(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一地点から別の同一地点に向けて通信を行う信号送受信装置において、
複数の指向性を有する送信用アンテナと、
上記送信用アンテナの各指向性に対応する複数の送信手段と、
上記送信用アンテナの各指向性に対応する複数の指向性を有する受信用アンテナと、
上記受信用アンテナの各指向性に対応する複数の受信手段とを備え、
上記複数の送信手段から上記送信用アンテナの複数の指向性に基づき、反射経路を含む相互に異なる複数の経路を介して送信された複数の異なる情報を上記複数の指向性を有する受信用アンテナを介して上記複数の受信手段に多重化信号として受信させることを特徴とする信号送受信装置。
【請求項２】
上記受信用アンテナの指向性を設定してから、上記送信用アンテナの指向性を走査し、上記受信手段のＣ／Ｎが最大となるような送信指向性を与えることを特徴とする請求項１記載の信号送受信装置。
【請求項３】
上記受信用アンテナは、上記送信用アンテナ側から送られるトレーニング列を受信し、上記受信用アンテナ側の係数を決定して受信指向性を設定することを特徴とする請求項１記載の信号送受信装置。
【請求項４】
上記トレーニング列を受信したアンテナを送信用アンテナとして用い、上記決定された受信用アンテナ側の係数を利用して送信用アンテナの送信指向性を設定することを特徴とする請求項３記載の信号送受信装置。
【請求項５】
上記複数の送信手段は一つの情報を複数段に分割するシリアル−パラレル変換手段からの複数のパラレル情報を上記送信用アンテナから異なる複数の経路を介して電波として送信し、上記複数の受信手段は上記複数の異なる経路を介した電波を上記受信用アンテナを介して受信してからパラレル−シリアル変換手段にて一つのシリアル情報に戻すことを特徴とする請求項１記載の信号送受信装置。
【請求項６】
上記各受信手段はそれぞれＣ／Ｎ測定手段を備え、Ｃ／Ｎ比較手段により測定Ｃ／Ｎが比較され、上記各経路のＣ／Ｎの大きい順に優先順位の高い情報を上記送信側で割り当てることを特徴とする請求項１記載の信号送受信装置。
【請求項７】
上記送信用アンテナ及び上記受信用アンテナには、上記経路の変化又は電波の到来方向の変化に追従する１組のアレーアンテナを用いることを特徴とする請求項１記載の信号送受信装置。
【請求項８】
上記経路の変化又は電波の到来方向の変化を、最小平均２乗誤差法により追従することを特徴とする請求項７記載の信号送受信装置。
【請求項９】
上記受信用アンテナの指向性を設定してから、上記送信用アンテナの指向性を走査し、上記受信手段のＣ／Ｎが最大となるような送信指向性を与えることを特徴とする請求項７記載の信号送受信装置。
【請求項１０】
上記受信用アンテナは、上記送信用アンテナ側から送られるトレーニング列を受信して、上記受信用アンテナ側の係数を決定して受信指向性を設定することを特徴とする請求項７記載の信号送受信装置。
【請求項１１】
上記トレーニング列を受信したアンテナを送信用アンテナとして用い、上記決定された受信用アンテナ側の係数を利用して送信用アンテナの送信指向性を設定することを特徴とする請求項１０記載の信号送受信装置。
【請求項１２】
上記受信アンテナの指向性を設定してから、その受信アンテナの係数を用いて、送信指向性を設定することを特徴とする請求項７記載の信号送受信装置。
【請求項１３】
上記複数の送信手段は一つの情報を複数に分割するシリアル−パラレル変換手段からの複数のパラレル情報を上記送信用アンテナから異なる複数の経路を介して電波として送信し、上記複数の受信手段は上記複数の異なる経路を介した電波を上記受信用アンテナを介して受信してからパラレル−シリアル変換手段にて一つのシリアル情報に戻すことを特徴とする請求項７記載の信号送受信装置。
【請求項１４】
上記各受信手段はそれぞれＣ／Ｎ測定手段を備え、Ｃ／Ｎ比較手段により測定Ｃ／Ｎが比較され、上記各経路のＣ／Ｎの大きい順に優先順位の高い情報を上記送信側で割り当てることを特徴とする請求項７記載の信号送受信装置。
【請求項１５】
同一地点から別の同一地点に向けて通信を行うための信号送受信方法において、
送信用アンテナの複数の指向性に基づき、反射経路を含む相互に異なる複数の経路を介して複数の異なる情報を送信し、上記送信用アンテナの複数の指向性に対応した複数の指向性を備える受信用アンテナで多重化信号として受信することを特徴とする信号送受信方法。
【請求項１６】
上記受信用アンテナは、上記送信用アンテナ側から送られるトレーニング列を受信して、上記受信用アンテナ側の係数を決定して受信指向性を設定することを特徴とする請求項１５記載の信号送受信方法。
【請求項１７】
上記トレーニング列を受信したアンテナを送信用アンテナとして用い、上記決定された受信用アンテナ側の係数を利用して送信用アンテナの送信指向性を設定することを特徴とする請求項１６記載の信号送受信方法。
【請求項１８】
上記複数の異なる情報は一つの情報を複数段に分割して得られた複数のパラレル情報であり、上記受信用アンテナで多重化信号として受信してから一つのシリアル情報に戻すことを特徴とする請求項１５記載の信号送受信方法。
【請求項１９】
上記送信用アンテナ及び上記受信用アンテナには、上記経路の変化又は電波の到来方向の変化に追従する１組のアレーアンテナを用いることを特徴とする請求項１５記載の信号送受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯用電話システム、コードレス電話システム、屋内無線通信システムに適用して好適な信号送受信装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信の帯域幅は有限であるので、周波数利用効率の高い無線システムを開発することが従来より行われている。このため、複数の異なる情報を合成して伝送する多重化技術が広く知られるようになった。多重化技術としては、周波数分割多重化（Frequency- Division Multiplex：ＦＤＭ）、時分割多重化（Time-Division Mutiplex：ＴＤＭ）、符号分割多重化（Code-Division Multiplex:ＣＤＭ）がある。
【０００３】
ＦＤＭは、各変調波が別個の副搬送波を変調し、そして副搬送波はその周波数がある幅だけ離れているような通信方法である。すなわち、このＦＤＭでは、それぞれ重複しない周波数領域を占有する信号が加え合わされる。このように、異なった周波数帯域を用いることによって、同一の伝送路で二つまたはそれ以上の別個の信号を伝送できる。希望の信号は、フィルタにより取り出される。この方式による多重化では、同期を必要としない。
【０００４】
ＴＤＭは、送信装置が、その端末装置を間欠的に共通のチャネルに接続し、そして自動的な分配機能によって特定の受信装置にチャネルを確立するような通信方法である。具体的には、高速のバーストに圧縮した信号を、時間的に重複しないようにそれぞれ特定のタイムスロットに配置する。希望の信号は、そのタイムスロットを抜き出して再生される。これは、タイミングの基準が必要であるため、システムを同期している。
【０００５】
ＣＤＭは、周波数−時間領域で重畳される以前に与えられる、それぞれの信号の固有の標識（識別可能な性質あるいは符号）を用いた多重通信方法である。多重分離は、既知の基準信号との相号相関特性を利用して行われる。扱われる信号は通常ディジタルである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような、ＦＤＭ，ＴＤＭ，ＣＤＭでは、情報が多重化されると、元の情報の帯域幅よりも広い帯域を必要としてしまう。例えば、ＴＤＭにおいて、３２Ｋｂｐｓで４チャネル分の信号を伝送しようとすると、３２Ｋｂｐｓ×４という帯域を必要とし、伝送レートが非常に高くなってしまう。
【０００７】
このように、従来、同一地点から別の同一地点に向けて、同一帯域内で同時に情報を伝送しようとすると、元の情報の帯域幅と比べて帯域を広げずに伝送することができなかった。このため、帯域幅があまりないと納められるチャネル数が少なくなってしまう。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、情報の帯域幅を広げることなく同一周波数で多重化を実現して周波数利用効率を上げられ、かつ大容量の無線通信システムを実現させる信号送信装置及び信号送信方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る信号送受信装置は、上記課題を解決するために、同一地点から別の同一地点に向けて通信を行う信号送受信装置において、複数の指向性を有する送信用アンテナと、上記送信用アンテナの各指向性に対応する複数の送信手段と、上記送信用アンテナの各指向性に対応する複数の指向性を有する受信用アンテナと、上記受信用アンテナの各指向性に対応する複数の受信手段とを備え、上記複数の送信手段から上記送信用アンテナの複数の指向性に基づき、反射経路を含む相互に異なる複数の経路を介して送信された複数の異なる情報を上記複数の指向性を有する受信用アンテナを介して上記複数の受信手段に多重化信号として受信させる。
複数の送信手段は、送信用アンテナの複数の指向性に基づき、反射経路を含む相互に異なる複数の経路を介して複数の異なる情報を送信し、複数の受信手段は複数の指向性を有する受信用アンテナを介して上記複数の異なる情報を多重化信号として受信する。
【００１０】
本発明に係る信号送受信方法は、上記課題を解決するために、同一地点から別の同一地点に向けて通信を行うための信号送受信方法において、送信用アンテナの複数の指向性に基づき、反射経路を含む相互に異なる複数の経路を介して複数の異なる情報を送信し、上記送信用アンテナの複数の指向性に対応した複数の指向性を備える受信用アンテナで多重化信号として受信する。
送信用アンテナの複数の指向性に基づき、反射経路を含む相互に異なる複数の経路を介して複数の異なる情報を送信し、複数の指向性を有する受信用アンテナを介して上記複数の異なる情報を多重化信号として受信する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る信号送受信装置及び方法のいくつかの実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
先ず、第１の実施例について説明する。この第１の実施例は、同一地点から別の同一地点に向けて同一周波数、同一時刻、同一帯域内で異なる３つの送信情報を伝送する信号送受信システムである。
【００１３】
図１に示すように、この信号送受信システム１は、３つの異なる送信情報ＴA，送信情報ＴB，送信情報ＴCを３つの送信機１１A，送信機１１B，送信機１１Cから送信アンテナ部１２を使って３つの異なる経路ＰA，経路ＰB，経路ＰCを通して多重化送信する信号送信装置１０と、３つの異なる経路ＰA，経路ＰB，経路ＰCを通って多重化送信されてきた３つの異なる送信情報ＴA，送信情報ＴB，送信情報ＴCを受信アンテナ部２１を使って受信機２２A，受信機２２B，受信機２２Cで受信し、３つの異なる受信情報ＲA，受信情報ＲB，受信情報ＲCを得る信号受信装置２０とを備えて成る。
【００１４】
ここで、送信情報ＴA，送信情報ＴB，送信情報ＴCは、同一周波数の電波により伝送される。送信経路が同一であれば、これらの電波は互いに干渉を引き起こしてしまうので、高品質での伝送は困難である。また、上述したＦＤＭ、ＴＤＭ、ＣＤＭによる多重化伝送では、元の情報帯域幅よりも広い帯域幅を必要とする。
【００１５】
そこで、この信号受信システムでは、経路を独立に異ならせ、異なる経路を通る電波に異なる情報をそれぞれ乗せるような経路分割多重化方法と呼べる多重化方法をとる。
【００１６】
信号送信装置１０側の送信アンテナ部１２は、３個の指向性アンテナ１２A，指向性アンテナ１２B，指向性アンテナ１２Cを備えて成り３個の異なる指向性を持つ。また、信号受信装置２０側の受信アンテナ部２１も、３個の指向性アンテナ２１A，指向性アンテナ２１B，指向性アンテナ２１Cを備えて成り、３個の異なる指向性を持つ。
【００１７】
送信側の指向性アンテナ１２A，指向性アンテナ１２B，指向性アンテナ１２Cは、対応する受信用の指向性アンテナ２１A，指向性アンテナ２１B，指向性アンテナ２１Cの指向性の経路に合わせて指向性を設定してある。また、受信用の指向性アンテナ２１A，指向性アンテナ２１B，指向性アンテナ２１Cは、異なる経路を通った信号の強度を十分小さなレベルに抑圧する。
【００１８】
ここで、上記経路分割多重化方法の原理について説明する。携帯電話や、コードレス電話システムにおいて、受信アンテナに到来する電波はただ一通りのみの経路を通って到来しているのではなく、複数の経路を通って到来している。
【００１９】
例えば、図２に示すように、部屋３０の中に、独立な３つの経路ＰA，経路ＰB，経路ＰCが存在しているとする。受信側の無指向性アンテナ３２は、送信側の無指向性アンテナ３１から独立な３つの経路ＰA，経路ＰB，経路ＰCを通って送信されてきた３つの信号の重ね合わさった信号を受信している。
【００２０】
そこで、図３に示すように、独立な３つの経路ＰA，経路ＰB，経路ＰCのそれぞれに対して、送信点３３及び受信点３４で１組ずつの指向性アンテナを割り当てるようにする。すなわち、経路ＰAには１組の指向性アンテナを、経路ＰBには１組の指向性アンテナを、経路ＰCには１組の指向性アンテナを割り当て、それぞれ独立な情報を伝送させる。これによって、同一周波数を用いて、同一位置のアンテナに対して互いに独立な通信路を確保する。
【００２１】
上記第１の実施例となる信号送受信システム１でも、独立な３つの経路ＰA，経路ＰB，経路ＰCに対して、信号送信装置１０と信号受信装置２０で１組ずつの指向性アンテナを割り当てている。すなわち、経路ＰAには指向性アンテナ１２Aと指向性アンテナ２１Aを、経路ＰBには指向性アンテナ１２Bと指向性アンテナ２１Bを、経路ＰCには指向性アンテナ１２Cと指向性アンテナ２１Cとを割り当てて、異なる３つの経路を通る電波に異なる情報をそれぞれ乗せ、これによって同一周波数を用いて、異なる３つの情報を多重送信する。
【００２２】
したがって、この第１の実施例となる信号送受信システム１では、周波数帯域を広げることなく、かつ干渉を防止しながら通信容量を増大させることができる。このため、経路の数に比例して周波数利用効率を増加できる。
【００２３】
なお、上記信号送受信システム１では、送信用の指向性アンテナ１２A，指向性アンテナ１２B，指向性アンテナ１２Cの送信指向性と受信用の指向性アンテナ２１A，指向性アンテナ２１B，指向性アンテナ２１Cの受信指向性を各経路ＰA，経路ＰB，経路ＰCの方向にそれぞれ適切に設定しなければならない。通信の開始時に指向性を設定する手順が必要で、あてずっぽうな指向性を設定しても通信が成立しない。
【００２４】
八木アンテナなどの固定指向性のアンテナを使用する場合は、受信側を無指向性として、送信側で素子を回転して受信側が適切に受信できる方向を探すことができる。したがって、この方法では送信アンテナの指向性の向きを先に設定することもできる。なお、どちらを先に設定してもよい。
【００２５】
また、経路ＰA，経路ＰB，経路ＰCの変化又は到来方向の変化に対して、受信側の指向性アンテナ２１A，指向性アンテナ２１B，指向性アンテナ２１Cの指向性を追従させるために、該受信側の指向性アンテナ２１A，指向性アンテナ２１B，指向性アンテナ２１Cをサーボモータで機械的に回転させるようにしてもよい。
【００２６】
図４に、一つの指向性アンテナ３５を一つのサーボモータ３６で機械的に回転させるための制御装置を示す。この制御装置にて、上記アンテナ３５からの受信信号Ｙ（ｔ）は、受信電力検出回路３７に供給され、受信電力検出出力ｙ（ｔ）＝｜Ｙ（ｔ）｜2が計算される。モータ制御パルス発生回路３８は、受信電力検出出力ｙ（ｔ）に基づいてモータ制御パルスＣ（ｔ）を発生して、サーボモータ３６に供給する。そして、サーボモータ３６は、上記モータ制御パルスＣ（ｔ）に応じて上記アンテナ３５を右又は左に所定のピッチで回転する。
【００２７】
モータ制御パルス発生回路３８はコントロール回路をなし、図５のフローチャートにしたがって、上記制御装置の動作を制御する。先ず、ステップＳ１ではモータ制御パルスの初期値をＣ＝１として設定し、ステップＳ２でサーボモータ３６に上記モータ制御パルスを伝える。
【００２８】
すると、サーボモータ３６は上記アンテナ３５を例えば右回りに１ピッチ分回転する。ここで、右回りへの回転はモータ制御パルスＣ（ｔ）が＋１のときに行われ、左回りへの回転はモータ制御パルスＣ（ｔ）が−１のときに行われる。
【００２９】
そして、上記アンテナ３５が回転されたとき、モータ制御パルス発生回路３８は受信電力検出回路３７で検出した受信電力検出出力ｙ（ｔ）が増加したか否かを判定する。ここで、受信電力検出出力ｙ（ｔ）の増加を判定したとき、モータ制御パルス発生回路３８は、ステップＳ４でモータ制御パルスＣを更新する。一方、受信電力検出出力ｙ（ｔ）の増加を判定できないとき、モータ制御パルス発生回路３８は、ステップＳ５でモータ制御パルスＣを例えば＋１してサーボモータ３６の回転を制御し、上記アンテナ３５を１ピッチ分だけ回転させる。そして、ステップＳ２からステップＳ５までを繰り返す。
【００３０】
また、指向性アンテナが複数、例えば２本ある場合には、図６に示すように、アンテナ３５A又はアンテナ３５B、サーボモータ３６A又はサーボモータ３６Bの組毎に、受信電力検出回路３７A又は受信電力検出回路３７B、モータ制御パルス発生回路３８A又はモータ制御パルス発生回路３８Bを持たせればよい。
【００３１】
なお、送信アンテナ部１２の指向性は、受信アンテナ部２１の指向性を設定してから、送信アンテナ部１２の各指向性アンテナを図４，図６のような制御装置により、回転制御し各受信機のＣ／Ｎが最大となるように設定すればよい。
【００３２】
また、３個の受信機２２A，受信機２２B，受信機２２Cは、それぞれＣ／Ｎ測定回路を備える。これらの比較結果は、Ｃ／Ｎ比較回路２３により比較され、各経路ＰA，経路ＰB，経路ＰCのＣ／Ｎの大きい順に、送信装置１０は優先順位の高い情報を送信機１１A，送信機１１B，送信機１１Cに割り当てる。
【００３３】
次に、第２の実施例について説明する。この第２の実施例は、同一地点から別の同一地点に向けて、同一周波数、同一時刻、同一帯域内で、パラレル変換された異なる３つの情報を伝送する信号送受信システムである。
【００３４】
図７に示すように、この信号送受信システム４０は、一つのシリアル送信情報Ｔ0をシリアル−パラレル変換器４６で３つのパラレル信号に変換し、３つの送信機４７A，送信機４７B，送信機４７Cから送信アンテナ部４８の指向性アンテナ４８A，指向性アンテナ４８B，指向性アンテナ４８Cを使って３つの異なる経路ＰA，経路ＰB，経路ＰCを通して経路分割多重化送信する信号送信装置４５と、３つの異なる経路ＰA，経路ＰB，経路ＰCを通って経路分割多重化送信されてきた３つのパラレル送信情報を受信アンテナ部５１の指向性アンテナ５１A，指向性アンテナ５１B，指向性アンテナ５１Cを使って受信機５２A，受信機５２B，受信機５２Cで受信し、パラレル−シリアル変換器５３でシリアルの一つの受信情報Ｒ0に変換する信号受信装置５０とを備えて成る。
【００３５】
ここで、信号送信装置４５側の送信用の指向性アンテナ４８A，指向性アンテナ４８B，指向性アンテナ４８Cも上記第１の実施例と同様に、対応する信号受信装置５０側の受信用の指向性アンテナ５１A，指向性アンテナ５１B，指向性アンテナ５１Cの指向性の経路に合わせて指向性を設定してある。また、受信用の指向性アンテナ５１A，指向性アンテナ５１B，指向性アンテナ５１Cは、異なる経路を通った信号の強度を十分小さなレベルに抑圧する。
【００３６】
したがって、この信号送受信システム４０によれば、一つの送信情報Ｔ0を３つのパラレル情報に変換してから、独立な３つの経路ＰA，経路ＰB，経路ＰCを通して経路分割多重化送信し、受信側では３つのパラレル情報を一つのシリアルな受信情報に変換しているので、同じ情報レートならば１／３の帯域で情報を伝送できる。また、帯域幅を同じにするなら３倍の情報を伝送できる。すなわち、この信号送受信システム４０は、経路の数に比例して周波数利用効率を高めることができる。
【００３７】
ここで、この信号送受信システム４０でも、送信用の指向性アンテナの送信指向性と受信用の指向性アンテナの受信指向性を各経路の方向にそれぞれ適切に向けて置かなければならない。通信の開始時に指向性を設定する手順が必要であり、その手順は上記第１の実施例の信号送受信システム１と同様である。
【００３８】
また、経路ＰA，経路ＰB，経路ＰCの変化又は到来方向の変化に対して、受信側の指向性アンテナ５１A，指向性アンテナ５１B，指向性アンテナ５１Cの指向性を追従させるために、該受信側の指向性アンテナ５１A，指向性アンテナ５１B，指向性アンテナ５１Cを図４〜図６を用いて説明したようにサーボモータで機械的に回転させるようにしてもよい。
【００３９】
なお、送信アンテナ部４８の指向性は、受信アンテナ部５１の指向性を設定してから、送信アンテナ部４８の各指向性アンテナを図４，図６のような制御装置により、回転制御し各受信機のＣ／Ｎが最大となるように設定すればよい。
【００４０】
次に、第３の実施例について説明する。この第３の実施例は、同一地点から別の同一地点に向けて、同一周波数、同一時刻、同一帯域で異なる二つの情報を伝送する信号送受信システムであるが、送信側及び受信側でアレーアンテナを用いている。
【００４１】
図８に示すように、この信号送受信システム６０は、二つの異なる送信情報ＴA，送信情報ＴBを二つの送信機６３A，送信機６３Bから送信用アレーアンテナ６４を使って二つの異なる経路ＰA，経路ＰBを通して経路分割多重送信する信号送信装置６２と、二つの異なる経路ＰA，経路ＰBを通して経路分割多重送信されてきた二つの異なる送信情報ＴA，送信情報ＴBを受信用アレーアンテナ７１を使って受信機７６A，受信機７６Bで受信し、二つの異なる受信情報ＲA，受信情報ＲBを得る信号受信装置７０とを備えて成る。
【００４２】
アレーアンテナとは、複数のセンサアレイ素子を配列し、各センサアレイ素子に与えるゲイン係数を調整することによって、置かれた電波環境に対応させて指向性をアダプティブに変化させる機能を持つアンテナのことである。
【００４３】
送信用アレーアンテナ６４は、送信機６３Aを介した送信情報ＴAに係数ＧA1，係数ＧA2，・・・係数ＧAnを乗算する係数乗算器６６1，係数乗算器６６2，・・・係数乗算器６６nと、送信機６３Bを介した送信情報ＴBに係数ＧB1，係数ＧB2，・・・係数ＧBnを乗算する係数乗算器６７1，係数乗算器６７2，・・・係数乗算器６７nと、上記係数乗算器６６1及び係数乗算器６７1，係数乗算器６６2及び係数乗算器６７2，及び係数乗算器６６n及び係数乗算器６７nで係数が乗算された乗算結果をそれぞれ加算する加算器６８1，加算器６８2，・・・加算器６８nと、これらの加算器６８1，加算器６８2，・・・加算器６８nからの加算出力の内、上記係数ＧA1，係数ＧA2，・・・係数ＧAnが乗算されることによって一方の出力を経路ＰAを介し、また上記係数ＧB1，係数ＧB2，・・・係数ＧBnが乗算されることによって他方の出力を経路ＰBを介して受信用アレーアンテナ７１に電波として送信するセンサアレイ素子６９1，センサアレイ素子６９2，・・・センサアレイ素子６９nとを備えて成る。
【００４４】
また、受信用アレーアンテナ７１は、経路ＰA及び経路ＰBを介して送信されてきた送信情報ＴA及び送信情報ＴBに関する上記電波を情報信号に変換するセンサアレイ素子７２1，センサアレイ素子７２2，・・・センサアレイ素子７２nと、センサアレイ素子７２1，センサアレイ素子７２2，・・・センサアレイ素子７２nからのｎ個のパラレル出力に係数ＧA1，係数ＧA2，・・・係数ＧAnを乗算する係数乗算器７３1，係数乗算器７３2，・・・係数乗算器７３nと、上記ｎ個のパラレル出力に係数ＧB1，係数ＧB2，・・・係数ＧBnを乗算する係数乗算器７４1，係数乗算器７４2，・・・係数乗算器７４nと、上記係数乗算器７３1，係数乗算器７３2，・・・係数乗算器７３nの出力を合成する加算器７５Aと、上記係数乗算器７４1，係数乗算器７４2，・・・係数乗算器７４nの出力を合成する加算器７５Bとを備えて成る。
【００４５】
ここで、受信用アレーアンテナ７１は、図９に示すような指向特性を持つように、上記係数ＧA1，係数ＧA2，・・・係数ＧAn、上記係数ＧB1，係数ＧB2，・・・係数ＧBnを調整する。
【００４６】
すなわち、受信用アレーアンテナ７１は、経路ＰAに対して実線で示すような指向性を持つように上記係数ＧA1，係数ＧA2，・・・係数ＧAnを調整する。また、受信用アレーアンテナ７１は、経路ＰBに対して破線で示すような指向性を持つように上記係数ＧB1，係数ＧB2，・・・係数ＧBnを調整する。ここで、経路ＰAに対する実線で示す指向性は、経路ＰBに対してはヌル点を持つ。また、経路ＰBに対する破線で示す指向性は、経路ＰAに対してはヌル点を持つ。このように、互いの経路に対する場合、必ずしもローブは鋭い必要はなく、異なる経路の信号を十分な振幅まで減衰させるような指向性を持っていれば良い。
【００４７】
そして、受信用アレーアンテナ７１において、加算器７５Aが出力する出力電圧ｙA（ｔ）は、センサアレイ素子７２1，センサアレイ素子７２2，・・・センサアレイ素子７２nからの入力電圧をｘAi（ｔ）とすれば、
ｙA（ｔ）＝ΣＧAiｘAi（ｔ）    （ただし、ｉは１からｎまでである。）
となる。
【００４８】
また、加算器７５Bが出力する出力電圧ｙB（ｔ）は、上記センサアレイ素子７２1，センサアレイ素子７２2，・・・センサアレイ素子７２nから入力電圧をｘBi（ｔ）とすれば、
ｙB（ｔ）＝ΣＧBiｘBi（ｔ）    （ただし、ｉは１からｎまでである。）
となる。
【００４９】
そして、受信機７６Aは、上記出力電圧ｙA（ｔ）から受信情報ＲAを得る。また、受信機７６Bは、上記出力電圧ｙB（ｔ）から受信情報ＲBを得る。
【００５０】
ここで、上記各係数は、必要な経路の信号のＣ／Ｎが最大となるように、またＢＥＲが最小となるように決められる。このとき、指向性は、希望波の到来方向には利得が大きく、別の経路を通った到来波方向の利得は上述したヌル点のように小さくなるように設定される。
【００５１】
また、このアレーアンテナで送信指向性と受信指向性を各経路の方向に適切に向ける設定手順は、アレーアンテナでは指向性パターンの自由度が大きすぎるので、受信アンテナの指向性から設定していく。これは、送信パターンではどの方向に強く送出し、どの方向には送出しないというパターンの設定がはじめのうちは不明であるからである。
【００５２】
アレーアンテナの場合、一つのセンサアレイ素子のみを使用すると無指向性パターンを作れる。無指向性で送信して受信側で適切な指向性をいくつか選び出すことができる。その後、送信アンテナの指向性を適切に設定して各経路の方向に向けて別々の情報を送出すればよい。
【００５３】
このようなアレーアンテナにおける送受各組のアンテナの指向性の設定方法の具体例について図１０を参照しながら説明する。この方法は、送受アンテナの対が指向性を対向させる方法である。
【００５４】
先ず、受信アンテナの指向性から設定するが、始めに図１０の（Ａ）に示すように、送信アンテナを無指向性とするように係数乗算器６６1，係数乗算器６６2，・・・係数乗算器６６n、及び係数乗算器６７1，係数乗算器６７2，・・・係数乗算器６７nで適切な係数ＧA1，係数ＧA2，・・・係数ＧAn、及び係数ＧB1，係数ＧB2，・・・係数ＧBnを用い、一つのセンサアレイ素子６９のみを使用する。
【００５５】
そして、センサアレイ素子７２nが、経路ＰA，経路ＰBのうち、最適な経路ＰAに指向性を合わせるように、係数乗算器７３1，係数乗算器７３2，・・・係数乗算器７３nで適切な係数ＧA1，係数ＧA2，・・・係数ＧAnを与える。
【００５６】
また、センサアレイ素子７２nが、経路ＰA，経路ＰBのうち、最適な経路ＰBに指向性を合わせるように、係数乗算器７４1，係数乗算器７４2，・・・係数乗算器７４nで適切な係数ＧB1，係数ＧB2，・・・係数ＧBnを与える。これで受信アンテナの指向性の設定が終了する。
【００５７】
次に、図１０の（Ｂ）のようにして、送信アンテナの指向性を設定する。受信アンテナの指向性は上記手順で既に設定した指向性とする。
【００５８】
あらかじめ決められた係数を送信アンテナの係数に与え、トレーニング列を送信し、そのときの受信出力のＣ／Ｎを求める。
【００５９】
そして、別の係数を送信アンテナの係数に与え、同様に受信出力のＣ／Ｎを求める。この操作を複数回繰り返し、最良のＣ／Ｎを与える係数を二つ選び、センサアレイ素子６９nにそれぞれ設定する。
【００６０】
ここで、送信用アレイアンテナ６４の指向性を、受信側で各経路について十分なＣ／Ｎを確保できるような指向性とするためには、受信側のＣ／Ｎの情報又はＢＥＲなどの誤差情報を送信側にフィードバックする必要がある。
【００６１】
なお、上記アレーアンテナの指向性を制御するには、最小平均２乗誤差（Least Mean Square Error：ＬＭＳ）法、拘束付き電力最小化（Constrained Power Minimization：ＣＰＭ）法、定モジュラスアルゴリズム（Constant Modulus Algorithm：ＣＭＡ）法等がある。
【００６２】
このうち、ここではＬＭＳ法を用いて、上述したようにトレーニング列を送信し、そのときの受信出力のＣ／Ｎを求めている。トレーニング列は、時間波形として刻刻の電圧値として与えられる。このトレーニング列をｒ（ｔ）とすると、受信側では、誤差ε（ｔ）、すなわち、このｒ（ｔ）と実際の出力ｙ（ｔ）との差ε（ｔ）＝ｙ（ｔ）−ｒ（ｔ）の２乗平均値を最小にするように係数を制御する。
【００６３】
また、上記送受各組のアンテナ指向性の設定方法としては、以下に、図１１を用いて説明するような具体例もある。ここでは、送受信周波数が同一で、交互に送受している場合を示す。
【００６４】
先ず、図１１の（Ａ）に示すように、送信側ＴＸを無指向性にし、受信側ＲＸで係数を制御して指向性を決定する。次に、図１１の（Ｂ）に示すように、送受信を入れ替える。この際、送信側ＴＸの係数として、受信時に用いた係数を使用する。これまで、送信側であったアンテナは受信側に切り替わるので、その係数を求める。そして、図１１の（Ｃ）に示すように、再び送受信を入れ替えて、送信側として係数を使用する。
【００６５】
なお、この第３の実施例となる信号送受システムにおいて、送信機６３A，送信機６３Bに入力する送信情報ＴA，送信情報ＴBを前段でパラレルに変換された情報としてもよい。すなわち、元々送信情報ＴA，送信情報ＴBは、同一のシリアルの情報であり、前段のシルアル−パラレル変換器にて、二つのパラレルの送信情報ＴA，送信情報ＴBに変換され、送信用アレーアンテナ６４によって経路ＰA，経路ＰBを通すように信号受信装置７０に送信される。そして、信号受信装置７０では、受信機７６A，受信機７６Bで得られた受信情報ＲA，受信情報ＲBを後ろ段のパラレル−シリアル変換器によって合成し、一つの受信情報を得る。
【００６６】
この場合にも、上記信号送受システム４０と同じように、経路の数に比例して周波数利用効率を高めることができる。
【００６７】
また、２個の受信機７６A，受信機７６Bは、それぞれＣ／Ｎ測定回路を備える。これらの比較結果は、Ｃ／Ｎ比較回路７７により比較され、各経路ＰA，経路ＰのＣ／Ｎの大きい順に、信号送信装置６２は送信順位の高い情報を送信機６３A，送信機６３Bに割り当てる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明に係る信号送受信装置は、複数の送信手段が送信用アンテナの複数の指向性に基づき、反射経路を含む相互に異なる複数の経路を介して複数の異なる情報を送信し、複数の受信手段が複数の指向性を有する受信用アンテナを介して上記複数の異なる情報を多重化信号として受信するので、情報の帯域幅を広げることなく同一周波数で多重化を実現して周波数利用効率を上げることができ、かつ大容量の無線通信システムを実現できる。
【００６９】
また、本発明に係る信号送受信方法は、送信用アンテナの複数の指向性に基づき、反射経路を含む相互に異なる複数の経路を介して複数の異なる情報を送信し、複数の指向性を有する受信用アンテナを介して上記複数の異なる情報を多重化信号として受信するので、情報の帯域幅を広げることなく同一周波数で多重化を実現して周波数利用効率を上げることができ、かつ大容量の無線通信システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る信号送受信装置及び方法の第１の実施例のブロック図である。
【図２】上記第１の実施例となる信号送受信システムの原理動作を説明するための図である。
【図３】上記第１の実施例となる信号送受信システムの原理動作を説明するための図である。
【図４】上記第１の実施例で受信側アンテナを機械的に回転する制御装置の構成図である。
【図５】上記図４に示した制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】上記受信側アンテナが二つある場合の制御装置の構成図である。
【図７】本発明に係る信号送受信装置及び方法の第２の実施例のブロック図である。
【図８】本発明に係る信号送受信装置及び方法の第３の実施例のブロック図である。という。
【図９】上記第３の実施例に用いる受信用アレーアンテナの指向特性図である。
【図１０】上記第３の実施例でアレーアンテナの指向性を設定する手順の具体例を説明するため図である。
【図１１】上記第３の実施例でアレーアンテナの指向性を設定する手順の他の具体例を説明するため図である。
【符号の説明】
１  信号送受信システム、１０  信号送信装置、１１  送信機、１２  送信用指向性アンテナ、２０  信号受信装置、２１  受信用指向性アンテナ、２２  受信機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003709639.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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