JP7136206B2 - 校正制御装置 - Google Patents
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Description
<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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
Rsig=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。
Hrx=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。
HMIMO=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。
Hrx=Rerror・W・D・W-1・Terror=(Rerror・W)・D・(W-1・Terror) ・・・(4)
Hrx=U・D・V-1 ・・・(5)
U=Rerror・W ・・・(6)
V-1=W-1・Terror ・・・(7)
Rerror=U・W-1 ・・・(8)
Terror=W・V-1・・・(9)
wTXCALn=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。
wRXCALm=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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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)
- 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。 - 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1に記載の校正制御装置。 - 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2記載の校正制御装置。 - 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3記載の校正制御装置。 - 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4記載の校正制御装置。 - 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3記載の校正制御装置。 - 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4又は6に記載の校正制御装置。 - 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3記載の校正制御装置。 - 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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