(57)【要約】【課題】複数のＯＡＭモードの信号を受信するために必要となる受信アンテナの面積を最小限に抑えて、高次ＯＡＭモードの受信ＳＮＲを向上させる。【解決手段】ＯＡＭモードの信号強度が所定値以上となり次数の絶対値が大きくなるにつれて半径が大きくなる同心の円環上で、奇数次のＯＡＭモードに対して逆位相（位相差 180度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子と、偶数次のＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子と、０次のＯＡＭモードに対して円環の中心に配置されたアンテナ素子とを含む受信アンテナと、奇数次のＯＡＭモードに対する一対のアンテナ素子の受信信号を逆位相合成して奇数次のＯＡＭモードの信号を出力し、偶数次のＯＡＭモードに対する一対のアンテナ素子の受信信号を同位相合成して偶数次のＯＡＭモードの信号を出力する合成手段とを備える。【選択図】  図１
2018067791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＡＭ（電磁波の軌道角運動量）を用い、次数が異なり符号が同一の複数のＯＡＭモードの信号が空間多重伝送された信号を受信し、各次数のＯＡＭモードの信号を分離して復調するＯＡＭ多重受信装置において、
前記ＯＡＭモードの信号強度が所定値以上となり前記次数の絶対値が大きくなるにつれて半径が大きくなる同心の円環上で、奇数次のＯＡＭモードに対して逆位相（位相差 180度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子と、偶数次のＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子と、０次のＯＡＭモードに対して前記円環の中心に配置されたアンテナ素子とを含む受信アンテナと、
前記奇数次のＯＡＭモードに対する一対のアンテナ素子の受信信号を逆位相合成して前記奇数次のＯＡＭモードの信号を出力し、前記偶数次のＯＡＭモードに対する一対のアンテナ素子の受信信号を同位相合成して前記偶数次のＯＡＭモードの信号を出力する合成手段と
を備えたことを特徴とするＯＡＭ多重受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＯＡＭ多重受信装置において、
さらに、前記合成手段で前記逆位相合成した信号から信号強度の違いによって前記奇数次のＯＡＭモードの信号を分離し、前記同位相合成した信号から信号強度の違いによって前記偶数次のＯＡＭモードの信号を分離する信号分離手段を備えた
ことを特徴とするＯＡＭ多重受信装置。
【請求項３】
ＯＡＭ（電磁波の軌道角運動量）を用い、次数および符号が異なる複数のＯＡＭモードの信号が空間多重伝送された信号を受信し、各次数および各符号のＯＡＭモードの信号を分離して復調するＯＡＭ多重受信装置において、
前記ＯＡＭモードの信号強度が所定値以上となり前記次数の絶対値が大きくなるにつれて半径が大きくなる同心の円環上で、奇数次ｎのＯＡＭモードに対して逆位相（位相差 180度）となる一対の第１位置と、この第１位置に対して位相差が90／ｎ度となる一対の第２位置に配置された複数のアンテナ素子と、偶数次ｍのＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の第３位置と、この第３位置に対して位相差が90／ｍ度となる一対の第４位置に配置された複数のアンテナ素子と、０次のＯＡＭモードに対して前記円環の中心に配置されたアンテナ素子とを含む受信アンテナと、
前記奇数次のＯＡＭモードに対する前記第１位置および前記第２位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに逆位相合成し、前記偶数次のＯＡＭモードに対する前記第３位置および前記第４位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに同位相合成する合成手段と、
前記逆位相合成した２つの信号の90度および−90度の位相回転処理および信号強度の違いによって前記奇数次および前記符号が異なるＯＡＭモードの信号を分離し、前記同位相合成した２つの信号の90度および−90度の位相回転処理および信号強度の違いによって前記偶数次および前記符号が異なるＯＡＭモードの信号を分離する信号分離手段と
を備えたことを特徴とするＯＡＭ多重受信装置。
【請求項４】
ＯＡＭ（電磁波の軌道角運動量）を用い、次数および符号が異なる複数のＯＡＭモードの信号が空間多重伝送された信号を受信し、各次数および各符号のＯＡＭモードの信号を分離して復調するＯＡＭ多重受信装置において、
前記ＯＡＭモードの信号強度が所定値以上となり前記次数の絶対値が大きくなるにつれて半径が大きくなる同心の円環上で、奇数次ｎのＯＡＭモードに対して逆位相（位相差 180度）となる一対の第１位置と、この第１位置に対して位相差が90／ｎ度となる一対の第２位置に配置された複数のアンテナ素子と、偶数次ｍのＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の第３位置と、この第３位置に対して位相差が90／ｍ度となる一対の第４位置に配置された複数のアンテナ素子と、０次のＯＡＭモードに対して前記円環の中心に配置されたアンテナ素子とを含む受信アンテナと、
前記奇数次のＯＡＭモードに対する前記第１位置および前記第２位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに逆位相合成し、さらに逆位相合成した２つの信号を90度および−90度の位相差で合成し、前記奇数次および前記符号が異なるＯＡＭモードの信号を出力し、前記偶数次のＯＡＭモードに対する前記第３位置および前記第４位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに同位相合成し、さらに同位相合成した２つの信号を90度および−90度の位相差で合成し、前記偶数次および前記符号が異なるＯＡＭモードの信号を出力する合成手段と
を備えたことを特徴とするＯＡＭ多重受信装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＯＡＭ多重受信装置において、
さらに、前記合成手段で前記逆位相合成および90度および−90度の位相差で合成した２つの信号から信号強度の違いによって前記奇数次および前記符号が異なるＯＡＭモードの信号を分離し、前記同位相合成および90度および−90度の位相差で合成した２つの信号から信号強度の違いによって前記偶数次および前記符号が異なるＯＡＭモードの信号を分離する信号分離手段を備えた
ことを特徴とするＯＡＭ多重受信装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のＯＡＭ多重受信装置において、
前記受信アンテナは、前記０次のＯＡＭモードに対するアンテナ素子として、前記円環の中心に配置されたアンテナ素子の代わりに、１次のＯＡＭモードに対するアンテナ素子が配置される円環より小さい半径の同心の円環上に、０次のＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子を含む
ことを特徴とするＯＡＭ多重受信装置。
【請求項７】
ＯＡＭ（電磁波の軌道角運動量）を用い、次数が異なり符号が同一の複数のＯＡＭモードの信号が空間多重伝送された信号を受信し、各次数のＯＡＭモードの信号を分離して復調するＯＡＭ多重受信方法において、
前記ＯＡＭモードの信号強度が所定値以上となり前記次数の絶対値が大きくなるにつれて半径が大きくなる同心の円環上で、奇数次のＯＡＭモードに対して逆位相（位相差 180度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子と、偶数次のＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子と、０次のＯＡＭモードに対して前記円環の中心に配置されたアンテナ素子とを含む受信アンテナを用い、
前記奇数次のＯＡＭモードに対する一対のアンテナ素子の受信信号を逆位相合成して前記奇数次のＯＡＭモードの信号を出力し、前記偶数次のＯＡＭモードに対する一対のアンテナ素子の受信信号を同位相合成して前記偶数次のＯＡＭモードの信号を出力する合成ステップを有する
ことを特徴とするＯＡＭ多重受信方法。
【請求項８】
ＯＡＭ（電磁波の軌道角運動量）を用い、次数および符号が異なる複数のＯＡＭモードの信号が空間多重伝送された信号を受信し、各次数および各符号のＯＡＭモードの信号を分離して復調するＯＡＭ多重受信方法において、
前記ＯＡＭモードの信号強度が所定値以上となり前記次数の絶対値が大きくなるにつれて半径が大きくなる同心の円環上で、奇数次ｎのＯＡＭモードに対して逆位相（位相差 180度）となる一対の第１位置と、この第１位置に対して位相差が90／ｎ度となる一対の第２位置に配置された複数のアンテナ素子と、偶数次ｍのＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の第３位置と、この第３位置に対して位相差が90／ｍ度となる一対の第４位置に配置された複数のアンテナ素子と、０次のＯＡＭモードに対して前記円環の中心に配置されたアンテナ素子とを含む受信アンテナを用い、
前記奇数次のＯＡＭモードに対する前記第１位置および前記第２位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに逆位相合成し、前記偶数次のＯＡＭモードに対する前記第３位置および前記第４位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに同位相合成する合成ステップと、
前記逆位相合成した２つの信号の90度および−90度の位相回転処理および信号強度の違いによって前記奇数次および前記符号が異なるＯＡＭモードの信号を分離し、前記同位相合成した２つの信号の90度および−90度の位相回転処理および信号強度の違いによって前記偶数次および前記符号が異なるＯＡＭモードの信号を分離する信号分離ステップと
を有することを特徴とするＯＡＭ多重受信方法。
【請求項９】
ＯＡＭ（電磁波の軌道角運動量）を用い、次数および符号が異なる複数のＯＡＭモードの信号が空間多重伝送された信号を受信し、各次数および各符号のＯＡＭモードの信号を分離して復調するＯＡＭ多重受信方法において、
前記ＯＡＭモードの信号強度が所定値以上となり前記次数の絶対値が大きくなるにつれて半径が大きくなる同心の円環上で、奇数次ｎのＯＡＭモードに対して逆位相（位相差 180度）となる一対の第１位置と、この第１位置に対して位相差が90／ｎ度となる一対の第２位置に配置された複数のアンテナ素子と、偶数次ｍのＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の第３位置と、この第３位置に対して位相差が90／ｍ度となる一対の第４位置に配置された複数のアンテナ素子と、０次のＯＡＭモードに対して前記円環の中心に配置されたアンテナ素子とを含む受信アンテナを用い、
前記奇数次のＯＡＭモードに対する前記第１位置および前記第２位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに逆位相合成し、さらに逆位相合成した２つの信号を90度および−90度の位相差で合成し、前記奇数次および前記符号が異なるＯＡＭモードの信号を出力し、前記偶数次のＯＡＭモードに対する前記第３位置および前記第４位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに同位相合成し、さらに同位相合成した２つの信号を90度および−90度の位相差で合成し、前記偶数次および前記符号が異なるＯＡＭモードの信号を出力する合成ステップを有する
ことを特徴とするＯＡＭ多重受信方法。
【請求項１０】
請求項７〜請求項９のいずれかに記載のＯＡＭ多重受信方法において、
前記受信アンテナは、前記０次のＯＡＭモードに対するアンテナ素子として、前記円環の中心に配置されたアンテナ素子の代わりに、１次のＯＡＭモードに対するアンテナ素子が配置される円環より小さい半径の同心の円環上に、０次のＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子を含む
ことを特徴とするＯＡＭ多重受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波の軌道角運動量（Orbital Angular Momentum：ＯＡＭ）を用いて空間多重伝送された無線信号を受信するＯＡＭ多重受信装置およびＯＡＭ多重受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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が報告されている（非特許文献１）。ＯＡＭをもつ電磁波は、伝搬軸を中心に伝搬方向にそって等位相面が螺旋状に分布する。異なるＯＡＭモードをもち、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。
【０００３】
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からなる円形アレーアンテナ等を用いて、複数のＯＡＭモードを生成・合成し、同時に送信することにより、異なる信号系列の多重伝送を行った報告がある（非特許文献２）。
【０００４】
図１５は、ＯＡＭモードの信号を生成するための円形アレーアンテナの位相設定例を示す。
図１５において、送信側におけるＯＡＭモード０，１，２，３，…の信号は、円形アレーアンテナの各アンテナ素子（●で示す）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、円形アレーアンテナの位相がｎ回転（ｎ×360 度）になるように各アンテナ素子の位相を設定して生成する。例えば、円形アレーアンテナが８個のアンテナ素子で構成される場合で、ＯＡＭモード２の信号を生成する場合は、図１５(3) に示すように、位相が２回転するように、各アンテナ素子に順番に０度，90度， 180度， 270度，０度，90度， 180度， 270度の位相を設定する。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時計回りとし、負のＯＡＭモードの信号の位相の回転方向を反時計回りとする。
【０００５】
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ができる。送信側では、各ＯＡＭモードで伝送する信号をあらかじめ生成・合成し、単一円形アレーアンテナを用いて合成信号を送信してもよいし、複数の円形アレーアンテナを用いて、ＯＡＭモード毎に異なる円形アレーアンテナで各ＯＡＭモードの信号を送信してもよい。
【０００６】
図１６は、ＯＡＭ多重信号の位相分布と信号強度分布の例を示す。
図１６(1),(2) において、送信側から伝搬方向に直交する端面（以下、伝搬直交平面と称する。）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。
【０００７】
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。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。
【０００８】
図１６(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。
【０００９】
図１７は、ＯＡＭ多重信号を分離するための円形アレーアンテナの位相設定例を示す。  図１７において、受信側では、円形アレーアンテナ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し、各ＯＡＭモードの信号を分離する。すなわち、各アンテナ素子の位相は、図１５の場合と逆方向に回転するように設定し、例えばＯＡＭモード２の信号を分離する場合は、位相が２回転するように、各アンテナ素子に順番に０度， 270度， 180度，90度，０度， 270度， 180度，90度の位相を設定する。
【００１０】
受信側の分離処理は、単一円形アレーアンテナを用いて信号を受信してから、各信号を分離することもできるし、複数の円形アレーアンテナを用いて、円形アレーアンテナ毎に異なるＯＡＭモードの信号を分離することも可能である。
【００１１】
単一円形アレーアンテナによる受信信号の分離の場合は、受信アンテナの装置構成が簡単になる長所はあるが、ＯＡＭモードにより受信信号強度（以下、受信ＳＮＲと称する。）が低くなる場合が生じる短所がある。複数の円形アレーアンテナによる受信信号の分離の場合は、適切な複数の円形アレーアンテナの半径の設定により、ＯＡＭモード毎に受信ＳＮＲを向上できる長所があるが、受信アンテナの構成が複雑になる短所がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】J. Wang et al., “Terabit free-space data transmission employing orbital angular momentum multiplexing, ”Nature Photonics, Vol.6, pp.488-496, July 2012.
【非特許文献２】Y. Yan et al.,“High-capacity millimeter-wave communications with orbital angular momentum multiplexing,”Nature Commun., vol.5, p.4876, Sep. 2014.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＯＡＭモードの信号は、図１６(3) に示すように、伝搬に伴ってビーム径が広がり、かつ、高次ＯＡＭモードになるほど信号強度が最大になる位置が中心から遠くなる。したがって、一定の受信アンテナのサイズでＯＡＭ多重信号を受信する際に、伝搬距離が増加することにより、高次ＯＡＭモードの信号強度が最大になる位置が、受信アンテナの外側になる場合がある。このとき、高次ＯＡＭモードの受信信号は、必ずしも所望の範囲内に十分なエネルギーが到達せず、通信に必要な受信ＳＮＲが確保できない課題がある。これにより、所望受信ＳＮＲの条件を満たすＯＡＭモードの数が制限される問題が生じる。
【００１４】
また、円形アレーアンテナを用いて各ＯＡＭモードの信号分離を行う従来の信号分離技術において、高次ＯＡＭモードの信号の受信ＳＮＲを高くするためには、円形アレーアンテナの中心から遠くなるほど受信ＳＮＲが高くなる特徴を考慮し、受信円形アレーアンテナの直径を大きくする必要がある。しかし、円形アレーアンテナは、平面的に構成されるため、その直径を増加することにより、アンテナの面積は直径の２乗で増加する課題がある。例えば、直径を２倍増加すると、面積は４倍となる。
【００１５】
本発明は、ＯＡＭを用いて空間多重伝送を行う無線通信システムにおいて、複数のＯＡＭモードの信号を受信するために必要となる受信アンテナの面積を最小限に抑えて、高次ＯＡＭモードの受信ＳＮＲを向上させ、ＯＡＭモードの増加による伝送容量を向上させることができるＯＡＭ多重受信装置およびＯＡＭ多重受信方法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】
【００１６】
第１の発明は、ＯＡＭを用い、次数が異なり符号が同一の複数のＯＡＭモードの信号が空間多重伝送された信号を受信し、各次数のＯＡＭモードの信号を分離して復調するＯＡＭ多重受信装置において、ＯＡＭモードの信号強度が所定値以上となり次数の絶対値が大きくなるにつれて半径が大きくなる同心の円環上で、奇数次のＯＡＭモードに対して逆位相（位相差 180度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子と、偶数次のＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子と、０次のＯＡＭモードに対して円環の中心に配置されたアンテナ素子とを含む受信アンテナと、奇数次のＯＡＭモードに対する一対のアンテナ素子の受信信号を逆位相合成して奇数次のＯＡＭモードの信号を出力し、偶数次のＯＡＭモードに対する一対のアンテナ素子の受信信号を同位相合成して偶数次のＯＡＭモードの信号を出力する合成手段とを備える。
【００１７】
第１の発明のＯＡＭ多重受信装置において、さらに、合成手段で逆位相合成した信号から信号強度の違いによって奇数次のＯＡＭモードの信号を分離し、同位相合成した信号から信号強度の違いによって偶数次のＯＡＭモードの信号を分離する信号分離手段を備える。
【００１８】
第２の発明は、ＯＡＭを用い、次数および符号が異なる複数のＯＡＭモードの信号が空間多重伝送された信号を受信し、各次数および各符号のＯＡＭモードの信号を分離して復調するＯＡＭ多重受信装置において、ＯＡＭモードの信号強度が所定値以上となり次数の絶対値が大きくなるにつれて半径が大きくなる同心の円環上で、奇数次ｎのＯＡＭモードに対して逆位相（位相差 180度）となる一対の第１位置と、この第１位置に対して位相差が90／ｎ度となる一対の第２位置に配置された複数のアンテナ素子と、偶数次ｍのＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の第３位置と、この第３位置に対して位相差が90／ｍ度となる一対の第４位置に配置された複数のアンテナ素子と、０次のＯＡＭモードに対して円環の中心に配置されたアンテナ素子とを含む受信アンテナと、奇数次のＯＡＭモードに対する第１位置および第２位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに逆位相合成し、偶数次のＯＡＭモードに対する第３位置および第４位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに同位相合成する合成手段と、逆位相合成した２つの信号の90度および−90度の位相回転処理および信号強度の違いによって奇数次および符号が異なるＯＡＭモードの信号を分離し、同位相合成した２つの信号の90度および−90度の位相回転処理および信号強度の違いによって偶数次および符号が異なるＯＡＭモードの信号を分離する信号分離手段とを備える。
【００１９】
第３の発明は、ＯＡＭを用い、次数および符号が異なる複数のＯＡＭモードの信号が空間多重伝送された信号を受信し、各次数および各符号のＯＡＭモードの信号を分離して復調するＯＡＭ多重受信装置において、ＯＡＭモードの信号強度が所定値以上となり次数の絶対値が大きくなるにつれて半径が大きくなる同心の円環上で、奇数次ｎのＯＡＭモードに対して逆位相（位相差 180度）となる一対の第１位置と、この第１位置に対して位相差が90／ｎ度となる一対の第２位置に配置された複数のアンテナ素子と、偶数次ｍのＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の第３位置と、この第３位置に対して位相差が90／ｍ度となる一対の第４位置に配置された複数のアンテナ素子と、０次のＯＡＭモードに対して円環の中心に配置されたアンテナ素子とを含む受信アンテナと、奇数次のＯＡＭモードに対する第１位置および第２位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに逆位相合成し、さらに逆位相合成した２つの信号を90度および−90度の位相差で合成し、奇数次および符号が異なるＯＡＭモードの信号を出力し、偶数次のＯＡＭモードに対する第３位置および第４位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに同位相合成し、さらに同位相合成した２つの信号を90度および−90度の位相差で合成し、偶数次および符号が異なるＯＡＭモードの信号を出力する合成手段とを備える。
【００２０】
第３の発明のＯＡＭ多重受信装置において、さらに、合成手段で逆位相合成および90度および−90度の位相差で合成した２つの信号から信号強度の違いによって奇数次および符号が異なるＯＡＭモードの信号を分離し、同位相合成および90度および−90度の位相差で合成した２つの信号から信号強度の違いによって偶数次および符号が異なるＯＡＭモードの信号を分離する信号分離手段を備える。
【００２１】
第１〜第３の発明のＯＡＭ多重受信装置において、受信アンテナは、０次のＯＡＭモードに対するアンテナ素子として、円環の中心に配置されたアンテナ素子の代わりに、１次のＯＡＭモードに対するアンテナ素子が配置される円環より小さい半径の同心の円環上に、０次のＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子を含む。
【００２２】
第４の発明は、ＯＡＭを用い、次数が異なり符号が同一の複数のＯＡＭモードの信号が空間多重伝送された信号を受信し、各次数のＯＡＭモードの信号を分離して復調するＯＡＭ多重受信方法において、ＯＡＭモードの信号強度が所定値以上となり次数の絶対値が大きくなるにつれて半径が大きくなる同心の円環上で、奇数次のＯＡＭモードに対して逆位相（位相差 180度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子と、偶数次のＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子と、０次のＯＡＭモードに対して円環の中心に配置されたアンテナ素子とを含む受信アンテナを用い、奇数次のＯＡＭモードに対する一対のアンテナ素子の受信信号を逆位相合成して奇数次のＯＡＭモードの信号を出力し、偶数次のＯＡＭモードに対する一対のアンテナ素子の受信信号を同位相合成して偶数次のＯＡＭモードの信号を出力する。
【００２３】
第５の発明は、ＯＡＭを用い、次数および符号が異なる複数のＯＡＭモードの信号が空間多重伝送された信号を受信し、各次数および各符号のＯＡＭモードの信号を分離して復調するＯＡＭ多重受信方法において、ＯＡＭモードの信号強度が所定値以上となり次数の絶対値が大きくなるにつれて半径が大きくなる同心の円環上で、奇数次ｎのＯＡＭモードに対して逆位相（位相差 180度）となる一対の第１位置と、この第１位置に対して位相差が90／ｎ度となる一対の第２位置に配置された複数のアンテナ素子と、偶数次ｍのＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の第３位置と、この第３位置に対して位相差が90／ｍ度となる一対の第４位置に配置された複数のアンテナ素子と、０次のＯＡＭモードに対して円環の中心に配置されたアンテナ素子とを含む受信アンテナを用い、奇数次のＯＡＭモードに対する第１位置および第２位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに逆位相合成し、偶数次のＯＡＭモードに対する第３位置および第４位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに同位相合成する合成ステップと、逆位相合成した２つの信号の90度および−90度の位相回転処理および信号強度の違いによって奇数次および符号が異なるＯＡＭモードの信号を分離し、同位相合成した２つの信号の90度および−90度の位相回転処理および信号強度の違いによって偶数次および符号が異なるＯＡＭモードの信号を分離する信号分離ステップとを有する。
【００２４】
第６の発明は、ＯＡＭを用い、次数および符号が異なる複数のＯＡＭモードの信号が空間多重伝送された信号を受信し、各次数および各符号のＯＡＭモードの信号を分離して復調するＯＡＭ多重受信方法において、ＯＡＭモードの信号強度が所定値以上となり次数の絶対値が大きくなるにつれて半径が大きくなる同心の円環上で、奇数次ｎのＯＡＭモードに対して逆位相（位相差 180度）となる一対の第１位置と、この第１位置に対して位相差が90／ｎ度となる一対の第２位置に配置された複数のアンテナ素子と、偶数次ｍのＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の第３位置と、この第３位置に対して位相差が90／ｍ度となる一対の第４位置に配置された複数のアンテナ素子と、０次のＯＡＭモードに対して円環の中心に配置されたアンテナ素子とを含む受信アンテナを用い、奇数次のＯＡＭモードに対する第１位置および第２位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに逆位相合成し、さらに逆位相合成した２つの信号を90度および−90度の位相差で合成し、奇数次および符号が異なるＯＡＭモードの信号を出力し、偶数次のＯＡＭモードに対する第３位置および第４位置のアンテナ素子の受信信号を対ごとに同位相合成し、さらに同位相合成した２つの信号を90度および−90度の位相差で合成し、偶数次および符号が異なるＯＡＭモードの信号を出力する合成ステップを有する。
【００２５】
第４〜第６の発明のＯＡＭ多重受信方法において、受信アンテナは、０次のＯＡＭモードに対するアンテナ素子として、円環の中心に配置されたアンテナ素子の代わりに、１次のＯＡＭモードに対するアンテナ素子が配置される円環より小さい半径の同心の円環上に、０次のＯＡＭモードに対して同位相（位相差０度）となる一対の位置に配置された複数のアンテナ素子を含む。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、ＯＡＭ多重技術を用いたＯＡＭ多重無線通信システムにおいて、高次ＯＡＭモードの受信ＳＮＲの向上ができ、所望の受信ＳＮＲを満たすＯＡＭモードの数を増やし、ＯＡＭ多重による伝送容量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す図である。
【図２】第１実施形態におけるＯＡＭ多重信号の強度分布、受信アンテナの配置例、位相差、合成出力を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す図である。
【図５】第３実施形態におけるＯＡＭ多重信号の強度分布と受信アンテナの配置例と位相差を示す図である。
【図６】出力ｙ21，ｙ22，ｙ０から偶数のＯＡＭモード０，２，−２の信号を分離する手順を示す図である。
【図７】出力ｙ31，ｙ32，ｙ11，ｙ12から奇数のＯＡＭモード−３，３，−１，１の信号を分離する手順を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す図である。
【図９】本発明の第５実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す図である。
【図１０】本発明の第６実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第７実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第８実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す図である。
【図１３】本発明の第９実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す図である。
【図１４】本発明の第１０実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す図である。
【図１５】ＯＡＭモードの信号を生成するための円形アレーアンテナの位相設定例を示す図である。
【図１６】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。
【図１７】ＯＡＭ多重信号を分離するための円形アレーアンテナの位相設定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に示す実施形態は、従来手法により生成されたＯＡＭ多重信号をＯＡＭモードごとに分離して受信するＯＡＭ多重受信装置の構成について説明する。
ここで、送信アンテナと受信アンテナの中心は、ＧＰＳ情報やその他計測手法を用いてそれぞれの伝搬方向が一致し、送信アンテナと受信アンテナは伝搬直交平面に配置されるものとする。また、ＯＡＭ多重受信装置における各ＯＡＭモードの信号の強度分布および位相分布を示すチャネル情報は、予め計算できるか、既知のチャネル推定信号を用いた既存のチャネル推定手法により取得できるものとする。また、送受信アンテナ間の距離は予め取得でき、送受信アンテナ間の距離に応じて、受信アンテナは最高次のＯＡＭモードの信号の受信ＳＮＲが所定値以上、例えば最大になる位置にアンテナ素子を配置できる構成とする。
【００２９】
＜第１実施形態＞
第１実施形態のＯＡＭ多重受信装置は、ＯＡＭモードの絶対値が異なる複数のＯＡＭモードの信号、ここではＯＡＭモード０，１，２，３の信号を分離して受信する構成を示す。なお、例えばＯＡＭモード１の信号に代えてＯＡＭモード−１の信号でもよいが、ＯＡＭモード１の信号とＯＡＭモード−１の信号が同時に送信されていないものとする。
【００３０】
図１は、本発明の第１実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す。
図１において、第１実施形態のＯＡＭ多重受信装置は、独立のアンテナ素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇが直線状に配置された受信アンテナ１１と、 180度位相回転器１２−１〜１２−２と、合成器１３−１〜１３−３と、低雑音増幅器（ＬＮＡ）やフィルタや周波数変換器を含むＲＦ処理部１４−１〜１４−４と、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１５−１〜１５−４と、奇数ＯＡＭモード信号分離部１６と、偶数ＯＡＭモード信号分離部１７と、デジタル信号処理部１８とにより構成される。
【００３１】
図２は、第１実施形態におけるＯＡＭ多重信号の強度分布、受信アンテナの配置例、位相差、合成出力を示す。
図２において、受信アンテナ１１には各ＯＡＭモードの信号がそれぞれ空間的に重なって受信されるが、ＯＡＭモードごとに受信ＳＮＲが最大となる位置が異なり、その位置をＯＡＭモード０，１，２，３に対応する同心円で示す。受信アンテナ１１は、ＯＡＭモードごとに受信ＳＮＲが所定値以上、例えば最大となる位置を示す同心円とその直径が交差する位置に一列に、アンテナ素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを配置した構成である。
【００３２】
ここで、アンテナ素子Ｄが中心となる。ＯＡＭモード０の信号は、アンテナ素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇのすべてに受信されるが、中心のアンテナ素子Ｄにおける受信ＳＮＲが最大となる。同様に、ＯＡＭモード１の信号の受信ＳＮＲが最大となる対称位置にアンテナ素子Ｃ，Ｅを配置し、ＯＡＭモード２の信号の受信ＳＮＲが最大となる対称位置にアンテナ素子Ｂ，Ｆを配置し、ＯＡＭモード３の信号の受信ＳＮＲが最大となる対称位置にアンテナ素子Ａ，Ｇを配置する。
【００３３】
受信アンテナ１１の中心から等距離で対向するアンテナ素子ＡとＧの位相差、ＢとＦの位相差、ＣとＥの位相差は、図２(2) に示すように、ＯＡＭモード０の信号は伝搬直交平面で回転しないため０度となり、ＯＡＭモード１の信号は伝搬直交平面で１回転するため 180度となり、ＯＡＭモード２の信号は伝搬直交平面で２回転するため０度となり、ＯＡＭモード３の信号は伝搬直交平面で３回転するため 180度となる。すなわち、受信アンテナ１１の中心から等距離に配置する２つのアンテナ素子間の位相差は、偶数のＯＡＭモードの信号は０度であり、奇数のＯＡＭモードの信号は 180度となる。
【００３４】
第１実施形態では、この特徴を用いて、受信アンテナの中心から等距離に配置する２つのアンテナ素子の受信信号の同位相合成、もしくは逆位相合成を行い、受信信号を偶数のＯＡＭモードの信号の和と、奇数のＯＡＭモードの信号の和に分離する。例えば、受信アンテナの中心から等距離に配置する２つのアンテナ素子（ＡとＧ、ＢとＦ，ＣとＥ）の受信信号を同位相合成すれば、偶数のＯＡＭモード０，２の信号が加算されて出力されるが、奇数のＯＡＭモード１，３の信号が打ち消される。一方、逆位相合成をすれば、偶数のＯＡＭモード０，２の信号が打ち消され、奇数のＯＡＭモード１，３の信号が加算されて出力される。
【００３５】
すなわち、アンテナ素子Ａ，Ｇでは、ＯＡＭモード３の信号の受信ＳＮＲが最大になるので、逆位相合成によって奇数のＯＡＭモード３の信号（◎）とＯＡＭモード１の信号（○）を加算して出力する。アンテナ素子Ｃ，Ｅでは、ＯＡＭモード１の信号の受信ＳＮＲが最大になるので、逆位相合成によって奇数のＯＡＭモード１の信号（◎）とＯＡＭモード３の信号（○）を加算して出力する。アンテナ素子Ｂ，Ｆでは、ＯＡＭモード２の信号の受信ＳＮＲが最大になるので、同位相合成によって偶数のＯＡＭモード２の信号（◎）とＯＡＭモード０の信号（○）を加算して出力する。アンテナ素子Ｄでは、ＯＡＭモード０以外の信号は打ち消され、ＯＡＭモード０の信号（◎）のみを出力する。
【００３６】
次に、偶数のＯＡＭモード０，２間で信号分離を行い、奇数のＯＡＭモード１，３間で信号分離を行う。この信号分離では、各ＯＡＭモード間の受信ＳＮＲの分布が異なる特徴を用いる。
【００３７】
以下、図１に示す構成に基づいて具体的に説明する。
アンテナ素子Ａ，Ｇの信号は、その一方（ここではＧの信号）の位相を180 度位相回転器１２−１を介して合成器１３−１で逆位相合成してＲＦ処理部１４−１に入力する。アンテナ素子Ｂ，Ｆの信号は、そのまま合成器１３−２で同位相合成してＲＦ処理部１４−２に入力する。アンテナ素子Ｃ，Ｅの信号は、その一方（ここではＥの信号）の位相を180 度位相回転器１２−２を介して合成器１３−３で逆位相合成してＲＦ処理部１４−３に入力する。アンテナ素子Ｄの信号は、そのままＲＦ処理部１４−４に入力する。各ＲＦ処理部から出力された信号は、それぞれＡＤＣ１５−１〜１５−４に入力され、デジタル信号に変換される。
【００３８】
ここで、ＲＦ処理部１４−１，１４−３で処理された信号ｙ３，ｙ１は、アンテナ素子Ａ，Ｇの信号およびアンテナ素子Ｃ，Ｅの信号をそれぞれ逆位相合成した信号であり、偶数のＯＡＭモード０，２の信号が打ち消され、奇数のＯＡＭモード１，３を加算した信号である。ただし、信号ｙ３は、ＯＡＭモード３の受信ＳＮＲ＞ＯＡＭモード１の受信ＳＮＲとなり、図中ｙ3(3,1)と表記する。信号ｙ１は、ＯＡＭモード１の受信ＳＮＲ＞ＯＡＭモード３の受信ＳＮＲとなり、図中ｙ1(1,3)と表記する。信号ｙ３，ｙ１は、ともに奇数ＯＡＭモード信号分離部１６に入力する。
【００３９】
同様に、ＲＦ処理部１４−２で処理された信号ｙ２は、アンテナ素子Ｂ，Ｆ間で同位相合成した信号であり、奇数のＯＡＭモード１，３の信号が打ち消され、偶数のＯＡＭモード０，２の信号を加算した信号である。ただし、信号ｙ２はＯＡＭモード２の受信ＳＮＲ＞ＯＡＭモード０の受信ＳＮＲとなり、図中ｙ2(2,0)と表記する。また、ＲＦ処理部１４−４で処理された信号ｙ０は、アンテナ素子Ｄの信号であり、ＯＡＭモード０以外のＯＡＭモードの信号が打ち消され、ＯＡＭモード０の信号のみとなり、図中ｙ0(0)と表記する。信号ｙ２，ｙ０は、ともに偶数ＯＡＭモード信号分離部１７に入力する。
【００４０】
次に、奇数ＯＡＭモード信号分離部１６は、信号ｙ３，ｙ１から奇数のＯＡＭモード１，３の信号の分離処理を行い、偶数ＯＡＭモード信号分離部１７は、信号ｙ２，ｙ０から偶数のＯＡＭモード０，２の信号の分離処理を行い、各ＯＡＭモードの信号をデジタル信号処理部１８に出力する。ここで、奇数のＯＡＭモード１，３の信号と、偶数のＯＡＭモード０，２の信号の分離処理は、各ＯＡＭモード間の受信ＳＮＲの分布が異なる特徴を用いて、従来のチャネル等化処理技術、もしくは、逐次干渉除去技術（Successive Interference Cancellation）等を用いて行う。
【００４１】
例えば、奇数ＯＡＭモード信号分離部１６におけるＯＡＭモード１，３の信号の分離処理は次のように行う。信号ｙ３はＯＡＭモード３の受信ＳＮＲが大きく、信号ｙ１はＯＡＭモード１の受信ＳＮＲが大きいため、それぞれＯＡＭモード３の信号とＯＡＭモード１の信号とみなす（以下、推定処理）。次に、アンテナ素子Ａ，ＧにおけるＯＡＭモード１の信号の強度と位相と、アンテナ素子ＣとＥにおけるＯＡＭモード３の信号の強度と位相について、それぞれ信号ｙ１，ｙ３および既知のチャネル情報を用いて真値を計算する。次に、この真値が他のＯＡＭモードへ及ぼす干渉を前記の既知のチャネル情報を用いて改めて計算し、計算した干渉量を信号ｙ３，ｙ１から除去する（以下、除去処理）。除去処理後のＯＡＭモード１，３の信号を用いて、前記の推定処理と除去処理を繰り返す。この繰り返し処理は、予め決めた繰り返しの数分だけ行うか、ｍ回目の繰り返し処理からｍ＋１回目の繰り返し処理後の残留誤差の差分が、予め決めた閾値より小さくなるまで反復することにする。偶数ＯＡＭモード信号分離部１７におけるＯＡＭモード０，２の信号の分離処理も同様に、推定処理と除去処理を繰り返しながら行う。
【００４２】
最後に、デジタル信号処理部１８は、分離後の各ＯＡＭモード０，１，２，３の信号の復調処理を行う。
【００４３】
なお、第１実施形態において、ＲＦ処理部の不完全性等により、逆位相合成により偶数のＯＡＭモードの信号を完全に打ち消せない場合、もしくは同位相合成により奇数のＯＡＭモードの信号を完全に打ち消せない場合は、奇数ＯＡＭモード信号分離部１６と偶数ＯＡＭモード信号分離部１７を合わせて、信号分離処理を行う。この場合は、すべてのＯＡＭモードの信号の推定処理と除去処理を繰り返しながら信号分離を行う。また、従来のターボ符号技術のように、信号の復調結果をフィードバックさせて等化処理の性能を上げるチャネル符号化技術が使われる場合には、デジタル信号処理部１８が出力する結果を信号分離部１６，１７にフィードバックさせて、反復的な信号分離処理および復調処理を行う。
【００４４】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す。
図３において、第２実施形態のＯＡＭ多重受信装置は、図１に示す第１実施形態の構成から奇数ＯＡＭモード信号分離部１６および偶数ＯＡＭモード信号分離部１７を省略した構成であり、その他は同様の構成である。
【００４５】
第１実施形態では、受信アンテナの中心から等距離に配置するアンテナ素子Ａ，Ｇの信号を逆位相合成することにより、奇数のＯＡＭモード１，３の信号を加算出力し、ＯＡＭモード１，３の信号に対して大きな干渉となる隣接するＯＡＭモード０，２の信号を打ち消している。さらに、アンテナ素子Ａ，Ｇの位置ではＯＡＭモード３の信号の受信ＳＮＲが最大になっており、ＯＡＭモード１，３間の受信ＳＮＲの分布の違いを利用して、ＯＡＭモード１，３の各信号を分離する構成であった。
【００４６】
第２実施形態では、ＯＡＭモード３の信号に対するＯＡＭモード１の信号による干渉量が無視できる場合には、ＡＤＣ１５−１の出力ｙ３をＯＡＭモード３の信号とみなす。また、ＯＡＭモード１の信号に対するＯＡＭモード３の信号による干渉量が無視できる場合には、ＡＤＣ１５−３の出力ｙ１をＯＡＭモード１の信号とみなす。これにより、奇数ＯＡＭモード信号分離部１６を不要とする構成になっている。
【００４７】
同様に、ＯＡＭモード２の信号に対するＯＡＭモード０の信号による干渉量が無視できる場合には、ＡＤＣ１５−２の出力ｙ２をＯＡＭモード２の信号とみなす。これにより、偶数ＯＡＭモード信号分離部１７を不要とする構成になっている。
【００４８】
なお、奇数ＯＡＭモードの信号の分離処理、および偶数ＯＡＭモードの信号の分離処理を行わずに直接復調処理を行うかの判断は、予め設定してもよいし、既知のチャネル情報から取得した干渉量が予め設定した閾値より低い場合に行うこととしてもよい。
【００４９】
図１〜図３に示す第１実施形態と第２実施形態では、ＯＡＭモード０，１，２，３の信号を用いる場合の例を示したが、ＯＡＭモード３より高次のＯＡＭモードの信号を用いる場合も同様である。例えば、ＯＡＭモード４を用いる場合は、アンテナ素子ＡとＧの外側に、中心から等距離の離れた位置に２個のアンテナ素子を配置し、同位相合成を行い、ＲＦ処理部とＡＤＣ部を介して信号処理部に入力する。ＯＡＭモード５を用いる場合は、さらにそのアンテナ素子の外側に、中心から等距離の離れた位置に２個のアンテナ素子を配置し、逆位相合成を行い、ＲＦ処理部とＡＤＣ部を介して信号処理部に入力する。このように、図１〜図３の例に限定されず、正負だけ異なるＯＡＭモードを使わない場合のＯＡＭ多重技術を用いたＯＡＭ多重受信装置の一般的な場合への拡張が可能となる。
【００５０】
なお、第１実施形態および第２実施形態では、受信アンテナ１１の中心にアンテナ素子Ｄを配置する例を示したが、この代わりに、アンテナ素子Ｃ，Ｅより中心に近く、中心から等距離の離れた位置に２つのアンテナ素子を配置し、同位相合成する構成であってもよい。
【００５１】
＜第３実施形態＞
第３実施形態のＯＡＭ多重受信装置は、ＯＡＭモードの符号（位相の回転方向）が異なる信号を含めて複数のＯＡＭモードの信号、ここではＯＡＭモード０，１，−１，２，−２，３，−３の信号を分離して受信する構成を示す。
【００５２】
図４は、本発明の第３実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す。
図４において、第３実施形態のＯＡＭ多重受信装置は、独立のアンテナ素子ＡＬ，ＡＲ，ＢＬ，ＢＲ，ＣＬ，ＣＲ，Ｄ，ＥＬ，ＥＲ，ＦＬ，ＦＲ，ＧＬ，ＧＲが矩形エリアに配置された受信アンテナ２１と、 180度位相回転器１２−１〜１２−４と、合成器１３−１〜１３−６と、低雑音増幅器（ＬＮＡ）やフィルタや周波数変換器を含むＲＦ処理部１４−１〜１４−７と、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１５−１〜１５−７と、奇数ＯＡＭモード信号分離部２２と、偶数ＯＡＭモード信号分離部２３と、デジタル信号処理部１８とにより構成される。
【００５３】
図５は、第３実施形態におけるＯＡＭ多重信号の強度分布と受信アンテナの配置例と位相差を示す。
図５において、受信アンテナ２１には各ＯＡＭモードの信号がそれぞれ空間的に重なって受信されるが、ＯＡＭモードごとに受信ＳＮＲが所定値以上、例えば最大となる位置が異なり、その位置をＯＡＭモード０，１，−１，２，−２，３，−３に対応する同心円で示す。受信アンテナ２１は、ＯＡＭモード３，−３に対して受信ＳＮＲが最大となる位置を示す円環とその直径が交差する位置にアンテナ素子ＡＬとＧＲ、ＡＲとＧＬを配置し、ＯＡＭモード２，−２に対して受信ＳＮＲが最大となる位置を示す円環とその直径が交差する位置にアンテナ素子ＢＬとＦＲ、ＢＲとＦＬを配置し、ＯＡＭモード１，−１に対して受信ＳＮＲが最大となる位置を示す円環とその直径が交差する位置にアンテナ素子ＣＬとＥＲ、ＣＲとＥＬを配置し、中心にＤを配置した構成である。
【００５４】
第３実施形態は、受信するＯＡＭモードの信号の位相差が、0 度，90度，180 度となる位置にアンテナ素子を配置することで、各ＯＡＭモードの信号分離を行うことを特徴とする。
【００５５】
ここで、ＯＡＭモード３に対して、点対称のＡＬとＧＲ、ＡＲとＧＬは位相差が 180度となり、隣接するＡＬとＡＲ、ＧＲとＧＬは位相差が90度となる。すなわち、ＡＬとＧＲを接続する仮想線と、ＡＲとＧＬを接続する仮想線のなす角度は30度となる。ＯＡＭモード２に対して、点対称のＢＬとＦＲ、ＢＲとＦＬは位相差が０となり、隣接するＢＬとＢＲ、ＦＲとＦＬは位相差が90度となる。すなわち、ＢＬとＦＲを接続する仮想線と、ＢＲとＦＬを接続する仮想線のなす角度は45度となる。ＯＡＭモード１に対して、点対称のＣＬとＥＲ、ＣＲとＥＬは位相差が 180度となり、隣接するＣＬとＣＲ、ＥＲとＥＬは位相差が90度となる。すなわち、ＣＬとＥＲを接続する仮想線と、ＣＲとＥＬを接続する仮想線のなす角度は90度となる。
【００５６】
図５(2) は、原点対称で等距離の２つのアンテナ素子の同位相合成、逆位相合成の出力を示す。アンテナ素子ＡＬとＧＲ、ＡＲとＧＬ、ＣＬとＥＲ、ＣＲとＥＬは、図２に示す第１実施形態のアンテナ素子ＡとＧ、ＣとＥと同様に、逆位相合成によって奇数のＯＡＭモード１，−１，３、−３の信号を加算して出力ｙ31，ｙ32，ｙ11，ｙ12となり（図中◎と○）、偶数のＯＡＭモード２，−２の信号を打ち消す（図中×）。また、アンテナ素子ＢＬとＦＲ、ＢＲとＦＬは、図２に示す第１実施形態のアンテナ素子ＢとＦと同様に、同位相合成によって偶数のＯＡＭモード２，−２，０の信号を加算して出力ｙ21，ｙ22となり（図中◎と○）、奇数のＯＡＭモード１，−１，３、−３の信号は打ち消す（図中×）。
【００５７】
また、図５(2) には、逆位相合成した出力ｙ31，ｙ32間の位相差と、出力ｙ11，ｙ12間の位相差と、同位相合成した出力ｙ21，ｙ22の位相差をＯＡＭモードごとに示す。ここで、正のＯＡＭモードの信号の位相の回転方向を時計回りとし、負のＯＡＭモードの信号の位相の回転方向を反時計回りとする。また、位相差の数値には、各ＯＡＭモードの位相の回転方向と同じ周り方向は正の符号をつけ、逆方向は負の符号をつける。また、各アンテナ素子の信号の同位相合成または逆位相合成により打ち消されるＯＡＭモードは、位相差を考える信号が存在しないため、空欄としている。例えば、出力ｙ31と出力ｙ32の位相差は、ＯＡＭモード３の信号で30×３回転＝90度、ＯＡＭモード−３の信号で−30×３回転＝−90度となる。
【００５８】
図６は、出力ｙ21，ｙ22，ｙ０から、偶数のＯＡＭモード０，２，−２の信号を分離する手順を示す。図中の数値は、ＯＡＭモードを示す。
図６(1) は、アンテナ素子ＢＬとＦＲの同位相合成の出力ｙ21におけるＯＡＭモード２，−2 ，０の信号強度と位相を示す。ここで、出力ｙ21における各ＯＡＭモードの位相はそれぞれ異なるが、簡単のためすべてを０度とする。なお、アンテナ素子ＢＬとＦＲにおけるＯＡＭモード０の受信強度は、ＯＡＭモード２，−2 の受信強度より低くなる。
【００５９】
図６(2) は、アンテナ素子ＢＲとＦＬの同位相合成の出力ｙ22におけるＯＡＭモード２，−2 ，０の信号強度と位相を示す。ここで、各ＯＡＭモードの信号の位相は、図６(1) のように、アンテナ素子ＢＬとＦＲの同位相合成処理後すべての信号の位相を０度とした場合の相対的な位相を表す。例えば、ＯＡＭモード２の信号において、出力ｙ21とｙ22の位相差は90度である。同様に、ＯＡＭモード０，−２の信号において、出力ｙ21とｙ22の位相差は０度と−90度である。
【００６０】
図６(3) は、中心のアンテナ素子Ｄの受信信号を示す。中心では、ＯＡＭモード０以外の信号は打ち消されるため、ＯＡＭモード０の出力ｙ0 のみとなる。なお、アンテナ素子ＤにおけるＯＡＭモード０の受信ＳＮＲは、出力ｙ21，ｙ22におけるＯＡＭモード０の受信ＳＮＲより高くなる。
【００６１】
以上の同位相合成の出力ｙ21，ｙ22および出力ｙ0 から、偶数のＯＡＭモード０，２，−２の信号を分離する手順について説明する。
まず、アンテナ素子Ｄの出力ｙ０は、干渉なきＯＡＭモード０の信号であるため、ＯＡＭモード０の信号として分離する。次に、既知のチャネル情報を用いて、アンテナ素子ＢＬとＦＲ、ＢＲとＦＬにおけるＯＡＭモード０の信号強度と位相を計算し、除去処理を行う。
【００６２】
図６(4) は、出力ｙ21からＯＡＭモード０の出力ｙ０を除去後の出力ｙ21’を示す。図６(5) は、出力ｙ22からＯＡＭモード０の出力ｙ０を除去後の出力ｙ22’を示す。図６(6) は、出力ｙ22’の90度位相回転させた出力ｙ22”を示す。図６(7) は、出力ｙ21’と出力ｙ22’の合成により、ＯＡＭモード２の信号が打ち消され、ＯＡＭモード−２の信号のみ分離された結果を示す。同様に、出力ｙ21’と、出力ｙ22’の−90度位相回転させた出力の合成により、ＯＡＭモード−２の信号が打ち消され、ＯＡＭモード２の信号のみ分離される。これにより、ＯＡＭモード０，２，−２信号を分離することができる。
【００６３】
図７は、出力ｙ31，ｙ32，ｙ11，ｙ12から、奇数のＯＡＭモード−３，３，−１，１の信号を分離する手順を示す。図中の数値は、ＯＡＭモードを示す。
図７(1) は、アンテナ素子ＡＬとＧＲの逆位相合成の出力ｙ31におけるＯＡＭモード３，−３，１，−１の信号強度と位相を示す。ここで、出力ｙ31における各ＯＡＭモードの位相はそれぞれ異なるが、簡単のためすべてを０度とする。なお、アンテナ素子ＡＬとＧＲにおけるＯＡＭモード１，−１の受信強度は、ＯＡＭモード３，−３の受信強度より低くなる。
【００６４】
図７(2) は、アンテナ素子ＡＲとＧＬの逆位相合成の出力ｙ32におけるＯＡＭモード３，−３，１，−１の信号強度と位相を示す。ここで、各ＯＡＭモードの信号の位相は、図７(1) のように、アンテナ素子ＡＬとＧＲの逆位相合成処理後すべての信号の位相を０度とした場合の相対的な位相を表す。例えば、ＯＡＭモード３，−３の信号において、出力ｙ31とｙ32の位相差は90度，−90度である。
【００６５】
図７(3) は、アンテナ素子ＣＬとＥＲの逆位相合成の出力ｙ11におけるＯＡＭモード１，−１，３，−３の信号強度と位相を示す。ここで、逆位相合成出力ｙ11における各ＯＡＭモードの位相はそれぞれ異なるが、簡単のためすべてを０度とする。なお、アンテナ素子ＣＬとＥＲにおけるＯＡＭモード３，−３の受信強度は、ＯＡＭモード１，−１の受信強度より低くなる。
【００６６】
図７(4) は、アンテナ素子ＣＲとＥＬの逆位相合成の出力ｙ12におけるＯＡＭモード３，−３，１，−１の信号強度と位相を示す。ここで、各ＯＡＭモードの信号の位相は、図７(3) のように、アンテナ素子ＣＬとＥＲの逆位相合成処理後すべての信号の位相を０度とした場合の相対的な位相を表す。例えば、ＯＡＭモード１，−１の信号において、逆位相合成出力ｙ11とｙ12の位相差は90度，−90度である。
【００６７】
以上の出力ｙ31，ｙ11から、ＯＡＭモード３，−３の信号を分離する手順を示す。
図７(5),(6) は、出力ｙ31，ｙ11から、ＯＡＭモード３，−３を合成した出力ｙ31’と、ＯＡＭモード１，−１を合成した出力ｙ11’の分離を示す。この分離は、第１実施形態と同様に、各ＯＡＭモード間の受信ＳＮＲの分布が異なる特徴を用いて、従来のチャネル等化処理技術、もしくは、推定処理と除去処理を繰り返しながら、逐次干渉除去技術（Successive Interference Cancellation）等を用いて行う。すなわち、出力ｙ31ではＯＡＭモード３，−３の受信ＳＮＲが高く、出力ｙ11ではＯＡＭモード１，−１の受信ＳＮＲが高いため、ＯＡＭモード３，−３の合成信号と、ＯＡＭモード１，−１の合成信号を、それぞれ一つの信号と想定し、第１実施形態に示した推定処理と除去処理を繰り返しながら、合成された出力ｙ31’，ｙ11’を分離する。
【００６８】
図７(7) は、出力ｙ31’とｙ32からＯＡＭモード−３の信号分離を示す。出力ｙ31’と、出力ｙ32を90度回転した信号とを合成し、ＯＡＭモード−３の信号と見なす（推定処理）。次に、推定された信号と既知チャネル情報を用いて、出力ｙ32に含まれているＯＡＭモード１，−１の干渉成分を除去する（除去処理）。この推定処理と除去処理を繰り返すことで、ＯＡＭモード−３の信号分離を行う。ここで、繰り返しの数は、第１実施形態と同様に、予め決められた数、もしくは、前回の繰り返し処理からの誤差成分の変動の大きさと予め決められた閾値の差分で判断する。
【００６９】
図７(8) は、出力ｙ31’はｙ32からＯＡＭモード３の信号分離を示す。出力ｙ31’と、出力ｙ32を−90度回転した信号とを合成し、以下同様に、ＯＡＭモード３の推定処理と、ＯＡＭモード１，−１の干渉成分の除去処理とを繰り返し、ＯＡＭモード３の信号分離を行う。
【００７０】
図７(9) は、出力ｙ11’とｙ12からＯＡＭモード−１の信号分離を示す。出力ｙ11’と、出力ｙ12を90度回転した信号とを合成し、以下同様に、ＯＡＭモード−１の推定処理と、ＯＡＭモード３，−３の干渉成分の除去処理とを繰り返し、ＯＡＭモード−１の信号分離を行う。
【００７１】
図７(10)は、出力ｙ11’とλ12からＯＡＭモード１の信号分離を示す。出力ｙ11’と、出力ｙ12を−90度回転した信号とを合成し、以下同様に、ＯＡＭモード１の推定処理と、ＯＡＭモード３，−３の干渉成分の除去処理とを繰り返し、ＯＡＭモード１の信号分離を行う。
【００７２】
なお、図７(5),(6) に示すように、逆位相合成出力ｙ31，ｙ11から、ＯＡＭモード３，−３の合成出力ｙ31’と、ＯＡＭモード１，−１の合成出力ｙ11’を分離したが、この分離処理を行わずに、逆位相合成出力ｙ31，ｙ32，ｙ11，ｙ12を用いて、推定処理と除去処理の繰り返し処理を行うことで、ＯＡＭモード３，−３，１，−１の信号を分離することも可能である。
【００７３】
以下、図４に示す構成に基づいて具体的に説明する。
アンテナ素子ＡＬ，ＧＲの信号は、その一方（ここではＧＲの信号）の位相を180 度位相回転器１２−１を介して合成器１３−１で逆位相合成してＲＦ処理部１４−１に入力する。アンテナ素子ＡＲ，ＧＬの信号は、その一方（ここではＧＬの信号）の位相を180 度位相回転器１２−２を介して合成器１３−２で逆位相合成してＲＦ処理部１４−２に入力する。アンテナ素子ＢＬ，ＦＲの信号は、そのまま合成器１３−３で同位相合成してＲＦ処理部１４−３に入力する。アンテナ素子ＢＲ，ＦＬの信号は、そのまま合成器１３−４で同位相合成してＲＦ処理部１４−４に入力する。アンテナ素子ＣＬ，ＥＲの信号は、その一方（ここではＥＲの信号）の位相を180 度位相回転器１２−３を介して合成器１３−５で逆位相合成してＲＦ処理部１４−５に入力する。アンテナ素子ＣＲ，ＥＬの信号は、その一方（ここではＥＬの信号）の位相を180 度位相回転器１２−４を介して合成器１３−６で逆位相合成してＲＦ処理部１４−６に入力する。アンテナ素子Ｄの信号は、そのままＲＦ処理部１４−７に入力する。各ＲＦ処理部から出力された信号は、それぞれＡＤＣ１５−１〜１５−７に入力され、デジタル信号に変換される。
【００７４】
ここで、ＲＦ処理部１４−１，１４−２，１４−５，１４−６で処理された信号ｙ31，ｙ32，ｙ11，ｙ12は、アンテナ素子ＡＬ，ＧＲ、アンテナ素子ＡＲ，ＧＬ、アンテナ素子ＣＬ，ＥＲ、アンテナ素子ＣＲ，ＥＬの信号をそれぞれ逆位相合成した信号であり、偶数のＯＡＭモード０，２，−２の信号が打ち消され、奇数のＯＡＭモード１，−１，３，−３を加算した信号である。信号ｙ31，ｙ32，ｙ11，ｙ12は、ともに奇数ＯＡＭモード信号分離部２２に入力する。
【００７５】
ＲＦ処理部１４−３，１４−４で処理された信号ｙ21，ｙ22は、アンテナ素子ＢＬ，ＦＲ、アンテナ素子ＢＲ，ＦＬの信号をそれぞれ同位相合成した信号であり、奇数のＯＡＭモード１，−１，３，−３の信号が打ち消され、偶数のＯＡＭモード２，−２，０の信号を加算した信号である。また、ＲＦ処理部１４−７で処理された信号ｙ０は、アンテナ素子Ｄの信号であり、ＯＡＭモード０以外のＯＡＭモードの信号が打ち消され、ＯＡＭモード０の信号のみとなる。信号ｙ21，ｙ22，ｙ０は、ともに偶数ＯＡＭモード信号分離部２３に入力する。
【００７６】
奇数ＯＡＭモード信号分離部２２は、図７に示した手順に従って、奇数のＯＡＭモードの信号ｙ31，ｙ32，ｙ11，ｙ12を用いて、奇数のＯＡＭモード１，−１，３，−３の信号を分離する。偶数ＯＡＭモード信号分離部２３は、図６に示した手順に従って、偶数のＯＡＭモードの信号ｙ21，ｙ22，ｙ0 を用いて、偶数のＯＡＭモード０，２，−２の信号を分離する。
【００７７】
最後に、デジタル信号処理部１８は、分離後の各ＯＡＭモード０，１，−１，２，−２，３，−３の信号の復調処理を行う。
【００７８】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す。
図８において、第４実施形態のＯＡＭ多重受信装置は、図６および図７に示す第３実施形態の信号分離における90度の位相回転処理と−90度の位相回転処理をアナログ処理により行うことを特徴とする。
【００７９】
図８において、アンテナ素子ＡＬ，ＧＲ、アンテナ素子ＡＲ，ＧＬ、アンテナ素子ＣＬ，ＥＲ、アンテナ素子ＣＲ，ＥＬの信号をそれぞれ逆位相合成する構成、アンテナ素子ＢＬ，ＦＲ、アンテナ素子ＢＲ，ＦＬの信号をそれぞれ同位相合成する構成は、第３実施形態と同様である。第４実施形態では、各合成信号を２分配し、さらに90度位相回転または−90度位相回転する分配・位相回転部２４−１，２４−２，２４−３を備え、以下のようにそれぞれの出力の合成処理を行ってからＲＦ処理部１４−１〜１４−６に入力する。
【００８０】
合成器１３−１から出力されるアンテナ素子ＡＬ，ＧＲの逆位相合成の信号ｙ31と、合成器１３−２から出力されるアンテナ素子ＡＲ，ＧＬの逆位相合成の信号ｙ32は、分配・位相回転部２４−１に入力してそれぞれ２分配する。さらに、２分配したアンテナ素子ＡＲ，ＧＬの逆位相合成の信号ｙ32を90度位相回転および−90度位相回転させて出力する。信号ｙ31と90度位相回転した信号ｙ32を合成器２５−１で合成してＲＦ処理部１４−１に入力すると、ＯＡＭモード３の信号が打ち消され、ＯＡＭモード−３，１，−１の信号が出力される。また、信号ｙ31と−90度位相回転して信号ｙ32を合成器２５−２で合成してＲＦ処理部１４−２に入力すると、ＯＡＭモード−３の信号が打ち消され、ＯＡＭモード３，１，−１の信号が出力される。また、合成器１３−５から出力されるアンテナ素子ＣＬ，ＥＲの逆位相合成の信号ｙ11と、合成器１３−６から出力されるアンテナ素子ＣＲ，ＥＬの逆位相合成の信号ｙ12についても、分配・位相回転部２４−３および合成器２５−５，２５−６を用いて同様に処理され、ＲＦ処理部１４−５，１４−６に入力する。ＲＦ処理部１４−５では、ＯＡＭモード１の信号を打ち消し、ＯＡＭモード−１，３，−３の信号を出力する。ＲＦ処理部１４−６では、ＯＡＭモード−１の信号を打ち消し、ＯＡＭモード１，３，−３の信号を出力する。これらの信号は、ＡＤＣ１５−１，１５−２，１５−５，１５−６を介して信号分離部２６に入力され、第３実施形態と同様の処理によりＯＡＭモード１，−１，３，−３の信号に分離される。
【００８１】
また、合成器１３−３から出力されるアンテナ素子ＢＬ，ＦＲの同位相合成の信号ｙ21と、合成器１３−３から出力されるアンテナ素子ＢＲ，ＦＬの同位相合成の信号ｙ22についても、分配・位相回転部２４−２および合成器２５−３，２５−４を用いて同様に処理され、ＲＦ処理部１４−３，１４−４に入力する。ＲＦ処理部１４−３では、ＯＡＭモード２の信号を打ち消し、ＯＡＭモード−２，０の信号を出力する。ＲＦ処理部１４−４では、ＯＡＭモード−２の信号を打ち消し、ＯＡＭモード２，０の信号を出力する。これらの信号は、ＡＤＣ１５−３，１５−４を介して信号分離部２６に入力される。信号分離部２６は、アンテナ素子ＤからＯＡＭモード０の信号を入力しており、第３実施形態と同様の処理によりＯＡＭモード０，２，−２の信号に分離される。
【００８２】
最後に、デジタル信号処理部１８は、分離後の各ＯＡＭモード０，１，−１，２，−２，３，−３の信号の復調処理を行う。
【００８３】
＜第５実施形態＞
図９は、本発明の第５実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す。
図９において、第５実施形態のＯＡＭ多重受信装置は、図８に示す第４実施形態の構成から奇数ＯＡＭモード信号分離部２２および偶数ＯＡＭモード信号分離部２３を省略した構成であり、その他は同様の構成である。
【００８４】
第５実施形態では、ＯＡＭモード３，−３の信号に対するＯＡＭモード１，−１の信号による干渉量が無視できる場合には、ＡＤＣ１５−１，１５−２の出力をＯＡＭモード−３，３の信号とみなす。また、ＯＡＭモード１，−１の信号に対するＯＡＭモード３，−３の信号による干渉量が無視できる場合には、ＡＤＣ１５−５，１５−６の出力をＯＡＭモード−１，１の信号とみなす。これにより、奇数ＯＡＭモード信号分離部１６を不要とする構成になっている。
【００８５】
同様に、ＯＡＭモード２，−２の信号に対するＯＡＭモード０の信号による干渉量が無視できる場合には、ＡＤＣ１５−３，１５−４の出力をＯＡＭモード−２，２の信号とみなす。これにより、偶数ＯＡＭモード信号分離部１７を不要とする構成になっている。
【００８６】
なお、信号分離処理を行わずに直接復調処理を行うかの判断は、予め設定してもよいし、既知のチャネル情報から取得した干渉量が予め設定した閾値より低い場合に行うこととしてもよい。
【００８７】
第３実施形態、第４実施形態、第５実施形態において、ＯＡＭモード０の信号は、受信アンテナ２１の中心に配置したアンテナ素子Ｄを用いて受信する構成を示したが、ＯＡＭモード１用のアンテナ素子ＣＬ，ＣＲ，ＥＬ，ＥＲより中心に近く、中心から等距離の離れた位置に複数のアンテナ素子を配置し、同位相合成する構成であってもよい。
【００８８】
なお、第３実施形態、第４実施形態、第５実施形態において、高次ＯＡＭモードは、ＯＡＭモード３，−３まで用いる例を示したが、それより高次のＯＡＭモードを使う場合も同様に受信することができる。この場合、高次ＯＡＭモード向けのアンテナ素子は、中心から対称となる位置に配置したアンテナ素子対において、各ＯＡＭモードの位相差が90度になるところに配置する。例えば、ＯＡＭモード４の場合は、中心から22.5度の差の位置に配置することで、90度の位相差を持つＯＡＭモード４の信号の受信が可能となる。
【００８９】
＜第６実施形態＞
図１０は、本発明の第６実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す。
図１０において、第６実施形態のＯＡＭ多重受信装置は、図４に示す第３実施形態において、ＯＡＭモード３，−３に対するアンテナ素子ＡＬ，ＧＲ，ＡＲ，ＧＬの信号を逆位相合成する構成、ＯＡＭモード２，−２に対するアンテナ素子ＢＬ，ＦＲ，ＢＲ，ＦＬの信号を同位相合成する構成は同様であるが、ＯＡＭモード０，１，−１の信号を分離する構成として、従来の円形アレーアンテナＣ１〜Ｃ８および低次ＯＡＭモード分離器３２を備えることを特徴とする。
【００９０】
ＯＡＭモード０，１，−１の信号は、アンテナ素子Ｃ１〜Ｃ８を用いて従来のＯＡＭの受信技術により受信する。低次ＯＡＭモード分離器３２では、アンテナ素子Ｃ１〜Ｃ８の信号を同位相合成することにより、ＯＡＭモード０の信号が分離される。また、アンテナ素子Ｃ１〜Ｃ８の位相が−１回転する設定にするとＯＡＭモード１の信号が分離され、アンテナ素子Ｃ１〜Ｃ８の位相が１回転する設定にするとＯＡＭモード−１の信号が分離される。この処理は、円形アレーアンテナにより従来のＯＡＭ信号の受信処理により行うため、他のＯＡＭモードの信号からの干渉は除去されたＯＡＭモード０，１，−１の信号が分離される。次に、ＯＡＭモード３，−３，２，−２の信号の分離は、第３実施形態と同様である。すなわち、アンテナ素子ＡＬ，ＧＲ，ＡＲ，ＧＬの信号を逆位相合成し、アンテナ素子ＢＬ，ＦＲ，ＢＲ，ＦＬの信号を同位相合成し、さらに合成出力の90度または−90度の位相回転により各ＯＡＭモードの信号を分離する。
【００９１】
＜第７実施形態＞
図１１は、本発明の第７実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す。
図１１において、第７実施形態のＯＡＭ多重受信装置は、図８に示す第４実施形態において、ＯＡＭモード３，−３に対するアンテナ素子ＡＬ，ＧＲ，ＡＲ，ＧＬの信号を逆位相合成する構成、ＯＡＭモード２，−２に対するアンテナ素子ＢＬ，ＦＲ，ＢＲ，ＦＬの信号を同位相合成する構成は同様であるが、ＯＡＭモード０，１，−１の信号を分離する構成として、従来の円形アレーアンテナＣ１〜Ｃ８および低次ＯＡＭモード分離器３２を備えることを特徴とする。低次ＯＡＭモード分離器３２において、ＯＡＭモード０，１，−１の信号の分離は、第６実施形態と同様である。ＯＡＭモード３，−３，２，−２の信号の分離は、第４実施形態と同様である。
【００９２】
＜第８実施形態＞
図１２は、本発明の第８実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す。
図１２において、第８実施形態のＯＡＭ多重受信装置は、図９に示す第５実施形態において、ＯＡＭモード３，−３に対するアンテナ素子ＡＬ，ＧＲ，ＡＲ，ＧＬの信号を逆位相合成する構成、ＯＡＭモード２，−２に対するアンテナ素子ＢＬ，ＦＲ，ＢＲ，ＦＬの信号を同位相合成する構成は同様であるが、ＯＡＭモード０，１，−１の信号を分離する構成として、従来の円形アレーアンテナＣ１〜Ｃ８および低次ＯＡＭモード分離器３２を備えることを特徴とする。低次ＯＡＭモード分離器３２において、ＯＡＭモード０，１，−１の信号の分離は、第６実施形態と同様である。ＯＡＭモード３，−３，２，−２の信号の分離は、第５実施形態と同様である。
【００９３】
なお、第６実施形態〜第８実施形態において、高次ＯＡＭモードは、ＯＡＭモード３，−３まで用いる例を示したが、それより高次のＯＡＭモードを使う場合も同様に受信することができる。この場合、高次ＯＡＭモード向けのアンテナ素子は、中心から対称となる位置に配置したアンテナ素子対において、各ＯＡＭモードの位相差が90度になるところに配置する。例えば、ＯＡＭモード４の場合は、中心から22.5度の差の位置に配置することで、90度の位相差を持つＯＡＭモード４の信号の受信が可能となる。
【００９４】
また、受信アンテナ３１の横幅は、従来の円形アレーアンテナの構成をとる低次ＯＡＭモードに対応するサイズに依存し、縦幅が高次ＯＡＭモード向けのアンテナ素子の増加に伴って延びるだけで、ＯＡＭモード数の増加に伴う面積の増加は従来の円形アレーアンテナの構成に比べて小さい。なお、受信アンテナの許容面積により、中心部の円形アレーアンテナは、複数個であってもよい。その場合、それぞれの円形アレーアンテナが、異なるＯＡＭモードの信号を分離し、さらに各ＯＡＭモードの信号を分離して平均してもよい。
【００９５】
＜第９実施形態＞
図１３は、本発明の第９実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す。
図１３において、第９実施形態のＯＡＭ多重受信装置は、図１０に示す第６実施形態と同様に、ＯＡＭモード０，１，−１の信号を分離する構成として、従来の円形アレーアンテナＣ１〜Ｃ８および低次ＯＡＭモード分離器３２を備え、さらにＯＡＭモード３，−３に対するアンテナ素子ＡＬ，ＧＲ，ＡＲ，ＧＬ、およびＯＡＭモード２，−２に対するアンテナ素子ＢＬ，ＦＲ，ＢＲ，ＦＬに代えて、円形アレーアンテナＣ１〜Ｃ８より大きい円形アレーアンテナの一部（以下、部分円形アレーアンテナと称する）を用い、高次ＯＡＭモード分離器３３で処理することを特徴とする。
【００９６】
第９実施形態において、中心部の円形アレーアンテナＣ１〜Ｃ８および低次ＯＡＭモード分離器３２の動作は、第６実施形態と同様である。一方、ＯＡＭモード３，−３に対する部分円形アレーアンテナＡ１〜Ａ８、ＯＡＭモード２，−２に対する部分円形アレーアンテナＢ１〜Ｂ８は、各ＯＡＭモードを円形アレーアンテナを用いて分離する際に用いる位相の変換を用いる。
【００９７】
例えば、部分円形アレーアンテナＢ１〜Ｂ８からＯＡＭモード２，−２の信号を分離する場合、高次ＯＡＭモード分離器３３では、ＯＡＭモード２，−２の信号は位相が２回転（ 720度，−720 度）するため、その逆位相を掛け算することにより、ＯＡＭモード２，−２の信号を分離する。ただし、アンテナ素子Ｂ１〜Ｂ８は、完全な円形アレーアンテナではなく部分円形アレーアンテナであるので、完全な円形アレーアンテナと想定して、ＯＡＭモード２，−２の信号を分離する際に使う位相回転を行う。この場合、分離後の信号に他のＯＡＭモードの信号の干渉が入るが、この干渉は奇数ＯＡＭモード信号分離部２２および偶数ＯＡＭモード信号分離部２３にて、チャネル等化技術、もしくは、干渉除去技術を用いて除去する。アンテナ素子Ａ１〜Ａ８の信号からＯＡＭモード３，−３の信号を分離する処理も同様である。
【００９８】
また、第９実施形態では、ＯＡＭモード３，−３の信号の受信に用いる部分アレーアンテナの上のアンテナ素子Ａ１〜Ａ４と下のアンテナ素子Ａ５〜Ａ８は、中心に対して対称の位置に配置して、高次ＯＡＭモード分離器３３で逆位相合成を行ってから分離する。また、ＯＡＭモード２，−２の信号の受信に用いる部分アレーアンテナの上のアンテナ素子Ｂ１〜Ｂ４と下のアンテナ素子Ｂ５〜Ｂ８は、中心に対して対称の位置に配置して、高次ＯＡＭモード分離器３３で同位相合成を行ってから分離する。
【００９９】
また、第９実施形態において、中心に対して対称関係にある部分アレーアンテナの同位相合成、もしくは、逆位相合成を行わずに、各ＯＡＭモードの分離処理を行うことも可能である。
【０１００】
この場合、アンテナ素子Ａ１〜Ａ８の信号からＯＡＭモード３，−３の信号を計算し、アンテナ素子Ｂ１〜Ｂ８の信号からＯＡＭモード２，−２の信号を計算し、アンテナ素子Ｃ１〜Ｃ８の信号からＯＡＭモード１，−１の信号を計算する。この計算により得られた、各ＯＡＭモードの信号には、他ＯＡＭモードの信号からの干渉が含まれているため、次の干渉除去処理を行う。各ＯＡＭモードの計算値（以下、暫定値１と称する）と既知のチャネル情報を用いて、各ＯＡＭモードが他のＯＡＭモードへ及ぼす干渉量を計算し、暫定値１からその干渉量を除去する。また、暫定値１から、干渉成分が除去された各ＯＡＭモードの値（以下、暫定値２と称する）から、既知のチャネル情報を用いて、他ＯＡＭモードへ及ぼす干渉量を計算し、暫定値２から計算した干渉量を除去する。この過程を繰り返すことにより干渉除去を行う。ここで、この繰り返しの数は、予め決めてもよいし、他のＯＡＭモードへ及ぼす干渉量があらかじめ決めた閾値より小さくなるまで繰り返してもよい。
【０１０１】
＜第１０実施形態＞
図１４は、本発明の第１０実施形態のＯＡＭ多重受信装置の構成例を示す。
図１４において、第１０実施形態のＯＡＭ多重受信装置は、図１３に示す第９実施形態と同様に、ＯＡＭモード０，１，−１の信号を分離する構成として、従来の円形アレーアンテナＣ１〜Ｃ８および低次ＯＡＭモード分離器３２を備え、さらにＯＡＭモード３，−３に対する部分円形アレーアンテナＡ１〜Ａ４と、ＯＡＭモード２，−２に対する部分円形アレーアンテナＢ１〜Ｂ４を用い、高次ＯＡＭモード分離器３３で処理することを特徴とする。すなわち、部分円形アレーアンテナＡ１〜Ａ４およびＢ１〜Ｂ４は、第９実施形態の部分円形アレーアンテナＡ１〜Ａ８およびＢ１〜Ｂ８のそれぞれ上側半分となる。なお、下側半分を用いてもよい。
【０１０２】
アンテナ素子Ａ１〜Ａ４の信号からＯＡＭモード３，−３の信号を計算し、アンテナ素子Ｂ１〜Ｂ４の信号からＯＡＭモード２，−２の信号を計算し、アンテナ素子Ｃ１〜Ｃ８の信号からＯＡＭモード１，−１の信号を計算する。この計算により得られた、各ＯＡＭモードの信号には、他ＯＡＭモードの信号からの干渉が含まれているため、次の干渉除去処理を行う。各ＯＡＭモードの計算値（以下、暫定値３と称する）と既知のチャネル情報を用いて、各ＯＡＭモードが他のＯＡＭモードへ及ぼす干渉量を計算し、暫定値３からその干渉量を除去する。また、暫定値３から、干渉成分が除去された各ＯＡＭモードの値（以下、暫定値４と称する）から、既知のチャネル情報を用いて、他ＯＡＭモードへ及ぼす干渉量を計算し、暫定値４から計算した干渉量を除去する。この過程を繰り返すことにより干渉除去を行う。ここで、この繰り返しの数は、予め決めてもよいし、他のＯＡＭモードへ及ぼす干渉量があらかじめ決めた閾値より小さくなるまで繰り返してもよい。
【０１０３】
なお、第９実施形態および第１０実施形態では、特に高次ＯＡＭモードの信号を受信するために、従来の円形アレーアンテナの一部を使う構成とすることにより、受信ＳＮＲは低下するが、アンテナの面積の増加を軽減できる長所がある。
【符号の説明】
【０１０４】
１１，２１，３１，３４  受信アンテナ
１２   180度位相回転器
１３，２５  合成器
１４  ＲＦ処理部
１５  アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）
１６  奇数ＯＡＭモード信号分離部
１７  偶数ＯＡＭモード信号分離部
１８  デジタル信号処理部
２２  奇数ＯＡＭモード信号分離部
２３  偶数ＯＡＭモード信号分離部
２４  分配・位相回転部
２５  合成器
３２  低次ＯＡＭモード分離器
３３，３５  高次ＯＡＭモード分離器
【図１】
2018067791.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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