JP6235991B2 - Wireless communication system and wireless communication method - Google Patents

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Description

本発明は、複数のアンテナ素子から構成されるアレーアンテナを備えた無線通信システムおよび無線通信方法に関する。   The present invention relates to a wireless communication system and a wireless communication method provided with an array antenna including a plurality of antenna elements.

近年、通信量の増大に伴い、限られた周波数帯域でギガビット級の高速無線通信を実現することが求められている。その実現方法の一つに、MIMO(Multiple−Input Multiple−Output)伝送技術がある。MIMO伝送では、複数の送信アンテナから、同一時間に同一周波数で異なる信号を送信し、送信機と受信機との間のマルチパス環境を利用することによって、受信機側で信号処理により各信号を分離し、復号する。これにより、使用周波数帯域を広げることなく、送受アンテナ素子数に応じて通信速度を向上させることができる。通常、MIMO伝送はマルチパス環境を前提としている。送信機と受信機との間の環境がマルチパス環境でない場合は、送受信される複数の信号の伝搬経路がほぼ等しくなり、空間相関が増加する。このため、信号分離が困難になり、チャネル容量が減少する。   In recent years, with the increase in communication volume, it has been required to realize gigabit-class high-speed wireless communication in a limited frequency band. One of the implementation methods is a MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) transmission technology. In MIMO transmission, different signals are transmitted at the same time from a plurality of transmission antennas at the same time, and each signal is processed by signal processing on the receiver side by using a multipath environment between the transmitter and the receiver. Separate and decrypt. Thereby, it is possible to improve the communication speed according to the number of transmitting / receiving antenna elements without expanding the use frequency band. Normally, MIMO transmission assumes a multipath environment. When the environment between the transmitter and the receiver is not a multipath environment, the propagation paths of a plurality of signals transmitted and received are substantially equal, and the spatial correlation increases. For this reason, signal separation becomes difficult and the channel capacity decreases.

ところが、近年、例えば非特許文献1に示されているように、送信アンテナと受信アンテナとが近接して配置され、送信機と受信機との間の環境がマルチパス環境でない近距離通信においてもMIMO伝送技術が適用可能であることが注目されている。以下、近距離通信におけるMIMO伝送を近距離MIMO伝送と称する。非特許文献1の技術によれば、近距離MIMO伝送において、送信機と受信機との間の距離に応じてアレーアンテナ内の素子間隔を適切に設定することにより、マルチパス環境でない場合においてもアンテナ間の空間相関が低くなり、高いチャネル容量を達成することができる。   However, in recent years, for example, as shown in Non-Patent Document 1, the transmission antenna and the reception antenna are arranged close to each other, and the environment between the transmitter and the receiver is not a multipath environment. It is attracting attention that MIMO transmission technology is applicable. Hereinafter, MIMO transmission in near field communication is referred to as near field MIMO transmission. According to the technique of Non-Patent Document 1, in short-range MIMO transmission, by appropriately setting the element spacing in the array antenna in accordance with the distance between the transmitter and the receiver, even in a case where the multipath environment is not used. The spatial correlation between the antennas becomes low, and a high channel capacity can be achieved.

また、非特許文献2では、コンクリート壁などの障害物内部を伝搬路として用いる近距離超高速無線中継システムが提案されている。この近距離超高速無線中継システムによれば、近距離であれば、壁などにより送受信アンテナの見通しが得られない環境においても、近距離MIMO伝送による高速通信が可能になる。また、非特許文献2では、近距離MIMO伝送においてチャネル容量を増大するための検討が行われている。   Non-Patent Document 2 proposes a short-range ultrahigh-speed wireless relay system that uses the inside of an obstacle such as a concrete wall as a propagation path. According to this short-range ultrahigh-speed wireless relay system, high-speed communication by short-range MIMO transmission is possible even in an environment where a line-of-sight antenna cannot be obtained due to a wall or the like at a short distance. Further, in Non-Patent Document 2, studies for increasing the channel capacity in short-distance MIMO transmission are performed.

しかしながら、実際のMIMO伝送を実現するためには、チャネル容量を増大させる技術に加え、送受信機における信号処理技術が必要である。この信号処理技術について、非特許文献1では、MIMO伝送の最適送受信方法として知られている固有モード伝送(以下、EM−BFと称する)の特性と、受信側のみで信号処理を行う方法として知られているゼロフォーシング(以下、ZFと称する)の特性とが比較されている。そして、非特許文献1には、アレーアンテナの最適な素子間隔によりEM−BFの特性とZFの特性とがほぼ一致することが示されている。   However, in order to realize actual MIMO transmission, in addition to a technique for increasing the channel capacity, a signal processing technique in the transceiver is required. Regarding this signal processing technique, Non-Patent Document 1 is known as the characteristic of eigenmode transmission (hereinafter referred to as EM-BF), which is known as an optimal transmission / reception method for MIMO transmission, and a method for performing signal processing only on the receiving side. The characteristics of zero forcing (hereinafter referred to as ZF) are compared. Non-Patent Document 1 shows that the characteristics of the EM-BF and the characteristics of the ZF substantially coincide with each other due to the optimum element spacing of the array antenna.

現在、上述の近距離MIMO伝送をミリ波通信に適用し、情報端末(例えば、所謂キオスク端末)から携帯端末に大容量コンテンツを高速ダウンロードする非接触高速転送システムの検討が行われている。この非接触高速転送システムでは、ミリ波帯を利用することでアンテナが小型となるため、小型な端末にも複数のアンテナ素子を搭載することができる。   Currently, a non-contact high-speed transfer system that applies high-speed download of large-capacity content from an information terminal (for example, a so-called kiosk terminal) to a mobile terminal by applying the above-described short-distance MIMO transmission to millimeter wave communication is being studied. In this non-contact high-speed transfer system, the antenna becomes small by using the millimeter wave band, so that a plurality of antenna elements can be mounted on a small terminal.

図10は、近距離MIMO伝送におけるアンテナ素子の配置例を示す説明図である。図13において、送信側のアレーアンテナTXAを構成する送信アンテナ素子Tx(jは、1≦j≦Mの自然数であり、Mは、M≧2の自然数である。)の数と、受信側のアレーアンテナRXAを構成する受信アンテナ素子Rx(iは、1≦i≦Mの自然数である。)の数は、いずれもMである。また、送信アンテナ素子Txは平面PT上に配置されており、受信アンテナ素子Rxは、平面PTと平行をなす平面PR上に、送信アンテナ素子Txと伝搬空間FSを挟んで対向するように配置されている。これら平面PTと平面PRとの間の距離はDである。以下では、平面PTと平面PRとの間の距離Dを「送受信間隔D」と称する。また、送信機側および受信機側の双方において、隣接する任意の二つのアンテナ素子の間隔はdである。以下では、説明の簡略化のため、M=2の場合、すなわち2×2(2入力2出力)近距離MIMO伝送の場合について説明する。 FIG. 10 is an explanatory diagram showing an arrangement example of antenna elements in short-range MIMO transmission. In FIG. 13, the number of transmission antenna elements Tx j (j is a natural number of 1 ≦ j ≦ M and M is a natural number of M ≧ 2) constituting the array antenna TXA on the transmission side, and the reception side The number of receiving antenna elements Rx i (i is a natural number of 1 ≦ i ≦ M) constituting each array antenna RXA is M. The transmitting antenna element Tx j is arranged on the plane PT, and the receiving antenna element Rx i is opposed to the transmitting antenna element Tx j across the propagation space FS on the plane PR parallel to the plane PT. Is arranged. The distance between the plane PT and the plane PR is D. Hereinafter, the distance D between the plane PT and the plane PR is referred to as “transmission / reception interval D”. In addition, on both the transmitter side and the receiver side, the distance between any two adjacent antenna elements is d. In the following, for simplification of description, the case of M = 2, that is, the case of 2 × 2 (two inputs and two outputs) near field MIMO transmission will be described.

図11は、2×2近距離MIMO伝送のモデル図である。図11に示す2×2近距離MIMO伝送において、送信アンテナ素子Tx,Txと受信アンテナ素子Rx,Rxとの間の伝搬路のチャネル行列Hを式(1)で表すと、受信信号r,rは、式(2)で表される。 FIG. 11 is a model diagram of 2 × 2 short-range MIMO transmission. In the 2 × 2 short-distance MIMO transmission shown in FIG. 11, the channel matrix H of the propagation path between the transmitting antenna elements Tx 1 and Tx 2 and the receiving antenna elements Rx 1 and Rx 2 is expressed by Expression (1). The signals r 1 and r 2 are expressed by Expression (2).

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ここで、式(1)および式(2)において、要素hij(i,jは、それぞれ2以下の自然数)は、送信アンテナ素子Txから受信アンテナ素子Rxへのチャネルを伝搬した信号の位相および振幅の変化率を、例えば複素数表現により示す行列要素である。また、sは送信アンテナ素子Txから送信される信号を表す行列要素であり、rは受信アンテナ素子Rxで受信される信号を表す行列要素であり、nは受信信号に付加される雑音を表す行列要素である。 Here, in the expressions (1) and (2), the element h ij (i and j are natural numbers of 2 or less respectively) is the signal of the signal propagated through the channel from the transmitting antenna element Tx j to the receiving antenna element Rx i . It is a matrix element that indicates the change rate of the phase and amplitude, for example, by complex number expression. Further, s j is a matrix element representing the signal to be transmitted from the transmitting antenna element Tx j, r i is a matrix element representing the signal received by the receiving antenna element Rx i, n i is added to the received signal Matrix element representing noise.

また、2×2MIMO伝送における信号分離のための受信ウェイト行列Wを式(3)のように表すと、受信ウェイト演算後に各受信回路へ出力される信号は式(4)で表される。   In addition, when a reception weight matrix W for signal separation in 2 × 2 MIMO transmission is expressed by Expression (3), a signal output to each receiving circuit after reception weight calculation is expressed by Expression (4).

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式(3)および式(4)において、行列要素wij(i,jは、それぞれ2以下の自然数である。)は、送信アンテナ素子Txが送信するデータ系列S’に対応するデータ系列s’を抽出するために、受信アンテナ素子Rxが受信した信号に乗算されるウェイトを示す。 In Expressions (3) and (4), the matrix element w ij (where i and j are natural numbers less than or equal to 2) is the data series s corresponding to the data series S ′ transmitted by the transmission antenna element Tx i . 'Indicates a weight by which a signal received by the receiving antenna element Rx j is multiplied in order to extract i .

2×2近距離MIMO伝送では、伝搬チャネルの位相差θH1=tan−1(h21/h11)=−90゜であり、且つ、θH2=tan−1(h12/h22)=−90゜である場合、すなわち伝搬チャネルの位相差が90度となるようにアンテナ素子の間隔dが設定された場合にチャネル容量が最大となる。以下では、チャネル容量が最大となるアンテナ素子の間隔dを「最適素子間隔dopt」と称する。 In 2 × 2 short-range MIMO transmission, the propagation channel phase difference θ H1 = tan −1 (h 21 / h 11 ) = − 90 ° and θ H2 = tan −1 (h 12 / h 22 ) = In the case of −90 °, that is, when the distance d of the antenna elements is set so that the phase difference of the propagation channel is 90 degrees, the channel capacity is maximized. Hereinafter, the antenna element interval d that maximizes the channel capacity is referred to as “optimal element interval d opt ”.

アンテナ素子の間隔dを最適素子間隔doptに設定した場合、2×2近距離MIMO伝送のチャネル行列Hは式(5)で近似される。ここで、式(5)において、aは、送信アンテナ素子Txから受信アンテナ素子Rxへのチャネルを伝搬した信号の振幅と、送信アンテナ素子Txから受信アンテナ素子Rxへのチャネルを伝搬した信号の振幅との比率を表す。 When the antenna element interval d is set to the optimum element interval d opt , the channel matrix H of 2 × 2 short-distance MIMO transmission is approximated by Equation (5). Here, in Expression (5), a propagates the amplitude of the signal propagated through the channel from the transmission antenna element Tx 1 to the reception antenna element Rx 1 and the channel from the transmission antenna element Tx 1 to the reception antenna element Rx 2 . Represents the ratio to the amplitude of the measured signal.

Figure 0006235991
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このとき、ZFにおける受信ウェイト行列WZFは式(6)で近似される。 At this time, the reception weight matrix W ZF in ZF is approximated by Equation (6).

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式(5)および式(6)から、チャネル行列と受信ウェイト行列の積は、式(7)のように対角行列で表される。すなわち、各送信アンテナから送信された信号は、受信機内で受信ウェイトを乗算することにより分離され、互いに干渉を与えることなく受信される。   From Equation (5) and Equation (6), the product of the channel matrix and the reception weight matrix is represented by a diagonal matrix as shown in Equation (7). That is, the signals transmitted from the respective transmission antennas are separated by multiplying the reception weight in the receiver, and are received without causing interference.

Figure 0006235991
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西森,関,本間,平賀,溝口,“近距離MIMO通信に適した伝送方法に関する検討” 信学技報,AP2009-83,Sep. 2009.Nishimori, Seki, Honma, Hiraga, Mizoguchi, “Study on transmission method suitable for short-range MIMO communication” IEICE Tech. Bulletin, AP2009-83, Sep. 2009. 関,西森,本間,西川,“近距離超高速中継システム” 信学技報,AP2008-124,Nov. 2008.Seki, Nishimori, Honma, Nishikawa, “Short-range Ultra-high-speed Relay System” IEICE Technical Report, AP2008-124, Nov. 2008.

前述のように、2×2近距離MIMO伝送では、伝搬チャネルの位相差θH1=tan−1(h21/h11)と位相差θH2=tan−1(h12/h22)が、それぞれ、90度の位相差となるようにアンテナ素子の間隔dを設定した場合にチャネル容量が最大となる。しかしながら、実際の利用シーンでは、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナとの間の位置ずれが生じることが想定される。 As described above, in 2 × 2 short-range MIMO transmission, the phase difference θ H1 = tan −1 (h 21 / h 11 ) and the phase difference θ H2 = tan −1 (h 12 / h 22 ) of the propagation channel are In each case, the channel capacity is maximized when the distance d between the antenna elements is set so that the phase difference is 90 degrees. However, in an actual usage scene, it is assumed that a positional deviation occurs between the transmission array antenna and the reception array antenna.

図12は、近距離MIMO伝送の適用例を示す図である。例えば、図12(A)に示す例では、情報端末STに対してユーザが携帯端末MTをかざしてコンテンツのダウンロードを行う場合、情報端末STのアレーアンテナSTAと携帯端末MTのアレーアンテナMTAとの間の空間がユーザから死角となり、情報端末STのアレーアンテナSTAと携帯端末MTのアレーアンテナMTAとの間の互いの位置関係を目視で確認することができない。このため、双方のアレーアンテナが理想的な対向状態になるように、双方のアンテナの位置合わせを行うことは困難である。図12(A)は、携帯端末MTが情報端末STから微小な距離離れた状況で通信を行う場合を示しているが、アレーアンテナSTAが設置された情報端末STのタッチ部(図示なし)に携帯端末MTをタッチ(接触)させて通信を行う場合においても、同様の理由によりアンテナの位置ずれが生じ得る。   FIG. 12 is a diagram illustrating an application example of short-range MIMO transmission. For example, in the example shown in FIG. 12A, when a user downloads content while holding the mobile terminal MT over the information terminal ST, the array antenna STA of the information terminal ST and the array antenna MTA of the mobile terminal MT The space between them becomes a blind spot from the user, and the positional relationship between the array antenna STA of the information terminal ST and the array antenna MTA of the mobile terminal MT cannot be visually confirmed. For this reason, it is difficult to align both antennas so that both array antennas are in an ideal facing state. FIG. 12A shows a case where the mobile terminal MT performs communication in a state where the mobile terminal MT is separated from the information terminal ST by a minute distance, but the touch portion (not shown) of the information terminal ST in which the array antenna STA is installed is used. Even when communication is performed by touching (contacting) the portable terminal MT, the antenna may be displaced for the same reason.

また、図12(B)に示すように、アンテナの位置合わせの他の手法として、LAN(Local Area Network)コネクタのような簡易なはめ込み形式のコネクタCNを情報端末STの設置台HDに設け、設置台HDのコネクタCNに携帯端末MTをはめ込んで固定設置する手法が挙げられる。この手法によれば、双方のアンテナ間の位置ずれを約±0.5mm以内に抑えることが可能となるが、理想的な対向状態とすることは困難である。   Further, as shown in FIG. 12B, as another method of antenna alignment, a simple fitting-type connector CN such as a LAN (Local Area Network) connector is provided on the installation base HD of the information terminal ST, For example, the portable terminal MT may be fixedly installed in the connector CN of the installation table HD. According to this method, it is possible to suppress the positional deviation between both antennas within about ± 0.5 mm, but it is difficult to achieve an ideal facing state.

また、非特許文献2に提示されている、部屋間や屋内外間の壁を挟んで両側に送信機と受信機とを対向配置して近距離MIMO伝送を行うシステムにおいても、壁により送受信機の双方のアンテナの位置関係を目視で確認できない。従って、この場合も、理想的な対向状態になるように双方のアンテナの位置合わせをすることは困難である。   Also, in the system that performs near-field MIMO transmission with transmitters and receivers facing each other on both sides of a wall between rooms or indoors and outdoors that is presented in Non-Patent Document 2, the walls of the transceiver The positional relationship between the two antennas cannot be confirmed visually. Therefore, in this case as well, it is difficult to align both antennas so that they are in an ideal facing state.

上述したように、送信機と受信機の双方のアンテナが最適な位置関係からずれると、チャネル行列Hが対称行列とならず、すなわち、伝搬チャネルの位相差θH1と位相差θH2が、それぞれ90度の位相差とならず、近距離MIMO伝送の特性が劣化する。 As described above, when the antennas of both the transmitter and the receiver deviate from the optimum positional relationship, the channel matrix H does not become a symmetric matrix, that is, the phase difference θ H1 and the phase difference θ H2 of the propagation channel are respectively The phase difference is not 90 degrees, and the short-range MIMO transmission characteristics deteriorate.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、近距離MIMO伝送を行うための送信アレーアンテナと受信アレーアンテナとの間の位置関係が所望の位置関係からずれ、伝搬チャネルの位相差が所望の値(例えば、90度位相差)からずれた場合においても、伝搬チャネルの位相差を所望の値に近づけることが可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the purpose of the present invention is to make the positional relationship between the transmitting array antenna and the receiving array antenna for performing short-range MIMO transmission deviate from the desired positional relationship. Provided are a radio communication system and a radio communication method capable of bringing a phase difference of a propagation channel close to a desired value even when the phase difference of the propagation channel is deviated from a desired value (for example, a phase difference of 90 degrees). There is.

本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による無線通信システムは、複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナとを備えた無線通信システムであって、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子から放射される電波の放射方向に配置され、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子から放射された信号を前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子の方向へ反射する反射部と、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定部と、前記位相差推定部により推定された位相差に基づいて、前記反射部の傾きおよび位置の何れか一方または両方を制御する制御部と、を具備することを特徴とする無線通信システムの構成を有する。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and a wireless communication system according to an aspect of the present invention includes a transmission array antenna including a plurality of transmission antenna elements and a plurality of reception antenna elements. A radio communication system comprising a receiving array antenna, arranged in a radiation direction of a radio wave radiated from each transmitting antenna element of the transmitting array antenna, and a signal radiated from each transmitting antenna element of the transmitting array antenna A reflection part that reflects in the direction of each receiving antenna element of the receiving array antenna, and a phase difference of a propagation channel formed between each transmitting antenna element of the transmitting array antenna and each receiving antenna element of the receiving array antenna. Based on the phase difference estimation unit to be estimated and the phase difference estimated by the phase difference estimation unit, the inclination of the reflection unit is estimated. And a control unit for controlling either or both of the position, a configuration of a wireless communication system, characterized by comprising.

前記無線通信システムにおいて、例えば、前記制御部は、前記送信アレーアンテナの第1の送信アンテナ素子から前記受信アレーアンテナの第1の受信アンテナ素子への第1の経路における電波の位相回転量と前記第1の送信アンテナ素子から前記受信アレーアンテナの第2の受信アンテナ素子への第2の経路における電波の位相回転量との差である第1の位相差と、前記送信アレーアンテナの第2の送信アンテナ素子から前記第1の受信アンテナ素子への第3の経路における電波の位相回転量と前記第2の送信アンテナ素子から前記第2の受信アンテナ素子への第4の経路における電波の位相回転量との差である第2の位相差に基づいて、前記反射部の傾きおよび位置の何れか一方または両方を制御することを特徴とする。   In the wireless communication system, for example, the control unit includes a phase rotation amount of a radio wave in a first path from a first transmission antenna element of the transmission array antenna to a first reception antenna element of the reception array antenna, and the A first phase difference that is a difference between a phase rotation amount of a radio wave in a second path from the first transmitting antenna element to the second receiving antenna element of the receiving array antenna; and a second phase of the transmitting array antenna Phase rotation amount of radio wave in the third path from the transmitting antenna element to the first receiving antenna element and phase rotation of radio wave in the fourth path from the second transmitting antenna element to the second receiving antenna element One or both of the inclination and the position of the reflecting portion are controlled based on a second phase difference that is a difference from the quantity.

前記無線通信システムにおいて、例えば、前記制御部は、前記第1の位相差が前記第2の位相差よりも大きい場合、前記第1の送信アンテナ素子から前記第2の送信アンテナ素子に向かう方向に前記反射部を移動させることを特徴とする。   In the wireless communication system, for example, when the first phase difference is larger than the second phase difference, the control unit moves in a direction from the first transmission antenna element toward the second transmission antenna element. The reflecting portion is moved.

前記無線通信システムにおいて、例えば、前記位相差推定部は、前記複数の送信アンテナ素子に対応した複数の位相差を推定し、前記制御部は、前記位相差推定部が推定した前記複数の位相差に基づいて、前記反射部の傾きと位置の何れか一方または両方を制御する処理を繰り返し行うことにより、所望のチャネル容量が得られるように前記反射部の傾きまたは位置を制御することを特徴とする。   In the wireless communication system, for example, the phase difference estimation unit estimates a plurality of phase differences corresponding to the plurality of transmission antenna elements, and the control unit estimates the plurality of phase differences estimated by the phase difference estimation unit. And controlling the tilt or position of the reflector so as to obtain a desired channel capacity by repeatedly performing a process for controlling either or both of the tilt and the position of the reflector. To do.

前記無線通信システムにおいて、例えば、前記制御部は、前記反射部の傾きまたは位置の任意の初期値における前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナの最適な位置関係からの位置ずれに対する複数の位相差と、前記位置ずれ量において所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための反射部の傾きまたは位置とが対応付けされたテーブルを保持し、前記位相差推定部が推定した複数の位相差に基づいて、前記テーブルから所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための反射部の傾きまたは位置を取得し、前記反射部の傾きまたは位置が前記テーブルから取得した傾きまたは位置になるように前記反射部の傾きまたは位置を制御することを特徴とする。   In the wireless communication system, for example, the control unit includes a plurality of phase differences with respect to a positional deviation from an optimal positional relationship between the transmission array antenna and the reception array antenna at an arbitrary initial value of the inclination or position of the reflection unit. , Holding a table in which the inclination or position of the reflection unit for approximating the phase difference at which the desired channel capacity can be obtained in the positional deviation amount, and based on the plurality of phase differences estimated by the phase difference estimation unit Then, the tilt or position of the reflecting portion for obtaining a phase difference that obtains a desired channel capacity is obtained from the table, and the reflecting or the reflecting portion is set to the tilt or position obtained from the table. It is characterized by controlling the inclination or position of the part.

本発明の一態様による無線通信方法は、複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナと、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子から放射される電波の放射方向に配置され、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子から放射された信号を前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子の方向へ反射する反射部と、を備えた無線通信システムによる無線通信方法であって、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定手順と、前記位相差推定手順により推定された位相差に基づいて、前記反射部の傾きおよび位置の何れか一方または両方を制御する制御手順と、を含むことを特徴とする無線通信方法の構成を有する。   A wireless communication method according to an aspect of the present invention includes a transmission array antenna including a plurality of transmission antenna elements, a reception array antenna including a plurality of reception antenna elements, and radiation from each transmission antenna element of the transmission array antenna. A reflection unit that is arranged in a radiation direction of the radio wave and reflects a signal radiated from each transmission antenna element of the transmission array antenna in a direction of each reception antenna element of the reception array antenna. A wireless communication method comprising: a phase difference estimation procedure for estimating a phase difference of a propagation channel formed between each transmitting antenna element of the transmitting array antenna and each receiving antenna element of the receiving array antenna; and the phase difference Based on the phase difference estimated by the estimation procedure, either or both of the inclination and the position of the reflecting portion. Having a configuration of a wireless communication method characterized by comprising: a control step of controlling the.

前記無線通信方法において、例えば、前記制御手順では、前記送信アレーアンテナの第1の送信アンテナ素子から前記受信アレーアンテナの第1の受信アンテナ素子への第1の経路における電波の位相回転量と前記第1の送信アンテナ素子から前記受信アレーアンテナの第2の受信アンテナ素子への第2の経路における電波の位相回転量との差である第1の位相差と、前記送信アレーアンテナの第2の送信アンテナ素子から前記第1の受信アンテナ素子への第3の経路における電波の位相回転量と前記第2の送信アンテナ素子から前記第2の受信アンテナ素子への第4の経路における電波の位相回転量との差である第2の位相差に基づいて、前記反射部の傾きおよび位置の何れか一方または両方を制御することを特徴とする。   In the wireless communication method, for example, in the control procedure, the phase rotation amount of the radio wave in the first path from the first transmission antenna element of the transmission array antenna to the first reception antenna element of the reception array antenna A first phase difference that is a difference between a phase rotation amount of a radio wave in a second path from the first transmitting antenna element to the second receiving antenna element of the receiving array antenna; and a second phase of the transmitting array antenna Phase rotation amount of radio wave in the third path from the transmitting antenna element to the first receiving antenna element and phase rotation of radio wave in the fourth path from the second transmitting antenna element to the second receiving antenna element One or both of the inclination and the position of the reflecting portion is controlled based on a second phase difference that is a difference from the quantity.

前記無線通信方法において、例えば、前記制御手順では、前記第1の位相差が前記第2の位相差よりも大きい場合、前記第1の送信アンテナ素子から前記第2の送信アンテナ素子に向かう方向に前記反射部を移動させることを特徴とする。   In the wireless communication method, for example, in the control procedure, when the first phase difference is larger than the second phase difference, the first transmission antenna element is directed to the second transmission antenna element. The reflecting portion is moved.

前記無線通信方法において、例えば、前記位相差推定手順では、前記複数の送信アンテナ素子に対応した位相差を推定し、前記制御手順では、前記位相差推定部が推定した前記複数の位相差に基づいて、前記反射部の傾きと位置の何れか一方または両方を制御する処理を繰り返し行うことにより、所望のチャネル容量が得られるように前記反射部の傾きまたは位置を制御することを特徴とする。   In the wireless communication method, for example, in the phase difference estimation procedure, phase differences corresponding to the plurality of transmission antenna elements are estimated, and in the control procedure, based on the plurality of phase differences estimated by the phase difference estimation unit. The tilt or position of the reflector is controlled so that a desired channel capacity can be obtained by repeatedly performing either or both of the processes for controlling the tilt and position of the reflector.

前記無線通信方法において、例えば、前記制御手順では、前記反射部の傾きまたは位置の任意の初期値における前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナの最適な位置関係からの位置ずれに対する複数の位相差と、前記位置ずれ量において所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための反射部の傾きまたは位置が対応付けされたテーブルから、前記位相差推定手順で推定した位相差に基づいて、所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための前記反射部の傾きまたは位置を取得し、前記反射部の傾きまたは位置が前記テーブルから取得した傾きまたは位置になるように前記反射部の傾きまたは位置を制御することを特徴とする。   In the wireless communication method, for example, in the control procedure, a plurality of phase differences with respect to a positional deviation from an optimal positional relationship between the transmitting array antenna and the receiving array antenna at an arbitrary initial value of the inclination or the position of the reflecting unit; Based on the phase difference estimated in the phase difference estimation procedure from the table in which the inclination or position of the reflecting unit for approximating the phase difference at which the desired channel capacity is obtained in the positional deviation amount is associated, Acquire the tilt or position of the reflecting part to approximate the phase difference from which the capacitance is obtained, and control the tilt or position of the reflecting part so that the tilt or position of the reflecting part becomes the tilt or position acquired from the table It is characterized by doing.

本発明によれば、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナとの位置が最適な位置関係からずれた場合においても、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナとの間の伝搬チャネルの位相差を所望の位相差に近づけることができる。従って、チャネル容量の低下を抑制し、近距離MIMO伝送の特性の劣化を抑制することが可能になる。   According to the present invention, even when the positions of the transmission array antenna and the reception array antenna deviate from the optimum positional relationship, the phase difference of the propagation channel between the transmission array antenna and the reception array antenna is changed to a desired phase difference. You can get closer. Therefore, it is possible to suppress a decrease in channel capacity and to suppress deterioration in characteristics of short-distance MIMO transmission.

本発明の第1の実施形態における無線通信システムの概略構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the radio | wireless communications system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における反射部の傾きと位相差との関係を示す説明図であり、(A)は、反射部の傾きと位相差の対応関係の一例を示し、(B)は、送信アレーアンテナと反射部と伝搬チャネルと受信アレーアンテナとの関係を示す図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the inclination of a reflection part in 1st Embodiment of this invention, and a phase difference, (A) shows an example of the correspondence of the inclination of a reflection part, and a phase difference, (B) It is a figure which shows the relationship between a transmission array antenna, a reflection part, a propagation channel, and a receiving array antenna. 本発明の第1の実施形態における位相差調整効果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the phase difference adjustment effect in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における位相差調整手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the phase difference adjustment procedure in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の4ブランチの場合のアンテナ構成図である。It is an antenna block diagram in the case of 4 branches of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態における位相差調整効果を示す説明図であり、(A)は、受信アレーアンテナの位置ずれと位相差の対応関係の一例を示し、(B)は、送信アレーアンテナと反射部と伝搬チャネルと受信アレーアンテナとの関係を示す図である。It is explanatory drawing which shows the phase difference adjustment effect in the 2nd Embodiment of this invention, (A) shows an example of the correspondence of the position shift of a receiving array antenna, and a phase difference, (B) is a transmitting array antenna. It is a figure which shows the relationship between a reflection part, a propagation channel, and a receiving array antenna. 本発明の第2の実施形態における位相差調整手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the phase difference adjustment procedure in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における無線通信システムの概略構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the radio | wireless communications system in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における位相差調整手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the phase difference adjustment procedure in the 3rd Embodiment of this invention. 近距離MIMO伝送におけるアンテナ素子の配置例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of arrangement | positioning of the antenna element in short distance MIMO transmission. 2×2近距離MIMO伝送のモデル図である。It is a model figure of 2x2 short distance MIMO transmission. 近距離MIMO伝送の適用例を示す図である。It is a figure which shows the example of application of near field MIMO transmission.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態における無線通信システム1の概略構成を示す構成図である。無線通信システム1は、複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナ120と、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナ210とを備えた無線通信システムであって、2×2MIMO(2入力2出力のMIMO)伝送により、情報端末STから携帯端末MTへの、2系列(データ系列S1およびデータ系列S2)のデータ通信を行う。無線通信システム1は、情報端末100と、携帯端末200とを具備する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a wireless communication system 1 according to the first embodiment of the present invention. The wireless communication system 1 is a wireless communication system including a transmission array antenna 120 composed of a plurality of transmission antenna elements and a reception array antenna 210 composed of a plurality of reception antenna elements, and is 2 × 2 MIMO (2 Two-sequence (data sequence S1 and data sequence S2) data communication from the information terminal ST to the portable terminal MT is performed by (input 2-output MIMO) transmission. The wireless communication system 1 includes an information terminal 100 and a mobile terminal 200.

情報端末100は、送信部111,112と、複数の送信アンテナ素子Tx,Txからなる送信アレーアンテナ120と、電波吸収体130と、複数の反射部141と、制御部150と、アクチュエータ161,162とを具備する。携帯端末200は、複数の受信アンテナ素子Rx,Rxからなる受信アレーアンテナ210と、ウェイト演算部220と、受信部231,232と、位相差推定部240を具備する。 The information terminal 100 includes transmission units 111 and 112, a transmission array antenna 120 including a plurality of transmission antenna elements Tx 1 and Tx 2 , a radio wave absorber 130, a plurality of reflection units 141, a control unit 150, and an actuator 161. 162. The mobile terminal 200 includes a reception array antenna 210 including a plurality of reception antenna elements Rx 1 and Rx 2 , a weight calculation unit 220, reception units 231 and 232, and a phase difference estimation unit 240.

送信部111は、データ系列S1を取得し、符号化や変調等の処理を行って、データ系列S1の送信信号を生成し、生成した送信信号を送信アンテナ素子Txに出力する。また、送信部112はデータ系列S2を取得し、符号化や変調等の処理を行って、データ系列S2の送信信号を生成し、生成した送信信号を送信アンテナ素子Txに出力する。ここで、データ系列S1とデータ系列S2とは、互いに独立したデータ系列であってもよいし、相関を有するデータ系列であってもよい。 Transmitting unit 111 acquires a data series S1, performs coding processing and modulation, etc., to generate a transmission signal of the data sequence S1, and outputs the generated transmission signal to the transmitting antenna element Tx 1. The transmission unit 112 acquires a data series S2, performs the processing of coding and modulation, etc., to generate a transmission signal of the data sequence S2, and outputs the generated transmission signal to the transmitting antenna element Tx 2. Here, the data series S1 and the data series S2 may be independent data series or may be correlated data series.

送信アンテナ素子Txは、送信部111から出力される送信信号を無線送信するための要素である。また、送信アンテナ素子Txは、送信部112から出力される送信信号を無線送信するための要素である。送信アンテナ素子Txと送信アンテナ素子Txとは、図1に示す情報端末100の正面方向(携帯端末200の位置が想定される方向)に対して垂直かつ互いに逆の方向にアンテナ指向性が向くように配置されている。 The transmission antenna element Tx 1 is an element for wirelessly transmitting the transmission signal output from the transmission unit 111. The transmission antenna element Tx 2 is an element for the transmission signals outputted from the transmitting unit 112 wirelessly transmits. The transmission antenna element Tx 1 and the transmission antenna element Tx 2 have antenna directivities perpendicular to and opposite to the front direction of the information terminal 100 shown in FIG. 1 (the direction in which the position of the mobile terminal 200 is assumed). It is arranged to face.

具体的には、送信アンテナ素子Txは、その電波の放射方向が正面方向と直交する方向に向くように配置される。また、送信アンテナ素子Txは、その電波の放射方向が正面方向と直交する方向であって、送信アンテナ素子Txの放射方向とは逆の方向に向くように配置されている。即ち、送信アンテナ素子Txおよび送信アンテナ素子Txは、正面方向と直交する方向であって、互いに逆の方向にアンテナ指向性が設定されるように配置されている。 Specifically, the transmitting antenna element Tx 1 is arranged so that the radiation direction of the radio wave faces in a direction orthogonal to the front direction. The transmission antenna element Tx 2 is a direction in which the radiating direction of the radio wave is perpendicular to the front direction, it is arranged so as to face in the opposite direction to the radial direction of the transmitting antenna element Tx 1. That is, the transmitting antenna element Tx 1 and the transmitting antenna element Tx 2 are arranged so that the antenna directivity is set in the direction orthogonal to the front direction and in the opposite directions.

図1では、理解の容易化のため、送信アンテナ素子Txと送信アンテナ素子Txとを模式的に示しているが、送信アンテナ素子Tx,Txは、それぞれ、例えばマイクロストリップアンテナのような厚みの少ないアンテナから構成されている。また、送信アンテナ素子Txおよび送信アンテナ素子Txは、互いの送信信号の放射点が実質的に同じになるように、ほぼ同じ位置に配置されている。以下では、説明の便宜上、送信アンテナ素子Tx,Txの相互間の位置のずれはないものとし、また、送信アンテナ素子Txと送信アンテナ素子Txによる信号の放射点は一致しており、図1に示すxy座標の原点(0,0)に設定されているものとする。 In FIG. 1, for ease of understanding, the transmitting antenna element Tx 1 and the transmitting antenna element Tx 2 are schematically shown. However, the transmitting antenna elements Tx 1 and Tx 2 are each, for example, a microstrip antenna. It is composed of an antenna with a small thickness. Further, the transmission antenna element Tx 1 and the transmission antenna element Tx 2 are arranged at substantially the same position so that the radiating points of the mutual transmission signals are substantially the same. In the following, for convenience of explanation, it is assumed there is no deviation of the position of mutual transmit antenna elements Tx 1, Tx 2, also, the radiation point of the signal by the transmitting antenna elements Tx 1 and transmitting antenna element Tx 2 is consistent It is assumed that the origin (0, 0) of the xy coordinates shown in FIG.

ここで、図1に示すxy座標系のx軸方向は、情報端末100の正面方向(情報端末100から携帯端末200に向かう電波の伝搬方向)を指し、y軸方向は、x軸方向と直交する方向を指す。ただし、本発明の効果が得られることを限度に、送信アンテナ素子Tx,Txの各放射点は厳密に一致していなくてもよく、離れていてもよい。 Here, the x-axis direction of the xy coordinate system shown in FIG. 1 indicates the front direction of the information terminal 100 (the propagation direction of radio waves from the information terminal 100 to the mobile terminal 200), and the y-axis direction is orthogonal to the x-axis direction. The direction to do. However, as long as the effects of the present invention can be obtained, the radiation points of the transmitting antenna elements Tx 1 and Tx 2 may not exactly coincide with each other and may be separated from each other.

反射部141,142は、送信アレーアンテナ120の各送信アンテナ素子Tx,Txから放射された信号を受信アレーアンテナ210の各受信アンテナ素子Rx,Rxの方向へ反射するための要素である。反射部141,142は、電波を反射する特性を有するものであれば、任意の部材から構成することができる。第1の実施形態では、反射部141,142は、板状の部材であるものとするが、送信アレーアンテナ120から送信された信号を受信アレーアンテナ210に向けて反射することができることを限度として、反射部141,142の形状は任意に設定し得る。 The reflection units 141 and 142 are elements for reflecting signals radiated from the transmission antenna elements Tx 1 and Tx 2 of the transmission array antenna 120 in the direction of the reception antenna elements Rx 1 and Rx 2 of the reception array antenna 210. is there. The reflectors 141 and 142 can be made of any member as long as it has the property of reflecting radio waves. In the first embodiment, the reflectors 141 and 142 are plate-like members, but the limitation is that the signal transmitted from the transmission array antenna 120 can be reflected toward the reception array antenna 210. The shapes of the reflecting portions 141 and 142 can be arbitrarily set.

反射部141,142は、送信アレーアンテナ120の各送信アンテナ素子から放射される電波の放射方向に配置されている。具体的には、反射部141は、送信アンテナ素子Txから放射される電波の放射方向に配置されている。反射部141の反射面は、情報端末100の正面方向に対して角度φ(以下、傾きφと称す。)をなし、反射部141の中心位置は、送信アンテナ素子Txの放射点から送信アンテナ素子Txの正面方向(電波の放射方向)に距離d/2だけ離れた位置に配置されている。即ち、反射部141の中心位置の座標(x,y)は(0,d/2)に設定されている。第1の実施形態では、反射部141の傾きφは、x軸の正方向を基準として半時計回りの角度を指し、反射部142の傾きφは、x軸の正方向を基準として時計回りの角度を指す。 Reflectors 141 and 142 are arranged in the radiation direction of the radio wave radiated from each transmission antenna element of transmission array antenna 120. Specifically, the reflecting unit 141 is arranged in the radial direction of the radio wave radiated from the transmitting antenna element Tx 1. The reflection surface of the reflection unit 141 forms an angle φ 1 (hereinafter referred to as an inclination φ 1 ) with respect to the front direction of the information terminal 100, and the center position of the reflection unit 141 is from the radiation point of the transmission antenna element Tx 1. front direction of the transmitting antenna element Tx 1 are arranged in spaced (radiation direction of radio wave) a distance d / 2 position. That is, the coordinates (x, y) of the center position of the reflecting portion 141 are set to (0, d / 2). In the first embodiment, the inclination phi 1 of the reflective part 141 refers to the angle of counterclockwise positive direction with reference of the x-axis, the inclination phi 2 of the reflecting section 142, clock as a reference in the positive direction of the x-axis The angle around.

また、反射部142は、送信アンテナ素子Txから放射される電波の放射方向に配置されている。反射部142の反射面は、情報端末100の正面方向に対して角度φ(以下、傾きφと称す。)をなし、反射部142の中心位置は、送信アンテナ素子Txの放射点から送信アンテナ素子Txの正面方向(電波の放射方向)に距離d/2だけ離れた位置に配置されている。即ち、反射部142の中心位置の座標(x,y)は(0,−d/2)に設定されている。従って、反射部141の中心位置と反射部142の中心位置とは間隔dだけ離れている。 The reflection portion 142 is disposed in the radial direction of the radio wave radiated from the transmitting antenna element Tx 2. The reflection surface of the reflection unit 142 forms an angle φ 2 (hereinafter referred to as an inclination φ 2 ) with respect to the front direction of the information terminal 100, and the center position of the reflection unit 142 is from the radiation point of the transmission antenna element Tx 2. The transmitting antenna element Tx2 is disposed at a position separated by a distance d / 2 in the front direction (radiation direction of radio waves). That is, the coordinates (x, y) of the center position of the reflecting portion 142 are set to (0, −d / 2). Therefore, the center position of the reflecting portion 141 and the center position of the reflecting portion 142 are separated by a distance d.

制御部150は、後述する位相差推定部240により推定された位相差に基づいて、反射部141,142の傾きおよび位置の何れか一方または両方を制御するための要素である。第1の実施形態では、制御部150は、反射部141,142の傾きのみを制御する。制御部150は、送信アレーアンテナ120と受信アレーアンテナ210との間の伝搬チャネルの位相差θH1=tan−1(h21/h11)および位相差θH2=tan−1(h12/h22)の情報を基に、アクチュエータ161,162を駆動することにより、反射部141の傾きφと反射部142の傾きφを機械的に制御する。 The control unit 150 is an element for controlling one or both of the inclination and the position of the reflection units 141 and 142 based on the phase difference estimated by the phase difference estimation unit 240 described later. In the first embodiment, the control unit 150 controls only the inclination of the reflection units 141 and 142. The control unit 150 includes a propagation channel phase difference θ H1 = tan −1 (h 21 / h 11 ) and a phase difference θ H2 = tan −1 (h 12 / h) between the transmission array antenna 120 and the reception array antenna 210. based on the information of 22), by driving the actuators 161 and 162 mechanically controls the inclination phi 2 of inclination phi 1 and the reflecting portion 142 of the reflecting section 141.

ここで、位相差θH1は、送信アレーアンテナ120の送信アンテナ素子Txから受信アレーアンテナ210の受信アンテナ素子Rxへの経路(h11)における電波の位相回転量と送信アンテナ素子Txから受信アレーアンテナ210の受信アンテナ素子Rxへの経路(h21)における電波の位相回転量との差を表である。また、位相差θH2は、送信アレーアンテナ120の送信アンテナ素子Txから受信アンテナ素子Rxへの経路(h12)における電波の位相回転量と送信アンテナ素子Txから受信アンテナ素子Rxへの経路(h22)における電波の位相回転量との差である。 Here, the phase difference θ H1 is determined from the phase rotation amount of the radio wave in the path (h 11 ) from the transmission antenna element Tx 1 of the transmission array antenna 120 to the reception antenna element Rx 1 of the reception array antenna 210 and the transmission antenna element Tx 1. 6 is a table showing a difference from a phase rotation amount of a radio wave in a path (h 21 ) of the receiving array antenna 210 to the receiving antenna element Rx 2 . Further, the phase difference θ H2 is the amount of radio wave phase rotation in the path (h 12 ) from the transmission antenna element Tx 2 to the reception antenna element Rx 1 of the transmission array antenna 120 and the transmission antenna element Tx 2 to the reception antenna element Rx 2 . Is the difference from the amount of phase rotation of the radio wave in the path (h 22 ).

より具体的には、情報端末100は、データ系列S1およびデータ系列S2を送信する前に、伝搬チャネルの位相差を推定するためのトレーニング信号を送信する。制御部150は、上記トレーニング信号を受信する携帯端末200の後述の位相差推定部240からフィードバックされる位相差θH1および位相差θH2の情報を基に、位相差θH1および位相差θH2がそれぞれ90度の位相差に近づくようにアクチュエータ161,162を駆動することにより、反射部141の傾きφと反射部142の傾きφを機械的に制御する。 More specifically, the information terminal 100 transmits a training signal for estimating the phase difference of the propagation channel before transmitting the data sequence S1 and the data sequence S2. Control unit 150, based on the information of the phase difference theta H1 and the phase difference theta H2 fed back from the phase difference estimation unit 240 described later of the mobile terminal 200 receives the training signal, a phase difference theta H1 and the phase difference theta H2 There by driving the actuator 161, 162 to be closer to the phase difference of 90 degrees, respectively, to mechanically control the inclination phi 2 of inclination phi 1 and the reflecting portion 142 of the reflecting section 141.

このように、第1の実施形態では、制御部150は、携帯端末200からフィードバックされた情報によって示される位相差θH1と位相差θH2とに基づいて、反射部141の傾きφと反射部142の傾きφとを制御する。
なお、携帯端末200の位相差推定部240で推定した位相差情報(θH1,θH2)を情報端末100の制御にフィードバックする手段は、TDD(時分割複信)やFDD(周波数分割複信)等、任意の手段を用いることができ、特定の手段に限定されない。
Thus, in the first embodiment, the control unit 150, based on the phase difference theta H1 indicated by the information fed back from the mobile terminal 200 and the phase difference theta H2, reflecting the inclination phi 1 of the reflecting portion 141 It controls the inclination phi 2 parts 142.
Note that means for feeding back the phase difference information (θ H1 , θ H2 ) estimated by the phase difference estimation unit 240 of the portable terminal 200 to the control of the information terminal 100 is TDD (time division duplex) or FDD (frequency division duplex). ) Etc., and any means can be used, and is not limited to a specific means.

電波吸収体130は、送信アレーアンテナ120と受信アレーアンテナ210との間に位置するように、情報端末100の内部に配置されている。電波吸収体130は、送信アレーアンテナ120から受信アレーアンテナ210に直接的に向かう信号を抑制するためのものである。即ち、電波吸収体130は、送信アンテナ素子Txと送信アンテナ素子Txとから放射されて受信アンテナ素子Rxと受信アンテナ素子Rxとに直接到来する信号の電力を無視できるほど小さく減衰させる。 The radio wave absorber 130 is disposed inside the information terminal 100 so as to be positioned between the transmission array antenna 120 and the reception array antenna 210. The radio wave absorber 130 is for suppressing a signal that goes directly from the transmission array antenna 120 to the reception array antenna 210. That is, the radio wave absorber 130 attenuates the power of the signal radiated from the transmission antenna element Tx 1 and the transmission antenna element Tx 2 and directly arriving at the reception antenna element Rx 1 and the reception antenna element Rx 2 to a negligible level. .

実際には、電波吸収体130を設けたとしても、送信アレーアンテナ120から受信アレーアンテナ210に直接的に向かう信号は皆無にはならないが、以下では、送信アレーアンテナ120から受信アレーアンテナ210に直接的に向かう信号は無視できるものとし、受信アンテナ素子Rxと受信アンテナ素子Rxには反射部141および反射部142で反射された信号のみが到来するものとする。 Actually, even if the radio wave absorber 130 is provided, there is no signal that goes directly from the transmission array antenna 120 to the reception array antenna 210. However, in the following description, the transmission array antenna 120 directly connects to the reception array antenna 210. signals directed to specific is negligible, the receive antenna elements Rx 1 receive antenna element Rx 2 shall only signals reflected by the reflecting portion 141 and the reflecting portion 142 arrives.

なお、送信アレーアンテナ120から受信アレーアンテナ210に直列到来する信号の電力を無視し得る程度に抑制することができることを限度として、電波吸収体130に代えて任意の部材を用いることができる。
また、送信アンテナ素子Tx,Txの各指向性の半値幅が狭く、送信アンテナ素子Txから受信アンテナ素子Rxへの直接波と送信アンテナ素子Txから受信アンテナ素子Rxへの直接波の電力が十分に小さい場合には、電波吸収体等130を省略してもよい。
Note that any member can be used in place of the radio wave absorber 130 as long as the power of signals arriving in series from the transmitting array antenna 120 to the receiving array antenna 210 can be suppressed to a negligible level.
Further, the half widths of the directivities of the transmitting antenna elements Tx 1 and Tx 2 are narrow, the direct wave from the transmitting antenna element Tx 1 to the receiving antenna element Rx 1 and the direct wave from the transmitting antenna element Tx 2 to the receiving antenna element Rx 2 . When the wave power is sufficiently small, the wave absorber 130 or the like may be omitted.

携帯端末200は、情報端末100から送信される信号から各系列のデータを抽出するための要素である。携帯端末200において、受信アンテナ素子Rxおよび受信アンテナ素子Rxのそれぞれは、送信アンテナ素子Txから送信される無線信号と、送信アンテナ素子Txから送信される無線信号とを、両無線信号が合成された無線信号として受信する。受信アンテナ素子Rxおよび受信アンテナ素子Rxのそれぞれにより受信された無線信号は、ウェイト演算部220に入力される。 The mobile terminal 200 is an element for extracting each series of data from a signal transmitted from the information terminal 100. In the portable terminal 200, each of the receiving antenna elements Rx 1 and the receiving antenna element Rx 2, a radio signal transmitted from the transmitting antenna element Tx 1, a radio signal transmitted from the transmitting antenna element Tx 2, the two radio signals Is received as a synthesized radio signal. Radio signals received by the receiving antenna element Rx 1 and the receiving antenna element Rx 2 are input to the weight calculation unit 220.

ここで、受信アンテナ素子Rxと受信アンテナ素子Rxとは、図1のxy座標系のy軸方向において相互に間隔dだけ離れた位置に配置されており、受信アンテナ素子Rxと受信アンテナ素子Rxとの間の間隔dは、反射部141と反射部142との間の間隔dと同じである。また、受信アンテナ素子Rxおよび受信アンテナ素子Rxは、図1のxy座標系のx軸方向において送信アレーアンテナ120のアンテナTx,Txの放射点から距離Dだけ離れた位置に配置されている。 Here, the receiving antenna element Rx 1 and the receiving antenna element Rx 2 are arranged at positions spaced apart from each other by a distance d in the y-axis direction of the xy coordinate system of FIG. 1, and the receiving antenna element Rx 1 and the receiving antenna The distance d between the element Rx 2 is the same as the distance d between the reflection part 141 and the reflection part 142. Further, the receiving antenna element Rx 1 and the receiving antenna element Rx 2 are arranged at a position away from the radiation points of the antennas Tx 1 and Tx 2 of the transmitting array antenna 120 by a distance D in the x-axis direction of the xy coordinate system of FIG. ing.

受信アンテナ素子Rxが座標(D,d/2)に配置され、受信アンテナ素子Rxが座標(D,−d/2)の位置に配置されているときに、送信アレーアンテナ120に対して受信アレーアンテナ210が最適な位置関係にあり、チャネル容量が最大になるものとする。そのような最適な位置関係を基準として、受信アレーアンテナ210のy軸方向の位置ずれ距離をΔyで表す。 When the receiving antenna element Rx 1 is arranged at the coordinates (D, d / 2) and the receiving antenna element Rx 2 is arranged at the position of the coordinates (D, -d / 2), the transmission antenna array 120 Assume that the receiving array antenna 210 is in an optimal positional relationship and the channel capacity is maximized. With reference to such an optimal positional relationship, the positional deviation distance of the receiving array antenna 210 in the y-axis direction is represented by Δy.

ウェイト演算部220は、受信アンテナ素子Rxが受信した信号および受信アンテナ素子Rxが受信した信号に対して、ディジタル信号処理もしくはアナログ回路により受信ウェイトを乗算することで信号分離を行うための要素である。ウェイト演算部220は、上記の信号分離により得られる信号のうち、送信アンテナ素子Txが送信する系列S1の信号に対応するデータ系列S1’の信号を受信部231に出力する。また、ウェイト演算部220は、上記の信号分離により得られる信号のうち、送信アンテナ素子Txが送信するデータ系列S2の信号に対応するデータ系列S2’の信号を受信部232に出力する。 The weight calculation unit 220 is an element for performing signal separation by multiplying a signal received by the receiving antenna element Rx 1 and a signal received by the receiving antenna element Rx 2 by a receiving weight by digital signal processing or an analog circuit. It is. Weight computation unit 220, among the signals obtained by the signal separation of the outputs a signal of the data sequence S1 'of transmit antenna elements Tx 1 corresponds to the signal sequence S1 for transmitting to the receiving unit 231. The wait operation unit 220, among the signals obtained by the signal separation of the outputs a signal of the data sequence S2 'that transmit antenna elements Tx 2 corresponding to the signal of the data sequence S2 for transmitting to the receiving unit 232.

受信部231は、ウェイト演算部220から出力されるデータ系列S1’の信号に対して復調や復号等の処理を行って、データ系列S1を復元して出力する。また、受信部232は、ウェイト演算部220から出力されるデータ系列S2’の信号に対して復調や復号等の処理を行って、データ系列S2を復元して出力する。   The receiving unit 231 performs processing such as demodulation and decoding on the signal of the data sequence S1 'output from the weight calculation unit 220, and restores and outputs the data sequence S1. In addition, the reception unit 232 performs processing such as demodulation and decoding on the signal of the data sequence S2 'output from the weight calculation unit 220, and restores and outputs the data sequence S2.

携帯端末200の位相差推定部240は、送信アレーアンテナ120の各送信アンテナ素子と受信アレーアンテナ210の各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差θH1および位相差θH2を推定するための要素である。位相差推定部240は、情報端末100から送信される上記トレーニング信号を用いて推定した位相差情報を情報端末100の制御部150にフィードバックする。 The phase difference estimation unit 240 of the mobile terminal 200 calculates the phase difference θ H1 and phase difference θ H2 of the propagation channel formed between each transmission antenna element of the transmission array antenna 120 and each reception antenna element of the reception array antenna 210. This is an element for estimation. The phase difference estimation unit 240 feeds back the phase difference information estimated using the training signal transmitted from the information terminal 100 to the control unit 150 of the information terminal 100.

次に、図2および図3に示すシミュレーションによる評価結果を参照して、本発明の無線通信システム1による伝播チャネルの位相差の制御に関する有効性を説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態における反射部141,142の傾きφ,φと位相差θH1,θH2との関係を説明するための図である。ここで、図2(A)は、反射部141,142の傾きφ,φと位相差θH1,θH2の対応関係の一例を示し、図2(B)は、送信アレーアンテナ120と反射部141,142と伝搬チャネルのチャネル行列の要素h11,h21,h12,h22と受信アレーアンテナ210との関係を示す図である。
Next, with reference to the evaluation results by simulation shown in FIG. 2 and FIG. 3, the effectiveness regarding the control of the phase difference of the propagation channel by the wireless communication system 1 of the present invention will be described.
FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the inclinations φ 1 and φ 2 of the reflectors 141 and 142 and the phase differences θ H1 and θ H2 in the first embodiment of the present invention. 2A shows an example of a correspondence relationship between the inclinations φ 1 and φ 2 of the reflecting portions 141 and 142 and the phase differences θ H1 and θ H2 , and FIG. 2B shows the relationship between the transmission array antenna 120 and FIG. it is a diagram showing a relationship between the reflective portion 141 and 142 elements h 11 of the channel matrix of the propagation channel, and h 21, h 12, h 22 and the receiving array antenna 210.

図2(A)において、横軸xは、反射部141の傾きφと反射部142の傾きφを示し、縦軸yは、伝搬チャネルの位相差θH1と位相差θH2を示す。図2のxy座標系は図1のxy座標系と一致している。図2(A)の例では、送信アレーアンテナ120から送信される信号の周波数は、60.48GHzに設定され、送信アレーアンテナ120と受信アレーアンテナ210との間の送受信間隔Dは、20mmに設定され、反射部141と反射部142との間隔d、即ち受信アレーアンテナ210の素子間隔dは、7.2mmに設定され、受信アレーアンテナ210の位置ずれΔyは、1mmに設定されている。 In FIG. 2 (A), the abscissa x represents the inclination phi 2 of inclination phi 1 and the reflecting portion 142 of the reflecting section 141, the vertical axis y represents a phase difference theta H1 and the phase difference theta H2 propagation channel. The xy coordinate system in FIG. 2 matches the xy coordinate system in FIG. In the example of FIG. 2A, the frequency of the signal transmitted from the transmission array antenna 120 is set to 60.48 GHz, and the transmission / reception interval D between the transmission array antenna 120 and the reception array antenna 210 is set to 20 mm. The distance d between the reflecting portion 141 and the reflecting portion 142, that is, the element spacing d of the receiving array antenna 210 is set to 7.2 mm, and the positional deviation Δy of the receiving array antenna 210 is set to 1 mm.

図2(A)から理解されるように、反射部141の傾きφおよび反射部142の傾きφを大きくすることにより、それぞれ、伝搬チャネルの位相差θH1と位相差θH2の絶対値を小さくすることができる。また、反射部141の傾きφおよび反射部142の傾きφを小さくすることにより、それぞれ、伝搬チャネルの位相差θH1と位相差θH2の絶対値を大きくすることができる。 As understood from FIG. 2 (A), the by increasing the inclination phi 2 of inclination phi 1 and the reflecting portion 142 of the reflecting section 141, respectively, a phase difference theta H1 and the absolute value of the phase difference theta H2 propagation channel Can be reduced. Further, by decreasing the inclination phi 2 of inclination phi 1 and the reflecting portion 142 of the reflecting section 141, respectively, it is possible to increase the absolute value of the phase difference theta H1 and the phase difference theta H2 propagation channel.

図3は、本発明の第1の実施形態における位相差調整の効果を示す図である。
図3において、横軸は、図1または図2に示すxy座標系のy軸方向における受信アレーアンテナ210の位置ずれΔy(mm)を示し、左側の縦軸は位相差θH1とθH2を示し、右側の縦軸は反射部の傾きを示している。図3の例では、送信アレーアンテナ120から送信される信号の周波数は60.48GHzに設定され、送信アレーアンテナ120と受信アレーアンテナ210との間の送受信間隔Dは、20mmに設定され、反射部141と反射部142との間の間隔d、即ち受信アレーアンテナ210の素子間隔dは、7.2mmに設定されている。図3では、比較のため、反射部141を用いない通常の2×2MIMO伝送の場合の位置ずれに対する位相差の特性も示されており、送信アレーアンテナ120の素子間隔dは、受信アレーアンテナ210と同様に7.2mmに設定されている。
FIG. 3 is a diagram showing the effect of phase difference adjustment in the first embodiment of the present invention.
3, the horizontal axis indicates the positional deviation Δy (mm) of the receiving array antenna 210 in the y-axis direction of the xy coordinate system shown in FIG. 1 or FIG. 2, and the left vertical axis indicates the phase differences θ H1 and θ H2 . The right vertical axis indicates the inclination of the reflecting portion. In the example of FIG. 3, the frequency of the signal transmitted from the transmission array antenna 120 is set to 60.48 GHz, the transmission / reception interval D between the transmission array antenna 120 and the reception array antenna 210 is set to 20 mm, and the reflection unit The distance d between 141 and the reflector 142, that is, the element distance d of the receiving array antenna 210 is set to 7.2 mm. For comparison, FIG. 3 also shows the characteristics of the phase difference with respect to the positional deviation in the case of normal 2 × 2 MIMO transmission that does not use the reflection unit 141. The element interval d of the transmission array antenna 120 is determined by the reception array antenna 210. It is set to 7.2 mm similarly to the above.

図3から理解されるように、反射部141,142を用いない場合、受信アレーアンテナ210の位置ずれΔyが大きくなるにつれて、伝搬チャネルの位相差θH1と位相差θH2が、それぞれ、90度の位相差からずれていく傾向を示す。これに対し、反射部141,142を用いた場合、反射部141の傾きφと反射部142の傾きφを、位置ずれΔyに対応した図3の右の縦軸に示す値に制御することにより、伝搬チャネルの位相差θH1と位相差θH2を、それぞれ、90度の位相差に近づけることができる。従って、チャネル容量を改善することができる。 As can be seen from FIG. 3, when the reflectors 141 and 142 are not used, the phase difference θ H1 and the phase difference θ H2 of the propagation channel are each 90 degrees as the positional deviation Δy of the receiving array antenna 210 increases. It shows a tendency to deviate from the phase difference. In contrast, when using a reflective portion 141 and 142, controls the inclination phi 2 of inclination phi 1 and the reflecting portion 142 of the reflecting section 141, the values shown on the right vertical axis of Figure 3 corresponding to the displacement Δy As a result, the phase difference θ H1 and the phase difference θ H2 of the propagation channel can each be close to a phase difference of 90 degrees. Therefore, the channel capacity can be improved.

次に、図4を参照して、本実施形態における位相差調整のフローチャートについて説明する。
まず、ユーザが情報端末100に携帯端末200をかざす、もしくは設置すると(ステップST1)、情報端末100はデータ系列S1およびデータ系列S2の信号を送信する前に、トレーニング信号を送信する(ステップST2)。携帯端末200は、上記トレーニング信号を受信し、位相差推定部240は、複数の送信アンテナ素子Tx,Txに対応した伝搬チャネルの複数の位相差を推定する。そして、位相差推定部240は、伝搬チャネルの複数の位相差を推定した後、位相差に関する情報を情報端末100の制御部150にフィードバックする(ステップST3)。
Next, a flowchart of phase difference adjustment in the present embodiment will be described with reference to FIG.
First, when the user holds or installs portable terminal 200 over information terminal 100 (step ST1), information terminal 100 transmits a training signal before transmitting signals of data series S1 and data series S2 (step ST2). . The mobile terminal 200 receives the training signal, and the phase difference estimation unit 240 estimates a plurality of phase differences of the propagation channels corresponding to the plurality of transmission antenna elements Tx 1 and Tx 2 . Then, after estimating the plurality of phase differences of the propagation channel, the phase difference estimation unit 240 feeds back information on the phase difference to the control unit 150 of the information terminal 100 (step ST3).

制御部150は、位相差推定部240が推定した複数の位相差に基づいて、反射部141,142の傾きφ,φを制御する処理を繰り返し行うことにより、所望のチャネル容量が得られるように上記反射部141,142の傾きφ,φを制御する。具体的には、携帯端末200の位相差推定部240からフィードバックされた位相差の数値が90度位相差を基準とした所定の範囲内に収まっていれば(ステップST4:YES)、情報端末100の制御部150は、反射部141,142の各傾きの調整を終了し(ステップST7)、情報端末100は、データ系列S1およびデータ系列S2の信号の送信を開始する。フィードバックされた位相差の数値が90度位相差を基準とした所定の範囲内に収まっていなければ(ステップST4:NO)、制御部150は、90度の位相差に近づくように、アクチュエータ161,162を駆動することにより、反射部141,142の各傾きを機械的に制御し、反射部141,142の各傾きが可動範囲の上限に達しているかを判定する(ステップST5)。 Based on the plurality of phase differences estimated by the phase difference estimation unit 240, the control unit 150 repeatedly performs the process of controlling the inclinations φ 1 and φ 2 of the reflection units 141 and 142, thereby obtaining a desired channel capacity. Thus, the inclinations φ 1 and φ 2 of the reflecting portions 141 and 142 are controlled. Specifically, if the numerical value of the phase difference fed back from the phase difference estimation unit 240 of the mobile terminal 200 is within a predetermined range based on the 90 degree phase difference (step ST4: YES), the information terminal 100 The control unit 150 finishes adjusting the inclinations of the reflecting units 141 and 142 (step ST7), and the information terminal 100 starts transmission of signals of the data series S1 and the data series S2. If the value of the phase difference fed back does not fall within a predetermined range based on the 90 ° phase difference (step ST4: NO), the control unit 150 causes the actuator 161, the actuator 161, to approach the phase difference of 90 °. By driving 162, each inclination of the reflection parts 141 and 142 is mechanically controlled, and it is determined whether each inclination of the reflection parts 141 and 142 has reached the upper limit of the movable range (step ST5).

そして、反射部141,142の各傾きが可動範囲の上限に達していなければ(ステップST5:NO)、上記位相差を90度の位相差に近づけるように、反射部141,142の各傾きを繰り返し制御する(ステップST6)。そして、上記の繰り返し処理の過程で、90度の位相差からのずれが所定の範囲内に収まると(ステップST5:YES)、制御部150は、反射部141,142の各傾きの調整を終了し(ステップST7)、情報端末100は、信号の送信を開始する。   If the inclinations of the reflecting parts 141 and 142 do not reach the upper limit of the movable range (step ST5: NO), the inclinations of the reflecting parts 141 and 142 are set so that the phase difference approaches 90 degrees. Control is repeated (step ST6). Then, when the deviation from the 90-degree phase difference falls within a predetermined range in the process of the above repeating process (step ST5: YES), the control unit 150 ends the adjustment of each inclination of the reflecting units 141 and 142. Then (step ST7), the information terminal 100 starts signal transmission.

本発明は、上述した2×2MIMO伝送のみに限定されるものではなく、4×4MIMO伝送にも拡張することができる。
図5に、4×4MIMO伝送の場合の情報端末100側のアンテナ構成を示す。送信アンテナ素子Txと送信アンテナ素子Txと送信アンテナ素子Txと送信アンテナ素子Txは、情報端末の正面方向に対して垂直かつ互いに逆の方向にアンテナ指向性が向くように配置されている。反射部141は、情報端末100の正面方向に対して角度φをなし、反射部141の中心が送信アンテナ素子Txの正面方向に距離d/2だけ離れて配置されている。また、反射部142は、情報端末100の正面方向に対して角度φをなし、反射部142の中心が送信アンテナ素子Txの正面方向に距離d/2だけ離れて配置されている。また、反射部143は、情報端末100の正面方向に対して角度φをなし、反射部143の中心が送信アンテナ素子Txの正面方向に距離d/2だけ離れて配置されている。また、反射部144は、情報端末100の正面方向に対して角度φをなし、反射部144の中心が送信アンテナ素子Txの正面方向に距離d/2だけ離れて配置されている。
The present invention is not limited to the 2 × 2 MIMO transmission described above, and can be extended to 4 × 4 MIMO transmission.
FIG. 5 shows an antenna configuration on the information terminal 100 side in the case of 4 × 4 MIMO transmission. The transmitting antenna element Tx 1 , the transmitting antenna element Tx 2 , the transmitting antenna element Tx 3, and the transmitting antenna element Tx 4 are arranged so that the antenna directivity is directed in the direction perpendicular to the front direction of the information terminal and opposite to each other. Yes. Reflecting unit 141, an angle phi 1 with respect to the front direction of the information terminal 100, the center of the reflecting section 141 is spaced apart by a distance d / 2 in the front direction of the transmitting antenna element Tx 1. The reflection unit 142, an angle phi 2 with respect to the front direction of the information terminal 100, the center of the reflecting section 142 is spaced apart by a distance d / 2 in the front direction of the transmitting antenna element Tx 2. The reflection unit 143, an angle phi 3 with respect to the front direction of the information terminal 100, the center of the reflecting section 143 is spaced apart by a distance d / 2 in the front direction of the transmitting antenna element Tx 3. Moreover, the reflection part 144 makes an angle φ 4 with respect to the front direction of the information terminal 100, and the center of the reflection part 144 is arranged at a distance d / 2 in the front direction of the transmission antenna element Tx 4 .

反射部141〜144には、それぞれ、制御部150により制御されるアクチュエータ161〜164が接続され、制御部150からの制御信号により、各アクチュエータが各反射部の傾きを変更できる構成となっている。制御部150は、伝搬チャネルの位相差θH1=tan−1(h21/h11)と位相差θH2=tan−1(h12/h22)の情報を基に、アクチュエータ161,162を駆動し、反射部141の傾きφと反射部142の傾きφを機械的に制御する。また、制御部150は、伝搬チャネルの位相差θH3=tan−1(h43/h33)と位相差θH4=tan−1(h34/h44)の情報を基に、アクチュエータ163,164を駆動し、反射部143の傾きφと反射部144の傾きφを機械的に制御する。 Actuators 161 to 164 controlled by the control unit 150 are connected to the reflection units 141 to 144, respectively, and each actuator can change the inclination of each reflection unit by a control signal from the control unit 150. . The control unit 150 controls the actuators 161 and 162 based on information on the phase difference θ H1 = tan −1 (h 21 / h 11 ) and the phase difference θ H2 = tan −1 (h 12 / h 22 ) of the propagation channel. driven, mechanically controlled inclination phi 2 of inclination phi 1 and the reflecting portion 142 of the reflecting section 141. The control unit 150 also determines the actuator 163 based on the information on the phase difference θ H3 = tan −1 (h 43 / h 33 ) and the phase difference θ H4 = tan −1 (h 34 / h 44 ) of the propagation channel. 164 drives the mechanically controlled with the inclination phi 3 of the reflecting portion 143 of the inclination phi 4 of the reflecting portion 144.

より具体的には、情報端末100は、データ系列S1〜S4を送信する前に、伝搬チャネルの位相差を推定するためのトレーニング信号を送信し、携帯端末200の位相差推定部240は、上記トレーニング信号を用いて推定した位相差情報を情報端末100の制御部150にフィードバックする。制御部150は、フィードバックされた位相差θH1,θH2,θH3,θH4の情報を基に、位相差θH1,θH2,θH3,θH4のそれぞれが、90度の位相差に近づくようにアクチュエータ161〜164を駆動し、反射部141〜144の傾きφ,φ,φ,φを機械的に制御する。その他は、上述の2×2MIMO伝送に適用される無線通信システムと同様である。 More specifically, the information terminal 100 transmits a training signal for estimating the phase difference of the propagation channel before transmitting the data series S1 to S4, and the phase difference estimation unit 240 of the mobile terminal 200 The phase difference information estimated using the training signal is fed back to the control unit 150 of the information terminal 100. Based on the information on the fed back phase differences θ H1 , θ H2 , θ H3 , θ H4 , the control unit 150 converts each of the phase differences θ H1 , θ H2 , θ H3 , θ H4 to a phase difference of 90 degrees. The actuators 161 to 164 are driven so as to approach each other, and the inclinations φ 1 , φ 2 , φ 3 , and φ 4 of the reflecting portions 141 to 144 are mechanically controlled. Others are the same as the radio | wireless communications system applied to the above-mentioned 2x2 MIMO transmission.

なお、図1の構成では、情報端末100のみが反射部141,142を具備し、反射部141,142の傾きφ,φを制御するものとしたが、情報端末100および携帯端末200が、それぞれ反射部を具備し、共に反射部の傾きを制御する構成としてもよい。
また、情報端末100が携帯端末200にトレーニング信号を送信し、携帯端末200の位相差推定部240でトレーニング信号から伝搬チャネルの位相差θH1と位相差θH2を推定する場合について説明してきたが、情報端末100が位相差推定部240を具備し、携帯端末200が送信したトレーニング信号を用いて情報端末100で上記位相差を推定する構成としてもよい。
In the configuration of FIG. 1, only the information terminal 100 includes the reflection units 141 and 142 and controls the inclinations φ 1 and φ 2 of the reflection units 141 and 142, but the information terminal 100 and the portable terminal 200 are Each of them may have a reflecting portion, and both may be configured to control the inclination of the reflecting portion.
In addition, a case has been described where the information terminal 100 transmits a training signal to the mobile terminal 200 and the phase difference estimation unit 240 of the mobile terminal 200 estimates the phase difference θ H1 and the phase difference θ H2 of the propagation channel from the training signal. The information terminal 100 may include the phase difference estimation unit 240, and the information terminal 100 may estimate the phase difference using the training signal transmitted by the mobile terminal 200.

また、伝搬チャネルの位相差θH1,θH2を推定するためにトレーニング信号を用いる場合について説明してきたが、トレーニング信号を用いないブラインド推定により位相差を推定してもよい。
更に、本実施形態では、伝搬チャネルの位相差θH1,θH2を90度の位相差に近づけるものとしたが、これに限定されることなく、チャネル容量を改善することができることを限度として、伝搬チャネルの位相差θH1,θH2を任意の所望の値に近づけるものとしてもよい。後述する他の実施形態でも同様である。
Further, although the case where the training signal is used to estimate the phase differences θ H1 and θ H2 of the propagation channel has been described, the phase difference may be estimated by blind estimation without using the training signal.
Further, in the present embodiment, the phase differences θ H1 and θ H2 of the propagation channels are close to a phase difference of 90 degrees, but the present invention is not limited to this, and the channel capacity can be improved. The phase differences θ H1 and θ H2 of the propagation channels may be close to arbitrary desired values. The same applies to other embodiments described later.

<第2の実施形態>
第1の実施形態では、反射部141,142の傾きφ,φを制御する場合について説明したが、第2の実施形態では、反射部141,142の位置を制御する。制御部150が反射部141,142の傾きに代えて反射部141,142の位置を制御する点を除けば、第2の実施形態の装置構成は第1の実施形態と同一である。
<Second Embodiment>
In the first embodiment, the case where the inclinations φ 1 and φ 2 of the reflecting portions 141 and 142 are controlled has been described. In the second embodiment, the positions of the reflecting portions 141 and 142 are controlled. The apparatus configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment except that the control unit 150 controls the positions of the reflection units 141 and 142 instead of the inclination of the reflection units 141 and 142.

情報端末100は、データ系列S1およびデータ系列S2を送信する前に、伝搬チャネルの位相差θH1,θH2を推定するためのトレーニング信号を送信し、携帯端末200の位相差推定部240は、情報端末100から送信されたトレーニング信号を用いて推定した位相差情報を情報端末100の制御部150にフィードバックする。制御部150は、携帯端末200からフィードバックされた位相差θH1=tan−1(h21/h11)と位相差θH2=tan−1(h12/h22)の情報を基に、位相差θH1とθH2とが、それぞれ90度の位相差に近づくように、アクチュエータ161,162を駆動し、次に説明するように、反射部141,142の各位置を機械的に制御することにより、所望の90度の位相差からの伝搬チャネルの位相差θH1,θH2の各ずれ量を、所望のチャネル容量が得られる所定の範囲内に収める。 The information terminal 100 transmits a training signal for estimating the phase differences θ H1 and θ H2 of the propagation channels before transmitting the data series S1 and the data series S2, and the phase difference estimation unit 240 of the mobile terminal 200 The phase difference information estimated using the training signal transmitted from the information terminal 100 is fed back to the control unit 150 of the information terminal 100. The control unit 150 determines the position based on the information of the phase difference θ H1 = tan −1 (h 21 / h 11 ) and the phase difference θ H2 = tan −1 (h 12 / h 22 ) fed back from the mobile terminal 200. Actuators 161 and 162 are driven so that the phase differences θ H1 and θ H2 approach the phase difference of 90 degrees, and the positions of the reflecting portions 141 and 142 are mechanically controlled as described below. Thus, the respective deviation amounts of the propagation channel phase differences θ H1 and θ H2 from the desired 90-degree phase difference are within a predetermined range in which the desired channel capacity can be obtained.

例えば、受信アレーアンテナ210が、図2に示すように受信アンテナ素子Rxから受信アンテナ素子Rxに向かう方向にずれた場合、送信アンテナ素子Txから受信アンテナ素子Rxへの経路長と、送信アンテナ素子Txから受信アンテナ素子Rxへの経路長の差は小さくなるため、伝搬チャネルの位相差θH1の絶対値|θH1|も小さくなる。一方、送信アンテナ素子Txから受信アンテナ素子Rxへの経路長と、送信アンテナ素子Txから受信アンテナ素子Rxへの経路長の差は大きくなるため、伝搬チャネルの位相差θH2の絶対値|θH2|も大きくなる。従って、|θH1|または|θH2|の値を参照することにより、受信アレーアンテナ210の位置ずれの方向を検出することができる。 For example, when the receiving array antenna 210 is shifted in the direction from the receiving antenna element Rx 2 to the receiving antenna element Rx 1 as shown in FIG. 2, the path length from the transmitting antenna element Tx 1 to the receiving antenna element Rx 1 ; Since the path length difference from the transmitting antenna element Tx 1 to the receiving antenna element Rx 2 is small, the absolute value | θ H1 | of the propagation channel phase difference θ H1 is also small. On the other hand, since the difference between the path length from the transmitting antenna element Tx 2 to the receiving antenna element Rx 1 and the path length from the transmitting antenna element Tx 2 to the receiving antenna element Rx 2 becomes large, the absolute difference of the phase difference θ H2 of the propagation channel The value | θ H2 | also increases. Therefore, by referring to the value of | θ H1 | or | θ H2 |, the direction of positional deviation of the receiving array antenna 210 can be detected.

制御部150は、検出した受信アレーアンテナ210の位置ずれを補償するように反射部141,142の中心位置を移動させる。具体的には、制御部150は、図2の例に示すように、送信アンテナ素子Txに対応する伝搬チャネルの位相差θH2の絶対値|θH2|が送信アンテナ素子Txに対応する伝搬チャネルの位相差θH1の絶対値|θH1|よりも大きい場合、受信アレーアンテナ210の位置ずれの方向として、送信アンテナ素子Txから送信アンテナ素子Txに向かう方向を検出する。この場合、制御部150は、送信アンテナ素子Txから送信アンテナ素子Txに向かう方向に反射部141,142を移動させる。制御部150は、検出した受信アレーアンテナ210の位置ずれの方向と同じ方向に反射部141および反射部142を、一例として受信アレーアンテナ210の位置ずれΔymmと同じ距離だけ移動させることにより、伝搬チャネルの位相差θH1とθH2の両方を90度の位相差に近づける。ただし、この例に限定されず、所望の位相差からの伝搬チャネルの位相差θH1,θH2の各ずれ量を、所望のチャネル容量が得られる所定の範囲内に収めることができることを限度として、反射部141および反射部142の各移動量は任意である。この場合、反射部141の移動量と反射部142の移動量は、互いに異なってもよい。 The control unit 150 moves the center positions of the reflection units 141 and 142 so as to compensate for the detected positional deviation of the reception array antenna 210. Specifically, as illustrated in the example of FIG. 2, the control unit 150 corresponds to the transmission antenna element Tx 1 having an absolute value | θ H2 | of the phase difference θ H2 of the propagation channel corresponding to the transmission antenna element Tx 2. When the phase difference θ H1 of the propagation channel is larger than the absolute value | θ H1 |, the direction from the transmitting antenna element Tx 2 toward the transmitting antenna element Tx 1 is detected as the position shift direction of the receiving array antenna 210. In this case, the control unit 150 moves the reflecting units 141 and 142 in the direction from the transmission antenna element Tx 2 toward the transmission antenna element Tx 1 . The control unit 150 moves the reflection unit 141 and the reflection unit 142 in the same direction as the detected position shift direction of the reception array antenna 210 by, for example, the same distance as the position shift Δymm of the reception array antenna 210 to thereby propagate the propagation channel. Both of the phase differences θ H1 and θ H2 are brought close to the phase difference of 90 degrees. However, the present invention is not limited to this example, and the amount of deviation of each of the phase differences θ H1 and θ H2 of the propagation channel from the desired phase difference is limited to be within a predetermined range where a desired channel capacity can be obtained. The amount of movement of each of the reflecting part 141 and the reflecting part 142 is arbitrary. In this case, the movement amount of the reflection unit 141 and the movement amount of the reflection unit 142 may be different from each other.

図6は、本発明の第2の実施形態における位相差調整の効果を示す図である。ここで、図6(A)は、受信アレーアンテナ210の位置ずれΔyと位相差θH1,θH2の対応関係の一例を示し、図6(B)は、送信アレーアンテナ120と反射部141,142と伝搬チャネルのチャネル行列の要素h11,h21,h12,h22と受信アレーアンテナ210との関係を示す図である。図6において、横軸は、受信アレーアンテナ210の位置ずれΔymmを示し、左側の縦軸は、位相差θH1と位相差θH2を示す。なお、図6は、受信アレーアンテナ210の位置ずれΔy(mm)と同じ距離だけ反射部141、142をアクチュエータ161,162により移動させた場合の結果を示している。図6の例では、送信アレーアンテナ120から送信される信号の周波数は、60.48GHzに設定され、送信アレーアンテナ120と受信アレーアンテナ210との間の送受信間隔Dは、20mmに設定され、反射部141と反射部142との間の間隔d、即ち受信アレーアンテナ210の素子間隔dは、7.2mmに設定され、反射部141,142の各傾きは、40度に設定されている。 FIG. 6 is a diagram showing the effect of phase difference adjustment in the second embodiment of the present invention. Here, FIG. 6A shows an example of a correspondence relationship between the positional deviation Δy of the reception array antenna 210 and the phase differences θ H1 and θ H2 , and FIG. 6B shows the transmission array antenna 120 and the reflectors 141, 142 is a diagram illustrating a relationship between the element h 11 , h 21 , h 12 , h 22 of the channel matrix 142 of the propagation channel and the receiving array antenna 210. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the positional deviation Δymm of the receiving array antenna 210, and the left vertical axis indicates the phase difference θ H1 and the phase difference θ H2 . FIG. 6 shows the result when the reflecting portions 141 and 142 are moved by the actuators 161 and 162 by the same distance as the positional deviation Δy (mm) of the receiving array antenna 210. In the example of FIG. 6, the frequency of the signal transmitted from the transmission array antenna 120 is set to 60.48 GHz, the transmission / reception interval D between the transmission array antenna 120 and the reception array antenna 210 is set to 20 mm, and reflection is performed. The distance d between the part 141 and the reflecting part 142, that is, the element distance d of the receiving array antenna 210 is set to 7.2 mm, and the inclinations of the reflecting parts 141 and 142 are set to 40 degrees.

図6では、比較のため、反射部141,142を用いない通常の2×2MIMO伝送の場合の位置ずれに対する位相差の特性も示されており、送信アレーアンテナ120の素子間隔dは、受信アレーアンテナ210と同様に7.2mmに設定されている。図6から理解されるように、反射部141,142を用いない場合、受信アレーアンテナ210の位置ずれΔyが大きくなるにつれて、位相差θH1と位相差θH2が、それぞれ90度の位相差からずれていく傾向を示す。これに対し、反射部141,142を用いた場合、反射部141,142の位置を制御することにより、位相差θH1と位相差θH2を、それぞれ、90度の位相差に近づけることができる。 For comparison, FIG. 6 also shows the characteristics of the phase difference with respect to the positional deviation in the case of normal 2 × 2 MIMO transmission that does not use the reflection units 141 and 142. The element spacing d of the transmission array antenna 120 is the reception array. Similar to the antenna 210, it is set to 7.2 mm. As can be seen from FIG. 6, when the reflection units 141 and 142 are not used, as the positional deviation Δy of the receiving array antenna 210 increases, the phase difference θ H1 and the phase difference θ H2 are respectively determined from the phase difference of 90 degrees. Shows a tendency to shift. On the other hand, when the reflecting portions 141 and 142 are used, by controlling the positions of the reflecting portions 141 and 142, the phase difference θ H1 and the phase difference θ H2 can be brought close to a phase difference of 90 degrees, respectively. .

次に、図7を参照して、本実施形態における位相差調整のフローチャートについて説明する。
まず、ユーザが情報端末100に携帯端末200をかざす、もしくは設置すると(ステップST21)、情報端末100は、データ系列S1およびデータ系列S2の信号を送信する前に、トレーニング信号を送信する(ステップST22)。携帯端末200は、トレーニング信号を受信し、位相差推定部240は、複数の送信アンテナ素子Tx,Txに対応した複数の位相差θH1,θH2を推定する。そして、位相差推定部240は、伝搬チャネルの位相差を推定した後、位相差情報を制御部にフィードバックする(ステップST23)。
Next, a flowchart of phase difference adjustment in the present embodiment will be described with reference to FIG.
First, when the user holds or installs portable terminal 200 over information terminal 100 (step ST21), information terminal 100 transmits a training signal before transmitting signals of data series S1 and data series S2 (step ST22). ). The mobile terminal 200 receives the training signal, and the phase difference estimation unit 240 estimates a plurality of phase differences θ H1 and θ H2 corresponding to the plurality of transmission antenna elements Tx 1 and Tx 2 . Then, after estimating the phase difference of the propagation channel, the phase difference estimation unit 240 feeds back the phase difference information to the control unit (step ST23).

制御部150は、位相差推定部240が推定した複数の位相差θH1,θH2に基づいて、反射部141,142の位置を制御する処理を繰り返し行うことにより、所望のチャネル容量が得られるように反射部141,142の位置を制御する。具体的には、制御部150は、携帯端末200の位相差推定部240からフィードバックされた位相差θH1,θH2の数値が、90度の位相差を基準とした所定の範囲内に収まっているかどうかを判定する(ステップST24)。フィードバックされた位相差θH1,θH2の数値が所定の範囲内に収まっていれば(ステップST24:YES)、制御部150は、反射部141,142の位置の調整を終了し(ステップST26)、情報端末100は、データ系列S1およびデータ系列S2の信号の送信を開始する。 The control unit 150 repeatedly obtains a desired channel capacity by repeatedly performing the process of controlling the positions of the reflection units 141 and 142 based on the plurality of phase differences θ H1 and θ H2 estimated by the phase difference estimation unit 240. In this way, the positions of the reflecting portions 141 and 142 are controlled. Specifically, the control unit 150 sets the numerical values of the phase differences θ H1 and θ H2 fed back from the phase difference estimation unit 240 of the mobile terminal 200 within a predetermined range based on the phase difference of 90 degrees. It is determined whether or not (step ST24). If the values of the fed back phase differences θ H1 and θ H2 are within a predetermined range (step ST24: YES), control unit 150 ends the adjustment of the positions of reflecting units 141 and 142 (step ST26). The information terminal 100 starts transmission of signals of the data series S1 and the data series S2.

これに対し、携帯端末200からフィードバックされた位相差θH1,θH2の数値が90度の位相差を基準とした所定の範囲内に収まっていなければ(ステップST24:NO)、制御部150は、90度の位相差に近づくように、アクチュエータ161,162により反射部141,142の位置を機械的に制御し、反射部141,142の位置が可動範囲の上限に達しているかを判定する(ステップST25)。そして、制御部150は、フィードバックされた位相差θH1,θH2の数値が90度の位相差に近づくように、反射部141,142の各位置を制御する(ステップST26)。 On the other hand, if the numerical values of the phase differences θ H1 and θ H2 fed back from the mobile terminal 200 do not fall within a predetermined range based on the phase difference of 90 degrees (step ST24: NO), the control unit 150 The positions of the reflecting parts 141 and 142 are mechanically controlled by the actuators 161 and 162 so as to approach the phase difference of 90 degrees, and it is determined whether the positions of the reflecting parts 141 and 142 have reached the upper limit of the movable range ( Step ST25). And the control part 150 controls each position of the reflection parts 141 and 142 so that the numerical value of fed back phase difference (theta) H1 , (theta) H2 may approach 90 degree phase difference (step ST26).

そして、反射部141,142の各位置が可動範囲の上限に達していなければ(ステップST25:NO)、制御部150は、上記位相差θH1,θH2を90度の位相差に近づけるように、反射部141,142の各位置を繰り返し制御する(ステップST26)。そして、上記の繰り返し処理の過程で、90度の位相差からのずれが所定の範囲内に収まると(ステップST25:YES)、制御部150は、反射部141,142の各位置の調整を終了し(ステップST27)、情報端末100は、信号の送信を開始する。 If the positions of the reflecting portions 141 and 142 do not reach the upper limit of the movable range (step ST25: NO), the control unit 150 causes the phase differences θ H1 and θ H2 to approach the 90-degree phase difference. The respective positions of the reflecting portions 141 and 142 are repeatedly controlled (step ST26). When the deviation from the 90-degree phase difference falls within a predetermined range in the process of the above-described repetition processing (step ST25: YES), the control unit 150 ends the adjustment of the positions of the reflecting units 141 and 142. Then (step ST27), the information terminal 100 starts signal transmission.

<第3の実施形態>
次に、本発明の第3の実施形態を説明する。
上述した第1の実施形態および第2の実施形態では、反射部の傾きや位置を徐々に変化させ、伝搬チャネルの位相差を90度に近づけていくものとしたが、第3の実施形態は、データベースから制御値を取得して一度の処理で所望の90度の位相差に近づける。これにより、データ通信開始前の調整時間を短縮することを可能とする。第3の実施形態では、第1の実施形態の図1に示す構成を部分的に援用する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment and the second embodiment described above, the inclination and position of the reflecting portion are gradually changed so that the phase difference of the propagation channel approaches 90 degrees. However, the third embodiment Then, the control value is acquired from the database and brought close to the desired 90 degree phase difference in a single process. This makes it possible to shorten the adjustment time before starting data communication. In the third embodiment, the configuration shown in FIG. 1 of the first embodiment is partially used.

図8は、本発明の第3の実施形態における無線通信システム3の概略構成を示す構成図である。図8に示す第3の実施形態による無線通信システム3は、上述の図1に示す第1の実施形態による無線通信システム1の構成において、設定値DB(DB:データベース)170を更に備える。設定値DB170は、反射部141,142の傾きまたは位置の任意の初期値における送信アレーアンテナ120と受信アレーアンテナ210の最適な位置関係からの位置ずれΔyと、その位置ずれΔyにおいて位相差θH1,θH2を所望のチャネル容量が得られる所望の90度の位相差に近づけるための反射部の傾きまたは位置の最適値とを対応付けたテーブル(図示なし)を保持する。 FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of the wireless communication system 3 according to the third embodiment of the present invention. The wireless communication system 3 according to the third embodiment shown in FIG. 8 further includes a setting value DB (DB: database) 170 in the configuration of the wireless communication system 1 according to the first embodiment shown in FIG. The setting value DB 170 stores a positional deviation Δy from the optimal positional relationship between the transmitting array antenna 120 and the receiving array antenna 210 at an arbitrary initial value of the inclination or position of the reflecting portions 141 and 142, and a phase difference θ H1 in the positional deviation Δy. , Θ H2 is held in a table (not shown) in which the optimum values of the inclination or the position of the reflecting part for bringing the desired channel capacity close to a desired 90 degree phase difference is obtained.

制御部150は、携帯端末200からフィードバックされた推定された位相差情報に基づいて、設定値DB170から位相差θH1,θH2を所望の90度の位相差に近づけるための反射部141,142の傾きまたは位置の最適値を取得する。そして、制御部150は、反射部141,142の傾きまたは位置がそれぞれ上記最適値になるように、図1に示す第1の実施形態におけるアクチュエータ161,162により反射部141,142の傾きまたは位置を制御する。その他は、第1実施形態または第2の実施形態と同様である。 Based on the estimated phase difference information fed back from the mobile terminal 200, the control unit 150 reflects the phase differences θ H1 and θ H2 from the setting value DB 170 to a desired 90-degree phase difference. Get the optimal value of the slope or position of the. Then, the control unit 150 causes the actuators 161 and 162 in the first embodiment shown in FIG. 1 to incline or position the reflecting units 141 and 142 so that the inclinations or positions of the reflecting units 141 and 142 become the optimum values, respectively. To control. Others are the same as those in the first embodiment or the second embodiment.

次に、図9を参照して、本実施形態における位相差調整のフローチャートについて説明する。
まず、ユーザが情報端末100に携帯端末200をかざす、もしくは設置すると(ステップST31)、情報端末100は、データ系列S1およびデータ系列S2の信号を送信する前に、トレーニング信号を送信する(ステップST32)。携帯端末200は、トレーニング信号を受信し、位相差推定部240が、伝搬チャネルの位相差θH1,θH2を推定した後、位相差情報を制御部150にフィードバックする(ステップST33)。位相差推定部240からフィードバックされた位相差θH1,θH2の数値が90度の位相差を基準とした所定の範囲内に収まっていれば(ステップST34:YES)、制御部150は、反射部141,142の傾きまたは位置の調整を終了し(ステップST36)、情報端末100は、データ系列S1およびデータ系列S2の信号の送信を開始する。
Next, a flowchart of phase difference adjustment in the present embodiment will be described with reference to FIG.
First, when the user holds or installs portable terminal 200 over information terminal 100 (step ST31), information terminal 100 transmits a training signal before transmitting signals of data series S1 and data series S2 (step ST32). ). The mobile terminal 200 receives the training signal, and after the phase difference estimation unit 240 estimates the phase differences θ H1 and θ H2 of the propagation channels, the phase difference information is fed back to the control unit 150 (step ST33). If the numerical values of the phase differences θ H1 and θ H2 fed back from the phase difference estimation unit 240 are within a predetermined range based on the phase difference of 90 degrees (step ST34: YES), the control unit 150 reflects the light. The adjustment of the inclinations or positions of the units 141 and 142 is ended (step ST36), and the information terminal 100 starts transmission of signals of the data series S1 and the data series S2.

これに対し、携帯端末200からフィードバックされた位相差θH1,θH2の数値が所望の90度の位相差を基準とした所定の範囲内に収まっていなければ(ステップST34:NO)、制御部150は、設定値DB170から、位相差θH1,θH2を90度の位相差に近づけるための反射部141,142の傾きまたは位置の最適値を取得し、反射部141,142の傾きまたは位置が最適値になるように、アクチュエータ161,162を駆動して反射部141,142の傾きまたは位置を制御する(ステップST35)。その後、情報端末100は、信号の送信を開始する。
なお、第3の実施形態では、反射部141,142の傾きまたは位置の何れか一方のみを制御する場合について説明したが、この例に限定されず、反射部141,142の傾きおよび位置の両方を制御してもよい。
On the other hand, if the numerical values of the phase differences θ H1 and θ H2 fed back from the mobile terminal 200 are not within a predetermined range based on the desired 90-degree phase difference (step ST34: NO), the control unit 150 obtains the optimum value of the inclination or position of the reflecting portions 141 and 142 for making the phase differences θ H1 and θ H2 approach the phase difference of 90 degrees from the set value DB 170, and the inclination or position of the reflecting portions 141 and 142. The actuators 161 and 162 are driven so that the inclination or the position of the reflecting portions 141 and 142 is controlled so that becomes an optimum value (step ST35). Thereafter, the information terminal 100 starts signal transmission.
In the third embodiment, the case where only one of the inclination and the position of the reflecting portions 141 and 142 is controlled has been described. However, the present invention is not limited to this example, and both the inclination and the position of the reflecting portions 141 and 142 are controlled. May be controlled.

上述した各実施形態では、本発明を無線通信システムとして表現したが、本発明は、無線通信方法として表現することもできる。この場合、本発明による無線通信方法は、複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナと、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子から放射される電波の放射方向に配置され、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子から放射された信号を前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子の方向へ反射する反射部と、を備えた無線通信システムによる無線通信方法であって、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定手順と、前記位相差推定手順により推定された位相差に基づいて、前記反射部の傾きおよび位置の何れか一方または両方を制御する制御手順と、を含むことを特徴とする無線通信方法として表現することができる。
上記の各施形態による無線通信システムに対応した無線通信方法において、位相差推定手順は、各実施形態における位相差推定部240の動作または処理に相当し、制御手順は、各実施形態における制御部150の動作または処理に相当する。
In each of the above-described embodiments, the present invention is expressed as a wireless communication system, but the present invention can also be expressed as a wireless communication method. In this case, the wireless communication method according to the present invention radiates from a transmission array antenna configured from a plurality of transmission antenna elements, a reception array antenna configured from a plurality of reception antenna elements, and each transmission antenna element of the transmission array antenna. A reflection unit that is arranged in a radiation direction of the radio wave and reflects a signal radiated from each transmission antenna element of the transmission array antenna in a direction of each reception antenna element of the reception array antenna. A wireless communication method comprising: a phase difference estimation procedure for estimating a phase difference of a propagation channel formed between each transmitting antenna element of the transmitting array antenna and each receiving antenna element of the receiving array antenna; and the phase difference Based on the phase difference estimated by the estimation procedure, either one of the inclination and the position of the reflection unit or It can be expressed as a wireless communication method characterized by comprising: a control step of controlling the person.
In the wireless communication method corresponding to the wireless communication system according to each embodiment described above, the phase difference estimation procedure corresponds to the operation or processing of the phase difference estimation unit 240 in each embodiment, and the control procedure is the control unit in each embodiment. This corresponds to 150 operations or processes.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意の変形や修正等が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and arbitrary modifications and corrections can be made without departing from the gist of the present invention.

1,3…無線通信システム、100…情報端末、111,112…送信部、120…送信アレーアンテナ、130…電波吸収体、141,142…反射部、150…制御部、161,162…アクチュエータ、170…設定値DB、200…携帯端末、210…受信アレーアンテナ、220…ウェイト演算部、231,232…受信部、240…位相差推定部、Tx,Tx,Rx,Rx…アンテナ素子、ST1〜ST7,ST21〜ST27,ST31〜ST36…処理ステップ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,3 ... Wireless communication system, 100 ... Information terminal, 111, 112 ... Transmission part, 120 ... Transmission array antenna, 130 ... Radio wave absorber, 141, 142 ... Reflection part, 150 ... Control part, 161, 162 ... Actuator, 170 ... setting value DB, 200 ... mobile terminal, 210 ... reception array antenna, 220 ... weight calculation unit, 231, 232 ... reception unit, 240 ... phase difference estimation unit, Tx 1 , Tx 2 , Rx 1 , Rx 2 ... antenna Element, ST1 to ST7, ST21 to ST27, ST31 to ST36 ... processing steps.

Claims (10)

複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナとを備えた無線通信システムであって、
前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子ごとに当該送信アンテナ素子から放射される電波の放射方向に配置され、当該送信アンテナ素子から放射された信号を前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子の方向へ反射する複数の反射部と、
前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定部と、
前記位相差推定部により推定された位相差に基づいて、前記反射部の傾きおよび位置の何れか一方または両方を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする無線通信システム。
A wireless communication system comprising a transmission array antenna composed of a plurality of transmission antenna elements and a reception array antenna composed of a plurality of reception antenna elements,
Wherein disposed from said transmit antenna elements in each transmitting antenna elements of the transmitting array antenna in the radiation direction of the radio waves radiated, reflected signals emitted from the transmitting antenna elements in the direction of the receiving antenna elements of the receiving array antennas A plurality of reflective portions to be
A phase difference estimation unit that estimates a phase difference of a propagation channel formed between each transmission antenna element of the transmission array antenna and each reception antenna element of the reception array antenna;
Based on the phase difference estimated by the phase difference estimation unit, a control unit that controls either or both of the inclination and the position of the reflection unit;
A wireless communication system comprising:
前記送信アレーアンテナは、
第1の送信アンテナ素子と第2の送信アンテナ素子から構成され、
前記受信アレーアンテナは、
第1の受信アンテナ素子と第2の受信アンテナ素子から構成され、
前記制御部は、
記第1の送信アンテナ素子から前記第1の受信アンテナ素子への第1の経路における電波の位相回転量と前記第1の送信アンテナ素子から前記第2の受信アンテナ素子への第2の経路における電波の位相回転量との差である第1の位相差と、前記第2の送信アンテナ素子から前記第1の受信アンテナ素子への第3の経路における電波の位相回転量と前記第2の送信アンテナ素子から前記第2の受信アンテナ素子への第4の経路における電波の位相回転量との差である第2の位相差に基づいて、前記反射部の傾きおよび位置の何れか一方または両方を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
The transmitting array antenna is
A first transmitting antenna element and a second transmitting antenna element;
The receiving array antenna is
A first receiving antenna element and a second receiving antenna element;
The controller is
Second from the previous SL first transmit antenna the first the and phase rotation amount of radio waves in the path of the first transmission antenna elements from element Previous Symbol first receive antenna element Previous Stories second receive antenna elements said first phase difference is a difference between the phase rotation amount of radio waves in the path, the pre-Symbol third phase rotation amount of radio waves in the path from the second transmit antenna element to said first receive antenna elements Based on the second phase difference, which is the difference from the phase rotation amount of the radio wave in the fourth path from the second transmitting antenna element to the second receiving antenna element, one of the inclination and the position of the reflecting portion. One or both are controlled. The wireless communication system according to claim 1, wherein one or both are controlled.
前記制御部は、
前記第1の位相差が前記第2の位相差よりも大きい場合、前記第1の送信アンテナ素子から前記第2の送信アンテナ素子に向かう方向に前記反射部を移動させる
ことを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。
The controller is
The said reflection part is moved to the direction which goes to the said 2nd transmission antenna element from the said 1st transmission antenna element, when the said 1st phase difference is larger than the said 2nd phase difference. The wireless communication system according to 2.
前記位相差推定部は、
前記複数の送信アンテナ素子に対応した複数の位相差を推定し、
前記制御部は、
前記位相差推定部が推定した前記複数の位相差に基づいて、前記反射部の傾きと位置の何れか一方または両方を制御する処理を繰り返し行うことにより、所望のチャネル容量が得られるように前記反射部の傾きまたは位置を制御する
ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の無線通信システム。
The phase difference estimator is
Estimating a plurality of phase differences corresponding to the plurality of transmitting antenna elements;
The controller is
Based on the plurality of phase differences estimated by the phase difference estimation unit, by repeatedly performing a process of controlling either or both of the inclination and the position of the reflection unit, the desired channel capacity can be obtained. The wireless communication system according to any one of claims 1 to 3, wherein an inclination or a position of the reflection unit is controlled.
前記制御部は、
前記反射部の傾きまたは位置の任意の初期値における前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナの最適な位置関係からの位置ずれに対する複数の位相差と、前記位置ずれ量において所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための反射部の傾きまたは位置とが対応付けされたテーブルを保持し、前記位相差推定部が推定した前記複数の位相差に基づいて、前記テーブルから所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための反射部の傾きまたは位置を取得し、前記反射部の傾きまたは位置が前記テーブルから取得した傾きまたは位置になるように前記反射部の傾きまたは位置を制御する
ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の無線通信システム。
The controller is
A desired channel capacity can be obtained in a plurality of phase differences with respect to a positional deviation from an optimum positional relationship between the transmitting array antenna and the receiving array antenna at an arbitrary initial value of the inclination or position of the reflecting section and the positional deviation amount. It holds a table in which the inclination or position of the reflecting portion is associated to approximate the phase difference, on the basis of the phase difference of the plurality of phase difference estimation unit has estimated the desired channel capacity from the table is obtained An inclination or position of the reflecting part for approaching a phase difference is acquired, and the inclination or position of the reflecting part is controlled so that the inclination or position of the reflecting part becomes the inclination or position acquired from the table. The wireless communication system according to any one of claims 1 to 3.
複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、
複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナと、
前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子ごとに当該送信アンテナ素子から放射される電波の放射方向に配置され、当該送信アンテナ素子から放射された信号を前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子の方向へ反射する複数の反射部と、
を備えた無線通信システムによる無線通信方法であって、
前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定手順と、
前記位相差推定手順により推定された位相差に基づいて、前記反射部の傾きおよび位置の何れか一方または両方を制御する制御手順と、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
A transmission array antenna composed of a plurality of transmission antenna elements;
A receiving array antenna composed of a plurality of receiving antenna elements;
Wherein disposed from said transmit antenna elements in each transmitting antenna elements of the transmitting array antenna in the radiation direction of the radio waves radiated, reflected signals emitted from the transmitting antenna elements in the direction of the receiving antenna elements of the receiving array antennas A plurality of reflective portions to be
A wireless communication method by a wireless communication system comprising:
A phase difference estimation procedure for estimating a phase difference of a propagation channel formed between each transmission antenna element of the transmission array antenna and each reception antenna element of the reception array antenna;
Based on the phase difference estimated by the phase difference estimation procedure, a control procedure for controlling either or both of the inclination and the position of the reflection unit;
A wireless communication method comprising:
前記送信アレーアンテナは、
第1の送信アンテナ素子と第2の送信アンテナ素子から構成され、
前記受信アレーアンテナは、
第1の受信アンテナ素子と第2の受信アンテナ素子から構成され、
前記制御手順では、
記第1の送信アンテナ素子から前記第1の受信アンテナ素子への第1の経路における電波の位相回転量と前記第1の送信アンテナ素子から前記第2の受信アンテナ素子への第2の経路における電波の位相回転量との差である第1の位相差と、前記第2の送信アンテナ素子から前記第1の受信アンテナ素子への第3の経路における電波の位相回転量と前記第2の送信アンテナ素子から前記第2の受信アンテナ素子への第4の経路における電波の位相回転量との差である第2の位相差に基づいて、前記反射部の傾きおよび位置の何れか一方または両方を制御する
ことを特徴とする請求項6に記載の無線通信方法。
The transmitting array antenna is
A first transmitting antenna element and a second transmitting antenna element;
The receiving array antenna is
A first receiving antenna element and a second receiving antenna element;
In the control procedure,
Second from the previous SL first transmit antenna the first the and phase rotation amount of radio waves in the path of the first transmission antenna elements from element Previous Symbol first receive antenna element Previous Stories second receive antenna elements said first phase difference is a difference between the phase rotation amount of radio waves in the path, the pre-Symbol third phase rotation amount of radio waves in the path from the second transmit antenna element to said first receive antenna elements Based on the second phase difference, which is the difference from the phase rotation amount of the radio wave in the fourth path from the second transmitting antenna element to the second receiving antenna element, one of the inclination and the position of the reflecting portion. One or both are controlled. The wireless communication method according to claim 6.
前記制御手順では、
前記第1の位相差が前記第2の位相差よりも大きい場合、前記第1の送信アンテナ素子から前記第2の送信アンテナ素子に向かう方向に前記反射部を移動させる
ことを特徴とする請求項7に記載の無線通信方法。
In the control procedure,
The said reflection part is moved to the direction which goes to the said 2nd transmission antenna element from the said 1st transmission antenna element, when the said 1st phase difference is larger than the said 2nd phase difference. 8. The wireless communication method according to 7.
前記位相差推定手順では、
前記複数の送信アンテナ素子に対応した位相差を推定し、
前記制御手順では、
前記位相差推定手順で推定した前記複数の位相差に基づいて、前記反射部の傾きと位置の何れか一方または両方を制御する処理を繰り返し行うことにより、所望のチャネル容量が得られるように前記反射部の傾きまたは位置を制御する
ことを特徴とする請求項6から請求項8の何れか1項に記載の無線通信方法。
In the phase difference estimation procedure,
Estimating a phase difference corresponding to the plurality of transmitting antenna elements;
In the control procedure,
Based on the plurality of phase differences estimated in the phase difference estimation procedure, by repeatedly performing a process for controlling either or both of the inclination and the position of the reflection unit, the desired channel capacity can be obtained. The wireless communication method according to any one of claims 6 to 8, wherein the inclination or the position of the reflection unit is controlled.
前記制御手順では、
前記反射部の傾きまたは位置の任意の初期値における前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナの最適な位置関係からの位置ずれに対する複数の位相差と、前記位置ずれ量において所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための反射部の傾きまたは位置が対応付けされたテーブルから、前記位相差推定手順で推定した前記複数の位相差に基づいて、所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための前記反射部の傾きまたは位置を取得し、前記反射部の傾きまたは位置が前記テーブルから取得した傾きまたは位置になるように前記反射部の傾きまたは位置を制御する
ことを特徴とする請求項6から請求項8の何れか1項に記載の無線通信方法。
In the control procedure,
A desired channel capacity can be obtained in a plurality of phase differences with respect to a positional deviation from an optimum positional relationship between the transmitting array antenna and the receiving array antenna at an arbitrary initial value of the inclination or position of the reflecting section and the positional deviation amount. Based on the plurality of phase differences estimated in the phase difference estimation procedure from the table in which the inclination or position of the reflecting unit for approaching the phase difference is associated, the phase difference for obtaining a desired channel capacity is obtained. The inclination or position of the reflection part is acquired, and the inclination or position of the reflection part is controlled so that the inclination or position of the reflection part becomes the inclination or position acquired from the table. The wireless communication method according to claim 8.
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