(57)【要約】【課題】伝搬環境が多重波環境ではない場合であっても、高い伝送容量を実現することができる無線通信システムを提供する。【解決手段】複数のアンテナ素子で構成される送信アレーアンテナ１１０と、送信アレーアンテナ１１０に備えられたアンテナ素子と１対１で接続されている複数の送信機と複数のアンテナ素子で構成され、送信アレーアンテナ１１０の開口面積に対して±１０％の範囲内である開口面積を有する受信アレーアンテナ１２０と、受信アレーアンテナ１２０に備えられたアンテナ素子と１対１で接続されている複数の受信機と、を備え、送信アレーアンテナ１１０と受信アレーアンテナ１２０は、アレーアンテナ面が平行となるよう設置されており、送信アレーアンテナ１１０と受信アレーアンテナ１２０間の距離を送信アレーアンテナ１１０の開口面積の平方根で除算した値が４以下となる。【選択図】図２
2010114634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子で構成される送信アレーアンテナと、
前記送信アレーアンテナに備えられた前記アンテナ素子と１対１で接続されている複数の送信機と
複数のアンテナ素子で構成され、前記送信アレーアンテナの開口面積に対して±１０％の範囲内である開口面積を有する受信アレーアンテナと、
前記受信アレーアンテナに備えられた前記アンテナ素子と１対１で接続されている複数の受信機と、
を備え、
前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナは、アレーアンテナ面が平行となるよう設置されており、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナ間の距離を前記送信アレーアンテナの開口面積の平方根で除算した値が４以下となる
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記受信アレーアンテナのアンテナ素子数と前記送信アレーアンテナのアンテナ素子数とは、等しくＮであり、
前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナ間の距離がＤであり、前記送信アレーアンテナから送信する無線信号の真空中での波長がλ０である場合に、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナを構成する行方向及び列方向に隣接するアンテナ素子相互間の間隔ｄが（（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ／λ０＋０．５）×０．５＜ｄ／λ０＜（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ／λ０＋０．５）×１．５）である
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記受信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナは、コンクリート壁を挟んで設置されており、
前記受信アレーアンテナのアンテナ素子数と前記送信アレーアンテナのアンテナ素子数とは、等しくＮであり、
前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナ間の距離がＤであり、前記送信アレーアンテナから送信する無線信号の真空中での波長がλ０である場合に、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナを構成する行方向及び列方向に隣接するアンテナ素子相互間の間隔ｄが（（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ／λ０＋０．５）×０．５＜ｄ／λ０＜（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ／λ０＋０．５）×１．０）である
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナを利用する近距離無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信において周波数帯域を広げずに高速通信を実現することが求められている。その実現方法の一つに、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術がある。ＭＩＭＯ技術では、送信局側において複数の送信アンテナから同一チャネル上で異なる独立な信号を送信し、受信局側において同じく複数のアンテナを用いて信号を受信することによってアンテナ数に応じた伝送速度の向上している。
【０００３】
図９は、ＭＩＭＯ技術を用いた無線通信システムの構成を示す概略図である。信号を送信する送信側８００には、送信する信号を生成する送信信号生成装置８１０と、送信アレーアンテナ８３０とが備えられている。送信アレーアンテナ８３０は、Ｎ（Ｎは正の整数）素子のアレーアンテナであり、各素子アンテナ８３１には個別の送信機８２０が接続されている。また、各送信機８２０は、送信信号生成装置８１０に接続されている。一方、信号を受信する受信側９００には、受信した複数の信号を復号する受信信号復号装置９１０と、受信アレーアンテナ８３０とが備えられている。受信アレーアンテナ９３０は、Ｎ素子のアレーアンテナであり、各素子アンテナ９３１には個別の受信機９２０が接続されている。また、各受信機９２０は受信信号復号装置９１０に接続されている。送信側８００では、送信信号生成装置８１０が、信号ｓ１からｓＮを生成し、各送信機８２０に出力する。各送信機８２０は、入力された信号を、具備している素子アンテナ８３１から受信側９００に送信する。各信号ｓ１からｓＮは、様々な方向に送信され、異なる伝搬経路を経由して受信アレーアンテナ９３０の素子アンテナ９３１に受信される。受信機９２０は、具備する素子アンテナ９３１が受信した信号を受信信号復号装置９１０に出力する。送信信号復号装置９１０は、入力された信号が、複雑な多重波環境によって異なる伝搬経路を経由することによって到来特性に差異ができることを利用し、各信号を分離して、復号する。これにより、アンテナ素子数に応じて伝送容量を増加させることができる。
【０００４】
非特許文献１には、ＭＩＭＯ技術を用いた無線通信において、アンテナ間のフェージングの相関である空間相関が増加すると伝送容量が減少すること（Figure 4.10参照）及び直接波成分が含まれる度合いであるＫ−ｆａｃｔｏｒが増加すると伝送容量が減少すること（Figure 4.11参照）が記載されている。なお、Ｋ−ｆａｃｔｏｒは、多重波に対する直接波の比で表される。ここで、伝送容量が減少することは、複数ストリームを伝送する場合に、信号の分離が困難になることと等価である。従って、伝送環境が多重波環境ではない場合には、Ｋ−ｆａｃｔｏｒが高くなり、空間相関が上昇し伝送容量が減少するため、信号分離が困難になる。
【０００５】
一方、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナの距離が開口幅の数倍以下程度となるような近距離通信では、ＭＩＭＯ技術は採用されておらず、コイルの電磁結合による超短距離通信や、ミリ波帯のような直進性の強い周波数帯域を利用したＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）伝送が用いられている。
【非特許文献１】Arogyaswami Paulraj, Rohit Nabar, Dhananjay Gore, Introduction to Space-Time Wireless Communications Cambridge University Press, 2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナの距離が非常に近接する近距離通信では多重波環境を形成する散乱体が通信路上に存在しない。
しかしながら、ＭＩＭＯ技術は多重波環境での利用を前提としており、送受信アレーアンテナ間の伝搬環境が多重波環境ではない場合は、送受信される複数の信号の伝搬経路がほぼ等しくなり、空間相関が増加する。これにより伝搬容量が減少するため、信号の分離が困難になる、という問題がある。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、伝搬環境が多重波環境ではない場合であっても、高い伝送容量を実現することができる無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、複数のアンテナ素子で構成される送信アレーアンテナと、前記送信アレーアンテナに備えられた前記アンテナ素子と１対１で接続されている複数の送信機と複数のアンテナ素子で構成され、前記送信アレーアンテナの開口面積に対して±１０％の範囲内である開口面積を有する受信アレーアンテナと、前記受信アレーアンテナに備えられた前記アンテナ素子と１対１で接続されている複数の受信機と、を備え、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナは、アレーアンテナ面が平行となるよう設置されており、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナ間の距離を前記送信アレーアンテナの開口面積の平方根で除算した値が４以下となることを特徴とする無線通信システムである。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の無線通信システムにおいて、前記受信アレーアンテナのアンテナ素子数と前記送信アレーアンテナのアンテナ素子数とは、等しくＮであり、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナ間の距離がＤであり、前記送信アレーアンテナから送信する無線信号の真空中での波長がλ０である場合に、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナを構成する行方向及び列方向に隣接するアンテナ素子相互間の間隔ｄが（（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ／λ０＋０．５）×０．５＜ｄ／λ０＜（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ／λ０＋０．５）×１．５）であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の無線通信システムにおいて、前記受信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナは、コンクリート壁を挟んで設置されており、前記受信アレーアンテナのアンテナ素子数と前記送信アレーアンテナのアンテナ素子数とは、等しくＮであり、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナ間の距離がＤであり、前記送信アレーアンテナから送信する無線信号の真空中での波長がλ０である場合に、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナを構成する行方向及び列方向に隣接するアンテナ素子相互間の間隔ｄが（（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ／λ０＋０．５）×０．５＜ｄ／λ０＜（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ／λ０＋０．５）×１．０）であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナ間の距離を開口面積の平方根で割った値が４以下となるように設置することにより、伝搬環境が多重波環境ではない場合であってもアンテナ間の空間相関が低くなり高い伝送容量を実現することができる。
また、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナの素子数が等しくＮで与えられた場合に、アレーアンテナを構成する素子アンテナの間隔ｄを（（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ＋０．５）×０．５＜ｄ／λ０＜（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ＋０．５）×１．５）の範囲にすることにより、高い信号対雑音比と低い空間相関を両立することが可能となり、高い伝送容量を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による無線通信システムの構成を示す概略図である。
信号を送信する送信装置１には、送信する信号を生成する送信信号生成装置１０と、送信アレーアンテナ１１０とが備えられている。送信アレーアンテナ１１０は、Ｎ（Ｎは正の整数）素子のアレーアンテナであり、各送信用素子アンテナ１１１には個別の送信機１１（以下、ｉ番目（ｉは、１からＮの整数）の送信機１１を送信機１１（＃ｉ）と記す）が１対１に接続されている。各送信機１１は、送信信号生成装置１０に接続されている。一方、信号を受信する受信装置２には、受信した複数の信号を復号する受信信号復号装置２０と、受信アレーアンテナ１２０とが備えられている。受信アレーアンテナ１２０は、Ｎ素子のアレーアンテナであり、各受信用素子アンテナ１２１には個別の受信機２１（以下、ｉ番目の受信機２１を受信機２１（＃ｉ）と記す）が１対１に接続されている。
送信信号生成装置１０は、変調信号ｓ１からｓＮを生成し、各信号ｓｉを対応する送信機１１（＃ｉ）に出力する。各送信機１１は、入力された信号を、具備している送信用素子アンテナ１１１から受信装置２に送信する。各信号ｓｉは、それぞれ対応する受信用素子アンテナ１２１（＃ｉ）に受信される。受信機２１は、具備する受信用素子アンテナ１２１が受信した信号を受信信号復号装置２０に出力する。受信信号復号装置２０は、入力された各信号を分離して、復号する。
【００１３】
［実施例１］
図２は、本実施形態における送信アレーアンテナ１１０と受信アレーアンテナ１２０の配置を示す斜視図である。
送信アレーアンテナ１１０は、Ｎ個の送信用素子アンテナ１１１が配列されたアレーアンテナである。送信用素子アンテナ１１１は、Ｎ１列Ｎ２行（但し、Ｎ１及びＮ２は正の整数であり、Ｎ１×Ｎ２はＮである）で規則的に配列されており、列方向及び行方向に隣接する送信用素子アンテナ１１１相互間の中心から中心までの間隔はｄである。また、受信アレーアンテナ１２０は、Ｎ個の受信用素子アンテナ１２１が規則的に配列されたアレーアンテナである。受信用素子アンテナ１２１は、Ｎ１列Ｎ２行で規則的に配列されており、列方向及び行方向に隣接する受信用素子アンテナ１２１相互間の中心から中心までの間隔はｄである。以下、送信用素子アンテナ１１１及び受信用素子アンテナ１２１を総称して素子アンテナと呼ぶ。送信アレーアンテナ１１０及び受信アレーアンテナ１２０は、最上部に設けられた素子アンテナの上端から最下部に設けられた素子アンテナの下端までの幅がＷ１、最左部に設けられた素子アンテナの左端から最右部に設けられた素子アンテナの右端までの幅がＷ２、開口面積がＷ２（但し、Ｗ２＝Ｗ１×Ｗ２）であり、素子アンテナの配置が同一のアンテナである。送信アレーアンテナ１１０と受信アレーアンテナ１２０は、アレーアンテナ面が平行となるよう設置されている。また、送信アレーアンテナ１１０のアレーアンテナ面から受信アレーアンテナ１２０のアレーアンテナ面までの距離（アンテナ間距離）はＤである。ここで、アンテナ間Ｄの距離とアンテナ幅（開口幅）Ｗ（開口面積の平方根）の関係がＤ＜４Ｗとなるよう送信アレーアンテナ１１０及び受信アレーアンテナ１２０は設置されている。
【００１４】
なお、本実施形態では、Ｎ１＝Ｎ２であり、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗであるが、Ｎ１とＮ２は異なる値でもよく、同様にＷ１とＷ２は異なる値でもよい。
また、本実施形態では、送信アレーアンテナ１１０と受信アレーアンテナ１２０の開口面積が等しいが、例えば、受信アレーアンテナ１２０の開口面積が、送信アレーアンテナ１１０の開口面積Ｗ２×１．１以上Ｗ２×０．９以下の範囲内（開口面積Ｗ２に対して±１０％の範囲内）であってもよい。
なお、図２では、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ（送信アレーアンテナ１１０及び受信アレーアンテナ１２０が正方形）である場合について図示している。
【００１５】
図３は、アンテナ間距離Ｄ／開口幅Ｗに対する伝送容量及び空間相関を表すグラフである。
この図において、横軸はアンテナ間距離／開口幅（Ｄ／Ｗ）である。また、縦軸は伝送容量（Ｃａｐａｃｉｔｙ）及び空間相関（Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）である。グラフにおける実線は、アンテナ間距離／開口幅（Ｄ／Ｗ）に対する伝送容量（単位はbits/s/Hz）を表す。また、グラフにおける破線は、アンテナ間距離／開口幅（Ｄ／Ｗ）に対する空間相関を表す。また、図３における伝送容量及び空間相関は、送信用素子アンテナ１１１の間隔ｄ及び受信用素子アンテナ１２１の間隔ｄ（以下、素子間隔ｄとする）が０．５λ０であり、送信アレーアンテナ１１０における送信用素子アンテナ１１１数Ｎ及び受信アレーアンテナ１２０における受信用素子アンテナ１２１数Ｎ（以下、素子数Ｎとする）が１００である場合の値である。λ０は、送信アレーアンテナ１１０が送信する搬送波（無線信号）の真空中での波長である。
【００１６】
図３に示すグラフにおける実線で示す伝送容量Ｃは次の式（１）で算出された値である。
【００１７】
【数１】
2010114634.tif 000003
【００１８】
ここで、Ｅは信号の電力レベルである。また、Ｎ０は、雑音電力レベルである。ＩＮは、Ｎ×Ｎの単位行列である。また、Ｈは、送信アレーアンテナ１１０と受信アレーアンテナ間の伝送チャネル応答を表す伝送関数行列であり、次の式（２）で表すことができる。ここで、ｈｉｊは，ｊ番目の送信用素子アンテナ１１１からｉ番目の受信用素子アンテナ１２１への伝搬路のチャネル応答である。
【００１９】
【数２】
2010114634.tif 000004
【００２０】
また、図３に示すグラフにおける破線で示す空間相関は、次の式（３）で算出される空間相関係数に基づいて算出された値である。ρｊｑは、ｊ番目の送信用素子アンテナ１１１とｑ番目の送信用素子アンテナ１１１間の空間相関係数である。ここで、演算子「＊」は複素共役、「ε｛・｝」はアンサンブル平均を示す。全ての送信用素子アンテナ１１１の組合せに対する｜ρｊｑ｜の平均値がグラフに示す送信アレーアンテナ１１０と受信アレーアンテナ１２０間の空間相関である。
【００２１】
【数３】
2010114634.tif 000005
【００２２】
図３に示すとおり、Ｄ／Ｗが４以下の場合に、急激に伝送容量が増加することがわかる。これは、距離短縮により信号対雑音比（Ｅ／Ｎ０）が向上することに加えて、破線で示す空間相関が急激に低下するためである。ここで、Ｄ／Ｗが４であるときの空間相関は約０．５であり、空間相関が０．５以下のときに伝送容量が増加する。なお、Ｄ／Ｗが２以下となるよう送信アレーアンテナ１１０及び受信アレーアンテナ１２０を設置した場合には、より一層、伝送容量を表す実線のカーブが急峻に上がる。つまり、伝送容量が増加する度合いが高くなる。
【００２３】
図４は、素子間隔に対する伝送容量を表すグラフである。
この図において、横軸は素子間隔ｄ／λ０であり、縦軸は伝送容量（Ｃａｐａｃｉｔｙ）である。また、素子数Ｎは１００である。実線ａは、アンテナ間距離Ｄが０．４λ０である場合の伝送容量を表す。破線ｂは、アンテナ間距離Ｄが０．８λ０である場合の伝送容量を表す。破線ｃは、アンテナ間距離Ｄが１．６λ０である場合の伝送容量を表す。破線ｄは、アンテナ間距離Ｄが３．２λ０である場合の伝送容量を表す。破線ｅは、アンテナ間距離Ｄが６．５λ０である場合の伝送容量を表す。また、図４に示すグラフにおける伝送容量は式（１）で算出された値である。
【００２４】
図４に示す通り、素子間隔ｄ／λ０には最適値が存在し、その最適値はアンテナ間距離Ｄに応じて決定することがわかる。なお、最適値（最適素子間隔）は、図４に示すグラフにおいて、伝送容量が最大（ピーク）となる素子間隔ｄ／λ０の値である。例えば、実線ａにおける最適値は約０．４であり、このときの伝送容量は約７５０である。また、破線ｂにおける最適値は約０．５であり、このときの伝送容量は約６５０である。また、破線ｃにおける最適値は約０．６であり、このときの伝送容量は約５５０である。また、破線ｄにおける最適値は約０．７５であり、このときの伝送容量は約４５０である。また、破線ｅにおける最適値は約１であり、このときの伝送容量は約３００である。
【００２５】
図５は、アンテナ間距離Ｄに対する最適素子間隔ｄｏｐｔを表すグラフである。
この図において、横軸はアンテナ間距離Ｄ／λ０であり、縦軸は最適素子間隔ｄｏｐｔ／λ０である。この図に示す最適素子間隔ｄｏｐｔ／λ０は、伝送容量が最大となる素子間隔ｄ／λ０をプロットした値である。また、実線ｆは、素子数Ｎが４である場合の最適素子間隔を表す。実線ｇは、素子数Ｎが１６である場合の最適素子間隔を表す。実線ｈは、素子数Ｎが６４である場合の最適素子間隔を表す。実線ｉは、素子数Ｎが１００である場合の最適素子間隔を表す。
図５に示すとおり、最適素子間隔はアンテナ間距離だけではなく、素子数Ｎにも依存するが、素子数が多くなるほど２次微分が０に近付き、直線に近付くことがわかる。図中に示す破線の直線は。実線ｇから最小二乗近似を用いて求めた一次関数であり、次の式（４）で表現される。ここで、係数αは傾きであり、係数βは図中の縦軸と交わる値である。
【００２６】
【数４】
2010114634.tif 000006
【００２７】
図６は、素子数Ｎに対する係数αを表すグラフである。
この図において、横軸は素子数Ｎであり、縦軸は係数αである。αは、図５に示すグラフから最小二乗近似を用いて求めた一次関数のαをプロットした値である。図６からαの値は次の式（５）より求められる。
α＝０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）…（５）
【００２８】
図７は、素子数Ｎに対する係数βを表すグラフである。
この図において、横軸は素子数Ｎであり、縦軸は係数βである。βは、図５に示すグラフから最小二乗近似を用いて求めた一次関数のβをプロットした値である。図７からβの値は次の式（６）より求められる。
β＝０．５…（６）
【００２９】
つまり、式（４）から（６）の条件によって素子間隔ｄｏｐｔを決定することにより、高い伝送容量を得ることができる。ただし、式（４）で算出されるｄｏｐｔは、図４のグラフにおける伝送容量がほぼピークとなる素子間隔である。ここで、図３のグラフのピークの裾はピークの±５０％を超えて高く現れることがないことが計算結果からわかっている。従って、高い伝送容量が得られる素子アンテナの間隔ｄは、ｄｏｐｔ／λ０×０．５＜ｄ／λ０＜ｄｏｐｔ／λ０×１．５、つまり、（（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ／λ０＋０．５）×０．５＜ｄ／λ０＜（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ／λ０＋０．５）×１．５）の範囲に存在していると言える。
【００３０】
ここで、素子数Ｎに対して素子間隔ｄが広すぎる場合には、送信アレーアンテナ１１０及び受信用素子アンテナ１２１のサイズが大きくなるため、送信アレーアンテナ１１０の端部に設置されている送信用素子アンテナ１１１と受信アレーアンテナ１２０の端部に設置されている受信用素子アンテナ１２１間の伝搬距離が長くなり伝搬損失が増加する。一方、素子数Ｎに対して素子間隔ｄが狭すぎると空間相関が上昇し伝送品質が劣化する。そのため、条件（ｄｏｐｔ／λ０×０．５＜ｄ／λ０＜ｄｏｐｔ／λ０×１．５）の範囲内で素子間隔ｄを与えることによって、高い信号対雑音比と低い空間相関を両立することができる。
【００３１】
このように、本実施形態によれば、送信アレーアンテナ１１０と受信アレーアンテナ１２０間の距離Ｄを開口幅で割った値が４以下となるように設置することにより、伝搬環境が多重波環境ではない場合であってもアンテナ間の空間相関が低くなり高い伝送容量を実現することができる。
また、送信アレーアンテナ１１０と受信アレーアンテナ１２０の素子数が等しくＮで与えられた場合に、アレーアンテナを構成する素子アンテナの間隔ｄをｄｏｐｔ／λ０×０．５＜ｄ／λ０＜ｄｏｐｔ／λ０×１．５の範囲にすることにより、高い信号対雑音比と低い空間相関を両立することが可能となり、高い伝送容量を実現することができる。
【００３２】
［実施例２］
次に、この発明の他の実施例について説明する。
図８は、実施例２における送信アレーアンテナ１１０と受信アレーアンテナ１２０の配置を示す斜視図である。
本実施例では、送信アレーアンテナ１１０と受信アレーアンテナ１２０は、コンクリート壁外部の両側に接して、アレーアンテナ面が平行となるよう設置されている。他の構成は実施例１と同様なので説明を省略する。
コンクリート壁は誘電体媒体として考えることが可能であり、内部に散乱体が存在しないため、多重波環境ではない伝搬環境である。また、この場合、送信アレーアンテナ１１０及び受信用素子アンテナ１２１の開口幅Ｗが大きくなると対角関係にある送信用素子アンテナ１１１と受信アレーアンテナ１２０の伝搬距離が大きくなり、伝搬損失が増加する。そのため、素子間隔ｄは、実施例１よりもやや狭い値（例えば、（ｄｏｐｔ／λ０×０．５＜ｄ／λ０＜ｄｏｐｔ／λ０×１．０）、つまり、（（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ／λ０＋０．５）×０．５＜ｄ／λ０＜（０．１０２２ｌｏｇ１０（０．００２２４Ｎ）Ｄ／λ０＋０．５）×１．０））のほうが望ましい。
なお、コンクリート壁内部には散乱を生ずる不連続面や金属支持材が存在していても良い。これによって更に空間相関を軽減できるため、信号の電力レベルが大きく劣化しない場合は伝送容量を向上することができる。
なお、本実施例では、送信アレーアンテナ１１０と受信アレーアンテナ１２０は、コンクリート壁外部に接しているが、送信アレーアンテナ１１０と受信アレーアンテナ１２０は、コンクリート壁を挟んで設置されていればよい。
【００３３】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態による無線通信システムの構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態における送信アレーアンテナと受信アレーアンテナの配置を示す斜視図である。
【図３】アンテナ間距離／開口幅に対する伝送容量及び空間相関を表すグラフである。
【図４】素子間隔に対する伝送容量を表すグラフである。
【図５】アンテナ間距離に対する最適素子間隔を表すグラフである。
【図６】素子数に対する係数αを表すグラフである。
【図７】素子数に対する係数βを表すグラフである。
【図８】実施例２における送信アレーアンテナと受信アレーアンテナの配置を示す斜視図である。
【図９】ＭＩＭＯ技術を用いた無線通信システムの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…送信装置１０…送信信号生成装置  １１０…送信アレーアンテナ  １１１…送信用素子アンテナ  ２…受信装置２０…受信信号復号装置  １２０…受信アレーアンテナ  １２１…受信用素子アンテナ
【図１】
2010114634.tif 000007
【図２】
2010114634.tif 000008
【図３】
2010114634.tif 000009
【図４】
2010114634.tif 000010
【図５】
2010114634.tif 000011
【図６】
2010114634.tif 000012
【図７】
2010114634.tif 000013
【図８】
2010114634.tif 000014
【図９】
2010114634.tif 000015