JP7544286B2 - 送信方法及び送信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信における送信方法及び送信装置に関する。

近年、無線通信の伝送容量を向上させるために、電磁波の軌道角運動量（Orbital Angular Momentum：ＯＡＭ）を用いた無線信号の空間多重伝送技術の検討が進められている（例えば、非特許文献１参照）。

ＯＡＭを持つ電磁波は、伝搬軸を中心にして、伝搬方向にそって等位相面がらせん状に分布する。ＯＡＭ多重伝送では、異なるＯＡＭモードをもつことができ、同一方向に伝搬する電磁波は、回転軸方向において空間位相分布が直交する。このため、ＯＡＭ多重伝送では、異なる信号系列で変調された各ＯＡＭモードの信号を受信装置において分離することにより、信号を多重伝送することが可能である。

また、ＯＡＭ多重技術を用いた無線通信システムでは、複数のアンテナ素子を等間隔に円形配置した等間隔円形アレーアンテナ（以下、ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と称する。）を用い、複数のＯＡＭモードを生成・合成して送信することにより、異なる信号系列の空間多重伝送を実現することができる（例えば、非特許文献２参照）。複数のＯＡＭモードの信号生成には、例えば、バトラー回路（バトラーマトリクス回路）が使用される。ただし、バトラー回路を使用することは一例である。

また、異径の複数のＵＣＡを同心円状に配置した多重ＵＣＡにより、同一ＯＡＭモードの信号を多重して送信することができる。受信装置は、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）技術により、同一ＯＡＭモード内で多重された信号を分離することができる。

J.Wang et al., "Terabit free-space data transmission employing orbital angular momentum multiplexing", Nature Photonics, Vol.6, July 2012, pp.488-496 Y.Yan et al., "High-capacity millimeter-wave communications with orbital angular momentum multiplexing", Nature Commun., vol.5, Sep. 2014, p.4876

上述したように、ＵＣＡを用いた送信装置は、複数のＯＡＭモードで多重伝送を行うことにより、大容量の無線通信を実現することが可能である。また、ＯＡＭ多重伝送技術を移動通信へ利用することが望まれている。移動通信にＯＡＭ多重伝送技術を利用するためには、多方向に信号を送信できる多方向対応や移動追従性が必要である。

しかしながら、従来は、ＵＣＡを用いて送信方向を制御する場合、ＵＣＡを構成するアンテナ素子の指向性によって、送信方向が制限されるという問題があった。また、ＵＣＡによってＯＡＭ多重伝送の電波の方向を制御しようとする場合、方向によってはＵＣＡの各アンテナ素子間で伝送時間差が生じることや、ＵＣＡの開口面が楕円形になるため、ＯＡＭモードの電磁界分布が正しく形成できないことがある。

本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、複数のアンテナ素子が円形に配置された円形アレーアンテナの送信軸と受信軸との間に軸ずれが生じ得る場合にも、軌道角運動量多重伝送を可能にすることができる送信方法及び送信装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる送信方法は、複数のアンテナ素子が円形に配置された円形アレーアンテナを用いて軌道角運動量多重伝送を行う送信方法において、前記アンテナ素子それぞれの電波送信方向を変えるように、前記アンテナ素子それぞれを回転させる制御を行う回転制御工程と、回転させる制御を行った前記アンテナ素子それぞれが放射する電波の振幅及び位相を、前記アンテナ素子それぞれの電波送信方向が揃うように制御する振幅位相制御工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる送信装置は、複数のアンテナ素子が円形に配置された円形アレーアンテナを用いて軌道角運動量多重伝送を行う送信装置において、前記アンテナ素子それぞれの電波送信方向を変えるように、前記アンテナ素子それぞれを回転させる制御を行う回転制御部と、前記回転制御部が回転させる制御を行った前記アンテナ素子それぞれが放射する電波の振幅及び位相を、前記アンテナ素子それぞれの電波送信方向が揃うように制御する振幅位相制御部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、複数のアンテナ素子が円形に配置された円形アレーアンテナの送信軸と受信軸との間に軸ずれが生じ得る場合にも、軌道角運動量多重伝送を可能にすることができる。

一実施形態にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。 送信装置及び受信装置が有する複数のアンテナ素子の配置例を示す図である。 （ａ）は、ＯＡＭモード０の信号生成を示す図である。（ｂ）は、ＯＡＭモード１の信号生成を示す図である。（ｃ）は、ＯＡＭモード２の信号生成を示す図である。（ｄ）は、ＯＡＭモード３の信号生成を示す図である。 （ａ）は、ＯＡＭモード１の位相分布を例示する図である。（ｂ）は、ＯＡＭモード２の位相分布を例示する図である。（ｃ）は、ＯＡＭモード１，２の伝搬方向における信号強度分布を例示する図である。 ４つの異径のＵＣＡが同心円に配置された多重ＵＣＡを例示する図である。 送信装置の送信軸と、受信装置の受信軸とがずれてしまった状態を示す図である。 （ａ）は、送信装置が備えるＵＣＡを正面（送信方向Ａ）から見た状態を模式的に示す図である。図７（ｂ）は、送信装置が備えるＵＣＡの動作の概要を模式的に示す図である。 送信装置の第１構成例を示す図である。 送信装置の第２構成例を示す図である。 送信装置の第３構成例を示す図である。 バトラー回路を備えたＯＡＭモード生成部を例示する図である。 送信装置の動作例を示すフローチャートである。 電波の放射方向を例示する図である。 電波の他の放射方向を例示する図である。

以下に、図面を用いて無線通信システムの一実施形態を説明する。図１は、一実施形態にかかる無線通信システム１の構成例を示す図である。無線通信システム１は、例えば送信装置（送信局）２、受信装置（受信局）３、及び制御装置（制御局）４を有し、送信装置２と受信装置３がＵＣＡを用いたＯＡＭ－ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）通信を行うように構成されている。例えば、送信装置２及び受信装置３は、複数のアンテナ素子が円形に配置された円形アレーアンテナを用いて軌道角運動量多重伝送を行う。

なお、送信装置２及び受信装置３は、例えばそれぞれ送信機能及び受信機能を備えるように同一の構成の無線通信装置であってもよい。制御装置４は、送信装置２及び受信装置３それぞれに対して制御用信号を送信する。ただし、無線通信システム１は、制御装置４を備えないように構成されてもよい。

図２は、送信装置２及び受信装置３が有する複数のアンテナ素子の配置例を示す図である。送信装置２及び受信装置３は、複数のアンテナ素子２００が円形に配置された円形アレーアンテナ（例えばＵＣＡ）を有してＯＡＭ多重通信を行う。なお、ＵＣＡは、複数のアンテナ素子２００が１つの円形に配置されていてもよいし、複数のアンテナ素子２００が同心異径の複数の円形に配置されていてもよい。

図３は、ＯＡＭモードの信号を生成するためのＵＣＡの位相設定例を示す図である。図３（ａ）は、ＯＡＭモード０の信号生成を示す図である。図３（ｂ）は、ＯＡＭモード１の信号生成を示す図である。図３（ｃ）は、ＯＡＭモード２の信号生成を示す図である。図３（ｄ）は、ＯＡＭモード３の信号生成を示す図である。ここでは、ＵＣＡは、８つのアンテナ素子２００を有する場合が示されている。なお、付記された数字は、基準位相（０°）信号に対する位相差を示す。

図３において、送信側におけるＯＡＭモード０，１，２，３，…の信号は、ＵＣＡの各アンテナ素子（黒丸●で示す）に供給される信号の位相差により生成される。すなわち、ＯＡＭモードｎの信号は、位相がｎ回転（ｎ×３６０度）になるように各アンテナ素子に供給する信号の位相を設定して生成する。

例えば、ＵＣＡがｍ＝８個のアンテナ素子で構成される場合、ＯＡＭモードｎ＝２の信号を生成する場合は、図３（ｃ）に示すように、位相が２回転するように、各アンテナ素子に反時計回りに３６０ｎ／ｍ＝ ９０度の位相差（０度，９０度，１８０度，２７０度，０度，９０度，１８０度，２７０度）を設定する。

なお、ＯＡＭモードｎの信号に対して位相の回転方向を逆にした信号をＯＡＭモード－ｎとする。例えば、正のＯＡＭモードの信号の位相の回転方向を反時計回りとし、負のＯＡＭモードの信号の位相の回転方向を時計回りとする。

ＯＡＭ多重通信では、異なる信号系列を異なるＯＡＭモードの信号として生成し、生成した信号を同時に送信することにより、空間多重による無線通信を行うことができる。

受信装置３がＯＡＭ多重信号を分離するためには、受信装置３のＵＣＡの各アンテナ素子の位相を、送信装置２のアンテナ素子の位相と逆方向になるように設定されていればよい。

図４は、ＯＡＭ多重信号の位相分布と信号強度分布を例示する図である。図４（ａ）は、ＯＡＭモード１の位相分布を例示する図である。図４（ｂ）は、ＯＡＭモード２の位相分布を例示する図である。図４（ｃ）は、ＯＡＭモード１，２の伝搬方向における信号強度分布を例示する図である。

図４（ａ），（ｂ）では、送信装置２から伝搬方向に直交する端面（伝搬直交平面）で見た信号の位相分布を矢印で示している。矢印の始めは０度である。位相は線形に変化する。矢印の終わりは３６０度である。すなわち、ＯＡＭモードｎの信号は、伝搬直交平面において、位相がｎ回転（ｎ×３６０度）しながら伝搬する。なお、ＯＡＭモード－１，－２の信号の位相分布の矢印は逆向きになる。

各ＯＡＭモードの信号は、ＯＡＭモードごとに信号強度分布と信号強度が最大になる位置が異なる。ただし、符号が異なる同じＯＡＭモードの強度分布は同じである。具体的には、ＯＡＭモードが高次になるほど、信号強度が最大になる位置が伝搬軸から遠くなる（非特許文献２参照）。ここで、ＯＡＭモードの値が大きい方を高次モードと称する。例えば、ＯＡＭモード３の信号は、ＯＡＭモード０、ＯＡＭモード１、又はＯＡＭモード２の信号より高次モードである。

図４（ｃ）では、ＯＡＭモードごとに信号強度が最大になる位置が円環で示されている。ＯＡＭモードが高次になるほど信号強度が最大になる位置が中心軸から遠くなり、かつ伝搬距離に応じてＯＡＭモード多重信号のビーム径が広がり、ＯＡＭモードごとに信号強度が最大になる位置を示す円環が大きくなる。

図５は、４つの異径のＵＣＡが同心円に配置された多重ＵＣＡを例示する図である。図５に示したように、異径の複数のＵＣＡを同心円状に配置した多重ＵＣＡにより、同一ＯＡＭモードの信号を多重して送信することが可能である。受信装置３は、ＭＩＭＯ技術により、同一ＯＡＭモード内で多重された信号を分離することができる。

上述したように、ＵＣＡを用いてＯＡＭ多重伝送を行うことにより、大容量の無線通信が可能になるが、複数のＯＡＭモードの信号をモード間の干渉なく分離するためには、送信アンテナと受信アンテナをそれぞれ正面で対向する位置に設置する必要がある。しかし、送信装置２又は受信装置３が移動する場合などには、従来は、送信装置２の送信軸と、受信装置３の受信軸とが合わず、ＯＡＭ多重伝送を行うことが困難となっていた。すなわち、ＵＣＡは、多方向への通信に対応する必要があり、移動追従性も必要となってくる。

例えば、図６に示すように、送信装置２の送信軸と、受信装置３の受信軸とがずれてしまうと、受信装置３の受信アンテナでは、ＯＡＭを表す電磁界分布を形成されない。

そこで、本実施形態にかかる送信装置２は、アンテナ素子それぞれの電波送信方向を変えるように、アンテナ素子それぞれを回転させ、アンテナ素子それぞれが放射する電波の振幅及び位相を、アンテナ素子それぞれの電波送信方向が揃うように制御する。なお、送信装置２は、１つのＯＡＭモードの送信を行ってもよい。また、ＯＡＭ伝送には、ＯＡＭ多重伝送が含まれる。

図７は、送信装置２が備えるＵＣＡの概要を模式的に示す図である。図７（ａ）は、送信装置２が備えるＵＣＡを正面（送信方向Ａ）から見た状態を模式的に示す図である。図７（ｂ）は、送信装置２が備えるＵＣＡの動作の概要を模式的に示す図である。

アンテナ素子２００間の伝搬時間差は、位相差となり、下式（１）のように示される。

図７に示すように、送信装置２が備えるＵＣＡは、複数のアンテナ素子２００それぞれが任意の方向に回転するように構成されている。なお、アンテナ素子２００は、回転が水平方向に回転する１軸に限定されることなく、３次元の任意の方向（仰角を含む）に回転するように構成されてもよい。

そして、送信装置２が備えるＵＣＡは、図７（ｂ）に示したように所定の送信方向Ｂに向けてアンテナ素子２００それぞれを回転させることができる。つまり、ＵＣＡを構成する個々のアンテナ素子２００の指向性（放射強度が最大になる方向）を送信軸の方向に向けることができる。

次に、送信装置２の第１構成例について説明する。図８は、送信装置２の第１構成例を示す図である。図８に示すように、送信装置２の第１構成例は、例えばデジタル信号処理部２１、アナログ信号処理部２２、ＯＡＭモード生成部２３、切替制御部２４、回転制御部２５、振幅位相制御部２６、ＵＣＡ２７、及び制御部２８を有する。

デジタル信号処理部２１は、入力されたデータを用いて、搬送波に重畳させて送信するデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号をアナログ信号処理部２２に対して出力する。つまり、デジタル信号処理部２１は、送信すべきデジタル信号をアナログ信号に変換して処理する前に、搬送波に重畳させるように処理を行う。

アナログ信号処理部２２は、デジタル信号をアナログ信号に変換するなどの処理を行い、処理結果をＯＡＭモード生成部２３に対して出力する。

ＯＡＭモード生成部２３は、入力されたアナログ信号を用いて、１又は複数のＯＡＭモードの信号を生成し、生成した信号を切替制御部２４に対して出力する。

切替制御部２４は、アンテナ素子２００それぞれが放射する電波が受信装置３に向けて放射されるように、電波を放射させるアンテナ素子２００を選択して切替えるように制御する。

回転制御部２５は、アンテナ素子２００それぞれの電波送信方向を変えるように、アンテナ素子２００それぞれを回転させる制御を行う。

振幅位相制御部２６は、回転制御部２５が回転させる制御を行ったアンテナ素子２００それぞれが放射する電波の振幅及び位相を、アンテナ素子２００それぞれの電波送信方向が揃うように制御する。

制御部２８は、送信装置２を構成する各部を制御する。例えば、振幅位相制御部２６は、制御部２８からの指示に基づいて、切替制御部２４により切替（選択）された１つ又は複数のアンテナ素子２００（又はＵＣＡ）に対して入力する信号の振幅・位相を所定の送信方向へ合わせるように制御する。

例えば、振幅位相制御部２６は、送信方向に対して垂直な平面において、ＯＡＭモードの電磁界分布が正しく形成できるように、各アンテナ素子２００からの振幅・位相を制御する。

また、振幅位相制御部２６は、ＵＣＡ２７により適切な各ＯＡＭモードの電磁界分布が形成できるように、受信装置３からのチャネル状態を示す情報をフィードバック受信し、受信装置３のチャネルの理想状態に対する差分を補正するように振幅・位相を制御してもよい。

したがって、送信装置２は、多重ＵＣＡから１方向のＯＡＭ多重伝送、複数方向のＯＡＭ多重伝送、１方向のＯＡＭ－ＭＩＭＯ多重伝送、複数方向のＯＡＭ―ＭＩＭＯ多重伝送、ある方向のＯＡＭ多重伝送と別の方向のＯＡＭ－ＭＩＭＯ多重伝送の同時送信などを行うことができる。

次に、送信装置２の第２構成例について説明する。図９は、送信装置２の第２構成例を示す図である。図９に示すように、送信装置２の第２構成例は、デジタル信号処理部２１、アナログ信号処理部２２、ＵＣＡ２７、及び制御部２８を有する。以下、図８に示した送信装置２の第１構成例の構成と実質的に同一の構成には同一の符号を付すこととする。

ここでは、上述したＯＡＭモード生成部２３、切替制御部２４、回転制御部２５、及び振幅位相制御部２６がデジタル信号処理部２１に含まれるように構成されている。

すなわち、送信装置２の第２構成例は、例えばデジタル信号処理によりＯＡＭモード信号を生成し、デジタルのＯＡＭモード信号を各アンテナ素子２００から放射する信号の振幅・位相差を予め調整しておいてもよい。その後、送信装置２の第２構成例は、デジタルのＯＡＭモード信号をアナログ信号に変換してＵＣＡ２７へ供給する。

次に、送信装置２の第３構成例について説明する。図１０は、送信装置２の第３構成例を示す図である。図１０に示すように、送信装置２の第３構成例は、例えばデジタル信号処理部２１、アナログ信号処理部２２、ＯＡＭモード生成部２３、複数の切替制御部２４、複数の回転制御部２５、複数の振幅位相制御部２６、複数のＵＣＡ２７、及び制御部２８を有する。

ここでは、ＵＣＡ２７は、同心異径の多重ＵＣＡである。多重ＵＣＡのＵＣＡ２７において選択可能なＵＣＡがＮ個（例えばＮ＝４）あるものとし、それぞれＵＣＡ－１～ＵＣＡ－Ｎとする。

回転制御部２５は、例えば複数のアンテナ素子２００の中から切替制御部２４により切替られた（選択された）アンテナ素子２００を所定の方向に向けるように回転させる制御を行う。

振幅位相制御部２６は、回転制御部２５が回転させる制御を行ったアンテナ素子２００それぞれが放射する電波の振幅及び位相を制御する。

なお、図１０に示した送信装置２の第３構成例では、ＯＡＭモード生成部２３は、図１１に示したように、例えば４つバトラー回路２３０を備えてアナログ信号からＯＡＭモード信号を作成するように構成されている。

ＯＡＭモード生成部２３が備えるバトラー回路の数は、例えば多重ＵＣＡの中から同時に選択されるＵＣＡの数に相当する。

例えば、多重ＵＣＡから、ＵＣＡ－１、ＵＣＡ－２、ＵＣＡ－３、ＵＣＡ－４を選択して、４つの方向へのＯＡＭ多重伝送を同時に行う場合、４つのバトラー回路２３０は、それぞれ対応するＵＣＡ（振幅位相制御部２６に接続されたＵＣＡ）へ、１又は複数のＯＡＭモードの信号を送信する。例えば、各ＵＣＡでＯＡＭモード１とＯＡＭモード２の多重を行う場合、各ＵＣＡへＯＡＭモード１の信号とＯＡＭモード２の信号が供給される。

また、例えば、多重ＵＣＡによって同一方向へＯＡＭ－ＭＩＭＯ多重伝送を行う場合にも同様に、各バトラー回路２３０から対応するＵＣＡへ１又は複数のＯＡＭモードの信号が供給される。

一例として、１つのバトラー回路２３０に接続されるＵＣＡが８つのアンテナ素子２００によって構成される場合、ＯＡＭモード１とＯＡＭモード－１の多重を行うときに、各バトラー回路２３０は、８つの出力ポートを備える。そして、各出力ポートから反時計回りに４５°（３６０°／８）ずつの位相差をもった信号と、反時計回りに－４５°ずつの位相差をもった信号が合波（多重）された信号が出力される。各出力ポートからの信号は、対応するアンテナ素子２００に供給される。

そして、当該ＵＣＡの８つのアンテナ素子２００からは、以下の位相をもった２つの信号が合波された信号が出力される。

アンテナ素子＃１＝（０°，０°）、アンテナ素子＃２＝（４５°，－４５°）、アンテナ素子＃３＝（９０°，－９０°）、アンテナ素子＃４＝（１３５°，－１３５°）、アンテナ素子＃５＝（１８０°，－１８０°）、アンテナ素子＃６＝（２２５°，－２２５°）、アンテナ素子＃７＝（２７０°，－２７０°）、アンテナ素子＃８＝（３１５°，－３１５°）。

図１２は、送信装置２の動作例を示すフローチャートである。Ｓ１００において、デジタル信号処理部２１にデータが入力される。Ｓ１０２において、デジタル信号処理部２１は、入力されたデータから搬送波に重畳させて送信するデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号をアナログ信号処理部２２に対して出力する。

Ｓ１０４において、アナログ信号処理部２２は、デジタル信号をアナログ信号に変換（デジタル－アナログ変換）し、出力信号の周波数を搬送波の周波数帯（例：２８ＧＨｚ帯）に変換する。そして、アナログ信号処理部２２は、生成したアナログ信号をＯＡＭモード生成部２３に対して出力する。

Ｓ１０６において、ＯＡＭモード生成部２３は、ＯＡＭモードを生成し、生成した信号を各出力ポートから出力する。例えば、ＯＡＭモード生成部２３は、図１１に示したバトラー回路２３０を備えた構成であり、４つのＵＣＡによってＯＡＭモード１と－１のＯＡＭ多重伝送を同時に行う場合、ＯＡＭモード生成部２３における各バトラー回路２３０には、ＯＡＭモード１で送信する信号とＯＡＭモード－１で送信する信号がアナログ信号処理部２２から入力される。

Ｓ１０８において、切替制御部２４は、アンテナ素子２００を切替える制御を行う。Ｓ１１０において、回転制御部２５は、アンテナ素子２００それぞれの方向を所定の方向に向けるようにアンテナ素子２００を回転させる制御を行う。

Ｓ１１２において、振幅位相制御部２６は、電波の送信方向に合わせて各ＵＣＡの各アンテナ素子２００へ信号が振幅と位相を調整して供給されるように制御を行う。そして、Ｓ１１４において、送信装置２は、電波をＵＣＡから送信する。

次に、制御部２８が行う制御の例について説明する。上述したように、送信装置２は、任意の方向にアンテナ素子２００を向けることができるＵＣＡを選択して、その方向へのＯＡＭ多重伝送を行う。このための制御を制御部２８が実行する。

例えば、送信装置２における制御部２８が、各受信装置３の位置（送信装置２に対する受信装置３が存在する方向でもよい）を把握しているとする。なお、送信装置２の制御部２８が、受信装置３の状態（受信装置３の位置等）を把握する方法は、どのような方法であってもよい。

例えば、制御部２８は、受信装置３から送信された参照信号を受信することによって受信装置３の位置を把握してもよいし、受信装置３から送信された位置情報を受信することによって受信装置３の位置を把握してもよい。また、制御部２８に、受信装置３の位置（固定位置、時刻毎の移動予定位置等）が予め設定されていてもよい。

例えば、制御部２８は、図１３に示す位置Ａに信号送信対象の受信装置３があると判断する。このとき、制御部２８は、送信装置２から位置Ａへの方向に送信するための各アンテナ素子２００への出力ごとの振幅・位相調整量を算出し、振幅位相制御部２６に対して振幅・位相を調整する指示を行う。

なお、送信装置２は、同心異径のＵＣＡを複数個選択可能な場合には、複数ＵＣＡのうちのいずれか複数又は全部のＵＣＡを選択してＯＡＭ－ＭＩＭＯ多重伝送を行ってもよい。

また、図１４に示したように、位置Ａとは異なる位置Ｂに受信装置３が存在する場合にも同様に、送信装置２は、位置Ｂに向けて電波が放射されるように振幅・位相調整を行う。

さらに、受信装置３が位置Ｂから位置Ａ（図１３）に移動する場合、制御部２８は、受信装置３の移動を追跡する。つまり、上述したように、制御部２８は、受信装置３の位置を常に把握していることとする。

例えば、制御部２８は、受信装置３の移動前に選択したＵＣＡ－Ｘの送信軸と、受信装置３の移動後の送信軸との角度がある閾値以上になった場合に、受信装置３との通信のためのＵＣＡをＵＣＡ－Ｘから、他のＵＣＡに切り替える。

すなわち、送信装置２は、受信装置３の移動後の位置を位置Ａ’とすると、送信装置２から位置Ａ’への方向（送信軸）に送信可能なＵＣＡ－Ｘ’を選択し、受信装置３との通信のためのＵＣＡをＵＣＡ－ＸからＵＣＡ－Ｘ’へ切り替え、アンテナ素子２００の方向と出力信号の振幅・位相を調整する。

以上説明したように、実施形態にかかる送信装置２は、アンテナ素子２００それぞれの電波送信方向を変えるように、アンテナ素子２００それぞれを回転させる制御を行い、アンテナ素子２００それぞれが放射する電波の振幅及び位相を、アンテナ素子２００それぞれの電波送信方向が揃うように制御するので、ＵＣＡ２７の送信軸と受信軸との間に軸ずれが生じ得る場合にも、軌道角運動量多重伝送を可能にすることができる。

なお、上述した実施形態における送信装置２、受信装置３及び制御装置４を構成する各部は、一部又は全部が、ハードウェアによって構成されてもよいし、プログラムをプロセッサに実行させることによって構成されてもよい。

また、送信装置２、受信装置３及び制御装置４を構成する各部は、一部又は全部がプログラムをプロセッサに実行させることによって構成されている場合、当該プログラムが記録媒体に記録されて供給されてもよいし、ネットワークを介して供給されてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１・・・無線通信システム、２・・・送信装置、３・・・受信装置、４・・・制御装置、２１・・・デジタル信号処理部、２２・・・アナログ信号処理部、２３・・・ＯＡＭモード生成部、２４・・・切替制御部、２５・・・回転制御部、２６・・・振幅位相制御部、２７・・・ＵＣＡ、２８・・・制御部、２００・・・アンテナ素子

Claims (8)

1. 複数のアンテナ素子が円形に配置された円形アレーアンテナを用いて軌道角運動量多重伝送を行う送信方法において、
   前記アンテナ素子それぞれの電波送信方向を変えるように、前記アンテナ素子それぞれを回転させる制御を行う回転制御工程と、
   回転させる制御を行った前記アンテナ素子それぞれが放射する電波の振幅及び位相を、前記アンテナ素子それぞれの電波送信方向が揃うように制御する振幅位相制御工程と
   を含むことを特徴とする送信方法。
2. 送信すべきデジタル信号をアナログ信号に変換して処理する前に、搬送波に重畳させるように処理するデジタル信号処理工程をさらに含み、
   前記回転制御工程及び前記振幅位相制御工程は、
   前記デジタル信号処理工程に含まれること
   を特徴とする請求項１に記載の送信方法。
3. 前記円形アレーアンテナは、
   複数の前記アンテナ素子が同心異径の複数の円を構成するように配置されており、
   前記回転制御工程では、
   複数の前記アンテナ素子の中から選択された前記アンテナ素子を回転させる制御を行い、
   前記振幅位相制御工程では、
   前記回転制御工程で回転させる制御を行った前記アンテナ素子それぞれが放射する電波の振幅及び位相を制御すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の送信方法。
4. 前記アンテナ素子それぞれが放射する電波が受信装置に向けて放射されるように、電波を放射させる前記アンテナ素子を選択して切替えるように制御する切替制御工程をさらに含むこと
   を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の送信方法。
5. 複数のアンテナ素子が円形に配置された円形アレーアンテナを用いて軌道角運動量多重伝送を行う送信装置において、
   前記アンテナ素子それぞれの電波送信方向を変えるように、前記アンテナ素子それぞれを回転させる制御を行う回転制御部と、
   前記回転制御部が回転させる制御を行った前記アンテナ素子それぞれが放射する電波の振幅及び位相を、前記アンテナ素子それぞれの電波送信方向が揃うように制御する振幅位相制御部と
   を有することを特徴とする送信装置。
6. 送信すべきデジタル信号をアナログ信号に変換して処理する前に、搬送波に重畳させるように処理するデジタル信号処理部をさらに有し、
   前記回転制御部及び前記振幅位相制御部は、
   前記デジタル信号処理部に含まれるように構成されていること
   を特徴とする請求項５に記載の送信装置。
7. 前記円形アレーアンテナは、
   複数の前記アンテナ素子が同心異径の複数の円を構成するように配置されており、
   前記回転制御部は、
   複数の前記アンテナ素子の中から選択された前記アンテナ素子を回転させる制御を行い、
   前記振幅位相制御部は、
   前記回転制御部が回転させる制御を行った前記アンテナ素子それぞれが放射する電波の振幅及び位相を制御すること
   を特徴とする請求項５又は６に記載の送信装置。
8. 前記アンテナ素子それぞれが放射する電波が受信装置に向けて放射されるように、電波を放射させる前記アンテナ素子を選択して切替えるように制御する切替制御部をさらに有すること
   を特徴とする請求項５～７のいずれか１項に記載の送信装置。

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