(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信局と、受信局と、ビーム制御素子とを備える無線通信システムであって、
前記送信局は、
送信するデータを含む信号に基づいて電磁波を変調する変調部と、
前記変調部で変調された電磁波を放射する複数の送信アンテナ素子を有する送信円形アレーアンテナを複数組含む送信アンテナ部とを備え、
前記ビーム制御素子は、
前記送信アンテナ部から放射された電磁波を入力とし、入力された電磁波の放射方向を変更して出力するレンズ部を備え、
前記受信局は、
前記レンズ部から出力された電磁波を受信する複数の受信アンテナ素子を有する受信円形アレーアンテナを複数組含む受信アンテナ部と、
前記受信アンテナ部が受信した電磁波の受信信号を復調する復調部とを備え、
前記送信アンテナ部は、前記レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に配置される複数組の前記送信円形アレーアンテナを有し、
前記受信アンテナ部は、前記レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に配置される複数組の前記受信円形アレーアンテナを有し、
前記送信局は、
前記送信円形アレーアンテナの各々に電磁波を放射させる参照信号を生成する信号生成部と、
前記参照信号の電磁波を前記送信円形アレーアンテナの各々に放射させる制御部とを備え、
前記受信局は、
前記受信アンテナ部により受信された前記参照信号の電磁波の受信状態を前記送信円形アレーアンテナ毎に測定し、測定の結果を前記送信局に出力する測定部を備え、
前記制御部は、前記測定の結果に基づいて、前記データを含む信号の電磁波を放射させる送信円形アレーアンテナを、複数組の前記送信円形アレーアンテナから選択する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記レンズ部は、前記送信円形アレーアンテナから放射される電磁波の像が、前記受信アンテナ部が配置される位置において、前記受信円形アレーアンテナの大きさで結像するように、前記送信アンテナ部と前記受信アンテナ部との間に配置される
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信アンテナ部は、前記レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に、同心円状に配置される複数組の前記送信円形アレーアンテナを有し、
前記受信アンテナ部は、前記レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に、同心円状に配置される複数組の前記受信円形アレーアンテナを有し、
前記レンズ部は、複数組の前記送信円形アレーアンテナの各々から放射される電磁波の像が、前記受信アンテナ部が配置される位置において、複数組の前記受信円形アレーアンテナのいずれかの大きさで結像するように、前記送信アンテナ部と前記受信アンテナ部との間に配置される
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信局は、前記データを含む信号に付加された情報に基づいて、前記変調部において変調する軌道角運動量（ＯＡＭ：Orbital Angular Momentum）モードを選択するＯＡＭモード選択部を備え、
前記変調部は、前記ＯＡＭモード選択部で選択されたＯＡＭモードを有する電磁波を、前記データを含む信号に基づいて変調し、
前記送信アンテナ部は、前記変調部により変調されたＯＡＭモードを有する電磁波を放射する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
送信局と、受信局と、ビーム制御素子とを備える無線通信システムの通信方法であって、
前記送信局が、送信するデータを含む信号に基づいて電磁波を変調する変調ステップと、
前記送信局が、複数の送信アンテナ素子を有する送信円形アレーアンテナを複数組含む送信アンテナ部を用いて、変調された前記電磁波を放射する第１送信ステップと、
前記ビーム制御素子が、自素子に含まれるレンズ部を用いて、前記送信アンテナ部から放射された電磁波を入力とし、入力された電磁波の放射方向を変更して出力する結像ステップと、
前記受信局が、複数の受信アンテナ素子を有する受信円形アレーアンテナを複数組含む受信アンテナ部を用いて、前記レンズ部から出力された電磁波を受信する第１受信ステップと、
前記受信局が、前記受信アンテナ部が受信した電磁波の受信信号を復調する復調ステップと
を備え、
前記送信アンテナ部は、前記レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に配置される複数組の前記送信円形アレーアンテナを有し、
前記受信アンテナ部は、前記レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に配置される複数組の前記受信円形アレーアンテナを有し、
前記送信局が、前記送信円形アレーアンテナの各々に、参照信号の電磁波を放射させる第２送信ステップと、
前記受信局が、前記受信アンテナ部を用いて、前記送信円形アレーアンテナの各々により放射された前記参照信号の電磁波を受信する第２受信ステップと、
前記受信局が、前記受信アンテナ部により受信された前記参照信号の電磁波の受信状態を前記送信円形アレーアンテナ毎に測定し、測定の結果を前記送信局に出力する測定ステップと、
前記送信局が、前記受信局から受信した前記測定の結果に基づいて、前記データを含む信号の電磁波を放射させる送信円形アレーアンテナを、複数組の前記送信円形アレーアンテナから選択する選択ステップと
をさらに備える
ことを特徴とする無線通信システムの通信方法。
【請求項６】
請求項５に記載の無線通信システムの通信方法において、
前記レンズ部は、前記送信円形アレーアンテナから放射される電磁波の像が、前記受信アンテナ部が配置される位置において、前記受信円形アレーアンテナの大きさで結像するように、前記送信アンテナ部と前記受信アンテナ部との間に配置される
ことを特徴とする無線通信システムの通信方法。
【請求項７】
請求項５に記載の無線通信システムの通信方法において、
前記送信アンテナ部は、前記レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に、同心円状に配置される複数組の前記送信円形アレーアンテナを有し、
前記受信アンテナ部は、前記レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に、同心円状に配置される複数組の前記受信円形アレーアンテナを有し、
前記レンズ部は、複数組の前記送信円形アレーアンテナの各々から放射される電磁波の像が、前記受信アンテナ部が配置される位置において、複数組の前記受信円形アレーアンテナのいずれかの大きさで結像するように、前記送信アンテナ部と前記受信アンテナ部との間に配置される
ことを特徴とする無線通信システムの通信方法。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の無線通信システムの通信方法において、
前記送信局は、前記データを含む信号に付加された情報に基づいて、変調する軌道角運動量（ＯＡＭ：Orbital Angular Momentum）モードを選択するＯＡＭモード選択ステップを備え、
前記変調ステップでは、前記ＯＡＭモード選択ステップで選択されたＯＡＭモードを有する電磁波を、前記データを含む信号に基づいて変調し、
前記第１送信ステップでは、前記変調ステップで変調されたＯＡＭモードを有する電磁波を放射する
ことを特徴とする無線通信システムの通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムおよび無線通信システムの通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、電磁波の軌道角運動量（ＯＡＭ：Orbital Angular Momentum）を利用して電磁波を多重させて伝送容量を増大させる技術が提案されている（例えば、非特許文献１、２）。すなわち、異なるＯＡＭモードを有する電磁波の位相分布が互いに直交することにより、各ＯＡＭモードの電磁波は、受信局の処理で分離可能となる。これにより、ＯＡＭを利用して電磁波を多重伝送することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】O. Edfors and A. J. Johansson, “Is orbital angular momentum (OAM) based radio communication an unexploited area?”, IEEE transactions on antenna and propagation, Vol. 60, No. 2, pp.1126-1131, 2012
【非特許文献２】M. Tamagnone, J. S. Santiago, S. Capdevila, J. R. Mosig, J. Perruisseau-Carrier, “The orbital angular momentum (OAM) multiplexing controversy: OAM as a subset of MIMO”, IEEE 9th Conference on Antennas and Propagation, pp. 1-5, 2015
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＯＡＭの電磁波は、渦状の位相分布を保ったまま空間を伝播する。また、ＯＡＭの電磁波のエネルギーは空間的に拡散してしまう。
【０００５】
このため、ＯＡＭの電磁波を所定の受信電力で受信するには、伝播距離に応じてアンテナの開口径を大きくすることが必要となり、伝播距離が長くなるに従い無線通信システムの規模が大きくなってしまう。
【０００６】
本発明は、アンテナの開口径を大きくすることなく、従来と比べてＯＡＭの電磁波を確度高く受信できる無線通信システムおよび無線通信システムの通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】
【０００７】
第１の発明は、送信局と、受信局と、ビーム制御素子とを備える無線通信システムであって、送信局は、送信するデータを含む信号に基づいて電磁波を変調する変調部と、変調部で変調された電磁波を放射する複数の送信アンテナ素子を有する送信円形アレーアンテナを複数組含む送信アンテナ部とを備え、ビーム制御素子は、送信アンテナ部から放射された電磁波を入力とし、入力された電磁波の放射方向を変更して出力するレンズ部を備え、受信局は、レンズ部から出力された電磁波を受信する複数の受信アンテナ素子を有する受信円形アレーアンテナを複数組含む受信アンテナ部と、受信アンテナ部が受信した電磁波の受信信号を復調する復調部とを備え、送信アンテナ部は、レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に配置される複数組の送信円形アレーアンテナを有し、受信アンテナ部は、レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に配置される複数組の受信円形アレーアンテナを有し、送信局は、送信円形アレーアンテナの各々に電磁波を放射させる参照信号を生成する信号生成部と、参照信号の電磁波を送信円形アレーアンテナの各々に放射させる制御部とを備え、受信局は、受信アンテナ部により受信された参照信号の電磁波の受信状態を送信円形アレーアンテナ毎に測定し、測定の結果を送信局に出力する測定部を備え、制御部は、測定の結果に基づいて、データを含む信号の電磁波を放射させる送信円形アレーアンテナを、複数組の送信円形アレーアンテナから選択する。
【０００８】
第１の発明において、レンズ部は、送信円形アレーアンテナから放射される電磁波の像が、受信アンテナ部が配置される位置において、受信円形アレーアンテナの大きさで結像するように、送信アンテナ部と受信アンテナ部との間に配置される。
【００１０】
第１の発明において、送信アンテナ部は、レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に、同心円状に配置される複数組の送信円形アレーアンテナを有し、受信アンテナ部は、レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に、同心円状に配置される複数組の受信円形アレーアンテナを有し、レンズ部は、複数組の送信円形アレーアンテナの各々から放射される電磁波の像が、受信アンテナ部が配置される位置において、複数組の受信円形アレーアンテナのいずれかの大きさで結像するように、送信アンテナ部と受信アンテナ部との間に配置される。
【００１１】
第１の発明において、送信局は、データを含む信号に付加された情報に基づいて、変調部において変調する軌道角運動量（ＯＡＭ：Orbital Angular Momentum）モードを選択するＯＡＭモード選択部を備え、変調部は、ＯＡＭモード選択部で選択されたＯＡＭモードを有する電磁波を、データを含む信号に基づいて変調し、送信アンテナ部は、変調部により変調されたＯＡＭモードを有する電磁波を放射する。
【００１２】
第２の発明は、送信局と、受信局と、ビーム制御素子とを備える無線通信システムの通信方法であって、送信局が、送信するデータを含む信号に基づいて電磁波を変調する変調ステップと、送信局が、複数の送信アンテナ素子を有する送信円形アレーアンテナを複数組含む送信アンテナ部を用いて、変調された電磁波を放射する第１送信ステップと、ビーム制御素子が、自素子に含まれるレンズ部を用いて、送信アンテナ部から放射された電磁波を入力とし、入力された電磁波の放射方向を変更して出力する結像ステップと、受信局が、複数の受信アンテナ素子を有する受信円形アレーアンテナを複数組含む受信アンテナ部を用いて、レンズ部から出力された電磁波を受信する第１受信ステップと、受信局が、受信アンテナ部が受信した電磁波の受信信号を復調する復調ステップとを備え、送信アンテナ部は、レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に配置される複数組の送信円形アレーアンテナを有し、受信アンテナ部は、レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に配置される複数組の受信円形アレーアンテナを有し、送信局が、送信円形アレーアンテナの各々に、参照信号の電磁波を放射させる第２送信ステップと、受信局が、受信アンテナ部を用いて、送信円形アレーアンテナの各々により放射された参照信号の電磁波を受信する第２受信ステップと、受信局が、受信アンテナ部により受信された参照信号の電磁波の受信状態を送信円形アレーアンテナ毎に測定し、測定の結果を送信局に出力する測定ステップと、送信局が、受信局から受信した測定の結果に基づいて、データを含む信号の電磁波を放射させる送信円形アレーアンテナを、複数組の送信円形アレーアンテナから選択する選択ステップとをさらに備える。
【００１３】
第２の発明において、レンズ部は、送信円形アレーアンテナから放射される電磁波の像が、受信アンテナ部が配置される位置において、受信円形アレーアンテナの大きさで結像するように、送信アンテナ部と受信アンテナ部との間に配置される。
【００１５】
第２の発明において、送信アンテナ部は、レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に、同心円状に配置される複数組の送信円形アレーアンテナを有し、受信アンテナ部は、レンズ部の光軸方向に対して垂直な二次元平面上に、同心円状に配置される複数組の受信円形アレーアンテナを有し、レンズ部は、複数組の送信円形アレーアンテナの各々から放射される電磁波の像が、受信アンテナ部が配置される位置において、複数組の受信円形アレーアンテナのいずれかの大きさで結像するように、送信アンテナ部と受信アンテナ部との間に配置される。
【００１６】
第２の発明において、送信局は、データを含む信号に付加された情報に基づいて、変調する軌道角運動量（ＯＡＭ：Orbital Angular Momentum）モードを選択するＯＡＭモード選択ステップを備え、変調ステップでは、ＯＡＭモード選択ステップで選択されたＯＡＭモードを有する電磁波を、データを含む信号に基づいて変調し、第１送信ステップでは、変調ステップで変調されたＯＡＭモードを有する電磁波を放射する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、レンズの結像作用を利用することにより、アンテナの開口径を大きくすることなく、従来と比べてＯＡＭの電磁波を確度高く受信できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】無線通信システムの一実施形態を示す図である。
【図２】図１に示した送信アンテナの一例を示す図である。
【図３】図１に示した送信アンテナ、受信アンテナおよびビーム制御素子の配置の一例を示す。図である。
【図４】図１に示した送信アンテナにより放射されるＯＡＭモード毎の電磁波の放射角度に応じたエネルギーの分布の一例を示す図である。
【図５】無線通信システムの別の実施形態を示す図である。
【図６】図５に示した送信アンテナの一例を示す図である。
【図７】図５に示した送信アンテナ、受信アンテナおよびビーム制御素子の配置の一例を示す図である。
【図８】図５に示した無線通信システムにおける通信処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、無線通信システムの一実施形態を示す。
【００２１】
図１に示した無線通信システムＳＹＳは、送信局１０、受信局２０およびビーム制御素子３０を有する。送信局１０と受信局２０とは、無線を介して互いに接続される。
【００２２】
送信局１０は、ＩＦ（Interface）部１１、Ｓ／Ｐ（Serial-to-Parallel）部１２、変調部１３および送信アンテナＡＮＴを有する。
【００２３】
ＩＦ部１１は、入力インタフェース等であり、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯通信端末から送信されたデータを含む信号、あるいはネットワークからデータを含む信号を受信する。ＩＦ部１１は、受信した信号（以下、“送信信号系列”とも称される）をＳ／Ｐ部１２に出力する。
【００２４】
Ｓ／Ｐ部１２は、送信信号系列をシリアル信号からパラレル信号に変換する。Ｓ／Ｐ部１２は、パラレル信号に変換した送信信号系列を変調部１３に出力する。
【００２５】
変調部１３は、Ｓ／Ｐ部１２から受信した送信信号系列の先頭に付加されたプリアンブルを参照し、電磁波を変調するＯＡＭモードを示すＯＡＭ情報を取得する。変調部１３は、取得したＯＡＭ情報に基づいて、パラレル信号に変換された送信信号系列の各ストリームを、それぞれ異なるモードのＯＡＭの電磁波に変調する。そして、変調部１３は、各モードのＯＡＭの電磁波を多重して送信アンテナＡＮＴに出力する。
【００２６】
なお、送信局１０に含まれるプロセッサ等が、例えば、送信信号系列の先頭に付加されたプリアンブルを参照してＯＡＭモードを選択するＯＡＭモード選択部として機能してもよい。この場合、プロセッサ等は、選択したＯＡＭモードを示すＯＡＭ情報を変調部１３に出力する。
【００２７】
送信アンテナＡＮＴは、複数のアンテナ素子ＥＡが円周上に配置された円形アレーアンテナであり、少なくとも一組の円形アレーアンテナを有する。送信アンテナＡＮＴは、変調部１３から受信したＯＡＭの電磁波を受信局２０に向けて放射する。送信アンテナＡＮＴについては、図２で説明する。
【００２８】
受信局２０は、受信アンテナＡＮＲおよび復調部２１を有する。
【００２９】
受信アンテナＡＮＲは、送信アンテナＡＮＴと同様に、複数のアンテナ素子ＥＡが円周上に配置された円形アレーアンテナであり、少なくとも一組の円形アレーアンテナを有する。受信アンテナＡＮＲは、送信局１０により放射されたＯＡＭを有する電磁波を、ビーム制御素子３０を介して受信し、受信したＯＡＭの電磁波の受信信号を復調部２１に出力する。受信アンテナＡＮＲについては、図２で説明する。
【００３０】
復調部２１は、ＯＡＭの電磁波の受信信号に復調処理を実行する。そして、受信局２０は、受信局２０に含まれる出力インタフェース等を介して、復調処理された送信信号系列のプリアンブルが示す送信先である外部の携帯通信端末やネットワーク等に、送信信号系列を出力する。
【００３１】
ビーム制御素子３０は、例えば、凸レンズのレンズ３１を有する。ビーム制御素子３０は、レンズ３１を用いて、送信局１０の送信アンテナＡＮＴから送信された電磁波を入力とし、入力された電磁波の放射方向を変更して出力する。なお、レンズ３１は、１枚の凸レンズとしたが、複数のレンズの組み合わせでもよい。また、レンズ３１は、凸レンズの代わりに、凸レンズと同様の機能を有する素子であってもよい。
【００３２】
なお、ビーム制御素子３０は、送信局１０または受信局２０に含まれてもよい。
【００３３】
また、送信局１０、受信局２０およびビーム制御素子３０の配置については、図３で説明する。
【００３４】
図２は、図１に示した送信アンテナＡＮＴの一例を示す。図２に示すように、送信アンテナＡＮＴは、Ｎ組の円形アレーアンテナＳＡ（ＳＡ（１）−ＳＡ（Ｎ））を有する。送信アンテナＡＮＴの円形アレーアンテナＳＡの各々は、互いに異なる半径Ｒ１（Ｒ１１−Ｒ１Ｎ）を有し、同心円状に配置される。そして、各円形アレーアンテナＳＡの円周上には、例えば、８個のアンテナ素子ＥＡが角度２π／８の間隔で配置される。なお、各円形アレーアンテナＳＡに含まれるアンテナ素子ＥＡの数がＭ個の場合、アンテナ素子ＥＡは、角度２π／Ｍの間隔で配置される。
【００３５】
なお、送信アンテナＡＮＴにおける円形アレーアンテナＳＡの組数Ｎ、各円形アレーアンテナＳＡに含まれるアンテナ素子ＥＡの数は、無線通信システムＳＹＳの規模や、要求される通信の品質に応じて適宜決定されるのが好ましい。
【００３６】
次に、送信アンテナＡＮＴを用いてＯＡＭのモードを有する電磁波を変調する方法を説明する。例えば、図２に示した円形アレーアンテナＳＡ（ｎ）（ｎは、１からＮの整数）は、単一のＯＡＭモードｊ（ｊは、０からＭ−１の整数）を有する電磁波を放射する場合、アンテナ素子ＥＡ毎に位相が２πｊ／Ｍずつ異なる信号波形の電磁波を放射させる。これにより、円形アレーアンテナＳＡ（ｎ）は、ＯＡＭモードｊの電磁波を放射する。
【００３７】
また、円形アレーアンテナＳＡ（ｎ）は、２以上のＯＡＭモードの電磁波を放射する場合、各ＯＡＭモードの信号波形を合成した電磁波をアンテナ素子から放射する。例えば、ＯＡＭモードがｊ１、ｊ２の場合、円形アレーアンテナＳＡ（ｎ）は、アンテナ素子ＥＡ毎に位相が２πｊ１／Ｍずつ異なる信号波形と、アンテナ素子ＥＡ毎に位相が２πｊ２／Ｍずつ異なる信号波形とを合成した信号波形の電磁波を放射させる。これにより、円形アレーアンテナＳＡ（ｎ）は、ＯＡＭモードｊ１、ｊ２の電磁波を同時に放射できる。なお、ｊ１、ｊ２は、０からＭ−１の整数である。
【００３８】
一方、受信アンテナＡＮＲは、図２に示した送信アンテナＡＮＴと同様に、互いに異なる半径Ｒ２（Ｒ２１−Ｒ２Ｌ）の同心円で配置されるＬ組の円形アレーアンテナを有する。そして、送信アンテナＡＮＴと同様に、受信アンテナＡＮＲの円形アレーアンテナの各々の円周上に、８個のアンテナ素子ＥＡが角度２π／８の間隔で配置される。なお、受信アンテナＡＮＲの円形アレーアンテナの組数Ｌは、送信アンテナＡＮＴの円形アレーアンテナの組数Ｎと同じでもよく、異なってもよい。また、受信アンテナＡＮＲの各円形アレーアンテナに含まれるアンテナ素子ＥＡの数は、送信アンテナＡＮＴの各円形アレーアンテナＳＡに含まれるアンテナ素子ＥＡの数と同じでもよく、異なってもよい。
【００３９】
受信アンテナＡＮＲは、ビーム制御素子３０を介して、送信アンテナＡＮＴの円形アレーアンテナＳＡ（ｎ）（ｎは、１からＮの整数）により放射されたＯＡＭの電磁波を、受信アンテナＡＮＲのいずれかの一組の円形アレーアンテナで受信する。受信アンテナＡＮＲは、受信した電磁波の受信信号を復調部２１に出力する。
【００４０】
復調部２１は、ＯＡＭの電磁波が単一のＯＡＭモードの場合、ＯＡＭの電磁波を受信した受信アンテナＡＮＲの円形アレーアンテナのアンテナ素子ＥＡ間で、受信信号の位相が互いに揃うように位相シフトの処理を実行する。復調部２１は、位相が互いに揃えられた各アンテナ素子ＥＡの受信信号の信号波形を加算して変調信号を復元する。そして、復調部２１は、復元した変調信号を復調する。
【００４１】
一方、ＯＡＭの電磁波が複数のＯＡＭモードを有する場合、復調部２１は、ＯＡＭの電磁波を受信した受信アンテナＡＮＲの円形アレーアンテナの各アンテナ素子ＥＡにおいて、同時刻に受信した受信信号に、ＩＤＦＴ（Inverse discrete Fourier transform）処理を実行することにより、ＯＡＭモード毎の受信信号に分離する。そして、復調部２１は、分離した各ＯＡＭモードの受信信号を復調する。
【００４２】
図３は、図１に示した送信アンテナＡＮＴ、受信アンテナＡＮＲおよびビーム制御素子３０の配置の一例を示す。図３では、送信アンテナＡＮＴとして、半径Ｒ１１の一組の円形アレーアンテナ（すなわち、図２に示した円形アレーアンテナＳＡ（１））を示し、受信アンテナＡＮＲとして、半径Ｒ２１の一組の円形アレーアンテナを示す。また、図３では、ビーム制御素子３０として、直径ｄＬおよび焦点距離ｆを有するレンズ３１を示す。なお、レンズ３１の直径ｄＬは、送信アンテナＡＮＴから放射される電磁波のビーム幅に応じて設定されることが好ましい。
【００４３】
また、図３では、レンズ３１の光軸の方向をＸ軸とし、レンズ３１の光軸の方向に垂直な方向をＹ軸およびＺ軸とする。そして、図３では、ＸＹＺ座標の原点と送信アンテナＡＮＴの円形アレーアンテナＳＡ（１）の中心とが一致するように、送信アンテナＡＮＴがＹＺ平面に配置される。また、受信アンテナＡＮＲは、受信アンテナＡＮＲに含まれる円形アレーアンテナの中心をＸ軸が通るように、送信アンテナＡＮＴと対向して、距離ｘの位置のＹＺ平面に配置される。すなわち、送信アンテナＡＮＴの中心と、受信アンテナＡＮＲの中心と、レンズ３１の光軸がＸ軸上に配置される。
【００４４】
送信アンテナＡＮＴが放射する電磁波が、送信アンテナＡＮＴから距離ａ離れた位置に配置された焦点距離ｆのレンズ３１により、受信アンテナＡＮＲが配置された距離ｘの位置で結像される場合、式（１）の条件が満たされる。
【００４５】
１／ａ＋１／（ｘ−ａ）＝１／ｆ  …（１）
なお、受信アンテナＡＮＲの位置で結像される送信アンテナＡＮＴの像の倍率ｋは、式（２）を用いて算出される。
【００４６】
ｋ＝（ｘ−ａ）／ａ  …（２）
そして、半径Ｒ１１の送信アンテナＡＮＴの像の大きさが、半径Ｒ２１の受信アンテナＡＮＲの大きさとなる場合、倍率ｋはＲ２１／Ｒ１１となる。これにより、レンズ３１が配置される距離ａは、式（２）と送信アンテナＡＮＴおよび受信アンテナＡＮＲの半径Ｒ１１、Ｒ２１とを用いて、式（３）のように表される。
【００４７】
ａ＝ｘ×Ｒ１１／（Ｒ１１＋Ｒ２１）  …（３）
また、レンズ３１の焦点距離ｆは、式（１）と式（３）とに基づいて、式（４）のように、送信アンテナＡＮＴの半径Ｒ１１と受信アンテナＡＮＲの半径Ｒ２１と関係付けられる。
【００４８】
ｆ＝ｘ×Ｒ１１／（Ｒ１１＋Ｒ２１）×（１−Ｒ１１／（Ｒ１１＋Ｒ２１））  …（４）
すなわち、送信アンテナＡＮＴ、受信アンテナＡＮＲおよびビーム制御素子３０の各々は、式（３）および式（４）の条件を満たすように、Ｘ軸上に配置される。
【００４９】
なお、図３では、送信アンテナＡＮＴが半径Ｒ１１の円形アレーアンテナを用い、受信アンテナＡＮＲが半径Ｒ２１の円形アレーアンテナを用いる場合を示したが、送信アンテナＡＮＴおよび受信アンテナＡＮＲの各々が他の半径の円形アレーアンテナを用いる場合についても、式（１）および式（２）を用いて、レンズ３１の距離ａおよび焦点距離ｆが算出される。
【００５０】
なお、式（３）および式（４）の条件を満たし、かつ送信アンテナＡＮＴの半径Ｒ１ｉの円形アレーアンテナＳＡ（ｉ）と、受信アンテナＡＮＲの半径Ｒ２ｍの円形アレーアンテナとが、Ｒ２ｍ=ｋ×Ｒ１ｉの条件を満たす場合、送信アンテナＡＮＴの半径Ｒ１１の円形アレーアンテナＳＡ（１）と受信アンテナＡＮＲの半径Ｒ２１の円形アレーアンテナとの間の通信と、送信アンテナＡＮＴの半径Ｒ１ｉの円形アレーアンテナＳＡ（ｉ）と受信アンテナＡＮＲの半径Ｒ２ｍの円形アレーアンテナとの間の通信とが、同時に行われてもよい。ここで、ｉは２以上Ｎ以下の整数であり、ｍは２以上Ｌ以下の整数である。
【００５１】
この場合、送信アンテナＡＮＴの円形アレーアンテナＳＡ（１）から放射された電磁波は、受信アンテナＡＮＲの半径Ｒ２１の円形アレーアンテナで受信され、復調部２１に入力される。一方、送信アンテナＡＮＴの円形アレーアンテナＳＡ（ｉ）から放射された電磁波は、受信アンテナＡＮＲの半径Ｒ２ｍの円形アレーアンテナで受信され、復調部２１に入力される。復調部２１では、受信アンテナＡＮＲの半径Ｒ２１の円形アレーアンテナから入力された受信信号と、半径Ｒ２ｍの円形アレーアンテナから入力された受信信号とを、それぞれ独立に復調する。
【００５２】
図４は、図１に示した送信アンテナＡＮＴにより放射されるＯＡＭモード毎の電磁波の放射角度に応じたエネルギーの分布の一例を示す。図４の横軸は、Ｘ軸（レンズ３１の光軸）の方向を基準にして、送信アンテナＡＮＴにより放射されるＯＡＭの電磁波の放射角度θを示す。図４の縦軸は、送信アンテナＡＮＴが放射する電磁波の全放射エネルギーと、０度からθ度までの放射角度に放射された電磁波の放射エネルギーの累積値とのエネルギー比を示す。
【００５３】
なお、図４に示す分布を求めるにあたり、送信アンテナＡＮＴの半径Ｒ１１の円形アレーアンテナおよび受信アンテナＡＮＲの半径Ｒ２１の円形アレーアンテナのアンテナ素子ＥＡの数は、１２個としている。また、ＯＡＭの電磁波の周波数は、６０ギガヘルツとし、半径Ｒ１１は、０．５センチメートル（すなわち、電磁波の１波長）とし、半径Ｒ２１は、１０センチメートルとしている。また、送信アンテナＡＮＴと受信アンテナＡＮＲとの距離ｘは、１０メートルとし、送信局１０、受信局２０およびビーム制御素子３０は、地上から０．１２５センチメートル（０．２５波長）の高さに配置されるとしている。
【００５４】
図４に示すように、例えば、ＯＡＭモードが“１”の場合、エネルギー比が８０パーセントとなる放射角度θは、２７度を示す。放射角度θが２７度で、ビーム制御素子３０が配置されない場合、受信アンテナＡＮＲが配置された１０メートルの位置におけるＯＡＭモード“１”の電磁波のビーム幅は、５．０９メートルとなる。しかしながら、送信アンテナＡＮＴから４７．６２センチメートル（距離ａ）の位置に、焦点距離ｆが４５．３５センチメートルのレンズ３１を配置した場合、受信アンテナＡＮＲが配置された位置におけるＯＡＭモード“１”の電磁波のビーム幅は、１０センチメートル（すなわち、受信アンテナＡＮＲの半径Ｒ２１）となる。すなわち、ビーム制御素子３０を配置することにより、ＯＡＭモード“１”の電磁波の拡がりを０．０２０倍に縮小することができる。また、ＯＡＭモードが“０”、“２”、“３”の場合における電磁波の拡がりも、ＯＡＭモード“１”の場合と同様に、縮小させることができる。これにより、無線通信システムＳＹＳの規模を抑制することができる。
【００５５】
なお、ＯＡＭモードが“１”の場合のレンズ３１の直径ｄＬは、２×４７．６２センチメートル（距離ａ）×ｔａｎ（２７度）（すなわち、４８．５３センチメートル）より大きいことが好ましい。
【００５６】
以上、図１から図４に示した実施形態では、受信アンテナＡＮＲが配置された位置において、送信アンテナＡＮＴの像の大きさが受信アンテナＡＮＲの大きさとなるように、ビーム制御素子３０を配置する。すなわち、送信アンテナＡＮＴより放射されるＯＡＭの電磁波のビーム幅は、ビーム制御素子３０が有するレンズ３１の結像作用により、受信アンテナＡＮＲの大きさにすることができる。これにより、無線通信システムＳＹＳは、受信アンテナＡＮＲの開口径を大きくすることなく、従来と比べてＯＡＭの電磁波を確度高く受信でき、無線通信システムＳＹＳの規模を抑制できる。
【００５７】
図５は、無線通信システムの別の実施形態を示す。なお、図１で説明した要素と同一または同様の機能を有する要素については、同一または同様の符号を付し、これらについては、詳細な説明を省略する。
【００５８】
図５に示した無線通信システムＳＹＳ１は、送信局１０Ａ、受信局２０Ａおよびビーム制御素子３０を有する。
【００５９】
送信局１０Ａは、ＩＦ部１１、Ｓ／Ｐ部１２、変調部１３、制御部１４、参照信号生成部１５および送信アンテナＡＮＴａを有する。
【００６０】
制御部１４は、例えば、送信局１０Ａに含まれるプロセッサ等が、送信局１０Ａに含まれるハードディスク装置等の記憶装置に記憶された制御プログラムを実行することにより実現され、送信局１０Ａの動作を制御する。例えば、制御部１４は、受信局２０Ａにより測定された受信アンテナＡＮＲａが受信した電磁波のＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）やＢＥＲ（Bit Error Rate）等の測定結果を、ＩＦ部１１またはＩＦ部１１と異なる送信局１０Ａに含まれる入力インタフェースを介して受信する。制御部１４は、受信した測定結果に基づいて、送信アンテナＡＮＴａが有する複数組の円形アレーアンテナのうち、ＯＡＭの電磁波を放射させる一組の円形アレーアンテナを選択する。また、制御部１４は、送信アンテナＡＮＴａが放射した電磁波のＳＮＲやＢＥＲ等を受信局２０Ａに測定させる参照信号を、参照信号生成部１５に生成させる。そして、制御部１４は、生成させた参照信号に基づいて変調したＯＡＭの電磁波を送信アンテナＡＮＴａの複数組の円形アレーアンテナの各々に順次に送信させる。
【００６１】
なお、送信局１０Ａに含まれるプロセッサ等が、例えば、送信信号系列の先頭に付加されたプリアンブルを参照してＯＡＭモードを選択するＯＡＭモード選択部として機能してもよい。この場合、プロセッサ等は、選択したＯＡＭモードを示すＯＡＭ情報を変調部１３に出力する。
【００６２】
参照信号生成部１５は、制御部１４からの制御指示に基づいて、送信アンテナＡＮＴａの各円形アレーアンテナが放射する電磁波のＳＮＲやＢＥＲ等を、受信局２０Ａに測定させるための参照信号を生成し、生成した参照信号を送信アンテナＡＮＴａに出力する。
【００６３】
送信アンテナＡＮＴａは、複数のアンテナ素子ＥＡが円周上に配置された円形アレーアンテナであり、複数組の円形アレーアンテナを有する。送信アンテナＡＮＴａは、複数組の円形アレーアンテナのうち、制御部１４に選択された一組の円形アレーアンテナを用いて、ＩＦ部１１を介して受信した送信信号系列に基づいて、変調部１３により変調されたＯＡＭの電磁波を放射する。また、送信アンテナＡＮＴａは、制御部１４の制御指示に基づいて、複数組の円形アレーアンテナの各々に、参照信号生成部１５により生成された参照信号の電磁波を放射する。送信アンテナＡＮＴａについては、図６で説明する。
【００６４】
受信局２０Ａは、受信アンテナＡＮＲａ、復調部２１および測定部２２を有する。
【００６５】
受信アンテナＡＮＲａは、送信アンテナＡＮＴａと同様に、複数のアンテナ素子ＥＡが円周上に配置された円形アレーアンテナであり、少なくとも一組の円形アレーアンテナを有する。受信アンテナＡＮＲａは、送信局１０Ａにより放射されたＯＡＭを有する電磁波を、ビーム制御素子３０を介して受信し、受信したＯＡＭの電磁波の受信信号を復調部２１に出力する。また、受信アンテナＡＮＲａは、送信局１０Ａにより放射された電磁波が参照信号の場合、受信した電磁波の受信信号を測定部２２に出力する。受信アンテナＡＮＲａについては、図６で説明する。
【００６６】
なお、受信局２０Ａは、可変位相器等を用いて、結像作用によって受信信号に生じる位相歪を補償してから、受信信号を復調部２１および測定部２２に出力することが好ましい。
【００６７】
測定部２２は、送信局１０Ａの送信アンテナＡＮＴａの各円形アレーアンテナにより放射され、受信アンテナＡＮＲａにより受信された参照信号の電磁波の受信信号のＳＮＲやＢＥＲ等を測定する。測定部２２は、受信局２０Ａに含まれる出力インタフェース等を介して、有線または無線で測定結果を送信局１０Ａにフィードバックする。なお、ＳＮＲやＢＥＲ等は、受信状態の一例である。
【００６８】
図６は、図５に示した送信アンテナＡＮＴａの一例を示す。図６では、送信アンテナＡＮＴａが有するＮ組の円形アレーアンテナＳＡａ（ＳＡａ（１）−ＳＡａ（Ｎ））のうち、例えば、半径Ｒ１１または半径Ｒ１２を有する６組の円形アレーアンテナＳＡａを示す。送信アンテナＡＮＴａの円形アレーアンテナＳＡａの各々は、レンズ３１の光軸（Ｘ軸）に対して垂直なＹＺ平面上に、各円形アレーアンテナＳＡａの中心が重ならないように配置される。例えば、円形アレーアンテナＳＡａ（２）は、円形アレーアンテナＳＡａ（１）の中心から距離ｈ、およびＹ軸を基準にした角度φの位置に配置される。そして、各円形アレーアンテナＳＡａの円周上には、図２に示した円形アレーアンテナＳＡと同様に、８個のアンテナ素子ＥＡが角度２π／８の間隔で配置される。
【００６９】
なお、各円形アレーアンテナＳＡａの半径は、全て同じでもよく、全て異なってもよい。また、送信アンテナＡＮＴａにおける円形アレーアンテナの組数Ｎ、や各円形アレーアンテナのアンテナ素子ＥＡの数は、無線通信システムＳＹＳ１の規模や、要求される通信の品質に応じて適宜決定されるのが好ましい。
【００７０】
一方、受信アンテナＡＮＲａは、図６に示した送信アンテナＡＮＴａと同様に、複数組の円形アレーアンテナを有し、各円形アレーアンテナは、各円形アレーアンテナの中心が互いに重ならないように、距離ｘの位置のＹＺ平面上に配置される。そして、受信アンテナＡＮＲａの円形アレーアンテナの各々には、送信アンテナＡＮＴａの場合と同様に、８個のアンテナ素子ＥＡが角度２π／８の間隔で円周上に配置される。なお、受信アンテナＡＮＲａの円形アレーアンテナの組数は、送信アンテナＡＮＴａの円形アレーアンテナの組数と同じでもよく、異なってもよい。また、受信アンテナＡＮＲａの各円形アレーアンテナに含まれるアンテナ素子ＥＡの数は、送信アンテナＡＮＴａの各円形アレーアンテナに含まれるアンテナ素子ＥＡの数と同じでもよく、異なってもよい。さらに、受信アンテナＡＮＲａの各円形アレーアンテナの半径は、全て同じでもよく、全て異なってもよい。
【００７１】
図７は、図５に示した送信アンテナＡＮＴａ、受信アンテナＡＮＲａおよびビーム制御素子３０の配置の一例を示す。なお、図３で説明した要素と同一または同様の要素については、同一または同様の符号を付し、これらについては、詳細な説明を省略する。
【００７２】
図７では、送信アンテナＡＮＴａとして、半径Ｒ１１の２組の円形アレーアンテナＳＡａ（１）、ＳＡａ（２）を示し、受信アンテナＡＮＲａとして、半径Ｒ２１の一組の円形アレーアンテナを示す。
【００７３】
また、図７では、送信アンテナＡＮＴａの円形アレーアンテナＳＡａ（１）は、ＸＹＺ座標の原点と円形アレーアンテナＳＡａ（１）の中心とが一致するようにＹＺ平面に配置される。また、円形アレーアンテナＳＡａ（２）は、図６に示したように、距離ｈおよび角度φの位置に、円形アレーアンテナＳＡａ（２）の中心が来るようにＹＺ平面に配置される。一方、受信アンテナＡＮＲａは、図３に示した受信アンテナＡＮＲと同様に、受信アンテナＡＮＲａの円形アレーアンテナの中心をＸ軸が通るように、送信アンテナＡＮＴａの円形アレーアンテナＳＡａ（１）と対向してＹＺ平面に配置される。すなわち、送信アンテナＡＮＴａの円形アレーアンテナＳＡ（１）の中心と、受信アンテナＡＮＲａの中心と、レンズ３１の光軸がＸ軸上に配置される。また、送信アンテナＡＮＴａ、受信アンテナＡＮＲａおよびレンズ３１は、式（３）と式（４）との条件を満たすように配置される。
【００７４】
この場合、図７に示した送信アンテナＡＮＴａの円形アレーアンテナＳＡａ（１）により放射されたＯＡＭの電磁波は、図３に示した送信アンテナＡＮＴと同様に、受信アンテナＡＮＲａが配置された位置に、半径Ｒ２１の大きさでレンズ３１により結像される。一方、図７に示した円形アレーアンテナＳＡａ（２）は、レンズ３１の光軸（Ｘ軸）に対して距離ｈおよび角度φのオフセットの位置に配置されているため、円形アレーアンテナＳＡａ（２）により放射されたＯＡＭの電磁波は、アンテナＡＮＴａの位置とは異なる位置に像４０を結像する。このため、円形アレーアンテナＳＡａ（２）により放射されたＯＡＭの電磁波は、受信アンテナＡＮＲａにより所定の受信電力で受信されることが困難となる。
【００７５】
なお、アンテナＡＮＴａの位置に対する像４０のオフセットが距離ｈ’および角度φ’とする場合、像４０と送信アンテナＡＮＴａの円形アレーアンテナＳＡａ（２）とは、距離ｈ’＝（ｘ−ａ）×ｈ／ａおよび角度φ’＝π＋φと関係付けられる。
【００７６】
例えば、地震等の災害または人為的な行為等により受信局２０Ａの位置がずらされ、受信アンテナＡＮＲａの位置が像４０の位置となった場合、受信アンテナＡＮＲａは、送信アンテナＡＮＴａの円形アレーアンテナＳＡａ（１）により放射されるＯＡＭの電磁波を、所定の受信電力で受信することが困難となる。一方、受信アンテナＡＮＲａは、送信アンテナＡＮＴａの円形アレーアンテナＳＡａ（２）により放射されるＯＡＭの電磁波を、所定の受信電力で受信することができる。すなわち、図６に示すように、送信アンテナＡＮＴａは、Ｎ組の円形アレーアンテナＳＡａの各々をＹＺ平面上に分散して配置することにより、受信局２０Ａの受信アンテナＡＮＲａは、送信アンテナＡＮＴａのいずれか一組の円形アレーアンテナＳＡａにより放射されたＯＡＭの電磁波を受信することができる。
【００７７】
そこで、制御部１４は、送信アンテナＡＮＴａのＮ組の円形アレーアンテナＳＡａのうち、ＯＡＭの電磁波を放射させる一組の円形アレーアンテナＳＡａを選択するために、参照信号生成部１５に参照信号を生成させる。そして、制御部１４は、参照信号生成部１５が生成した参照信号に基づいて変調したＯＡＭの電磁波を、送信アンテナＡＮＴａのＮ組の円形アレーアンテナＳＡａの各々に順次に送信させる。制御部１４は、送信アンテナＡＮＴａの各円形アレーアンテナＳＡａにより放射された電磁波のＳＮＲやＢＥＲ等の測定部２２による測定結果を、受信局２０Ａより受信する。例えば、制御部１４は、受信した測定結果を参照して、最も高いＳＮＲ（または最も低いＢＥＲ）が測定された円形アレーアンテナＳＡａを選択する。
【００７８】
図８は、図５に示した無線通信システムＳＹＳ１における通信処理の一例を示す。例えば、ステップＳ１００からステップＳ１７０の処理は、送信局１０Ａにより実行される。また、ステップＳ２００からステップＳ２４０の処理は、受信局２０Ａにより実行される。すなわち、図８は、無線通信システムの通信方法の実施形態を示す。
【００７９】
また、図８に示した処理は、送信局１０Ａが送信信号系列を受信した場合に開始される。
【００８０】
ステップＳ１００では、制御部１４は、参照信号生成部１５に参照信号を生成させる。
【００８１】
ステップＳ１１０では、制御部１４は、ステップＳ１００で生成された参照信号に基づいて変調されたＯＡＭの電磁波を、送信アンテナＡＮＴａの円形アレーアンテナＳＡａ（１）−ＳＡａ（Ｎ）の各々に順に送信させるため、変数ｉを１に初期化する。
【００８２】
ステップＳ１２０では、制御部１４は、ステップＳ１００で生成された参照信号に基づいて変調されたＯＡＭの電磁波を、円形アレーアンテナＳＡａ（ｉ）に放射させる。
【００８３】
ステップＳ１３０では、制御部１４は、ステップＳ１２０で放射された電磁波に対するＳＮＲやＢＥＲ等の測定結果を、受信局２０Ａから受信する。そして、制御部１４は、受信した測定結果を、円形アレーアンテナＳＡａ（ｉ）と対応付けて送信局１０Ａの記憶装置に記憶する。
【００８４】
ステップＳ１４０では、制御部１４は、変数ｉを１つ増加させる。
【００８５】
ステップＳ１５０では、制御部１４は、変数ｉが円形アレーアンテナＳＡａの組数Ｎより小さいか否かを判定する。変数ｉが組数Ｎより小さい場合、送信局１０Ａの処理は、ステップＳ１２０に移る。一方、変数ｉが組数Ｎ以上の場合、送信局１０Ａの処理は、ステップＳ１６０に移る。
【００８６】
ステップＳ１６０では、制御部１４は、ステップＳ１３０で受信した各円形アレーアンテナＳＡａの測定結果に基づいて、送信信号系列のＯＡＭの電磁波を放射させる円形アレーアンテナＳＡａを選択する。例えば、制御部１４は、最も高いＳＮＲが測定された円形アレーアンテナＳＡａを選択する。あるいは、制御部１４は、最も低いＢＥＲが測定された円形アレーアンテナＳＡａを選択する。
【００８７】
ステップＳ１７０では、制御部１４は、ステップＳ１６０で選択した送信アンテナＡＮＴａの円形アレーアンテナＳＡａに、送信信号系列に基づいて変調部１３により変調されたＯＡＭを有する電磁波を放射させる。そして、送信局１０Ａは、通信処理を終了する。
【００８８】
送信局１０Ａは、送信信号系列を受信する度に、ステップＳ１００からステップＳ１７０の処理を実行する。なお、例えば、測定部２２が送信信号系列の受信信号のＳＮＲ等を測定する場合、送信局１０Ａは、測定されたＳＮＲ等を参照して、所定の通信品質が維持されていると判定する場合、ステップＳ１００からステップＳ１５０の処理を省略してもよい。
【００８９】
一方、ステップＳ２００では、受信アンテナＡＮＲａは、ステップＳ１２０で放射された、参照信号に基づいて変調されたＯＡＭの電磁波を受信する。そして、受信アンテナＡＮＲａは、受信した電磁波の受信信号を測定部２２に出力する。
【００９０】
ステップＳ２１０では、測定部２２は、ステップＳ２００で受信した電磁波の受信信号のＳＮＲやＢＥＲ等を測定する。
【００９１】
ステップＳ２２０では、測定部２２は、ステップＳ２１０で測定した測定結果を、送信局１０Ａに送信する。
【００９２】
ステップＳ２３０では、受信アンテナＡＮＲａは、ステップＳ１７０で放射された、送信信号系列に基づいて変調されたＯＡＭの電磁波を受信する。そして、受信アンテナＡＮＲａは、受信した電磁波の受信信号を復調部２１に出力する。
【００９３】
ステップＳ２４０では、復調部２１は、ステップＳ２３０で受信した電磁波の受信信号に復調処理を実行する。そして、復調部２１は、受信局２０に含まれる出力インタフェース等を介して、復調処理された送信信号系列のプリアンブルが示す送信先である外部の携帯通信端末やネットワーク等に送信信号系列を出力する。そして、受信局２０Ａは、通信処理を終了する。
【００９４】
なお、受信局２０Ａは、送信局１０Ａが送信信号系列を受信する度に、ステップＳ２００からステップＳ２４０の処理を実行する。
【００９５】
以上、図５から図８に示した実施形態では、受信アンテナＡＮＲａが配置された位置において、送信アンテナＡＮＴａの像の大きさが受信アンテナＡＮＲａの大きさとなるように、ビーム制御素子３０を配置する。すなわち、送信アンテナＡＮＴａより放射されるＯＡＭの電磁波のビーム幅は、ビーム制御素子３０が有するレンズ３１の結像作用により、受信アンテナＡＮＲａの大きさにすることができる。これにより、無線通信システムＳＹＳ１は、受信アンテナＡＮＲａの開口径を大きくすることなく、従来と比べてＯＡＭの電磁波を確度高く受信でき、通信システムＳＹＳ１の規模を抑制できる。
【００９６】
また、送信アンテナＡＮＴａのＮ組の円形アレーアンテナＳＡａの各々が、レンズ３１の光軸に対して垂直な２次元平面上に、各円形アレーアンテナＳＡａの中心が重ならないように配置される。そして、制御部１４は、送信信号系列を送信するにあたり、参照信号生成部１５により参照信号を用いて、受信局２０Ａで受信される電磁波のＳＮＲが最も高い（またはＢＥＲが最も低い）円形アレーアンテナＳＡａを選択する。これにより、受信局２０Ａの位置が災害等によりずれた場合でも、無線通信システムＳＹＳ１は、送信信号系列を伝送することができる。
【００９７】
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１０，１０Ａ…送信局；１１…ＩＦ部；１２…Ｓ／Ｐ部；１３…変調部；１４…制御部；１５…参照信号生成部；２０，２０Ａ…受信局；２１…復調部；２２…測定部；３０…ビーム制御素子；３１…レンズ；４０…像；ＡＮＴ，ＡＮＴａ…送信アンテナ；ＡＮＲ，ＡＮＲａ…受信アンテナ；ＥＡ…アンテナ素子；ＳＡ（１）−ＳＡ（Ｎ），ＳＡａ（１）−ＳＡａ（Ｎ）…円形アレーアンテナ；ＳＹＳ，ＳＹＳ１…無線通信システム
【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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