(57)【要約】【課題】  送信機と受信機が見通し環境であっても、中継器に新たな機能を付加することなくＭＩＭＯ中継伝送を行い、受信機で復調できるようにする。【解決手段】  情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信する手段とを有する送信機と、送信機から送信された無線信号を中継して再送信する手段を有する複数の中継器と、複数の中継器から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、各アンテナの受信信号からアンテナごとの伝搬路推定を行い、複数の送信系列対応の信号に分離する手段と、分離された信号をそれぞれ復調する手段と、復調された各信号を合成して情報信号に対応する信号を出力する手段とを有する受信機とを備え、送信機および受信機の各アンテナとして、複数の中継器に対して互いに異なる指向性利得を有する指向性アンテナを用いる。【選択図】        図１
2006148482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機に入力する情報信号を複数の送信系列に分割し、複数の中継器に対して互いに異なる指向性利得を有する複数の指向性アンテナから、前記分割された前記情報信号を同一周波数の無線信号として個別に送信し、
前記送信機から送信された無線信号を複数の中継器で中継して再送信し、
前記複数の中継器に対して互いに異なる指向性利得を有する受信機の複数の指向性アンテナで、前記複数の中継器から送信された無線信号を受信し、各アンテナの受信信号からアンテナごとの伝搬路推定を行って前記複数の送信系列対応の信号に分離し、分離された信号をそれぞれ復調し、復調された各信号を合成して前記情報信号に対応する信号を出力する
ことを特徴とする無線中継伝送方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無線中継伝送方法において、
前記送信機または前記受信機の指向性アンテナは、前記複数の中継器に対する指向性利得または信号位相を可変設定できるフェーズドアレイアンテナであることを特徴とする無線中継伝送方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の無線中継伝送方法において、
前記複数の中継器は、同期した参照信号を用いて、それぞれ受信した無線信号の周波数を同一周波数の信号に変換して再送信することを特徴とする無線中継伝送方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の無線中継伝送方法において、
前記送信機および受信機は地上に配置され、前記中継器は衛星軌道上の衛星中継器であることを特徴とする無線中継伝送方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の無線中継伝送方法において、
前記複数の中継器は、それぞれ２以上の中継器からなる多段中継を行う構成であり、対向する中継器の中継送信アンテナと中継受信アンテナが相互方向に指向性を有することを特徴とする無線中継伝送方法。
【請求項６】
情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された前記情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信する手段とを有する送信機と、
前記送信機から送信された無線信号を中継して再送信する手段を有する複数の中継器と、
前記複数の中継器から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、各アンテナの受信信号からアンテナごとの伝搬路推定を行い、前記複数の送信系列対応の信号に分離する手段と、分離された信号をそれぞれ復調する手段と、復調された各信号を合成して前記情報信号に対応する信号を出力する手段とを有する受信機とを備え、
前記送信機および受信機の各アンテナは、前記複数の中継器に対して互いに異なる指向性利得を有する指向性アンテナであることを特徴とする無線中継伝送システム。
【請求項７】
請求項６に記載の無線中継伝送システムにおいて、
前記送信機または前記受信機の指向性アンテナは、前記複数の中継器に対する指向性利得または信号位相を可変設定できるフェーズドアレイアンテナであることを特徴とする無線中継伝送システム。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の無線中継伝送システムにおいて、
前記複数の中継器は、同期した参照信号を用いて、それぞれ受信した無線信号の周波数を同一周波数の信号に変換して再送信する構成であることを特徴とする無線中継伝送システム。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の無線中継伝送システムにおいて、
前記送信機および受信機は地上に配置され、前記中継器は衛星軌道上の衛星中継器であることを特徴とする無線中継伝送システム。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の無線中継伝送システムにおいて、
前記複数の中継器は、それぞれ２以上の中継器からなる多段中継を行う構成であり、対向する中継器の中継送信アンテナと中継受信アンテナが相互方向に指向性を有する指向性アンテナであることを特徴とする無線中継伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中継器（例えば衛星中継器）を介して送受信機間でＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output) 通信を行う無線中継伝送方法および無線中継伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＭＯ通信は、送信データを複数のアンテナに分配して送信し、複数のアンテナを用いて受信した信号から信号処理によって受信データを得る方式である。このようなＭＩＭＯ通信では、送信データを１本のアンテナから送信する方式に比べて、理想的には送信アンテナ数倍のデータ量を伝送することができるため、無線周波数当たりの通信容量が高い方式として期待されている。
【０００３】
ＭＩＭＯ通信の分野では無線中継伝送システムが提案されているが、特許文献１によれば、送信機と受信機が見通せる環境（見通し環境）では、ＭＩＭＯ通信に用いる送受アンテナ数を増やしても、マルチパス環境にＭＩＭＯを適用する場合ほど通信容量の増加が見込めないことが提起されている。そこで、何らかの制御信号を用いて、送信機と受信機間が見通し環境であると判断された場合、多地点の中継器を介して送信機と受信機間の信号を中継することにより、人為的にマルチパス環境を形成し、送受アンテナ数の増加に応じた通信容量の向上を図るようにしている。
【０００４】
図８は、従来の無線中継伝送システムの構成例を示す（特許文献１）。ここでは、送信機と受信機でそれぞれ２本のアンテナを用いるものとする。また、送信機と受信機間には２つの中継器が配置されるものとする。
【０００５】
図において、送信機１０は、情報信号とトレーニング信号を含む送信データＳＤを入力し、Ｓ／Ｐ変換回路１１でシリアル／パラレル変換し、２系統のデータ信号ＳＤ１，ＳＤ２に振り分ける。変調回路１２−１，１２−２は、各系統のデータ信号ＳＤ１，ＳＤ２をそれぞれ変調し、２系統の変調信号ＳＴ１，ＳＴ２として出力する。周波数変換回路１３−１，１３−２は、発振回路１４で生成される共通参照信号を用いて、各系統の変調信号ＳＴ１，ＳＴ２をそれぞれ周波数変換し、同一無線周波数の変調信号として送信アンテナ１５−１，１５−２から送信する。
【０００６】
送信アンテナ１５−１，１５−２から送信された変調信号は、中継器５０−１および中継器５０−２の各中継受信アンテナ５１−１，５１−２でそれぞれ受信される。中継器５０−１，５０−２では、それぞれ受信信号をバッファリング回路５３−１，５３−２に取り込み、送信機１０または受信機３０からの制御信号に応じて、受信信号を中継するか非中継するかを選択する。中継器５０−１，５０−２は、中継することになった受信信号のみを中継送信アンテナ５２−１，５２−２から送信する。
【０００７】
中継送信アンテナ５２−１，５２−２から送信された中継信号は、受信機３０の受信アンテナ３１−１，３１−２で受信され、２系統の受信信号が得られる。周波数変換回路３２−１，３２−２は、発振回路３３で生成される共通参照信号を用いて、各系統の受信信号をそれぞれ所定の周波数の受信信号ＳＲ１，ＳＲ２に周波数変換する。信号分離回路３４は、周波数変換された受信信号ＳＲ１，ＳＲ２に含まれるトレーニング信号を用いて伝搬路行列を推定し、その伝搬路行列を用いて受信信号を干渉補償し、送信機１０から送信された２系統の変調信号ＳＴ１，ＳＴ２を抽出する。なお、トレーニング信号を用いた干渉補償技術は、例えば特許文献１に示されるＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error)方式などを用いることができる。
【０００８】
信号分離回路３４で抽出された変調信号ＳＴ１，ＳＴ２は、それぞれ復調回路３５−１，３５−２に入力され、復調される。復調後の信号は、送信機１０で変調された２系統のデータ信号ＳＤ１，ＳＤ２と理想伝搬環境では一致する。したがって、Ｐ／Ｓ変換回路３６で復調された各系統のデータ信号ＳＤ１，ＳＤ２をパラレル／シリアル変換することにより、送信データＳＤを復元することができる。
【０００９】
このような無線中継伝送システムにおいて、送信機１０と受信機３０が見通し環境である場合、従来技術では中継器５０−１，５０−２のバッファリング回路５３−１，５３−２で遅延調整した信号を中継することにより、マルチパス環境（見通し外環境と等価）を人為的に作成する方法がとられている。
【特許文献１】特開２００３−１９８４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
中継器を用いて人為的にマルチパス環境を作成する方法では、送受アンテナ数の増加に応じてＭＩＭＯ通信による伝送容量は向上するものの、中継器に新たにバッファリング機能や中継制御機能が必要になる。しかし、衛星通信システムのように中継器として衛星を用いる場合、中継器の重量や消費電力がシステムコストに大きく影響を及ぼすことになり、中継器をできるだけ簡易な構成としたい要望がある。この中継器の簡易化に当たっては、バッファリング機能や中継制御機能を新しく付加することは望ましくない。
【００１１】
そこで、中継器を複雑にすることなく見通し環境でＭＩＭＯ中継伝送するためのシステムについて考察する。送信機１０の送信アンテナ１５−１，１５−２から送信される信号をｘ１，ｘ２とし、受信機３０の受信アンテナ３１−１，３１−２で受信される信号をｙ１，ｙ２とする。また、送信機１０の送信アンテナ１５−１から中継器５０−１，５０−２の中継受信アンテナ５１−１，５１−２への伝搬係数をａ11，ａ12とし、送信機１０の送信アンテナ１５−２から中継器５０−１，５０−２の中継受信アンテナ５１−１，５１−２への伝搬係数をａ21，ａ22とし、中継器５０−１，５０−２の中継送信アンテナ５２−１，５２−２から受信機３０の受信アンテナ３１−１への伝搬係数をｂ11，ｂ21とし、中継器５０−２，５０−２の中継送信アンテナ５２−１，５２−２から受信機３０の受信アンテナ３１−２への伝搬係数をｂ12，ｂ22とする。このとき、ｘ１，ｘ２，ｙ１，ｙ２の関係は、
【００１２】
【数１】
2006148482.tif 000003
【００１３】
のように表される。この式において、送信機１０と受信機３０が見通し環境で、かつ送信アンテナ１５−１，１５−２および受信アンテナ３１−１，３１−２が無指向性アンテナであり、送信アンテナ１５−１，１５−２間および受信アンテナ３１−１，３１−２間の物理的距離が送信機１０および受信機３０と中継機２０−１，２０−２との間の距離に比べて十分に小さい場合、伝搬路行列は
【００１４】
【数２】
2006148482.tif 000004
【００１５】
のように近似できる。このとき、式(1) は、
【数３】
2006148482.tif 000005
【００１６】
のように表される。このように送信機１０と受信機３０が見通し環境で、中継器５０−１，５０−２で信号をバッファリング処理しない場合には、伝搬路間に強い相関が現れ、伝搬路行列の行列式の値（determinant 成分）が小さくなり、式(3) で示すように最悪０になる。このような場合、受信機３０の信号分離回路３４で干渉補償を行っても干渉を除去できない、あるいは熱雑音が強調されるなどの問題が生じ、良好な通信品質を確保することができなかった。
【００１７】
本発明は、送信機と受信機が見通し環境であっても、中継器に新たな機能を付加することなくＭＩＭＯ中継伝送を行い、受信機で復調することができる無線中継伝送方法および無線中継伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信する手段とを有する送信機と、送信機から送信された無線信号を中継して再送信する手段を有する複数の中継器と、複数の中継器から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、各アンテナの受信信号からアンテナごとの伝搬路推定を行い、複数の送信系列対応の信号に分離する手段と、分離された信号をそれぞれ復調する手段と、復調された各信号を合成して情報信号に対応する信号を出力する手段とを有する受信機とを備え、送信機および受信機の各アンテナとして、複数の中継器に対して互いに異なる指向性利得を有する指向性アンテナを用いる。
【００１９】
また、本発明は、複数の中継器として、それぞれ２以上の中継器からなる多段中継を行う構成としたときに、対向する中継器の中継送信アンテナと中継受信アンテナが相互方向に指向性を有する指向性アンテナとする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、送受信機の複数のアンテナとして指向性アンテナを用いることにより、送受信機が見通し環境にあっても、中継器で人為的にマルチパス環境を作成するための新たな遅延調整機能を付加することなく、受信機で受信したＭＩＭＯ信号を精度よく干渉補償することが可能となり、良好な通信品質を確保することができる。
【００２１】
また、本発明は、多段中継する中継器間でも指向性アンテナを用いることにより、中継器間が見通し環境であっても、受信機で受信したＭＩＭＯ信号を精度よく干渉補償することが可能となり、良好な通信品質を確保することができる。これにより、ＭＩＭＯ信号の中継伝送距離を伸ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の無線中継伝送システムの第１の実施形態を示す。ここでは、送信機および受信機でそれぞれ２本の送信アンテナおよび受信アンテナを用いるものとし、送信機と受信機間には２つの中継器（例えば衛星中継器）が配置されるものとするが、アンテナ数および中継器数はこれに限定されるものではない。
【００２３】
図において、送信機１０および受信機３０の各装置内構成は、図８に示す従来構成と同様であり、各部の機能については省略する。本実施形態の特徴は、送信機１０の送信アンテナ１５−１，１５−２に代えて、それぞれ中継器２０−１，２０−２に対して異なる指向性利得を有する指向性送信アンテナ１６−１，１６−２を用い、受信機３０の受信アンテナ３１−１，３１−２に代えて、それぞれ中継器２０−１，２０−２に対して異なる指向性利得を有する指向性受信アンテナ３７−１，３７−２を用いるところにある。中継器２０−１は、中継受信アンテナ２１−１および中継送信アンテナ２２−１を備え、中継器２０−２は、中継受信アンテナ２１−２および中継送信アンテナ２２−２を備え、送信機１０から送信された無線信号を増幅し、受信機３０に対して再送信する構成である。
【００２４】
図２は、指向性送信アンテナ１６の指向性利得および位相特性を示す。ここでは、指向性送信アンテナ１６−１の指向性パタンのメインローブを中継器２０−１（中継受信アンテナ２１−１）が存在する角度Ａに向け、指向性送信アンテナ１６−２の指向性パタンのメインローブを中継器２０−２（中継受信アンテナ２１−２）が存在する角度Ｂに向けるものとする。このとき、図２(1) に示すように、中継受信アンテナ２１−１，２１−２の方向に対する指向性送信アンテナ１６−１の利得係数はｐ11，ｐ12となり、中継受信アンテナ２１−１，２１−２の方向に対する指向性送信アンテナ１６−２の利得係数はｐ21，ｐ22となる。また、図２(2) に示すように、中継受信アンテナ２１−１，２１−２の方向に対する指向性送信アンテナ１６−１の位相はｃ11，ｃ12となり、中継受信アンテナ２１−１，２１−２の方向に対する指向性送信アンテナ１６−２の位相はｃ21，ｃ22となる。
【００２５】
指向性送信アンテナ１６−１，１６−２から送信される信号をｘ１，ｘ２としたときに、中継器２０−１，２０−２における受信信号ｚ１，ｚ２は、
【００２６】
【数４】
2006148482.tif 000006
【００２７】
で表される。
図３は、指向性受信アンテナ３７の指向性利得および位相特性を示す。ここでは、指向性受信アンテナ３７−１の指向性パタンのメインローブを中継器２０−１（中継送信アンテナ２２−１）が存在する角度Ａに向け、指向性受信アンテナ３７−２の指向性パタンのメインローブを中継器２０−２（中継送信アンテナ２２−２）が存在する角度Ｂに向けるものとする。このとき、図３(1) に示すように、中継送信アンテナ２２−１，２２−２の方向に対する指向性受信アンテナ３７−１の利得係数はｑ11，ｑ21となり、指向性受信アンテナ３７−２の方向に対する中継送信アンテナ２２−１，２２−２の利得係数はｑ12，ｑ22となる。また、図３(2) に示すように、中継送信アンテナ２２−１，２２−２の方向に対する指向性受信アンテナ３７−１の位相はｄ11，ｄ21となり、中継送信アンテナ２２−１，２２−２の方向に対する指向性受信アンテナ３７−２の位相はｄ12，ｄ22となる。
【００２８】
中継送信アンテナ２２−１，２２−２から送信される信号をｚ１，ｚ２としたときに、受信装置３０の指向性受信アンテナ３７−１，３７−２に受信する信号ｙ１，ｙ２は、
【００２９】
【数５】
2006148482.tif 000007
【００３０】
で表される。
ここで、送信機１０の指向性送信アンテナ１６−１，１６−２および受信機３０の指向性受信アンテナ３７−１，３７−２が、送受信方向に応じて利得係数および位相が異なる場合には、例えば、
【００３１】
【数６】
2006148482.tif 000008
【００３２】
の関係が成立する。すなわち、指向性送信アンテナ１６−１は中継器２０−１，２０−２に対して異なる指向性利得（ｐ11≠ｐ12）および位相特性（ｃ11≠ｃ12）を有し、指向性送信アンテナ１６−２は中継器２０−１，２０−２に対して異なる指向性利得（ｐ21≠ｐ22）および位相特性（ｃ21≠ｃ22）を有する。また、指向性受信アンテナ３７−１は中継器２０−１，２０−２に対して異なる指向性利得（ｑ11≠ｑ21）および位相特性（ｄ11≠ｄ21）を有し、指向性受信アンテナ３７−２は中継器２０−１，２０−２に対して異なる指向性利得（ｑ12≠ｑ22）および位相特性（ｄ12≠ｄ22）を有する。
【００３３】
一方、伝搬路は見通し環境であるので、従来技術で説明した式(2) が同様に設立する。式(4) および式(5) を組み合わせ、さらに式(2) を適用すると、送信機１０から送信される信号ｘ１，ｘ２と、受信機３０で受信される信号ｙ１，ｙ２の関係は、
【００３４】
【数７】
2006148482.tif 000009
【００３５】
で表される。                                                                      式(7) は、従来技術における式(3) と異なり、各行列因子に送受信アンテナの利得係数であるｐ11〜ｐ22、ｑ11〜ｑ22、および位相であるｃ11〜ｃ22、ｄ11〜ｄ22を含んでいる。これらの利得および位相が式(6) の関係にある場合には、式(7) の行列式がゼロになることはない。よって、
【００３６】
【数８】
2006148482.tif 000010
【００３７】
が成立する。なお、式(6) の関係は一例であり、式(7) の行列式がゼロにならない利得および位相になっていればよい。また、この値を適切に設定することにより行列式を大きな値にでき、通信品質を改善することができる。
【００３８】
このように、送信機１０の指向性送信アンテナ１６−１，１６−２および受信機３０の指向性受信アンテナ３７−１，３７−２が送受信方向によって異なる指向性利得および位相特性を有することにより、式(7) で示される送受信機間の伝搬路行列の行列式が小さくなること、特にゼロになることを回避できる。よって、送受信機が見通し環境にあっても、中継器で人為的にマルチパス環境を作成するための新たな遅延調整機能を付加することなく、受信機で受信したＭＩＭＯ信号を精度よく干渉補償することが可能となり、良好な通信品質を確保することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態において、衛星中継システムを想定した場合、送信機１０と中継器２０−１，２０−２間（アップリンク）の周波数と、中継器２０−１，２０−２と受信機３０間（ダウンリンク）の周波数が異なることがある。例えば、送信機１０を基地局、受信機３０を端末、中継器２０−１，２０−２を衛星軌道上の移動体衛星中継器とすると、アップリンクの周波数はＣ帯、ダウンリンクの周波数はＳ帯となる。このような無線中継伝送システムでは、中継器２０−１，２０−２において周波数変換を行う必要があるが、各中継器で独立した基準発振回路を用いた場合には、それぞれ非同期の参照信号を用いて中継信号の周波数変換を行うことになる。このとき、各中継器における周波数の絶対値が異なると伝搬路行列が時間変動し、受信機でトレーニング信号から求められる伝搬路行列と、その後に受信する情報信号の伝搬路行列が必ずしも一致せず、複数系列の情報信号を正確に分離できずに干渉補償精度が劣化する問題がある。第２の実施形態は、中継器２０−１，２０−２に周波数変換機能を付加した場合におけるこの問題を解決するものである。
【００４０】
図４は、本発明の無線中継伝送システムの第２の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態における中継器２０−１，２０−２に代えて、同期した参照信号を用いて中継信号の周波数変換を行う中継器２０Ａ−１，２０Ａ−２を備えたことを特徴とする。本実施形態の送信機１０および受信機３０の構成は第１の実施形態と同様であるので、ここでは中継器２０Ａ−１，２０Ａ−２の構成例のみを示す。
【００４１】
図において、中継器２０Ａ−１，２０Ａ−２は、それぞれ中継受信アンテナ２１−１，２１−２、周波数変換回路２４−１，２４−２、基準発振回路２５−１，２５−２、中継送信アンテナ２２−１，２２−２を備える。周波数変換回路２４−１，２４−２は、基準発振回路２５−１，２５−２で生成される参照信号を用いて、中継受信アンテナ２１−１，２１−２に受信した信号をそれぞれ周波数変換し、中継送信アンテナ２２−１，２２−２から再送信する。ここで、中継器２０Ａ−１の基準発振回路２５−１と、中継器２０Ａ−２の基準発振回路２５−２の同期をとることにより、受信器３０における干渉補償精度を高めることができる。なお、中継器２０Ａ−１，２０Ａ−２が衛星中継器である場合には、例えば衛星間光リンクを介して基準発振回路２５−１，２５−２の同期をとることができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態における送信機および指向性送信アンテナの構成例を示す。図６は、本発明の第３の実施形態における受信機および指向性受信アンテナの構成例を示す。
【００４３】
本実施形態は、第１の実施形態の構成において、送信機１０の指向性送信アンテナ１６−１，１６−２および受信機３０の指向性受信アンテナ３７−１，３７−２としてフェーズドアレイアンテナを用い、アンテナ給電部で入力信号の振幅位相を制御することを特徴とする。本実施形態における中継器２０−１，２０−２は、第１の実施形態または第２の実施形態に記載のものが対応する。
【００４４】
図５において、送信機１０ＡのＳ／Ｐ変換回路１１、変調回路１２−１，１２−２、周波数変換回路１３−１，１３−２、発振回路１４は、従来の送信機１０のものと同様である。本実施形態では、周波数変換回路１３−１，１３−２から出力される同一無線周波数の変調信号をそれぞれ振幅位相制御回路１７−１，１７−２を介して、ｎ本のアンテナ素子で構成されるフェーズドアレイアンテナ１８−１，１８−２に給電する。振幅位相制御回路１７−１，１７−２は、同一無線周波数の変調信号をｎ分岐し、それぞれ振幅位相重み付けを行い、フェーズドアレイアンテナ１８−１，１８−２の各アンテナ素子に給電することにより、所定の指向性をもつ無線信号を送信する。
【００４５】
図６において、受信機３０Ａの周波数変換回路３２−１，３２−２、発振回路３３、信号分離回路３４、復調回路３５−１，３５−２、Ｐ／Ｓ変換回路３６は、従来の受信機３０のものと同様である。本実施形態では、ｎ本のアンテナ素子で構成されるフェーズドアレイアンテナ３８−１，３８−２に受信した信号をそれぞれ振幅位相制御回路３９−１，３９−２を介して周波数変換回路３２−１，３２−２に入力する。振幅位相制御回路３９−１，３９−２は、フェーズドアレイアンテナ３８−１，３８−２の各アンテナ素子で受信された信号の振幅位相を重み付け制御し、２系統の受信信号を周波数変換回路３２−１，３２−２に入力する。
【００４６】
このように、送信機１０Ａの振幅位相制御回路１７−１，１７−２、および受信機３０Ａの振幅位相制御回路３９−１，３９−２において、伝搬路行列の行列式（(7) 式）の値が大きくなるように指向性利得および位相特性を制御することにより、受信機３０Ａで精度よく干渉補償することが可能となり、良好な通信品質を確保することができる。
【００４７】
なお、送信機１０Ａの振幅位相制御回路１７−１，１７−２、および受信機３０Ａの振幅位相制御回路３９−１，３９−２では、振幅制御と位相制御を必ずしも同時に行う必要はなく、振幅制御のみまたは位相制御のみでも効果が期待できる。この場合は、振幅または位相を制御することにより、フェーズドアレイアンテナ１８−１，１８−２および３８−１，３８−２で対応する指向性を形成することになる。
【００４８】
（第４の実施形態）
図７は、本発明の無線中継伝送システムの第４の実施形態を示す。本実施形態の特徴は第１〜第３の実施形態において、複数（ここでは２台）の中継器をそれぞれ多段（ここでは３段）に配置し、多中継伝送するところにある。なお、本実施形態は、第１の実施形態を例に説明する。
【００４９】
図において、第１の実施形態における中継器２０−１および中継器２０−２は、本実施形態では、中継器２０−１１〜２０−１３および中継器２０−２１〜２０−２３に置き換えられる。送信機１０の指向性送信アンテナ１６−１，１６−２は、それぞれ中継器２０−１１，２０−２１に対して異なる指向性利得を有し、受信機３０の指向性受信アンテナ３７−１，３７−２は、それぞれ中継器２０−１３，２０−２３に対して異なる指向性利得を有する構成は、第１の実施形態と同様である。
【００５０】
本実施形態では、対向する中継器の中継送信アンテナおよび中継受信アンテナとして相互方向に指向性を有するものを用いる。すなわち、中継器２０−１１の指向性中継送信アンテナ２６−１１と中継器２０−１２の指向性中継受信アンテナ２７−１２、中継器２０−２１の指向性中継送信アンテナ２６−２１と中継器２０−２２の指向性中継受信アンテナ２７−２２、中継器２０−１２の指向性中継送信アンテナ２６−１２と中継器２０−１３の指向性中継受信アンテナ２７−１３、中継器２０−２２の指向性中継送信アンテナ２６−２２と中継器２０−２３の指向性中継受信アンテナ２７−２３がそれぞれ相互方向に指向性を有する。これにより、送信機１０の指向性送信アンテナ１６−１，１６−２から送信された無線信号は、中継器２０−１１，２０−２１で増幅中継され、さらに中継器２０−１２，２０−２２で増幅中継され、さらに中継器２０−１３，２０−２６で増幅中継され、受信機３０の指向性受信アンテナ３７−１，３７−２に受信される。このとき、中継器間が見通し環境であっても、第１の実施形態で説明した原理に基づいて伝搬路行列の行列式の値が小さくなることを防ぎ、受信機で受信したＭＩＭＯ信号を精度よく干渉補償することが可能となり、良好な通信品質を確保することができる。
【００５１】
このように、ＭＩＭＯ信号を中継伝送する際に、指向性アンテナを有する中継器を多段接続することにより、ＭＩＭＯ信号の中継伝送距離を伸ばすことができる。また、所定の中継器が、第２の実施形態で示したような周波数変換機能を備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の無線中継伝送システムの第１の実施形態を示す図。
【図２】指向性送信アンテナ１６の指向性利得および位相特性を示す図。
【図３】指向性受信アンテナ３７の指向性利得および位相特性を示す図。
【図４】本発明の無線中継伝送システムの第２の実施形態を示す図。
【図５】本発明の第３の実施形態における送信機および指向性送信アンテナの構成例を示す図。
【図６】本発明の第３の実施形態における受信機および指向性受信アンテナの構成例を示す図。
【図７】本発明の無線中継伝送システムの第４の実施形態を示す図。
【図８】ＭＩＭＯ通信における従来の無線中継伝送システムの構成例を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
１０  送信機
１０Ａ  送信機（フェーズドアレイアンテナに対応）
１１  Ｓ／Ｐ変換回路
１２  変調回路
１３  周波数変換回路
１４  発振回路
１５  送信アンテナ
１６  指向性送信アンテナ
１７  振幅位相制御回路
１８  フェーズドアレイアンテナ
２０  中継器
２０Ａ  中継器（周波数変換機能を含む）
２１  中継受信アンテナ
２２  中継送信アンテナ
２４  周波数変換回路
２５  基準発振回路
２６  指向性中継送信アンテナ
２７  指向性中継受信アンテナ
３０  受信機
３０Ａ  受信機（フェーズドアレイアンテナに対応）
３１  受信アンテナ
３２  周波数変換回路
３３  発振回路
３４  信号分離回路
３５  復調回路
３６  Ｐ／Ｓ変換回路
３７  指向性受信アンテナ
３８  フェーズドアレイアンテナ
３９  振幅位相制御回路
５０  中継器
５１  中継受信アンテナ
５２  中継送信アンテナ
５３  バッファリング回路
【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】
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