WO2023286163A1 - 無線通信システム、送信装置、及び受信装置 - Google Patents

Abstract

送信装置と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、第１のＵＣＡと第２のＵＣＡとを有する複数のＵＣＡを備え、前記受信装置は、第３のＵＣＡを備え、前記第１のＵＣＡの送信軸と前記第２のＵＣＡの送信軸は異なる方向に向けられており、前記第１のＵＣＡは前記第３のＵＣＡと対向する。

Description

無線通信システム、送信装置、及び受信装置

　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装置において分離することにより、信号を多重伝送することが可能である。

　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モードの信号生成及び信号分離には、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.

　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、セルラシステムへの対応、特にアクセス回線への適用が望まれている。

　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。そのため、多方向対応が困難である。また、正確な軸合わせは難しく、送信アンテナと受信アンテナ間の軸ずれによりモード間干渉が発生し、伝送容量の低下を招く可能性がある。

　本発明は上記の点に鑑みてなされものであり、ＵＣＡを用いた無線伝送技術において、多方向対応及びモード間干渉低減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、送信装置と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、第１のＵＣＡと第２のＵＣＡとを有する複数のＵＣＡを備え、前記受信装置は、第３のＵＣＡを備え、
　前記第１のＵＣＡの送信軸と前記第２のＵＣＡの送信軸は異なる方向に向けられており、前記第１のＵＣＡは前記第３のＵＣＡと対向する
　無線通信システムが提供される。

　開示の技術によれば、ＵＣＡを用いた無線伝送技術において、多方向対応及びモード間干渉低減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おける通信システムの概要構成図である。 動作の概要を説明するための図である。 動作の概要を説明するための図である。 処理の流れを示すシーケンス図である。 処理の流れを示すシーケンス図である。 処理の流れを示すシーケンス図である。 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。 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。 本発明の実施の形態における受信装置の構成例を示す図である。

　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及び受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。また、複数ＵＣＡによりＯＡＭ－ＭＩＭＯ多重伝送を行うことも可能である。

　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。また、ＯＡＭ－ＭＩＭＯ多重伝送の信号を分離するには、ＭＩＭＯ等化等のＭＩＭＯ技術を使用する。

　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）
　前述したとおり、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、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るため、多方向対応が困難である。また、対向位置に設置したとしても、送受信アンテナ間の軸ずれによるモード間干渉が生じやすい。

　本実施の形態では、多方向対応を可能とするとともに、モード間干渉を低減して、装置間での大容量伝送を可能とする技術を説明する。以下、本実施の形態におけるシステム構成と、動作の例について詳細に説明する。

　（システム構成）
　図３に、本実施の形態における無線通信システムの概要構成例を示す。図３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。また、任意の場所に端末であるＵＥ３００が存在する。なお、ＵＥ３００は存在しなくてもよい。

　送信装置１００と受信装置２００は、それぞれＵＣＡを備えている。所望データの送受信において、送信装置１００は、１以上のＯＡＭモードの信号を多重して送信し、受信装置２００は、送信装置１００から送信された１以上のＯＡＭモードが多重された信号を受信し、各ＯＡＭモードの信号を分離する。また、送信装置１００と受信装置２００はいずれもＭＩＭＯ多重伝送も行うことが可能である。なお、ＯＡＭ多重伝送、ＭＩＭＯ多重伝送を、ＯＡＭ伝送、ＭＩＭＯ伝送と呼んでもよい。

　ＵＥ３００は、ＭＩＭＯ多重伝送をサポートしＯＡＭ多重伝送をサポートしないこととしてもよいし、ＯＡＭ多重伝送をサポートしＭＩＭＯ多重伝送をサポートしないこととしてもよいし、ＵＥ３００は、ＭＩＭＯ多重伝送とＯＡＭ多重伝送の両方をサポートすることとしてもよい。

　本実施の形態では、送信装置１００と受信装置２００はいずれも移動しない装置（例えば基地局）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。

　（動作概要）
　図４を参照して本実施の形態における無線通信システムの動作概要を説明する。送信装置１００は、２つのＵＣＡ（送信ＵＣＡ１、送信ＵＣＡ２と呼ぶ）を備え、受信装置２００は、１つのＵＣＡ（受信ＵＣＡと呼ぶ）を備える。なお、送信装置１００は、３つ以上のＵＣＡを備え、そのうちの１つが受信ＵＣＡと対向してもよい。また、受信装置２００も２つ以上のＵＣＡを備えてもよい。

　送信装置１００において、送信ＵＣＡ１の送信軸と送信ＵＣＡ２の送信軸はそれぞれ異なる方向へ向けられる。また、送信ＵＣＡ１と受信ＵＣＡとは対向するように配置される。送信ＵＣＡ１と受信ＵＣＡとは対向するが、正確な軸合わせができていなくてもよい。

　図４に示す例では、送信装置１００は、送信ＵＣＡ１を用いてＯＡＭ伝送により受信ＵＣＡへ信号送信を行い、送信ＵＣＡ２によりプリコーディングを用いたＭＩＭＯ伝送を行う。なお、送信ＵＣＡ２によりＯＡＭ伝送を行うことも可能である。

　送信ＵＣＡ２に関しては、送信装置１００は、下記の２つの用途（１）、（２）を適応的に切り替えて用いる。

　（１）送信ＵＣＡ２を、受信ＵＣＡとは異なる位置に配置されたＵＥ３００とＭＩＭＯ伝送（又はＯＡＭ伝送）による通信を行うために使用する。

　（２）送信ＵＣＡ２から反射波等により受信ＵＣＡへ届く信号を、送信ＵＣＡ１と受信ＵＣＡの間の軸ずれによるモード間干渉の低減に利用する。

　なお、（１）と（２）を同時に行ってもよい。また、図４では、送信ＵＣＡ２からの電波が地面で反射されて反射波が受信ＵＣＡに届くイメージが描かれているが、地面からの反射波を利用することは一例である。反射波は、建物等からの反射波でもよい。

　また、図４（及び図６以降で説明する例）では、送信装置１００の送信ＵＣＡ１と受信ＵＣＡがそれぞれ１つのＵＣＡである場合を示しているが、これは一例である。図５に示すように、送信装置１００及び受信装置２００がそれぞれ、２つ以上のそれぞれ対向したＵＣＡを用いてＯＡＭ－ＭＩＭＯ多重伝送を行うこととしてもよい。図５の例では、送信装置１００は、送信ＵＣＡ１、送信ＵＣＡ２、送信ＵＣＡ３の３つのＵＣＡを備える。受信装置２００は、受信ＵＣＡ１、受信ＵＣＡ２の２つのＵＣＡを備える。送信装置１００及び受信装置２００がそれぞれ、２つ以上のそれぞれ対向したＵＣＡを用いてＯＡＭ－ＭＩＭＯ多重伝送を行う場合でも、基本的な動作は上記の（１）、（２）及び以下で説明する動作と同様である。

　（詳細動作例）
　図６～図８を参照して、図４の構成に基づくより詳細な動作例を説明する。以下、ＵＥ３００が存在する場合と、ＵＥ３００が存在しない場合のそれぞれについて説明する。

　　＜ＵＥ３００が存在する場合＞
　ＵＥ３００が存在する場合の動作例を図６に示すシーケンスに沿って説明する。なお、「ＵＥ３００が存在する」とは、例えば、ＵＥ３００が、送信ＵＣＡ２から送信された信号を受信して適切に復調できる位置に存在することである。

　Ｓ１０１（ステップ１０１）において、ＵＥ３００が送信装置１００に対して接続要求を行う。ＵＥ３００は、この接続要求により、送信装置１００からの信号受信においてＯＡＭ多重伝送かＭＩＭＯ多重伝送のどちらの方式を用いるかを通知する。

　Ｓ１０２において、送信装置１００は、送信ＵＣＡ１を用いて、受信装置２００の受信ＵＣＡに向けてＯＡＭ多重伝送により信号を送信し、同時に送信ＵＣＡ２を用いて、ＵＥ３００からの要求に応じてＯＡＭ多重伝送あるいはＭＩＭＯ多重伝送により信号をＵＥ３００に送信する。本例では、送信ＵＣＡ２から送信された信号は、ＵＥ３００に届くとともに、地面等の反射により、受信装置２００にも届く場合を想定している。

　なお、送信装置１００は、送信ＵＣＡ１，２から送信する信号にプリアンブルを付加して送信する。プリアンブルは送信信号（送信パケット）の先頭に付加する固定パターンの信号であり、受信側ではプリアンブルを用いてチャネル推定等を行うことができる。プリアンブルを既知信号と呼んでもよい。本実施の形態では、複数の直交プリアンブル（直交する系列）を使用している。直交プリアンブルは、例えば、ＵＣＡ毎、モード毎に送信される。

　Ｓ１０３において、ＵＥ３００は、送信装置１００から信号を受信して復調を行う。Ｓ１０４において、受信装置２００は、送信ＵＣＡ１からの送信信号、及び、送信ＵＣＡ２からの送信信号のそれぞれに付加された直交プリアンブルを用いてチャネル推定を行う。

　Ｓ１０５において、受信装置２００は、Ｓ１０４で推定したチャネルを用いて、送信ＵＣＡ２からの干渉を除去（低減）し、送信ＵＣＡ１からの信号を復調する。干渉除去については、例えば、ＭＩＭＯ等化処理、チャネル等化処理、逐次干渉除去処理等のデジタル信号処理を用いて行うことができる。

　図６に示すシーケンスは一例であり、これ以外のシーケンスも実施可能である。例えば、図７に示すシーケンスの動作を行うこととしてもよい。

　図７のＳ１１１、Ｓ１１２は図６のＳ１０１、Ｓ１０２と同じである。図７のＳ１１３において、ＵＥ３００は、送信ＵＣＡ２から受信するプリアンブルを利用してチャネル推定を行い、Ｓ１１５において、チャネル推定結果を送信装置１００にフィードバックする。送信装置１００は、受信したフィードバックを利用して、ＵＥ３００向けの信号をプリコーディングしてＵＣＡ２から送信する。Ｓ１１８においてＵＳ３００は信号を復調する。

　もしくは、ＵＥ３００がアップリンク信号にプリアンブルを付加して送信し、当該アップリンク信号を受信した送信装置１００側でそのプリアンブルに基づいてチャネル推定を行い、チャネル推定結果をプリコーディングに用いることとしてもよい。

　一方、Ｓ１１４において　　、受信装置２００は、送信ＵＣＡ１からの送信信号、及び、送信ＵＣＡ２からの送信信号のそれぞれに付加されたプリアンブルを用いてチャネル推定を行い、チャネル推定結果を送信装置１００にフィードバックする。送信装置１００は、フィードバックをＵＣＡ１の信号のプリコーディングに利用する。

　Ｓ１１７において受信装置２００は干渉除去を行って、Ｓ１１９において送信ＵＣＡ１からの信号を復調する。

　上記の動作により、受信装置２００及びＵＥ３００と、送信装置１００との間のチャネルが送信装置１００で取得でき、受信ＵＣＡへの干渉低減とＵＥ３００への接続を同時に達成可能なプリコーディングを行うことができる。

　図６～図７のシーケンスは、図４の構成を前提としているが、図５に示す構成を前提とする場合でも同様のシーケンスで処理を行うことができる。以下、図５に示す構成を前提とした場合における図６～図７のシーケンスについて説明する。以下、既に説明した内容と異なる部分について主に説明する。

　図６のＳ１０１において、ＵＥ３００が送信装置１００に対して接続要求を行う。Ｓ１０２において、送信装置１００は、送信ＵＣＡ１及び送信ＵＣＡ２を用いて、受信装置２００の受信ＵＣＡ１及び受信ＵＣＡ２に向けてＯＡＭ‐ＭＩＭＯ多重伝送により信号を送信し、同時に送信ＵＣＡ３を用いて、ＵＥ３００からの要求に応じてＯＡＭ多重伝送あるいはＭＩＭＯ多重伝送により信号をＵＥ３００に送信する。

　Ｓ１０３において、ＵＥ３００は、送信装置１００から信号を受信して復調を行う。Ｓ１０４において、受信装置２００は、送信ＵＣＡ１及び送信ＵＣＡ２からの送信信号、及び、送信ＵＣＡ３からの送信信号のそれぞれに付加された直交プリアンブルを用いてチャネル推定を行う。

　Ｓ１０５において、受信装置２００は、Ｓ１０４で推定したチャネルを用いて、送信ＵＣＡ３からの干渉を除去（低減）し、送信ＵＣＡ１及び送信ＵＣＡ２からの信号を復調する。

　図６に示すシーケンスは一例であり、これ以外のシーケンスも実施可能である。例えば、図７に示すシーケンスの動作を行うこととしてもよい。

　図７のＳ１１１、Ｓ１１２は図６のＳ１０１、Ｓ１０２と同じである。図７のＳ１１３において、ＵＥ３００は、送信ＵＣＡ３から受信するプリアンブルを利用してチャネル推定を行い、Ｓ１１５において、チャネル推定結果を送信装置１００にフィードバックする。送信装置１００は、受信したフィードバックを利用して、ＵＥ３００向けの信号をプリコーディングしてＵＣＡ３から送信する。Ｓ１１８においてＵＳ３００は信号を復調する。

　一方、Ｓ１１４において、受信装置２００は、送信ＵＣＡ１及び送信ＵＣＡ２からの送信信号、及び、送信ＵＣＡ３からの送信信号のそれぞれに付加されたプリアンブルを用いてチャネル推定を行い、チャネル推定結果を送信装置１００にフィードバックする。送信装置１００は、フィードバックをＵＣＡ１及びＵＣＡ２の信号のプリコーディングに利用する。

　Ｓ１１７において受信装置２００は干渉除去を行って、Ｓ１１９において送信ＵＣＡ１及び送信ＵＣＡ２からの信号を復調する。

　＜ＵＥ３００が存在しない場合＞
　ＵＥ３００が存在しない場合の動作例を図８に示すシーケンスに沿って説明する。Ｓ２０１において、送信装置１００は、送信ＵＣＡ１と送信ＵＣＡ２とを用いたＯＡＭ－ＭＩＭＯ多重伝送により、受信装置２００への信号を送信する。ここでも送信装置１００は、送信ＵＣＡ１，２から送信するそれぞれの信号に直交プリアンブルを付加して送信する。送信ＵＣＡ２からの送信信号は、地面等に反射して受信ＵＣＡに届く。

　Ｓ２０２において、受信装置２００は、送信ＵＣＡ１，２からの送信信号に付加された直交プリアンブルを用いてチャネル推定を行うとともに、同時にモード間干渉を計算し、Ｓ２０３において、モード間干渉情報を送信装置１００へフィードバックする。

　一例として、送信ＵＣＡ１がＯＡＭモード１とＯＡＭモード２を多重して伝送することでＯＡＭ多重伝送を行う場合において、送信ＵＣＡ１と受信ＵＣＡとの間の軸ずれにより、モード間干渉が発生する。モード間干渉により、例えば、送信装置１００からＯＡＭモード１で送信した信号の電力の一部が、受信装置２００においてＯＡＭモード２の信号の電力として得られるといったことが生じる。

　モード間干渉情報は、これを用いて干渉補償（干渉低減）を行うことができる情報であればどのような情報であってもよい。例えば、ＯＡＭモードの信号としての正しい位相（図１に示したような位相）からの位相のずれの情報を計算し、それをモード間干渉情報として送信装置１００にフィードバックすることとしてもよい。

　Ｓ２０４において、送信装置１００は、受信装置２００からフィードバックされたモード間干渉情報を基に補償信号を生成し、当該補償信号をＭＩＭＯ多重により送信ＵＣＡ２から送信する。

　Ｓ２０５において、受信装置２００は、Ｓ２０２で推定したチャネルを用いてＭＩＭＯ等化により補償信号を復調し、Ｓ２０６において、補償信号を用いて、送信ＵＣＡ１と受信ＵＣＡとの間のモード間干渉補償の処理を行うことにより、送信ＵＣＡ１からＯＡＭ多重伝送で送信された信号を復調する。

　なお、上記のようにして「フィードバック＋補償信号」でモード間干渉を低減することは一例である。受信装置２００は、送信ＵＣＡ２からの信号を利用して（つまり、送信ＵＣＡ１と異なる方向からの信号を利用して）自律的にモード間干渉低減のための信号処理を行うこととしてもよい。

　図８のシーケンスは、図４の構成を前提としているが、図５に示す構成を前提とする場合でも同様のシーケンスで処理を行うことができる。以下、図５に示す構成を前提とした場合における図８のシーケンスについて説明する。以下、既に説明した内容と異なる部分について主に説明する。

　Ｓ２０１において、送信装置１００は、送信ＵＣＡ１、送信ＵＣＡ２、及び送信ＵＣＡ３を用いたＯＡＭ－ＭＩＭＯ多重伝送により、受信装置２００への信号を送信する。

　Ｓ２０２において、受信装置２００は、送信ＵＣＡ１、２、３からの送信信号に付加された直交プリアンブルを用いてチャネル推定を行うとともに、同時にモード間干渉を計算し、Ｓ２０３において、モード間干渉情報を送信装置１００へフィードバックする。

　一例として、送信ＵＣＡ１及び送信ＵＣＡ２がＯＡＭモード１とＯＡＭモード２を多重して伝送することでＯＡＭ‐ＭＩＭＯ多重伝送を行う場合において、送信ＵＣＡ１及び送信ＵＣＡ２と受信ＵＣＡ１及び受信ＵＣＡ２との間の軸ずれにより、モード間干渉が発生する。このようなモード間干渉を補償するためのモード間干渉情報がフィードバックされる。

　Ｓ２０４において、送信装置１００は、受信装置２００からフィードバックされたモード間干渉情報を基に補償信号を生成し、当該補償信号をＭＩＭＯ多重により送信ＵＣＡ３から送信する。

　Ｓ２０５において、受信装置２００は、Ｓ２０２で推定したチャネルを用いてＭＩＭＯ等化により補償信号を復調し、Ｓ２０６において、補償信号を用いて、送信ＵＣＡ１及び送信ＵＣＡ２と受信ＵＣＡ１及び受信ＵＣＡ２との間のモード間干渉補償の処理を行うことにより、送信ＵＣＡ１及び送信ＵＣＡ２からＯＡＭ‐ＭＩＭＯ多重伝送で送信された信号を復調する。

　なお、上記のようにして「フィードバック＋補償信号」でモード間干渉を低減することは一例である。受信装置２００は、送信ＵＣＡ３からの信号を利用して（つまり、送信ＵＣＡ１及び送信ＵＣＡ２と異なる方向からの信号を利用して）自律的にモード間干渉低減のための信号処理を行うこととしてもよい。

　＜動作例のまとめ＞
　図９に示すとおり、ＵＥ３００が存在する場合には、送信ＵＣＡ２によりＵＥ３００と通信できるので、任意の方向にあるＵＥ３００と通信できる。よって、多方向対応を実現できる。送信ＵＣＡ２からの電波の反射波を受信ＵＣＡが受信する場合には、受信装置２００において干渉除去処理で除くことができる。

　図１０に示すとおり、ＵＥ３００が存在しない場合には、送信ＵＣＡ２から送信される信号を、送信ＵＣＡ１と受信ＵＣＡとの間の軸ずれにより生じるモード間干渉低減に使用することができる。

　なお、図１０に示すモード間干渉低減の処理は、図９に示すＵＥ３００が存在する場合にも適用可能である。つまり、図９に示す処理と図１０に示す処理を組み合わせてもよい。

　（装置構成例）
　次に、送信装置１００と受信装置２００の装置構成例を説明する。

　　＜送信装置１００＞
　まず、送信装置１００について説明する。図１１は、本実施の形態における送信装置１００の構成例を示す図である。図１１に示すように、送信装置１００は、ＵＣＡ１１０＿１、ＵＣＡ１１０＿２、ＯＡＭモード生成部１２０、信号処理部１３０、制御部１４０を有する。ＵＣＡ１１０＿１とＵＣＡ１１０＿２は、前述した送信ＵＣＡ１と送信ＵＣＡ２に相当する。

　信号処理部１３０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（例：２８ＧＨｚ帯）に変換する。信号処理部１３０は、生成したアナログ信号をＯＡＭモード生成部１２０に入力する。

　ＯＡＭモード生成部１２０は、各ＯＡＭモードの信号を生成し、生成した信号をＵＣＡ１１０＿１及びＵＣＡ１１０＿２に供給する。なお、ここでのＯＡＭモードの信号は、ＯＡＭモード０の信号（一般的なアンテナ送信信号）であってもよい。

　ＯＡＭモード生成部１２０は、例えばバトラー回路である。ただし、バトラー回路等のアナログ処理でＯＡＭ信号を生成することは一例である。デジタル信号処理でＯＡＭモード信号を生成してもよい。

　制御部１４０は、ＵＥ３００からの接続要求を受信し、接続要求に応じて信号生成（ＯＡＭ又はＭＩＭＯ）を信号処理部１３０及びＯＡＭモード生成部１２０に指示する。信号処理部１３０及びＯＡＭモード生成部１２０は、指示に従って信号生成を行う。

　また、制御部１４０は、受信装置２００からフィードバック（モード間干渉情報）を受信し、当該フィードバックに基づく補償信号の生成を信号処理部１３０及びＯＡＭモード生成部１２０に指示する。信号処理部１３０及びＯＡＭモード生成部１２０は、指示に従って信号生成を行う。

　　＜受信装置２００＞
　次に、受信装置２００について説明する。図１２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１２に示すように、受信装置２００は、ＵＣＡ２１０、ＯＡＭモード分離部２２０、信号処理部２３０、制御部２４０を有する。

　ＵＣＡ２１０は、前述した受信ＵＣＡに相当する。ＯＡＭモード分離部２２０は、バトラー回路を有する。なお、ＯＡＭモード分離にバトラー回路を使用することは一例である。デジタル信号処理によりＯＡＭモード分離を行ってもよい。

　信号処理部２３０は、ＯＡＭモード分離部２２０（バトラー回路を想定）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）し、復調を行って、データ（ビット列）を生成し、出力する。

　また、信号処理部２３０は、チャネル推定、ＭＩＭＯ等化処理、チャネル等化処理、逐次干渉除去処理、モード間干渉情報の計算等を行う。また、信号処理部２３０は、補償信号を用いたモード間干渉低減処理、及び、補償信号を用いないモード間干渉低減処理のいずれも行うことが可能である。

　制御部２４０は、ＯＡＭモード分離部２２０及び信号処理部２３０への動作指示を行う機能の他、信号処理部２３０により計算されたモード間干渉情報をフィードバックとして送信装置１００へ送信する機能を有する。

　（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を用いた無線伝送技術において、多方向対応が可能になるとともに、対向ＵＣＡ間でのモード間干渉低減が可能となる。また、多方向対応と対向ＵＣＡ間でのモード間干渉低減とを適応的に切り替えることができる。また、多方向対応と対向ＵＣＡ間でのモード間干渉低減とを同時に行うこともできる。

　（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無線通信システム、送信装置、及び受信装置が記載されている。
（第１項）
　送信装置と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、第１のＵＣＡと第２のＵＣＡとを有する複数のＵＣＡを備え、前記受信装置は、第３のＵＣＡを備え、
　前記第１のＵＣＡの送信軸と前記第２のＵＣＡの送信軸は異なる方向に向けられており、前記第１のＵＣＡは前記第３のＵＣＡと対向する
　無線通信システム。
（第２項）
　前記送信装置は、前記第２のＵＣＡを用いて、任意の方向に存在する端末への信号送信を行う
　第１項に記載の無線通信システム。
（第３項）
　前記受信装置は、前記第２のＵＣＡから送信された信号を、前記第１のＵＣＡと前記第３のＵＣＡとの間のモード間干渉の低減に利用する
　第１項又は第２項に記載の無線通信システム。
（第４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いて使用される前記送信装置であって、
　第１のＵＣＡと第２のＵＣＡとを有する複数のＵＣＡを備え、
　前記第１のＵＣＡの送信軸と前記第２のＵＣＡの送信軸は異なる方向に向けられており、前記第１のＵＣＡは、前記受信装置が備える第３のＵＣＡと対向する
　送信装置。
（第５項）
　前記受信装置から、前記第１のＵＣＡと前記第３のＵＣＡとの間のモード間干渉の情報をフィードバックとして受信し、当該フィードバックに基づいて、モード間干渉を補償するための補償信号を前記受信装置に送信する
　第４項に記載の送信装置。
（第６項）
　受信装置と、第１のＵＣＡと第２のＵＣＡとを有する複数のＵＣＡを備える送信装置とを備える無線通信システムにおいて使用される前記受信装置であって、
　前記第１のＵＣＡの送信軸と前記第２のＵＣＡの送信軸は異なる方向に向けられており、前記第１のＵＣＡと対向する第３のＵＣＡを備える
　受信装置。
（第７項）
　前記第２のＵＣＡから送信された信号を、前記第１のＵＣＡと前記第３のＵＣＡとの間のモード間干渉の低減に利用する
　第６項に記載の受信装置。

　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　ＯＡＭモード生成部
１３０　信号処理部
１４０　制御部
２００　受信装置
２１０　ＵＣＡ
２２０　ＯＡＭモード分離部
２３０　信号処理部
２４０　制御部
３００　ＵＥ

Claims (7)

1. 　送信装置と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、第１のＵＣＡと第２のＵＣＡとを有する複数のＵＣＡを備え、前記受信装置は、第３のＵＣＡを備え、
   　前記第１のＵＣＡの送信軸と前記第２のＵＣＡの送信軸は異なる方向に向けられており、前記第１のＵＣＡは前記第３のＵＣＡと対向する
   　無線通信システム。
2. 　前記送信装置は、前記第２のＵＣＡを用いて、任意の方向に存在する端末への信号送信を行う
   　請求項１に記載の無線通信システム。
3. 　前記受信装置は、前記第２のＵＣＡから送信された信号を、前記第１のＵＣＡと前記第３のＵＣＡとの間のモード間干渉の低減に利用する
   　請求項１又は２に記載の無線通信システム。
4. 　送信装置と受信装置とを備える無線通信システムにおいて使用される前記送信装置であって、
   　第１のＵＣＡと第２のＵＣＡとを有する複数のＵＣＡを備え、
   　前記第１のＵＣＡの送信軸と前記第２のＵＣＡの送信軸は異なる方向に向けられており、前記第１のＵＣＡは、前記受信装置が備える第３のＵＣＡと対向する
   　送信装置。
5. 　前記受信装置から、前記第１のＵＣＡと前記第３のＵＣＡとの間のモード間干渉の情報をフィードバックとして受信し、当該フィードバックに基づいて、モード間干渉を補償するための補償信号を前記受信装置に送信する
   　請求項４に記載の送信装置。
6. 　受信装置と、第１のＵＣＡと第２のＵＣＡとを有する複数のＵＣＡを備える送信装置とを備える無線通信システムにおいて使用される前記受信装置であって、
   　前記第１のＵＣＡの送信軸と前記第２のＵＣＡの送信軸は異なる方向に向けられており、前記第１のＵＣＡと対向する第３のＵＣＡを備える
   　受信装置。
7. 　前記第２のＵＣＡから送信された信号を、前記第１のＵＣＡと前記第３のＵＣＡとの間のモード間干渉の低減に利用する
   　請求項６に記載の受信装置。

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