JP4966141B2

JP4966141B2 - 情報伝送システム、および情報伝送方法

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Publication number: JP4966141B2
Application number: JP2007240247A
Authority: JP
Inventors: 充田邊
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: JP2009071739A

Description

本発明は、有線ネットワークにおける情報伝送システム、および情報伝送方法に関するものである。

従来、情報伝送の高速化、大容量化を図るために、無線ネットワークを用いた情報伝送では、受信端末と送信端末との間で、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとを用いたＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）チャネルを構成し、送受信間で複数の伝送路を介して多入力多出力伝送を行う方法がある。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３０３６６５号公報

しかし、有線ネットワークを用いた情報伝送では、伝送帯域が無線周波数に比べて低周波数であるため、各通信端末内に複数の入出力部を設けたＭＩＭＯ構成にしても、有線ネットワークであるが故に複数の伝送路間の空間相関が高く、多重化できなかった。

例えば、自由空間では、伝送周波数の半波長だけ離れておれば空間相関が十分小さくなるとされる目安であるが、伝送帯域を３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚとした場合、自由空間における３ＭＨｚの半波長は５０ｍ、３０ＭＨｚの半波長は５ｍとなる。したがって、各通信端末内に複数の入出力部を設けたＭＩＭＯ構成では、１つの通信端末内に複数の伝送路を構成しようとすると、通信端末自体が大型化するため実現は困難であった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、有線ネットワークにおいて情報伝送の高速化、大容量化を図ることができる情報伝送システム、および情報伝送方法を提供することにある。

請求項１の発明は、有線ネットワークを介して複数の通信端末が互いに通信を行う情報伝送システムにおいて、通信端末のうちいずれか１つは、有線ネットワークを介して情報を送出する送信端末であり、通信端末のうちいずれか複数は、有線ネットワークから取得した前記送信端末からの情報を中継して有線ネットワークに送出する送信アンテナ端末であり、通信端末のうちいずれか複数は、有線ネットワークから取得した前記送信アンテナ端末からの情報を中継して有線ネットワークに送出する受信アンテナ端末であり、通信端末のうちいずれか１つは、有線ネットワークを介して複数の受信アンテナ端末からの情報を受信する受信端末であり、送信端末と受信端末とは、いずれかの送信アンテナ端末といずれかの受信アンテナ端末とを含む有線ネットワーク上の複数の伝送路を介して多入力多出力伝送を行い、送信端末は、通信端末のうち、送信端末からの情報の伝送速度が所定の閾値以上、且つ送信端末から自己への伝送路と送信端末から他の通信端末への伝送路との空間相関が所定の基準より低い通信端末を送信アンテナ端末に設定し、受信端末は、通信端末のうち、受信端末への情報の伝送速度が所定の閾値以上、且つ受信端末から自己への伝送路と受信端末から他の通信端末への伝送路との空間相関が所定の基準より低い通信端末を受信アンテナ端末に設定することを特徴とする。

この発明によれば、送信端末から有線ネットワーク上に送出された情報は、いずれかの送信アンテナ端末といずれかの受信アンテナ端末とを含む有線ネットワークＮＴの複数の伝送路を介して受信端末へ多入力多出力伝送されるので、有線ネットワークにおいて情報伝送の高速化、大容量化を図ることができる。また、情報伝送の高速化、大容量化に適した送信アンテナ端末および受信アンテナ端末を設定できる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記送信端末と前記受信端末との間で行われる多入力多出力伝送は、空間多重分割方式を用いて行われることを特徴とする。

この発明によれば、送信アンテナ端末および受信アンテナ端末が多いほど、通信レートが向上する。

請求項３の発明は、請求項１において、前記送信端末と前記受信端末との間で行われる多入力多出力伝送は、重み付きの空間多重分割方式を用いて行われることを特徴とする。

この発明によれば、送信アンテナ端末および受信アンテナ端末が多いほど、通信レートが向上する。また、受信端末が受け取る情報量を最大化でき、情報伝送のさらなる高速化、大容量化を図ることができる。

請求項４の発明は、請求項１において、前記送信端末と前記受信端末との間で行われる多入力多出力伝送は、最大比合成ダイバーシティ方式を用いて行われることを特徴とする。

この発明によれば、受信端末が受け取る情報量を最大化でき、情報伝送のさらなる高速化、大容量化を図ることができる。また、Ｓ／Ｎ比の向上に有利となる。

請求項５の発明は、請求項１において、前記送信端末と前記受信端末との間で行われる多入力多出力伝送は、時空間符号化方式を用いて行われることを特徴とする。

この発明によれば、重み付きの空間多重分割方式や最大比合成ダイバーシティ方式のように受信端末から送信アンテナ端末および受信アンテナ端末へチャネル情報をフィードバックする必要はなく、構成の簡略化を図ることができる。また、通信の高品質化に有利となる。

請求項６の発明は、有線ネットワークシステムにおける情報伝送方法において、送信端末から受信端末に有線ネットワークを介して情報伝送する場合、送信端末からの情報を中継して有線ネットワークへ送出する複数の送信アンテナ端末と、有線ネットワークから取得した前記送信端末からの情報を中継して受信端末へ送出する複数の受信アンテナ端末とを用いて、送信端末と受信端末とが、いずれかの送信アンテナ端末といずれかの受信アンテナ端末とを含む有線ネットワーク上の複数の伝送路を介して多入力多出力伝送を行い、送信端末は、通信端末のうち、送信端末からの情報の伝送速度が所定の閾値以上、且つ送信端末から自己への伝送路と送信端末から他の通信端末への伝送路との空間相関が所定の基準より低い通信端末を送信アンテナ端末に設定し、受信端末は、通信端末のうち、受信端末への情報の伝送速度が所定の閾値以上、且つ受信端末から自己への伝送路と受信端末から他の通信端末への伝送路との空間相関が所定の基準より低い通信端末を受信アンテナ端末に設定することを特徴とする。

以上説明したように、本発明では、有線ネットワークにおいて情報伝送の高速化、大容量化を図ることができるという効果がある。また、情報伝送の高速化、大容量化に適した送信アンテナ端末および受信アンテナ端末を設定できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態の情報伝送システムの構成は、図１に示すように、複数の通信端末Ａが有線ネットワークＮＴに接続されており、各通信端末Ａが有線ネットワークＮＴを介して互いに通信を行う。

通信端末Ａは、図２に示すように、変復調部１０と、送受信部１１と、機能部１２とを備える。

変復調部１０は、通信制御部１０ａと、符号化部１０ｂと、変調部１０ｃと、フィルタ部１０ｄと、同期部１０ｅと、フィルタ部１０ｆと、復調部１０ｇと、エラー訂正部１０ｈと、タイマ部１０ｉとで構成される。

送受信部１１は、Ｄ／Ａ変換部１１ａと、アナログ送信部１１ｂと、アナログ受信部１１ｃと、Ａ／Ｄ変換部１１ｄと、スイッチ部１１ｅとで構成される。

機能部１２は、例えば、通話手段、画像撮像手段、画像表示手段等を有するインターホン機能を有しており、音声データ、画像データ、制御データを通信制御部１０ａへ引き渡し、さらに通信制御部１０ａから音声データ、画像データ、制御データを受け取ることで、インターホン機能を実現している。

まず、通信制御部１０ａは、機能部１２から引き渡されたデータに基づいて送信する情報を生成し、その生成された情報に対して、符号化部１０ｂが符号化処理を行った後、変調部１０ｃが変調処理を行い、フィルタ部１０ｄで所定周波数帯域のみを通過させて、送受信部１１へ出力する。送受信部１１では、Ｄ／Ａ変換部１１ａが通信制御部１０ａからの情報をデジタル信号からアナログ信号に変換し、アナログ送信部１１ｂが有線ネットワークＮＴ（２線式）に送出する。

また、送受信部１１では、アナログ受信部１１ｃが有線ネットワークＮＴから情報を受信すると、Ａ／Ｄ変換部１１ｄがアナログ信号からデジタル信号に変換して、送受信部１１へ出力する。送受信部１１では、同期部１０ｅが同期検出を行い、フィルタ部１０ｆで所定周波数帯域のみを通過させて、復調部１０ｇが復調処理を行った後、エラー訂正部１０ｈがエラー訂正処理を行い、通信制御部１０ａへ出力する。通信制御部１０ａは、送受信部１１からの情報に基づいて機能部１２へ引き渡すデータを生成する。

そして、通信端末Ａｓが情報を送信し、通信端末Ａｒが当該情報を受信し（以後、通信端末Ａｓを送信端末Ａｓ、通信端末Ａｒを受信端末Ａｒと称す）、送信端末Ａｓと受信端末Ａｒとの間で、空間多重分割方式（ＳＤＭ方式）を用いた多入力多出力伝送（ＭＩＭＯ：Multi Input Multi Output）を行う。

本発明のＭＩＭＯでは、送信端末Ａｓ、受信端末Ａｒ以外の通信端末Ａから複数の送信アンテナ端末Ａａおよび複数の受信アンテナ端末Ａｂを抽出し、送信端末Ａｓと受信端末Ａｒとは、いずれかの送信アンテナ端末Ａａといずれかの受信アンテナ端末Ａｂとを含む有線ネットワークＮＴ上の複数の伝送路を介して多入力多出力伝送を行う。また、図３に示すように、有線ネットワークＮＴに対して各通信端末Ａはスター配線で接続され、各通信端末Ａの間隔Ｗは、情報伝送に用いる周波数の半波長（自由空間における３ＭＨｚの半波長は５０ｍ、３０ＭＨｚの半波長は５ｍ）以上に設定される。

次に、各通信端末Ａが、情報送出時に用いる複数の送信アンテナ端末Ａａおよび複数の受信アンテナ端末Ａｂを抽出するプロセスについて説明する。

まず、通信端末Ａは、有線ネットワークＮＴに新規に設置されると、他の全ての通信端末Ａに対してチャネル推定パケットを送信して、自己と他の通信端末Ａとの間の伝送路情報を取得する。

具体的には、チャネル推定パケットの行き先アドレスには、他の全ての通信端末ＡのＭＡＣアドレスが割り当てられ、チャネル推定パケットを受け取った通信端末Ａは、チャネル推定パケットを解析してチャネル推定を行った結果得られた伝送路情報［自己とチャネル推定パケットの送信元の通信端末Ａとの間で形成される有線ネットワークＮＴを介した伝送路の伝達関数ｈ］を返信パケットのデータ領域に書き込み、送信元の通信端末Ａへ返信する。送信元の通信端末Ａは、他の全ての通信端末Ａ（Ｎ台）から各々返信された伝達関数ｈ_１Ｉ〜ｈ_ＮＩを、返信元の通信端末Ａの情報に対応させて通信制御部１０ａ内の図示しないＲＯＭに格納する。

上述のシーケンスを通信端末Ａが有線ネットワークＮＴへの新規設置時に各々行い、各通信端末Ａは、自己が送信端末Ａｓまたは受信端末Ａｒである場合に他の通信端末Ａとの間で形成される有線ネットワークＮＴを介した各伝送路の伝達関数ｈ_１Ｉ〜ｈ_ＮＩを、対応する通信端末Ａの情報とともに取得する。

また、上記通信端末Ａの伝達関数ｈ_１Ｉ〜ｈ_ＮＩ取得処理は、伝送路の異常または他の通信端末Ａの異常等によって通信不能となった場合にも行う。

次に、図４は、通信端末Ａ（送信端末Ａｓ）が、他の通信端末Ａ１〜ＡＮを介して有線ネットワークＮＴへ多入力多出力動作を行う際の情報の流れの一部を示しており、通信端末Ａの通信制御部１０ａは、送信すべき情報をシリアル信号からパラレル信号に変換し、さらに他の通信端末Ａ１〜ＡＮの台数であるＮ個に並列化した情報信号Ｘ_１（ｍ）〜Ｘ_Ｎ（ｍ）を出力することでＳＤＭ方式の通信方式に適応させたＳ／Ｐ変換手段２１と、Ｓ／Ｐ変換手段２１の各出力に接続された畳み込み演算手段２２１〜２２ｎと、畳み込み演算手段２２１〜２２ｎの各出力を加算して出力する加算手段２３とを備える。

そして、畳み込み演算手段２２１〜２２ｎは、Ｓ／Ｐ変換手段２１から情報信号Ｘ_１（ｍ）〜Ｘ_Ｎ（ｍ）が各々入力され、上記取得した各伝送路の伝達関数ｈ_１Ｉ〜ｈ_ＮＩに基づいて、情報信号Ｘ_１（ｍ）〜Ｘ_Ｎ（ｍ）に関数ｈ_１Ｉ^−１〜ｈ_ＮＩ^−１を各々積算した情報信号Ｓ_１（ｍ）〜Ｓ_Ｎ（ｍ）を出力する。ここで、Ｓ_１（ｍ）＝ｈ_１Ｉ^−１＊Ｘ_１（ｍ）、．．．．．．、Ｓ_Ｎ（ｍ）＝ｈ_ＮＩ^−１＊Ｘ_Ｎ（ｍ）である。そして、加算手段２３は、情報信号Ｘａ（ｍ）＝Ｓ_１（ｍ）＋Ｓ_２（ｍ）＋．．．．．．＋Ｓ_Ｎ（ｍ）を有線ネットワークＮＴに送出する。

通信端末Ａは、他の通信端末Ａ１〜ＡＮとの間で各伝送路の伝達関数ｈ_１Ｉ〜ｈ_ＮＩを介して接続しており、通信端末Ａ１〜ＡＮは、入力された情報信号Ｘ_ｂ１（ｍ）〜Ｘ_ｂＮ（ｍ）を増幅した情報信号Ｘ_Ｃ１（ｍ）〜Ｘ_ＣＮ（ｍ）を有線ネットワークＮＴに再び送出する。

ここで、通信端末ＡＮが受け取る情報信号Ｘ_ｂＮ（ｍ）は、
Ｘ_ｂＮ（ｍ）＝ｈ_ＮＩ＊Ｘａ（ｍ）＝ｈ_ＮＩ＊（ｈ_１Ｉ^−１＊Ｘ_１（ｍ））＋ｈ_ＮＩ＊（ｈ_２Ｉ^−１＊Ｘ_２（ｍ））＋．．．．．．＋ｈ_ＮＩ＊（ｈ_Ｎ−１Ｉ^−１＊Ｘ_Ｎ−１（ｍ））＋Ｘ_Ｎ（ｍ）
となる。

すなわち、ｈ_ＮＩ＊（ｈ_１Ｉ^−１＊Ｘ_１（ｍ））＋．．．．．．＋ｈ_ＮＩ＊（ｈ_Ｎ−１Ｉ^−１＊Ｘ_Ｎ−１（ｍ））が小さいほど、通信端末ＡＮが受け取る情報信号Ｘ_ｂＮ（ｍ）は、本来受け取るべき情報信号Ｘ_Ｎ（ｍ）に近くなる。これは、伝達関数ｈ_ＮＩの伝送路の他の伝送路に対する空間相関が低いということである。

したがって、上述のように伝達関数ｈ_１Ｉ〜ｈ_ＮＩを取得した各通信端末Ａの通信制御部１０ａは、ｈ_ＮＩ＊ｈ_１Ｉ^−１、．．．．．．、ｈ_ＮＩ＊ｈ_Ｎ−１Ｉ^−１が所定の閾値より小さくなる通信端末の組（すなわち、他の伝送路に対する空間相関が低い伝送路を有する通信端末の組）を総当りで見つけ、さらにその通信端末の組のうち、当該通信端末Ａからの情報の伝送速度が所定の閾値以上の通信端末を送信アンテナ端末Ａａとして通信制御部１０ａに登録する。このことは他の通信端末Ａ１，Ａ２，．．．が受け取る情報信号Ｘ_ｂ１（ｍ），Ｘ_ｂ２（ｍ），．．．についても同様に考えられる。このようにして、各通信端末Ａは、自己が情報を送出する際に用いる送信アンテナ端末Ａａの情報を通信制御部１０ａに格納しておく。

また、各通信端末Ａは、自己が情報を受信する際に用いる受信アンテナ端末Ａｂの情報も、上記送信アンテナ端末Ａａ登録時と同様の考え方に基づいて生成しており、他の伝送路に対する空間相関が低い伝送路を有する通信端末の組を総当りで見つけ、さらにその通信端末の組のうち、当該通信端末Ａへの情報の伝送速度が所定の閾値以上の通信端末を受信アンテナ端末Ａｂとして通信制御部１０ａに登録しておく。

このように、各通信端末Ａは、自己が送信端末Ａｓである場合に、空間相関が低い伝送路を有し且つ伝送速度が速い複数の通信端末を送信アンテナ端末Ａａとして登録し、自己が受信端末Ａｒである場合に、空間相関が低い伝送路を有し且つ伝送速度が速い複数の通信端末を受信アンテナ端末Ａｂとして登録し、送信アンテナ端末Ａａおよび受信アンテナ端末Ａｂの各情報を通信制御部１０ａに格納している。

次に、送信端末Ａｓが情報を送信し、受信端末Ａｒが当該情報を受信する情報伝送動作について説明する。

まず、送信端末Ａｓは、受信端末Ａｒへの情報伝送を行う前に、有線ネットワークＮＴ上のパケット検出を行い（キャリアセンス）、有線ネットワークＮＴ上にパケットが存在しないことを確認した後、ロバストな通信方式（例えば、シンボル間干渉の起こり難い低周波数のＢＰＳＫ変調）を用いて、受信端末Ａｒの情報と、通信制御部１０ａに格納されている送信アンテナ端末Ａａの情報と、送信アンテナ端末Ａａへの出力モード切り替え要請と、受信端末Ａｒへの情報の送信に必要な時間情報とを含む確認信号を他の全ての通信端末Ａへブロードキャストする。

確認信号を受け取るまでの通信端末Ａは、機能部１２の動作に応じた情報の送出や、有線ネットワークＮＴを介して受け取った各種情報に基づいて機能部１２を動作させる通常モードで動作している。しかし、確認信号を受け取った送信端末Ａのうち、確認信号に含まれる送信アンテナ端末Ａａの情報が自己と一致する端末は、自己が送信アンテナ端末Ａａであると認識して、直ちに通常モードから出力モードに切り替わり、通信制御部１０ａはタイマ部１０ｉを起動させてスイッチ部１１ｅをオンさせる。スイッチ部１１ｅは、アナログ受信部１１ｃの出力とアナログ送信部１１ｂの入力との間に設けられており、スイッチ部１１ｅがオンすると、アナログ受信部１１ｃの出力とアナログ送信部１１ｂの入力とが短絡される。したがって、送信アンテナ端末Ａａは、アナログ受信部１１ｃが受信した有線ネットワークＮＴ上の情報を、アナログ送信部１１ｂが増幅して有線ネットワークＮＴ上へ再び送出する。また、この出力モードは、確認信号に含まれる時間情報に基づいてタイマ部１０ｉがスイッチ部１１ｅをオンさせている間、継続する。

さらに、確認信号を受け取った送信端末Ａのうち、確認信号に含まれる受信端末Ａｒの情報が自己と一致する端末は、自己が受信端末Ａｒであると認識して通常モードを維持するとともに、通信制御部１０ａに格納されている受信アンテナ端末Ａｂの情報と、受信アンテナ端末Ａｂへの出力モード切り替え要請と、送信端末Ａｓから受け取った上記時間情報とを含む確認信号を他の全ての通信端末Ａへブロードキャストする。

確認信号を受け取った送信端末Ａのうち、確認信号に含まれる受信アンテナ端末Ａｂの情報が自己と一致する端末は、自己が受信アンテナ端末Ａｂであると認識して、直ちに通常モードから出力モードに切り替わり、通信制御部１０ａはタイマ部１０ｉを起動させてスイッチ部１１ｅをオンさせる。

このように送信端末Ａｓは、情報伝送を行う前に送信アンテナ端末Ａａおよび受信アンテナ端末Ａｂへ情報伝送の開始を予め通知し、出力モードへの切り替えを依頼しておく。そして、送信端末Ａｓから有線ネットワークＮＴに送出された情報は、複数の送信アンテナ端末Ａａで中継されて有線ネットワークＮＴへ送出され、各送信アンテナ端末Ａａの出力がさらに複数の受信アンテナ端末Ａｂで中継されて有線ネットワークＮＴへ送出された後、受信端末Ａｒに伝送される（図１参照）。

受信端末Ａｒは、各受信アンテナ端末Ａｂから受け取った情報から複数の伝送路の伝達関数の逆関数を推定し、等化することで各送信アンテナ端末Ａａから送出された情報を分離して復元するので、送信アンテナ端末Ａａの数だけチャネルを増加させることができ、高い伝送速度を達成することが可能となる。

すなわち、送信端末Ａｓから有線ネットワークＮＴ上に送出された情報は、いずれかの送信アンテナ端末Ａａといずれかの受信アンテナ端末Ａｂとを含む有線ネットワークＮＴ上の複数の伝送路を介して受信端末Ａｒへ多入力多出力伝送されるので、情報伝送の高速化、大容量化を図ることができる。また、ＳＤＭ方式を用いた多入力多出力伝送では、送信アンテナ端末Ａａおよび受信アンテナ端末Ａｂが多いほど、通信レートが向上する。

（実施形態２）
本実施形態の情報伝送システムの通信端末Ａの通信制御部１０ａは、その通信の概略形態を図５に示すように、実施形態１のＳ／Ｐ変換手段２１と重畳手段２２１〜２２ｎとの間にスイッチマトリクス手段２４を設けて、ＭＩＭＯの各情報信号に重み付けを行っており、重み付きの空間多重分割方式を用いて多入力多出力伝送（ＭＩＭＯ）を行うものである。

さらに、通信端末Ａは、図６に示すように、スイッチ部１１ｅおよび重み係数付与部１１ｆが、Ａ／Ｄ変換部１１ｄの出力とＤ／Ａ変換部１１ａの入力との間に設けられており、出力モードになって送信アンテナ端末Ａａまたは受信アンテナ端末Ａｂとして動作するときは、スイッチ部１１ｅがオンして、Ａ／Ｄ変換部１１ｄの出力とＤ／Ａ変換部１１ａの入力とが短絡される。さらに、スイッチ部１１ｅの出力は、重み係数付与部１１ｆで中継する情報信号に重み付けを施される。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

また、本実施形態においても実施形態１と同様の処理で、各通信端末Ａは、自己が送信端末Ａｓである場合に、空間相関が低い伝送路を有し且つ伝送速度が速い複数の通信端末を送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮに登録し、自己が受信端末Ａｒである場合に、空間相関が低い伝送路を有し且つ伝送速度が速い複数の通信端末を受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮに登録し、送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮおよび受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮの各情報を通信制御部１０ａに格納しており、情報伝送前には、確認信号を用いて送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮおよび受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮを設定しておく。

図７は、通信端末Ａ（送信端末Ａｓ）が、有線ネットワークＮＴ上の複数の送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮおよび複数の受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮを介して、受信端末Ａｒへ情報伝送を行う際の情報の流れを示す。まず、送信端末Ａｓから有線ネットワークＮＴに送出された情報信号Ｘａ（ｍ）は、伝達関数ｈ_１Ｉ〜ｈ_ＮＩを有するＮ個の伝送路の終端では情報信号Ｘ_ｂ１（ｍ）〜Ｘ_ｂＮ（ｍ）となり、この情報信号Ｘ_ｂ１（ｍ）〜Ｘ_ｂＮ（ｍ）が複数の送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮにて各々中継され、各送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮから情報信号Ｘ_Ｃ１（ｍ）〜Ｘ_ＣＮ（ｍ）として再び有線ネットワークＮＴに送出され、さらに複数の受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮで中継されて、伝達関数ｈ_１１Ｉ〜ｈ_１ＮＩを有する複数の伝送路を介した後、受信端末Ａｒの入力では合成された情報信号Ｙｏ（ｍ）となる。

本実施形態において、受信端末Ａｒは、有線ネットワークＮＴとは別に設けた図示しない制御線によって、送信アンテナ端末Ａａ〜ＡａＮの各重み係数付与部１１ｆへ重み係数Ｗ_Ｓ１〜Ｗ_ＳＮをフィードバックし、さらに受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮの各重み係数付与部１１ｆへ重み係数Ｗｒ１〜ＷｒＮをフィードバックしている。

重み係数Ｗ_Ｓ１〜Ｗ_ＳＮおよび重み係数Ｗｒ１〜ＷｒＮは、受信端末Ａｒの通信制御部１０ａが受け取った情報信号Ｙｏ（ｍ）の信号電力を監視し、その信号電力が最大となる方向に変動するように設定される。

そして、送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮへ各々フィードバックされた重み係数Ｗ_Ｓ１〜Ｗ_ＳＮは、送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮの各重み係数付与部１１ｆにおいて、情報信号Ｘ_ｂ１（ｍ）〜Ｘ_ｂＮ（ｍ）に各々積算され、この積算信号が情報信号Ｘ_Ｃ１（ｍ）〜Ｘ_ＣＮ（ｍ）として再び有線ネットワークＮＴに送出される。

また、受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮでは、受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮの各入力に、各伝送路のＡＷＧＮ（加法的白色ガウス雑音）Ｚ_１（ｍ）〜Ｚ_Ｎ（ｍ）が加算された情報信号Ｙ_１（ｍ）〜Ｙ_Ｎ（ｍ）となり、フィードバックされた重み係数Ｗｒ１〜ＷｒＮは、各重み係数付与部１１ｆにおいて情報信号Ｙ_１（ｍ）〜Ｙ_Ｎ（ｍ）に各々積算され、この積算信号が有線ネットワークＮＴ上の伝達関数ｈ_１１Ｉ〜ｈ_１ＮＩを有する複数の伝送路を介して受信端末Ａｒへ送出される。

このように、本実施形態では、受信端末Ａｒから送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮおよび受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮへチャネル情報（重み係数Ｗ_Ｓ１〜Ｗ_ＳＮ、重み係数Ｗｒ１〜ＷｒＮ）をフィードバックし、送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮおよび受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮにおいて、ＭＩＭＯの各情報信号に重み付けを行う重み付きの空間多重分割方式を用いている。したがって、各伝送経路を介して送出される情報が受信端末Ａｒで合成されたときに情報信号Ｙｏ（ｍ）の信号電力が最大となるように制御される。

したがって、受信端末Ａｒに入力される情報信号Ｙｏ（ｍ）の情報量の最大化、Ｓ／Ｎ比の向上が可能となり、情報伝送のさらなる高速化、大容量化を図ることができる。

また、図８に示すように、アナログ送信部１１ｂをフィルタ部１１ｇと可変利得アンプ１１ｈとで構成し、重み係数付与部１１ｆが可変利得アンプ１１ｈの利得を制御することで、重み係数Ｗ_Ｓ１〜Ｗ_ＳＮ、重み係数Ｗｒ１〜ＷｒＮの上記積算処理を行ってもよい。

さらに、上記のように制御線を用いて送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮおよび受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮへチャネル情報のフィードバックを行う方法以外に、端末から有線ネットワークＮＴ上に送出されるパケット中の制御フィールドにチャネル情報を付加し、送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮおよび受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮは、有線ネットワークＮＴを介して受け取った当該パケット中のチャネル情報に基づいてＭＩＭＯの各情報信号に重み付けを行ってもよい。またはチャネル情報の専用パケットを用いてＭＩＭＯの各情報信号に重み付けを行ってもよい。このようにパケットを用いたチャネル情報の伝達は、本システムの導入時に行われる。

（実施形態３）
本実施形態の情報伝送システムの通信端末Ａの通信制御部１０ａは、その通信の概略形態を図９に示すように、実施形態１のＳ／Ｐ変換手段２１の代わりにダイバーシティ制御手段２５を設け、最大比合成ダイバーシティを用いて多入力多出力伝送（ＭＩＭＯ）を行うものであり、ダイバーシティ制御手段２５は、情報信号Ｘ_１（ｍ）〜Ｘ_Ｎ（ｍ）として同一の情報を出力する。

さらに、通信端末Ａは、図６に示すように、スイッチ部１１ｅおよび重み係数付与部１１ｆが、Ａ／Ｄ変換部１１ｄの出力とＤ／Ａ変換部１１ａの入力との間に設けられており、出力モードになって送信アンテナ端末Ａａまたは受信アンテナ端末Ａｂとして動作するときは、スイッチ部１１ｅがオンして、Ａ／Ｄ変換部１１ｄの出力とＤ／Ａ変換部１１ａの入力とが短絡される。さらに、スイッチ部１１ｅの出力は、重み係数付与部１１ｆで中継する情報信号に重み付けを施される。なお、実施形態１，２と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

この場合も、実施形態２と同様に、受信端末Ａｒは、有線ネットワークＮＴとは別に設けた図示しない制御線によって、送信アンテナ端末Ａａ〜ＡａＮの各重み係数付与部１１ｆへ重み係数Ｗ_Ｓ１〜Ｗ_ＳＮをフィードバックし、さらに受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮの各重み係数付与部１１ｆへ重み係数Ｗｒ１〜ＷｒＮをフィードバックしている。

このように、本実施形態では、受信端末Ａｒから送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮおよび受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮへチャネル情報（重み係数Ｗ_Ｓ１〜Ｗ_ＳＮ、重み係数Ｗｒ１〜ＷｒＮ）をフィードバックし、送信アンテナ端末Ａａ１〜ＡａＮおよび受信アンテナ端末Ａｂ１〜ＡｂＮにおいて、ＭＩＭＯの各情報信号に重み付けを行う最大比合成ダイバーシティ方式を用いている。したがって、各伝送経路を介して送出される情報が受信端末Ａｒで合成されたときに情報信号Ｙｏ（ｍ）の信号電力が最大となるように制御される。

したがって、受信端末Ａｒに入力される情報信号Ｙｏ（ｍ）の情報量の最大化、Ｓ／Ｎ比の向上が可能となり、情報伝送のさらなる高速化、大容量化を図ることができる。また、最大比合成ダイバーシティ方式を用いた多入力多出力伝送では、Ｓ／Ｎ比の向上に有利となる。

また、図８に示すように、アナログ送信部１１ｂ内で、出力の利得を制御する利得制御部１１ｇの後段に重み係数付与部１１ｆを接続してもよい。

（実施形態４）
本実施形態の情報伝送システムの通信端末Ａの通信制御部１０ａは、図１０に示すように、実施形態１のＳ／Ｐ変換手段２１の代わりに時空間符号化手段２６を設け、時空間符号化を用いて多入力多出力伝送（ＭＩＭＯ）を行うものであり、時空間符号化手段２６は、情報信号Ｘ_１（ｍ）〜Ｘ_Ｎ（ｍ）として、時空間符号化を施した互いに異なる信号を出力する。

本実施形態では、実施形態２，３のような受信端末Ａｒから送信アンテナ端末Ａａおよび受信アンテナ端末Ａｂへチャネル情報をフィードバックする必要はなく、構成の簡略化を図ることができる。また、時空間符号化方式を用いた多入力多出力伝送では、通信の高品質化に有利となる。

（実施形態５）
本実施形態では、図１１に示すように、実施形態１乃至４いずれかの情報伝送システムをマンションのインターホンシステムに適用したもので、マンション内の各部屋Ｒ１〜Ｒ４に設置したインターホン親機、および管理人室インターホン、ロビーインターホン（カメラ付き）が本発明の通信端末Ａを構成する。さらに、各部屋Ｒ１〜Ｒ４には、インターホン親機Ａに接続されたインターホン副親機Ｂ、ドアホン子機Ｃが各々設置されている。

そして、各通信端末Ａは、３回線の有線ネットワークＮＴ１，ＮＴ２，ＮＴ３に対してスター配線で接続され、有線ネットワークＮＴ１は映像信号、有線ネットワークＮＴ２は音声信号、有線ネットワークＮＴ３は制御信号を各々伝送する。

特に、ロビーインターホンの通信端末Ａが撮像した映像を、有線ネットワークＮＴ１を介して特定のインターホン親機の通信端末Ａへ送信する場合は、他の通信端末Ａを送信アンテナ端末や受信アンテナ端末に設定して、多入力多出力伝送を行う。

このとき、実施形態２，３のような受信端末Ａｒから送信アンテナ端末Ａａおよび受信アンテナ端末Ａｂへのフィードバックは、制御信号を伝送する有線ネットワークＮＴ３を用いればよい。

また、部屋Ｒ１〜Ｒ４に設置したインターホン副親機Ｂ、ドアホン子機Ｃを、有線ネットワークＮＴ１，ＮＴ２，ＮＴ３に対してスター配線で接続すれば、インターホン副親機、ドアホン子機も本発明の通信端末Ａを構成することが可能となる。

（実施形態６）
本実施形態では、図１２に示すように、実施形態１乃至４いずれかの情報伝送システムをビル管理システムに適用したもので、ビル内に設置した中央監視盤には、中継器Ｄを介して、照明Ｆ、照明Ｆの個別制御ＳＷ（スイッチ）、パターン制御ＳＷ、空調機Ｅが接続されており、ビルの入り口には上位装置Ｇを介してＩＤ認証部が設置されている。

そして、照明Ｆの個別制御ＳＷ、パターン制御ＳＷ、およびＩＤ認証部が本発明の通信端末Ａを構成しており、各通信端末Ａ間で有線ネットワークＮＴを介した多入力多出力伝送を行う。

実施形態１の情報伝送システムの構成を示す図である。同上の通信端末のブロック構成を示す図である。同上の通信端末同士の配線を示す図である。同上の多出力動作を行う際の情報の流れの一部を示す図である。実施形態２の通信端末の通信構成を示す図である。同上の通信端末のブロック構成を示す図である。同上の多入力多出力動作を行う際の情報の流れを示す図である。同上の通信端末の別のブロック構成を示す図である。実施形態３の通信端末の通信構成を示す図である。実施形態４の通信端末の通信構成を示す図である。実施形態５の情報伝送システムの構成を示す図である。実施形態６の情報伝送システムの構成を示す図である。

符号の説明

Ａ通信端末
Ａｓ送信端末
Ａｒ受信端末
Ａａ送信アンテナ端末
Ａｂ受信アンテナ端末
ＮＴ有線ネットワーク

Claims

有線ネットワークを介して複数の通信端末が互いに通信を行う情報伝送システムにおいて、
通信端末のうちいずれか１つは、有線ネットワークを介して情報を送出する送信端末であり、
通信端末のうちいずれか複数は、有線ネットワークから取得した前記送信端末からの情報を中継して有線ネットワークに送出する送信アンテナ端末であり、
通信端末のうちいずれか複数は、有線ネットワークから取得した前記送信アンテナ端末からの情報を中継して有線ネットワークに送出する受信アンテナ端末であり、
通信端末のうちいずれか１つは、有線ネットワークを介して複数の受信アンテナ端末からの情報を受信する受信端末であり、
送信端末と受信端末とは、いずれかの送信アンテナ端末といずれかの受信アンテナ端末とを含む有線ネットワーク上の複数の伝送路を介して多入力多出力伝送を行い、
送信端末は、通信端末のうち、送信端末からの情報の伝送速度が所定の閾値以上、且つ送信端末から自己への伝送路と送信端末から他の通信端末への伝送路との空間相関が所定の基準より低い通信端末を送信アンテナ端末に設定し、
受信端末は、通信端末のうち、受信端末への情報の伝送速度が所定の閾値以上、且つ受信端末から自己への伝送路と受信端末から他の通信端末への伝送路との空間相関が所定の基準より低い通信端末を受信アンテナ端末に設定する
ことを特徴とする情報伝送システム。
前記送信端末と前記受信端末との間で行われる多入力多出力伝送は、空間多重分割方式を用いて行われることを特徴とする請求項１記載の情報伝送システム。
前記送信端末と前記受信端末との間で行われる多入力多出力伝送は、重み付きの空間多重分割方式を用いて行われることを特徴とする請求項１記載の情報伝送システム。
前記送信端末と前記受信端末との間で行われる多入力多出力伝送は、最大比合成ダイバーシティ方式を用いて行われることを特徴とする請求項１記載の情報伝送システム。
前記送信端末と前記受信端末との間で行われる多入力多出力伝送は、時空間符号化方式を用いて行われることを特徴とする請求項１記載の情報伝送システム。
有線ネットワークシステムにおける情報伝送方法において、
送信端末から受信端末に有線ネットワークを介して情報伝送する場合、送信端末からの情報を中継して有線ネットワークへ送出する複数の送信アンテナ端末と、有線ネットワークから取得した前記送信端末からの情報を中継して受信端末へ送出する複数の受信アンテナ端末とを用いて、送信端末と受信端末とが、いずれかの送信アンテナ端末といずれかの受信アンテナ端末とを含む有線ネットワーク上の複数の伝送路を介して多入力多出力伝送を行い、
送信端末は、通信端末のうち、送信端末からの情報の伝送速度が所定の閾値以上、且つ送信端末から自己への伝送路と送信端末から他の通信端末への伝送路との空間相関が所定の基準より低い通信端末を送信アンテナ端末に設定し、
受信端末は、通信端末のうち、受信端末への情報の伝送速度が所定の閾値以上、且つ受信端末から自己への伝送路と受信端末から他の通信端末への伝送路との空間相関が所定の基準より低い通信端末を受信アンテナ端末に設定する
ことを特徴とする情報伝送方法。