JP7151780B2 - Oam受信装置、及び、oam受信方法 - Google Patents
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Description
<OAM伝送システムの概要>
図1は、第1実施形態のOAM伝送システムの一例を示す図である。図1においてOAM伝送システム1は、OAM送信装置10と、OAM受信装置30とを有している。OAM送信装置10とOAM受信装置30とは、例えば、見通し内環境に固定設置されて用いられる。
図2は、第1実施形態のOAM送信装置の一例を示すブロック図である。図2においてOAM送信装置10は、変調器11,21と、信号形成部12,22と、送信無線部13-1~13-4,23-1~23-4と、偏波多重器14-1~14-4と、アンテナ素子15-1~15-4とを有している。なお、送信無線部13-1~13-4を総称して「送信無線部13」と呼ぶことができる。また、送信無線部23-1~23-4を総称して「送信無線部23」と呼ぶことができる。また、偏波多重器14-1~14-4を総称して「偏波多重器14」と呼ぶことができる。
図3は、第1実施形態のOAM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受信装置30は、アンテナ素子31-1~31-4と、偏波分離器32-1~32-4と、受信無線部33と、OAM受信部34と、干渉補償部35Cを含む復調部35とを有している。なお、偏波分離器32-1~32-4を総称して「偏波分離器32」と呼ぶことができる。
第2実施形態では、OAM受信装置のより具体的な構成について説明する。なお、第2実施形態のOAM受信装置の基本構成は、第1実施形態のOAM受信装置30の基本構成と同じである。
図4は、第2実施形態のOAM受信装置の一例を示すブロック図である。図4には、第2実施形態のOAM受信装置30の一部(受信無線部33、OAM受信部34、及び復調部35)が示されており、他の構成については図示を省略している。
以上の構成を有するOAM伝送システムの動作例について説明する。
OAM送信装置10は、連続した複数のフレームを用いて信号を送信する。図11は、フレームの説明に供する図である。
〈フレーム同期〉
OAM受信装置30は、フレーム同期を確立するために、OAM受信処理部34A-1,34A-2と、復調部35とをONにする。そして、フレーム同期部35E-1,35E-2は、フレーム先頭タイミングを検出し、検出したフレーム先頭タイミングを通信路行列推定部34B-1,34B-2へ出力する。そして、OAM受信装置30は、OAM受信処理部34A-1,34A-2をOFFにする。
OAM受信装置30は、通信路行列推定部34B-1,34B-2及びウェイト算出部34C-1,34C-2をONにする。そして、通信路行列推定部34B-1,34B-2は、フレーム先頭タイミングに基づいて、受信無線部33から受け取る受信無線処理後の信号から「既知信号」を抽出し、抽出した「既知信号」に基づいて、通信路行列を算出する。
OAM受信装置30は、OAM受信処理部34A-1,34A-2をONにする。そして、OAM受信処理部34A-1,34A-2は、硬判定部35D-1,35D-2から受け取る「誤差ベクトル信号」に基づいて、「OAM受信ウェイトベクトル」を調整(更新)しながら、「OAM受信処理」を実行する。
第3実施形態は、OAMモード多重伝送に係る実施形態に関する。基本的にモード毎に独立なので、各モードに着目すれば、第3実施形態は、第2実施形態とほとんど相違はない。以下では、第2実施形態との相違点を中心に説明する。
図12は、第3実施形態のOAM送信装置の一例を示すブロック図である。図12においてOAM送信装置50は、変調器11-1~11-4,21-1~21-4と、信号形成部52,62とを有している。そして、信号形成部52は、分配器52Aと、線形プリコーダ52B-1~52B-4とを有している。また、信号形成部62は、分配器62Aと、線形プリコーダ62B-1~62B-4とを有している。
図14は、第3実施形態のOAM受信装置の一例を示すブロック図である。図14においてOAM受信装置70は、OAM受信部71と、復調部72とを有している。
以上の構成を有するOAM送信装置50及びOAM受信装置70を含むOAM伝送システムの動作例について説明する。
OAM送信装置50は、OAM受信装置70にフレーム同期を確立させるために、1つの使用OAMモード(例えば、モード0)及び両偏波を用いて既知信号を送信する。そして、OAM送信装置50は、OAM受信装置70に通信路行列を算出させるために、複数の使用OAMモード及び両偏波を用いて既知信号を送信する。例えば、OAM送信装置50は、フレームの先頭部分における最初の第1区間において1つのOAMモード及び両偏波を用いて既知信号を送信し、該先頭部分における第1区間を除く第2区間において複数の使用OAMモード及び両偏波を用いて既知信号を送信してもよい。
〈フレーム同期〉
OAM受信装置70は、フレーム同期を確立するために、OAM受信処理部71B-1,71B-2と、復調処理部72A-1,72A-2とをONにする。そして、復調処理部72A-1,72A-2のフレーム同期部は、フレーム先頭タイミングを検出し、検出したフレーム先頭タイミングを通信路行列推定部71F-1,71F-2へ出力する。そして、OAM受信装置70は、OAM受信処理部71B-1,71B-2をOFFにする。
OAM受信装置70は、通信路行列推定部71F-1,71F-2及びウェイト算出部71G-1,71G-2をONにする。そして、通信路行列推定部71F-1,71F-2は、フレーム先頭タイミングに基づいて、受信無線部33から受け取る受信無線処理後の信号から「既知信号」を抽出し、抽出した「既知信号」に基づいて、通信路行列を算出する。
OAM受信装置70は、OAM受信処理部71B-1,71C-1,71D-1,71E-1,71B-2,71C-2,71D-2,71E-2及び復調処理部72A-1,72A-2,72B-1,72B-2,72C-1,72C-2,72D-1,72D-2をONして、OAM受信処理及び復調処理を実行する。
OAM(orbital angular momentum)送信装置の複数の送信アンテナ素子からそれぞれ送信された複数の無線信号であって、各無線信号が、互いに共通のOAM(orbital angular momentum)モードによって形成され且つ垂直偏波によって送信された第1OAM無線信号及び水平偏波によって送信された第2OAM無線信号を含む、前記複数の無線信号を受信する、複数の受信アンテナ素子と、
前記複数の受信アンテナ素子によって受信された複数の受信無線信号のそれぞれが偏波分離され且つダウンコンバートされて得られた、複数の垂直成分信号及び複数の水平成分信号に基づいて、OAM受信ウェイトベクトルを用いたOAM受信処理及び偏波間の干渉成分を除去する干渉補償処理をそれぞれ実行し、且つ、互いに独立した、OAM受信手段及び干渉補償手段と、
を具備するOAM受信装置。
(付記2)
前記OAM受信手段と前記干渉補償手段とは、直列に接続されている、
付記1記載のOAM受信装置。
(付記3)
前記OAM受信手段は、
前記複数の垂直成分受信信号に対して、第1OAM受信ウェイトベクトルを乗算することにより、第1OAM受信処理を実行する第1OAM受信処理手段と、
前記複数の水平成分信号に対して、第2OAM受信ウェイトベクトルを乗算することにより、第2OAM受信処理を実行する第2OAM受信処理手段と、
を具備し、
前記干渉補償手段は、
前記第2OAM受信処理によって得られた信号を用いて、前記第1OAM受信処理によって得られた信号から、前記垂直偏波に対する前記水平偏波による干渉成分を除去する第1干渉補償手段と、
前記第1OAM受信処理によって得られた信号を用いて、前記第2OAM受信処理によって得られた信号から、前記水平偏波に対する前記垂直偏波による干渉成分を除去する第2干渉補償手段と、
を具備する、
付記1又は2に記載のOAM受信装置。
(付記4)
前記第1干渉補償手段によって干渉成分が除去された信号に対応するコンスタレーション上の第1受信信号点に基づいて第1シンボルを特定すると共に、該特定された第1シンボルと前記第1受信信号点との誤差を示す第1誤差ベクトル信号を出力する、第1硬判定手段と、
前記第2干渉補償手段によって干渉成分が除去された信号に対応するコンスタレーション上の第2受信信号点に基づいて第2シンボルを特定すると共に、該特定された第2シンボルと前記第2受信信号点との誤差を示す第2誤差ベクトル信号を出力する、第2硬判定手段と、
をさらに具備し、
前記第1OAM受信処理手段は、前記第1誤差ベクトル信号に基づいて、前記第1OAM受信ウェイトベクトルを調整し、
前記第2OAM受信処理手段は、前記第2誤差ベクトル信号に基づいて、前記第2OAM受信ウェイトベクトルを調整する、
付記3記載のOAM受信装置。
(付記5)
前記OAM送信装置から前記垂直偏波によって送信された既知信号に基づいて、前記複数の送信アンテナ素子と前記複数の受信アンテナ素子との間の通信路に関する第1通信路行列を算出する第1通信路行列推定手段と、
前記OAM送信装置から前記水平偏波によって送信された既知信号に基づいて、前記複数の送信アンテナ素子と前記複数の受信アンテナ素子との間の通信路に関する第2通信路行列を算出する第2通信路行列推定手段と、
前記算出された第1通信路行列に基づいて、前記共通のOAMモードに対応する基本受信ウェイトベクトルの共役転置行列を修正して、前記第1OAM受信ウェイトベクトルの初期値を算出する第1ウェイト算出手段と、
前記算出された第2通信路行列に基づいて、前記基本受信ウェイトベクトルの共役転置行列を修正して前記第2OAM受信ウェイトベクトルの初期値を算出する第2ウェイト算出手段と、
をさらに具備する、付記4に記載のOAM受信装置。
(付記6)
前記OAM送信装置は、各フレームの先頭部分において前記既知信号を送信し、各フレームの前記先頭部分を除くデータ送信部分においてデータ信号を送信し、
前記第1OAM受信処理手段は、前記垂直偏波によって送信されたデータ信号に対応する前記第1誤差ベクトル信号に基づいて、前記第1OAM受信ウェイトベクトルを調整し、
前記第2OAM受信処理手段は、前記水平偏波によって送信されたデータ信号に対応する前記第2誤差ベクトル信号に基づいて、前記第2OAM受信ウェイトベクトルを調整する、
付記5記載のOAM受信装置。
(付記7)
前記第1干渉補償手段は、前記第2OAM受信処理によって得られた信号に対して複数の第1フィルタ係数を用いてフィルタリングすることによって、前記垂直偏波に対する前記水平偏波による水平干渉成分レプリカを形成する第1干渉成分レプリカ形成手段を具備し、
前記第2干渉補償手段は、前記第1OAM受信処理によって得られた信号に対して複数の第2フィルタ係数を用いてフィルタリングすることによって、前記水平偏波に対する前記垂直偏波による垂直干渉成分レプリカを形成する第2干渉成分レプリカ形成手段を具備し、
前記第1干渉成分レプリカ形成手段は、前記第1誤差ベクトル信号に基づいて前記複数の第1フィルタ係数を調整し、
前記第2干渉成分レプリカ形成手段は、前記第2誤差ベクトル信号に基づいて前記複数の第2フィルタ係数を調整する、
付記6記載のOAM受信装置。
(付記8)
前記第1OAM受信処理手段と前記第1干渉補償手段との間に設けられ、且つ、前記第1OAM受信処理によって得られた信号に対して複数の第3フィルタ係数を用いてフィルタリングすることによって歪み成分を除去する第1等化手段と、
前記第2OAM受信処理手段と前記第2干渉補償手段との間に設けられ、且つ、前記第2OAM受信処理によって得られた信号に対して複数の第4フィルタ係数を用いてフィルタリングすることによって歪み成分を除去する第2等化手段と、
をさらに具備し、
前記第1等化手段は、前記第1誤差ベクトル信号に基づいて前記複数の第3フィルタ係数を調整し、
前記第2等化手段は、前記第2誤差ベクトル信号に基づいて前記複数の第4フィルタ係数を調整する、
付記7記載のOAM受信装置。
(付記9)
前記OAM送信装置は、複数のOAMモードについてモード多重された複数のモード多重無線信号を前記複数の無線信号として送信し、
前記OAM受信装置は、前記複数のOAMモードにそれぞれ対応する、複数のセットの、前記第1OAM受信処理手段、前記第2OAM受信処理手段、前記第1干渉補償手段、及び前記第2干渉補償手段を具備する、
付記3から8のいずれか1項に記載のOAM受信装置。
(付記10)
OAM(orbital angular momentum)送信装置の複数の送信アンテナ素子からそれぞれ送信された複数の無線信号であって、各無線信号が、互いに共通のOAM(orbital angular momentum)モードによって形成され且つ垂直偏波によって送信された第1OAM無線信号及び水平偏波によって送信された第2OAM無線信号を含む、前記複数の無線信号をそれぞれ受信する、複数の受信アンテナ素子を具備するOAM受信装置によって実行されるOAM受信方法であって、
前記複数の受信アンテナ素子によって受信された複数の受信無線信号のそれぞれが偏波分離され且つダウンコンバートされて得られた、複数の垂直成分信号及び複数の水平成分信号に対して、OAM受信ウェイトベクトルを用いたOAM受信処理及び偏波間の干渉成分を除去する干渉補償処理を、互いに独立したOAM受信手段及び干渉補償手段によって実行する、
OAM受信方法。
(付記11)
前記OAM受信処理を実行した後に、前記干渉補償処理を実行する、付記10記載のOAM受信方法。
(付記12)
OAM送信装置及びOAM受信装置を具備するOAM伝送システムであって、
前記OAM送信装置は、各無線信号が、互いに共通のOAM(orbital angular momentum)モードによって形成され且つ垂直偏波によって送信される第1OAM無線信号及び水平偏波によって送信される第2OAM無線信号を含む、複数の無線信号を、複数の送信アンテナ素子からそれぞれ送信し、
前記OAM受信装置は、
前記送信された複数の無線信号を受信する複数の受信アンテナ素子と、
前記複数の受信アンテナ素子によって受信された複数の受信無線信号のそれぞれが偏波分離され且つダウンコンバートされて得られた、複数の垂直成分信号及び複数の水平成分信号に対して、OAM受信ウェイトベクトルを用いたOAM受信処理及び偏波間の干渉成分を除去する干渉補償処理をそれぞれ実行し、且つ、互いに独立した、OAM受信手段及び干渉補償手段と、
を具備する、
OAM伝送システム。
(付記13)
前記OAM受信手段と前記干渉補償手段とは、直列に接続されている、
付記12記載のOAM伝送システム。
10,50 OAM送信装置
11,21 変調器
12,22,52,62 信号形成部
12A,22A,52A,62A 分配器
12B,22B,52B,62B 線形プリコーダ
13 送信無線部
14 偏波多重器
15 アンテナ素子
23 送信無線部
30,70 OAM受信装置
31 アンテナ素子
32 偏波分離器
33 受信無線部
34,71 OAM受信部
34A,71B,71C,71D,71E OAM受信処理部
34B,71F 通信路行列推定部
34C,71G ウェイト算出部
35,72 復調部
35A,72A,72B,72C,72D 復調処理部
35B 等化器
35C 干渉補償部
35D 硬判定部
35E フレーム同期部
71A 分配器
352A 干渉成分レプリカ形成部
Claims (8)
- OAM(orbital angular momentum)受信装置であって、
OAM送信装置の複数の送信アンテナ素子からそれぞれ送信された複数の無線信号であって、各無線信号が、互いに共通のOAM(orbital angular momentum)モードによって形成され且つ垂直偏波によって送信された第1OAM無線信号及び水平偏波によって送信された第2OAM無線信号を含む、前記複数の無線信号を受信する、複数の受信アンテナ素子と、
前記複数の受信アンテナ素子によって受信された複数の受信無線信号のそれぞれが偏波分離され且つダウンコンバートされて得られた、複数の垂直成分信号及び複数の水平成分信号に基づいて、OAM受信ウェイトベクトルを用いたOAM受信処理及び偏波間の干渉成分を除去する干渉補償処理をそれぞれ実行し、且つ、互いに独立した、OAM受信手段及び干渉補償手段と、
を具備し、
前記OAM受信手段は、
前記複数の垂直成分信号に対して、第1OAM受信ウェイトベクトルを乗算することにより、第1OAM受信処理を実行する第1OAM受信処理手段と、
前記複数の水平成分信号に対して、第2OAM受信ウェイトベクトルを乗算することにより、第2OAM受信処理を実行する第2OAM受信処理手段と、
を具備し、
前記干渉補償手段は、
前記第2OAM受信処理によって得られた信号を用いて、前記第1OAM受信処理によって得られた信号から、前記垂直偏波に対する前記水平偏波による干渉成分を除去する第1干渉補償手段と、
前記第1OAM受信処理によって得られた信号を用いて、前記第2OAM受信処理によって得られた信号から、前記水平偏波に対する前記垂直偏波による干渉成分を除去する第2干渉補償手段と、
を具備し、
前記OAM受信装置は、
前記第1干渉補償手段によって干渉成分が除去された信号に対応するコンスタレーション上の第1受信信号点に基づいて第1シンボルを特定すると共に、該特定された第1シンボルと前記第1受信信号点との誤差を示す第1誤差ベクトル信号を出力する、第1硬判定手段と、
前記第2干渉補償手段によって干渉成分が除去された信号に対応するコンスタレーション上の第2受信信号点に基づいて第2シンボルを特定すると共に、該特定された第2シンボルと前記第2受信信号点との誤差を示す第2誤差ベクトル信号を出力する、第2硬判定手段と、
をさらに具備し、
前記第1OAM受信処理手段は、前記第1誤差ベクトル信号に基づいて、前記第1OAM受信ウェイトベクトルを調整し、
前記第2OAM受信処理手段は、前記第2誤差ベクトル信号に基づいて、前記第2OAM受信ウェイトベクトルを調整する、
OAM受信装置。 - 前記OAM受信手段と前記干渉補償手段とは、直列に接続されている、
請求項1記載のOAM受信装置。 - 前記OAM送信装置から前記垂直偏波によって送信された既知信号に基づいて、前記複数の送信アンテナ素子と前記複数の受信アンテナ素子との間の通信路に関する第1通信路行列を算出する第1通信路行列推定手段と、
前記OAM送信装置から前記水平偏波によって送信された既知信号に基づいて、前記複数の送信アンテナ素子と前記複数の受信アンテナ素子との間の通信路に関する第2通信路行列を算出する第2通信路行列推定手段と、
前記算出された第1通信路行列に基づいて、前記共通のOAMモードに対応する基本受信ウェイトベクトルの共役転置行列を修正して、前記第1OAM受信ウェイトベクトルの初期値を算出する第1ウェイト算出手段と、
前記算出された第2通信路行列に基づいて、前記基本受信ウェイトベクトルの共役転置行列を修正して前記第2OAM受信ウェイトベクトルの初期値を算出する第2ウェイト算出手段と、
をさらに具備する、請求項1又は2に記載のOAM受信装置。 - 前記OAM送信装置は、各フレームの先頭部分において前記既知信号を送信し、各フレームの前記先頭部分を除くデータ送信部分においてデータ信号を送信し、
前記第1OAM受信処理手段は、前記垂直偏波によって送信されたデータ信号に対応する前記第1誤差ベクトル信号に基づいて、前記第1OAM受信ウェイトベクトルを調整し、
前記第2OAM受信処理手段は、前記水平偏波によって送信されたデータ信号に対応する前記第2誤差ベクトル信号に基づいて、前記第2OAM受信ウェイトベクトルを調整する、
請求項3記載のOAM受信装置。 - 前記第1干渉補償手段は、前記第2OAM受信処理によって得られた信号に対して複数の第1フィルタ係数を用いてフィルタリングすることによって、前記垂直偏波に対する前記水平偏波による水平干渉成分レプリカを形成する第1干渉成分レプリカ形成手段を具備し、
前記第2干渉補償手段は、前記第1OAM受信処理によって得られた信号に対して複数の第2フィルタ係数を用いてフィルタリングすることによって、前記水平偏波に対する前記垂直偏波による垂直干渉成分レプリカを形成する第2干渉成分レプリカ形成手段を具備し、
前記第1干渉成分レプリカ形成手段は、前記第1誤差ベクトル信号に基づいて前記複数の第1フィルタ係数を調整し、
前記第2干渉成分レプリカ形成手段は、前記第2誤差ベクトル信号に基づいて前記複数の第2フィルタ係数を調整する、
請求項4記載のOAM受信装置。 - 前記第1OAM受信処理手段と前記第1干渉補償手段との間に設けられ、且つ、前記第1OAM受信処理によって得られた信号に対して複数の第3フィルタ係数を用いてフィルタリングすることによって歪み成分を除去する第1等化手段と、
前記第2OAM受信処理手段と前記第2干渉補償手段との間に設けられ、且つ、前記第2OAM受信処理によって得られた信号に対して複数の第4フィルタ係数を用いてフィルタリングすることによって歪み成分を除去する第2等化手段と、
をさらに具備し、
前記第1等化手段は、前記第1誤差ベクトル信号に基づいて前記複数の第3フィルタ係数を調整し、
前記第2等化手段は、前記第2誤差ベクトル信号に基づいて前記複数の第4フィルタ係数を調整する、
請求項5記載のOAM受信装置。 - 前記OAM送信装置は、複数のOAMモードについてモード多重された複数のモード多重無線信号を前記複数の無線信号として送信し、
前記OAM受信装置は、前記複数のOAMモードにそれぞれ対応する、複数のセットの、前記第1OAM受信処理手段、前記第2OAM受信処理手段、前記第1干渉補償手段、及び前記第2干渉補償手段を具備する、
請求項1から6のいずれか1項に記載のOAM受信装置。 - OAM(orbital angular momentum)送信装置の複数の送信アンテナ素子からそれぞれ送信された複数の無線信号であって、各無線信号が、互いに共通のOAM(orbital angular momentum)モードによって形成され且つ垂直偏波によって送信された第1OAM無線信号及び水平偏波によって送信された第2OAM無線信号を含む、前記複数の無線信号をそれぞれ受信する、複数の受信アンテナ素子を具備するOAM受信装置によって実行されるOAM受信方法であって、
前記複数の受信アンテナ素子によって受信された複数の受信無線信号のそれぞれが偏波分離され且つダウンコンバートされて得られた、複数の垂直成分信号及び複数の水平成分信号に対して、OAM受信ウェイトベクトルを用いたOAM受信処理及び偏波間の干渉成分を除去する干渉補償処理を、互いに独立したOAM受信手段及び干渉補償手段によって実行し、
前記OAM受信処理は、前記複数の垂直成分信号に対して、第1OAM受信ウェイトベクトルを乗算することにより、第1OAM受信処理を実行することと、前記複数の水平成分信号に対して、第2OAM受信ウェイトベクトルを乗算することにより、第2OAM受信処理を実行することと、を含み、
前記干渉補償処理は、前記第2OAM受信処理によって得られた信号を用いて、前記第1OAM受信処理によって得られた信号から、前記垂直偏波に対する前記水平偏波による干渉成分を除去する第1干渉補償処理と、前記第1OAM受信処理によって得られた信号を用いて、前記第2OAM受信処理によって得られた信号から、前記水平偏波に対する前記垂直偏波による干渉成分を除去する第2干渉補償処理と、を含み、
前記OAM受信方法は、
前記第1干渉補償処理によって干渉成分が除去された信号に対応するコンスタレーション上の第1受信信号点に基づいて第1シンボルを特定すると共に、該特定された第1シンボルと前記第1受信信号点との誤差を示す第1誤差ベクトル信号を形成することと、
前記第2干渉補償処理によって干渉成分が除去された信号に対応するコンスタレーション上の第2受信信号点に基づいて第2シンボルを特定すると共に、該特定された第2シンボルと前記第2受信信号点との誤差を示す第2誤差ベクトル信号を形成することと、
をさらに含み、
前記第1OAM受信処理では、前記第1誤差ベクトル信号に基づいて、前記第1OAM受信ウェイトベクトルが調整され、
前記第2OAM受信処理では、前記第2誤差ベクトル信号に基づいて、前記第2OAM受信ウェイトベクトルが調整される、
OAM受信方法。
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