WO2022038686A1 - 受信装置、信号処理装置、受信方法、及びプログラム - Google Patents

受信装置、信号処理装置、受信方法、及びプログラム Download PDF

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antenna
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conversion unit
optical
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友規 村上
匡史 岩渕
陸 大宮
サンヨプ キム
亮太 椎名
友宏 谷口
智明 小川
泰司 鷹取
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system that performs MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication.
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • Wireless communication traffic continues to increase due to the rapid spread of wireless devices.
  • it is required to increase the capacity of the wireless communication system.
  • MIMO that performs spatial division multiplex transmission at the same frequency and at the same time using a plurality of antennas has been put into practical use.
  • research and development of large-scale (Massive) MIMO using a large number of antennas is underway for further expansion of the capacity realized by MIMO.
  • Massive MIMO requires a large number of antennas in a radio base station, an RF unit that performs amplification and filtering connected to each antenna, and a conversion unit that converts analog and digital signals. Therefore, there is a problem that the size and cost of the radio base station increase.
  • Non-Patent Document 1 discloses a technique of Virtual Massive MIMO (VM-MIMO).
  • VM-MIMO Virtual Massive MIMO
  • a radio base station in a Massive MIMO of an uplink, a radio base station has a variable characteristic antenna for signals transmitted from a plurality of antennas at the same frequency and at the same time. Receives while periodically switching the antenna characteristics at high speed. Further, a signal having the same antenna characteristics from the received signal sampled at a higher speed than usual is divided and extracted from the sampled received signal, and the extracted signal is subjected to general multi-user MIMO reception processing. By doing this, it is possible to receive Massive MIMO with a small number of antennas.
  • the VM-MIMO technology enables reception of Massive MIMO with a small number of antennas, so that the size and cost of the wireless base station can be reduced.
  • the present invention has been made in view of the above points, and includes an optical transmission device including a characteristic variable antenna that receives MIMO signals transmitted from a plurality of antennas of the transmission device at the same frequency and at the same time, and a signal processing device. It is an object of the present invention to provide a technique for synchronizing the timing of switching the antenna characteristics of a variable-characteristic antenna with the timing of sampling in a receiving device connected by an optical fiber.
  • a variable-characteristic antenna that receives MIMO signals transmitted from a plurality of antennas while switching antenna characteristics
  • An electro-optical conversion unit that converts the received signal received by the variable characteristic antenna from an electric signal to an optical signal
  • An optical-electric conversion unit that receives the optical signal transmitted by an optical fiber and converts the optical signal into an electric signal.
  • a conversion unit that performs sampling on the received signal converted into an electric signal by the optical-electric conversion unit, and a conversion unit.
  • a signal extraction unit that extracts signals from a plurality of signals corresponding to a plurality of antenna characteristics obtained by the conversion unit, and a signal extraction unit.
  • a MIMO signal demodulation unit that executes MIMO demodulation processing on the signal output from the signal extraction unit, and A synchronization unit that adjusts the cycle and timing of switching the antenna characteristics in the variable antenna based on the sampling cycle, the sampling timing information, and the timing information for switching the antenna characteristics in the variable antenna.
  • a receiving device is provided.
  • a reception device having a variable characteristic antenna for receiving MIMO signals transmitted from a plurality of antennas of the transmission device at the same frequency and at the same time, and a signal processing device are connected by an optical fiber.
  • a technique for synchronizing the timing of switching the antenna characteristics of the variable-characteristic antenna with the timing of sampling is provided.
  • the wireless terminal station 1 is used as the transmitting device and the wireless base station 4 is used as the receiving device is used, but a device other than the wireless terminal station 1 is used as the transmitting device for reception.
  • the technique according to the present invention can also be applied when a device other than the radio base station 4 is used as the device.
  • FIG. 1 shows a configuration example of a wireless communication system according to the present embodiment.
  • the wireless communication system in the present embodiment has a wireless terminal station 4 and a wireless base station 2.
  • the radio terminal station 1 has a plurality of antennas
  • the radio base station 4 has an optical transmission device 3 having one characteristic variable antenna and a signal processing device 2.
  • the optical transmission device 3 and the signal processing device 2 are connected by an optical fiber.
  • the number of characteristic variable antennas in the optical transmission device 3 may be plural.
  • uplink communication from the wireless terminal station 1 to the wireless base station 4 is targeted.
  • the signal processing device 2 may be referred to as a radio base station, and the optical transmission device 3 may be referred to as an overhanging base station.
  • the radio base station 4 receives the signal transmitted from one radio terminal station 1, but this is an example.
  • the technique according to the present embodiment can be applied even when the radio base station 4 receives signals transmitted from a plurality of radio terminal stations 1 (that is, in the case of multi-user MIMO). ..
  • the radio base station 4 receives Massive MIMO with one characteristic variable antenna by the technique of Virtual Massive MIMO (VM-MIMO) disclosed in Non-Patent Document 1.
  • VM-MIMO Virtual Massive MIMO
  • the radio base station 4 receives signals transmitted from a plurality of antennas of the radio terminal station 1 at the same frequency and at the same time while periodically changing the antenna characteristics at high speed.
  • the radio base station 4 samples the received signal at a higher speed than usual, divides and extracts the received signal at the timing when the antenna characteristics are the same from the sampled received signal, and extracts the extracted received signal in general.
  • each extracted received signal can be regarded as a signal arriving from different propagation paths, so that the number of antennas can be virtually increased and Massive MIMO can be received.
  • the radio base station 4 receives a signal while periodically changing the four antenna characteristics 1 to 4.
  • the timing signal of the antenna characteristic 1 is indicated by “1”
  • the timing signal of the antenna characteristic 2 is indicated by “2”
  • the timing signal of the antenna characteristic 3 is indicated by "3”
  • the antenna characteristic is indicated.
  • the signal of the timing of 4 is indicated by "4".
  • the antennas with antenna characteristics 1 to 4 are called virtual antennas 1 to 4, respectively.
  • the waveform of the signal indicated by "1" is shown as the waveform of the virtual antenna 1.
  • VM-MIMO By using the VM-MIMO technology, it is possible to demodulate MIMO signals transmitted from a plurality of antennas of the wireless terminal station 1 using one characteristic variable antenna of the wireless base station 4.
  • the optical transmission device 3 and the optical fiber are included. Since the deviation between the timing of switching the antenna characteristics and the timing of sampling in the variable characteristic antenna becomes large, the reception processing of VM-MIMO cannot be performed normally, and the communication quality may be deteriorated.
  • the processing capacity of the radio base station 4 that performs the reception processing of the VM-MIMO is limited, if the number of extracted signals to be the target of the MIMO demodulation processing is too large, the communication quality may deteriorate. Therefore, it is necessary to determine an appropriate number of extracted signals according to the propagation characteristics between transmission and reception including the variable characteristic antenna.
  • the communication quality is improved by synchronizing the timing of switching the antenna characteristics of the variable characteristic antenna with the timing of sampling. Further, in the present embodiment, it is possible to adjust the number of extracted signals according to the propagation characteristics between transmission and reception including the characteristic variable antenna.
  • the configuration and operation of each device will be described.
  • FIG. 4 shows a configuration example of the wireless terminal station 1 according to the present embodiment.
  • the radio terminal station 1 has a plurality of antennas 10, a plurality of RF units 11, a plurality of D / A conversion units 12, and a MIMO signal generation unit 13. It should be noted that the functional block generally mounted on the wireless terminal station 1 is omitted.
  • the MIMO signal generation unit 13 generates a plurality of MIMO signals from the transmission data, and inputs each MIMO signal to the D / A conversion unit 12.
  • the D / A conversion unit 12 converts the input digital MIMO signal into an analog signal, and outputs the analog signal to the RF unit 11.
  • the RF unit 11 performs analog processing such as amplification, frequency conversion, and filtering on the analog signal, and outputs the processed signal to each antenna 10. It is assumed that the RF unit 11 here is equipped with the function of the RF front end of a general wireless device.
  • the antenna 10 radiates the input signal into the air as a radio signal.
  • FIG. 5 shows a configuration example of the radio base station 4 in the present embodiment.
  • the radio base station 4 in the present embodiment has a characteristic variable antenna 20, a first RF unit 21, an A / D conversion unit 22, an antenna control unit 23, a signal extraction unit 24, and a MIMO signal demodulation unit 25. It has an index value calculation unit 26, an extraction signal number determination unit 27, an E / O conversion unit 28, an O / E conversion unit 29, an optical fiber 30, a second RF unit 31, and a synchronization unit 32.
  • a device having an A / D conversion unit 22, a signal extraction unit 24, a MIMO signal demodulation unit 25, an index value calculation unit 26, an extraction signal number determination unit 27, an O / E conversion unit 29, and a second RF unit 31 is shown in FIG.
  • the device corresponding to the signal processing device 2 shown in 2 and having the characteristic variable antenna 20, the first RF unit 21, the antenna control unit 23, the E / O conversion unit 28, and the synchronization unit 32 is the optical device shown in FIGS. 1 and 2.
  • the antenna control unit 23 may be provided in the signal processing device 2 instead of being provided in the optical transmission device 3.
  • the synchronization unit 32 may also be provided in the signal processing device 2 instead of being provided in the optical transmission device 3.
  • the antenna control unit 23 and the synchronization unit 32 may be one functional unit, and the one functional unit may be referred to as a synchronization unit.
  • the synchronization unit, which is one of the functional units, may be provided in the optical transmission device 3 or the signal processing device 2.
  • the length of the optical fiber 30 is not particularly limited, but for example, a length of about 500 m to 20 km is assumed.
  • the functions of each part are as follows.
  • the characteristic variable antenna 20 is an antenna that periodically switches antenna characteristics (directivity, output power, phase, etc.) according to control information input from the antenna control unit 23.
  • FIG. 6 shows a configuration example of the variable characteristic antenna 20.
  • the characteristic variable antenna 20 shown in FIG. 6 is composed of a feeding element (Antenna element) arranged in the center and a plurality of non-feeding elements (Parasitic elements) arranged around the antenna control element 23, and is reflected by the antenna control unit 23. By changing the characteristics, the characteristics of the antenna can be changed.
  • the signal received by the characteristic variable antenna 20 is output to the first RF unit 21.
  • the first RF unit 21 performs processing such as amplification and filtering on the signal input from the characteristic variable antenna 20, and outputs the processed signal to the E / O conversion unit 28.
  • the E / O conversion unit 28 converts the electric signal input from the first RF unit 21 into an optical signal, converts the optical signal into an optical signal of a method suitable for optical transmission, and outputs the optical signal to the optical fiber 30.
  • the optical fiber 30 transmits the optical signal input from the E / O conversion unit 28 to the O / E conversion unit 29.
  • the O / E conversion unit 29 converts the optical signal input from the optical fiber 30 into an electric signal, and outputs the converted electric signal to the second RF unit 31.
  • the second RF unit 31 performs processing such as amplification, frequency conversion, and filtering on the input signal in order to convert the input signal into a signal that can be processed by the A / D conversion unit 22, and after the processing, the second RF unit 31 performs processing such as amplification, frequency conversion, and filtering.
  • the signal is output to the A / D conversion unit 22.
  • the A / D conversion unit 22 converts an analog signal input from the second RF unit 31 into a digital signal by sampling the analog signal, and outputs the digital signal to the signal extraction unit 24 and the index value calculation unit 26. Further, the A / D conversion unit 22 notifies the synchronization unit 32 of the sampling cycle and the sampling timing information.
  • any medium may be used as the medium in which the A / D conversion unit 22 notifies the synchronization unit 32 of the sampling cycle and the timing information.
  • the A / D conversion unit 22 and the synchronization unit 32 are connected by an electric cable, and the A / D conversion unit 22 transmits the sampling cycle and timing information to the synchronization unit 32 as an electric signal.
  • the A / D conversion unit 22 and the synchronization unit 32 may be connected by an optical cable, and the A / D conversion unit 22 may transmit the sampling cycle and timing information to the synchronization unit 32 as an optical signal. Further, the A / D conversion unit 22 and the synchronization unit 32 may be wirelessly connected, and the A / D conversion unit 22 may transmit the sampling cycle and timing information to the synchronization unit 32 by a wireless signal.
  • the synchronization unit 32 uses the sampling cycle and timing information input from the A / D conversion unit 22 and the antenna characteristic switching timing information input from the antenna control unit 23 to determine the sampling timing by the A / D conversion unit 22.
  • the antenna characteristic switching cycle and timing information are adjusted (determined) so that the timing of the antenna characteristic switching by the characteristic variable antenna 20 is synchronized, and the adjusted antenna characteristic switching cycle and timing information are output to the antenna control unit 23.
  • the timing of sampling by the A / D conversion unit 22 and the timing of antenna characteristic switching by the variable characteristic antenna 20 are taken into consideration in consideration of the delay of the transmission line such as the optical fiber 30. Synchronize.
  • the antenna control unit 23 has an antenna control signal so that the antenna characteristics are switched in synchronization with the sampling timing by the A / D conversion unit 22 based on the antenna characteristic switching cycle and timing information input from the synchronization unit 32. Is output to the characteristic variable antenna 20.
  • the signal extraction unit 24 divides the signal input from the A / D conversion unit 22 in synchronization with the sampling cycle, and a plurality of divided signals obtained based on the information input from the extraction signal number determination unit 27. From the signals, the signal to be output to the MIMO signal demodulator 25 is extracted (selected), and the extracted signal is output to the MIMO signal demodulator 25.
  • the MIMO signal demodulation unit 25 performs the MIMO demodulation processing defined in a general wireless communication system with respect to the signal received from the signal extraction unit 24.
  • the index value calculation unit 26 uses each antenna from the signal input from the A / D conversion unit 22 based on the control information of the antenna input from the antenna control unit 23.
  • the propagation channel response in the characteristic is calculated, and the correlation value of the propagation channel response between the antenna characteristics set by the characteristic variable antenna 20 is calculated.
  • the correlation value is a numerical representation of the difference between different antenna characteristics.
  • the calculated channel correlation value is output to the extraction signal number determination unit 27.
  • the extraction signal number determination unit 27 calculates the number of extraction signals based on the index value input from the index value calculation unit 26 and outputs it to the signal extraction unit 24. An example of a method for calculating the number of extracted signals will be described later.
  • the A / D conversion unit 22 is a general radio base. Signals 1 to 4 corresponding to each antenna characteristic are sampled and output at a sampling period that is four times or more the sampling period of the A / D conversion unit 22 of the station.
  • the antenna control unit 23 selects one of the four virtual antennas in the sampling cycle of the A / D conversion unit 22 and switches the antenna characteristics.
  • the signal extraction unit 24 divides and extracts the signals 1 to 4 corresponding to each antenna characteristic in the same sampling period as the sampling period of the A / D conversion unit 22, and outputs the signals to the MIMO signal demodulation unit 25.
  • signals 1 to 4 having the same antenna characteristics are periodically output to the four output ports of the signal extraction unit 24.
  • each functional block in the signal processing device 2 shown in FIG. 5 may be realized by dedicated hardware (LSI or the like), or "O / E conversion unit 29, second RF unit 31, A / D conversion unit 22" may be realized.
  • a part other than "(that is, a part that processes a digital signal) may be realized by a general-purpose computer including a processor (CPU, DSP, etc.) and a memory, and software running on the computer.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the signal processing device 2 when the signal processing device 2 is realized by using a computer and software.
  • the signal processing device 2 includes a processor 101, a memory 102, an auxiliary storage device 103, an input / output device 104, an O / E conversion unit 29, a second RF unit 31, and an A / D conversion unit 22. However, they have a configuration in which they are connected by a bus.
  • the auxiliary storage device 103 stores a program that realizes the operation of the signal processing device 2.
  • the program is read into the memory 102, and the processor 101 reads the program from the memory 102 and executes it.
  • the processor 101 executes the processing of the signal extraction unit 24, the MIMO signal demodulation unit 25, the index value calculation unit 26, and the extraction signal number determination unit 27 by the program.
  • the synchronization unit 32 is included in the signal processing device 2, the processing of the signal extraction unit 24, the MIMO signal demodulation unit 25, the index value calculation unit 26, the extraction signal number determination unit 27, and the synchronization unit 32 by the program. To execute.
  • the signal extraction unit 24 When the synchronization unit 32 and the antenna control unit 23 are included in the signal processing device 2, the signal extraction unit 24, the MIMO signal demodulation unit 25, the index value calculation unit 26, the extraction signal number determination unit 27, and so on, according to the program.
  • the processing of the synchronization unit 32 and the antenna control unit 23 is executed.
  • the input / output device 104 outputs, for example, the signal obtained by the MIMO signal demodulation unit 25. Further, the information set in advance may be input from the input / output device 104.
  • the characteristic variable antenna 20 follows the antenna control signal received from the antenna control unit 23, for example, virtual antenna 1-> virtual antenna 2-> virtual antenna 3-> virtual antenna 4-> virtual antenna 1-> ....
  • the antenna characteristics are switched as in.
  • the characteristic variable antenna 20 switches the antenna characteristic from the virtual antenna 4 to the virtual antenna 1 at time T1 based on the antenna control signal received from the antenna control unit 23, and at time T2. It is assumed that the antenna characteristic is switched from the virtual antenna 1 to the virtual antenna 2.
  • the characteristic variable antenna 20 receives the signal by the virtual antenna 1 in the time from T1 to T2 (time from T1 to T2), and outputs the analog signal in the time from T1 to T2 as the received signal by the virtual antenna 1. do.
  • This analog signal reaches the A / D conversion unit 22 via the first RF unit 21, the E / O conversion unit 28, the optical fiber 30, the O / E conversion unit 29, and the second RF unit 31.
  • the analog signal obtained by the virtual antenna 1 in the time T1 to T2 in the virtual antenna 1 is delayed by the time D, and reaches T3 to T4 in the A / D conversion unit 22. ..
  • the A / D conversion unit 22 in order for the A / D conversion unit 22 to sample the received signal by the virtual antenna 1, the time when the characteristic variable antenna 20 actually receives the signal by the virtual antenna 1 (eg, the center of T1 and T2). It is necessary to perform sampling at the time after the time D from the time).
  • the A / D conversion unit 22 inputs the sampling period and the timing information to the synchronization unit 32, and the antenna control unit 23 inputs the antenna characteristic switching timing information. Is input to the synchronization unit 32.
  • the timing information input from the A / D conversion unit 22 is, for example, the time when the received signal of the virtual antenna 1 shown in FIG. 8 is sampled (for example, the time at the center of T3 and T4 (T3 + T4) / 2)). be.
  • the antenna characteristic switching timing information input from the antenna control unit 23 is, for example, the switching time shown in FIG. 8 (example: either or both of T1 and T2) and the antenna characteristic information at that time (FIG. 8). Then, it is a virtual antenna 1).
  • the synchronization unit 32 appropriately desires the A / D conversion unit 22 based on the sampling cycle and timing information input from the A / D conversion unit 22 and the antenna characteristic switching timing information input from the antenna control unit 23.
  • the antenna characteristic switching cycle) and timing information are adjusted so that the signal is sampled, and the adjusted antenna characteristic switching cycle and timing information are output to the antenna control unit 23.
  • the antenna control unit 23 outputs an antenna control signal to the characteristic variable antenna 20 based on the adjusted antenna characteristic switching cycle and timing information.
  • D may be set in advance in the synchronization unit 32, for example, the A / D conversion unit 22 (or the O / E conversion unit 29, etc.) periodically measures D and notifies the synchronization unit 32 of D. You may.
  • the synchronization unit 32 receives SP as a sampling cycle and ST as timing information from the A / D conversion unit 22, and receives antenna characteristic switching timing information from the antenna control unit 23 by the virtual antenna 1 at T1 to T2.
  • SP as a sampling cycle
  • ST as timing information from the A / D conversion unit 22
  • antenna characteristic switching timing information from the antenna control unit 23 by the virtual antenna 1 at T1 to T2.
  • the synchronization unit 32 compares the sampling cycle SP with the antenna characteristic switching cycle “T2-T1”, and if the SP is different from the current antenna switching cycle “T2-T1”, T2-
  • the antenna switching cycle to be output to the subsequent antenna control unit 23 is adjusted so that T1 matches the SP.
  • the antenna control unit 23 controls the variable characteristic antenna 20 so that the antenna characteristics are switched at that cycle.
  • the unit 32 compares the delay time D with (ST- (T2 + T1) / 2). If D> (ST- (T2 + T1) / 2), it means that the switching of the antenna characteristics is too late, so the timing information to be output to the subsequent antenna control unit 23 so as to advance the switching timing of the antenna characteristics. To adjust.
  • the antenna control unit 23 that has received the adjusted timing information switches the antenna characteristics at a time according to the adjusted timing information (example: T1 and T2 in FIG. 8).
  • the A / D conversion unit 22 wants to sample the signal at the center time of the period of reception by the virtual antenna 1 as the signal of the virtual antenna 1, the above adjustment is performed. As a result, the signal is received by the virtual antenna 1 at an appropriate time (a time before the sampling time by the delay time D). Since the virtual antenna switches periodically, if one virtual antenna can sample the signal correctly, the other virtual antenna can also sample the signal correctly.
  • the antenna characteristic switching cycle and timing may be updated by the synchronization unit 32 at all times (every time the antenna is switched) or at predetermined time intervals.
  • the antenna control unit 23 outputs an antenna control signal synchronized with the antenna characteristic switching cycle and timing information received from the synchronization unit 32 to the characteristic variable antenna 20, and the characteristic variable antenna 20 determines the antenna characteristics according to the antenna control signal. It is switching periodically.
  • the characteristic variable antenna 20 receives signals transmitted simultaneously from a plurality of antennas of the wireless terminal station 1.
  • the received signal is input to the first RF unit 21, input from the first RF unit 21 to the E / O conversion unit 28, the electric signal is converted into an optical signal by the E / O conversion unit 28, and the converted optical signal is optical. It is transmitted by the fiber 30 and input to the O / E conversion unit 29.
  • the O / E conversion unit 29 converts an optical signal into an electric signal and outputs it to the second RF unit 31.
  • the signal processed by the second RF unit 31 is output to the A / D conversion unit 22.
  • the A / D conversion unit 22 performs sampling on the input signal (analog signal) and acquires the sampled signal (digital signal).
  • the signal obtained by the A / D conversion unit 22 is output to the signal extraction unit 24 and the index value calculation unit 26.
  • the timing of the change in the antenna characteristics and the timing of sampling are synchronized by the adjustment by the synchronization unit 32.
  • the index value calculation unit 26 calculates the propagation channel response in each antenna characteristic from the signal input from the A / D conversion unit 22 based on the control information of the antenna input from the antenna control unit 23. , The correlation value (channel correlation value) of the propagation channel response between the antenna characteristics set by the characteristic variable antenna 20 is calculated.
  • the index value calculation unit 26 calculates the correlation value of the propagation channel response between the antenna characteristics, for example, by the following equation 1.
  • Equation 1 ai is the propagation channel response vector between the antenna at a certain antenna characteristic and the i -th antenna of the radio terminal station 1, and bi is the antenna and the radio terminal station 1 at an antenna characteristic different from ai . It is a propagation channel response vector to and from the i-th antenna of.
  • the index value calculation unit 26 calculates the channel correlation value in all the antenna characteristics by obtaining the channel correlation value by the equation 1 for each set of antenna characteristics and adding the channel correlation values of all the sets.
  • the antennas in each characteristic are referred to as a virtual antenna 1, a virtual antenna 2, a virtual antenna 3, and a virtual antenna 4.
  • the index value calculation unit 26 uses the channel correlation value between the virtual antenna 1 and the virtual antenna 2, the channel correlation value between the virtual antenna 1 and the virtual antenna 3, and the interval between the virtual antenna 1 and the virtual antenna 4.
  • the virtual antennas 1, 2 and 3 are used.
  • the channel correlation value, the channel correlation value between the virtual antennas 1, 2 and 4, and the channel correlation value between the virtual antennas 2, 3 and 4 may be calculated. That is, the channel correlation value may be calculated for all combinations.
  • the extraction signal number determination unit 27 calculates the number of extraction signals based on the channel correlation value input from the index value calculation unit 26, and outputs the calculation result to the signal extraction unit 24.
  • the extraction signal number determination unit 27 holds a table showing the relationship between the channel correlation value calculated in advance by simulation or actual measurement and the transmission capacity, and is based on the channel correlation value calculated by the index value calculation unit 26. Refer to the table to determine the minimum number of extracted signals that will reduce the amount of transmission capacity degradation below the threshold.
  • the threshold value is a value given in advance.
  • the larger the number of extracted signals (that is, the larger the number of virtual antennas used to receive the signal input to the MIMO signal demodulation unit 25), the larger the transmission capacity, but if the number of extracted signals becomes too large, MIMO The processing load of the signal demodulation unit 25 becomes excessive.
  • the degree of increase in transmission capacity with respect to the increase in the number of extracted signals decreases as the number of extracted signals increases. For example, the amount of increase in transmission capacity when the number of extracted signals increases from 16 to 18 is smaller than the amount of increase in transmission capacity when the number of extracted signals increases from 10 to 12.
  • the transmission capacity in the number of extracted signals M smaller than N is deteriorated as compared with the transmission capacity when the number of extracted signals equal to the number of virtual antennas used for switching (referred to as N for convenience) is used.
  • the "minimum number of extracted signals whose transmission capacity deterioration amount is equal to or less than the threshold value" is set so that the processing load of the MIMO signal demodulation unit 25 does not become excessive while reducing the deterioration of the transmission capacity. It is decided and notified to the signal extraction unit 24.
  • the extraction signal number determination unit 27 holds a table as shown in FIG. 10 for each number of virtual antennas used for signal reception while switching.
  • the extraction signal number determination unit 27 refers to the table of FIG. 9 held by itself to obtain the number of extraction signals. , "N1" is determined.
  • the extraction signal number determination unit 27 may determine only the number of extraction signals as described above, or in addition to the number of extraction signals, the number of virtual antennas (which virtual antenna signal is used). ) May be determined.
  • the extraction signal number determination unit 27 is, for example, a set of virtual antennas having the minimum channel correlation value (weak correlation) between the number of virtual antennas. Is selected (determined).
  • the extraction signal number determination unit 27 determines virtual antennas 1, 2 and 3 as virtual antennas for the determined number of extraction signals.
  • the extraction signal number determination unit 27 notifies the signal extraction unit 24 of the number of extraction signals determined in S4.
  • the extraction signal number determination unit 27 notifies the signal extraction unit 24 of the virtual antenna for the number of extraction signals determined in S4 in S5. do.
  • the signal extraction unit 24 has the same sampling period as the sampling period of the A / D conversion unit 22 for the signal input from the A / D conversion unit 22 based on the number of extraction signals received from the extraction signal number determination unit 27.
  • the signal of the number of extracted signals is extracted (selected) from the divided signals, and the extracted signal is output to the MIMO signal demodulator 25.
  • the maximum number of signals that can be extracted by the signal extraction unit 24 may be predetermined. In that case, when the signal extraction unit 24 is notified of the number of extraction signals larger than the maximum number of signals, the signal extraction unit 24 extracts the signal with the maximum number of signals and uses the extracted signal as a MIMO signal. Output to the demodulation unit 25.
  • the signal extraction unit 24 receives only the number of extraction signals from the extraction signal number determination unit 27, which signal is extracted from the divided signals is not limited to a specific method, but for example, which signal is extracted. It may be decided in advance.
  • the signal extraction unit 24 extracts the signals of the virtual antennas 1, 2 and 3 from the signals of the virtual antennas 1 to 4 and outputs them to the MIMO signal demodulation unit 25. do.
  • the signal extraction unit 24 uses the extraction signal number determination unit 27 from the divided signals.
  • the notified signal is extracted and output to the MIMO signal demodulator 25.
  • FIG. 11 shows an image of the operation by the signal extraction unit 24.
  • virtual antennas 1 to 8 are used.
  • the signals corresponding to the virtual antennas 1 to 8 are the signals 1 to 8 (in the figure, the circles with numbers indicate the signals).
  • the signal extraction unit 24 receives the signal sampled by the A / D conversion unit 22.
  • the signal extraction unit 24 divides the input signal in the same cycle as the sampling cycle, so that the signals 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, ... Are sequentially acquired (identified).
  • the extraction signal number determination unit 27 specifies to the signal extraction unit 24 to extract signals 1, 4, 7, and 8 from the signals 1 to 8.
  • the signal extraction unit 24 extracts signals 1, 4, 7, and 8 from the signals 1 to 8, and outputs these signals to the MIMO signal demodulation unit 25.
  • the MIMO signal demodulation unit 25 performs the MIMO demodulation processing defined in a general wireless communication system with respect to the signal received from the signal extraction unit 24.
  • Information required for MIMO demodulation processing may be given in advance or may be estimated.
  • the channel correlation value between virtual antennas is used as an index value for determining the number of extracted signals, but this is an example.
  • the number of extracted signals may be determined using an index value other than the channel correlation value.
  • the index value calculation unit 26 calculates the theoretical transmission capacity C based on the virtual antenna used by the following equation 2 instead of the channel index value.
  • Pt is the transmission power.
  • ⁇ 2 n is noise power.
  • H is a Nr ⁇ Nt channel matrix (a matrix having a propagation channel response as an element), and det is a determinant of the matrix in parentheses.
  • the characteristic variable antenna 20 switches between four antenna characteristics. That is, it is assumed that the virtual antenna 1, the virtual antenna 2, the virtual antenna 3, and the virtual antenna 4 are used.
  • the index value calculation unit 26 calculates the transmission capacity when the virtual antennas 1 to 4 are used by using the equation 2.
  • the transmission capacity when the virtual antennas 2, 3 and 4 are used may be calculated. That is, the transmission capacity may be calculated for all combinations.
  • the extraction signal number determination unit 27 calculates the number of extraction signals from the transmission capacity input from the index value calculation unit 26, and outputs the calculation result to the signal extraction unit 24.
  • the extraction signal number determination unit 27 holds a table in which the transmission capacity is associated with the “minimum number of extraction signals at which the deterioration of the transmission capacity is equal to or less than the threshold value” for each number of virtual antennas to be used. There is.
  • the extraction signal number determination unit 27 determines "N1" as the extraction signal number by referring to the table.
  • the extraction signal number determination unit 27 may determine only the number of extraction signals as described above, or in addition to the number of extraction signals, the number of virtual antennas (which virtual antenna signal is used). ) May be determined.
  • the extraction signal number determination unit 27 selects (determines), for example, the set of virtual antennas that maximizes the transmission capacity of the number of virtual antennas. ..
  • the extraction signal number determination unit 27 determines the virtual antennas 1, 2, and 3 as the virtual antennas of the determined extraction signal numbers.
  • an eigenvalue or a received power to noise power ratio may be used.
  • the eigenvalue is an eigenvalue obtained by decomposing the channel matrix H into eigenvalues, and is a value corresponding to the received power for each spatial transmission.
  • the received power to noise power ratio (SNR) is a value obtained by dividing the above eigenvalues by the noise power.
  • Modification example The basic configuration has been described above as a basic example, but in order to further improve the characteristics, the configuration and operation as described in the following modification examples 1 to 6 may be adopted. A part or all of the modifications 1 to 5 may be combined. Further, the basic example is applied to the parts not explained in the modified examples 1 to 5.
  • the A / D conversion unit 22 oversamples to perform sampling more finely than the sampling in the above-mentioned basic example, and the synthesis of those signals results in less than the sampling period. Generate a periodic signal.
  • the signal synthesis is performed by the signal extraction unit 24.
  • the processing after signal synthesis is the same as the processing of the basic example.
  • FIG. 12 shows an image of signal processing in the first modification.
  • the virtual antenna is switched as 1, 2, 3, 4, ... In a predetermined cycle, and an analog signal is obtained by the corresponding virtual antenna at the time of each cycle. ing.
  • the A / D conversion unit 22 performs sampling at twice the speed of switching the virtual antennas, as shown in FIG. 12, two virtual antennas are used within the time when one virtual antenna is used.
  • the digital signal is sampled.
  • the signal extraction unit 24 generates a signal obtained by synthesizing the signal A and the signal B as the signal of the virtual antenna 1. The same applies to other virtual antennas.
  • the characteristic variable antenna 20 periodically switches the characteristics so that the same characteristics are continuously performed by a predetermined number based on the control information from the antenna control unit 23.
  • the predetermined number 2
  • the A / D conversion unit 22 outputs a signal sequence in which adjacent signals are periodically the same, such as signal 1, signal 1, signal 2, signal 2, ..., By sampling. do.
  • FIG. 13 shows an image of the processing in the signal extraction unit 24 in this case.
  • the signals 1 to 4 are extracted from the signals 1 to 8.
  • the signal extraction unit 24 synthesizes adjacent signals and outputs the combined signal to the MIMO signal demodulation unit 25. This function can be expected to improve the signal-to-noise power ratio.
  • ⁇ Modification 3> In the third modification, different antenna control patterns (sets of virtual antennas) are set for the antenna control unit 23 in FIG. 5, and the index value (eg, channel correlation) is set in the index value calculation unit 26 for each antenna control pattern. , Transmission capacity) is calculated.
  • the index value eg, channel correlation
  • the index value calculation unit 26 calculates the index value
  • the same calculation method as the above-mentioned basic example may be used, or the deterioration amount peculiar to the optical fiber such as wavelength dispersion is set as noise and the index value is calculated. You may.
  • the noise is set to calculate the propagation channel response, and the propagation channel response is used to calculate the index value (eg, channel correlation). , Transmission capacity) is calculated.
  • the amount of deterioration peculiar to the optical fiber may be notified from the O / E conversion unit 29 to the index value calculation unit 26, or may be preset in the index value calculation unit 26.
  • the antenna control pattern that minimizes the channel correlation value among the plurality of antenna control patterns is set in the antenna control unit 23.
  • the antenna control pattern that maximizes the transmission capacity among the plurality of antenna control patterns is set in the antenna control unit 23.
  • the determination of the antenna control pattern and the setting to the antenna control unit 23 may be performed by the index value calculation unit 26 or by a device outside the radio base station 2. Further, the setting to the antenna control unit 23 may be performed wirelessly or by wire (electrical or optical).
  • the modification 3 makes it possible to improve the transmission capacity.
  • the antenna characteristics of the variable antenna 20 that can be realized by the control from the antenna control unit 23 include antenna characteristics 1 to 10 (virtual antennas 1 to 10).
  • the signal reception is performed by switching the characteristics of the five antennas. That is, it is assumed that signals are received using 5 virtual antennas out of 10 feasible virtual antennas.
  • the antenna control pattern A ⁇ 1, 2, 3, 4, 5 ⁇
  • the antenna control pattern B ⁇ 6, 7, 8, 9, 10 ⁇
  • antenna control pattern C ⁇ 2, 3, 4, 5, 6 ⁇
  • antenna control pattern D ⁇ 4, 5, 6, 10 ⁇ , ....
  • the antenna control unit 23 causes the characteristic variable antenna 20 to receive signals while switching the antenna characteristics in each antenna control pattern. For example, when the antenna control pattern A is applied, the antenna characteristics are switched such as 1, 2, 3, 4, and 5. Then, the index value calculation unit 26 calculates the index value in each antenna control pattern, and determines one antenna control pattern based on the index value.
  • the upper limit of the extraction signal number is limited to the number that can be calculated by the MIMO signal demodulation unit 25. As a result, the calculation load can be suppressed.
  • ⁇ Modification 5> When the signal received by the characteristic variable antenna 20 is transmitted as an optical signal by the optical fiber 30 as in the present embodiment, the transmission distance is extended and the signal is deteriorated due to a non-linear effect such as wavelength dispersion in the optical fiber 30. do.
  • the extraction signal number determination unit 27 determines the number of extraction signals larger than the number of extraction signals calculated from the index values (channel correlation value, transmission capacity, etc.) based on the propagation channel response and the like.
  • the extraction signal number determination unit 27 holds a table in which the number of extraction signals obtained from the index value and the number of signals to be added are associated with each other. This table is prepared in advance by the length of the optical fiber 30 or a simulation in advance. For example, when the number of extracted signals obtained from the index value is 10, and if 2 is obtained as the value corresponding to 10 from the table, the extraction signal number determination unit 27 sets 12 as the final number of extracted signals. decide.
  • an optical transmission device including a characteristic variable antenna that receives MIMO signals transmitted from a plurality of antennas of the transmission device at the same frequency and at the same time, and a signal processing device are connected by an optical fiber.
  • the timing of switching the antenna characteristics of the variable antenna and the timing of sampling can be synchronized.
  • This specification describes at least the receiving device, the signal processing device, the receiving method, and the program described in each of the following sections.
  • (Section 1) A variable antenna with characteristics that receives MIMO signals transmitted from multiple antennas while switching the antenna characteristics, An electro-optical conversion unit that converts the received signal received by the variable characteristic antenna from an electric signal to an optical signal, and An optical-electric conversion unit that receives the optical signal transmitted by an optical fiber and converts the optical signal into an electric signal.
  • a conversion unit that performs sampling on the received signal converted into an electric signal by the optical-electric conversion unit, and a conversion unit.
  • a signal extraction unit that extracts signals from a plurality of signals corresponding to a plurality of antenna characteristics obtained by the conversion unit, and a signal extraction unit.
  • a MIMO signal demodulation unit that executes MIMO demodulation processing on the signal output from the signal extraction unit, and A synchronization unit that adjusts the cycle and timing of switching the antenna characteristics in the variable antenna based on the sampling cycle, the sampling timing information, and the timing information for switching the antenna characteristics in the variable antenna.
  • a receiver equipped with. The synchronization unit has a delay between the time when the signal is received with a certain antenna characteristic and the time of the sampling based on the information of the timing of the sampling and the information of the timing of switching the antenna characteristic in the variable antenna. The time is calculated, and the timing of switching the antenna characteristics is adjusted by comparing the calculated delay time with the delay time until the received signal received by the characteristic variable antenna reaches the conversion unit.
  • the receiving device according to item 1.
  • An index value calculation unit that calculates an index value based on the signal obtained by the conversion unit, and an index value calculation unit.
  • a unit for determining the number of extracted signals which determines the number of extracted signals based on the index value, is provided.
  • the receiving device according to item 1 or 2, wherein the signal extraction unit extracts a signal having the number of extracted signals from a plurality of signals corresponding to a plurality of antenna characteristics obtained by the conversion unit.
  • the signal extraction unit extracts a signal having the number of extracted signals from a plurality of signals corresponding to a plurality of antenna characteristics obtained by the conversion unit.
  • the synchronization unit receives the sampling cycle and the sampling timing information from the conversion unit, and receives the timing information for switching the antenna characteristics from the antenna control unit.
  • Optical transmission including a characteristic variable antenna that receives MIMO signals transmitted from a plurality of antennas while switching antenna characteristics, and an electric optical conversion unit that converts the received signal received by the characteristic variable antenna from an electric signal to an optical signal.
  • An optical-electric conversion unit that receives the optical signal transmitted by an optical fiber from the device and converts the optical signal into an electric signal.
  • a conversion unit that performs sampling on the received signal converted into an electric signal by the optical-electric conversion unit, and a conversion unit.
  • a signal extraction unit that extracts signals from a plurality of signals corresponding to a plurality of antenna characteristics obtained by the conversion unit, and a signal extraction unit.
  • a MIMO signal demodulation unit that executes MIMO demodulation processing on the signal output from the signal extraction unit, and A synchronization unit that adjusts the cycle and timing of switching the antenna characteristics in the variable antenna based on the sampling cycle, the sampling timing information, and the timing information for switching the antenna characteristics in the variable antenna.
  • a signal processing device (Section 6)
  • the synchronization unit is a delay between the time when a signal is received with a certain antenna characteristic and the time of the sampling based on the information of the timing of the sampling and the information of the timing of switching the antenna characteristic in the variable antenna. The time is calculated, and the timing of switching the antenna characteristics is adjusted by comparing the calculated delay time with the delay time until the received signal received by the characteristic variable antenna reaches the conversion unit.
  • the signal processing apparatus It is a receiving method executed by a receiving device equipped with a variable characteristic antenna.
  • the step of executing MIMO demodulation processing on the extracted signal and Based on the sampling cycle, the sampling timing information, and the timing information for switching the antenna characteristics in the characteristic variable antenna, the step of adjusting the switching cycle and timing of the antenna characteristics in the characteristic variable antenna is performed.
  • (Section 8) A program for causing a computer to function as the signal extraction unit, the MIMO signal demodulation unit, and the synchronization unit in the
  • Radio terminal station 4 Radio base station 10 Antenna 11 RF unit 12 D / A conversion unit 13 MIMO signal generation unit 20 Characteristic variable antenna 21 RF unit 22 A / D conversion unit 23 Antenna control unit 24 Signal extraction unit 25 MIMO signal demodulation unit 26 Index value calculation unit 27 Extracted signal number determination unit 28 E / O conversion unit 29 O / E conversion unit 30 Optical fiber 31 Second RF unit 32 Synchronization unit 101 Processor 102 Memory 103 Auxiliary storage device 104 Input / output device

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Abstract

受信装置において、複数のアンテナから送信されたＭＩＭＯ信号を、アンテナ特性を切り替えながら受信する特性可変アンテナと、前記受信した受信信号を電気信号から光信号に変換する電気光変換部と、光ファイバにより伝送された前記光信号を受信し、当該光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、前記光電気変換部により電気信号に変換された前記受信信号に対してサンプリングを行う変換部と、前記変換部により得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から、信号を抽出する信号抽出部と、前記信号抽出部から出力された信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行するＭＩＭＯ信号復調部と、前記サンプリングの周期と、前記サンプリングのタイミングの情報と、前記特性可変アンテナにおいてアンテナ特性を切り替えるタイミングの情報とに基づいて、前記特性可変アンテナにおけるアンテナ特性の切り替えの周期とタイミングを調整する同期部と、を備える。

Description

受信装置、信号処理装置、受信方法、及びプログラム
　本発明は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｉｎｐｕｔ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｏｕｔｐｕｔ）通信を行う無線通信システムに関連するものである。
　無線デバイスの急速な普及によって無線通信トラヒックが増加し続けている。この無線通信トラヒックを安定的に収容するために、無線通信システムの大容量化が求められている。無線通信システムの大容量化を実現するべく、複数のアンテナを用いて同一周波数かつ同一時刻に空間分割多重伝送を行うＭＩＭＯが実用化されている。更に、将来無線通信システムを対象として、ＭＩＭＯが実現する容量の更なる拡大に向けて、超多数のアンテナを利用した大規模（Ｍａｓｓｉｖｅ）ＭＩＭＯの研究開発が進められている。
　しかしながら、Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯでは、無線基地局に超多数のアンテナ、各アンテナに接続される増幅やフィルタ等を行うＲＦ部、及びアナログ信号とデジタル信号の変換を行う変換部等の装置が非常に多く必要となることから、無線基地局のサイズ及びコストが大きくなるという課題がある。
　上記課題に対して、非特許文献１には、Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯ（ＶＭ－ＭＩＭＯ）の技術が開示されている。非特許文献１に開示されたＶｉｒｔｕａｌ　Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯ（ＶＭ－ＭＩＭＯ）では、上り回線のＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯにおいて、複数のアンテナから同一周波数かつ同一時刻に送信される信号に対して、無線基地局が特性可変アンテナにより周期的にアンテナ特性を高速に切り替えながら受信を行う。更に、通常よりも高速にサンプリングした受信信号からアンテナ特性が同等となるタイミングの信号を、サンプリングした受信信号から分割して抽出し、抽出した信号に対して、一般的なマルチユーザＭＩＭＯの受信処理を行うことで、少ないアンテナでＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯの受信を可能としている。
村上他、"将来無線システムにおける時空間信号処理技術"電子情報通信学会　ソサイエティ大会２０１９
　上記のように、ＶＭ－ＭＩＭＯの技術により、少ないアンテナでＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯの受信を実現できるので、無線基地局のサイズ及びコストを低減できる。
　また、更なる経済化に向けて、無線基地局において、信号処理を行う信号処理装置と、特性可変アンテナを備える光伝送装置とが光ファイバで接続される構成が採用されることが考えられる。しかしながら、光伝送装置と光ファイバが含まれることで、特性可変アンテナにおけるアンテナ特性の切り替えのタイミングとサンプリングのタイミングとの間のずれが大きくなることから、ＶＭ－ＭＩＭＯの受信処理が正常にできなくなり、通信品質の劣化が生じる可能性がある。
　なお、上記のような課題は、ＶＭ－ＭＩＭＯの受信処理を行う無線基地局のみならず、ＶＭ－ＭＩＭＯの受信処理を行う他の受信装置においても生じ得る課題である。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、送信装置の複数のアンテナから同一周波数かつ同一時刻に送信されるＭＩＭＯ信号を受信する特性可変アンテナを備える光伝送装置と、信号処理装置とが光ファイバで接続される受信装置において、特性可変アンテナのアンテナ特性の切り替えのタイミングとサンプリングのタイミングとを同期させるための技術を提供することを目的とする。
　開示の技術によれば、複数のアンテナから送信されたＭＩＭＯ信号を、アンテナ特性を切り替えながら受信する特性可変アンテナと、
　前記特性可変アンテナにより受信した受信信号を電気信号から光信号に変換する電気光変換部と、
　光ファイバにより伝送された前記光信号を受信し、当該光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、
　前記光電気変換部により電気信号に変換された前記受信信号に対してサンプリングを行う変換部と、
　前記変換部により得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から、信号を抽出する信号抽出部と、
　前記信号抽出部から出力された信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行するＭＩＭＯ信号復調部と、
　前記サンプリングの周期と、前記サンプリングのタイミングの情報と、前記特性可変アンテナにおいてアンテナ特性を切り替えるタイミングの情報とに基づいて、前記特性可変アンテナにおけるアンテナ特性の切り替えの周期とタイミングを調整する同期部と、
　を備える受信装置が提供される。
　開示の技術によれば、送信装置の複数のアンテナから同一周波数かつ同一時刻に送信されるＭＩＭＯ信号を受信する特性可変アンテナを備える光伝送装置と、信号処理装置とが光ファイバで接続される受信装置において、特性可変アンテナのアンテナ特性の切り替えのタイミングとサンプリングのタイミングとを同期させるための技術が提供される。
本発明の実施の形態におけるシステム構成図である。 本発明の実施の形態におけるシステム構成図である。 ＶＭ－ＭＩＭＯの動作を説明するための図である。 無線端末局の構成図である。 無線基地局と光伝送装置の構成図である。 特性可変アンテナの構成図である。 無線基地局の構成図である。 特性可変アンテナのアンテナ特性の切り替えのタイミングとサンプリングのタイミングとを説明するための図である。 無線基地局の動作を示すフローチャートである。 テーブルの例を示す図である。 信号抽出部の動作を説明するための図である。 サンプリングの例を説明するための図である。 信号抽出部の動作を説明するための図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
　なお、以下の説明では、送信装置として無線端末局１を使用し、受信装置として無線基地局４を使用する例を用いているが、送信装置として無線端末局１以外の装置を使用し、受信装置として無線基地局４以外の装置を使用する場合にも、本発明に係る技術を適用することが可能である。
　（全体構成）
　図１に、本実施の形態における無線通信システムの構成例を示す。図１に示すように、本実施の形態における無線通信システムは、無線端末局４と無線基地局２とを有する。無線端末局１は複数のアンテナを有しており、無線基地局４は、１本の特性可変アンテナを有する光伝送装置３と、信号処理装置２とを有する。光伝送装置３と信号処理装置２との間は光ファイバで接続されている。光伝送装置３における特性可変アンテナの数は複数であってもよい。図示のとおり、本実施の形態では、無線端末局１から無線基地局４への上り方向の通信を対象としている。なお、信号処理装置２を無線基地局と呼び、光伝送装置３を張出し基地局と呼んでもよい。
　本実施の形態では、図１に示すように、無線基地局４が、１台の無線端末局１から送信された信号を受信することを想定しているが、これは一例である。図２に示すように、無線基地局４が複数の無線端末局１から送信された信号を受信する場合（つまり、マルチユーザＭＩＭＯの場合）にも本実施の形態に係る技術を適用可能である。
　（無線通信システムの動作概要）
　無線基地局４は、非特許文献１に開示されたＶｉｒｔｕａｌ　Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯ（ＶＭ－ＭＩＭＯ）の技術により、１本の特性可変アンテナでＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯの受信を行う。
　すなわち、図３に示すように、無線基地局４は、無線端末局１の複数のアンテナから同一周波数かつ同一時刻に送信される信号を、周期的にアンテナ特性を高速に変化させながら受信する。無線基地局４は、通常よりも高速に受信信号をサンプリングして、サンプリングした受信信号からアンテナ特性が同等となるタイミングの受信信号を分割して抽出し、抽出した受信信号に対して、一般的なＭＩＭＯの受信処理を行うことで、１本の特性可変アンテナでＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯの受信を可能としている。
　すなわち、理論的には、抽出した各受信信号は、互いに異なる伝搬路から到来する信号とみなすことができるので、仮想的にアンテナを増加させることができ、Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯの受信が可能となる。
　図３の例では、無線基地局４は、４つのアンテナ特性１～４を周期的に変化させながら信号を受信している。図３の例において、アンテナ特性１のタイミングの信号を"１"ので示し、アンテナ特性２のタイミングの信号を"２"で示し、アンテナ特性３のタイミングの信号を"３"で示し、アンテナ特性４のタイミングの信号を"４"で示している。
　また、アンテナ特性１～４のアンテナをそれぞれ仮想アンテナ１～４と呼んでいる。図３において、"１"で示す信号の波形が仮想アンテナ１の波形として示されている。
　ＶＭ－ＭＩＭＯの技術を用いることで、無線基地局４の１つの特性可変アンテナを用いて無線端末局１の複数のアンテナから送信されるＭＩＭＯ信号の復調が可能となる。
　しかし、前述したように、信号処理を行う信号処理装置２と、特性可変アンテナを備える光伝送装置３とが光ファイバで接続される構成では，光伝送装置３と光ファイバが含まれることで、特性可変アンテナにおけるアンテナ特性の切り替えのタイミングとサンプリングのタイミングとの間のずれが大きくなることから、ＶＭ－ＭＩＭＯの受信処理が正常にできなくなり、通信品質の劣化が生じる可能性がある。
　また、ＶＭ－ＭＩＭＯの受信処理を行う無線基地局４における処理能力には限界があるため、ＭＩＭＯ復調処理の対象とする抽出信号数が多すぎると、通信品質が劣化する可能性がある。そのため、特性可変アンテナを含めた送受信間の伝搬特性に応じた適切な抽出信号数を決定する必要がある。
　そこで、本実施の形態では、特性可変アンテナのアンテナ特性の切り替えのタイミングとサンプリングのタイミングとを同期させることで、通信品質を向上させることとしている。また、本実施の形態では、特性可変アンテナを含めた送受信間の伝搬特性に応じて、抽出信号数を調整することも可能としている。以下、各装置の構成と動作について説明する。
　（無線端末局１）
　図４に、本実施の形態における無線端末局１の構成例を示す。図４に示すとおり、無線端末局１は、複数のアンテナ１０、複数のＲＦ部１１、複数のＤ／Ａ変換部１２、及びＭＩＭＯ信号生成部１３を有する。なお、一般的に無線端末局１に搭載される機能ブロックについては省略している。
　ＭＩＭＯ信号生成部１３は、送信データから複数のＭＩＭＯ信号を生成し、それぞれのＭＩＭＯ信号をＤ／Ａ変換部１２に入力する。Ｄ／Ａ変換部１２は、入力されたデジタルのＭＩＭＯ信号をアナログ信号に変換し、当該アナログ信号をＲＦ部１１に出力する。
　ＲＦ部１１は、アナログ信号に対して、増幅・周波数変換・フィルタリング等のアナログ処理を施し、処理を施した信号を各アンテナ１０に出力する。ここでのＲＦ部１１として、一般的な無線装置のＲＦフロントエンドの機能が搭載されることを想定する。アンテナ１０は、入力された信号を無線信号として空中に放射する。
　（無線基地局４）
　図５に、本実施の形態における無線基地局４の構成例を示す。図５に示すように、本実施の形態における無線基地局４は、特性可変アンテナ２０、第１ＲＦ部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、アンテナ制御部２３、信号抽出部２４、ＭＩＭＯ信号復調部２５、指標値算出部２６、抽出信号数決定部２７、Ｅ／Ｏ変換部２８、Ｏ／Ｅ変換部２９、光ファイバ３０、第２ＲＦ部３１、同期部３２を有する。
　Ａ／Ｄ変換部２２、信号抽出部２４、ＭＩＭＯ信号復調部２５、指標値算出部２６、抽出信号数決定部２７、Ｏ／Ｅ変換部２９、第２ＲＦ部３１を有する装置は、図１、２に示した信号処理装置２に相当し、特性可変アンテナ２０、第１ＲＦ部２１、アンテナ制御部２３、Ｅ／Ｏ変換部２８、同期部３２を有する装置は、図１、２に示した光伝送装置３に相当する。
　なお、一般的に信号処理装置及び光伝送装置に搭載される機能ブロックについては図示を省略している。また、アンテナ制御部２３は、光伝送装置３に備える代わりに、信号処理装置２に備えてもよい。また、同期部３２についても、光伝送装置３に備える代わりに、信号処理装置２に備えてもよい。また、アンテナ制御部２３と同期部３２とが、１つの機能部であってもよく、その１つの機能部を同期部と呼んでもよい。当該１つの機能部である同期部は、光伝送装置３に備えてもよいし、信号処理装置２に備えてもよい。
　光ファイバ３０の長さは特に限定はないが、例えば、５００ｍ～２０ｋｍ程度の長さが想定される。各部の機能は下記のとおりである。
　特性可変アンテナ２０は、アンテナ制御部２３から入力する制御情報に応じてアンテナ特性（指向性、出力電力、位相等）を周期的に切り替えるアンテナである。
　図６に、特性可変アンテナ２０の構成例を示す。図６に示す特性可変アンテナ２０は、中心に配置される給電素子（Ａｎｔｅｎｎａ　ｅｌｅｍｅｎｔ）と周りに配置される複数の無給電素子（Ｐａｒａｓｉｔｉｃ　ｅｌｅｍｅｎｔ）で構成され、アンテナ制御部２３によって無給電素子の反射特性を変化させることで、アンテナの特性を変化させることができる。この特性可変アンテナ２０で受信した信号を第１ＲＦ部２１に出力する。
　第１ＲＦ部２１は、特性可変アンテナ２０から入力した信号に対して、増幅・フィルタリング等の処理を行い、処理した信号をＥ／Ｏ変換部２８に出力する。
　Ｅ／Ｏ変換部２８は、第１ＲＦ部２１から入力された電気信号を光信号に変換するとともに、光信号を光伝送に適した方式の光信号に変換し、光ファイバ３０に出力する。
　光ファイバ３０は、Ｅ／Ｏ変換部２８から入力された光信号をＯ／Ｅ変換部２９に伝送する。Ｏ／Ｅ変換部２９は、光ファイバ３０から入力された光信号を電気信号に変換し、変換した電気信号を第２ＲＦ部３１に出力する。
　第２ＲＦ部３１は、入力された信号をＡ／Ｄ変換部２２が処理できる信号に変換するために、入力された信号に対して増幅、周波数変換、及びフィルタリング等の処理を行い、処理後の信号をＡ／Ｄ変換部２２に出力する。
　Ａ／Ｄ変換部２２は、第２ＲＦ部３１から入力するアナログ信号をサンプリングすることにより、デジタル信号に変換し、当該デジタル信号を信号抽出部２４及び指標値算出部２６に出力する。また、Ａ／Ｄ変換部２２は、サンプリング周期と、サンプリングのタイミング情報を同期部３２に通知する。
　Ａ／Ｄ変換部２２がサンプリング周期とタイミング情報を同期部３２に通知する媒体については、どのような媒体を用いてもよい。例えば、Ａ／Ｄ変換部２２と同期部３２を電気ケーブルで接続し、Ａ／Ｄ変換部２２はサンプリング周期とタイミング情報を電気信号で同期部３２に送信する。
　また、Ａ／Ｄ変換部２２と同期部３２を光ケーブルで接続し、Ａ／Ｄ変換部２２はサンプリング周期とタイミング情報を光信号で同期部３２に送信することとしてもよい。また、Ａ／Ｄ変換部２２と同期部３２を無線で接続し、Ａ／Ｄ変換部２２はサンプリング周期とタイミング情報を無線信号で同期部３２に送信することとしてもよい。
　同期部３２は、Ａ／Ｄ変換部２２から入力されるサンプリング周期とタイミング情報と、アンテナ制御部２３から入力されるアンテナ特性切替タイミングの情報とから、Ａ／Ｄ変換部２２によるサンプリングのタイミングと特性可変アンテナ２０によるアンテナ特性切替のタイミングとが同期するように、アンテナ特性切替周期とタイミング情報を調整（決定）し、調整したアンテナ特性切替周期とタイミング情報をアンテナ制御部２３に出力する。
　上記の調整後のアンテナ特性切替周期とタイミング情報により、光ファイバ３０等の伝送路の遅延を考慮して、Ａ／Ｄ変換部２２によるサンプリングのタイミングと特性可変アンテナ２０によるアンテナ特性切替のタイミングとが同期する。
　アンテナ制御部２３は、同期部３２から入力されるアンテナ特性切替周期とタイミング情報に基づいて、Ａ／Ｄ変換部２２によるサンプリングのタイミングと同期してアンテナ特性切替が行われるように、アンテナ制御信号を特性可変アンテナ２０に出力する。
　信号抽出部２４は、Ａ／Ｄ変換部２２から入力された信号をサンプリング周期に同期して分割し、抽出信号数決定部２７から入力される情報に基づいて、分割して得られた複数の信号の中から、ＭＩＭＯ信号復調部２５に出力する信号を抽出（選択）し、抽出した信号をＭＩＭＯ信号復調部２５に出力する。
　ＭＩＭＯ信号復調部２５は、信号抽出部２４から受信した信号に対して、一般的な無線通信システムで規定されるＭＩＭＯの復調処理を行う。
　指標値としてチャネル相関値を使用する場合において、指標値算出部２６は、アンテナ制御部２３から入力されるアンテナの制御情報に基づいて、Ａ／Ｄ変換部２２から入力される信号からそれぞれのアンテナ特性における伝搬チャネル応答を算出するとともに、特性可変アンテナ２０で設定されるアンテナ特性間の伝搬チャネル応答の相関値を算出する。ここで相関値とは、異なるアンテナ特性間での違いを数値で表したものである。算出したチャネル相関値は抽出信号数決定部２７に出力される。
　抽出信号数決定部２７は、指標値算出部２６から入力される指標値に基づいて、抽出信号数を算出して、信号抽出部２４に出力する。抽出信号数の算出方法の例については後述する。
　ここで、特性可変アンテナ２０において、例えば４本の仮想アンテナの１つを周期的に選択することによりアンテナ特性を周期的に切り替える場合には、Ａ／Ｄ変換部２２は、一般的な無線基地局のＡ／Ｄ変換部２２のサンプリング周期の４倍以上のサンプリング周期で、各アンテナ特性に対応する信号１～４をサンプリングして出力する。
　アンテナ制御部２３は、Ａ／Ｄ変換部２２のサンプリング周期で４本の仮想アンテナのうちの１つを選択してアンテナ特性を切り替える。
　便宜上、ここでは抽出信号数決定部２７において決定された抽出信号数が４であるとする。このとき、信号抽出部２４は、Ａ／Ｄ変換部２２のサンプリング周期と同じサンプリング周期で各アンテナ特性に対応する信号１～４を分割して抽出し、ＭＩＭＯ信号復調部２５に出力する。その結果、信号抽出部２４の４つの出力ポートには、それぞれ同じアンテナ特性の信号１～４が周期的に出力される。
　（その他の構成例）
　図５に示す信号処理装置２における各機能ブロックの機能を専用のハードウェア（ＬＳＩ等）で実現してもよいし、「Ｏ／Ｅ変換部２９、第２ＲＦ部３１、Ａ／Ｄ変換部２２」以外の部分（つまり、デジタル信号の処理を行う部分）を、プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）とメモリとを備える汎用的なコンピュータと、当該コンピュータ上で動作するソフトウェアで実現してもよい。
　コンピュータとソフトウェアを用いて信号処理装置２を実現する場合における信号処理装置２の構成例を図７に示す。
　図７に示すように、当該信号処理装置２は、プロセッサ１０１、メモリ１０２、補助記憶装置１０３、入出力装置１０４、Ｏ／Ｅ変換部２９、第２ＲＦ部３１、Ａ／Ｄ変換部２２を有し、これらがバスで接続された構成を有する。
　例えば、補助記憶装置１０３（記憶媒体）に、信号処理装置２の動作を実現するプログラムが格納される。信号処理装置２の動作時に、当該プログラムがメモリ１０２に読み込まれ、プロセッサ１０１がメモリ１０２からプログラムを読み出して実行する。例えば、プロセッサ１０１は、当該プログラムにより、信号抽出部２４、ＭＩＭＯ信号復調部２５、指標値算出部２６、抽出信号数決定部２７の処理を実行する。なお、同期部３２が信号処理装置２に含まれる場合には、当該プログラムにより、信号抽出部２４、ＭＩＭＯ信号復調部２５、指標値算出部２６、抽出信号数決定部２７、同期部３２の処理を実行する。また、同期部３２とアンテナ制御部２３が信号処理装置２に含まれる場合には、当該プログラムにより、信号抽出部２４、ＭＩＭＯ信号復調部２５、指標値算出部２６、抽出信号数決定部２７、同期部３２、アンテナ制御部２３の処理を実行する。
　入出力装置１０４は、例えば、ＭＩＭＯ信号復調部２５により得られた信号を出力する。また、入出力装置１０４から、事前に設定しておく情報を入力することとしてもよい。
　（タイミング同期に関わる動作例）
　同期部３２に関する動作例をより具体的に説明する。特性可変アンテナ２０は、アンテナ制御部２３から受信するアンテナ制御信号に従って、例えば、仮想アンテナ１－＞仮想アンテナ２－＞仮想アンテナ３－＞仮想アンテナ４－＞仮想アンテナ１－＞...．のようにして、アンテナ特性を切り替える。
　例えば、図８に示すように、特性可変アンテナ２０が、アンテナ制御部２３から受信するアンテナ制御信号に基づいて、時刻Ｔ１で、アンテナ特性を仮想アンテナ４から仮想アンテナ１に切り替え、時刻Ｔ２で、アンテナ特性を仮想アンテナ１から仮想アンテナ２へ切り替えるとする。
　この場合、特性可変アンテナ２０は、Ｔ１からＴ２までの時間（Ｔ１～Ｔ２の時間）で、仮想アンテナ１による信号受信を行い、仮想アンテナ１による受信信号としてＴ１～Ｔ２の時間のアナログ信号を出力する。このアナログ信号は、第１ＲＦ部２１、Ｅ／Ｏ変換部２８、光ファイバ３０、Ｏ／Ｅ変換部２９、及び第２ＲＦ部３１を経由してＡ／Ｄ変換部２２に到達する。
　すなわち、図８に示すとおり、仮想アンテナ１でＴ１～Ｔ２の時間に仮想アンテナ１により得られたアナログ信号は、時間Ｄだけ遅延し、Ａ／Ｄ変換部２２には、Ｔ３～Ｔ４に到達する。
　従って、Ａ／Ｄ変換部２２が、仮想アンテナ１による受信信号のサンプリングを行うためには、特性可変アンテナ２０が実際に仮想アンテナ１による信号受信を行った時刻（例：Ｔ１とＴ２の中央の時刻）から、時間Ｄ後の時刻にサンプリングが行われる必要がある。
　そこで、本実施の形態では、図５を参照して説明したとおり、Ａ／Ｄ変換部２２は、サンプリング周期とタイミング情報を同期部３２に入力し、アンテナ制御部２３はアンテナ特性切替タイミングの情報を同期部３２に入力する。
　Ａ／Ｄ変換部２２から入力されるタイミング情報とは、例えば、図８に示す仮想アンテナ１の受信信号のサンプリングを行った時刻（例えばＴ３とＴ４の中央の時刻（Ｔ３＋Ｔ４）／２））である。アンテナ制御部２３から入力されるアンテナ特性切替タイミングの情報とは、例えば、図８に示す切替時刻（例：Ｔ１とＴ２のいずれか、又は両方）と、その時刻のアンテナ特性の情報（図８では仮想アンテナ１）である。
　同期部３２は、Ａ／Ｄ変換部２２から入力されるサンプリング周期及びタイミング情報と、アンテナ制御部２３から入力されるアンテナ特性切替タイミングの情報とにより、Ａ／Ｄ変換部２２において適切に所望の信号のサンプリングがなされるように、アンテナ特性切替周期）及びタイミング情報を調整し、調整後のアンテナ特性切替周期及びタイミング情報をアンテナ制御部２３に出力する。
　アンテナ制御部２３は、調整後のアンテナ特性切替周期及びタイミング情報に基づいて、アンテナ制御信号を特性可変アンテナ２０に出力する。
　ここで、特性可変アンテナ２０が受信信号を出力してから、それがＡ／Ｄ変換部２２に届くまでの遅延時間をＤとし、同期部３２はＤを保持しているとする。Ｄは、同期部３２に予め設定しておいてもよいし、例えばＡ／Ｄ変換部２２（あるいはＯ／Ｅ変換部２９等）が定期的にＤを測定し、Ｄを同期部３２に通知してもよい。
　例えば、同期部３２が、Ａ／Ｄ変換部２２からサンプリング周期としてＳＰ、タイミング情報としてＳＴを受信し、アンテナ制御部２３からアンテナ特性切替タイミングの情報として、Ｔ１～Ｔ２で仮想アンテナ１での受信を行ったことを示す情報を受信したとする。
　このとき、例えば、同期部３２は、サンプリング周期ＳＰとアンテナ特性切替周期「Ｔ２－Ｔ１」とを比較することで、現在のアンテナ切替周期「Ｔ２－Ｔ１」とＳＰが違っていれば、Ｔ２－Ｔ１がＳＰに合うように、以降のアンテナ制御部２３へ出力するアンテナ切替周期を調整する。調整後のアンテナ切替周期を受信したアンテナ制御部２３は、その周期でアンテナ特性が切り替わるように特性可変アンテナ２０に対する制御を行う。
　また、Ｔ２とＴ１の中央（仮想アンテナ１で受信を行っている時間の中央の時刻）と、Ａ／Ｄ変換部２２での仮想アンテナ１の受信信号に対するサンプリング時刻とを同期させる場合において、同期部３２は、遅延時間Ｄと、（ＳＴ－（Ｔ２＋Ｔ１）／２）とを比較する。もしも、Ｄ＞（ＳＴ－（Ｔ２＋Ｔ１）／２）であれば、アンテナ特性の切り替えが遅すぎることを意味するので、アンテナ特性の切り替えタイミングを早めるように以降のアンテナ制御部２３へ出力するタイミング情報を調整する。
　もしも、Ｄ＜（ＳＴ－（Ｔ２＋Ｔ１）／２）であれば、アンテナ特性の切り替えが早すぎることを意味するので、アンテナ特性の切り替えタイミングを遅らせるように以降のアンテナ制御部２３へ出力するタイミング情報を調整する。
　調整後のタイミング情報を受信したアンテナ制御部２３は、調整後のタイミング情報（例：図８のＴ１とＴ２）に従った時刻にアンテナ特性の切り替えを行う。
　例えば図８に示したように、Ａ／Ｄ変換部２２において、仮想アンテナ１で受信をしている期間の中央の時刻の信号を、仮想アンテナ１の信号としてサンプリングしたい場合に、上記の調整の結果、適切な時刻（サンプリング時刻よりも遅延時間Ｄだけ前の時刻）に仮想アンテナ１で信号受信が行われるようになる。仮想アンテナは周期的に切り替わるので、ある仮想アンテナで正しく信号のサンプリングができれば、他の仮想アンテナでも正しく信号のサンプリングを行うことができる。
　同期部３２によるアンテナ特性切替周期とタイミングの更新は、常時（アンテナ切替毎に）行うこととしてもよいし、所定に時間間隔で行うこととしてもよい。
　（無線基地局４の全体の動作例）
　次に、無線基地局４の全体の動作例を、図９のフローチャートを参照してより具体的に説明する。なお、抽出信号数決定に関わる処理と、実処理（通信サービス提供のための処理）と並行して実行される。従って、抽出信号数は、通信サービス提供中に随時変更され得る。また、抽出信号数決定に関わる処理と、実処理（通信サービス提供のための処理）とは別々に行うこととしてもよい。この場合、予め抽出信号数決定に関わる処理を行って抽出信号数を決定し、その後に実処理を行う。また、前述したタイミング同期に関する動作は、実処理（通信サービス提供のための処理）と並行して実行される。
　アンテナ制御部２３は、同期部３２から受信するアンテナ特性切替周期及びタイミング情報に同期させたアンテナ制御信号を特性可変アンテナ２０に出力し、特性可変アンテナ２０は、当該アンテナ制御信号に従って、アンテナ特性を周期的に切り替えている。
　＜Ｓ１＞
　Ｓ１（ステップ１）において、特性可変アンテナ２０が無線端末局１の複数のアンテナから同時に送信された信号を受信する。受信した信号は第１ＲＦ部２１に入力され、第１ＲＦ部２１からＥ／Ｏ変換部２８に入力され、Ｅ／Ｏ変換部２８により電気信号が光信号に変換され、変換された光信号が光ファイバ３０により伝送され、Ｏ／Ｅ変換部２９に入力される。
　Ｏ／Ｅ変換部２９は、光信号を電気信号に変換し、第２ＲＦ部３１に出力する。第２ＲＦ部３１により処理された信号はＡ／Ｄ変換部２２に出力される。
　＜Ｓ２＞
　Ｓ２において、Ａ／Ｄ変換部２２は、入力された信号（アナログ信号）に対してサンプリングを行って、サンプリングされた信号（デジタル信号）を取得する。Ａ／Ｄ変換部２２により得られた信号は、信号抽出部２４及び指標値算出部２６に出力される。なお、同期部３２による調整により、アンテナ特性の変化のタイミングとサンプリングのタイミングは同期している。
　＜Ｓ３＞
　Ｓ３において、指標値算出部２６は、アンテナ制御部２３から入力されるアンテナの制御情報に基づいて、Ａ／Ｄ変換部２２から入力される信号からそれぞれのアンテナ特性における伝搬チャネル応答を算出するとともに、特性可変アンテナ２０で設定されるアンテナ特性間の伝搬チャネル応答の相関値（チャネル相関値）を算出する。
　指標値算出部２６は、アンテナ特性間の伝搬チャネル応答の相関値を、例えは下記の式１により算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　式１において、ａｉはあるアンテナ特性におけるアンテナと無線端末局１のｉ番目のアンテナとの間の伝搬チャネル応答ベクトルであり、ｂｉはａｉとは異なるアンテナ特性におけるアンテナと無線端末局１のｉ番目のアンテナとの間の伝搬チャネル応答ベクトルである。指標値算出部２６は、アンテナ特性の組毎に、式１でチャネル相関値を求め、全組のチャネル相関値を足し合わせることで、全アンテナ特性におけるチャネル相関値を算出する。
　例えば、特性可変アンテナ２０が４つのアンテナ特性を切り替えているとし、それぞれの特性におけるアンテナを仮想アンテナ１、仮想アンテナ２、仮想アンテナ３、仮想アンテナ４と呼ぶこととする。
　この場合、指標値算出部２６は、仮想アンテナ１と仮想アンテナ２との間のチャネル相関値、仮想アンテナ１と仮想アンテナ３との間のチャネル相関値、仮想アンテナ１と仮想アンテナ４との間のチャネル相関値、仮想アンテナ２と仮想アンテナ３との間のチャネル相関値、仮想アンテナ２と仮想アンテナ４との間のチャネル相関値、仮想アンテナ３と仮想アンテナ４との間のチャネル相関値を算出し、これらのチャネル相関値の和を求めることで、仮想アンテナ１～４間のチャネル相関値を算出する。
　また、抽出信号数の算出方法に応じて、上記のような２仮想アンテナ間での各チャネル相関値、仮想アンテナ１～４間のチャネル相関値に加えて、仮想アンテナ１、２、３間のチャネル相関値、仮想アンテナ１、２、４間のチャネル相関値、仮想アンテナ２、３、４間のチャネル相関値を算出してもよい。つまり、全ての組み合わせについてのチャネル相関値を算出してもよい。
　＜Ｓ４＞
　Ｓ４において、抽出信号数決定部２７は、指標値算出部２６から入力されるチャネル相関値に基づいて抽出信号数を算出し、算出結果を信号抽出部２４に出力する。
　例えば、抽出信号数決定部２７は、事前にシミュレーションもしくは実測で算出したチャネル相関値と伝送容量の関係性を示すテーブルを保持しており、指標値算出部２６により算出されたチャネル相関値に基づきテーブルを参照し、伝送容量の劣化量がしきい値以下となる最小の抽出信号数を決定する。しきい値は、事前に与えておく値である。
　「伝送容量の劣化量がしきい値以下となる最小の抽出信号数」の意味は下記のとおりである。
　抽出信号数が多いほど（つまり、ＭＩＭＯ信号復調部２５へ入力される信号の受信に使用される仮想アンテナの数が多いほど）、伝送容量が大きくなるが、抽出信号数が大きくなり過ぎるとＭＩＭＯ信号復調部２５の処理負荷が過大になる。抽出信号数の増加に対する伝送容量の増加の度合いは、抽出信号数が大きいほど小さくなる。例えば、抽出信号数が１６から１８に増加する場合の伝送容量の増加量は、抽出信号数が１０から１２に増加する場合の伝送容量の増加量よりも小さい。
　つまり、切り替えに使用される仮想アンテナ数と等しい抽出信号数（便宜上Ｎとする）を用いた場合の伝送容量に比べて、Ｎよりも小さい抽出信号数Ｍにおける伝送容量は劣化する。本実施の形態では、伝送容量の劣化を小さくしつつ、ＭＩＭＯ信号復調部２５の処理負荷が過大にならないように、「伝送容量の劣化量がしきい値以下となる最小の抽出信号数」を決定し、それを信号抽出部２４へ通知することとしている。
　例えば、Ｎ＝１６とした場合において、抽出信号数＝１６のときの伝送容量に対する抽出信号数＝１４の伝送容量の劣化量が、しきい値以下（つまり、あまり劣化しない）であり、抽出信号数＝１２の伝送容量の劣化量もしきい値以下であるが、抽出信号数＝１０の伝送容量の劣化量はしきい値を超える場合、抽出信号数＝１２となる。
　より具体的には、例えば、抽出信号数決定部２７は、切り替えながらの信号受信に使用される仮想アンテナ数毎に、図１０に示すようなテーブルを保持している。図１０に示すテーブルは、指標値算出部２６により得られたチャネル相関値に対応する抽出信号数（＝「伝送容量の劣化がしきい値以下となる最小の抽出信号数」）を、チャネル相関値毎に保持するテーブルである。
　例えば、仮想アンテナ数＝Ｎである場合に、チャネル相関値として「Ａ」が算出された場合、抽出信号数決定部２７は、自身が保持する図９のテーブルを参照することにより、抽出信号数として、「Ｎ１」を決定する。
　Ｓ４において、抽出信号数決定部２７は、上記のようにして抽出信号数のみを決定してもよいし、抽出信号数に加えて、その数の仮想アンテナ（どの仮想アンテナの信号を使用するか）を決定してもよい。
　抽出信号数に加えて、その数の仮想アンテナも決定する場合において、抽出信号数決定部２７は、例えば、その数の仮想アンテナ間のチャネル相関値が最小（相関が弱い）の仮想アンテナの組を選択（決定）する。
　例えば、仮想アンテナ１～４の４つの仮想アンテナを切り替えて使用する場合において、抽出信号数＝３となった場合を想定する。この場合、例えば、仮想アンテナ１、２、３間のチャネル相関値、仮想アンテナ１、２、４間のチャネル相関値、仮想アンテナ２、３、４間のチャネル相関値のうち、仮想アンテナ１、２、３間のチャネル相関値が最小になったとすると、抽出信号数決定部２７は、決定した抽出信号数の仮想アンテナとして、仮想アンテナ１、２、３を決定する。
　＜Ｓ５＞
　Ｓ５において、抽出信号数決定部２７は、Ｓ４で決定した抽出信号数を信号抽出部２４に通知する。
　Ｓ４で、抽出信号数に加えて、その数の仮想アンテナも決定した場合には、Ｓ５において、抽出信号数決定部２７は、Ｓ４で決定した抽出信号数の仮想アンテナを信号抽出部２４に通知する。
　＜Ｓ６＞
　Ｓ６において、信号抽出部２４は、抽出信号数決定部２７から受信した抽出信号数に基づいて、Ａ／Ｄ変換部２２から入力された信号をＡ／Ｄ変換部２２のサンプリング周期と同じサンプリング周期で分割し、分割した信号から抽出信号数の信号を抽出（選択）し、抽出した信号をＭＩＭＯ信号復調部２５に出力する。
　なお、信号抽出部２４で抽出可能な最大信号数が予め定められていてもよい。その場合、信号抽出部２４に対して当該最大信号数よりも大きな抽出信号数が通知された場合には、信号抽出部２４は、当該最大信号数の信号を抽出し、抽出した信号をＭＩＭＯ信号復調部２５に出力する。
　信号抽出部２４が、抽出信号数決定部２７から抽出信号数のみを受信した場合、分割した信号からどの信号を抽出するかについては、特定の方法に限定されないが、例えば、どの信号を抽出するかを予め定めておくこととしてもよい。
　例えば、仮想アンテナ１～４を使用する場合において、仮想アンテナ１、２、３、４の順で選択するように定められているとする。この場合、仮に抽出信号数＝３であるとすると、信号抽出部２４は、仮想アンテナ１～４の信号のうち、仮想アンテナ１、２、３の信号を抽出し、ＭＩＭＯ信号復調部２５に出力する。
　また、信号抽出部２４が、抽出信号数決定部２７から仮想アンテナの情報（抽出するべき信号の情報）を受信した場合、信号抽出部２４は、分割した信号から、抽出信号数決定部２７により通知された信号を抽出し、ＭＩＭＯ信号復調部２５に出力する。
　図１１に、信号抽出部２４による動作のイメージを示す。図１１に示す例では、仮想アンテナ１～８が使用されていることを想定している。仮想アンテナ１～８に対応する信号を信号１～８とする（図では、数字の入った○が信号を示す）。
　信号抽出部２４は、Ａ／Ｄ変換部２２によりサンプリングされた信号を受信する。信号抽出部２４は、サンプリング周期と同じ周期で、入力された信号を分割することにより、信号１、２、３、４、５、６、７、８、...．を順次取得（識別）する。
　図１１の例では、抽出信号数決定部２７から信号抽出部２４に対して、信号１～８のうち、信号１、４、７、８を抽出するよう指定されているものとする。この場合、信号抽出部２４は、信号１～８のうち、信号１、４、７、８を抽出し、これらの信号をＭＩＭＯ信号復調部２５に出力する。
　＜Ｓ７＞
　Ｓ７において、ＭＩＭＯ信号復調部２５は、信号抽出部２４から受信した信号に対して、一般的な無線通信システムで規定されるＭＩＭＯの復調処理を行う。なお、ＭＩＭＯ復調処理において必要となる情報（無線端末局１のアンテナ数等）は、事前に与えられていることとしてもよいし、推定することとしてもよい。
　（チャネル相関値以外の指標値例）
　上記の例では、抽出信号数の決定のための指標値として、仮想アンテナ間のチャネル相関値を用いているが、これは一例である。チャネル相関値以外の指標値を用いて抽出信号数を決定してもよい。
　例えば、図９のフローのＳ３において、指標値算出部２６は、チャネル指標値に代えて、下記の式２により、使用している仮想アンテナに基づく理論的な伝送容量Ｃを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　上記の式２におけるＩＮｒは、Ｎｒ×Ｎｒの単位行列である。Ｎｒは、受信アンテナ数（＝使用している仮想アンテナの数（切り替えるアンテナ特性の数））である。Ｎｔは送信アンテナ数（＝無線端末局１のアンテナ数）である。Ｐｔは送信電力である。σ２ ｎは雑音電力である。Ｈは、Ｎｒ×Ｎｔのチャネル行列（伝搬チャネル応答を要素として持つ行列）であり、ｄｅｔは括弧内の行列の行列式である。
　例えば、特性可変アンテナ２０が４つのアンテナ特性を切り替えているとする。つまり、仮想アンテナ１、仮想アンテナ２、仮想アンテナ３、仮想アンテナ４を使用しているとする。
　この場合、指標値算出部２６は、式２を用いて、仮想アンテナ１～４を使用した場合の伝送容量を算出する。
　また、抽出信号数の算出方法に応じて、上記のような全仮想アンテナを用いた場合の伝送容量に加えて、仮想アンテナ１と仮想アンテナ２を使用した場合の伝送容量、仮想アンテナ１と仮想アンテナ３を使用した場合の伝送容量、仮想アンテナ１と仮想アンテナ４を使用した場合の伝送容量、仮想アンテナ２と仮想アンテナ３を使用した場合の伝送容量、仮想アンテナ２と仮想アンテナ４を使用した場合の伝送容量、仮想アンテナ３と仮想アンテナ４を使用した場合の伝送容量、仮想アンテナ１、２、３を使用した場合の伝送容量、仮想アンテナ１、２、４を使用した場合の伝送容量、仮想アンテナ２、３、４を使用した場合の伝送容量を算出してもよい。つまり、全ての組み合わせについての伝送容量を算出してもよい。
　Ｓ４において、抽出信号数決定部２７は、指標値算出部２６から入力される伝送容量から抽出信号数を算出し、算出結果を信号抽出部２４に出力する。
　例えば、抽出信号数決定部２７は、伝送容量と「伝送容量の劣化がしきい値以下となる最小の抽出信号数」とを対応付けたテーブルを、使用する仮想アンテナの数毎に保持している。
　ここで、仮想アンテナ数＝Ｎに対応するテーブルにおける、伝送容量Ｃに対応する「伝送容量の劣化がしきい値以下となる最小の抽出信号数」が「Ｎ１」であるとする。
　このとき、式２による計算で伝送容量としてＣが算出された場合、抽出信号数決定部２７は、テーブルを参照することにより、抽出信号数として「Ｎ１」を決定する。
　Ｓ４において、抽出信号数決定部２７は、上記のようにして抽出信号数のみを決定してもよいし、抽出信号数に加えて、その数の仮想アンテナ（どの仮想アンテナの信号を使用するか）を決定してもよい。
　抽出信号数に加えて、その数の仮想アンテナも決定する場合において、抽出信号数決定部２７は、例えば、その数の仮想アンテナの伝送容量が最大となる仮想アンテナの組を選択（決定）する。
　例えば、仮想アンテナ１～４の４つの仮想アンテナを切り替えて使用する場合において、抽出信号数＝３となった場合を想定する。この場合、例えば、仮想アンテナ１、２、３での伝送容量、仮想アンテナ１、２、４での伝送容量、仮想アンテナ２、３、４での伝送容量のうち、仮想アンテナ１、２、３での伝送容量が最大になったとすると、抽出信号数決定部２７は、決定した抽出信号数の仮想アンテナとして、仮想アンテナ１、２、３を決定する。
　指標値として、これまでに説明したチャネル相関値、伝送容量の他に、例えば、固有値、あるいは、受信電力対雑音電力比（ＳＮＲ）を用いてもよい。固有値とは、上記のチャネル行列Ｈを固有値分解して得られる固有値であり、各空間伝送に対する受信電力に相当する値である。また、受信電力対雑音電力比（ＳＮＲ）は、上記の固有値を雑音電力で割った値である。
　（変形例）
　以上、基本的な構成を基本例として説明したが、更なる特性改善のために、下記の変形例１～６に説明するような構成及び動作を採用することとしてもよい。変形例１～５のうちの一部又は全部を組み合わせてもよい。また、変形例１～５において説明していない部分は、基本例が適用される。
　＜変形例１＞
　変形例１では、Ａ／Ｄ変換部２２がオーバーサンプリングをすることにより、前述した基本例での標本化よりも細かく標本化を実行し、それらの信号の合成によって、標本化の周期よりも少ない周期の信号を発生させる。信号の合成は、信号抽出部２４により行われる。信号合成後の処理は基本例の処理と同じである。
　変形例１における信号処理のイメージを図１２に示す。図１２に示す例において、所定の周期で、仮想アンテナが１、２、３、４、...のように切り替えられており、各周期の時間で、該当の仮想アンテナによりアナログ信号が得られている。
　Ａ／Ｄ変換部２２が、仮想アンテナの切り替えの速さの２倍の速さでサンプリングを行うとすると、図１２に示すように、１つの仮想アンテナを使用している時間内で、２つのデジタル信号がサンプリングされる。信号抽出部２４は、仮想アンテナ１の信号として、信号Ａと信号Ｂを合成した信号を生成する。他の仮想アンテナについても同様である。
　＜変形例２＞
　変形例２では、アンテナ制御部２３からの制御情報に基づいて、特性可変アンテナ２０が、周期的に同じ特性が所定数連続するように特性の切り替えを行う。所定数＝２の場合、切り替えタイミング（＝サンプリングタイミング）毎に、仮想アンテナ１、仮想アンテナ１、仮想アンテナ２、仮想アンテナ２、...．のような特性となる。
　この場合、Ａ／Ｄ変換部２２は、サンプリングにより、信号１、信号１、信号２、信号２、...、のように、隣り合う信号が周期的に同じになるような信号列を出力する。
　この場合の信号抽出部２４における処理のイメージを図１３に示す。図１３の例では、例えば、信号１～８のうち、信号１～４を抽出する場合を想定している。図１３に示すように、信号抽出部２４は、隣り合う信号を合成し、合成した信号をＭＩＭＯ信号復調部２５に出力する。この機能によって、信号対雑音電力比の向上が期待できる。
　＜変形例３＞
　変形例３では、図５におけるアンテナ制御部２３に対して、異なるアンテナ制御パタン（仮想アンテナの組）をそれぞれ設定し、それぞれのアンテナ制御パタンで指標値算出部２６において指標値（例：チャネル相関、伝送容量）を算出する。
　指標値算出部２６において指標値を算出する際には、前述した基本例と同じ算出方法を用いてもよいし、波長分散等の光ファイバ特有の劣化量をノイズとして設定して指標値を算出してもよい。光ファイバ特有の劣化量をノイズとして設定して指標値を算出する際には、例えば、当該ノイズを設定して伝搬チャネル応答を算出し、その伝搬チャネル応答を用いて指標値（例：チャネル相関、伝送容量）を算出する。
　光ファイバ特有の劣化量は、Ｏ／Ｅ変換部２９から指標値算出部２６に通知されてもよいし、指標値算出部２６に予め設定されていてもよい。
　指標値としてチャネル相関値を使用する場合、複数のアンテナ制御パタンのうち、チャネル相関値が最小となるアンテナ制御パタンをアンテナ制御部２３に設定する。指標値として伝送容量を使用する場合、複数のアンテナ制御パタンのうち、伝送容量が最大となるアンテナ制御パタンをアンテナ制御部２３に設定する。アンテナ制御パタンの決定、及びアンテナ制御部２３への設定は、指標値算出部２６が行ってもよいし、無線基地局２の外部にある装置が行ってもよい。また、アンテナ制御部２３への設定は、無線で行ってもよいし、有線（電気、光）で行ってもよい。変形例３により、伝送容量の改善が可能となる。
　例えば、アンテナ制御部２３からの制御により実現可能な特性可変アンテナ２０のアンテナ特性として、アンテナ特性１～１０（仮想アンテナ１～１０）があるとする。このときに、例えば、５個のアンテナ特性を切り替えて信号受信を行うものとする。つまり、実現可能な１０本の仮想アンテナのうち、５本の仮想アンテナを用いて信号受信を行うものとする。
　この場合、アンテナ特性を１～１０の数字で表すとすると、変形例３では、例えば、アンテナ制御パタンＡ＝｛１、２、３、４、５｝、アンテナ制御パタンＢ＝｛６、７、８、９、１０｝、アンテナ制御パタンＣ＝｛２、３、４、５、６｝、アンテナ制御パタンＤ＝｛４、５、６、１０｝、...．のようにして、複数のアンテナ制御パタンを作成し、アンテナ制御部２３に設定する。
　アンテナ制御部２３は、各アンテナ制御パタンにて、特性可変アンテナ２０に、アンテナ特性を切り替えながら信号受信を行わせる。例えば、アンテナ制御パタンＡが適用される場合、アンテナ特性が１、２、３、４、５のように切り替えられる。そして、指標値算出部２６が、各アンテナ制御パタンでの指標値を算出し、指標値に基づいて、１つのアンテナ制御パタンを決定する。
　＜変形例４＞
　変形例４では、図５における抽出信号数決定部２７において、抽出信号数の上限をＭＩＭＯ信号復調部２５で計算可能な数に制限する。これにより、計算負荷を抑えることができる。
　例えば、ＭＩＭＯ信号復調部２５で計算可能な数の上限（最大値）が１６であるとした場合、基本例で説明した処理により、抽出信号数決定部２７が抽出信号数＝２０との結果を得た場合でも、抽出信号数決定部２７は、最終的な算出結果として、１６をＭＩＭＯ信号復調部２５に通知する。
　＜変形例５＞
　本実施の形態にように、特性可変アンテナ２０で受信した信号を光信号として光ファイバ３０で伝送する場合、伝送距離が延びることで、光ファイバ３０における波長分散等の非線形の効果で信号が劣化する。
　そこで、変形例５では、抽出信号数決定部２７は、伝搬チャネル応答等に基づく指標値（チャネル相関値、伝送容量等）から計算される抽出信号数よりも大きな抽出信号数を決定する。これにより、通信品質を向上させることができる
　一例として、抽出信号数決定部２７は、指標値から得られた抽出信号数と、追加するべき信号数とを対応付けたテーブルを保持している。このテーブルは、光ファイバ３０の長さ、あるいは事前のシミュレーション等により、予め作成しておくものである。例えば、指標値から得られた抽出信号数が１０となった場合、テーブルから１０に対応する値として２が得られたとすると、抽出信号数決定部２７は、最終的な抽出信号数として１２を決定する。
　（実施の形態の効果）
　本実施の形態に係る技術により、送信装置の複数のアンテナから同一周波数かつ同一時刻に送信されるＭＩＭＯ信号を受信する特性可変アンテナを備える光伝送装置と、信号処理装置とが光ファイバで接続される受信装置において、特性可変アンテナのアンテナ特性の切り替えのタイミングとサンプリングのタイミングとを同期させることができる。
　（実施の形態のまとめ）
　本明細書には、少なくとも下記の各項に記載した受信装置、信号処理装置、受信方法、及びプログラムが記載されている。
（第１項）
　複数のアンテナから送信されたＭＩＭＯ信号を、アンテナ特性を切り替えながら受信する特性可変アンテナと、
　前記特性可変アンテナにより受信した受信信号を電気信号から光信号に変換する電気光変換部と、
　光ファイバにより伝送された前記光信号を受信し、当該光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、
　前記光電気変換部により電気信号に変換された前記受信信号に対してサンプリングを行う変換部と、
　前記変換部により得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から、信号を抽出する信号抽出部と、
　前記信号抽出部から出力された信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行するＭＩＭＯ信号復調部と、
　前記サンプリングの周期と、前記サンプリングのタイミングの情報と、前記特性可変アンテナにおいてアンテナ特性を切り替えるタイミングの情報とに基づいて、前記特性可変アンテナにおけるアンテナ特性の切り替えの周期とタイミングを調整する同期部と、
　を備える受信装置。
（第２項）
　前記同期部は、前記サンプリングのタイミングの情報と、前記特性可変アンテナにおいてアンテナ特性を切り替えるタイミングの情報とに基づいて、あるアンテナ特性で信号受信を行った時刻と前記サンプリングの時刻との間の遅延時間を算出し、当該算出した遅延時間と、前記特性可変アンテナにより受信した受信信号が前記変換部に到達するまでの遅延時間とを比較することにより、前記アンテナ特性の切り替えのタイミングを調整する
　第１項に記載の受信装置。
（第３項）
　前記変換部により得られた信号に基づいて、指標値を算出する指標値算出部と、
　前記指標値に基づいて、抽出信号数を決定する抽出信号数決定部と、を備え、
　前記信号抽出部は、前記変換部により得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から、前記抽出信号数の信号を抽出する
　第１項又は第２項に記載の受信装置。
（第４項）
　アンテナ特性を切り替えるための制御信号を前記特性可変アンテナに対して送信するアンテナ制御部を備え、
　前記同期部は、前記サンプリングの周期と、前記サンプリングのタイミングの情報とを前記変換部から受信し、前記アンテナ特性を切り替えるタイミングの情報を前記アンテナ制御部から受信する
　第１項ないし第３項のうちいずれか１項に記載の受信装置。
（第５項）
　複数のアンテナから送信されたＭＩＭＯ信号を、アンテナ特性を切り替えながら受信する特性可変アンテナと、前記特性可変アンテナにより受信した受信信号を電気信号から光信号に変換する電気光変換部とを備える光伝送装置から、光ファイバにより伝送された前記光信号を受信し、当該光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、
　前記光電気変換部により電気信号に変換された前記受信信号に対してサンプリングを行う変換部と、
　前記変換部により得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から、信号を抽出する信号抽出部と、
　前記信号抽出部から出力された信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行するＭＩＭＯ信号復調部と、
　前記サンプリングの周期と、前記サンプリングのタイミングの情報と、前記特性可変アンテナにおいてアンテナ特性を切り替えるタイミングの情報とに基づいて、前記特性可変アンテナにおけるアンテナ特性の切り替えの周期とタイミングを調整する同期部と
　を備える信号処理装置。
（第６項）
　前記同期部は、前記サンプリングのタイミングの情報と、前記特性可変アンテナにおいてアンテナ特性を切り替えるタイミングの情報とに基づいて、あるアンテナ特性で信号受信を行った時刻と前記サンプリングの時刻との間の遅延時間を算出し、当該算出した遅延時間と、前記特性可変アンテナにより受信した受信信号が前記変換部に到達するまでの遅延時間とを比較することにより、前記アンテナ特性の切り替えのタイミングを調整する
　第５項に記載の信号処理装置。
（第７項）
　特性可変アンテナを備える受信装置が実行する受信方法であって、
　複数のアンテナから送信されたＭＩＭＯ信号を、前記特性可変アンテナにより、アンテナ特性を切り替えながら受信するステップと、
　前記特性可変アンテナにより受信した受信信号を電気信号から光信号に変換するステップと、
　光ファイバにより伝送された前記光信号を電気信号に変換するステップと、
　電気信号に変換された前記受信信号に対してサンプリングを行うステップと、
　サンプリングにより得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から、信号を抽出するステップと、
　前記抽出された信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行するステップと、
　前記サンプリングの周期と、前記サンプリングのタイミングの情報と、前記特性可変アンテナにおいてアンテナ特性を切り替えるタイミングの情報とに基づいて、前記特性可変アンテナにおけるアンテナ特性の切り替えの周期とタイミングを調整するステップと
　を備える受信方法。
（第８項）
　コンピュータを、第５項又は第６項に記載の信号処理装置における前記信号抽出部、前記ＭＩＭＯ信号復調部、及び前記同期部として機能させるためのプログラム。
　以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の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　無線端末局
４　無線基地局
１０　アンテナ
１１　ＲＦ部
１２　Ｄ／Ａ変換部
１３　ＭＩＭＯ信号生成部
２０　特性可変アンテナ
２１　ＲＦ部
２２　Ａ／Ｄ変換部
２３　アンテナ制御部
２４　信号抽出部
２５　ＭＩＭＯ信号復調部
２６　指標値算出部
２７　抽出信号数決定部
２８　Ｅ／Ｏ変換部
２９　Ｏ／Ｅ変換部
３０　光ファイバ
３１　第２ＲＦ部
３２　同期部
１０１　プロセッサ
１０２　メモリ
１０３　補助記憶装置
１０４　入出力装置

Claims (8)

  1. 　複数のアンテナから送信されたＭＩＭＯ信号を、アンテナ特性を切り替えながら受信する特性可変アンテナと、
    　前記特性可変アンテナにより受信した受信信号を電気信号から光信号に変換する電気光変換部と、
    　光ファイバにより伝送された前記光信号を受信し、当該光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、
    　前記光電気変換部により電気信号に変換された前記受信信号に対してサンプリングを行う変換部と、
    　前記変換部により得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から、信号を抽出する信号抽出部と、
    　前記信号抽出部から出力された信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行するＭＩＭＯ信号復調部と、
    　前記サンプリングの周期と、前記サンプリングのタイミングの情報と、前記特性可変アンテナにおいてアンテナ特性を切り替えるタイミングの情報とに基づいて、前記特性可変アンテナにおけるアンテナ特性の切り替えの周期とタイミングを調整する同期部と、
    　を備える受信装置。
  2. 　前記同期部は、前記サンプリングのタイミングの情報と、前記特性可変アンテナにおいてアンテナ特性を切り替えるタイミングの情報とに基づいて、あるアンテナ特性で信号受信を行った時刻と前記サンプリングの時刻との間の遅延時間を算出し、当該算出した遅延時間と、前記特性可変アンテナにより受信した受信信号が前記変換部に到達するまでの遅延時間とを比較することにより、前記アンテナ特性の切り替えのタイミングを調整する
    　請求項１に記載の受信装置。
  3. 　前記変換部により得られた信号に基づいて、指標値を算出する指標値算出部と、
    　前記指標値に基づいて、抽出信号数を決定する抽出信号数決定部と、を備え、
    　前記信号抽出部は、前記変換部により得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から、前記抽出信号数の信号を抽出する
    　請求項１又は２に記載の受信装置。
  4. 　アンテナ特性を切り替えるための制御信号を前記特性可変アンテナに対して送信するアンテナ制御部を備え、
    　前記同期部は、前記サンプリングの周期と、前記サンプリングのタイミングの情報とを前記変換部から受信し、前記アンテナ特性を切り替えるタイミングの情報を前記アンテナ制御部から受信する
    　請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の受信装置。
  5. 　複数のアンテナから送信されたＭＩＭＯ信号を、アンテナ特性を切り替えながら受信する特性可変アンテナと、前記特性可変アンテナにより受信した受信信号を電気信号から光信号に変換する電気光変換部とを備える光伝送装置から、光ファイバにより伝送された前記光信号を受信し、当該光信号を電気信号に変換する光電気変換部と、
    　前記光電気変換部により電気信号に変換された前記受信信号に対してサンプリングを行う変換部と、
    　前記変換部により得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から、信号を抽出する信号抽出部と、
    　前記信号抽出部から出力された信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行するＭＩＭＯ信号復調部と、
    　前記サンプリングの周期と、前記サンプリングのタイミングの情報と、前記特性可変アンテナにおいてアンテナ特性を切り替えるタイミングの情報とに基づいて、前記特性可変アンテナにおけるアンテナ特性の切り替えの周期とタイミングを調整する同期部と
    　を備える信号処理装置。
  6. 　前記同期部は、前記サンプリングのタイミングの情報と、前記特性可変アンテナにおいてアンテナ特性を切り替えるタイミングの情報とに基づいて、あるアンテナ特性で信号受信を行った時刻と前記サンプリングの時刻との間の遅延時間を算出し、当該算出した遅延時間と、前記特性可変アンテナにより受信した受信信号が前記変換部に到達するまでの遅延時間とを比較することにより、前記アンテナ特性の切り替えのタイミングを調整する
    　請求項５に記載の信号処理装置。
  7. 　特性可変アンテナを備える受信装置が実行する受信方法であって、
    　複数のアンテナから送信されたＭＩＭＯ信号を、前記特性可変アンテナにより、アンテナ特性を切り替えながら受信するステップと、
    　前記特性可変アンテナにより受信した受信信号を電気信号から光信号に変換するステップと、
    　光ファイバにより伝送された前記光信号を電気信号に変換するステップと、
    　電気信号に変換された前記受信信号に対してサンプリングを行うステップと、
    　サンプリングにより得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から、信号を抽出するステップと、
    　前記抽出された信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行するステップと、
    　前記サンプリングの周期と、前記サンプリングのタイミングの情報と、前記特性可変アンテナにおいてアンテナ特性を切り替えるタイミングの情報とに基づいて、前記特性可変アンテナにおけるアンテナ特性の切り替えの周期とタイミングを調整するステップと
    　を備える受信方法。
  8. 　コンピュータを、請求項５又は６に記載の信号処理装置における前記信号抽出部、前記ＭＩＭＯ信号復調部、及び前記同期部として機能させるためのプログラム。
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