JP7136206B2 - 校正制御装置 - Google Patents

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Description

本開示は、校正制御装置、校正制御方法、校正制御プログラム、及び校正システムに関する。
1つのアレーアンテナを構成するアンテナ素子間において参照信号を送受信することによって、アンテナ素子間の伝搬路推定を行い、該伝搬路推定の結果を用いて、アレーアンテナのキャリブレーションを行う技術が提案されている(例えば、特許文献1)。この技術では、アレーアンテナを構成するアンテナ素子間の電磁結合が利用されている。
特開2017-112570号公報
ところで、近年、軌道角運動量(OAM:orbital angular momentum)を持つ電磁波を用いた無線伝送方式(つまり、OAMモード多重伝送方式)が注目されている。
本発明者は、OAMモード多重伝送方式に用いられるアレーアンテナに対しては、上記特許文献1に開示されている技術によってキャリブレーションを精度良く行うことができない可能性があることを見出した。
すなわち、一般的なアレーアンテナにおいて、アンテナ素子間が0.5波長程度であり、各アンテナ素子が低利得なアンテナ素子(5~10dBi程度)である場合には、アンテナ素子間の電磁結合が-15~-20dB程度となるので、アンテナ素子間の伝搬路推定を行うことは可能である。
しかしながら、OAMモード多重伝送に用いられるアレーアンテナの場合には、アンテナ素子として高利得なアンテナ素子(20dBi程度以上)が用いられ、さらに、アンテナ素子も互いに数波長の離間距離を空けて配置される。このため、アンテナ素子間の電磁結合は-60dB程度以下となり、キャリブレーションに用いるレベルの伝搬路推定精度の実現は困難であることを、本発明者は見出した。
本開示の目的は、OAMモード多重伝送に用いられるアレーアンテナのキャリブレーションの精度を向上させることができる、校正制御装置、校正制御方法、校正制御プログラム、及び校正システムを提供することにある。
第1の態様にかかる校正制御装置は、回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部を含むOAM(orbital angular momentum)モード多重送信装置から送信された信号を受信し且つ前記OAMモード多重送信装置と別体のOAMモード多重受信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部における受信部間の特性差を校正する校正制御装置であって、前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記受信部間の特性差を校正するための受信側補正係数を算出する受信側補正係数算出部を具備する。
第2の態様にかかる校正制御装置は、回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部を含むOAMモード多重受信装置へOAMモード多重信号を送信し且つ前記OAMモード多重受信装置と別体のOAMモード多重送信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部における送信部間の特性差を校正する校正制御装置であって、前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記OAMモード多重受信装置によって形成された、フィードバック信号を取得する取得部と、前記取得されたフィードバック信号に基づいて、前記OAMモード多重送信装置における送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数を形成する補正係数形成部と、を具備する。
第3の態様にかかる校正制御方法は、回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部を含むOAMモード多重送信装置から送信された信号を受信するOAMモード多重受信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部における受信部間の特性差を校正する校正制御方法であって、前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記受信部間の特性ばらつきに関する受信特性ばらつき行列を算出する。
第4の態様にかかる校正制御方法は、回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部を含むOAMモード多重受信装置へOAMモード多重信号を送信するOAMモード多重送信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部における送信部間の特性差を校正する校正制御方法であって、前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記OAMモード多重受信装置によって形成された、フィードバック信号を取得し、前記取得されたフィードバック信号に基づいて、前記OAMモード多重送信装置における送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数を形成する。
第5の態様にかかる校正制御プログラムは、回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部を含むOAM(orbital angular momentum)モード多重送信装置から送信された信号を受信し且つ前記OAMモード多重送信装置と別体のOAMモード多重受信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部における受信部間の特性差を校正する校正制御装置に、前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記受信部間の特性差を校正するための受信側補正係数を算出する処理を実行させる。
第6の態様にかかる校正制御プログラムは、回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部を含むOAMモード多重受信装置へOAMモード多重信号を送信し且つ前記OAMモード多重受信装置と別体のOAMモード多重送信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部における送信部間の特性差を校正する校正制御装置に、前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記OAMモード多重受信装置によって形成された、フィードバック信号を取得し、前記取得されたフィードバック信号に基づいて、前記OAMモード多重送信装置における送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数を形成する、処理を実行させる。
第7の態様にかかる校正システムは、OAMモード多重送信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部における送信部間の特性差、及び、前記OAMモード多重送信装置から送信された信号を受信し且つ前記OAMモード多重送信装置と別体のOAMモード多重受信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部における受信部間の特性差を校正する校正システムであって、前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記受信部間の特性差を校正するための受信側補正係数を算出する受信側補正係数算出部と、前記伝搬路推定行列に基づいて、前記送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数を算出する送信側補正係数算出部と、を具備する。
本開示により、OAMモード多重伝送に用いられるアレーアンテナのキャリブレーションの精度を向上させることができる、校正制御装置、校正制御方法、校正制御プログラム、及び校正システムを提供することができる。
第1実施形態のOAM多重モード伝送システムの一例を示す図である。 第1実施形態のOAMモード多重送信装置の一例を示すブロック図である。 第1実施形態のOAMモード多重受信装置の一例を示すブロック図である。 第2実施形態のOAMモード多重送信装置の一例を示すブロック図である。 第2実施形態のOAMモード多重受信装置の校正制御装置の一例を示すブロック図である。 第3実施形態のOAMモード多重受信装置の校正制御装置の一例を示すブロック図である。 空間伝搬路推定行列HMIMOの一例を示す図である。 送信特性ばらつき行列Terrorの一例を示す図である。 受信特性ばらつき行列Rerrorの一例を示す図である。 第4実施形態のOAMモード多重受信装置の校正制御装置の一例を示すブロック図である。 第4実施形態のOAMモード多重送信装置の校正制御装置の一例を示すブロック図である。 第5実施形態のOAMモード多重受信装置の校正制御装置の一例を示すブロック図である。 第5実施形態のOAMモード多重送信装置の校正制御装置の一例を示すブロック図である。 校正制御装置のハードウェア構成例を示す図である。
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。なお、実施形態において、同一又は同等の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
<第1実施形態>
<OAM通信システムの構成例>
図1は、第1実施形態のOAM多重モード伝送システムの一例を示す図である。図1においてOAM多重モード伝送システム1は、OAM(orbital angular momentum)モード多重送信装置10と、OAMモード多重受信装置20とを有している。以下では、OAMモード多重送信装置10を単に「送信装置10」と呼び、OAMモード多重受信装置20を単に「受信装置20」と呼ぶことがある。
送信装置10は、OAMモード多重された信号を受信装置20へ送信し、受信装置20は、送信装置10から送信された信号を受信する。
<OAMモード多重送信装置の構成例>
図2は、第1実施形態のOAMモード多重送信装置の一例を示すブロック図である。図2において送信装置10は、アンテナ部11と、送信無線部12-1~12-8とを有している。以下では、送信無線部12-1~12-8を総称して「送信無線部12」と呼ぶことがある。
アンテナ部11は、円形配列された送信アンテナ素子11A-1~11A-8を有している。以下では、送信アンテナ素子11A-1~11A-8を総称して「送信アンテナ素子11A」と呼ぶことがある。
送信無線部12-1~12-8は、送信アンテナ素子11A-1~11A-8にそれぞれ対応している。送信無線部12は、対応する送信アンテナ素子11Aと接続されている。互いに接続されている送信無線部12と送信アンテナ素子11Aとは、同じ送信部13に含まれる。例えば、送信無線部12-1と送信アンテナ素子11A-1とは、送信部13-1に含まれる。そして、送信無線部12は、入力される送信信号に対して、送信無線処理(ディジタルアナログ変換、アップコンバート、増幅等)を施し、得られた無線信号を、対応する送信アンテナ素子11Aを介して送信する。
送信部13-1~13-8は、例えば互いに異なる8つの既知パターン系列信号をそれぞれ送信する。送信部13-1~13-8は、既知パターン系列信号を同時に送信してもよいし、時分割に送信してもよい。この既知パターン系列信号は、少なくとも、後述するOAMモード多重受信装置20において「伝搬路推定行列Hrx」の算出に用いられる。
なお、ここでは、送信装置10が、送信アンテナ素子11A、送信無線部12、及び送信部13をそれぞれ8つずつ有しているものとして説明を行っているが、この数はこれに限定されるものではなく、2以上であればよい。送信アンテナ素子11Aが2つの場合でも該2つの送信アンテナ素子11Aは1つの円上に配設されうるので、円形配列されていると言うこともできる。また、別の言い方をすれば、送信装置10に設けられている複数の送信アンテナ素子11Aは、回転対称状に且つ回転対称中心(図示せず)からの距離が等しい位置に配列されていればよい。
<OAMモード多重受信装置の構成例>
図3は、第1実施形態のOAMモード多重受信装置の一例を示すブロック図である。図3においてOAMモード多重受信装置20は、アンテナ部21と、受信無線部22-1~22-8と、伝搬路推定部24-1~24-8と、校正制御装置(校正制御部)30とを有している。以下では、受信無線部22-1~22-8を総称して「受信無線部22」と呼ぶことがある。また、伝搬路推定部24-1~24-8を総称して「伝搬路推定部24」と呼ぶことがある。
アンテナ部21は、円形配列された受信アンテナ素子21A-1~21A-8を有している。以下では、受信アンテナ素子21A-1~21A-8を総称して「受信アンテナ素子21A」と呼ぶことがある。
受信無線部22-1~22-8は、受信アンテナ素子21A-1~21A-8にそれぞれ対応している。受信無線部22は、対応する受信アンテナ素子21Aと接続されている。互いに接続されている受信無線部22と受信アンテナ素子21Aとは、同じ受信部23に含まれている。例えば、受信無線部22-1と受信アンテナ素子21A-1とは、同じ受信部23-1に含まれる。そして、受信無線部22は、対応する受信アンテナ素子21Aを介して入力される受信無線信号に対して、受信無線処理(増幅、ダウンコンバート、アナログディジタル変換等)を施し、得られた受信信号を伝搬路推定部24へ出力する。ここで、受信無線部22で得られる受信信号は、送信装置10から送信された既知パターン系列信号が多重されている信号である。
伝搬路推定部24-1~24-8は、受信無線部22-1~22-8にそれぞれ対応している。伝搬路推定部24は、受信無線部22から受け取る受信信号と各既知パターン系列信号との相関値を算出し、算出した相関値に基づいて、送信部13受信部23との間の各伝搬路の伝搬路推定値を算出する。これにより、各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする「伝搬路推定行列Hrx」が得られる。
校正制御装置30は、受信側補正係数算出部31を有する。受信側補正係数算出部31は、伝搬路推定部24で得られた伝搬路推定行列Hrxに基づいて、受信部23間の特性差を校正するための受信側補正係数を算出する。そして、校正制御装置30は、各受信部23について算出した受信側補正係数を、対応する受信無線部22へ出力する。そして、受信無線部22は、受信側補正係数に基づいて、OAMモード多重送信装置10から送信されたデータ信号に係るOAMモード多重信号に対応する、受信信号の位相及び振幅を補正する。これにより、受信部23間の特性が揃った状態と同等のOAMモード多重受信が可能となる。
なお、ここでは、受信装置20が、受信アンテナ素子21A、受信無線部22、及び受信部23をそれぞれ8つずつ有しているものとして説明を行っているが、この数はこれに限定されるものではなく、2以上であればよい。受信アンテナ素子21Aが2つの場合でも該2つの受信アンテナ素子21Aは1つの円上に配設されうるので、円形配列されていると言うこともできる。また、別の言い方をすれば、受信装置20に設けられている複数の受信アンテナ素子21Aは、回転対称状に且つ回転対称中心(図示せず)からの距離が等しい位置に配列されていればよい。以下では、この配列を「回転対称性配列」と呼ぶ。
以上のように第1実施形態によれば、校正制御装置30は、OAMモード多重受信装置20の複数の受信アンテナ素子21Aをそれぞれ有する複数の受信部23における受信部23間の特性差を校正する。複数の受信アンテナ素子21Aは、OAMモード多重受信装置20にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列されている。OAMモード多重受信装置20は、回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子11Aをそれぞれ有する複数の送信部13を含む、OAMモード多重送信装置10から送信された信号を受信する。そして、校正制御装置30は、受信側補正係数算出部31を有する。受信側補正係数算出部31は、複数の送信部13及び複数の受信部23における、送信部13から受信部23までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、受信部23間の特性差を校正するための受信側補正係数を算出する。
この校正制御装置30の構成により、互いに対向する、OAMモード多重送信装置10の複数の送信部13とOAMモード多重受信装置20の複数の受信部23との間の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定値に基づき、受信側補正係数を算出することができる。これにより、OAMモード多重伝送に用いられる、複数の受信アンテナ素子21A(つまり、アレーアンテナ)のキャリブレーション精度を向上させることができる。
<第2実施形態>
<OAMモード多重送信装置の構成例>
図4は、第2実施形態のOAMモード多重送信装置の一例を示すブロック図である。図4においてOAMモード多重送信装置40は、校正制御装置50を有している。校正制御装置50は、取得部51と、補正係数形成部52とを有している。
取得部51は、後述する第2実施形態のOAMモード多重受信装置によって伝搬路推定行列Hrxに基づいて形成された、フィードバック信号を取得する。
補正係数形成部52は、取得部51で取得されたフィードバック信号に基づいて、OAMモード多重送信装置40における送信部13間の特性差を校正するための「補正係数(つまり、「送信側補正係数」)」を形成する。そして、補正係数形成部52は、各送信部13について形成した送信側補正係数を、対応する送信無線部12へ出力する。そして、送信無線部12は、OAMモード多重伝送によってデータ信号を送信するときに、送信側補正係数に基づいて、データ信号に係るOAMモード多重信号の位相及び振幅を補正する。これにより、送信部13間の特性が揃った状態と同等のOAMモード多重送信が可能となる。
<OAMモード多重受信装置の校正制御装置の構成例>
図5は、第2実施形態のOAMモード多重受信装置の校正制御装置の一例を示すブロック図である。なお、第2実施形態のOAMモード多重受信装置の構成は、校正制御装置の構成以外に関しては第1実施形態のOAMモード多重受信装置20と同じなので、図3を参照して説明する。すなわち、第2実施形態のOAMモード多重受信装置20は、校正制御装置30の代わりに、図5に示す校正制御装置60を有している。
図5において校正制御装置60は、フィードバック信号形成部61を有している。フィードバック信号形成部61は、伝搬路推定行列Hrxに基づいて、OAMモード多重送信装置40へのフィードバック信号を形成する。このフィードバック信号は、OAMモード多重受信装置20のフィードバック信号送信部(図示せず)によって、OAMモード多重送信装置40へ送信され、取得部51によって取得される。
以上のように第2実施形態によれば、校正制御装置50は、複数の送信アンテナ素子11Aをそれぞれ有する複数の送信部13における送信部13間の特性差を校正する。具体的には、校正制御装置50の取得部51は、複数の送信部13及び複数の受信部23における、送信部13から受信部23までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づき、OAMモード多重受信装置20によって形成された、フィードバック信号を取得する。そして、補正係数形成部52は、取得部51によって取得されたフィードバック信号に基づいて、送信部13間の特性差を校正するための送信側補正係数を形成する。
この校正制御装置50により、互いに対向する、OAMモード多重送信装置10の複数の送信部13とOAMモード多重受信装置20の複数の受信部23との間の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定値に基づいて、送信側補正係数を算出することができる。これにより、OAMモード多重伝送に用いられる、複数の送信アンテナ素子11A(つまり、アレーアンテナ)のキャリブレーション精度を向上させることができる。
<第3実施形態>
第3実施形態は、より具体的な実施形態に関する。なお、第3実施形態のOAMモード多重送信装置の主要構成は、第2実施形態のOAMモード多重送信装置40と同じなので、図4を参照して説明する。
<OAMモード多重受信装置の校正制御装置の構成例>
図6は、第3実施形態のOAMモード多重受信装置の校正制御装置の一例を示すブロック図である。なお、第3実施形態のOAMモード多重受信装置の構成は、校正制御装置の構成以外に関しては第1実施形態のOAMモード多重受信装置20と同じなので、図3を参照して説明する。すなわち、第3実施形態のOAMモード多重受信装置20は、校正制御装置30の代わりに、図6に示す校正制御装置70を有している。
図6において校正制御装置70は、受信側補正係数算出部71と、フィードバック信号形成部72とを有している。受信側補正係数算出部71は、特異値分解処理部71Aと、受信特性ばらつき行列算出部71Bと、受信側補正係数算出処理部71Cとを有する。また、フィードバック信号形成部72は、特異値分解処理部72Aと、送信特性ばらつき行列算出部72Bと、送信側補正係数算出部73Cと、形成処理部73Dとを有する。なお、ここでは、便宜上、特異値分解処理部71Aと特異値分解処理部72Aとを別のブロックとして示しているが、特異値分解処理部71Aと特異値分解処理部72Aとは同じ処理を行うので、1つの機能部であってもよい。
特異値分解処理部71Aは、伝搬路推定部24によって求められた伝搬路推定行列Hrxに対して、特異値分解を実行する。すなわち、特異値分解処理部71Aは、伝搬路推定行列Hrxから、左特異ベクトル行列U、固有値行列D、及び、右特異ベクトル行列V-1を算出する。
受信特性ばらつき行列算出部71Bは、特異値分解処理部71Aで得られた左特異ベクトル行列Uに基づいて、「受信特性ばらつき行列Rerror」を算出する。例えば、受信特性ばらつき行列算出部71Bは、左特異ベクトル行列Uに対して離散フーリエ変換行列Wの逆行列を乗算することにより、受信特性ばらつき行列Rerrorを算出する。受信特性ばらつき行列Rerrorは、受信部23間の特性ばらつきに関する行列であり、且つ、対角行列である。すなわち、受信特性ばらつき行列Rerrorの対角に現れる行列要素(つまり、「対角行列要素」)は、各受信部23の特性を表している。
受信側補正係数算出処理部71Cは、受信特性ばらつき行列算出部71Bで算出された受信特性ばらつき行列Rerrorに基づいて、「受信側補正係数」を算出する。例えば、受信側補正係数算出処理部71Cは、受信特性ばらつき行列Rerrorにおける、「基準受信部」に対応する行列要素の、基準受信部を含む各対象受信部に対応する行列要素に対する比を算出して、各対象受信部に対応する受信側補正係数を算出する。ここで、「基準受信部」は、受信部23-1~23-8のうちの1つであり、「対象受信部」は、受信部23-1~23-8のそれぞれである。すなわち、受信側補正係数算出処理部71Cは、受信特性ばらつき行列Rerrorの対角行列要素を、基準受信部に対応する行列要素によって正規化している。
特異値分解処理部72Aは、特異値分解処理部71Aと同様に、伝搬路推定部24によって求められた伝搬路推定行列Hrxに対して、特異値分解を実行する。
送信特性ばらつき行列算出部72Bは、特異値分解処理部72Aで得られた右特異ベクトル行列V-1に基づいて、「送信特性ばらつき行列Terror」を算出する。例えば、送信特性ばらつき行列算出部72Bは、離散フーリエ変換行列に対して右特異ベクトル行列V-1の逆行列(つまり、V)を乗算することにより、送信特性ばらつき行列Terrorを算出する。送信特性ばらつき行列Terrorは、送信部13間の特性ばらつきに関する行列であり、且つ、対角行列である。すなわち、送信特性ばらつき行列Terrorの対角に現れる行列要素は、各送信部13の特性を表している。
送信側補正係数算出部73Cは、送信特性ばらつき行列算出部72Bで得られた送信特性ばらつき行列Terrorに基づいて、「送信側補正係数」を算出する。例えば、送信側補正係数算出部73Cは、送信特性ばらつき行列Terrorにおける、「基準送信部」に対応する行列要素の、基準送信部を含む各対象送信部に対応する行列要素に対する比を算出して、各対象送信部に対応する送信側補正係数を算出する。ここで、「基準送信部」は、送信部13-1~13-8のうちの1つであり、「対象送信部」は、送信部13-1~13-8のそれぞれである。すなわち、送信側補正係数算出部73Cは、送信特性ばらつき行列Terrorの対角行列要素を、基準送信部に対応する行列要素によって正規化している。
形成処理部73Dは、送信側補正係数算出部73Cで算出された送信側補正係数に関する情報を含むフィードバック信号を形成する。このフィードバック信号は、OAMモード多重受信装置20のフィードバック信号送信部(図示せず)によって、OAMモード多重送信装置40へ送信され、取得部51によって取得される。
<受信側補正係数及び送信側補正係数の算出処理>
ここで、伝搬路推定行列Hrxから受信側補正係数及び送信側補正係数を算出する処理について具体的に説明する。
まず、OAMモード多重受信装置20の受信無線部22から出力される複数の受信信号(つまり、受信信号ベクトル)は、次の式(1)によって表すことができる。
sig=Hrx・Tsig ・・・(1)
なお、Rsigは、受信無線部22から出力される受信信号の受信信号ベクトルであり、Tsigは、送信無線部12に入力される送信信号ベクトルである。
そして、伝搬路推定行列Hrxは、次の式(2)ように分解することができる。
rx=Rerror・HMIMO・Terror ・・・(2)
なお、HMIMOは、送信アンテナ素子11Aから放射された信号が受信アンテナ素子21Aに到達するまでに通る伝搬路、つまり、空間における伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする、伝搬路推定行列(以下では、「空間伝搬路推定行列」と呼ぶ)である。また、Rerrorは、受信特性ばらつき行列であり、Terrorは、送信特性ばらつき行列である。
ここで、上記の通り、送信アンテナ素子11A-1~11A-8及び受信アンテナ素子21A-1~21A-8のそれぞれは、「回転対称性配列」を満たすように配列されている。このため、空間伝搬路推定行列HMIMOは、巡回行列となる。図7は、空間伝搬路推定行列HMIMOの一例を示す図である。このため、次の式(3)のように表すことができる。
MIMO=W・D・W-1 ・・・(3)
なお、Wは、離散フーリエ変換行列であり、Dは、固有値の対角行列(つまり、固有値行列)である。
従って、式(3)を式(2)へ代入することにより、式(2)は、式(4)のように変形することができる。
rx=Rerror・W・D・W-1・Terror=(Rerror・W)・D・(W-1・Terror) ・・・(4)
一方で、伝搬路推定行列Hrxの特異値分解を次の式(5)で表すことができる。この特異値分解は、上記の特異値分解処理部71Aによって実行される処理である。
rx=U・D・V-1 ・・・(5)
すなわち、式(4)と式(5)とを比べると、次の式(6)及び式(7)の関係式が導き出される。
U=Rerror・W ・・・(6)
-1=W-1・Terror ・・・(7)
そして、式(6)を変形することにより、次の式(8)が得られる。
error=U・W-1 ・・・(8)
また、式(7)を変形することにより、次の式(9)が得られる。
error=W・V-1・・・(9)
上記の受信特性ばらつき行列算出部71Bは、上記の式(8)の算出を行うことによって、受信特性ばらつき行列Rerrorを算出することができる。また、上記の送信特性ばらつき行列算出部72Bは、上記の式(9)を算出することによって、送信特性ばらつき行列Terrorを算出することができる。図8は、送信特性ばらつき行列Terrorの一例を示す図である。図9は、受信特性ばらつき行列Rerrorの一例を示す図である。図8の送信特性ばらつき行列Terrorにおいて、対角行列要素et1~et8は、送信部13-1~13-8の特性をそれぞれ表す。また、図9の受信特性ばらつき行列Rerrorにおいて、対角行列要素er1~er8は、受信部23-1~23-8の特性をそれぞれ表す。
そして、各送信部13の送信側補正係数wTXCALnは、次の式(10)を用いて算出することができる。この算出処理は、上記の送信側補正係数算出部73Cによって行われる。
TXCALn=et1/etn ・・・(10)
なお、nは、送信部13-1~13-8にそれぞれ対応する1から8の値をとる。そして、ここでは、送信部13-1が上記の「基準送信部」とされている。
また、各受信部23の受信側補正係数wRXCALnは、次の式(11)を用いて算出することができる。この算出処理は、上記の受信側補正係数算出処理部71Cによって行われる。
RXCALm=er1/erm ・・・(11)
なお、mは、受信部23-1~23-8にそれぞれ対応する1から8の値をとる。そして、ここでは、受信部23-1が上記の「基準受信部」とされている。
以上のように第3実施形態によれば、OAMモード多重受信装置20の校正制御装置70において受信側補正係数算出部71は、受信特性ばらつき行列算出部71Bと、受信側補正係数算出処理部71Cとを有する。受信特性ばらつき行列算出部71Bは、伝搬路推定行列Hrxに対して特異値分解を実行することによって得られる、左特異ベクトル行列Uに基づいて、受信部23間の特性ばらつきに関し且つ対角行列である受信特性ばらつき行列Rerrorを算出する。そして、受信側補正係数算出処理部71Cは、受信特性ばらつき行列算出部71Bで算出された受信特性ばらつき行列Rerrorに基づいて、「受信側補正係数」を算出する。
具体的には、受信特性ばらつき行列算出部71Bは、左特異ベクトル行列Uに対して離散フーリエ変換行列Wの逆行列を乗算することにより、受信特性ばらつき行列Rerrorを算出する。
この校正制御装置70の構成により、複数の送信アンテナ素子11A及び複数の受信アンテナ素子21Aがそれぞれ「回転対称性配列」されていることに起因して伝搬路推定行列Hrxが巡回行列となることを利用して、受信特性ばらつき行列Rerrorを容易に算出することができる。
また、受信側補正係数算出処理部71Cは、受信特性ばらつき行列Rerrorにおける、「基準受信部」に対応する行列要素の、基準受信部を含む各対象受信部に対応する行列要素に対する比を算出して、各対象受信部に対応する受信側補正係数を算出する。
この校正制御装置70の構成により、受信特性ばらつき行列Rerrorを正規化するだけで、受信側補正係数を容易に算出することができる。
また、OAMモード多重受信装置20の校正制御装置70においてフィードバック信号形成部72は、送信特性ばらつき行列算出部72Bと、送信側補正係数算出部73Cと、形成処理部73Dとを有する。送信特性ばらつき行列算出部72Bは、伝搬路推定行列Hrxに対して特異値分解を実行することによって得られる、右特異ベクトル行列V-1に基づいて、送信部13間の特性ばらつきに関し且つ対角行列である送信特性ばらつき行列Terrorを算出する。送信側補正係数算出部73Cは、算出された送信特性ばらつき行列Terrorに基づいて、送信部13間の特性差を校正するための送信側補正係数を算出する。形成処理部73Dは、送信側補正係数算出部73Cで算出された送信側補正係数に関する情報を含むフィードバック信号を形成する。
具体的には、送信特性ばらつき行列算出部72Bは、離散フーリエ変換行列Wに対して右特異ベクトル行列V-1の逆行列を乗算することにより、送信特性ばらつき行列Terrorを算出する。
この校正制御装置70の構成により、複数の送信アンテナ素子11A及び複数の受信アンテナ素子21Aがそれぞれ「回転対称性配列」されていることに起因して伝搬路推定行列Hrxが巡回行列となることを利用して、送信特性ばらつき行列Terrorを容易に算出することができる。
また、送信側補正係数算出部73Cは、送信特性ばらつき行列Terrorにおける、「基準送信部」に対応する行列要素の、基準送信部を含む各対象送信部に対応する行列要素に対する比を算出して、各対象送信部に対応する送信側補正係数を算出する。
この校正制御装置70の構成により、送信特性ばらつき行列Terrorを正規化するだけで、送信側補正係数を容易に算出することができる。
<第4実施形態>
第4実施形態では、第3実施形態と異なり、OAMモード多重受信装置側の校正制御装置が、送信特性ばらつき行列Terrorを算出してその情報をOAMモード多重送信装置へフィードバックする。そして、OAMモード多重送信装置側の校正制御装置が、送信特性ばらつき行列Terrorから送信側補正係数を算出する。
<OAMモード多重受信装置の校正制御装置の構成例>
図10は、第4実施形態のOAMモード多重受信装置の校正制御装置の一例を示すブロック図である。なお、第4実施形態のOAMモード多重受信装置の構成は、校正制御装置の構成以外に関しては第1実施形態のOAMモード多重受信装置20と同じなので、図3を参照して説明する。
図10においてOAMモード多重受信装置20の校正制御装置80は、フィードバック信号形成部81を有する。フィードバック信号形成部81は、形成処理部81Aを有する。
形成処理部81Aは、送信特性ばらつき行列算出部72Bで得られた送信特性ばらつき行列Terrorに基づいて、送信特性ばらつき行列Terrorに関する情報を含むフィードバック信号を形成する。このフィードバック信号は、OAMモード多重受信装置20のフィードバック信号送信部(図示せず)によって、OAMモード多重送信装置40へ送信され、取得部51によって取得される。
<OAMモード多重送信装置の校正制御装置の構成例>
図11は、第4実施形態のOAMモード多重送信装置の校正制御装置の一例を示すブロック図である。なお、第4実施形態のOAMモード多重送信装置の構成は、校正制御装置の構成以外に関しては第2実施形態のOAMモード多重送信装置40と同じなので、図4を参照して説明する。
図11においてOAMモード多重送信装置40の校正制御装置90は、補正係数形成部91を有する。補正係数形成部91は、送信側補正係数算出部91Aを有する。
送信側補正係数算出部91Aは、取得部51で取得されたフィードバック信号に含まれる送信特性ばらつき行列Terrorに関する情報を用いて、「送信側補正係数」を算出する。この算出処理は、第3実施形態の送信側補正係数算出部73Cと同様である。
以上のように第4実施形態によれば、OAMモード多重受信装置20の校正制御装置80において形成処理部81Aは、送信特性ばらつき行列算出部72Bで得られた送信特性ばらつき行列Terrorに基づいて、送信特性ばらつき行列Terrorに関する情報を含むフィードバック信号を形成する。
また、OAMモード多重送信装置40の校正制御装置90において送信側補正係数算出部91Aは、取得部51で取得されたフィードバック信号に含まれる送信特性ばらつき行列Terrorに関する情報を用いて、「送信側補正係数」を算出する。
この校正制御装置80及び校正制御装置90の構成により、送信特性ばらつき行列Terrorの算出及び送信側補正係数の算出を、校正制御装置80と校正制御装置90とで分担することができる。これにより、校正制御装置80と校正制御装置90との間で、送信特性ばらつき行列Terrorの算出及び送信側補正係数の算出に関わる処理量の均等化を図ることができる。
<第5実施形態>
第5実施形態では、第3実施形態と異なり、OAMモード多重受信装置側の校正制御装置が、右特異ベクトル行列V-1を算出してその情報をOAMモード多重送信装置へフィードバックする。そして、OAMモード多重送信装置側の校正制御装置が、右特異ベクトル行列V-1から、送信特性ばらつき行列Terror及び送信側補正係数を算出する。
<OAMモード多重受信装置の校正制御装置の構成例>
図12は、第5実施形態のOAMモード多重受信装置の校正制御装置の一例を示すブロック図である。なお、第5実施形態のOAMモード多重受信装置の構成は、校正制御装置の構成以外に関しては第1実施形態のOAMモード多重受信装置20と同じなので、図3を参照して説明する。
図12においてOAMモード多重受信装置20の校正制御装置100は、フィードバック信号形成部101を有する。フィードバック信号形成部101は、形成処理部101Aを有する。
形成処理部101Aは、特異値分解処理部72Aで得られた右特異ベクトル行列V-1に基づいて、右特異ベクトル行列V-1に関する情報を含むフィードバック信号を形成する。このフィードバック信号は、OAMモード多重受信装置20のフィードバック信号送信部(図示せず)によって、OAMモード多重送信装置40へ送信され、取得部51によって取得される。
<OAMモード多重送信装置の校正制御装置の構成例>
図13は、第5実施形態のOAMモード多重送信装置の校正制御装置の一例を示すブロック図である。なお、第5実施形態のOAMモード多重送信装置の構成は、校正制御装置の構成以外に関しては第2実施形態のOAMモード多重送信装置40と同じなので、図4を参照して説明する。
図13においてOAMモード多重送信装置40の校正制御装置110は、補正係数形成部111を有する。補正係数形成部111は、送信特性ばらつき行列算出部111Aを有する。
送信特性ばらつき行列算出部111Aは、取得部51で取得されたフィードバック信号に含まれる右特異ベクトル行列V-1に関する情報を用いて、第3実施形態の送信特性ばらつき行列算出部72Bと同様に、送信特性ばらつき行列Terrorを算出する。そして、第5実施形態の校正制御装置110において送信側補正係数算出部91Aは、送信特性ばらつき行列算出部111Aで得られた送信特性ばらつき行列Terrorを用いて、送信側補正係数を算出する。
以上のように第5実施形態によれば、OAMモード多重受信装置20の校正制御装置100において形成処理部101Aは、特異値分解処理部72Aで得られた右特異ベクトル行列V-1に基づいて、右特異ベクトル行列V-1に関する情報を含むフィードバック信号を形成する。
また、OAMモード多重送信装置40の校正制御装置110において送信特性ばらつき行列算出部111Aは、取得部51で取得されたフィードバック信号に含まれる右特異ベクトル行列V-1に関する情報を用いて、送信特性ばらつき行列Terrorを算出する。そして、送信側補正係数算出部91Aは、送信特性ばらつき行列算出部111Aで得られた送信特性ばらつき行列Terrorを用いて、送信側補正係数を算出する。
この校正制御装置100及び校正制御装置110の構成により、受信側補正係数の算出と送信側補正係数の算出とを、校正制御装置100と校正制御装置110とで分担することができる。これにより、校正制御装置100と校正制御装置110との間で、受信側補正係数の算出及び送信側補正係数の算出に関わる処理量の均等化を図ることができる。
<他の実施形態>
<1>第1実施形態から第5実施形態において説明した送信側の校正制御装置50,90,110と受信側の校正制御装置30,60,70,80,100とは、校正システムを構成することができる。
<2>第1実施形態から第5実施形態において説明した送信側の校正制御装置50,90,110及び受信側の校正制御装置30,60,70,80,100は、それぞれ、送信装置及び受信装置に含まれるものとして説明したが、これに限定されない。送信側の校正制御装置50,90,110及び受信側の校正制御装置30,60,70,80,100は、送信装置及び受信装置と別体の装置であってもよい。
<3>図14は、校正制御装置のハードウェア構成例を示す図である。図7において校正制御装置200は、プロセッサ201と、メモリ202とを有している。第1実施形態から第5実施形態において説明した送信側の校正制御装置50,90,110及び受信側の校正制御装置30,60,70,80,100のそれぞれが、図14に示されるハードウェア構成を有していてもよい。第1実施形態から第5実施形態において説明した受信側の校正制御装置30,60,70,80,100の、受信側補正係数算出部31,71とフィードバック信号形成部61,72,81,101とは、プロセッサ201がメモリ202に記憶されたプログラムを読み込んで実行することにより実現されてもよい。また、第1実施形態から第5実施形態において説明した送信側の校正制御装置50,90,110の、取得部51と補正係数形成部52,91,111とは、プロセッサ201がメモリ202に記憶されたプログラムを読み込んで実行することにより実現されてもよい。プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、送信側の校正制御装置50,90,110及び受信側の校正制御装置30,60,70,80,100に供給することができる。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によって送信側の校正制御装置50,90,110及び受信側の校正制御装置30,60,70,80,100に供給されてもよい。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部を含むOAM(orbital angular momentum)モード多重送信装置から送信された信号を受信し且つ前記OAMモード多重送信装置と別体のOAMモード多重受信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部における受信部間の特性差を校正する校正制御装置であって、
前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記受信部間の特性差を校正するための受信側補正係数を算出する受信側補正係数算出部を具備する校正制御装置。
(付記2)
前記受信側補正係数算出部は、
前記伝搬路推定行列に対して特異値分解を実行することによって得られる、左特異ベクトル行列に基づいて、前記受信部間の特性ばらつきに関し且つ対角行列である受信特性ばらつき行列を算出する受信特性ばらつき行列算出部と、
前記算出された受信特性ばらつき行列に基づいて、前記受信部間の特性差を校正するための受信側補正係数を算出する受信側補正係数算出処理部と、
を有する、
付記1記載の校正制御装置。
(付記3)
前記伝搬路推定行列に基づいて、前記OAMモード多重送信装置における送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数の形成に用いられる、前記OAMモード多重送信装置へのフィードバック信号を形成するフィードバック信号形成部を具備する、
付記2に記載の校正制御装置。
(付記4)
前記フィードバック信号形成部は、前記伝搬路推定行列に対して特異値分解を実行することによって得られる、右特異ベクトル行列に基づいて、前記OAMモード多重送信装置における送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数の形成に用いられる、前記OAMモード多重送信装置へのフィードバック信号を形成する、
付記3記載の校正制御装置。
(付記5)
前記フィードバック信号形成部は、
前記右特異ベクトル行列に基づいて、前記送信部間の特性ばらつきに関し且つ対角行列である送信特性ばらつき行列を算出する送信特性ばらつき行列算出部と、
前記算出された送信特性ばらつき行列に基づいて、前記送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数を算出する送信側補正係数算出部と、
前記算出された送信側補正係数に関する情報を含む前記フィードバック信号を形成する形成処理部と、
を具備する、
付記4記載の校正制御装置。
(付記6)
前記送信側補正係数算出部は、前記算出された送信特性ばらつき行列における基準送信部に対応する行列要素の、前記基準送信部を含む各対象送信部に対応する行列要素に対する比を算出することにより、前記各対象送信部に対応する送信側補正係数を算出する、
付記5記載の校正制御装置。
(付記7)
前記フィードバック信号形成部は、
前記右特異ベクトル行列に基づいて、前記送信部間の特性ばらつきに関する送信特性ばらつき行列を算出する送信特性ばらつき行列算出部と、
前記算出された送信特性ばらつき行列に関する情報を含む前記フィードバック信号を形成する形成処理部と、
を具備する、
付記4記載の校正制御装置。
(付記8)
前記送信特性ばらつき行列算出部は、離散フーリエ変換行列に対して前記右特異ベクトル行列の逆行列を乗算することにより、前記送信特性ばらつき行列を算出する、
付記5又は7に記載の校正制御装置。
(付記9)
前記フィードバック信号形成部は、前記右特異ベクトル行列に関する情報を含む前記フィードバック信号を形成する、
付記4記載の校正制御装置。
(付記10)
前記受信特性ばらつき行列算出部は、前記左特異ベクトル行列に対して離散フーリエ変換行列の逆行列を乗算することにより、前記受信特性ばらつき行列を算出する、
付記2から9のいずれか1項に記載の校正制御装置。
(付記11)
前記受信側補正係数算出処理部は、前記算出された受信特性ばらつき行列における基準受信部に対応する行列要素の、前記基準受信部を含む各対象受信部に対応する行列要素に対する比を算出することにより、前記各対象受信部に対応する受信側補正係数を算出する、
付記10記載の校正制御装置。
(付記12)
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部を含むOAMモード多重受信装置へOAMモード多重信号を送信し且つ前記OAMモード多重受信装置と別体のOAMモード多重送信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部における送信部間の特性差を校正する校正制御装置であって、
前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記OAMモード多重受信装置によって形成された、フィードバック信号を取得する取得部と、
前記取得されたフィードバック信号に基づいて、前記OAMモード多重送信装置における送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数を形成する補正係数形成部と、
を具備する校正制御装置。
(付記13)
前記取得部は、前記伝搬路推定行列に対して特異値分解を実行することによって得られる、右特異ベクトル行列に基づいて、前記OAMモード多重受信装置によって形成された、前記フィードバック信号を取得する、
付記12記載の校正制御装置。
(付記14)
前記取得部は、前記OAMモード多重受信装置において前記右特異ベクトル行列に基づいて算出された前記送信部間の特性ばらつきに関し且つ対角行列である送信特性ばらつき行列に関する情報を含む前記フィードバック信号を取得し、
前記補正係数形成部は、前記送信特性ばらつき行列における基準送信部に対応する行列要素の、前記基準送信部を含む各対象送信部に対応する行列要素に対する比を算出することにより、前記各対象送信部に対応する送信側補正係数を算出する送信側補正係数算出部を含む、
付記13記載の校正制御装置。
(付記15)
前記取得部は、前記右特異ベクトル行列に関する情報を含む前記フィードバック信号を取得し、
前記補正係数形成部は、
前記右特異ベクトル行列に基づいて、前記送信部間の特性ばらつきに関し且つ対角行列である送信特性ばらつき行列を算出する送信特性ばらつき行列算出部と、
前記算出された送信特性ばらつき行列に基づいて、前記送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数を算出する送信側補正係数算出部と、
を含む、
付記13記載の校正制御装置。
(付記16)
前記送信特性ばらつき行列算出部は、前記右特異ベクトル行列に対して離散フーリエ変換行列の逆行列を乗算することにより、前記送信特性ばらつき行列を算出する、
付記15記載の校正制御装置。
(付記17)
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部を含むOAMモード多重送信装置から送信された信号を受信するOAMモード多重受信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部における受信部間の特性差を校正する校正制御方法であって、
前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記受信部間の特性ばらつきに関する受信特性ばらつき行列を算出する、
校正制御方法。
(付記18)
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部を含むOAMモード多重受信装置へOAMモード多重信号を送信するOAMモード多重送信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部における送信部間の特性差を校正する校正制御方法であって、
前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記OAMモード多重受信装置によって形成された、フィードバック信号を取得し、
前記取得されたフィードバック信号に基づいて、前記OAMモード多重送信装置における送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数を形成する、
校正制御方法。
(付記19)
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部を含むOAM(orbital angular momentum)モード多重送信装置から送信された信号を受信し且つ前記OAMモード多重送信装置と別体のOAMモード多重受信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部における受信部間の特性差を校正する校正制御装置に、
前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記受信部間の特性差を校正するための受信側補正係数を算出する処理を実行させる、
校正制御プログラム。
(付記20)
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部を含むOAMモード多重受信装置へOAMモード多重信号を送信し且つ前記OAMモード多重受信装置と別体のOAMモード多重送信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部における送信部間の特性差を校正する校正制御装置に、
前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記OAMモード多重受信装置によって形成された、フィードバック信号を取得し、
前記取得されたフィードバック信号に基づいて、前記OAMモード多重送信装置における送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数を形成する、
処理を実行させる、校正制御プログラム。
(付記21)
OAMモード多重送信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部における送信部間の特性差、及び、前記OAMモード多重送信装置から送信された信号を受信し且つ前記OAMモード多重送信装置と別体のOAMモード多重受信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部における受信部間の特性差を校正する校正システムであって、
前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記受信部間の特性差を校正するための受信側補正係数を算出する受信側補正係数算出部と、
前記伝搬路推定行列に基づいて、前記送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数を算出する送信側補正係数算出部と、
を具備する校正システム。
この出願は、2018年7月24日に出願された日本出願特願2018-138274を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
1 OAM多重モード伝送システム
10,40 OAMモード多重送信装置
11 アンテナ部
11A 送信アンテナ素子
12 送信無線部
13 送信部
20 OAMモード多重受信装置
21 アンテナ部
21A 受信アンテナ素子
22 受信無線部
23 受信部
24 伝搬路推定部
30,60,70,80,100 校正制御装置
31,71 受信側補正係数算出部
50,90,110 校正制御装置
51 取得部
52,91,111 補正係数形成部
61,72,81,101 フィードバック信号形成部
71A,72A 特異値分解処理部
71B 受信特性ばらつき行列算出部
71C 受信側補正係数算出処理部
72B,111A 送信特性ばらつき行列算出部
73C,91A 送信側補正係数算出部
73D,81A,101A 形成処理部

Claims (9)

  1. 回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部を含むOAM(orbital angular momentum)モード多重送信装置から送信された信号を受信し且つ前記OAMモード多重送信装置と別体のOAMモード多重受信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部における受信部間の特性差を校正する校正制御装置であって、
    前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記受信部間の特性差を校正するための受信側補正係数を算出する受信側補正係数算出手段を具備し、
    前記受信側補正係数算出手段は、
    前記伝搬路推定行列に対して特異値分解を実行することによって得られる、左特異ベクトル行列に基づいて、前記受信部間の特性ばらつきに関し且つ対角行列である受信特性ばらつき行列を算出する受信特性ばらつき行列算出手段と、
    前記算出された受信特性ばらつき行列に基づいて、前記受信部間の特性差を校正するための受信側補正係数を算出する受信側補正係数算出処理手段と、
    を有する、
    校正制御装置。
  2. 前記伝搬路推定行列に基づいて、前記OAMモード多重送信装置における送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数の形成に用いられる、前記OAMモード多重送信装置へのフィードバック信号を形成するフィードバック信号形成手段を具備する、
    請求項に記載の校正制御装置。
  3. 前記フィードバック信号形成手段は、前記伝搬路推定行列に対して特異値分解を実行することによって得られる、右特異ベクトル行列に基づいて、前記OAMモード多重送信装置における送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数の形成に用いられる、前記OAMモード多重送信装置へのフィードバック信号を形成する、
    請求項記載の校正制御装置。
  4. 前記フィードバック信号形成手段は、
    前記右特異ベクトル行列に基づいて、前記送信部間の特性ばらつきに関し且つ対角行列である送信特性ばらつき行列を算出する送信特性ばらつき行列算出手段と、
    前記算出された送信特性ばらつき行列に基づいて、前記送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数を算出する送信側補正係数算出手段と、
    前記算出された送信側補正係数に関する情報を含む前記フィードバック信号を形成する形成処理手段と、
    を具備する、
    請求項記載の校正制御装置。
  5. 前記送信側補正係数算出手段は、前記算出された送信特性ばらつき行列における基準送信部に対応する行列要素の、前記基準送信部を含む各対象送信部に対応する行列要素に対する比を算出することにより、前記各対象送信部に対応する送信側補正係数を算出する、
    請求項記載の校正制御装置。
  6. 前記フィードバック信号形成手段は、
    前記右特異ベクトル行列に基づいて、前記送信部間の特性ばらつきに関する送信特性ばらつき行列を算出する送信特性ばらつき行列算出手段と、
    前記算出された送信特性ばらつき行列に関する情報を含む前記フィードバック信号を形成する形成処理手段と、
    を具備する、
    請求項記載の校正制御装置。
  7. 前記送信特性ばらつき行列算出手段は、離散フーリエ変換行列に対して前記右特異ベクトル行列の逆行列を乗算することにより、前記送信特性ばらつき行列を算出する、
    請求項又はに記載の校正制御装置。
  8. 前記フィードバック信号形成手段は、前記右特異ベクトル行列に関する情報を含む前記フィードバック信号を形成する、
    請求項記載の校正制御装置。
  9. 回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の受信部を含むOAMモード多重受信装置へOAMモード多重信号を送信し且つ前記OAMモード多重受信装置と別体のOAMモード多重送信装置にて回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子をそれぞれ有する複数の送信部における送信部間の特性差を校正する校正制御装置であって、
    前記複数の送信部及び前記複数の受信部における、送信部から受信部までの各伝搬路の伝搬路推定値を行列要素とする伝搬路推定行列に基づいて、前記OAMモード多重受信装置によって形成された、フィードバック信号を取得する取得手段と、
    前記取得されたフィードバック信号に基づいて、前記OAMモード多重送信装置における送信部間の特性差を校正するための送信側補正係数を形成する補正係数形成手段と、
    を具備し、
    前記取得手段は、前記OAMモード多重受信装置において前記伝搬路推定行列に対して特異値分解を実行することによって得られる右特異ベクトル行列に基づいて算出された前記送信部間の特性ばらつきに関し且つ対角行列である送信特性ばらつき行列に関する情報を含む、前記OAMモード多重受信装置からのフィードバック信号を取得し、
    前記補正係数形成手段は、前記送信特性ばらつき行列における基準送信部に対応する行列要素の、前記基準送信部を含む各対象送信部に対応する行列要素に対する比を算出することにより、前記各対象送信部に対応する送信側補正係数を算出する送信側補正係数算出手段を含む、
    校正制御装置。
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