JP6652482B2 - 基地局装置及び無線通信システム - Google Patents

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本発明は、ＭＩＭＯ伝送に関する。

ミリ波等の高い周波数帯を用いて近距離で短時間のうちに大容量のデータファイルの無線伝送を実施する「タッチアンドゲット」の無線通信システムでは、ユーザが端末装置を意図的に基地局装置に近接させる無線伝送を実施する（例えば、非特許文献１参照）。そのため、通信距離は数ｃｍとなる。伝送レートを向上させる手法としては、ＭＩＭＯ（Multiple-input and multiple-output）伝送技術の適用が有効である。特に、こうした利用形態の無線通信システムにおける近距離かつ見通しのある電波伝搬環境でＭＩＭＯ伝送を行う場合、送信機及び受信機のアンテナアレーを構成する各アンテナ素子間の伝搬経路長差を利用してＭＩＭＯ伝送を行う「見通しＭＩＭＯ」の伝送状態となる。

見通しＭＩＭＯにおいて、伝送路容量は、アンテナアレーの配置に大きな影響を受ける（例えば、特許文献１〜３参照）。図１０は、アンテナアレーの配置が理想的な場合の一例を示す図である。図１１は、アンテナアレーの配置にずれが生じている場合の一例を示す図である。無線通信システム１０００は、端末装置１と、基地局装置２とを備える。端末装置１は、複数のアンテナ素子で構成されるアンテナアレー１１を備える。基地局装置２は、複数のアンテナ素子で構成されるアンテナアレー２１を備える。

端末装置１のアンテナアレー１１と、基地局装置２のアンテナアレー２１とは正面で向かい合い、アンテナアレー間の電波伝搬環境が見通し伝搬環境となる。見通し伝搬環境においてＭＩＭＯ伝送を実施し高い伝送路容量を得るには、アンテナアレーの素子間隔として伝送距離に応じて最適な間隔を設定すればよい。このような、見通し伝搬環境におけるＭＩＭＯ伝送の手法を見通しＭＩＭＯと記載する。見通しＭＩＭＯでアンテナの素子間隔が最適であれば、ＭＩＭＯ伝送路は互いに直交に近い状態となり、ｉ.ｉ.ｄ.伝送路を超える高い容量が得られる。

一方、図１１に示すように、端末装置１の配置にずれがあり、アンテナアレー２１とアンテナアレー１１とが正面で向かい合わないような状態になると、見通しＭＩＭＯ伝送路応答の直交性が劣化し空間相関が増大するため、結果的に伝送路容量が小さくなる。これは、変調信号を伝送する際に符号誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）が増大する原因となる。

特許第５７５９４２７号公報 特許第５７７０６９１号公報 特開２０１４−２３９３９１号公報

"Analyses of Antenna Displacement in Short-Range ＭＩＭＯ Transmission over Millimeter-Wave", IEICE Transactions on Communications 94-B,NO. 10, OCTOBER 2011, p.2891-2895

上記のように、見通しＭＩＭＯでは、アンテナアレーの配置が理想的な場合、高い伝送路容量を得ることができる一方、アンテナアレーの位置関係が理想的な状態からずれた場合にはＭＩＭＯ伝送路を構成する各伝送経路の間の空間相関が急激に増大して伝送路容量が極端に劣化してしまうという問題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、アンテナアレーの位置ずれによる伝送品質の急激な劣化を低減することができる技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、電波を反射する材質で構成され、一部に開口部が設けられた電波反射箱と、前記電波反射箱の内部に備えられる、複数のアンテナ素子で構成され、ビーム方向が前記開口部と異なる方向に向くように設置されたアンテナアレーと、を備える基地局装置である。

本発明の一態様は、上記の基地局装置であって、前記電波反射箱の内壁面には凹凸がある。

本発明の一態様は、上記の基地局装置であって、前記アンテナアレーを構成する各アンテナ素子は、前記電波反射箱の内部に一部又全てが異なる向きで分散して配置される。

本発明の一態様は、上記の基地局装置であって、前記開口部に前記アンテナアレーが前記開口部を見通す方向に対して放射又は受信する電波と直交する偏波の電波のみを通過するスリット板を備える。

本発明の一態様は、上記の基地局装置であって、前記開口部の内側又は外側に、誘電体で作られたレンズをさらに備える。

本発明の一態様は、上記の基地局装置であって、前記電波反射箱の内部に設置され、電波を反射するとともに、状態を変化させることが可能な構造物と、前記電波反射箱の内部に設置され、前記アンテナアレーから送信された試験信号を受信する観測用アンテナと、前記観測用アンテナで受信された前記試験信号に基づいて遅延広がり又は空間相関を測定し、該測定の結果から前記構造物の状態を変化させる制御を行う伝搬観測回路と、をさらに備える。

本発明の一態様は、上記の基地局装置であって、前記電波反射箱の内部に設置され、電波を反射するとともに、状態を変化させることが可能な構造物と、前記アンテナアレーで受信された試験信号に基づいて遅延広がり又は空間相関を測定し、該測定の結果から前記構造物の状態を変化させる制御を行う伝搬観測回路と、をさらに備え、前記アンテナアレーは、自装置と通信を行う端末装置に備えられる複数のアンテナ素子で構成されるアンテナアレーから送信された前記試験信号を受信する。

本発明の一態様は、電波を反射する材質で構成され、一部に開口部が設けられた電波反射箱と、前記電波反射箱の内部に備えられる、複数のアンテナ素子で構成され、ビーム方向が前記開口部と異なる方向に向くように設置されたアンテナアレーと、を備える基地局装置と、前記開口部に向かい合うように配置されている、複数のアンテナ素子で構成されるアンテナアレーを備える端末装置と、を備える無線通信システムである。

本発明により、アンテナアレーの位置ずれによる伝送品質の急激な劣化を低減することが可能となる。

第１の実施形態における無線通信システム１００のシステム構成を表す構成図である。 伝送路容量と、端末装置１０のアンテナアレー１０１の位置の関係を示す模式図である。 第２の実施形態における無線通信システム１００ａのシステム構成を表す構成図である。 第３の実施形態における無線通信システム１００ｂのシステム構成を表す構成図である。 第４の実施形態における無線通信システム１００ｃのシステム構成を表す構成図である。 第５の実施形態における無線通信システム１００ｄのシステム構成を表す構成図である。 第６の実施形態における無線通信システム１００ｅのシステム構成を表す構成図である。 第７の実施形態における無線通信システム１００ｆのシステム構成を表す構成図である。 各実施形態における無線通信システムの適用例を示す図である。 アンテナアレーの配置が理想的な場合の一例を示す図である。 アンテナアレーの配置にずれが生じている場合の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における無線通信システム１００のシステム構成を表す構成図である。無線通信システム１００は、端末装置１０及び基地局装置２０を備える。端末装置１０と基地局装置２０とは、ミリ波等の高い周波数帯を用いて近距離で通信を行う。
端末装置１０は、ユーザによって携帯される通信装置である。端末装置１０は、例えばスマートフォン、携帯電話、タブレット端末、ノートパソコン、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器等の情報処理装置を用いて構成される。端末装置１０は、アンテナアレー１０１を備える。アンテナアレー１０１は、複数のアンテナ素子で構成される。

基地局装置２０は、端末装置１０との間で無線通信を行う。無線通信には、無線ＬＡＮ（Local Area Network）が用いられてもよいし、Ｗｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity）（登録商標）が用いられてもよい。基地局装置２０は、電波反射箱２０１及びアンテナアレー２０２を備える。電波反射箱２０１は、電波を反射する材質で構成され、一部に開口部２０３が設けられている。例えば、電波反射箱２０１は、内壁が導体等で構成される。アンテナアレー２０２は、複数のアンテナ素子で構成される。なお、アンテナアレー２０２は、電波反射箱２０１内に備えられる。

アンテナアレー２０２は、放射指向性の強い方向（以下「ビーム方向」と記載）を開口部２０３に向けて設置するのではなく、図１に示すように、開口部２０３とは別の方向に向けて設置するか、又は、アンテナアレー２０２のビーム方向に電波反射箱２０１の壁があるように設置し、アンテナアレー１０１との間に見通し電波伝搬が無いようにするのがよい。
第１の実施形態では、端末装置１０は、アンテナアレー１０１が開口部２０３に向かい合うように配置される。

以上のように構成された無線通信システム１００によれば、端末装置１０又は基地局装置２０のいずれかのアンテナアレーから放射された電波が、電波反射箱２０１において多数回反射したのち他方のアンテナアレーに到達するため、ＭＩＭＯ伝送路としては各伝搬経路における伝送路応答の間の相関が小さくなる。これにより、端末装置１０と基地局装置２０のアンテナアレーの位置ずれの大きさが増大したとしても伝送品質が急激に劣化してしまうことが無い。そのため、アンテナアレーの位置ずれによる伝送品質の急激な劣化を低減することが可能になる。

上記効果について図２を用いて説明する。図２は、伝送路容量と、端末装置１０のアンテナアレー１０１の位置（図２では、端末位置と表記）の関係を示す模式図である。図２において、端末位置＝０で示す位置が中心（基地局装置２０のアンテナアレー２０２と、端末装置１０のアンテナアレー１０１とが位置ずれがなく正面で向かう位置）を表し、矢印３０で示す方向に向かうほど基地局装置２０のアンテナアレー２０２と、端末装置１０のアンテナアレー１０１との位置ずれが大きいことを表す。

通常の無線通信システムの場合、遷移線３１に示すように、見通しＭＩＭＯの伝送特性となるため、端末装置１０を中心に配置した場合には最大の伝送路容量が得られるが、端末位置がずれるにしたがい伝送路容量が急激に低下する。
一方、本発明における無線通信システム１００の場合、遷移線３２に示すように、端末装置１０が中心（端末位置＝０を、端末装置１０のアンテナアレー１０１の中心が開口部２０３の中心にある状態と定義する）の場合には、従来の無線通信システムに比べてやや低い伝送路容量となる。この理由は以下の通りである。見通しＭＩＭＯの特徴は、背景技術の説明で述べた通り、図１０で示したような、端末装置１のアンテナアレー１１と、基地局装置２のアンテナアレー２１とが正面で向かい合う理想的な状態では、マルチパスに富んだ環境でのＭＩＭＯの平均的容量（i.i.d.伝送路での容量）を超える伝送路容量が得られる点にある。したがって、本発明によるＭＩＭＯ伝送（マルチパスに富んだ環境でのＭＩＭＯ伝送）では、従来の無線通信システム（見通しＭＩＭＯ）よりもやや低い伝送路容量となる。しかし、端末位置がずれても空間相関の大きさは大きくは変わらない（理想的なｉ.ｉ.ｄ.伝送路が実現できていれば相関は変わらない）ため、端末位置のずれ、つまり基地局装置２０のアンテナアレー２０２と、端末装置１０のアンテナアレー１０１との位置ずれによる伝送路容量の劣化は従来の無線通信システムに比べて小さく抑えられる。

＜変形例＞
端末装置１０は、開口部２０３を塞ぐように配置されてもよい。
端末装置１０にも電波反射箱を設けて、電波反射箱内にアンテナアレー１０１を備えられるように構成されてもよい。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態における無線通信システム１００ａのシステム構成を表す構成図である。第２の実施形態では、電波反射箱の内壁面には凹凸が設けられ、端末装置の表面の一部に電波を反射する反射素材が設けられる。無線通信システム１００ａは、端末装置１０ａ及び基地局装置２０ａを備える。
端末装置１０ａは、アンテナアレー１０１及び反射素材１０２を備える。アンテナアレー１０１は、複数のアンテナ素子で構成される。反射素材１０２は、できるだけ反射率の高い素材で構成されることが望ましい。反射素材１０２は、端末装置１０ａの表面の一部に設けられる。

基地局装置２０ａは、電波反射箱２０１ａ及びアンテナアレー２０２を備える。電波反射箱２０１ａは、電波を反射する材質で構成され、一部に開口部２０３が設けられている。また、電波反射箱２０１ａの内壁面には凹凸２０１−１が設けられる。凹凸２０１−１は、例えば丸めたのち展開したアルミ箔等を利用して構成される。なお、アンテナアレー２０２は、図１でも示したように、ビーム方向を開口部２０３に向けて設置するのではなく、開口部２０３とは別の方向に向けて設置するか、又は、アンテナアレー２０２のビーム方向に電波反射箱２０１ａの壁があるように設置し、アンテナアレー１０１との間に見通し電波伝搬が無いようにするのがよい。

以上のように構成された無線通信システム１００ａによれば、電波反射箱２０１ａ内に凹凸２０１−１が設けられる。これにより、凹凸がない場合に比べてより電波が乱反射される。したがって、ＭＩＭＯ伝送路としては各伝搬経路における伝送路応答の間の相関が小さくなる。これにより、端末装置１０ａと基地局装置２０ａのアンテナアレーの位置ずれの大きさが増大したとしても伝送品質が急激に劣化してしまうことが無い。そのため、アンテナアレーの位置ずれによる伝送品質の急激な劣化を低減することが可能になる。

また、図３に示すように、端末装置１０ａの表面には反射素材１０２が設けられる。このように構成されることによって、端末装置１０ａの表面で電波を反射させることができ、いったん開口部２０３から漏れた電波を再び電波反射箱２０１ａの中に戻すことができる。これにより、電波は反射を繰り返すため、より空間相関の低いＭＩＭＯ伝送路応答を作り出すことが可能になる。そのため、アンテナアレーの位置ずれによる伝送品質の急激な劣化をさらに低減することが可能になる。

＜変形例＞
第２の実施形態は、第１の実施形態と同様に変形例されてもよい。

（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態における無線通信システム１００ｂのシステム構成を表す構成図である。第３の実施形態では、基地局装置が備えるアンテナアレーを構成する各アンテナ素子が電波反射箱の中に一部又全てが異なる向きで分散して配置される。無線通信システム１００ｂは、端末装置１０及び基地局装置２０ｂを備える。端末装置１０は、第１の実施形態における端末装置１０と同様の構成であるため説明を省略する。

基地局装置２０ｂは、電波反射箱２０１及びアンテナアレー２０２を備える。電波反射箱２０１は、電波を反射する材質で構成され、一部に開口部２０３が設けられている。アンテナアレー２０２は、複数のアンテナ素子２０２−ｎ（ｎは２以上の整数）で構成される。第３の実施形態におけるアンテナアレー２０２を構成する各アンテナ素子２０２−ｎは、図４に示すように電波反射箱２０１内に互いに離して設置される。なお、各アンテナ素子２０２−ｎの偏波の向きはランダムでよい。

以上のように構成された無線通信システム１００ｂによれば、各アンテナ素子２０２−ｎが電波反射箱２０１内に分散して配置される。各アンテナ素子２０２−ｎは、電波反射箱２０１内の小さいエリアにまとめて配置、整列するよりも電波反射箱２０１内に互いに離して設置したほうが、空間相関の低いＭＩＭＯ伝送路応答特性を期待することができる。そして、この時の偏波の向きをランダムにしたほうが空間相関のさらに低いＭＩＭＯ伝送路応答特性を期待できる。そのため、アンテナアレーの位置ずれによる伝送品質の急激な劣化を低減することが可能になる。

＜変形例＞
第３の実施形態は、第１の実施形態と同様に変形例されてもよい。

（第４の実施形態）
図５は、第４の実施形態における無線通信システム１００ｃのシステム構成を表す構成図である。第４の実施形態では、基地局装置が、電波反射箱の開口部にスリット板（偏光板）２０４を備え、アンテナアレー２０２ｃが放射又は受信する電波と直交する偏波の電波のみを透過する。無線通信システム１００ｃは、端末装置１０ｃ及び基地局装置２０ｃを備える。

端末装置１０ｃは、アンテナアレー１０１ｃ及び反射素材１０２を備える。アンテナアレー１０１ｃは、複数のアンテナ素子で構成される。アンテナアレー１０１ｃは、特定の偏波の電波のみを放射する、又は、特定の偏波の電波のみを受信する。本実施形態では、アンテナアレー１０１ｃは、水平偏波の電波のみを放射する又は水平偏波の電波のみを受信する。反射素材１０２は、できるだけ反射率の高い素材で構成されることが望ましい。反射素材１０２は、端末装置１０ａの表面の一部に設けられるが、必ずしも設けなくてもよい。

基地局装置２０ｃは、電波反射箱２０１、アンテナアレー２０２ｃ及びスリット板２０４を備える。電波反射箱２０１は、電波を反射する材質で構成され、一部に開口部２０３が設けられている。アンテナアレー２０２ｃは、複数のアンテナ素子で構成される。アンテナアレー２０２ｃは、少なくとも開口部２０３を見通す方向に対しては、アンテナアレー１０１ｃが受信する電波と直交する偏波の電波のみを放射する、又は、アンテナアレー１０１ｃが放射する電波と直交する偏波の電波のみを受信する。本実施形態では、アンテナアレー２０２ｃは、少なくとも開口部２０３を見通す方向に対しては、垂直偏波の電波のみを放射する又は垂直偏波の電波のみを受信する。スリット板２０４は、アンテナアレー２０２ｃが開口部２０３を見通す方向に対して放射又は受信する電波と直交する偏波の電波のみを通過する。本実施形態では、スリット板２０４は、水平偏波の電波のみを通過する。

以上のように構成された無線通信システム１００ｃによれば、基地局装置２０ｃのスリット板２０４は、１方向の偏波のみ（図５では水平偏波のみ）を透過させ、交差偏波（図５では垂直偏波）を電波反射箱２０１内で反射させる。偏波が垂直から水平に回るほど、電波反射箱２０１内で多くの回数反射した電波のみスリット板２０４を通過できるので、多数の多重反射により空間相関の大幅な低下が見込まれる。これにより、端末装置１０と基地局装置２０のアンテナアレーの位置ずれの大きさが増大したとしても伝送品質が急激に劣化してしまうことが無い。そのため、アンテナアレーの位置ずれによる伝送品質の急激な劣化を低減することが可能になる。

また、無線通信システム１００ｃでは、端末装置１０ｃのアンテナアレー１０１ｃで受信されない交差偏波成分は開口部２０３から放射されないため、その分のエネルギーの無駄を省くことができる効果が見込める。

＜変形例＞
第４の実施形態は、第１の実施形態と同様に変形例されてもよい。
本実施形態では、アンテナアレー１０１ｃが特定の偏波の電波として水平偏波の電波のみを放射又は受信する構成を示し、アンテナアレー２０２ｃが、少なくとも開口部２０３を見通す方向に対しては、垂直偏波の電波のみを放射又は受信する構成を示したが、これに限定される必要はない。例えば、アンテナアレー１０１ｃが、特定の偏波の電波として垂直偏波の電波のみを放射又は受信する構成で、アンテナアレー２０２ｃが、少なくとも開口部２０３を見通す方向に対しては、水平偏波の電波のみを放射又は受信する構成であってもよい。このように構成される場合、スリット板２０４は、垂直偏波の電波のみを通過するように構成される。

（第５の実施形態）
図６は、第５の実施形態における無線通信システム１００ｄのシステム構成を表す構成図である。第５の実施形態では、基地局装置が、開口部の内側に、誘電体で作られたレンズを備え、電波反射箱内から開口部に向かう電波を端末装置のアンテナアレーに集束する。無線通信システム１００ｄは、端末装置１０ｃ及び基地局装置２０ｄを備える。端末装置１０ｃは、第４の実施形態における端末装置１０ｃと同様の構成であるため説明を省略する。

基地局装置２０ｄは、電波反射箱２０１、アンテナアレー２０２ｃ、スリット板２０４及びレンズ２０５を備える。電波反射箱２０１は、電波を反射する材質で構成され、一部に開口部２０３が設けられている。アンテナアレー２０２ｃは、複数のアンテナ素子で構成される。アンテナアレー２０２ｃは、少なくとも開口部２０３を見通す方向に対しては、アンテナアレー１０１ｃが受信する電波と直交する偏波の電波のみを放射する、又は、アンテナアレー１０１ｃが放射する電波と直交する偏波の電波のみを受信する。本実施形態では、アンテナアレー２０２ｃは、少なくとも開口部２０３を見通す方向に対しては、垂直偏波の電波のみを放射する又は垂直偏波の電波のみを受信する。スリット板２０４は、アンテナアレー２０２ｃが開口部２０３を見通す方向に対して放射又は受信する電波と直交する偏波の電波のみを通過する。本実施形態では、スリット板２０４は、水平偏波の電波のみを通過する。レンズ２０５は、誘電体で構成され、電波反射箱２０１内の電波を集束する。

以上のように構成された無線通信システム１００ｄによれば、レンズ２０５により電波反射箱２０１内から開口部２０３に向かう電波を、アンテナアレー１０１ｃのほうに集中させることができる。
また、電波反射箱２０１の多重反射で生じるスリットへの入射角が大きい信号をレンズ２０５により曲げ、信号の進行方向を端末側に限定することで、受信信号のＳＮ比向上が見込まれる。

＜変形例＞
第５の実施形態は、第４の実施形態と同様に変形例されてもよい。
レンズ２０５は、開口部２０３の外側に配置されてもよい。

（第６の実施形態）
図７は、第６の実施形態における無線通信システム１００ｅのシステム構成を表す構成図である。第６の実施形態では、基地局装置が、電波を反射するとともに、位置や向き、形状等の状態を変化させることが可能な導体の構造物（チューナー）を電波反射箱内に備え、自装置内で送信された試験信号に基づいて空間相関がより低くなるように導体の構造物の位置や向き、形状等のチューナーの状態を変化させる。無線通信システム１００ｅは、端末装置１０及び基地局装置２０ｅを備える。端末装置１０は、第１の実施形態における端末装置１０と同様の構成であるため説明を省略する。

基地局装置２０ｅは、電波反射箱２０１、アンテナアレー２０２ｅ、チューナー２０６、観測用アンテナ２０７及び伝搬観測回路２０８を備える。電波反射箱２０１は、電波を反射する材質で構成され、一部に開口部２０３が設けられている。アンテナアレー２０２ｅは、複数のアンテナ素子で構成される。アンテナアレー２０２ｅは、試験信号を送信する。チューナー２０６は、電波を反射する導体で構成される。チューナー２０６は、伝搬観測回路２０８から出力されたチューナー位置制御信号に含まれる位置情報に応じた位置に移動する。

観測用アンテナ２０７は、アンテナアレー２０２から送信される試験信号を受信する。伝搬観測回路２０８は、観測用アンテナ２０７によって受信された試験信号に基づいて、遅延広がりを測定する。伝搬観測回路２０８は、測定の結果、遅延の広がりが閾値以上である場合、空間相関が低減されていると認識する。伝搬観測回路２０８は、測定の結果、遅延の広がりが閾値未満である場合、空間相関が低減されていないと認識し、チューナー位置制御信号をチューナー２０６に出力することによってチューナー２０６の位置を制御する。チューナー２０６は、チューナー位置制御信号に応じて、位置を変更する。

以上のように構成された無線通信システム１００ｅによれば、端末装置１０の表面の電波の反射状態の違いにより、電波反射箱２０１内での空間相関低減の状態が良くない状態になることを解消するために、電波反射箱２０１内で試験信号を送信することによって空間相関がより低くなるような位置にチューナー２０６の位置が制御される。これにより、電波反射箱２０１内で空間相関を低減させることができる。これにより、端末装置１０と基地局装置２０ｅのアンテナアレーの位置ずれの大きさが増大したとしても伝送品質が急激に劣化してしまうことが無い。そのため、アンテナアレーの位置ずれによる伝送品質の急激な劣化を低減することが可能になる。なお、本実施形態における手法は、通信に使用する周波数が変更された場合に、それに合わせて、それに適した電波反射状態を作るという効果も見込める。

＜変形例＞
第６の実施形態は、第１の実施形態と同様に変形例されてもよい。
本実施形態では、伝搬観測回路２０８が、チューナー２０６の位置を変更する構成を示したが、伝搬観測回路２０８は、チューナー２０６の向き、又は、形状を変更するように構成されてもよい。チューナー２０６の形状を変更するとは、例えばチューナー２０６が蝶番のような可動部で複数の金属板を連結した構造物、又は、ばねのような構造物である場合に、該構造物を曲げ伸ばし、伸縮等を行うことによって形状を変更することを意味する。
電波反射箱２０１内の内壁面には凹凸が設けられてもよい。このように構成される場合、伝搬観測回路２０８は、凹凸の状態を変化させるように構成されてもよい。

（第７の実施形態）
図８は、第７の実施形態における無線通信システム１００ｆのシステム構成を表す構成図である。第７の実施形態では、基地局装置が、電波を反射するとともに、位置や向き、形状等の状態を変化させることが可能な導体の構造物（チューナー）を電波反射箱内に備え、端末装置から送信された試験信号に基づいて空間相関がより低くなるように導体の構造物の位置や向き、形状等のチューナーの状態を変化させる。無線通信システム１００ｆは、端末装置１０ｆ及び基地局装置２０ｆを備える。

端末装置１０ｆは、アンテナアレー１０１ｆを備える。アンテナアレー１０１ｆは、複数のアンテナ素子で構成される。アンテナアレー１０１ｆは、試験信号を送信する。
基地局装置２０ｆは、電波反射箱２０１、アンテナアレー２０２及びチューナー２０６を備える。電波反射箱２０１は、電波を反射する材質で構成され、一部に開口部２０３が設けられている。アンテナアレー２０２ｆは、複数のアンテナ素子で構成される。アンテナアレー２０２ｆは、試験信号を受信する。チューナー２０６は、電波を反射する導体で構成される。チューナー２０６は、基地局装置２０ｆの外部に設けられた伝搬観測回路２０８からのチューナー位置制御信号に含まれる位置情報に応じた位置に移動される。

本実施形態では、基地局装置２０ｆは、第６の実施形態とは異なり、観測用アンテナを使用せずにアンテナアレー２０２を使用して、端末装置１０ｆのアンテナアレー１０１ｆから送信される試験信号（既知のトレーニング信号、いわゆるプリアンブルを用いる）を受信する。そして、アンテナアレー２０２によって受信された試験信号に基づいて、伝搬観測回路２０８が遅延広がり及び空間相関を算出する。そして、伝搬観測回路２０８は、算出結果に基づいて、チューナー２０６の位置を調整し、より遅延広がりが大きくなる、又は、より空間相関が小さくなるようにチューナー２０６の位置を設定する。

以上のように構成された無線通信システム１００ｆによれば、端末装置１０の表面の電波の反射状態の違いにより、電波反射箱２０１内での空間相関低減の状態が良くない状態になることを解消するために、端末装置１０ｆから送信された試験信号に基づいて、空間相関がより低くなるような位置にチューナー２０６の位置が制御される。これにより、電波反射箱２０１内で空間相関を低減させることができる。これにより、端末装置１０ｆと基地局装置２０ｆのアンテナアレーの位置ずれの大きさが増大したとしても伝送品質が急激に劣化してしまうことが無い。そのため、アンテナアレーの位置ずれによる伝送品質の急激な劣化を低減することが可能になる。なお、本実施形態における手法は、通信に使用する周波数が変更された場合に、それに合わせて、それに適した電波反射状態を作るという効果も見込める。

＜変形例＞
第７の実施形態は、第１の実施形態と同様に変形例されてもよい。
本実施形態では、伝搬観測回路２０８が、チューナー２０６の位置を変更する構成を示したが、伝搬観測回路２０８は、チューナー２０６の向き、又は、形状を変更するように構成されてもよい。チューナー２０６の形状を変更するとは、例えばチューナー２０６が蝶番のような可動部で複数の金属板を連結した構造物、又は、ばねのような構造物である場合に、該構造物を曲げ伸ばし、伸縮等を行うことによって形状を変更することを意味する。
電波反射箱２０１内の内壁面には凹凸が設けられてもよい。このように構成される場合、伝搬観測回路２０８は、凹凸の状態を変化させるように構成されてもよい。
チューナー２０６の位置の設定には、試験信号の送信と、チューナーの位置の変更を交互に実施し、最も良いチューナーの状態を採用する、又は、試験信号を送信しながらチューナーの位置を変更し、アンテナアレー２０２で受信された信号を伝搬観測回路２０８で観測する。あるいは、アンテナアレー２０２から試験信号を送信し、アンテナアレー１０１ｆにおける受信信号を用いて遅延広がりや空間相関を測定する方法でもよい。この場合、測定結果を端末装置１０ｆから基地局装置２０ｆに向けて、アンテナアレーを利用した無線通信や別の通信手段を用いて通知する。

図９は、各実施形態における無線通信システムの適用例を示す図である。図９では、適用例として２つ示している。図９（Ａ）では、駅やスタジアム等に設置されている据え置き型の基地局装置、端末装置が密集した環境でのＫｉｏｓｋ型利用での適用例を示している。図９（Ｂ）では、レンタルオフィスブースや会議卓での通信アクセス型利用での適用例を示している。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明は、ミリ波帯を利用した近距離でのＭＩＭＯ伝送により短時間のうちに大容量のデータファイルの無線伝送を実施する無線通信システムに利用可能である。特に、１ＧＨｚを超える広い帯域を利用して数１０〜数１００Ｇｂｉｔ／ｓの極めて高い伝送レートを実施するシステムにおいて有用である。

１０、１０ａ、１０ｃ、１０ｆ…端末装置、 ２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ…基地局装置、 １０１、１０１ｃ、１０１ｆ…アンテナアレー、 ２０１，２０１ａ…電波反射箱、 ２０２、２０２ｃ、２０２ｅ…アンテナアレー、 ２０３…開口部、 ２０４…スリット板、 ２０５…レンズ、 ２０６…チューナー、 ２０７…観測用アンテナ、 ２０８…伝搬観測回路

Claims (4)

1. 電波を反射する材質で構成され、一部に開口部が設けられた電波反射箱と、
   前記電波反射箱の内部に備えられる、複数のアンテナ素子で構成され、ビーム方向が前記開口部と異なる方向に向くように設置されたアンテナアレーと、
   前記電波反射箱の内部に設置され、電波を反射するとともに、状態を変化させることが可能な構造物と、
   前記電波反射箱の内部に設置され、前記アンテナアレーから送信された試験信号を受信する観測用アンテナと、
   前記観測用アンテナで受信された前記試験信号に基づいて遅延広がりを測定し、該測定された前記遅延広がりが閾値以上となるように、前記構造物の位置、向き、及び形状のいずれかを変化させる制御を行う伝搬観測回路と、
   を備える基地局装置。
2. 電波を反射する材質で構成され、一部に開口部が設けられた電波反射箱と、
   前記電波反射箱の内部に備えられる、複数のアンテナ素子で構成され、ビーム方向が前記開口部と異なる方向に向くように設置されたアンテナアレーと、
   前記電波反射箱の内部に設置され、電波を反射するとともに、状態を変化させることが可能な構造物と、
   前記アンテナアレーで受信された試験信号に基づいて遅延広がり又は空間相関を測定し、該測定された前記遅延広がりが最も大きくなるように、又は前記空間相関が最も小さくなるように、前記構造物の位置、向き、及び形状のいずれかを変化させる制御を行う伝搬観測回路と、
   を備え、
   前記アンテナアレーは、自装置と通信を行う端末装置に備えられる複数のアンテナ素子で構成されるアンテナアレーから送信された前記試験信号を受信する、基地局装置。
3. 電波を反射する材質で構成され、一部に開口部が設けられた電波反射箱と、
   前記電波反射箱の内部に備えられる、複数のアンテナ素子で構成され、ビーム方向が前記開口部と異なる方向に向くように設置された第１のアンテナアレーと、
   前記電波反射箱の内部に設置され、電波を反射するとともに、状態を変化させることが可能な構造物と、
   前記電波反射箱の内部に設置され、前記第１のアンテナアレーから送信された試験信号を受信する観測用アンテナと、
   前記観測用アンテナで受信された前記試験信号に基づいて遅延広がりを測定し、該測定された前記遅延広がりが閾値以上となるように、前記構造物の位置、向き、及び形状のいずれかを変化させる制御を行う伝搬観測回路と、
   を備える基地局装置と、
   前記開口部に向かい合うように配置されている、複数のアンテナ素子で構成される第２のアンテナアレーを備える端末装置と、
   を備える無線通信システム。
4. 電波を反射する材質で構成され、一部に開口部が設けられた電波反射箱と、
   前記電波反射箱の内部に備えられる、複数のアンテナ素子で構成され、ビーム方向が前記開口部と異なる方向に向くように設置された第１のアンテナアレーと、
   前記電波反射箱の内部に設置され、電波を反射するとともに、状態を変化させることが可能な構造物と、
   前記第１のアンテナアレーで受信された試験信号に基づいて遅延広がり又は空間相関を測定し、該測定された前記遅延広がりが最も大きくなるように、又は前記空間相関が最も小さくなるように、前記構造物の位置、向き、及び形状のいずれかを変化させる制御を行う伝搬観測回路と、
   を備える基地局装置と、
   前記開口部に向かい合うように配置されている、複数のアンテナ素子で構成される第２のアンテナアレーを備える端末装置と、
   を備え、
   前記第１のアンテナアレーは、前記第２のアンテナアレーから送信された前記試験信号を受信する、無線通信システム。

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