送方式として有効であることが知られている。しかし、OFDMでは、多数の副搬送波が非常に狭い周波数間隔で配置されており、移動体受信機が高速に移動することに伴い生じるドップラー周波数シフトが大きな問題となる。
本研究では、この問題を解決するために、移動体の進行方向に配置した直線アレーアンテナを用いて大地に対して静止した点における受信信号を推定する空間内挿型アレーアンテナの検討を行う。まず、作成した空間アレーアンテナを自動車に設置し、実際に高速移動したときのドップラーシフトの補償効果の測定を行った。アレーアンテナの本数、間隔などの補償特性に影響を与えるパラメータについて検討を行い、最適アンテナ本数および間隔を明らかにした。
次に、本方式では、アンテナ素子間の相互結合が補償特性に悪影響を与えることから、相互結合の影響について定量的に評価を行った。その結果、1/4波長程度素子間隔を離すことにより、相互結合の影響を低減できることを示した。
一方、提案方式では、移動体の移動速度が受信機において既知である必要があった。自動車などの速度計から情報を得ることは可能であるが、配線などの設置コストを考慮すると、受信機が独立して移動速度を推定できることが望ましい。そこで、受信信号から、移動速度を推定する方式を新たに提案した。提案手法をもちいることで、移動体から速度情報を得ることなくドップラー周波数シフトの補償が可能となることを計算機シミュレーションにより明らかにした。

Research Products

• [Publications] 岡田 実, 高柳英晃, 山本平一: "アレーアンテナを用いた伝搬路時変動補償による地上派デジタル放送の高速移動受信特性改善効果"映像情報メディア学会誌. Vol.56,No.2. 237-244 (2002)
• [Publications] Minoru Okada, Hideaki Takayanagi, Heiichi Yamamoto: "Array Antenna Assisted Doppler Spread Compensator for OFDM"European Transactions on Telecommunications. Vol.13,No.5. 507-512 (2003)