XPR可変空間フェージングエミュレータによるアダプティブ

2006 年　電子情報通信学会総合大会
B-1-190
XPR 可変空間フェージングエミュレータによるアダプティブアレーアンテナの BER 測定
BER Measurements of an Adaptive Array under a Rayleigh-fading Channel by a Variable-XPR Spatial Fading Emulator
H. Iwai
晃一*1 高田
K. Ogawa
*1
松下電器産業株式会社
J. Takada
啓*2 荒木 純道*2
K. Sakaguchi
K. Araki
*2
東京工業大学
ナの受信電力が共に大きくなることで、不等中
央値の改善と SNR の増大が得られたためである。
参考文献
[1]石川他：信学総大, B-1-208, March. 2003.
[2]坂田他：信学技報, B-1-283, July. 2004.
[3]A. Yamamoto et.al.：IEEE AP-S Vol.4A, pp.26-29,
July. 2005.
１．はじめに
近年、多重波環境における携帯端末アダプティブアレー
アンテナの研究が行われている[1]。そこで、クラークモデ
ルに基づいて多重波環境を生成する空間フェージングエミ
ュレータの開発を進めてきた。これまでの研究により、エ
ミュレータのフェージング特性を調べるとともに、交差偏
波を発生させるための構成を提案してきた[2]。また、垂直
偏波のレイリーフェージングに対するアダプティブアレー
の誤り率特性を調べ、最適合成(Optimum combining）として
動作することを実験により確認してきた[3]。
本稿では、交差偏波比(XPR)可変空間フェージングエミュ
レータを用いて、端末アダプティブアレーアンテナに対し
て XPR が及ぼす影響を調べたので報告する。
２．XPR 可変空間フェージングエミュレータ
XPR 可変空間フェージングエミュレータの散乱体ユニッ
トを図 1 に示す。図 1 に示すように、垂直偏波はスリーブ
アンテナ、水平偏波はシュペルトップダイポールアンテナ
を水平に配置することにより得る[2]。散乱体ユニットは、
正 15 角形の角に配置し、そのうちの 7 個のユニットを所望
波源、他の７個のユニットを干渉波源とし、交互に配置し
た。XPR は、ユニット毎において垂直偏波と水平偏波の電
力の比として与える。すなわち、各ユニットの XPR により、
フェージングの XPR を制御する。ユニット内の垂直偏波と
水平偏波の位相差は 0 となるように調整した。ユニット間
においては、所望波、干渉波毎に、ユニットからの放射電
波の電力を等しくし、電波の位相は初期値を 0 に揃えた後
にアレーの移動方向が第 1 の散乱体から 10 度となるように
変化させた。周波数は 2GHz、変復調は 64kbps の QPSK 同
期検波で行った。最適化手法には LMS 法を用いた。
３．端末アダプティブアレーの誤り率測定
端末アダプティブアレーの誤り率(BER)を調べる。まず、
測定ポイント毎にエミュレータを制止(準静的フェージング
環境下)させて BER を測定した。次に、その平均値を求め動
的フェージングモデルにおける誤り率を評価した。測定ポイ
ント数は 501、測定間隔 1/20 波長とした。すなわち、アレー
の移動距離は 25 波長である。
図 2 に、端末アダプティブアレーの構造を示す。図 2 に示
すように、
1/4 波長モノポールと PIFA によりアレーを構成し、
水平面より 30 度傾けて配置した。図 3 に水平面における指
向性を示す。図 3 より、2 つのアンテナともに、垂直偏波成
分(Eθ)と水平偏波成分(Eφ)を有することが分かる。
図 4 に、XPR に対する平均 BER 特性を示す。測定では、
平均入力 SNR を 15、20、25dB と変化させた。平均入力 SNR
は、所望波のみを散乱体から放射させ、1 本のダイポールア
ンテナで受信したときの平均 SNR で規格化している。尚、
SIR=0dB とした。図には、測定により得た複素指向性を用い
て算出した計算結果を併せて示す。図 4 より、測定値は計算
値と近い値が得られていることが分かる。更に、同じ入力
SNR においては、XPR=0dB 近傍での BER が小さいことが分
かる。これは、図 3 より 1/4 波長モノポールでは Eθが強く
PIFA では Eφが強いために、XPR=0dB において 2 つのアンテ
190
潤一*2 阪口
図 1. 散乱体ユニット
1/4 wavelength monopole
20
Z
PIFA
31
30
Y
X
125
30 degrees
20
[mm]
35
(a)構造
(b)配置法
図 2. 端末アダプティブアレーアンテナ
Cal. Meas.
Y
10
Εθ
Εφ
Cal. Meas.
0
-10
-10
X
-20
-10
0
0
0
-10
-20
[dBi]
-10
0
X
-20
-10
10
10
Y
10
0
[dBi]
T. Sakata
浩*1 小川
10
10
10
0
-10
-20
[dBi]
-10
(a) 1/4 波長モノポール
(b) PIFA
図 3. 放射指向性
1.E+00
Average BER
A. Yamamoto
勉*1 岩井
[dBi]
山本 温*1 坂田
○
1.E-01
Cal.
Meas. Ave. input SNR
15dB
20dB
25dB
1.E-02
1.E-03
1.E-04
-20 -15 -10 -5
0
5
10
15 20
XPR [dB]
図 4. XPR と平均誤り率
0
10
Εθ
Εφ