




















Welcome to Masayoshi Tanaka Website
Research activities of wireless & satellite communications in the following laboratories.
- College of Industrial Technology, Nihon University,
Department of Electrical and Electronic
Engineering.
- NTT Electrical Communications Laboratories.
田中 將義 (たなか まさよし)ウエブサイト
以下の組織でのワイヤレス通信,衛星通信の研究成果
- 日本大学 生産工学部 電気電子工学科
- NTT 電気通信研究所
ビームフォミング技術を用いた可変マルチビーム衛星システムと相互変調歪干渉を低減する周波数配置法
1.通信のサービスエリアを複数のビームで覆うマルチビーム通信は,送信電力と受信電力の増大が可能であり, 衛星移動体通信に導入されています.
従来,衛星移動体通信用のマルチビームシステムの衛星搭載送信機として,Fig. 1に示す マルチポート増幅器が開発され多くのシステムで使用されていますが,アナログRF(無線周波数)回路で構築されており, ビーム数が多くなると回路が複雑となり,回路損による性能劣化や生産コストの増加を伴う課題があります.
一方,Fig. 2に示すディジタルビームフォーミング型マルチビームシステムは,回路規模を縮小することができ,高性能で経済的なシステムの実現が期待できます.Fig. 3と4に示すようにビームの方向と電力配分が可変できます.
このディジタルビームフォーミング技術を用いたマルチビーム送信システムでは,電力増幅器(HPA)をマルチビーム間で共用するために相互変調歪が発生し干渉が発生します.
本研究室では,この相互変調歪による干渉を低減し,高効率でHPAを動作可能とする検討を行い, Fig. 5-1,5に示すように各ビームへの周波数を最適に割り当てることにより干渉の影響を緩和し,HPAを高効率に動作可能な方法を提案しています.
さらに本システムでは,フェイズドアレイで構成され,アンテナ間隔の偏差,信号経路の偏差などにより位相と利得に誤差が存在すると 放射ビームの方向に誤差が発生します.
そこで本研究室では,現実のシステム状況を考慮して,これらの設定誤差が存在する時の放射ビームの方向制御法を提案し, その評価を行うとともに,電力増幅器(HPA)で発生する相互変調歪の影響を緩和する制御法が設定誤差のある状況でも有効であることを検証しています.

Fig.1 マルチポート増幅器の構成

Fig. 2 ビームフォミング技術を用いた可変マルチビーム衛星システムの構成

Fig.3 可変ビームパターンの例

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Fig.4 可変ビームパターンの例
2.マルチキャリア間の相互変調干渉低減法
マルチキャリア・マルチビーム通信は,伝送容量の増加,周波数の有効利用,送信電力の向上に有効な通信方式であり, 衛星移動体通信に現在使用されており,さらに,5GのマルチユーザMIMOに適用が検討されている. この方式では,多数の周波数を利用するために,送信機の非線形特性で相互干渉が発生し,通信性能が劣化する課題がある. 本論文では,この問題を解決するために,フェーズアレイアンテナによる空間合成時の特性を利用して, 干渉波を送信信号に関係しないビームに送出方向を向けることで,干渉を低減する周波数割当法を提案し, 送信機の低消費電力化,小型・低コスト化に有効であることを示している.

Fig.5-1 相互変調歪干渉を低減する周波数配置 (一次元)

Fig. 5 An example of frequency allocation avoiding interference between communication wave F2 and F1+F3-F2 (red colored beam).

Fig. 6 Layout of multiple beams employing frequency reuse. The same frequency is used in the same group(color). A total of 30 carriers can accommodate 100 channels.

Fig. 7 Channel allocation and interference distribution when frequencies are assigned sequentially. (wothout allocation control)

Fig. 8 Channel allocation and interference distribution after reduction control.
Published Papers:
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Masayoshi TANAKA, Frequency Allocation Method for Intermodulation Interference Reduction in Multibeam Wireless Communication, Proceeding of Academic Conference of Nihon University, College of Industrial Technology, 2-44, pp261-264, 2019, ISSN 2186-5647. Ref.pdf
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Masayoshi.Tanaka & Hideaki Masaki, Multibeam Mobile Satellite Communication Payload with Beam-forming Network, 25th AIAA International Communications Satellite Systems, AIAA ICSSC, AIAA-2007-3179, 2007 Ref. Ref pdf
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Zhi Dong Liu, Masayoshi TANAKA, Multibeam Direction Control in Beam-Forming-Network System Considering Setting Errors, IEICE National Conf., B-3-16,2009
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Zhi Dong Liu, Masayoshi TANAKA, A Study on Intermodulation Interference in Digital Multibeamforming System with Setting Errors, IEICE National Conf., B-3-7,2008
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Hideaki Masaki, and Masayoshi Tanaka, Intermodulation Interference Reduction of Frequency-reused Multibeam Satellite System Employing Digital Beamforming, IEICE, Nationa Conf., B-3-13,2007
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Hideaki Masaki, and Masayoshi Tanaka, Intermodulation Interference Reduction of Multibeam Satellite System Employing Digital Beamforming, IEICE, Comm Society Conf., B-3-8,2006
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Hideaki Masaki, and Masayoshi Tanaka, Intermodulation Analysis of Multibeam Satellite System Employing Digital Beamforming, IEICE, National Conf., B-3-8,2006
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Kiminori SATOH, and Masayoshi TANAKA, Inter-beam Interference Reduction in Multibeam Satellite System Employing Digital Beamforming Technology, IEICE, National Conf., B-3-1, 2006
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Kiminori SATOH, and Masayoshi TANAKA, Influence of RF element failure and its compensation in digital beamforming, IEICE, Comm Society, B-3-18,2005
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Kiminori SATOH, and Masayoshi TANAKA, A Study on Multi-Beam Satellite System using DSP Technology - Variable Beam Pattern and Variable Transmitting Power IEICE, National Conf., B-3-20,2005
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