WO2022145008A1 - 送信装置、無線通信システム、及び通信方法 - Google Patents

送信装置、無線通信システム、及び通信方法 Download PDF

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WO2022145008A1
WO2022145008A1 PCT/JP2020/049209 JP2020049209W WO2022145008A1 WO 2022145008 A1 WO2022145008 A1 WO 2022145008A1 JP 2020049209 W JP2020049209 W JP 2020049209W WO 2022145008 A1 WO2022145008 A1 WO 2022145008A1
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signal
antenna
oam
uca
airy
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PCT/JP2020/049209
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English (en)
French (fr)
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斗煥 李
裕文 笹木
康徳 八木
貴之 山田
智貴 瀬本
淳 増野
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日本電信電話株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J1/00—Frequency-division multiplex systems

Definitions

  • the present invention relates to a technique for spatially multiplex transmission of a radio signal using the orbital angular momentum (OAM) of an electromagnetic wave.
  • OFAM orbital angular momentum
  • Non-Patent Document 1 In an electromagnetic wave having OAM, the equiphase planes are spirally distributed along the propagation direction around the propagation axis. Since electromagnetic waves having different OAM modes and propagating in the same direction have orthogonal spatial phase distributions in the rotation axis direction, the signals are multiplexed by separating the signals of each OAM mode modulated by different signal sequences at the receiving station. It is possible to transmit.
  • a plurality of OAM modes are generated by using an evenly spaced circular array antenna (hereinafter referred to as UCA (Uniform Circular Array)) in which a plurality of antenna elements are arranged in a circle at equal intervals.
  • UCA Uniform Circular Array
  • a butler circuit butler matrix circuit
  • a butler circuit is used to generate signals in a plurality of OAM modes.
  • a transmission device and a reception device using UCA enable large-capacity communication, but in the future, support for mobile communication is desired.
  • OAM multiplex transmission technique it is necessary to have multi-directional support that can transmit signals in multiple directions.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a technique capable of multi-directional correspondence in a wireless communication system including a transmitting device and a receiving device using UCA.
  • an OAM antenna that transmits a signal with OAM mode and An airy beam antenna that transmits signals using a beam that has the property of bending
  • a transmitter comprising the OAM antenna only, the airy beam antenna only, or a transmitter that transmits a signal using both the OAM antenna and the airy beam antenna.
  • a technique that enables multi-directional support is provided in a wireless communication system including a transmitting device and a receiving device using UCA.
  • FIG. 1 shows an example of UCA phase setting for generating an OAM mode signal.
  • the UCA shown in FIG. 1 is a UCA composed of eight antenna elements.
  • the signals of OAM mode 0, 1, 2, 3, ... On the transmitting side are generated by the phase difference of the signals supplied to each antenna element (indicated by ⁇ ) of UCA. That is, the signal in the OAM mode n is generated by setting the phase of the signal supplied to each antenna element so that the phase becomes n rotations (n ⁇ 360 degrees).
  • the signal in which the rotation direction of the phase is reversed with respect to the signal in the OAM mode n is referred to as the OAM mode-n.
  • the rotation direction of the phase of the signal in the positive OAM mode is counterclockwise
  • the rotation direction of the phase of the signal in the negative OAM mode is clockwise.
  • signals to be transmitted in each OAM mode may be generated and synthesized in advance, and the combined signal of each OAM mode may be transmitted by a single UCA, or a plurality of UCAs may be used and different UCAs are used for each OAM mode.
  • the signal of each OAM mode may be transmitted.
  • the phase of each antenna element of the UCA on the receiving side may be set so as to be in the opposite direction to the phase of the antenna element on the transmitting side.
  • FIG. 2 shows an example of the phase distribution and signal intensity distribution of the OAM multiplex signal.
  • the phase distributions of the signals of OAM mode 1 and OAM mode 2 as seen from the end face (propagation orthogonal plane) orthogonal to the propagation direction from the transmission side are represented by arrows.
  • the beginning of the arrow is 0 degrees, the phase changes linearly and the end of the arrow is 360 degrees. That is, the signal in the OAM mode n propagates while the phase rotates n times (n ⁇ 360 degrees) in the propagation orthogonal plane.
  • the arrows in the phase distribution of the signals in OAM modes -1 and -2 are in the opposite direction.
  • the signal of each OAM mode has a different signal strength distribution and the position where the signal strength is maximized for each OAM mode.
  • the intensity distributions of the same OAM modes with different signs are the same.
  • the higher the OAM mode the farther the position where the signal strength is maximized from the propagation axis (Non-Patent Document 2).
  • the one with a larger value in the OAM mode is referred to as a higher-order mode.
  • the signal in OAM mode 3 is a higher-order mode than the signals in OAM mode 0, OAM mode 1, and OAM mode 2.
  • FIG. 2 (3) shows the position where the signal strength becomes maximum in each OAM mode by an annulus, but the position where the signal strength becomes maximum becomes farther from the central axis and the propagation distance becomes higher as the OAM mode becomes higher. Accordingly, the beam diameter of the OAM mode multiplex signal is widened, and the annulus indicating the position where the signal strength is maximized becomes large in each OAM mode.
  • the transmission device and the reception device using UCA enable a large-capacity communication, but the conventional wireless transmission technique using UCA does not support communication in multiple directions.
  • the transmitting device is configured by combining the UCA and the Airy beam antenna.
  • the Airy beam antenna is an antenna capable of transmitting signals by, for example, a bendable beam (a beam having a bending property) described in Non-Patent Document 3.
  • a beam having a bending property may be called an Airy beam or a bendable beam.
  • the UCA may be referred to as an OAM antenna.
  • the Airy beam antenna may be called an antenna for a bending beam.
  • the shape of the Airy beam antenna may be any shape as long as it can transmit a curved beam, and may be, for example, an annular shape (eg, a quadrangle) or a planar shape. Further, the Airy beam antenna can receive a bending beam transmitted from another Airy beam antenna.
  • Multi-directional support is possible by using the Airy beam antenna.
  • multiplex communication using both UCA and Airy beam antennas is also possible.
  • FIG. 4 shows a configuration example of the wireless communication system according to the present embodiment.
  • the wireless communication system according to the present embodiment has a transmitting device 100 and a receiving device 200.
  • the transmitting device 100 includes a UCA and an Airy beam antenna.
  • the receiving device 100 may be provided with only UCA, may be provided with only a conventional antenna (conventional antenna) other than UCA, or may be provided with an Airy beam antenna for receiving an Airy beam (bending beam). Alternatively, it may be provided with any two or all of the UCA, the conventional antenna and the Airy beam antenna.
  • the transmitting device 100 is a non-moving base station and the receiving device 200 is a mobile terminal.
  • the transmitting device 100 and the receiving device 200 may both be base stations that do not move, or the transmitting device 100 and the receiving device 200 may both be mobile terminals.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of the transmission device 100 according to the present embodiment.
  • the transmission device 100 of the present embodiment includes a UCA 110, an Airy beam antenna 120, an OAM mode generation unit 140, an Airy beam signal generation unit 150, a selection unit 130, a signal processing unit 160, and a control unit 170.
  • the UCA 110 and the Airy beam antenna 120 are provided one by one, but a plurality of UCA 110 and the Airy beam antenna 120 may be provided respectively.
  • the "OAM mode generation unit 140, Airy beam signal generation unit 150, selection unit 130, signal processing unit 160" may be referred to as a transmission unit.
  • the signal processing unit 160 generates a digital signal to be transmitted on a carrier from the input data, converts the digital signal into an analog signal (digital-analog conversion), and converts the frequency of the analog signal into the frequency band of the carrier. do.
  • the signal processing unit 160 generates a signal in the frequency band corresponding to each of the UCA110 / Airy beam antennas 120 selected by the selection unit 130, and inputs the signal to the selection unit 130. Such an operation is executed, for example, by an instruction from the control unit 170.
  • "UCA110 / Airy beam antenna 120” means only UCA110, only Airy beam antenna 120, or both UCA110 and Airy beam antenna 120.
  • the selection unit 130 selects the OAM mode generation unit 140 / Airy beam signal generation unit 150 connected to the UCA110 / Airy bear antenna 120 to transmit a signal, and the signal processing unit 160 selects the OAM mode generation unit 140 / Airy beam signal generation unit 150.
  • the received signal is output to the selected functional unit (OAM mode generation unit 140 / Antenna signal generation unit 150).
  • control unit 170 selects UCA110 as an antenna for signal transmission, a signal is output from the OAM mode generation unit 140, a signal is supplied to each antenna element connected to the OAM mode generation unit 140, and each is supplied. A signal is transmitted from the antenna element.
  • control unit 170 selects the Airy beam antenna 120 as the antenna for signal transmission, a signal is output from the Airy beam signal generation unit 150, and the Airy beam antenna 120 connected to the Airy beam signal generation unit 150. A signal is supplied to the antenna 120, and the signal is transmitted from the Airy beam antenna 120.
  • the Airy beam signal generation unit 150 generates a signal whose phase and frequency are adjusted so that the beam generated by the Airy beam antenna 120 has a desired trajectory, and supplies the generated signal to the Airy beam antenna 120.
  • the OAM mode generation unit 140 is a butler circuit.
  • FIG. 6 shows an example of a connection configuration between the OAM mode generator 140 (butler circuit) and the UCA 110.
  • the UCA110 in the example shown in FIG. 6 is an antenna in which eight antenna elements # 1 to # 8 are arranged in a circular shape. Further, FIG. 6 also shows an Airy beam signal generation unit 150 and an Airy beam antenna 120.
  • FIG. 6 shows that the Butler circuit has N input ports. Basically, the number of output ports is the maximum number of N, and when there are eight output ports as in the example of FIG. 6, the maximum number of N is eight.
  • the "port" may be referred to as a "terminal”. As shown in FIG. 6, the number of antenna elements is 8 as an example. The number of antenna elements of the UCA110 may be more than eight or less.
  • a signal to be transmitted in OAM mode 1 is input to the input port A of the OAM mode generation unit 140 (Butler circuit), and a signal to be transmitted in OAM mode -1 is input to the input port B.
  • the input ports other than the input port A and the input port B correspond to the OAM mode other than the OAM mode 1 and -1.
  • a signal with a phase difference of 45 ° (360 ° / 8) counterclockwise is output from each output port for input from input port A, and each output is output for input from input port B.
  • a signal with a phase difference of -45 ° counterclockwise is output from the port. That is, when both the input port A and the input port B have inputs, a signal obtained by combining (multiplexing) two signals having different phases is output from each output port.
  • each antenna element of the UCA 110 outputs a signal obtained by combining two signals having the following phases. To.
  • the output port J of the OAM mode generator 140 (butler circuit) is connected to the antenna element # 1 of the UCA 110, the output port I is connected to the antenna element # 2 of the UCA 110, and the output port H is ,
  • the output port G is connected to the antenna element # 4 of the UCA 110, the output port F is connected to the antenna element # 5 of the UCA 110, and the output port E is the antenna element of the UCA 110.
  • the output port D is connected to the antenna element # 7 of the UCA 110, and the output port C is connected to the antenna element # 8 of the UCA 110.
  • FIG. 6 shows the connection of only the output port J.
  • the signal output from each output port is supplied to the connected antenna element and output as a radio wave from the antenna element.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the receiving device 200 according to the present embodiment.
  • the receiving device 200 includes a UCA 210, an Airy beam antenna 220, an OAM mode separating unit 230, a signal processing unit 240, and a control unit 250.
  • one UCA210 and one Airy bear antenna 220 are provided, but a plurality of UCA210 and one Airy bear antenna 220 may be provided. Further, only the UCA210 of the UCA210 and the Airy bear antenna 220 may be provided, or only the Airy beam antenna 220 may be provided.
  • the "OAM mode separation unit 230, signal processing unit 240" may be referred to as a reception unit.
  • the OAM mode separation unit 230 is a butler circuit.
  • FIG. 8 shows an example of a connection configuration between the OAM mode separation unit 220 (butler circuit) and the UCA 210.
  • the UCA210 in the example shown in FIG. 8 is an antenna in which eight antenna elements # 1 to # 8 are arranged in a circular shape.
  • the butler circuit shown in FIG. 8 corresponds to the reverse input and output of the butler circuit in the transmitter 100.
  • the butler circuit has N output ports. As shown in FIG. 8, the number of antenna elements is 8 as an example. The number of antenna elements of the UC A210 may be more than eight or less.
  • FIG. 8 shows, as an example, that the OAM mode 1 signal is output from the output port A and the OAM mode-1 signal is output from the output port B.
  • the output ports other than the output port A and the output port B correspond to the OAM mode other than the OAM mode 1 and -1.
  • Each antenna element of UCA210 and each input port of OAM mode separation unit 230 (Butler circuit) are connected as shown in the figure (for convenience of illustration, only # 7 is drawn with a connection line).
  • a phase conversion or the like opposite to that of the butler circuit on the transmitting side is performed, so that an OAM mode signal corresponding to the output port is output from each output port.
  • the signal processing unit 240 shown in FIG. 7 converts the analog signal received from the OAM mode separation unit 230 (Butler circuit) into a digital signal (analog-digital conversion), and converts the analog signal received from the Airy beam antenna 220 into a digital signal. Is converted to, and the digital signals are demolished to generate and output data. Further, the signal processing unit 240 can perform signal separation processing (channel equalization processing, sequential interference elimination processing, etc.) by digital signal processing. If there is no need for signal separation, the signal separation process is not performed.
  • the control unit 250 specifies, for example, a signal processing method for the signal processing unit 240. For example, when the control unit 250 receives an instruction from the transmission device 100 for a large-capacity transmission mode in which data is divided into a plurality of streams and transmitted, the control unit 250 is large with respect to the signal processing unit 240. Instructs to perform signal processing in capacitive transmission mode. Further, for example, when the control unit 250 receives an instruction from the transmission device 100 for a diversity transmission mode in which the same data is transmitted in parallel in a plurality of streams, the control unit 250 causes the signal processing unit 240 to have diversity. Instructs to perform signal processing in transmission mode.
  • data is input to the signal processing unit 160 of the transmission device 100.
  • the signal processing unit 160 generates a digital signal to be transmitted on a carrier from the input data, and in S103, the digital signal is converted into an analog signal (digital-analog conversion). Then, based on the instruction from the control unit 170, the frequency of the analog signal is converted into the frequency band of the carrier wave, and the obtained signal is input to the selection unit 130.
  • the selection unit 130 selects the OAM mode generation unit 140 / Airy beam signal generation unit 150 connected to the UCA110 / Airy beam antenna 120 to transmit a signal based on the instruction from the control unit 170, and performs signal processing.
  • the signal received from the unit 160 is output to the selected functional unit (OAM mode generation unit 140 / Antenna signal generation unit 150).
  • the OAM mode generation unit 140 when transmitting a signal from the UCA 110, the OAM mode generation unit 140 generates a signal to be supplied to the UCA 110 and supplies the signal to each antenna element of the UCA 110.
  • the Airy beam signal generation unit 150 When transmitting a signal from the Airy beam antenna 120, the Airy beam signal generation unit 150 generates a signal to be supplied to the Airy beam antenna 120 and supplies the signal to the Airy beam antenna 120.
  • a signal is transmitted from the selected antenna.
  • the receiving device 200 receives the signal.
  • 10 and 11 are both images of the transmitting device 100 and the receiving device 200 as viewed from above.
  • the control unit 170 of the transmitting device 100 grasps the position of each receiving device (the direction in which the receiving device exists with respect to the transmitting device 100). Any method may be used as a method for the control unit 170 to grasp the state of the receiving side (position of the receiving device, etc.). For example, the control unit 170 may grasp the position of the receiving device by receiving the reference signal transmitted from the receiving device, or may obtain the position of the receiving device by receiving the position information transmitted from the receiving device. You may grasp it. Further, the position of the receiving device (fixed position, scheduled movement position for each time, etc.) may be set in advance in the control unit 170.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of multi-directional support.
  • the receiving device 200-2 exists at the position A in front of the transmitting device 100
  • the receiving device 200-3 exists at the position B diagonally to the right of the transmitting device 100
  • the receiving device 200-3 exists on the left of the transmitting device 100.
  • the receiving device 200-1 exists at the position C diagonally forward.
  • the control unit 170 grasps the positions of these receiving devices and the positions of obstacles.
  • the transmitting device 100 includes a UCA 110, an Airy bear antenna 120-1, and an Airy bear antenna 120-2.
  • the control unit 170 determines to transmit a signal from the UCA 110 to the receiving device 200-2 at the position A, and the Airy beam antenna 120-to the receiving device 200-3 at the position B. From 1, it is decided to transmit a signal with a beam 1 that bends in an orbit so as to avoid obstacles, and from the Airy beam antenna 120-2 to the receiving device 200-1 for the receiving device 200-1 at position C. Determines to transmit the signal with the oncoming bending beam 2.
  • the control unit 170 instructs the signal processing unit 160 to generate a signal having a frequency corresponding to the UCA 110 as a signal to the receiving device 200-2, and an Airy beam antenna as a signal to the receiving device 200-3.
  • the signal processing unit 160 is instructed to generate a signal having a frequency corresponding to 120-1, and the signal processing unit is instructed to generate a signal having a frequency corresponding to the Airy beam antenna 120-2 as a signal to the receiving device 200-1.
  • Instruct 160 The signal processing unit 160 generates a signal according to an instruction from the control unit 170.
  • the selection unit 170 inputs a signal having a frequency corresponding to the UCA 110 to the OAM mode generation unit 140, and inputs a signal having a frequency corresponding to the Airy beam antenna 120-1 and a signal having a frequency corresponding to the Airy beam antenna 120-2 to the Airy beam. Input to the signal generation unit 150.
  • the OAM mode generation unit 140 supplies, for example, a signal in which a plurality of OAM modes are multiplexed to the UCA 110.
  • the Airy beam signal generation unit 150 supplies a signal corresponding to the trajectory of the curved beam 1 shown in FIG. 10 to the Airy beam antenna 120-1, and supplies a signal corresponding to the trajectory of the curved beam 2 to the Airy beam antenna 120-2. do.
  • the receiving device 200-2 may be a receiving device having only UCA as an antenna. Further, the receiving device 200-1 and the receiving device 200-3 may be a receiving device having only an Airy beam antenna as an antenna.
  • FIG. 10 may be regarded as showing a case where the same receiving device 200 moves from the position B to the position A and moves from the position A to the position C, for example.
  • the transmitting device 100 transmits a signal with the bending beam 1 when the receiving device 200 is present at the position B, and transmits a signal in OAM mode multiplexing when the receiving device 200 is present at the position A, and the receiving device 100 transmits the signal.
  • the signal is transmitted by the beam 2 that bends when the 200 is present at the position C.
  • FIG. 11 is an example of performing multiplex communication using both the UCA and the Airy beam antenna.
  • the transmitting device 100 includes a UCA 110, an Airy bear antenna 120-1, and an Airy bear antenna 120-2. Further, it is assumed that the receiving device 200 includes a UCA 210, an Airy beam antenna 220-1, and an Airy beam antenna 220-2.
  • control unit 170 of the transmission device 100 detects that the reception device 200 is present in front of the transmission device 100, the control unit 170 performs multiplex transmission using the UCA 110, the Airy beam antenna 120-1, and the Airy beam antenna 120-2. Decide that.
  • the control unit 170 transmits a signal having a frequency corresponding to the UCA 110, a signal having a frequency corresponding to the Airy beam antenna 120-1, and a signal having a frequency corresponding to the Airy beam antenna 120-2 as signals to be transmitted to the receiving device 200. Instruct the signal processing unit 160 to generate the signal. The signal processing unit 160 generates a signal according to an instruction from the control unit 170.
  • the selection unit 130 inputs a signal having a frequency corresponding to the UCA 110 to the OAM mode generation unit 140, and inputs a signal having a frequency corresponding to the Airy beam antenna 120-1 and a signal having a frequency corresponding to the Airy beam antenna 120-2 to the Airy beam. Input to the signal generation unit 150.
  • the OAM mode generation unit 140 supplies a signal in which a plurality of OAM modes are multiplexed to the UCA 110.
  • the Airy beam signal generation unit 150 supplies a signal corresponding to the trajectory of the curved beam 1 shown in FIG. 11 to the Airy beam antenna 120-1, and supplies a signal corresponding to the trajectory of the curved beam 2 to the Airy beam antenna 120-2. do.
  • a signal is transmitted from the transmitting device 100, and the receiving device 200 receives the signal with the UCA210 and the Airy beam antennas 220-1 and 220-2. This enables large-capacity communication.
  • the receiving device 200 does not have to include all the antennas of the UCA 210, the Airy beam antennas 220-1 and 220-2. For example, even when the receiving device 200 includes only one of the UCA210, Airy beam antennas 220-1 and 220-2, the signal transmitted from the transmitting device 100 can be received.
  • FIGS. 12 to 15 showing the configuration examples 1 to 4 are views of the antenna viewed from the front (opposite side). It is assumed that the antennas shown in the following configuration examples 1 to 4 are provided in each of the transmitting device 100 and the receiving device 200. Therefore, the UCA and Airy bear antennas in the following antenna configuration example are the UCA 110 and the Airy bear antenna 120 in the case of the transmitting device 100, and the UCA 210 and the Airy bear antenna 220 in the case of the transmitting device 200.
  • only the transmitting device 100 or only the receiving device 200 may include the antennas shown in the configuration examples 1 to 4.
  • FIG. 12 shows Configuration Example 1.
  • an Airy beam antenna is provided inside (inside) the antenna elements arranged in a circle of the UCA. According to the configuration example 1, the overall antenna size can be reduced.
  • the Airy beam antenna is one rectangular antenna element, but the Airy beam antenna in FIG. 12 may be configured to be composed of a plurality of Airy beam antennas corresponding to a plurality of directions.
  • FIG. 13 shows configuration example 2.
  • an Airy beam antenna is provided outside the circularly arranged antenna elements in the UCA.
  • the overall antenna size can be reduced as in the configuration example 1.
  • the size of the Airy beam antenna can be increased as compared with the configuration example 1, so that the degree of bending of the bending beam can be increased.
  • FIG. 14 shows a configuration example 3.
  • Configuration Example 3 a plurality of Airy beam antennas are arranged outside the circularly arranged antenna elements in UCA.
  • four Airy beam antennas # 1 to # 4 are arranged.
  • the signal having the OAM mode transmitted from the UCA has a strength on the receiving end surface (the surface orthogonal to the propagation direction of the signal transmitted from the UCA). There are places where it gets stronger and places where it gets weaker.
  • the antenna shown in FIG. 14 is the antenna of the receiving device 200. It is assumed that the strength (signal power) of a certain OAM mode n (n is an integer other than 0) transmitted from the UCA of the transmission device 100 is weakened at the position of the dotted circle in FIG.
  • the Airy beam antennas # 1 to # 4 are arranged at positions where the strength of the signal of the OAM mode n transmitted from the UCA of the transmitting device 100 is weakened.
  • the signal can be received by the bending beam by the Airy beam antennas # 1 to # 4 without being interfered by the OAM beam (the beam transmitted from the UCA).
  • "weak” signal strength (reception strength) at a certain place (position) may mean that the received power is lower than a certain threshold value, or it may be at another place (position). ) May be lower than the received power.
  • “strong” signal strength (reception strength) at a certain place (position) may mean that the received power is higher than a certain threshold value or higher than the received power at another place (position). It may also be that the received power is high.
  • FIG. 15 shows a configuration example 4.
  • an Airy beam antenna is provided around the UCA in the form of a plurality of rings.
  • a ring A composed of Airy bear antennas # 1 to # 4 and a ring B composed of Airy bear antennas # 5 to # 8 are arranged.
  • the number of Airy beam antennas per ring is 4, and the number of rings is 2, but these are examples, and numbers other than these may be adopted.
  • the signal having the OAM mode transmitted from the UCA has a place where the strength becomes stronger and a place where the strength becomes weaker on the end face on the receiving side (the plane orthogonal to the propagation direction of the signal transmitted from the UCA). .. Further, this location depends on the distance between the transmitting device 100 and the receiving device 200.
  • the antenna shown in FIG. 15 is the antenna of the receiving device 200.
  • the distance between the transmitting device 100 and the receiving device 200 is a certain distance D1
  • the strength (signal power) of a certain OAM mode n (n is an integer other than 0) transmitted from the UCA of the transmitting device 100 is. It is assumed that the position of the ring A in FIG. 15 becomes weak.
  • the transmitting device 100 transmits a signal from the UCA in the OAM mode n, and at the same time, the Airy beam antenna of the ring A on the receiving side (one or more antennas of # 1 to # 4) by the Airy beam antenna on the transmitting side. ) Is transmitted by a curved beam. This makes it possible to reduce the interference of the OAM beam in the OAM mode n with the curved beam.
  • the strength (signal power) of the signal of the OAM mode n transmitted from the UCA of the transmitting device 100 is the position of the ring B in FIG. It shall be weakened by.
  • the transmitting device 100 transmits a signal from the UCA in the OAM mode n, and at the same time, the Airy bear antenna on the transmitting side causes the Airy beam antenna (one or more antennas of # 5 to # 8) on the receiving side to ring B. ) Is transmitted by a curved beam. This makes it possible to reduce the interference of the OAM beam in the OAM mode n with the curved beam.
  • the Airy beam antenna located in a place where the power of the OAM beam is weakened according to the distance between the transmitting device 100 and the receiving device 200 is selected, and the signal is transmitted to the Airy beam antenna by the bending beam. Therefore, communication can be performed while reducing the interference from the OAM beam to the bending beam.
  • the interference of the bending beam with the OAM beam remains, but the receiving device 200 can demodulate the signal transmitted by the bending beam without interference from the OAM beam.
  • SIC uccessive interference cancellation
  • other methods can be used to demodulate the OAM beam signal.
  • the curved beam does not reach the UCA in the first place, the interference from the curved beam to the OAM antenna may be ignored.
  • the signal having the OAM mode transmitted from the UCA of the transmitting device 100 has a place where the strength becomes stronger and a place where the strength becomes weaker on the end face on the receiving side, and the places are the transmitting device 100 and the receiving device 200.
  • this location is different for each OAM mode. That is, the OAM beam transmitted from the UCA of the transmitting device 100 has a place where the received power becomes weaker or stronger depending on the distance between the transmitting device 100 and the receiving device 200, and it is in each OAM mode. different.
  • FIG. 16 shows an example of the relationship between the distance from the UCA of the transmitting device 100 to the receiving device 200 and the receiving strength.
  • the horizontal axis of FIG. 16 shows the distance from the UCA of the transmitting device 100 to the receiving device 200, and the vertical axis is the receiving intensity at the position of the receiving device 200.
  • the above distance is, for example, a distance in the direction perpendicular to the plane of the UCA.
  • the reception intensity of the OAM mode 1 is weakened at the location of the distance 1
  • the reception intensity of the OAM mode 2 is weakened at the location of the distance 2.
  • communication can be performed between the transmitting device 100 and the plurality of receiving devices 200 using the UCA and the Airy beam antenna.
  • An example of communication will be described with reference to FIG.
  • FIG. 17 is a diagram showing a two-dimensional situation when the transmitting device 100, the receiving device 200-1 and the receiving device 200-2 are viewed from the sky.
  • the UCA 110 and the Airy beam antenna 120 of the transmitting device 100 are located on the rooftop of a building or the like, and each antenna is installed in a direction in which radio waves reach the ground side.
  • the part (location) of the dotted line indicated by A is the location where the strength of the signal of OAM mode 1 transmitted from the transmission device 100 is weakened.
  • the place where the signal strength of the OAM mode 1 is weakened is indicated by a circle.
  • the receiving device 200-2 is located in a place where the strength of the signal of the OAM mode 1 transmitted from the transmitting device 100 is weakened. Further, the receiving device 200-1 is located at a place where the strength of the signal of the OAM mode 1 transmitted from the transmitting device 100 becomes strong.
  • the control unit 170 of the transmitting device 100 grasps the positions of the receiving device 200-1 and the receiving device 200-2, the situation shown in FIG. 17 (the receiving device 200-1 has a reception intensity of OAM mode 1). Strong, the receiving device 200-2 has a weak reception strength in OAM mode 1).
  • the transmitting device 100 transmits a signal from the UCA 110 to the receiving device 200-1 in OAM mode 1, and the beam bends from the Airy beam antenna 120 to position the receiving device 200-2.
  • a signal to the receiver 200-2 is transmitted toward.
  • the receiving device 200-1 can receive the OAM mode 1 signal transmitted from the transmitting device 100 without interference, and the receiving device 200-2 can receive the signal of the bending beam transmitted from the transmitting device 100 without interference. ..
  • the difference in the distribution of the signal strength (power) depending on the OAM mode and the difference in the distribution of the signal strength (power) depending on the distance described with reference to FIGS. 2 (3) and 16 depend on the size of the UCA of the transmission device 100. Will also be different.
  • the transmission device 100 includes UCA # 1 to # 3 having a plurality of different diameters, as shown in FIG.
  • the transmitting device 100 transmits and receives a signal without interference with the receiving device 200-x by transmitting the OAM mode radio wave from the UCA having a diameter at which the OAM mode signal becomes weak at the position of the receiving device 200-x. be able to.
  • the OAM mode is located at the circular location shown by A in FIG. It is assumed that the signal strength of 1 becomes weak.
  • the transmitting device 100 selects UCA # 2 from UCA # 1 to # 3 based on the instruction of the control unit 170, and transmits a signal from UCA # 2 to the receiving device 200-1 in OAM mode 1.
  • a beam that bends from the Airy beam antenna 120 transmits a signal to the receiving device 200-2 toward the position of the receiving device 200-2.
  • the receiving device 200-1 can receive the OAM mode 1 signal transmitted from the transmitting device 100 without interference by the UCA 210, and the receiving device 200-2 receives the signal of the bending beam transmitted from the transmitting device 100 in Airy. It can be received without interference by the beam antenna 220.
  • This specification describes at least the transmission device, the wireless communication system, and the communication method described in the following items.
  • An OAM antenna that transmits a signal with OAM mode An airy beam antenna that transmits signals using a beam that has the property of bending, A transmitter comprising the OAM antenna only, the Airy beam antenna only, or a transmitter that transmits a signal using both the OAM antenna and the Airy beam antenna.
  • the antenna used for signal transmission one of the OAM antenna only, the Airy beam antenna only, and both the OAM antenna and the Airy beam antenna is selected, and the transmission unit is used using the selected antenna.
  • the transmitter is An OAM antenna that transmits a signal with OAM mode, Equipped with an airy beam antenna, which transmits a signal using a beam with a bending property,
  • the transmitting device transmits the OAM mode signal to the first receiving device using the OAM antenna, and to the second receiving device at a position where the reception strength of the OAM mode signal is weakened.
  • a wireless communication system that transmits a signal by a bending beam using the airy beam antenna. (Section 6)
  • a communication method in a wireless communication system including a transmitting device and a receiving device.
  • the transmitter is An OAM antenna that transmits a signal with OAM mode, Equipped with an airy beam antenna, which transmits a signal using a beam with a bending property,
  • the transmitting device transmits the OAM mode signal to the first receiving device using the OAM antenna, and to the second receiving device at a position where the reception strength of the OAM mode signal is weakened.
  • a communication method in which a signal is transmitted by a bending beam using the airy beam antenna.

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Abstract

ＯＡＭモードを持つ信号を送信するＯＡＭアンテナと、曲がる性質を持つビームを用いて信号を送信するエアリービームアンテナと、前記ＯＡＭアンテナのみ、前記エアリービームアンテナのみ、又は、前記ＯＡＭアンテナと前記エアリービームアンテナの両方を用いて信号を送信する送信部とを備える送信装置。

Description

送信装置、無線通信システム、及び通信方法
　本発明は、電磁波の軌道角運動量（Orbital Angular Momentum：ＯＡＭ）を用いて無線信号を空間多重伝送する技術に関連するものである。
　近年、伝送容量向上のため、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）。ＯＡＭを持つ電磁波は、伝搬軸を中心に伝搬方向にそって等位相面がらせん状に分布する。異なるＯＡＭモードを持ち、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ため、異なる信号系列で変調された各ＯＡＭモードの信号を受信局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。
　この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できる（例えば、非特許文献２）。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。
J. Wang et al., "Terabit free-space data transmission employing orbital angular momentum multiplexing, "Nature Photonics, Vol.6, pp.488-496, July 2012. Y. Yan et al., "High-capacity millimeter-wave communications with orbital angular momentum multiplexing, "Nature Commun., vol.5, p.4876, Sep. 2014. Long Zhu, Andong Wang & Jian Wang, "Free-space data-carrying bendable light communications", Scientific Reports volume 9, Article number: 14969 (2019), 18 October 2019
　上記のように、ＵＣＡを用いた送信装置と受信装置により、大容量の通信が可能になるが、今後は、移動通信への対応が望まれている。移動通信にＯＡＭ多重伝送技術を適用するためには、多方向に信号を送信できる多方向対応が必要である。
　しかし、ＵＣＡを用いた従来の無線伝送技術では、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、送信アンテナと受信アンテナを正面で対向する位置に設置する必要があり、軸合わせが必要であることから多方向対応が難しいという課題がある。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ＵＣＡを用いた送信装置と受信装置からなる無線通信システムにおいて、多方向対応を可能とする技術を提供することを目的とする。
　開示の技術によれば、ＯＡＭモードを持つ信号を送信するＯＡＭアンテナと、
　曲がる性質を持つビームを用いて信号を送信するエアリービームアンテナと、
　前記ＯＡＭアンテナのみ、前記エアリービームアンテナのみ、又は、前記ＯＡＭアンテナと前記エアリービームアンテナの両方を用いて信号を送信する送信部と
　を備える送信装置が提供される。
　開示の技術によれば、ＵＣＡを用いた送信装置と受信装置からなる無線通信システムにおいて、多方向対応を可能とする技術が提供される。
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。 ＯＡＭ多重信号の位相分布と信号強度分布の例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る技術の基本概念を説明するための図である。 本発明の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である。 本発明の実施の形態における送信装置の構成例を示す図である。 バトラー回路とアンテナ素子との接続構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における送信装置の構成例を示す図である。 バトラー回路とアンテナ素子との接続構成例を示す図である、 処理の流れを示すフローチャートである。 動作例を説明するための図である。 動作例を説明するための図である。 アンテナの構成例を示す図である。 アンテナの構成例を示す図である。 アンテナの構成例を示す図である。 アンテナの構成例を示す図である。 アンテナからの距離と受信強度との関係の例を示す図である。 送信装置と受信装置を上から見た場合の図である。 複数のＵＣＡを有するアンテナの例を示す図である。
　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。
　（基本的な動作例）
　まず、本実施の形態における送信装置において使用するＵＣＡに係る基本的な設定・動作例について説明する。
　図１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１に示すＵＣＡは、８つのアンテナ素子からなるＵＣＡである。
　図１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（●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、図１に示すようにＵＣＡがｍ＝８個のアンテナ素子で構成される場合で、ＯＡＭモードｎ＝２の信号を生成する場合は、図１（３）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。
　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で、空間多重による無線通信を行うことができる。送信側では、各ＯＡＭモードで伝送する信号を予め生成・合成し、単一ＵＣＡで各ＯＡＭモードの合成信号を送信してもよいし、複数のＵＣＡを用いて、ＯＡＭモード毎に異なるＵＣＡで各ＯＡＭモードの信号を送信してもよい。
　受信側でＯＡＭ多重信号を分離するためには、受信側のＵＣＡの各アンテナ素子の位相を、送信側のアンテナ素子の位相と逆方向になるように設定すればよい。
　図２は、ＯＡＭ多重信号の位相分布と信号強度分布の例を示す。図２（１），（２）において、送信側から伝搬方向に直交する端面（伝搬直交平面）で見た、ＯＡＭモード１とＯＡＭモード２の信号の位相分布を矢印で表す。矢印の始めは０度であり、位相が線形に変化して矢印の終わりは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モード毎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）。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、ＯＡＭモード２の信号より、高次モードである。
　図２（３）は、ＯＡＭモードごとに信号強度が最大になる位置を円環で示すが、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。
　（本発明の実施の形態の概要）
　前述したように、ＵＣＡを用いた送信装置と受信装置により、大容量の通信が可能になるが、ＵＣＡを用いた従来の無線伝送技術では、多方向への通信が非対応である。
　そこで、本実施の形態では、図３に示すように、ＵＣＡとＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナを組み合わせて送信装置を構成することとしている。Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ（エアリービームアンテナ）は、例えば非特許文献３に記載されている、ｂｅｎｄａｂｌｅ　ｂｅａｍ（曲がる性質を持つビーム）で信号送信を行うことが可能なアンテナである。曲がる性質を持つビームをＡｉｒｙ　ｂｅａｍと呼んでもよいし、ｂｅｎｄａｂｌｅ　ｂｅａｍと呼んでもよい。なお、ＵＣＡをＯＡＭアンテナと呼んでもよい。
　また、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナを曲がるビーム用のアンテナと呼んでもよい。Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナの形状については、曲がるビームを送信できるものであればどのような形状でもよく、例えば、環状（例：四角形）であってもよいし、平面形であってもよい。また、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナは、他のＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナから送信された曲がるビームを受信することが可能である。
　Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナを用いることで多方向対応が可能となる。また、ＵＣＡとＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナの両方を用いる多重通信も可能である。
　以下、本実施の形態におけるシステム構成と動作を詳細に説明する。
　（システム構成）
　図４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４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、送信装置１００と受信装置２００を有する。
　送信装置１００は、ＵＣＡとＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナを備えている。受信装置１００は、ＵＣＡのみを備えてもよいし、ＵＣＡ以外の従来のアンテナ（従来型アンテナ）のみを備えてもよいし、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ（曲がるビーム）を受信するためのＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナを備えてもよいし、ＵＣＡと従来型アンテナとＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナのうちのいずれか２つ又は全部を備えてもよい。
　本実施の形態では、送信装置１００は移動しない基地局であり、受信装置２００は移動端末であることを想定している。ただし、このような想定は一例である。例えば、送信装置１００と受信装置２００が両方とも移動しない基地局であってもよいし、送信装置１００と受信装置２００が両方とも移動端末であってもよい。
　（装置構成例）
　　＜送信装置１００＞
　図５は、本実施の形態における送信装置１００の構成図である。図５に示すように、本実施の形態の送信装置１００は、ＵＣＡ１１０、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０、ＯＡＭモード生成部１４０、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０、選択部１３０、信号処理部１６０、制御部１７０を有する。なお、図５の例では、ＵＣＡ１１０とＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０がそれぞれ１つずつ備えられているが、ＵＣＡ１１０とＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０がそれぞれ複数個備えられてもよい。また、「ＯＡＭモード生成部１４０、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０、選択部１３０、信号処理部１６０」を送信部と呼んでもよい。
　信号処理部１６０は、入力されたデータから、搬送波に乗せて送信するデジタル信号を生成し、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、アナログ信号の周波数を搬送波の周波数帯に変換する。
　より詳細には、信号処理部１６０は、選択部１３０により選択されるＵＣＡ１１０／Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０のそれぞれに対応する周波数帯の信号を生成し、選択部１３０に入力する。このような動作は、例えば制御部１７０からの指示により実行される。なお、「ＵＣＡ１１０／Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０」は、ＵＣＡ１１０のみ、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０のみ、又は、ＵＣＡ１１０とＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０の両方、を意味する。
　選択部１３０は、制御部１７０からの指示に基づいて、信号を送信させるＵＣＡ１１０／Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０に接続されるＯＡＭモード生成部１４０／Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０を選択し、信号処理部１６０から受信した信号を、選択した機能部（ＯＡＭモード生成部１４０／Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０）へ出力する。
　制御部１７０が、信号送信のためのアンテナとしてＵＣＡ１１０を選択した場合、ＯＡＭモード生成部１４０から信号が出力され、当該ＯＡＭモード生成部１４０に接続されている各アンテナ素子に信号が供給され、各アンテナ素子から信号が送信される。
　制御部１７０が、信号送信のためのアンテナとしてＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０を選択した場合において、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０から信号が出力され、当該Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０に接続されているＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０に信号が供給され、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０から信号が送信される。
　Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０は、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０により生成されるビームが所望の軌道になるように、位相や周波数を調整した信号を生成し、生成した信号をＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０に供給する。
　ＯＡＭモード生成部１４０は、バトラー回路である。ＯＡＭモード生成部１４０（バトラー回路）と、ＵＣＡ１１０との接続構成例を図６に示す。図６に示す例でのＵＣＡ１１０は、８個のアンテナ素子＃１～＃８が円形状に配置されたアンテナである。また、図６には、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０とＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０も示されている。
　また、図６は、バトラー回路が、Ｎ個の入力ポートを有していることを示している。基本的には、出力ポート数が、Ｎの最大数であり、図６の例のように、８個の出力ポートを有する場合、Ｎの最大数は８である。なお、「ポート」を「端子」と呼んでもよい。図６のように、アンテナ素子数が８個であることは一例である。ＵＣＡ１１０のアンテナ素子数は、８個よりも多くてもよいし、少なくてもよい。
　図６には、一例として、ＯＡＭモード生成部１４０（バトラー回路）の入力ポートＡに、ＯＡＭモード１で送信しようとする信号が入力され、入力ポートＢにＯＡＭモード－１で送信しようとする信号が入力されることを示している。Ｎ個の入力ポートのうち、入力ポートＡと入力ポートＢ以外の入力ポートは、ＯＡＭモード１と‐１以外のＯＡＭモードに対応している。
　入力ポートＡからの入力に対して、各出力ポートから反時計回りに４５°（３６０°／８）ずつの位相差を持った信号が出力され、入力ポートＢからの入力に対して、各出力ポートから反時計回りに‐４５°ずつの位相差を持った信号が出力される。つまり、入力ポートＡと入力ポートＢの両方に入力がある場合、各出力ポートから異なる位相を持つ２つの信号が合波（多重）された信号が出力される。
　具体的には、ＵＣＡ１１０において、便宜上、アンテナ素子＃１を基準（位相０°）とすると、ＵＣＡ１１０の各アンテナ素子からは、下記の位相を持った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６の例では、ＯＡＭモード生成部１４０（バトラー回路）の出力ポートＪが、ＵＣＡ１１０のアンテナ素子＃１に接続され、出力ポートＩが、ＵＣＡ１１０のアンテナ素子＃２に接続され、出力ポートＨが、ＵＣＡ１１０のアンテナ素子＃３に接続され、出力ポートＧが、ＵＣＡ１１０のアンテナ素子＃４に接続され、出力ポートＦが、ＵＣＡ１１０のアンテナ素子＃５に接続され、出力ポートＥが、ＵＣＡ１１０のアンテナ素子＃６に接続され、出力ポートＤが、ＵＣＡ１１０のアンテナ素子＃７に接続され、出力ポートＣが、ＵＣＡ１１０のアンテナ素子＃８に接続される。なお、図示の便宜上、図６では、出力ポートＪのみの接続を示している。各出力ポートから出力された信号は、接続されるアンテナ素子に供給され、アンテナ素子から電波として出力される。
　　＜受信装置２００＞
　次に、受信装置２００について説明する。図７は、本実施の形態における受信装置２００の構成例を示す図である。図７に示すように、受信装置２００は、ＵＣＡ２１０、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ２２０、ＯＡＭモード分離部２３０、信号処理部２４０、制御部２５０を有する。なお、図７の例では、ＵＣＡ２１０とＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ２２０がそれぞれ１つずつ備えられているが、ＵＣＡ２１０とＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ２２０がそれぞれ複数個備えられてもよい。また、ＵＣＡ２１０とＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ２２０のうちのＵＣＡ２１０のみが備えられてもよいし、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ２２０のみが備えられてもよい。なお、「ＯＡＭモード分離部２３０、信号処理部２４０」を受信部と呼んでもよい。
　ＯＡＭモード分離部２３０は、バトラー回路である。ＯＡＭモード分離部２２０（バトラー回路）と、ＵＣＡ２１０との接続構成例を図８に示す。図８に示す例でのＵＣＡ２１０は、８個のアンテナ素子＃１～＃８が円形状に配置されたアンテナである。
　図８に示すバトラー回路は、送信装置１００におけるバトラー回路の入力と出力を逆にしたものに相当する。
　図８に示すように、当該バトラー回路はＮ個の出力ポートを有している。図８のように、アンテナ素子数が８個であることは一例である。ＵＣＡ２１０のアンテナ素子数は、８個よりも多くてもよいし、少なくてもよい。
　図８は、一例として、出力ポートＡからＯＡＭモード１の信号が出力され、出力ポートＢからＯＡＭモード－１の信号が出力されることを示している。Ｎ個の出力ポートのうち、出力ポートＡと出力ポートＢ以外の出力ポートは、ＯＡＭモード１と‐１以外のＯＡＭモードに対応している。
　ＵＣＡ２１０の各アンテナ素子とＯＡＭモード分離部２３０（バトラー回路）の各入力ポートは図示のように接続される（図示の便宜上、＃７のみ接続線を描いている）。バトラー回路内では、送信側のバトラー回路とは逆の位相変換等が行われることで、各出力ポートから、その出力ポートに対応したＯＡＭモードの信号が出力される。
　図７に示す信号処理部２４０は、ＯＡＭモード分離部２３０（バトラー回路）から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換（アナログ‐デジタル変換）するとともに、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ２２０から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、これらのデジタル信号に対して復調処理を行って、データを生成し、出力する。また、信号処理部２４０はデジタル信号処理による信号分離処理（チャネル等化処理や逐次干渉除去処理等）を行うことが可能である。なお、信号分離の必要がない場合には、信号分離処理を行わない。
　制御部２５０は、例えば、信号処理部２４０に対して信号処理方法を指定する。例えば、制御部２５０が、送信装置１００から、データを分割して複数ストリームに分けて送信する大容量伝送モードの指示を受けた場合には、制御部２５０は、信号処理部２４０に対して大容量伝送モードでの信号処理を行うよう指示する。また、例えば、制御部２５０が、送信装置１００から、同一データを複数ストリームで並行して送信するダイバーシティ伝送モードの指示を受けた場合には、制御部２５０は、信号処理部２４０に対してダイバーシティ伝送モードでの信号処理を行うよう指示する。
　（動作例）
　本実施の形態における無線通信システムにおける動作例を図９のフローチャートを参照して説明する。
　Ｓ１０１において、データが送信装置１００の信号処理部１６０に入力される。Ｓ１０２において、信号処理部１６０は、入力されたデータから、搬送波に乗せて送信するデジタル信号を生成し、Ｓ１０３において、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）する。そして、制御部１７０からの指示に基づいて、アナログ信号の周波数を搬送波の周波数帯に変換し、得られた信号を選択部１３０に入力する。
　Ｓ１０４において、選択部１３０は、制御部１７０からの指示に基づいて、信号を送信させるＵＣＡ１１０／Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０に接続されるＯＡＭモード生成部１４０／Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０を選択し、信号処理部１６０から受信した信号を、選択した機能部（ＯＡＭモード生成部１４０／Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０）へ出力する。
　Ｓ１０５において、ＵＣＡ１１０から信号を送信する場合において、ＯＡＭモード生成部１４０は、ＵＣＡ１１０に供給する信号を生成し、ＵＣＡ１１０の各アンテナ素子に信号を供給する。Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０から信号を送信する場合において、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０は、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０に供給する信号を生成し、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０に信号を供給する。
　Ｓ１０６において、選択されたアンテナから信号が送信される。Ｓ１０７において、受信装置２００が信号を受信する。
　図１０と図１１を参照して具体例を説明する。図１０と図１１はいずれも、送信装置１００と受信装置２００を上から見た場合のイメージである。
　ここで、送信装置１００の制御部１７０は、各受信装置の位置（送信装置１００に対する受信装置が存在する方向でもよい）を把握しているとする。制御部１７０が、受信側の状態（受信装置の位置等）を把握する方法としてどのような方法を用いてもよい。例えば、制御部１７０が、受信装置から送信された参照信号を受信することで受信装置の位置を把握してもよいし、受信装置から送信された位置情報を受信することで受信装置の位置を把握してもよい。また、制御部１７０に、受信装置の位置（固定位置、時刻毎の移動予定位置等）が予め設定されることとしてもよい。
　図１０は、多方向対応の例を示す図である。図１０に示すように、送信装置１００の正面の位置Ａに受信装置２００－２が存在し、送信装置１００の右斜め前の位置Ｂに受信装置２００－３が存在し、送信装置１００の左斜め前の位置Ｃに受信装置２００－１が存在する。また、送信装置１００と受信装置２００－３との間の位置Ｄに障害物（建物等）が存在する。制御部１７０は、これらの受信装置の位置、及び障害物の位置を把握している。
　送信装置１００は、ＵＣＡ１１０と、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－１と、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－２を備えているものとする。
　図１０に示す状況において、制御部１７０は、位置Ａの受信装置２００－２に対してＵＣＡ１１０から信号を送信することを決定し、位置Ｂの受信装置２００－３に対してＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－１から、障害物を回避するような軌道で曲がるビーム１で信号を送信することを決定し、位置Ｃの受信装置２００－１に対してＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－２から、受信装置２００－１に向かう曲がるビーム２で信号を送信することを決定する。
　この場合、制御部１７０は、受信装置２００－２への信号として、ＵＣＡ１１０に対応する周波数の信号を生成するよう信号処理部１６０に指示し、受信装置２００－３への信号として、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－１に対応する周波数の信号を生成するよう信号処理部１６０に指示し、受信装置２００－１への信号として、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－２に対応する周波数の信号を生成するよう信号処理部１６０に指示する。信号処理部１６０は、制御部１７０からの指示に従って信号を生成する。
　選択部１７０は、ＵＣＡ１１０に対応する周波数の信号をＯＡＭモード生成部１４０に入力し、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－１に対応する周波数の信号及びＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－２に対応する周波数の信号をＡｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０に入力する。
　ＯＡＭモード生成部１４０は、例えば複数ＯＡＭモードが多重された信号をＵＣＡ１１０に供給する。Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０は、図１０に示す曲がるビーム１の軌道に対応する信号をＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－１に供給し、曲がるビーム２の軌道に対応する信号をＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－２に供給する。
　各アンテナから信号が送信され、各受信装置が信号を受信する。なお、受信装置２００－２は、アンテナとしてＵＣＡのみを備える受信装置でもよい。また、受信装置２００－１と受信装置２００‐３は、アンテナとしてＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナのみを備える受信装置でもよい。
　また、図１０は、同一の受信装置２００が、例えば、位置Ｂから位置Ａに移動し、位置Ａから位置Ｃに移動するケースを示すものと見なしてもよい。その場合、送信装置１００は、受信装置２００が位置Ｂに存在するときに曲がるビーム１で信号送信を行い、受信装置２００が位置Ａに存在するときにＯＡＭモード多重で信号送信を行い、受信装置２００が位置Ｃに存在するときに曲がるビーム２で信号送信を行う。このように、アンテナを切り替えることで、移動追従を行うことが可能である。
　図１１は、ＵＣＡとＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナの両方を用いて多重通信を行う場合の例である。
　送信装置１００は、ＵＣＡ１１０と、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－１と、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－２を備えているとする。また、受信装置２００は、ＵＣＡ２１０と、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ２２０－１と、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ２２０－２を備えているとする。
　送信装置１００の制御部１７０は、送信装置１００の正面に受信装置２００が存在することを検出すると、ＵＣＡ１１０と、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－１と、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－２を用いて多重送信を行うことを決定する。
　制御部１７０は、受信装置２００へ送信する信号として、ＵＣＡ１１０に対応する周波数の信号と、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－１に対応する周波数の信号と、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－２に対応する周波数の信号を生成するよう信号処理部１６０に指示する。信号処理部１６０は、制御部１７０からの指示に従って信号を生成する。
　選択部１３０は、ＵＣＡ１１０に対応する周波数の信号をＯＡＭモード生成部１４０に入力し、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－１に対応する周波数の信号及びＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－２に対応する周波数の信号をＡｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０に入力する。
　ＯＡＭモード生成部１４０は、複数ＯＡＭモードが多重された信号をＵＣＡ１１０に供給する。Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部１５０は、図１１に示す曲がるビーム１の軌道に対応する信号をＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－１に供給し、曲がるビーム２の軌道に対応する信号をＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０－２に供給する。
　送信装置１００から信号が送信され、受信装置２００はＵＣＡ２１０、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ２２０－１、２２０－２で信号を受信する。これにより、大容量通信が可能となる。なお、受信装置２００はＵＣＡ２１０、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ２２０－１、２２０－２の全部のアンテナを備えていなくてもよい。例えば受信装置２００が、ＵＣＡ２１０、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ２２０－１、２２０－２のうちの１つのアンテナのみを備える場合でも、送信装置１００から送信された信号を受信できる。
　（アンテナの構成例）
　次に、送信装置１００及び受信装置２００が備えるアンテナの構成例について説明する。以下、構成例１～４を説明する。構成例１～４を示す図１２～１５はいずれも、アンテナを正面（対向側）から見た図である。下記の構成例１～４に示すアンテナは、送信装置１００及び受信装置２００のそれぞれが備えることを想定している。従って、下記のアンテナ構成例におけるＵＣＡとＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナは、送信装置１００の場合はＵＣＡ１１０とＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０であり、送信装置２００の場合はＵＣＡ２１０とＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ２２０である。
　ただし、送信装置１００のみ、又は、受信装置２００のみが、構成例１～４に示すアンテナを備えることとしてもよい。
　＜構成例１＞
　図１２に構成例１を示す。図１２に示すように、構成例１では、ＵＣＡの円形に配置されたアンテナ素子の内側（内部）にＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナが備えられる。構成例１により、全体のアンテナサイズを小さくすることができる。
　図１２の例では、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナは、１つの四角形のアンテナ素子であるが、図１２におけるＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナは、複数方向対応の複数のＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナからなる構成であってもよい。
　＜構成例２＞
　図１３に構成例２を示す。図１３に示すように、構成例２では、ＵＣＡにおける円形に配置されたアンテナ素子の外側にＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナが備えられる。構成例２により、構成例１と同様に、全体のアンテナサイズを小さくすることができる。
　Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナは、そのサイズが大きければ大きいほど、曲がるビームの曲がる度合いを大きくすることができる。構成例２では、構成例１に比べて、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナのサイズを大きくすることができるので、曲がるビームの曲がる度合いを大きくすることができる。
　＜構成例３＞
　図１４に構成例３を示す。構成例３では、ＵＣＡにおける円形に配置されたアンテナ素子の外側に複数のＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナを配置する。図１４の例では、４つのＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ＃１～＃４が配置されている。
　図２（３）を参照して説明したように、ＵＣＡから送信されたＯＡＭモードを持つ信号は、受信側の端面（ＵＣＡから送信された信号の伝搬方向と直交する面）において、その強度が強くなる場所と弱くなる場所がある。
　ここでは、図１４に示すアンテナが、受信装置２００のアンテナであるとする。送信装置１００のＵＣＡから送信されるあるＯＡＭモードｎ（ｎは０でない整数）の信号の強度（信号電力）が図１４における点線の円の位置で弱くなるものとする。
　つまり、図１４に示す例では、送信装置１００のＵＣＡから送信されるＯＡＭモードｎの信号の強度が弱くなる位置に、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ＃１～＃４が配置されている。これにより、受信装置２００においては、ＯＡＭビーム（ＵＣＡから送信されるビーム）による干渉を受けずに、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ＃１～＃４により、曲がるビームによる信号受信を行うことができる。
　なお、本実施の形態において、ある場所（位置）での信号の強度（受信強度）が「弱い」とは、ある閾値よりも受信電力が低いことであってもよいし、他の場所（位置）での受信電力よりも受信電力が低いことであってもよい。また、ある場所（位置）での信号の強度（受信強度）が「強い」とは、ある閾値よりも受信電力が高いことであってもよいし、他の場所（位置）での受信電力よりも受信電力が高いことであってもよい。
　＜構成例４＞
　図１５に構成例４を示す。構成例４では、ＵＣＡの周りにＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナを、複数のリングの形態で備える。図１５の例では、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ＃１～＃４からなるリングＡと、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ＃５～＃８からなるリングＢとが配置されている。図１５の例では、１リングあたりのＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ数は４であり、リングの数は２であるが、これらは一例であり、これら以外の数が採用されてもよい。
　前述したように、ＵＣＡから送信されたＯＡＭモードを持つ信号は、受信側の端面（ＵＣＡから送信された信号の伝搬方向と直交する面）において、その強度が強くなる場所と弱くなる場所がある。また、この場所は、送信装置１００と受信装置２００との間の距離により異なる。
　図１５に示すアンテナが、受信装置２００のアンテナであるとする。送信装置１００と受信装置２００との間の距離がある距離Ｄ１である場合に、送信装置１００のＵＣＡから送信されるあるＯＡＭモードｎ（ｎは０でない整数）の信号の強度（信号電力）が図１５におけるリングＡの位置で弱くなるものとする。
　このとき、送信装置１００は、ＵＣＡからＯＡＭモードｎで信号を送信すると同時に、送信側のＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナにより、受信側のリングＡのＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ（＃１～＃４のうちの１以上のアンテナ）に届くように曲がるビームで信号を送信する。これにより、ＯＡＭモードｎのＯＡＭビームによる曲がるビームへの干渉を軽減できる。
　また、送信装置１００と受信装置２００との間の距離が距離Ｄ２である場合に、送信装置１００のＵＣＡから送信されるＯＡＭモードｎの信号の強度（信号電力）が図１５におけるリングＢの位置で弱くなるものとする。
　このとき、送信装置１００は、ＵＣＡからＯＡＭモードｎで信号を送信すると同時に、送信側のＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナにより、受信側のリングＢのＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ（＃５～＃８のうちの１以上のアンテナ）に届くように曲がるビームで信号を送信する。これにより、ＯＡＭモードｎのＯＡＭビームによる曲がるビームへの干渉を軽減できる。
　上記のとおり、送信装置１００と受信装置２００との間の距離に応じてＯＡＭビームの電力が弱くなる場所にあるＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナを選択して、そのＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナへ曲がるビームで信号を送信することで、ＯＡＭビームから曲がるビームへの干渉を低くしつつ通信を行うことができる。
　本例において、曲がるビームによるＯＡＭビームへの干渉は残るが、受信装置２００は、ＯＡＭビームからの干渉無しで曲がるビームにより送信された信号を復調できるので、その復調した信号の情報を用いることにより、ＳＩＣ（successive interference cancellation）等の手法によりＯＡＭビームの信号の復調が可能である。また、曲がるビームは、そもそもＵＣＡには電波が届かないので、曲がるビームからＯＡＭアンテナへの干渉を無視することとしてもよい。
　（複数の受信装置２００との通信について）
　前述したとおり、送信装置１００のＵＣＡから送信されたＯＡＭモードを持つ信号は、受信側の端面において、その強度が強くなる場所と弱くなる場所があり、その場所は、送信装置１００と受信装置２００との間の距離により異なる。また、この場所はＯＡＭモード毎に異なる。つまり、送信装置１００のＵＣＡから送信されるＯＡＭビームは、送信装置１００と受信装置２００との間の距離に応じて、受信電力が弱くなったり強くなったりする場所があり、それはＯＡＭモード毎に異なる。
　図１６に、送信装置１００のＵＣＡから受信装置２００までの距離と、受信強度との関係の例を示す。図１６の横軸は、送信装置１００のＵＣＡから受信装置２００までの距離を示し、縦軸は、受信装置２００の位置における受信強度である。上記の距離は、例えば、ＵＣＡの面と垂直な方向の距離である。
　図１６に示す例では、距離１の場所でＯＡＭモード１の受信強度が弱くなり、距離２の場所でＯＡＭモード２の受信強度が弱くなる。
　このような特徴を用いて、送信装置１００と複数の受信装置２００との間で、ＵＣＡとＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナを用いて通信を行うことができる。図１７を参照して通信の例を説明する。
　図１７は、送信装置１００と、受信装置２００－１と、受信装置２００－２とを上空から見た場合の２次元的な状況を示す図である。ここでは、送信装置１００のＵＣＡ１１０とＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０は、ビルの屋上等にあり、地面側に電波が届くような向きに各アンテナが設置されていることを想定している。
　図１７の例では、Ａで示す点線の円の部分（場所）が、送信装置１００から送信されるＯＡＭモード１の信号の強度が弱くなる場所であるとする。なお、ここでは便宜上、ＯＡＭモード１の信号の強度が弱くなる場所を円形で示している。
　図１７に示すように、受信装置２００－２は、送信装置１００から送信されるＯＡＭモード１の信号の強度が弱くなる場所に位置している。また、受信装置２００－１は、送信装置１００から送信されるＯＡＭモード１の信号の強度が強くなる場所に位置している。
　例えば、送信装置１００の制御部１７０が、受信装置２００－１と受信装置２００－２それぞれの位置を把握することにより、図１７に示す状況（受信装置２００－１はＯＡＭモード１の受信強度が強、受信装置２００－２はＯＡＭモード１の受信強度が弱）を把握する。
　そして、制御部１７０の指示に基づいて、送信装置１００は、ＵＣＡ１１０からＯＡＭモード１で受信装置２００－１に対する信号を送信するとともに、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０から曲がるビームで、受信装置２００－２の位置に向けて受信装置２００－２に対する信号を送信する。受信装置２００－１は、送信装置１００から送信されたＯＡＭモード１の信号を干渉無しに受信でき、受信装置２００－２は、送信装置１００から送信された曲がるビームの信号を干渉無しに受信できる。
　図２（３）、図１６を参照して説明した、ＯＡＭモードによる信号強度（電力）の分布の違いや、距離による信号強度（電力）の分布の違いは、送信装置１００のＵＣＡのサイズによっても違ってくる。
　例えば、送信装置１００が、図１８に示すように、複数の異なる直径を持つＵＣＡ＃１～＃３を備えるものとする。この場合、送信装置１００は、受信装置２００‐ｘの位置でＯＡＭモードの信号が弱くなる直径のＵＣＡからＯＡＭモードの電波を送信することにより、受信装置２００‐ｘと干渉なしに信号送受信を行うことができる。
　例えば、図１７に示す例において、送信装置１００のＵＣＡ＃１～＃３のうち、ＵＣＡ＃２からＯＡＭモード１の信号を送信した場合に、図１７のＡで示す円形上の場所でＯＡＭモード１の信号強度が弱くなるとする。
　この場合、送信装置１００は、制御部１７０の指示に基づいて、ＵＣＡ＃１～＃３の中からＵＣＡ＃２を選択し、ＵＣＡ＃２からＯＡＭモード１で受信装置２００－１に対する信号を送信するとともに、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ１２０から曲がるビームで、受信装置２００－２の位置に向けて受信装置２００－２に対する信号を送信する。受信装置２００－１は、送信装置１００から送信されたＯＡＭモード１の信号を、ＵＣＡ２１０により干渉無しに受信でき、受信装置２００－２は、送信装置１００から送信された曲がるビームの信号を、Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ２２０により干渉無しに受信できる。
　（実施の形態の効果）
　以上説明した本実施の形態に係る技術により、ＵＣＡを用いた送信装置において、多方向対応が可能となる。また、ＵＣＡとＡｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナの両方を用いた多重通信が可能となる。
　（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送信装置、無線通信システム、及び通信方法が記載されている。
（第１項）
　ＯＡＭモードを持つ信号を送信するＯＡＭアンテナと、
　曲がる性質を持つビームを用いて信号を送信するエアリービームアンテナと、
　前記ＯＡＭアンテナのみ、前記エアリービームアンテナのみ、又は、前記ＯＡＭアンテナと前記エアリービームアンテナの両方を用いて信号を送信する送信部と
　を備える送信装置。
（第２項）
　信号送信に使用するアンテナとして、前記ＯＡＭアンテナのみ、前記エアリービームアンテナのみ、及び、前記ＯＡＭアンテナと前記エアリービームアンテナの両方、のうちのいずれかを選択し、選択したアンテナを用いて前記送信部に信号送信を行わせる制御部
　を備える第１項に記載の送信装置。
（第３項）
　前記エアリービームアンテナは、受信装置の位置に向かう軌道を持つビームで信号を送信する
　第１項又は第２項に記載の送信装置。
（第４項）
　前記送信部は、前記ＯＡＭモードを持つ信号の受信強度が弱くなる位置に向けて、前記エアリービームアンテナにより曲がるビームで信号を送信する
　第１項ないし第３項のうちいずれか１項に記載の送信装置。
（第５項）
　送信装置と複数の受信装置とを備える無線通信システムであって、
　前記送信装置は、
　ＯＡＭモードを持つ信号を送信するＯＡＭアンテナと、
　曲がる性質を持つビームを用いて信号を送信するエアリービームアンテナと、を備え、
　前記送信装置は、第１の受信装置に対して、前記ＯＡＭアンテナを用いて前記ＯＡＭモードの信号を送信し、前記ＯＡＭモードの信号の受信強度が弱くなる位置にある第２の受信装置に対して、前記エアリービームアンテナを用いて曲がるビームにより信号を送信する
　無線通信システム。
（第６項）
　送信装置と受信装置とを備える無線通信システムにおける通信方法であって、
　前記送信装置は、
　ＯＡＭモードを持つ信号を送信するＯＡＭアンテナと、
　曲がる性質を持つビームを用いて信号を送信するエアリービームアンテナと、を備え、
　前記送信装置は、第１の受信装置に対して、前記ＯＡＭアンテナを用いて前記ＯＡＭモードの信号を送信し、前記ＯＡＭモードの信号の受信強度が弱くなる位置にある第２の受信装置に対して、前記エアリービームアンテナを用いて曲がるビームにより信号を送信する
　通信方法。
　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。
１００　送信装置
１１０　ＵＣＡ
１２０　Ａｉｒｙ　ｂｅａｍアンテナ
１３０　選択部
１４０　ＯＡＭモード生成部
１５０　Ａｉｒｙ　ｂｅａｍ信号生成部
１６０　信号処理部
１７０　制御部
２００　受信装置
２１０　ＵＣＡ
２２０　従来型アンテナ
２３０　ＯＡＭモード分離部
２４０　信号処理部
２５０　制御部

Claims (6)

  1. 　ＯＡＭモードを持つ信号を送信するＯＡＭアンテナと、
    　曲がる性質を持つビームを用いて信号を送信するエアリービームアンテナと、
    　前記ＯＡＭアンテナのみ、前記エアリービームアンテナのみ、又は、前記ＯＡＭアンテナと前記エアリービームアンテナの両方を用いて信号を送信する送信部と
    　を備える送信装置。
  2. 　信号送信に使用するアンテナとして、前記ＯＡＭアンテナのみ、前記エアリービームアンテナのみ、及び、前記ＯＡＭアンテナと前記エアリービームアンテナの両方、のうちのいずれかを選択し、選択したアンテナを用いて前記送信部に信号送信を行わせる制御部
    　を備える請求項１に記載の送信装置。
  3. 　前記エアリービームアンテナは、受信装置の位置に向かう軌道を持つビームで信号を送信する
    　請求項１又は２に記載の送信装置。
  4. 　前記送信部は、前記ＯＡＭモードを持つ信号の受信強度が弱くなる位置に向けて、前記エアリービームアンテナにより曲がるビームで信号を送信する
    　請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の送信装置。
  5. 　送信装置と複数の受信装置とを備える無線通信システムであって、
    　前記送信装置は、
    　ＯＡＭモードを持つ信号を送信するＯＡＭアンテナと、
    　曲がる性質を持つビームを用いて信号を送信するエアリービームアンテナと、を備え、
    　前記送信装置は、第１の受信装置に対して、前記ＯＡＭアンテナを用いて前記ＯＡＭモードの信号を送信し、前記ＯＡＭモードの信号の受信強度が弱くなる位置にある第２の受信装置に対して、前記エアリービームアンテナを用いて曲がるビームにより信号を送信する
    　無線通信システム。
  6. 　送信装置と受信装置とを備える無線通信システムにおける通信方法であって、
    　前記送信装置は、
    　ＯＡＭモードを持つ信号を送信するＯＡＭアンテナと、
    　曲がる性質を持つビームを用いて信号を送信するエアリービームアンテナと、を備え、
    　前記送信装置は、第１の受信装置に対して、前記ＯＡＭアンテナを用いて前記ＯＡＭモードの信号を送信し、前記ＯＡＭモードの信号の受信強度が弱くなる位置にある第２の受信装置に対して、前記エアリービームアンテナを用いて曲がるビームにより信号を送信する
    　通信方法。
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WO2024079898A1 (ja) * 2022-10-14 2024-04-18 日本電信電話株式会社 送信装置、及び送信方法

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