JP2008211476A

JP2008211476A - 無線通信装置及び無線通信システム

Info

Publication number: JP2008211476A
Application number: JP2007045728A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Yamashita; 史洋山下; Sei Kobayashi; 聖小林; Junichi Abe; 阿部　　順一; Kohei Ohata; 浩平大幡
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2027-02-26
Also published as: JP4727603B2

Abstract

【課題】本発明は、キャリヤ毎に偏波調整が可能で、片偏波のみを使用している他システムと帯域共用が可能な無線通信装置及び無線通信システムを提供する。
【解決手段】２偏波面で受信した参照信号から伝搬路行列推定回路（１１０）により伝搬路行列（Ｈ）を推定し、送信情報を２送信系統に分岐し、各送信系統の情報を複数のキャリヤに分割し、キャリヤ毎に独立に変調し、２系統の変調信号として出力し、前記２系統の変調信号において、どちらか一方の系統の周波数帯域には変調信号が存在するが、他系統の同じ周波数帯域には信号が存在しない変調信号の少なくとも１つに関して、前記推定された伝搬路行列に対応した補償行列を乗じる（１９）。
【選択図】図１

Description

本発明は２偏波の複数のキャリヤ信号を送受する無線通信装置及び無線通信システムに関し、特に、キャリヤ毎に偏波調整が可能で、片偏波のみを使用している他システムと帯域共用が可能な無線通信装置及び無線通信システムに関する。

図３（ａ）に従来のマルチキャリヤ偏波多重信号を伝送する無線通信装置の構成例を、図３（ｂ）に従来のＲＦ偏波制御機構を備えた無線通信装置の構成例をそれぞれ示す。図３（ａ）は非特許文献１を、図３（ｂ）に非特許文献２の無線通信装置の構成を参考としている。

図３（ａ）の受信系は受信アンテナ２１ａ，２１ｂ、受信機２７ａ，２７ｂ、周波数分波回路２２ａ，２２ｂ、干渉補償回路２４、伝搬路行列推定回路２３、複数キャリヤ復調回路２５ａ，２５ｂ、合成回路２６から構成される。一方、送信系は分岐回路２８、複数キャリヤ変調回路２９ａ，２９ｂ、周波数合波回路２１０ａ，２１０ｂ、送信機２１１ａ，２１１ｂ、送信アンテナ２１２ａ，２１２ｂから構成される。

次に無線通信装置内での信号の流れを説明する。受信アンテナ２１ａと２１ｂは無線通信装置の２つの偏波受信アンテナである。無線通信装置の２つの偏波面で受信された信号はそれぞれ後段の受信機２７ａ，２７ｂに入力され、そこで、フィルタリング、アンプ処理、周波数変換等がなされる。受信機２７ａ，２７ｂからの出力はそれぞれ周波数分波回路２２ａ，２２ｂに入力され、キャリヤ単位の信号に周波数分波される。周波数分波回路で分波された各キャリヤの信号は、伝搬路行列推定回路２３でそれぞれのキャリヤに含まれるトレーニング信号から伝搬路行列Ｈをキャリヤ毎に推定する。伝搬路行列推定方法は非特許文献４に示す従来技術と同様である。２つの偏波を垂直／水平偏波とすると、送信垂直／水平偏波信号にトレーニング信号を挿入し、受信側で受信垂直／水平偏波信号にトレーニング信号を検出した時にマッチトパルスを出力するマッチトフィルタを適用する。受信垂直偏波信号において、送信垂直偏波のトレーニング信号に対するマッチトパルスをｈ１１とし、受信垂直偏波信号において、送信水平偏波のトレーニング信号に対するマッチトパルスをｈ１２とし、受信水平偏波信号において、送信垂直偏波のトレーニング信号に対するマッチトパルスをｈ２１とし、受信水平偏波信号において、送信水平偏波のトレーニング信号に対するマッチトパルスをｈ２２とし、伝搬路行列の個別要素を推定することができる。

キャリヤ単位で検出された伝搬路行列Ｈを用いて受信信号の干渉補償を干渉補償回路２４で行う。干渉補償は非特許文献３に説明されている従来技術であるＭＭＳＥを適用することで実現できる。干渉補償された信号はそれぞれ複数キャリヤの復調回路２５ａ，２５ｂに入力され、キャリヤ単位で復調処理がなされる。複数キャリヤ復調回路からはマルチキャリヤ信号それぞれの情報信号が独立に出力されるので、合成回路２６で１系統の信号に変換し、送信された情報信号を復元する。

一方、送信系は送信される情報信号を分岐回路２８で２系統の信号に分岐する。それぞれの系統の信号を複数キャリヤ変調回路２９ａ，２９ｂで複数キャリヤの信号に分割し、キャリヤ単位で変調処理を行う。複数キャリヤ変調回路２９ａ，２９ｂで独立に変調された２系統の複数キャリヤの信号はそれぞれ周波数合波回路２１０ａ，２１０ｂに入力され、周波数多重される。周波数多重処理された信号はそれぞれ送信機２１１ａ，２１１ｂで独立して周波数変換、増幅がなされ、２つの偏波面を有するアンテナ２１２ａ，２１２ｂから送信される。

図３（ａ）に示す従来の無線通信装置は、ＲＦ偏波追尾機能（図３（ｂ）の２１４ａ，２１４ｂ，２１５）が受信機、送信機に存在しない。その代わり偏波追尾機能はベースバンド受信信号を用いて、伝搬路行列推定回路２３で伝搬路行列Ｈを推定し、干渉補償回路２４で偏波間干渉を補償することで実現している。以上が従来の無線通信装置例１である。

また、従来の無線通信装置の別の実施形態として、図３（ｂ）にＲＦ偏波追尾機能を備えた無線通信装置を示す。図３（ｂ）は受信アンテナ２１３ａ、偏波制御量設定回路２１５、偏波制御回路２１４ａ，２１４ｂ、受信機２１６、復調回路２１７、変調回路２１８、送信機２１９、送信アンテナ２１３ｂから構成される。簡単のため無線通信として衛星通信を想定する。Ｋｕ帯の衛星通信では一般に両偏波信号が使用されており、無線通信装置の偏波面を衛星中継局の偏波面と一致するように自局の偏波軸を機械的に調整し、通信を開始する。この場合、無線通信装置の偏波制御量設定回路２１５は別途衛星から受信されるビーコン波や自局の位置データであるＧＰＳデータを元に、自局の無線通信装置の偏波軸と衛星中継局固有の偏波軸の差分を検出し、偏波制御量を決定する。その後、偏波制御回路２１４ａでその偏波制御量だけ偏波面を回転させて自局の偏波面と衛星中継局の偏波面を一致させる。偏波制御された信号は受信機２１６で増幅、周波数変換、フィルタ処理等が施される。その後、復調回路２１７で復調され、送信された情報信号を復元する。

一方、送信系では情報信号を変調回路２１８で変調し、送信機２２０で周波数変換やフィルタ処理、増幅後に出力する。送信機２２０から出力される信号は偏波制御回路２１４ｂで無線通信装置の偏波面と衛星中継器の偏波面が一致するように調節され、送信アンテナ２１３ｂから片偏波の信号として出力される。このように、図３（ｂ）に示す従来の無線通信装置はＲＦ系統で送信キャリヤを区別することなく一括して偏波制御を実施することを特徴としている。

図４に従来のマルチキャリヤ偏波多重信号の無線通信装置を用いた偏波多重通信システム実現時の課題を示す。図４は従来の無線通信装置とそれと通信を行う中継局で構成されるシステムである。この例では衛星通信を想定し、無線通信装置と中継局間の通信例を用いて説明するが、一般的な地上無線通信を想定する場合、中継局の代わりに基地局を用いてもよい。図４は複数キャリヤ変調回路２９ａと２９ｂから独立した２送信系統で図４（ａ）に示すようなキャリヤ１、キャリヤ２、キャリヤ３の変調信号が個別に出力され、それらの信号を中継局が受信する状況を表している。

図４においてキャリヤ１は同じ周波数帯域の異なる系統に信号Ａ１とＡ２がそれぞれ配置されているが、キャリヤ２は送信系統１のＢ１にのみ、キャリヤ３は送信系統２のＣ２にのみ信号を配置する。次にこれらの信号は送信系統毎に設けられた周波数合波回路２１０ａ，２１０ｂで、Ａ１，Ａ２が周波数ｆ１に、Ｂ１が周波数ｆ２に、Ｃ２が周波数ｆ３となるようにそれぞれ周波数多重され、図４（ｂ）のような２系統の周波数多重信号となる。図４（ｂ）において、キャリヤ２の送信系統２とキャリヤ３の送信系統１にはそれぞれ信号が配置されておらず、送信系統１のｆ３と送信系統２のｆ２は空き帯域となる。これらの２系統の周波数多重信号はそれぞれ送信機２１１ａ，２１１ｂで周波数変換やフィルタ処理、増幅処理がなされ、送信系統毎に設けられたアンテナ２１２ａ，２１２ｂから中継局に対して送出される。ここでアンテナ２１２ａは送信系統１の信号をこの無線通信装置固有の垂直偏波で送信するアンテナであり、アンテナ２１２ｂは送信系統２の信号をこの無線通信装置固有の水平偏波で送信するアンテナである。

一方、これらの無線通信装置固有の垂直偏波と水平偏波で送出された送信系統１と送信系統２の信号は、空間伝搬後、中継局２１４の受信機において中継局固有の垂直偏波アンテナ２１５ａ、と中継局固有の水平アンテナ２１５ｂで受信される。例えば、図４に示すように中継局の送信機と無線通信装置の受信機の間の伝搬路行列をＨとし、伝搬路の相反性が成立すれば、無線通信装置の送信機から中継局の受信機に対する伝搬路行列は理想的にはＨ^Ｔ（Ｈの転置行列）となる。

次に無線通信装置の送信系統１の周波数ｆ２で送出されるＢ１に着目する。図５に示すように信号Ｂ１は無線通信装置固有の水平偏波アンテナで送出される。一方中継局では中継局に備えられている垂直偏波アンテナ２１５ａと水平偏波アンテナ２１５ｂでこのＢ１の信号を受信する。ここで無線通信装置と中継局の偏波面は物理的に互いで独立であるため、通常両者の偏波軸は一致しない。したがって図５に示すようにＢ１はＢ１ａとＢ２ａにベクトル分解されて中継局で受信される。これを式で表すと

となる。同様に周波数ｆ３の信号Ｃ２に着目すると、送信系統２のアンテナ２１２ｂから送信された信号Ｃ２は伝搬過程で

となる。上式（２）は１系統から送信された信号Ｃ２が中継受信局ではＣ２ａとＣ２ｂの２系統に分かれて存在することを意味する。

この場合、２系統の中継局受信系統の周波数多重信号は図４（ｃ）のようになる。周波数ｆ２に関し、無線通信装置はＢ１を送信１系統（片偏波）で送信したにも関わらず、無線通信装置と中継局の偏波面の不一致に起因して、Ｂ１が中継局においてＢ１ａとＢ１ｂとして２系統を専有することになり、周波数ｆ２を別ユーザと帯域共有できなかった。

同様にｆ３の周波数に関しても、Ｃ２を１系統で送信したにも関わらず、中継局においてＣ２ａとＣ２ｂとして中継局受信２系統を専有することになり、周波数ｆ３を別ユーザと帯域共有をすることができなかった。

以上で説明したように、従来の無線通信装置に対して、図４（ａ）に示すキャリヤ２やキャリヤ３のような送信１系統だけ帯域を利用するような帯域割当てをしても、送受偏波面の不一致により中継局で受信された信号は２系統を１つの信号が分かれて専有する。したがって従来のマルチキャリヤ偏波多重伝送において、１部の伝送キャリヤに送信１系統の割当てを混在させることは周波数利用効率上、望ましくなかった。逆にいえば、マルチキャリヤ偏波多重伝送ユーザに対しては、Ａ１，Ａ２のような同一周波数両偏波信号のキャリヤを対として割当る方が望ましいという帯域割当て制約を意味しており、様々なユーザで１つのシステム帯域を共有する場合に、帯域割当ての柔軟性を確保する観点で問題があった。

たとえば図４（ｄ）に示すように、ユーザＤが従来技術を用いて自局の送信系統２を中継局受信系統２に一致するように偏波調整後、信号Ｄ２を送信しているとする。一方で図４（ｅ）に示すようにユーザＥが従来技術を用いて自局の送信系統１が中継局受信系統１に一致するように偏波調整後、信号Ｅ１を送信しているとする。この場合、信号Ｂ１ｂと信号Ｃ２ａがそれぞれ信号Ｄ２と信号Ｅ１と同一周波数干渉となるため、ユーザＤとＥの使用を中止するか、無線通信装置においてＢ１とＣ２の使用を中止するかどちらかを選択しなければならなかった。つまり、従来のマルチキャリヤ偏波多重信号の無線通信装置ユーザと既存片偏波ユーザは、周波数帯域を共用することができなかった。

一方、別の従来技術として図３（ｂ）を用いて述べたＲＦ偏波制御機構を有する無線通信装置は、ＲＦでマルチキャリヤ信号を一括して偏波調整するため、キャリヤ単位で偏波調整できない問題があった。また、ＲＦにおける偏波制御は温度特性や経年劣化の影響をうけるため、偏波制御精度を維持するためには調整が必要などの調整性の点で課題があった。

山下他"偏波・周波数分割多重方式（ＶＰＦＤＭ）の提案と衛星通信への適用"、電子情報通信学会信学技報ＳＡＴ２００５−４４飯田尚志、"衛星通信"、オーム社、ＰＰ．１４２大鐘他"ＭＩＭＯチャネルにおける空間分割多重方式とその基本特性"、電子情報通信学会論文誌ＢＶｏｌ．Ｊ８７−ＢＮｏ．９ｐｐ．１１６２−１１７３，２００４．９Ｆ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，ｅｔａｌ，"ＶａｒｉａｂｌｅＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ／ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（ＶＰＦＤＭ）ｆｏｒｓａｔｅｌｌｉｔｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ"，ＩＥＥＥＶＴＣ−ＦＡＬＬｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ２００６，２Ｐ−４

本発明の目的は、キャリヤ毎に偏波調整が可能で、片偏波のみを使用している他システムと帯域共用が可能な無線通信装置及び無線通信システムを提供することにある。

本発明による無線通信装置および無線通信システムは１ユーザが２偏波の複数の独立したキャリヤ信号を送受信する無線通信装置において、前記無線通信装置が複数の参照信号を前記ユーザ固有の２偏波面で受信し、前記参照信号から伝搬路状態を推定する伝搬路推定手段と、
送信情報を２送信系統に分岐し、各送信系統の情報を複数のキャリヤに分割し、キャリヤ毎に独立に変調し、２系統の変調信号として出力する変調手段と、
前記２系統の変調信号において、どちらか一方の系統の周波数帯域には変調信号が存在するが、他系統の同じ周波数帯域には信号が存在しない変調信号の少なくとも１つに関して、前記伝搬路推定手段で推定される伝搬路行列に対応した補償行列を乗じる制御手段を備えることを最大の特徴とする。

図３（ａ）に示す従来の無線通信装置および無線通信システムとは複数キャリヤの２送信系統の送信変調信号に対し、どちらか一方の系統の周波数帯域には変調信号が存在するが、他系統の同じ周波数帯域には信号が存在しない変調信号の少なくとも１つに対して、参照信号の受信情報から推定される伝搬路行列に対応した補償行列を乗じる制御手段を備える点が異なる。

また、図３（ｂ）に示す従来の無線通信装置とは送受信の偏波制御をＲＦ回路で送受信帯域一括して行うのではなく、参照信号の受信情報からキャリヤ単位に伝搬路行列を推定し、その情報を元にキャリヤ単位に送信偏波制御を行う点が異なる。

本発明の無線通信装置および無線通信システムによれば、マルチキャリヤ偏波多重信号を送受信するユーザが、一部のキャリヤの送信偏波軸を受信信号から推定される伝搬路行列を用いて制御することで、既存システムで片偏波を使用している別ユーザと帯域共用できるので、結果としてユーザに対する帯域割当ての柔軟性が向上する。

本発明の無線通信装置および無線通信システムにより、マルチキャリヤ偏波多重信号を送受信するユーザに対する帯域割当ての柔軟性が向上すれば、周波数利用効率が向上するため、１ユーザあたりの伝送速度の高速化もしくは、ユーザ収容者数の増加につながる。

図１に本発明の実施形態を示す。

図１の無線通信システムは、参照信号としてトレーニング信号を含む制御信号を送出する制御信号生成回路とマルチキャリヤ偏波多重信号を送受信する無線通信装置と無線通信装置に対して制御信号を送信および、無線通信装置からの信号を受信する中継局から構成される。本発明の実施例は無線通信の１つである衛星通信を想定し、無線通信装置と中継局間の信号の送受信を想定している。一般的な地上の無線通信を想定する場合、本例の中継局を基地局と置き換えて考えることもできる。

制御信号生成回路１１７はトレーニング信号を含む制御信号を生成し、中継局送信機にその制御信号を受け渡す。ただしこの制御装置と中継局間の信号の受け渡しは有線であっても無線を使っても良い。一般に衛星通信を想定した場合、制御装置は地上の基地局にあるため、制御信号の受け渡しは地上の基地局と、衛星中継局間で無線で行われる。

中継局は中継局送信機１１６と中継局受信機１２０、中継局送信系統１の信号を送信する中継局送信アンテナ１１５ａ、中継局送信系統２の信号を送信する中継送信アンテナ１１５ｂから構成される。本発明の実施例では２つのアンテナからそれぞれ中継局の垂直偏波と中継局の水平偏波面で信号を送出することを想定するが、本発明はこの偏波面に限定するものではなく、例えば２つの旋回方向の円偏波も可能である。

一方、無線通信装置の受信系は受信アンテナ１１ａ，１１ｂ、受信機１２ａ，１２ｂ、周波数分波回路１３ａ，１３ｂ、干渉補償回路１４、伝搬路行列推定回路１１０、複数キャリヤ復調回路１５ａ，１５ｂ、合成回路１６から構成され、２偏波面の受信信号を受信する。また、送信系は、分岐回路１７、複数キャリヤ変調回路１８ａ，１８ｂ、偏波制御回路１９、偏波制御キャリヤ選別回路１１１、周波数合波回路１１２ａ，１１２ｂ、送信機１１３ａ，１１３ｂ、送信アンテナ１１４ａ，１１４ｂから構成され、送信される信号を２偏波面で送信する。

次に図１の無線通信装置および無線通信システムにおける信号の流れを説明する。制御信号生成回路１１７で垂直偏波信号ＣＳＣＶ、水平偏波信号ＣＳＣＨがそれぞれ生成され、図２（ａ）に示すように同時に異なる周波数ｆｖとｆｈで送信されるとする。簡単のため、異なる周波数にこの制御信号、つまり参照信号、を割当てる。ただし、垂直／水平偏波の制御信号に直交符号を適用する場合は、受信回路にて制御信号の符号分離が可能であるため、同一周波数に垂直偏波の制御信号ＣＳＣＶと水平偏波の制御信号ＣＳＣＨを割当ててもよい。

一方、無線通信装置は図２（ｂ）に示すように無線通信装置固有の垂直／水平偏波面でＣＳＣＶ，ＣＳＣＨの制御信号を同時に受信する。その際、無線通信装置と中継局の偏波面が一致していないため、伝搬過程でＣＳＣＶ，ＣＳＣＨに対して伝搬路行列Ｈが乗じられた形で受信される。この受信状況は以下の式（３）で表現される。

式（３）の右辺に含まれる行列因子の４成分はそれぞれ異なる独立した信号として受信される。偏波毎に受信機で増幅、周波数変換、フィルタ処理がなされ、偏波毎に備えられた周波数分波回路でキャリヤ単位に周波数分波がなされる。周波数分波された信号のうち、キャリヤ周波数ｆｖとキャリヤ周波数ｆｈ相当の制御信号を抽出し、伝搬路行列推定回路１１０で伝搬路行列Ｈの個別要素であるｈ１１，ｈ１２，ｈ２１，ｈ２２の成分をそれぞれ抽出する。なお、伝搬路行列の抽出については非特許文献４に示す従来技術と同様である。２つの偏波を垂直／水平偏波とすると、送信垂直／水平偏波信号にトレーニング信号を挿入し、受信側で受信垂直／水平偏波信号にトレーニング信号を検出した時にマッチトパルスを出力するマッチトフィルタを適用する。受信垂直偏波信号において、送信垂直偏波のトレーニング信号に対するマッチトパルスをｈ１１とし、受信垂直偏波信号において、送信水平偏波のトレーニング信号に対するマッチトパルスをｈ１２とし、受信水平偏波信号において、送信垂直偏波のトレーニング信号に対するマッチトパルスをｈ２１とし、受信水平偏波信号において、送信水平偏波のトレーニング信号に対するマッチトパルスをｈ２２とし、伝搬路行列の個別要素を推定することができる。

一方、図２（ａ）（ｂ）では説明を割愛しているが、実際の通信では、中継局から送信される信号には制御信号生成回路１１７から送信される制御キャリヤ以外の帯域には他ユーザと通信している信号がある。これらの信号に対しても制御キャリヤと全く同様に偏波毎に周波数分波がなされ、伝搬路行列推定回路でキャリヤ毎に伝搬路行列Ｈが推定される。その後、干渉補償回路１４で伝搬路行列Ｈを用いて受信信号における偏波間干渉がキャリヤ毎に補償される。干渉補償アルゴリズムには幾つか存在するが、従来技術と同様にＭＭＳＥが適用可能である。ＭＭＳＥの動作原理に関しては非特許文献３に記載されているので説明を割愛する。

偏波間干渉がキャリヤ毎に補償された信号はそれぞれ、後段の複数キャリヤ復調器に入力され、キャリヤ毎に復調される。キャリヤ毎に復調された信号は合成回路１６でそれまでに偏波毎に処理されていた信号が合成され、もとの１系統の情報信号に復元される。

一方、送信系では、送信情報が分岐回路１７で２系統の信号（送信系統１、送信系統２）に分岐され、各送信系統の信号は送信系統毎に独立にマルチキャリヤ信号に分割後、キャリヤ毎の変調処理がなされる。一例として従来技術の説明で述べた図４（ａ）と同様に、キャリヤ１には２つの送信系統で同じ帯域幅の異なる信号Ａ１，Ａ２を配置し、キャリヤ２には送信系統１にのみ信号Ｂ１を、キャリヤ３には送信系統２にのみ信号Ｃ２を配置する。Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｃ２は偏波制御回路１９にそれぞれ入力されるが、本発明では偏波制御キャリヤ選別回路１１１でどちらか一方の送信系統にしか配置されていない信号を判別する。つまり、Ｂ１とＣ２の信号に対し、偏波制御回路１９で以下の偏波制御処理を適用する。

Ｂ１は送信系統１にのみ配置され、送信系統２の同じ周波数には信号が存在しない。したがって、制御信号の受信時に補償行列として、伝搬路行列推定回路１１０で推定された伝搬路行列Ｈの転置行列の逆行列をこの入力に対して乗じると偏波制御回路１９からの出力は下式（４）で表される。

即ちＢ１は送信系統１のＢ１ａ’と送信系統２のＢ１ｂ’の２成分に分かれる。

一方でＣ２は送信系統２にのみ存在し、送信系統１は信号が存在しない。したがって補償行列として、制御信号より推定された伝搬路行列Ｈの転置逆行列をこの入力に対して乗じると偏波制御回路１９からの出力は下式（５）で表されるように送信系統１ではＣ２ａ’と送信系統２ではＣ２ｂ’に分かれる。

一方でＡ１，Ａ２は両偏波の信号であるため、図１の偏波制御回路１９はバイパスし、偏波制御が行われない。以上をまとめると、偏波制御回路からの出力は図２（ｄ）のように表される。それぞれのキャリヤの信号は送信系統毎に独立に備わる周波数合波回路１１２ａ，１１２ｂで周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の信号として周波数多重される。この時の周波数特性を図２（ｅ）に示す。周波数多重された各送信系統の信号はそれぞれ送信機１１３ａ，１１３ｂに入力され、周波数変換、増幅、フィルタ処理後にアンテナ１１４ａ，１１４ｂから送信される。

ここで、制御装置から無線通信装置への伝搬路行列をＨに対し、無線通信装置から制御装置の伝搬路に相反性が成立すると仮定すれば、無線通信装置から制御装置への伝搬路行列はＨ^Tで表現される。したがって、送信アンテナ１１４ａ，１１４ｂから送出された信号がＨ^Tの伝搬路を介して中継局で受信される周波数ｆ２の信号は式（６）で表現される。

また中継局で受信される周波数ｆ３の信号は式（７）で表現される。

従って、無線通信装置の送信系統１、送信系統２から送信された２系統の信号が伝搬路を介して中継局で受信された結果、２系統の中継受信系統の周波数特性は図２（ｆ）のようになる。

従来技術ではキャリヤ毎の送信偏波制御をしないため、図４（ｃ）に示すように中継器受信系統１と２の周波数ｆ１，ｆ２では空き帯域は生じず、マルチキャリヤ偏波多重無線通信装置は別ユーザＤ，Ｅと帯域を共有することができなかった。

しかしながら本発明の技術を適用すると偏波制御回路１９で補償行列を用いてキャリヤ毎に送信偏波制御するため、図２（ｆ）に示すように、中継局受信系統において、中継局受信系統２の周波数ｆ２のキャリヤと中継局受信系統１の周波数ｆ３のキャリヤに空き帯域を生成できる。したがって図２（ｇ）に示すようにそれぞれの中継局受信系統の空き帯域を利用して、別ユーザＤおよびユーザＥが通信可能となる。

この場合、本発明によるキャリヤ毎の偏波制御の結果として図２（ｈ）に示すように、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の３つのキャリヤ信号に対し、無線通信装置からの信号Ａ１ａ，Ａ１ｂ，Ｂ１，Ｃ２と別ユーザＤからの信号Ｄ２、ならびに別ユーザＥからの信号Ｅ１が併存できる。

従来は図４（ｄ）を用いて説明したようにＤ２とＥ１がＢ１ｂとＣ２ａと同一周波数干渉となるため、これらは帯域を共有して同時に通信できなかった。しかしながら本発明技術を用いれば、無線通信装置が送信するマルチキャリヤ偏波多重信号と既存別ユーザのＤ２とＥ１が同時に通信可能となり、マルチキャリヤ偏波多重ユーザに対するチャネル割当ての柔軟性が向上する。

本発明の無線通信装置および無線通信システムの実施例のブロック図である。図１の装置における各部のスペクトラムを示す。従来の無線通信装置を示す。従来のマルチキャリヤ偏波多重信号用無線通信装置およびシステムの問題点を示す図である。送受偏波面不一致による伝搬路行列の発生を示す図である。

符号の説明

１１ａ，１１ｂ受信アンテナ
１２ａ，１２ｂ受信機
１３ａ，１３ｂ周波数分波回路
１４干渉補償回路
１５ａ，１５ｂ複数キャリヤ復調回路
１６合成回路
１７分岐回路
１８ａ，１８ｂ複数キャリヤ変調回路
１９偏波制御回路
１１１偏波制御キャリヤ選別回路
１１２ａ，１１２ｂ周波数合成回路
１１３ａ，１１３ｂ送信機
１１４ａ，１１４ｂ送信アンテナ
１１５ａ，１１５ｂ送信アンテナ
１１６中継局送信機
１１７制御信号生成回路
１１９ａ，１１９ｂ受信アンテナ
１２０中継局受信機

Claims

各ユーザが２偏波の複数の独立したキャリヤ信号を送受信する無線通信装置において、
各偏波に対応する２つの受信系統と２つの送信系統を具備し、
前記受信系統が２偏波面で受信した参照信号から伝搬路状態を推定する伝搬路推定手段（１１０）を有し、
前記送信系統は、送信される情報信号を２つの送信系統に分岐する分岐回路（１７）と、分岐された各送信系統の情報信号を複数のキャリヤに対応して分割し、各キャリヤ毎に独立に変調して２系統の変調信号として出力する変調手段（１８ａ，１８ｂ）と、該変調手段の出力に接続され、一方の系統のあるキャリヤの周波数帯域には変調信号が存在するが、他系統の同じキャリヤの周波数帯域には信号が存在しない変調信号の少なくとも一つに関して、前記伝搬路推定手段で推定される伝搬路行列に対応した補償行列を乗じる制御手段（１９）を、備えることを特徴とする無線通信装置。
前記補償行列が伝搬路行列の転置逆行列であることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
前記参照信号は、前記無線通信装置に情報信号を送信する側において、一方の偏波は第１の制御信号（ＣＳＣＶ）を有し、他方の偏波は第２の制御信号（ＣＳＣＨ）を有する請求項１から請求項２のいずれかに記載の無線通信装置。
前記第１の制御信号（ＣＳＣＶ）と前記第２の制御信号（ＣＳＣＨ）は、無線通信装置の２偏波で第１の受信制御信号と第２の受信制御信号として受信され、前記第１の受信制御信号と第２の受信制御信号を用いて、伝搬路行列の個別要素の成分を抽出する請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信装置。
無線通信システムにおいて、
前記制御装置は、一方の偏波に第１の制御信号（ＣＳＣＶ）を有し、他方の偏波に第２の制御信号（ＣＳＣＨ）を有する制御信号を送信し、
前記無線通信装置は、
各ユーザが２偏波の複数の独立したキャリヤ信号を送受信し、各偏波に対応する２つの受信系統と２つの送信系統を具備し、
前記受信系統が２偏波面で受信した参照信号から伝搬路状態を推定する伝搬路推定手段（１１０）を有し、
前記送信系統は、送信される情報信号を２つの送信系統に分岐する分岐回路（１７）と、分岐された各送信系統の情報信号を複数のキャリヤに対応して分割し、各キャリヤ毎に独立に変調して２系統の変調信号として出力する変調手段（１８ａ，１８ｂ）と、該変調手段の出力に接続され、一方の系統のあるキャリヤの周波数帯域には変調信号が存在するが、他系統の同じキャリヤの周波数帯域には信号が存在しない変調信号の少なくとも一つに関して、前記伝搬路推定手段で推定される伝搬路行列に対応した補償行列を乗じる制御手段（１９）を、備えることを特徴とする無線通信システム。
前記補償行列が伝搬路行列の転置逆行列であることを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。