(57)【要約】【課題】近距離ＭＩＭＯ伝送を行うための送信アレーアンテナと受信アレーアンテナとの間の位置が所望の対向状態からずれた場合においても、伝搬チャネルの位相差を所望の値に近づけることが可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供する。【解決手段】本発明による無線通信システムは、送信アレーアンテナと、受信アレーアンテナとを備えた無線通信システムであって、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間に配置され、印加される電界強度に応じて比誘電率が変化する誘電体層と前記誘電体層に前記電界を印加するための電極対とを具備するレドームと、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定部と、前記位相差に基づいて、前記誘電体層に印加される電界を制御する制御部と、を具備する。【選択図】図１
2016111439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナとを備えた無線通信システムであって、
前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間に配置され、印加される電界強度に応じて比誘電率が変化する誘電体層と前記誘電体層に前記電界を印加するための電極対とを具備するレドームと、
前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定部と、
前記位相差推定部により推定された前記位相差に基づいて、前記誘電体層に印加される電界を形成する前記電極対の印加電圧を制御することにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナとを備えた無線通信システムであって、
前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間に配置され、印加される温度に応じて比誘電率が変化する誘電体層と前記誘電体層の温度調節を行うための温度可変部とを具備するレドームと、
前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定部と、
前記位相差推定部により推定された前記複数の位相差に基づいて、前記誘電体層に印加される温度を与える前記温度可変部の発熱を制御することにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記送信アレーアンテナの第１の送信アンテナ素子から前記受信アレーアンテナの第１の受信アンテナ素子への第１の経路における電波の位相回転量と前記第１の送信アンテナ素子から第２の受信アンテナ素子への第２の経路における電波の位相回転量との差である第１の位相差の絶対値が、前記送信アレーアンテナの第２の送信アンテナ素子から前記受信アレーアンテナの第１の受信アンテナ素子への第３の経路における電波の位相回転量と前記第２の送信アンテナ素子から第２の受信アンテナ素子への第４の経路における電波の位相回転量との差である第２の位相差の絶対値よりも大きい場合、前記第２の経路上に位置する前記誘電体層の部位の比誘電率が、前記第３の経路上に位置する前記誘電体層の部位の比誘電率よりも高くなるように、前記誘電体層の比誘電率を部分的に制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記位相差推定部は、
前記複数の送信アンテナ素子に対応した複数の位相差を推定し、
前記制御部は、
前記位相差推定部が推定した前記複数の位相差に基づいて、前記誘電体層の異なる部位ごとに前記誘電体層の比誘電率を制御する処理を繰り返し行うことにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記誘電体層の比誘電率の任意の初期値における前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間の位置ずれ量に対する複数の位相差と、前記位置ずれ量において所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための比誘電率とが対応付けされたテーブルを保持し、前記位相差推定部が推定した複数の位相差に基づいて、前記テーブルから所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための比誘電率を取得し、前記誘電体層の比誘電率が前記テーブルから取得した比誘電率になるように前記誘電体層の比誘電率を制御することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナと、
前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間に配置され、印加される電界強度に応じて比誘電率が変化する誘電体層と前記誘電体層に前記電界を印加するための電極対とを具備する複数のレドームと、
を備えた無線通信システムによる無線通信方法であって、
前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定手順と、
前記位相差推定手順により推定された前記位相差に基づいて、前記誘電体層に印加される電界を形成する前記電極対の印加電圧を制御することにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御する制御手順と、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項７】
複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナと、
前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間に配置され、印加される温度に応じて比誘電率が変化する誘電体層と前記誘電体層の温度調節を行うための温度可変部とを具備する複数のレドームと、
を備えた無線通信システムによる無線通信方法であって、
前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定手順と、
前記位相差推定手順により推定された前記位相差に基づいて、前記誘電体層に印加される温度を与える前記温度可変部の発熱を制御することにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御する制御手順と、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項８】
前記制御手順は、
前記送信アレーアンテナの第１の送信アンテナ素子から前記受信アレーアンテナの第１の受信アンテナ素子への第１の経路における電波の位相回転量と前記第１の送信アンテナ素子から第２の受信アンテナ素子への第２の経路における電波の位相回転量との差である第１の位相差の絶対値が、前記送信アレーアンテナの第２の送信アンテナ素子から前記受信アレーアンテナの第１の受信アンテナ素子への第３の経路における電波の位相回転量と前記第２の送信アンテナ素子から第２の受信アンテナ素子への第４の経路における電波の位相回転量との差である第２の位相差よりも大きい場合、前記第２の経路上に位置する前記誘電体層の部位の比誘電率が、前記第３の経路上に位置する前記誘電体層の部位の比誘電率よりも高くなるように、前記誘電体層の比誘電率を部分的に制御することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の無線通信方法。
【請求項９】
前記位相差推定手順では、
前記複数の送信アンテナ素子に対応した複数の位相差を推定し、
前記制御手順では、
前記位相差推定手順で推定した複数の位相差に基づいて、前記誘電体層の異なる部位ごとに前記誘電体層の比誘電率を制御する処理を繰り返し行うことにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御することを特徴とする請求項６から請求項８の何れか１項に記載の無線通信方法。
【請求項１０】
前記制御手順では、
前記誘電体層の比誘電率の任意の初期値における前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間の位置ずれ量に対する複数の位相差と、前記位置ずれ量において所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための比誘電率とが対応付けされたテーブルから、前記位相差推定手順で推定した複数の位相差に基づいて、所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための比誘電率を取得し、前記誘電体層の比誘電率が前記テーブルから取得した比誘電率になるように前記誘電体層の比誘電率を制御することを特徴とする請求項６から請求項８の何れか１項に記載の無線通信方法。
【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から構成されるアレーアンテナを備えた無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信量の増大に伴い、限られた周波数帯域でギガビット級の高速無線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（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）伝送技術がある。ＭＩＭＯ伝送では、複数の送信アンテナから、同一時間に同一周波数で異なる信号を送信し、送信機と受信機との間のマルチパス環境を利用することによって、受信機側で信号処理により各信号を分離し、復号する。これにより、使用周波数帯域を広げることなく、送受アンテナ素子数に応じて通信速度を向上させることができる。通常、ＭＩＭＯ伝送はマルチパス環境を前提としている。送信機と受信機との間の環境がマルチパス環境でない場合は、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。このため、信号分離が困難になり、チャネル容量が減少する。
【０００３】
ところが、近年、例えば非特許文献１に示されているように、送信アンテナと受信アンテナとが近接して配置され、送信機と受信機との間の環境がマルチパス環境でない近距離通信においてもＭＩＭＯ伝送技術が適用可能であることが注目されている。以下、近距離通信におけるＭＩＭＯ伝送を近距離ＭＩＭＯ伝送と称する。非特許文献１の技術によれば、近距離ＭＩＭＯ伝送において、送信機と受信機との間の距離に応じてアレーアンテナ内の素子間隔を適切に設定することにより、マルチパス環境でない場合においてもアンテナ間の空間相関が低くなり、高いチャネル容量を達成することができる。
【０００４】
また、非特許文献２では、コンクリート壁などの障害物内部を伝搬路として用いる近距離超高速無線中継システムが提案されている。この近距離超高速無線中継システムによれば、近距離であれば、壁などにより送受信アンテナの見通しが得られない環境においても、近距離ＭＩＭＯ伝送による高速通信が可能になる。また、非特許文献２では、近距離ＭＩＭＯ伝送においてチャネル容量を増大するための検討が行われている。
【０００５】
しかしながら、実際のＭＩＭＯ伝送を実現するためには、チャネル容量を増大させる技術に加え、送受信機における信号処理技術が必要である。この信号処理技術について、非特許文献１では、ＭＩＭＯ伝送の最適送受信方法として知られている固有モード伝送（以下、ＥＭ−ＢＦと称する）の特性と、受信側のみで信号処理を行う方法として知られているゼロフォーシング（以下、ＺＦと称する）の特性とが比較されている。そして、非特許文献１には、アレーアンテナの最適な素子間隔によりＥＭ−ＢＦの特性とＺＦの特性とがほぼ一致することが示されている。
【０００６】
現在、上述の近距離ＭＩＭＯ伝送をミリ波通信に適用し、情報端末（例えば、所謂キオスク端末）から携帯端末に大容量コンテンツを高速ダウンロードする非接触高速転送システムの検討が行われている。この非接触高速転送システムでは、ミリ波帯を利用することでアンテナが小型となるため、小型な端末にも複数のアンテナ素子を搭載することができる。特に、小型で安価であることから、同一基板上に複数の放射素子を配置したマイクロストリップアレーアンテナの利用が検討されている。
【０００７】
図１０は、近距離ＭＩＭＯ伝送におけるアンテナ素子の配置例を示す説明図である。図１３において、送信側のアレーアンテナＴＸＡを構成するアンテナ素子Ｔｘｊ（ｊは、１≦ｊ≦Ｍの自然数であり、Ｍは、Ｍ≧２の自然数である。）の数と、受信側のアレーアンテナＲＸＡを構成するアンテナ素子Ｒｘｉ（ｉは、１≦ｉ≦Ｍの自然数である。）の数は、いずれもＭである。また、送信側のアンテナ素子Ｔｘｊは平面ＰＴ上に配置されており、受信側のアンテナ素子Ｒｘｉは、平面ＰＴと平行をなす平面ＰＲ上に、送信側のアンテナ素子Ｔｘｊと伝搬空間ＦＳを挟んで対向するように配置されている。これら平面ＰＴと平面ＰＲとの間の距離はＤである。以下では、平面ＰＴと平面ＰＲとの間の距離Ｄを「送受信間隔Ｄ」と称する。また、送信機側および受信機側の双方において、隣接する任意の二つのアンテナ素子の間隔はｄである。以下では、説明の簡略化のため、Ｍ＝２の場合、すなわち２×２（２入力２出力）近距離ＭＩＭＯ伝送の場合について説明する。
【０００８】
図１１は、２×２近距離ＭＩＭＯ伝送のモデル図である。図１１に示す２×２近距離ＭＩＭＯ伝送において、送信側のアンテナ素子Ｔｘ１，Ｔｘ２と受信側のアンテナ素子Ｒｘ１，Ｒｘ２との間の伝搬路のチャネル行列Ｈを式（１）で表すと、受信信号ｒ１，ｒ２は、式（２）で表される。
【０００９】
【数１】
2016111439.tif 000003
【００１０】
【数２】
2016111439.tif 000004
【００１１】
ここで、式（１）および式（２）において、要素ｈｉｊ（ｉ，ｊは、それぞれ２以下の自然数）は、送信アンテナ素子Ｔｘｊから受信アンテナ素子Ｒｘｉへのチャネルを伝搬した信号の位相および振幅の変化率を、例えば複素数表現により示す行列要素である。また、ｓｊは送信アンテナ素子Ｔｘｊから送信される信号を表す行列要素であり、ｒｉは受信アンテナ素子Ｒｘｉで受信される信号を表す行列要素であり、ｎｉは受信信号に付加される雑音を表す行列要素である。
【００１２】
また、２×２ＭＩＭＯ伝送における信号分離のための受信ウェイト行列Ｗを式（３）のように表すと、受信ウェイト演算後に各受信回路へ出力される信号は式（４）で表される。
【００１３】
【数３】
2016111439.tif 000005
【００１４】
【数４】
2016111439.tif 000006
【００１５】
式（３）および式（４）において、行列要素ｗｉｊ（ｉ，ｊは、それぞれ２以下の自然数である。）は、送信アンテナ素子Ｔｘｉが送信するデータ系列Ｓ’に対応するデータ系列ｓ’ｉを抽出するために、受信アンテナ素子Ｒｘｊが受信した信号に乗算されるウェイトを示す。
【００１６】
２×２近距離ＭＩＭＯ伝送では、伝搬チャネルの位相差θＨ１＝ｔａｎ−１（ｈ２１／ｈ１１）＝−９０゜であり、且つ、θＨ２＝ｔａｎ−１（ｈ１２／ｈ２２）＝−９０゜である場合、すなわち伝搬チャネルの位相差が９０度となるようにアンテナ素子の間隔ｄが設定された場合にチャネル容量が最大となる。以下では、チャネル容量が最大となるアンテナ素子の間隔ｄを「最適素子間隔ｄｏｐｔ」と称する。
【００１７】
アンテナ素子の間隔ｄを最適素子間隔ｄｏｐｔに設定した場合、２×２近距離ＭＩＭＯ伝送のチャネル行列Ｈは式（５）で近似される。ここで、式（５）において、ａは、送信アンテナ素子Ｔｘ１から受信アンテナ素子Ｒｘ１へのチャネルを伝搬した信号の振幅と、送信アンテナ素子Ｔｘ１から受信アンテナ素子Ｒｘ２へのチャネルを伝搬した信号の振幅との比率を表す。
【００１８】
【数５】
2016111439.tif 000007
【００１９】
このとき、ＺＦにおける受信ウェイト行列ＷＺＦは式（６）で近似される。
【００２０】
【数６】
2016111439.tif 000008
【００２１】
式（５）および式（６）から、チャネル行列と受信ウェイト行列の積は、式（７）のように対角行列で表される。すなわち、各送信アンテナから送信された信号は、受信機内で受信ウェイトを乗算することにより分離され、互いに干渉を与えることなく受信される。
【００２２】
【数７】
2016111439.tif 000009
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２３】
【非特許文献１】西森，関，本間，平賀，溝口，“近距離ＭＩＭＯ通信に適した伝送方法に関する検討” 信学技報，AP2009-83，Sep. 2009.
【非特許文献２】関，西森，本間，西川，“近距離超高速中継システム” 信学技報，AP2008-124，Nov. 2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
前述のように、２×２近距離ＭＩＭＯ伝送では、伝搬チャネルの位相差θＨ１＝ｔａｎ−１（ｈ２１／ｈ１１）と位相差θＨ２＝ｔａｎ−１（ｈ１２／ｈ２２）が、それぞれ、９０度の位相差となるようにアンテナ素子の間隔ｄを設定した場合にチャネル容量が最大となる。しかしながら、実際の利用シーンでは、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナとの間の位置ずれが生じることが想定される。
【００２５】
図１２は、近距離ＭＩＭＯ伝送の適用例を示す図である。例えば、図１２（Ａ）に示す例では、情報端末ＳＴに対してユーザが携帯端末ＭＴをかざしてコンテンツのダウンロードを行う場合、情報端末ＳＴのアレーアンテナＳＴＡと携帯端末ＭＴのアレーアンテナＭＴＡとの間の空間がユーザから死角となり、情報端末ＳＴのアレーアンテナＳＴＡと携帯端末ＭＴのアレーアンテナＭＴＡとの間の互いの位置関係を目視で確認することができない。このため、双方のアレーアンテナが理想的な対向状態になるように、双方のアンテナの位置合わせを行うことは困難である。図１２（Ａ）は、携帯端末ＭＴが情報端末ＳＴから微小な距離離れた状況で通信を行う場合を示しているが、アレーアンテナＳＴＡが設置された情報端末ＳＴのタッチ部（図示なし）に携帯端末ＭＴをタッチ（接触）させて通信を行う場合においても、同様の理由によりアンテナの位置ずれが生じ得る。
【００２６】
また、図１２（Ｂ）に示すように、アンテナの位置合わせの他の手法として、ＬＡＮ(Local Area Network)コネクタのような簡易なはめ込み形式のコネクタＣＮを情報端末ＳＴの設置台ＨＤに設け、設置台ＨＤのコネクタＣＮに携帯端末ＭＴをはめ込んで固定設置する手法が挙げられる。この手法によれば、双方のアンテナ間の位置ずれを約±０．５ｍｍ以内に抑えることが可能となるが、理想的な対向状態とすることは困難である。
【００２７】
また、非特許文献２に提示されている、部屋間や屋内外間の壁を挟んで両側に送信機と受信機とを対向配置して近距離ＭＩＭＯ伝送を行うシステムにおいても、壁により送受信機の双方のアンテナの位置関係を目視で確認できない。従って、この場合も、理想的な対向状態になるように双方のアンテナの位置合わせをすることは困難である。
【００２８】
上述したように、送信機と受信機の双方のアンテナが理想的な対向状態からずれると、チャネル行列Ｈが対称行列とならず、すなわち、伝搬チャネルの位相差θＨ１と位相差θＨ２が、それぞれ９０度の位相差とならず、近距離ＭＩＭＯ伝送の特性が劣化する。
【００２９】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、近距離ＭＩＭＯ伝送を行うための送信アレーアンテナと受信アレーアンテナとの間の位置が所望の対向状態からずれ、伝搬チャネルの位相差が所望の値（例えば、９０度位相差）からずれた場合においても、伝搬チャネルの位相差を所望の値に近づけることが可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による無線通信システムは、複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナとを備えた無線通信システムであって、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間に配置され、印加される電界強度に応じて比誘電率が変化する誘電体層と前記誘電体層に前記電界を印加するための電極対とを具備するレドームと、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定部と、前記位相差推定部により推定された前記位相差に基づいて、前記誘電体層に印加される電界を形成する前記電極対の印加電圧を制御することにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御する制御部と、を具備することを特徴とする無線通信システムの構成を有する。
【００３１】
本発明の一態様による無線通信システムは、複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナとを備えた無線通信システムであって、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間に配置され、印加される温度に応じて比誘電率が変化する誘電体層と前記誘電体層の温度調節を行うための温度可変部とを具備するレドームと、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定部と、前記位相差推定部により推定された前記複数の位相差に基づいて、前記誘電体層に印加される温度を与える前記温度可変部の発熱を制御することにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御する制御部と、を具備することを特徴とする無線通信システムの構成を有する。
【００３２】
前記無線通信システムにおいて、例えば、前記制御部は、前記送信アレーアンテナの第１の送信アンテナ素子から前記受信アレーアンテナの第１の受信アンテナ素子への第１の経路における電波の位相回転量と前記第１の送信アンテナ素子から第２の受信アンテナ素子への第２の経路における電波の位相回転量との差である第１の位相差の絶対値が、前記送信アレーアンテナの第２の送信アンテナ素子から前記受信アレーアンテナの第１の受信アンテナ素子への第３の経路における電波の位相回転量と前記第２の送信アンテナ素子から第２の受信アンテナ素子への第４の経路における電波の位相回転量との差である第２の位相差の絶対値よりも大きい場合、前記第２の経路上に位置する前記誘電体層の部位の比誘電率が、前記第３の経路上に位置する前記誘電体層の部位の比誘電率よりも高くなるように、前記誘電体層の比誘電率を部分的に制御することを特徴とする。
【００３３】
前記無線通信システムにおいて、例えば、前記位相差推定部は、前記複数の送信アンテナ素子に対応した複数の位相差を推定し、前記制御部は、前記位相差推定部が推定した前記複数の位相差に基づいて、前記誘電体層の異なる部位ごとに前記誘電体層の比誘電率を制御する処理を繰り返し行うことにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御することを特徴とする。
【００３４】
前記無線通信システムにおいて、例えば、前記制御部は、前記誘電体層の比誘電率の任意の初期値における前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間の位置ずれ量に対する複数の位相差と、前記位置ずれ量において所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための比誘電率とが対応付けされたテーブルを保持し、前記位相差推定部が推定した複数の位相差に基づいて、前記テーブルから所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための比誘電率を取得し、前記誘電体層の比誘電率が前記テーブルから取得した比誘電率になるように前記誘電体層の比誘電率を制御することを特徴とする。
【００３５】
本発明の一態様による無線通信方法は、複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナと、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間に配置され、印加される電界強度に応じて比誘電率が変化する誘電体層と前記誘電体層に前記電界を印加するための電極対とを具備する複数のレドームと、を備えた無線通信システムによる無線通信方法であって、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定手順と、前記位相差推定手順により推定された前記位相差に基づいて、前記誘電体層に印加される電界を形成する前記電極対の印加電圧を制御することにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御する制御手順と、を含むことを特徴とする無線通信方法の構成を有する。
【００３６】
本発明の一態様による無線通信方法は、複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナと、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間に配置され、印加される温度に応じて比誘電率が変化する誘電体層と前記誘電体層の温度調節を行うための温度可変部とを具備する複数のレドームと、を備えた無線通信システムによる無線通信方法であって、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定手順と、前記位相差推定手順により推定された前記位相差に基づいて、前記誘電体層に印加される温度を与える前記温度可変部の発熱を制御することにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御する制御手順と、を含むことを特徴とする無線通信方法の構成を有する。
【００３７】
前記無線通信方法において、例えば、前記制御手順は、前記送信アレーアンテナの第１の送信アンテナ素子から前記受信アレーアンテナの第１の受信アンテナ素子への第１の経路における電波の位相回転量と前記第１の送信アンテナ素子から第２の受信アンテナ素子への第２の経路における電波の位相回転量との差である第１の位相差の絶対値が、前記送信アレーアンテナの第２の送信アンテナ素子から前記受信アレーアンテナの第１の受信アンテナ素子への第３の経路における電波の位相回転量と前記第２の送信アンテナ素子から第２の受信アンテナ素子への第４の経路における電波の位相回転量との差である第２の位相差よりも大きい場合、前記第２の経路上に位置する前記誘電体層の部位の比誘電率が、前記第３の経路上に位置する前記誘電体層の部位の比誘電率よりも高くなるように、前記誘電体層の比誘電率を部分的に制御することを特徴とする。
【００３８】
前記無線通信方法において、例えば、前記位相差推定手順では、前記複数の送信アンテナ素子に対応した複数の位相差を推定し、前記制御手順では、前記位相差推定手順で推定した複数の位相差に基づいて、前記誘電体層の異なる部位ごとに前記誘電体層の比誘電率を制御する処理を繰り返し行うことにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御することを特徴とする。
【００３９】
前記無線通信方法において、例えば、前記制御手順では、前記誘電体層の比誘電率の任意の初期値における前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間の位置ずれ量に対する複数の位相差と、前記位置ずれ量において所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための比誘電率とが対応付けされたテーブルから、前記位相差推定手順で推定した複数の位相差に基づいて、所望のチャネル容量が得られる位相差に近づけるための比誘電率を取得し、前記誘電体層の比誘電率が前記テーブルから取得した比誘電率になるように前記誘電体層の比誘電率を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
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との位置が理想的な対向状態からずれた場合においても、送信アレーアンテナと受信アレーアンテナとの間の伝搬チャネルの位相差を所望の位相差に近づけることができる。従って、チャネル容量の低下を抑制し、近距離ＭＩＭＯ伝送の特性の劣化を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態における無線通信システムの概略構成を示す構成図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態におけるレドームの構成を示す説明図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態におけるレドーム１３１，１３２を構成する誘電体層に印加される電界と誘電体層の比誘電率との関係を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における位相差調整手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態における位相差調整効果を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるレドームの構成を示す説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における位相差調整手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態における位相差調整効果を示す説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における無線通信システムの概略構成を示す構成図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における位相差調整手順を示すフローチャートである。
【図１０】近距離ＭＩＭＯ伝送におけるアンテナ素子の配置例を示す説明図である。
【図１１】２×２近距離ＭＩＭＯ伝送のモデル図である。
【図１２】近距離ＭＩＭＯ伝送の適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における無線通信システム１の概略構成を示す構成図である。無線通信システム１は、複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナ１２０と、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナ２１０とを備えた無線通信システムであって、２×２ＭＩＭＯ（２入力２出力のＭＩＭＯ）伝送により、情報端末ＳＴから携帯端末ＭＴへの、２系列（データ系列Ｓ１およびデータ系列Ｓ２）のデータ通信を行う。具体的には、無線通信システム１は、情報端末１００と、携帯端末２００とを具備する。情報端末１００は、送信部１１１，１１２と、アンテナ素子Ｔｘ１，Ｔｘ２と、レドーム１３１，１３２と、制御部１４０とを具備する。携帯端末２００は、アンテナ素子Ｒｘ１，Ｒｘ２と、ウェイト演算部２２０と、受信部２３１，２３２と、位相差推定部２４０を具備する。
【００４３】
アンテナ素子Ｔｘ１，Ｔｘ２は、前述の図１０に例示する平面ＰＴ上に間隔ｄだけ相互に離れて配列され、アンテナ素子Ｒｘ１，Ｒｘ２は、前述の図１０に例示する平面ＰＲ上に間隔ｄだけ相互に離れて配列されている。以下では、同一平面上に配置される複数のアンテナ素子を具備するアンテナをアレーアンテナと称する。本実施形態では、アンテナ素子Ｔｘ１とアンテナ素子Ｔｘ２とで送信アレーアンテナ１２０を構成し、アンテナ素子Ｒｘ１とアンテナ素子Ｒｘ２とで受信アレーアンテナ２１０を構成する。
【００４４】
送信部１１１は、データ系列Ｓ１を取得し、符号化や変調等の処理を行って、データ系列Ｓ１の送信信号を生成し、生成した送信信号をアンテナ素子Ｔｘ１に出力する。同様に、送信部１１２はデータ系列Ｓ２を取得し、符号化や変調等の処理を行って、データ系列Ｓ２の送信信号を生成し、生成した送信信号をアンテナ素子Ｔｘ２に出力する。ここで、データ系列Ｓ１とデータ系列Ｓ２とは、互いに独立したデータ系列であってもよいし、相関を有するデータ系列であってもよい。
アンテナ素子Ｔｘ１は、送信部１１１から出力される送信信号を無線送信する。同様に、アンテナ素子Ｔｘ２は、送信部１１２から出力される送信信号を無線送信する。
【００４５】
図２Ａは、第１の実施形態におけるレドーム１３１，１３２の構成を示す説明図であり、電極対の配置例を示す。図２Ｂは、レドーム１３１，１３２を構成する誘電体層１３１０，１３２０に印加される電界と誘電体層の比誘電率との関係を説明するための図である。なお、図２Ｂでは、図２Ａに示す電極対は省略されている。
レドーム１３１は、送信アレーアンテナ１２０のアンテナ素子Ｔｘ１と受信アレーアンテナ２１０のアンテナ素子Ｒｘ１との間に位置するように配置される。図２Ａに示すように、レドーム１３１は、印加される電界強度によって比誘電率が変化する誘電体で構成された誘電体層１３１０と、誘電体層１３１０の両面に配置された２組の電極対１３１１Ｐ，１３１１Ｑと、同じく誘電体層１３１０の両面に配置された２組の電極対１３１２Ｐ，１３１２Ｑとから構成される。上記の電極対１３１１Ｐ，１３１１Ｑおよび電極対１３１２Ｐ，１３１２Ｑは、誘電体層１３１０に電界を部分的に印加して誘電体層１３１０の比誘電率を部分的に変化させるためのものである。ここで、電極対１３１１Ｐ，１３１１Ｑは、誘電体層１３１０を挟むようにして配置され、このうち、電極１３１１Ｐは、アンテナ素子Ｔｘ１側に対向するようにして誘電体層１３１０上に配置されている。同様に、電極対１３１２Ｐ，１３１２Ｑは、誘電体層１３１０を挟むように配置され、このうち、電極１３１２Ｐは、アンテナ素子Ｔｘ１側に対向するように誘電体層１３１０上に配置されている。
【００４６】
図２Ａの例では、１組の電極対１３１１Ｐ，１３１１Ｑが、誘電体層１３１０の上辺の一端側（第１端側）のコーナー部分に配置され、残りの１組の電極対１３１１Ｐ，１３１１Ｑが、誘電体層１３１０の上辺の他端側（第２端側）のコーナー部分に配置されている。２組の電極対１３１１Ｐ，１３１１Ｑの印加電圧を設定することにより、図２Ｂに示す誘電体層１３１０の領域Ｒ１の比誘電率ε１を制御することができる。また、１組の電極対１３１２Ｐ，１３１２Ｑが、誘電体層１３１０の下辺の一端側（第１端側）のコーナー部分に配置され、残りの１組の電極対１３１２Ｐ，１３１２Ｑが、誘電体層１３１０の下辺の他端側（第２端側）のコーナー部分に配置されている。２組の電極対１３１２Ｐ，１３１２Ｑの印加電圧を設定することにより、図２Ｂに示す誘電体層１３１０の領域Ｒ２の比誘電率ε２を制御することができる。レドーム１３１は、アンテナ素子Ｔｘ１の前方（電波の放射方向）に配置され、アンテナ素子Ｔｘ１から無線送信された信号は、レドーム１３１内を通過した後、伝搬空間に放射される。
【００４７】
同様に、レドーム１３２は、送信アレーアンテナ１２０のアンテナ素子Ｔｘ２と受信アレーアンテナ２１０のアンテナ素子Ｒｘ２との間に位置するように配置される。レドーム１３２は、印加される電界強度によって比誘電率が変化する誘電体で構成された誘電体層１３２０と、誘電体層１３２０の両面に配置された２組の電極対１３２１Ｐ，１３２１Ｑと、同じく誘電体層１３２０の両面に配置された２組の電極対１３２２Ｐ，１３２２Ｑとから構成される上記の電極対１３２１Ｐ，１３２１Ｑおよび電極対１３２２Ｐ，１３２２Ｑは、誘電体層１３２０に電界を部分的に印加して、誘電体層１３２０の比誘電率を部分的に変化させるためのものである。ここで、電極対１３２１Ｐ，１３２１Ｑは、誘電体層１３２０を挟むように配置され、このうち、電極１３２１Ｐは、アンテナ素子Ｔｘ２側に対向するようにして誘電体層１３２０上に配置されている。また、電極対１３２２Ｐ，１３２２Ｑは、誘電体層１３２０を挟むように配置され、このうち、電極１３２２Ｐは、アンテナ素子Ｔｘ２側に対向するようにして誘電体層１３２０上に配置されている。
【００４８】
図２Ａの例では、１組の電極対１３２１Ｐ，１３２１Ｑが、誘電体層１３２０の上辺の一端側（第１端側）のコーナー部分に配置され、残りの１組の電極対１３２１Ｐ，１３２１Ｑが、誘電体層１３２０の上辺の他端側（第２端側）のコーナー部分に配置されている。２組の電極対１３２１Ｐ，１３２１Ｑの印加電圧を設定することにより、図２Ｂに示す誘電体層１３２０の領域Ｒ３の比誘電率ε３を制御することができる。また、１組の電極対１３２２Ｐ，１３２２Ｑが、誘電体層１３２０の下辺の一端側（第１端側）のコーナー部分に配置され、残りの１組の電極対１３２２Ｐ，１３２２Ｑが、誘電体層１３２０の下辺の他端側（第２端側）のコーナー部分に配置されている。２組の電極対１３２２Ｐ，１３２２Ｑの印加電圧を設定することにより、図２Ｂに示す誘電体層１３２０の領域Ｒ４の比誘電率ε４を制御することができる。レドーム１３２は、アンテナ素子Ｔｘ２の前方（電波の放射方向）に配置され、アンテナ素子Ｔｘ２から無線送信された信号は、レドーム１３２内を通過した後、伝搬空間に放射される。
【００４９】
レドーム１３１では、後述の制御部１４０の制御の下、電極対１３１１Ｐ，１３１１Ｑに電圧が印加されると、電極１３１１Ｐと電極１３１１Ｑとの間に電界が形成され、その電界強度に応じて誘電体層１３１０のアンテナ素子Ｔｘ１側の部位の比誘電率ε１が変化する。無線通信システムで使用する電波の周波数をｆ０とし、その自由空間波長をλ０とすると、誘電体層１３１０内では電波の波長は１／√ε１倍に短縮される。同様に、制御部１４０の制御の下、電極対１３１２Ｐ，１３１２Ｑに電圧が印加されると、電極１３１２Ｐと電極１３１２Ｑとの間に電界が形成され、その電界強度に応じて誘電体層１３１０のアンテナ素子Ｔｘ２側の部位の比誘電率ε２が変化し、誘電体層１３１０内における電波の波長は１／√ε２倍に短縮される。
【００５０】
このように、誘電体層１３１０の比誘電率に応じて誘電体層１３１０内における電波の波長が変化すると、誘電体層１３１０内を伝搬する間の信号の位相回転量も変化する。電極対１３１１Ｐ，１３１１Ｑと電極対１３１２Ｐ，１３１２Ｑとで異なる強度の電界を印加することにより、誘電体層１３１０のアンテナ素子Ｔｘ１側の部位とアンテナ素子Ｔｘ２側の部位とで比誘電率に差を作ることができる。
【００５１】
レドーム１３２においても同様に、後述の制御部１４０の制御の下、電極対１３２１Ｐ，１３２１Ｑと電極対１３２２Ｐ，１３２２Ｑとで異なる強度の電界を印加することにより、誘電体層１３２０のアンテナ素子Ｔｘ１側の部位の比誘電率ε３とアンテナ素子Ｔｘ２側の部位の比誘電率ε４との間に差を作ることができる。このようにして比誘電率ε１と比誘電率ε２と比誘電率ε３と比誘電率ε４の各値を適切に制御することにより、伝搬チャネルの位相差θＨ１＝ｔａｎ−１（ｈ２１／ｈ１１）と位相差θＨ２＝ｔａｎ−１（ｈ１２／ｈ２２）とを調整することができ、アレーアンテナ２の位置ずれよって生じる９０度の位相差からのずれを補償することができる。
【００５２】
具体的には、図２Ｂに示すように、例えば受信アレーアンテナ２１０の位置が、アンテナ素子Ｒｘ１からアンテナ素子Ｒｘ２に向かう方向にΔｘだけずれた場合、アンテナ素子Ｔｘ１からアンテナ素子Ｒｘ１への経路長と、アンテナ素子Ｔｘ１からアンテナ素子Ｒｘ２への経路長の差が大きくなるため、伝搬チャネルの位相差θＨ１の絶対値｜θＨ１｜も大きくなる。一方、この場合、アンテナ素子Ｔｘ２からアンテナ素子Ｒｘ１への経路長と、アンテナ素子Ｔｘ２からアンテナ素子Ｒｘ２への経路長の差は小さくなるため、伝搬チャネルの位相差θＨ２の絶対値｜θＨ２｜も小さくなる。従って、絶対値｜θＨ１｜または絶対値｜θＨ２｜の値を参照することにより、受信アレーアンテナ２１０の位置ずれの方向を検出することができる。
【００５３】
また、このとき、アンテナ素子Ｔｘ１からアンテナ素子Ｒｘ１への信号とアンテナ素子Ｔｘ１からアンテナ素子Ｒｘ２への信号は共に、レドーム１３１の誘電体層１３１０のアンテナ素子Ｔｘ２側の部位を通過する。また、アンテナ素子Ｔｘ２からアンテナ素子Ｒｘ１への信号は、レドーム１３２の誘電体層１３２０のアンテナ素子Ｔｘ１側の部位を通過し、アンテナ素子Ｔｘ２からアンテナ素子Ｒｘ２への信号は、レドーム１３２の誘電体層１３２０のアンテナ素子Ｔｘ２側の部位を通過する。従って、誘電体層１３１０の比誘電率ε２を小さくすることで、誘電体層１３１０内での信号の位相回転量を減少させ、伝搬チャネルの位相差θＨ１を９０度位相差に近づけることができる。
【００５４】
また、アンテナ素子Ｔｘ１からアンテナ素子Ｒｘ１への経路長と、アンテナ素子Ｔｘ２からアンテナ素子Ｒｘ２への経路長は等しいため、制御部１４０は、誘電体層１３２０の比誘電率ε４が比誘電率ε２と同じ値となるように制御する。さらに、アンテナ素子Ｔｘ１からアンテナ素子Ｒｘ２への経路長と比較して、アンテナ素子Ｔｘ２からアンテナ素子Ｒｘ１への経路長は短いため、制御部１４０が、比誘電率ε３をε２より高くなるように制御することで、両方の経路における信号の位相回転量が等しくなる方向に調整することができる。
【００５５】
以上のように、ε３＞ε２＝ε４となるように誘電体層１３１０，１３２０の各比誘電率を部分的に制御することにより、伝搬チャネルの位相差θＨ１と位相差θＨ２との両方を９０度の位相差に近づけることができる。受信アレーアンテナ２１０の位置がアンテナ素子Ｒｘ１側にずれた場合は、制御部１４０が、ε２＞ε３＝ε１となるように各比誘電率を制御することにより、伝搬チャネルの位相差θＨ１と位相差θＨ２との両方を９０度の位相差に近づけることができる。
なお、第１の実施形態では、送信アレーアンテナ１２０の二つのアンテナ素子Ｔｘ１，Ｔｘ２に対応させて二つのレドーム１３１，１３２を備えるものとしているが、位相差θＨ１および位相差θＨ２を制御することができることを限度として、二つのレドーム１３１，１３２を一体化してもよい。この場合、レドーム１３１を構成する誘電体層１３１０とレドーム１３２を構成する誘電体層１３２０とを一体化してもよい。即ち、一つの誘電体層上に上記の各電極対を配置してもよい。
【００５６】
制御部１４０は、後述する位相差推定部２４０により推定された上記の伝搬チャネルの位相差θＨ１と位相差θＨ２とに基づいて、誘電体層１３１０，１３２０に印加される電界を形成する上記の電極対の印加電圧を制御することにより、所望のチャネル容量が得られるように誘電体層１３１０，１３２０の比誘電率を制御するための要素である。
制御部１４０は、伝搬チャネルの位相差θＨ１および位相差θＨ２に関する情報を基に、レドーム１３１の電極対１３１１Ｐ，１３１１Ｑおよび電極対１３１２Ｐ，１３１２Ｑと、レドーム１３２の電極対１３２１Ｐ，１３２１Ｑおよび電極対１３２２Ｐ，１３２２Ｑにそれぞれ印加する電圧の制御を行う。より具体的には、情報端末１００は、データ系列Ｓ１およびデータ系列Ｓ２を送信する前に、伝搬チャネルの位相差を推定するためのトレーニング信号を送信する。
【００５７】
制御部１４０は、フィードバックされた位相差θＨ１および位相差θＨ２に関する情報を基に、位相差θＨ１と位相差θＨ２とがそれぞれ９０度の位相差に近づくように、電極対１３１１Ｐ，１３１１Ｑ、電極対１３１２Ｐ，１３１２Ｑ、電極対１３２１Ｐ，１３２１Ｑ、電極対１３２２Ｐ，１３２２Ｑに印加する電圧の制御を行う。
携帯端末２００は、情報端末１００から送信される信号からデータ系列Ｓ１およびデータ系列Ｓ２の各データを抽出する。
なお、携帯端末２００の位相差推定部２４０で推定した上記位相差に関する情報を情報端末１００の制御にフィードバックする手段は、ＴＤＤ（時分割複信）やＦＤＤ（周波数分割複信）等、任意の手段を用いることができ、特定の手段に限定されるものではない。
【００５８】
アンテナ素子Ｒｘ１と、アンテナ素子Ｒｘ２とは、いずれも、アンテナ素子Ｔｘ１から送信される無線信号と、アンテナ素子Ｔｘ２から送信される無線信号とを、両無線信号が合成された無線信号として受信し、ウェイト演算部２２０に出力する。ここで、アンテナ素子Ｒｘ１とアンテナ素子Ｒｘ２とは、上記のアンテナ素子Ｔｘ１とアンテナ素子Ｔｘ２と同様、同一平面上の間隔ｄだけ離れた位置に配置され、送信アレーアンテナ１２０と受信アレーアンテナ２１０とが理想的な対向状態にある場合、アンテナ素子Ｒｘ１は、アンテナ素子Ｔｘ１の正面にアンテナ素子Ｔｘ１から距離Ｄだけ離れた位置に配置され、アンテナ素子Ｒｘ２は、アンテナ素子Ｔｘ２の正面にアンテナ素子Ｔｘ２から距離Ｄだけ離れた位置に配置される。
【００５９】
携帯端末２００の位相差推定部２４０は、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差θＨ１および位相差θＨ２を推定する。位相差推定部２４０は、情報端末１００から送信された上記のトレーニング信号を用いて推定した上記の位相差に関する情報を情報端末１００の制御部１４０にフィードバックする。
ウェイト演算部２２０は、アンテナ素子Ｒｘ１が受信した信号およびアンテナ素子Ｒｘ２が受信した信号に対して、ディジタル信号処理もしくはアナログ回路により受信ウェイトを乗算することで信号分離を行う。この信号分離により得られる、アンテナ素子Ｔｘ１が送信するデータ系列Ｓ１の信号に対応するデータ系列Ｓ１’の信号を受信部２３１に出力する。また、ウェイト演算部２２０は、アンテナ素子Ｔｘ２が送信するデータ系列Ｓ２の信号に対応するデータ系列Ｓ２’の信号を受信部２３２に出力する。
【００６０】
受信部２３１は、ウェイト演算部２２０から出力されるデータ系列Ｓ１’の信号に対して復調や復号等の処理を行って、データ系列Ｓ１を復元して出力する。受信部２３２は、ウェイト演算部から出力されるデータ系列Ｓ２’の信号に対して復調や復号等の処理を行って、データ系列Ｓ２を復元して出力する。
【００６１】
図２Ｂに例示したように、制御部１４０は、例えば、第１の位相差θＨ１の絶対値が第２の位相差θＨ２の絶対値よりも大きい場合、送信アンテナ素子Ｔｘ１から受信アンテナ素子Ｒｘ２への経路上に位置する誘電体層１３１０の部位の比誘電率（図２Ｂに示す領域Ｒ２の比誘電率ε２）が、送信アンテナ素子Ｔｘ２から受信アレーアンテナ２１０の受信アンテナ素子Ｒｘ１への経路上に位置する誘電体層１３２０の部位の比誘電率（図２Ｂに示す領域Ｒ３の比誘電率ε３）よりも高くなるように、誘電体層１３１０，１３２０の各比誘電率を部分的に制御する。ここで、第１の位相差θＨ１は、送信アレーアンテナ１２０の送信アンテナ素子Ｔｘ１から受信アレーアンテナ２１０の受信アンテナ素子Ｒｘ１への経路における電波の位相回転量と、送信アンテナ素子Ｔｘ１から受信アンテナ素子Ｒｘ２への経路における電波の位相回転量との差である。また、第２の位相差θＨ２は、送信アレーアンテナ１２０の送信アンテナ素子Ｔｘ２から受信アレーアンテナ２１０の受信アンテナ素子Ｒｘ１への経路における電波の位相回転量と送信アンテナ素子Ｔｘ２から受信アンテナ素子Ｒｘ２への経路における電波の位相回転量との差である。
【００６２】
次に、図３を参照して、本実施形態における位相差調整のフローチャートについて説明する。
まず、ユーザが情報端末１００に携帯端末２００をかざす、もしくは設置すると（ステップＳＴ１）、情報端末１００はデータ系列Ｓ１およびデータ系列Ｓ２の信号を送信する前に、トレーニング信号を送信する（ステップＳＴ２）。携帯端末２００は、上記トレーニング信号を受信し、位相差推定部２４０は、複数の送信アンテナ素子Ｔｘ１，Ｔｘ２に対応した伝搬チャネルの複数の位相差を推定する。そして、位相差推定部２４０は、伝搬チャネルの複数の位相差を推定した後、位相差に関する情報を情報端末１００の制御部１４０にフィードバックする（ステップＳＴ３）。
【００６３】
制御部１４０は、位相差推定部２４０が推定した複数の位相差に基づいて、誘電体層１３１０，１３２０の異なる部位ごとに誘電体層の比誘電率を制御する処理を繰り返し行うことにより、所望のチャネル容量が得られるように誘電体層の比誘電率を制御する。具体的には、携帯端末２００の位相差推定部２４０からフィードバックされた位相差の数値が９０度位相差を基準とした所定の範囲内に収まっていれば（ステップＳＴ４：ＹＥＳ）、情報端末１００の制御部１４０は、調整を終了し（ステップＳＴ７）、情報端末１００は、データ系列Ｓ１およびデータ系列Ｓ２の信号の送信を開始する。フィードバックされた位相差の数値が９０度位相差を基準とした所定の範囲内に収まっていなければ（ステップＳＴ４：ＮＯ）、制御部１４０は、９０度の位相差に近づくように、レドーム１３１の電極対１３１１Ｐ，１３１１Ｑおよび電極対１３１２Ｐ，１３１２Ｑ、並びにレドーム１３２の電極対１３２１Ｐ，１３２１Ｑおよび電極対１３２２Ｐ，１３２２Ｑに印加する電圧を制御し、印加電圧強度が制御可能範囲の上限または下限に達しているかを判定する（ステップＳＴ５）。
【００６４】
そして、印加電圧強度が制御可能範囲の上限または下限に達していなければ（ステップＳＴ５：ＮＯ）、上記位相差を９０度の位相差に近づけるように、レドーム１３１，１３２の各電極対に印加する電圧強度を繰り返し制御する（ステップＳＴ６）。そして、上記の繰り返し処理の過程で、９０度の位相差からのずれが所定の範囲内に収まると（ステップＳＴ５：ＹＥＳ）、制御部１４０は、調整を終了し（ステップＳＴ７）、情報端末１００は、信号の送信を開始する。
【００６５】
次に、図４に示すシミュレーションによる評価結果を参照して本発明の有効性を示す。
図４は、本発明の第１の実施形態における位相差調整の効果を示す図である。図４において、横軸は図２に示す送信アレーアンテナ１２０と受信アレーアンテナ２１０との間の位置ずれΔｘ（ｍｍ）を示し、左側の縦軸は、位相差θＨ１と位相差θＨ２を示し、右側の縦軸は、誘電体層１３１０，１３２０の比誘電率を示しており、比誘電率ε１と比誘電率ε２と比誘電率ε３と比誘電率ε４が図に示す値となるときに、位相差θＨ１と位相差θＨ２が図４に示す位相差の値となる。
【００６６】
比較のため、図４には、本発明のレドーム１３１，１３２を用いない通常の２×２ＭＩＭＯ伝送の場合の位置ずれに対する位相差の特性も示されている。ここで、印加電圧強度によって比誘電率が変化する誘電体として例えば液晶があり、本評価では、液晶の比誘電率の可変範囲である２．４〜３．２を用いて評価を行った。周波数は６０．４８ＧＨｚであり、送受信間隔Ｄは３０ｍｍであり、送信アレーアンテナ１２０および受信アレーアンテナ２１０の素子間隔ｄは、本発明のレドーム１３１，１３２を用いる場合は７．２ｍｍに設定し、レドーム１３１，１３２を用いない場合は８．７ｍｍに設定した。レドーム１３１，１３２の厚さＴは２０ｍｍとした。図４に示すように、レドームを用いない場合、位置ずれΔｘが大きくなるにつれて、位相差θＨ１と位相差θＨ２が９０度の位相差からずれていく。これに対し、本発明のレドーム１３１，１３２を用いることで、位相差θＨ１と位相差θＨ２が９０度の位相差に近づいている。
【００６７】
なお、図１の構成では、情報端末１００のみがレドーム１３１，１３２を具備し、誘電体層１３１０，１３２０のそれぞれの比誘電率を制御する構成としているが、情報端末１００および携帯端末２００がそれぞれレドーム１３１，１３２を具備し、それぞれのレドームの誘電体層の比誘電率を制御する構成としてもよい。
また、レドーム１３１，１３２の各電極対の形状および配置は、図２に例示するものに限定されず、誘電体層１３１０，１３２０のアンテナ素子Ｔｘ１側の部位とアンテナ素子Ｔｘ２側の部位とで個別に比誘電率を制御できる構成であれば、どのような形状であってもよい。
【００６８】
また、情報端末１００が携帯端末２００にトレーニング信号を送信し、携帯端末２００の位相差推定部２４０で位相差θＨ１と位相差θＨ２を推定する場合について説明してきたが、情報端末１００が位相差推定部２４０に相当する位相差推定部を具備し、携帯端末２００が送信したトレーニング信号を用いて情報端末１００の位相差推定部で位相差を推定する構成としてもよい。
【００６９】
また、伝搬チャネルの位相差を推定するためにトレーニング信号を用いる場合について説明してきたが、トレーニング信号を用いないブラインド推定により位相差を推定してもよい。
更に、本実施形態では、伝搬チャネルの位相差を９０度の位相差に近づけるものとしたが、これに限定されることなく、チャネル容量を改善することができることを限度として、伝搬チャネルの位相差を任意の所望の値に近づけるものとしてもよい。後述する他の実施形態でも同様である。
【００７０】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
上述した第１の実施形態では、誘電体層１３１０，１３２０の比誘電率を印加電圧により制御するが、第２の実施形態では、誘電体層の比誘電率を温度により制御する。第２の実施形態による無線通信システムは、図１に示す無線通信システム１の構成において、レドーム１３１，１３２に代えて、図５に示すレドーム１３１Ａ，１３２Ａを備える。また、制御部１４０は、レドーム１３１Ａ，１３２Ａの誘電体層の温度を部分的に制御する。その他の装置構成は、第１の実施形態と同一である。第２の実施形態では、第１実施形態の図１の構成を部分的に援用する。
【００７１】
図５は、第２の実施形態におけるレドームの構成を示す説明図である。
レドーム１３１Ａは、温度によって比誘電率が変化する誘電体で構成された誘電体層１３１０Ａと、温度可変部１３１１Ａ，１３１２Ａとから構成される。温度可変部１３１１Ａは、誘電体層１３１０Ａ上のアンテナ素子Ｔｘ１側（上辺側）に配置され、温度可変部１３１２Ａは、アンテナ素子Ｔｘ２側（下辺側）に配置される。レドーム１３１Ａは、アンテナ素子Ｔｘ１の前方（電波の放射方向）に配置され、アンテナ素子Ｔｘ１から無線送信された信号は、レドーム１３１Ａ内を通過後に伝搬空間に放射される。
【００７２】
同様に、レドーム１３２Ａは、温度によって比誘電率が変化する誘電体で構成された誘電体層１３２０Ａと、温度可変部１３２１Ａ，１３２２Ａとから構成される。温度可変部１３２１Ａは、誘電体層１３２０Ａ上のアンテナ素子Ｔｘ１側（上辺側）に配置され、温度可変部１３２２Ａは、アンテナ素子Ｔｘ２側（下辺側）に配置される。レドーム１３２Ａは、アンテナ素子Ｔｘ２の前方（電波の放射方向）に配置され、アンテナ素子Ｔｘ２から無線送信された信号は、レドーム１３２Ａ内を通過後に伝搬空間に放射される。
【００７３】
レドーム１３１Ａ，１３２Ａでは、制御部１４０により設定される温度に応じて、誘電体層１３１０Ａ，１３２０Ａの比誘電率が変化する。第１の実施形態で述べた通り、誘電体層１３１０Ａ，１３２０Ａ内を伝搬する間の位相回転量は比誘電率に応じて変化する。制御部１４０は、温度可変部１３１１Ａの温度を制御することにより、レドーム１３１Ａの誘電体層１３１０Ａのアンテナ素子Ｔｘ１側の部位（図２Ｂに示す領域Ｒ１に対応する領域の部位）の温度を制御する。また、制御部１４０は、温度可変部１３１２Ａの温度を制御することにより、レドーム１３１Ａの誘電体層１３１０Ａのアンテナ素子Ｔｘ２側の部位（図２Ｂに示す領域Ｒ２に対応する領域の部位）の温度を制御する。これにより、制御部１４０は、誘電体層１３１０Ａの比誘電率ε１と比誘電率ε２を変化させて、アンテナ素子Ｔｘ１からアンテナ素子Ｒｘ１への経路における位相回転量と、アンテナ素子Ｔｘ１からアンテナ素子Ｒｘ２への経路における位相回転量とを変化させ、伝搬チャネルの位相差θＨ１＝ｔａｎ−１（ｈ２１／ｈ１１）を調整する。
【００７４】
同様に、制御部１４０は、温度可変部１３２１Ａの温度を制御することにより、レドーム１３２Ａの誘電体層１３２０Ａのアンテナ素子Ｔｘ１側の部位（図２Ｂに示す領域Ｒ３に対応する領域の部位）の温度を制御する。また、制御部１４０は、温度可変部１３２２Ａの温度を制御することにより、レドーム１３２の誘電体層１３２０Ａのアンテナ素子Ｔｘ２側の部位（図２Ｂに示す領域Ｒ４に対応する領域の部位）の温度を制御する。これにより、制御部１４０は、誘電体層１３２０Ａの比誘電率ε３と比誘電率ε４を変化させて、アンテナ素子Ｔｘ２からアンテナ素子Ｒｘ１への経路における位相回転量と、アンテナ素子Ｔｘ２からアンテナ素子Ｒｘ２への経路における位相回転量とを変化させ、伝搬チャネルの位相差θＨ２＝ｔａｎ−１（ｈ１２／ｈ２２）を調整する。
【００７５】
制御部１４０は、伝搬チャネルの位相差θＨ１と位相差θＨ２に関する情報を基に、レドームの温度可変部１３１１Ａ，１３１２Ａおよび温度可変部１３２１Ａ，１３２２Ａの温度の制御を行う。より具体的には、情報端末１００は、データ系列Ｓ１およびデータ系列Ｓ２を送信する前に、伝搬チャネルの位相差を推定するためのトレーニング信号を送信し、携帯端末２００の位相差推定部２４０は、トレーニング信号を用いて推定した位相差情報を情報端末１００の制御部１４０にフィードバックする。制御部１４０は、フィードバックされた位相差θＨ１とθＨ２の情報を基に、位相差θＨ１と位相差θＨ２がそれぞれ９０度の位相差に近づくように、温度可変部１３１１Ａ，１３１２Ａおよび温度可変部１３２１Ａ，１３２２Ａの温度の制御を行う。
【００７６】
即ち、制御部１４０は、位相差推定部２４０により推定された複数の位相差に基づいて、図５に示すレドーム１３１Ａを構成する誘電体層１３１０Ａに印加される温度を与える温度可変部１３１１Ａ，１３１２Ａの各発熱をそれぞれ制御する。また、制御部１４０は、位相差推定部２４０により推定された複数の位相差に基づいて、図５に示すレドーム１３２Ａを構成する誘電体層１３２０Ａに印加される温度を与える温度可変部１３２１Ａ，１３２２Ａの各発熱をそれぞれ制御する。これにより、制御部１４０は、所望のチャネル容量が得られるように上記誘電体層の比誘電率を制御する。
なお、第２の実施形態では、送信アレーアンテナ１２０の二つのアンテナ素子Ｔｘ１，Ｔｘ２に対応させて二つのレドーム１３１Ａ，１３２Ａを備えるものとしているが、位相差θＨ１および位相差θＨ２を制御することができることを限度として、二つのレドーム１３１Ａ，１３２Ａを一体化してもよい。この場合、レドーム１３１Ａを構成する誘電体層１３１０Ａとレドーム１３２Ａを構成する誘電体層１３２０Ａとを一体化してもよい。即ち、一つの誘電体層上に上記の各電極対を配置してもよい。
【００７７】
次に、図６を参照して、本実施形態における位相差調整のフローチャートについて説明する。
まず、ユーザが情報端末１００に携帯端末２００をかざす、もしくは設置すると（ステップＳＴ２１）、情報端末１００は、データ系列Ｓ１およびデータ系列Ｓ２の信号を送信する前に、トレーニング信号を送信する（ステップＳＴ２２）。携帯端末２００は、トレーニング信号を受信し、位相差推定部２４０は、複数の送信アンテナ素子Ｔｘ１，Ｔｘ２に対応した複数の位相差を推定する。そして、位相差推定部２４０は、伝搬チャネルの位相差を推定した後、位相差情報を制御部にフィードバックする（ステップＳＴ２３）。
【００７８】
制御部１４０は、位相差推定部２４０が推定した複数の位相差に基づいて、誘電体層１３１０，１３２０の異なる部位ごとに誘電体層の比誘電率を制御する処理を繰り返し行うことにより、所望のチャネル容量が得られるように誘電体層の比誘電率を制御する。具体的には、制御部１４０は、携帯端末２００の位相差推定部２４０からフィードバックされた位相差の数値が、位相差を基準とした所定の範囲内に収まっているかどうかを判定する（ステップＳＴ２４）。フィードバックされた位相差の数値が９０度の位相差を基準とした所定の範囲内に収まっていれば（ステップＳＴ２４：ＹＥＳ）、制御部１４０は、調整を終了し（ステップＳＴ２６）、情報端末１００は、データ系列Ｓ１およびデータ系列Ｓ２の信号の送信を開始する。
【００７９】
これに対し、携帯端末２００からフィードバックされた位相差の数値が９０度の位相差を基準とした所定の範囲内に収まっていなければ（ステップＳＴ２４：ＮＯ）、制御部１４０は、９０度の位相差に近づくように、レドーム１３１の電極対１３１１Ｐ，１３１１Ｑおよび電極対１３１２Ｐ，１３１２Ｑ、並びにレドーム１３２の電極対１３２１Ｐ，１３２１Ｑおよび電極対１３２２Ｐ，１３２２Ｑに印加する電圧を制御し、印加電圧強度が制御可能範囲の上限または下限に達しているかを判定する（ステップＳＴ２５）。そして、制御部１４０は、フィードバックされた位相差の数値が９０度の位相差に近づくように、レドーム１３１Ａの温度可変部１３１１Ａ，１３１２Ａおよびレドーム１３２Ａの温度可変部１３２１Ａ，１３２２Ａの温度を制御する（ステップＳＴ２６）。
【００８０】
そして、印加電圧強度が制御可能範囲の上限または下限に達していなければ（ステップＳＴ２５：ＮＯ）、上記位相差を９０度の位相差に近づけるように、レドーム１３１Ａの温度可変部１３１１Ａ，１３１２Ａおよびレドーム１３２Ａの温度可変部１３２１Ａ，１３２２Ａの温度を繰り返し制御する（ステップＳＴ２６）。そして、上記の繰り返し処理の過程で、９０度の位相差からのずれが所定の範囲内に収まると（ステップＳＴ２５：ＹＥＳ）、制御部１４０は、調整を終了し（ステップＳＴ２７）、情報端末１００は、信号の送信を開始する。
【００８１】
次に、図７に示すシミュレーションによる評価結果を参照して本発明の有効性を示す。
図７は、本発明の第２の実施形態における位相差調整の効果を示す図である。図７において、横軸は図２に示す送信アレーアンテナ１２０と受信アレーアンテナ２１０の位置ずれΔｘ（ｍｍ）を示し、左側の縦軸は、位相差θＨ１と位相差θＨ２を示し、右側の縦軸は、誘電体層１３１０Ａ，１３２０Ａの比誘電率を示しており、比誘電率ε１と比誘電率ε２と比誘電率ε３と比誘電率ε４が図７に示す値になるときに、位相差θＨ１と位相差θＨ２が図７に示す位相差の値となる。
【００８２】
比較のため、本発明のレドームを用いない通常の２×２ＭＩＭＯ伝送の場合の位置ずれに対する位相差の特性も示している。ここで、温度によって比誘電率が変化する誘電体として例えばポリオキシメチレン（ＰＯＭ）があり、本評価ではＰＯＭの比誘電率の可変範囲である２．９〜４．７を用いて評価を行った。周波数は６０．４８ＧＨｚ、送受信間隔Ｄは３０ｍｍ、送信アレーアンテナ１２０および受信アレーアンテナ２１０の素子間隔ｄは、本発明のレドームを用いる場合は６．８ｍｍに設定し、レドームを用いない場合は８．７ｍｍに設定した。レドーム１３１Ａ，１３２Ａの厚さＴは２０ｍｍとした。図７に示すように、レドームを用いない場合は位置ずれΔｘが大きくなるにつれて、位相差θＨ１とθＨ２が９０度の位相差からずれていく。これに対し、本発明のレドームを用いることで、位相差θＨ１と位相差θＨ２が９０度位相差に近づいている。
なお、温度可変部の形状および配置は図５に示すものに限定されることはなく、誘電体層のアンテナ素子Ｔｘ１側の部位とアンテナ素子Ｔｘ２側の部位とで個別に比誘電率を制御できる構成であればよい。
【００８３】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
上述した第１の実施形態および第２の実施形態では、誘電体層の比誘電率を徐々に変化させ伝搬チャネルの位相差を９０度に近づけていくものとしたが、第３の実施形態は、データベースから制御値を参照して一度の処理で９０度の位相差に近づける。これにより、データ通信開始前の調整時間を短縮することを可能とする。第３の実施形態では、第１の実施形態の図１および図２Ａに示す構成と、第２の実施形態の図５に示す構成を部分的に援用する。
【００８４】
図８は、本発明の第３の実施形態における無線通信システム３の概略構成を示す構成図である。図８に示す第３の実施形態による無線通信システム３は、上述の図１に示す第１の実施形態による無線通信システム１の構成において、設定値ＤＢ（データベース）１５０を更に備える。設定値ＤＢ１５０は、レドーム１３１，１３２を構成する誘電体層の比誘電率の任意の初期値ε０における送信アレーアンテナ１２０と受信アレーアンテナ２１０との間の位置ずれΔｘに対する複数の位相差θＨ１’とθＨ２’と、その位置ずれ量Δｘにおいて位相差θＨ１’とθＨ２を所望の９０度の位相差に近づけるための比誘電率の最適値ε１’，ε２’，ε３’，ε４’の組み合わせとを対応付けたテーブルを保持する。
【００８５】
制御部１４０は、携帯端末２００からフィードバックされた推定された位相差情報に基づいて、設定値ＤＢ１５０から位相差θＨ１’とθＨ２’を所望の９０度の位相差に近づけるための誘電体層１３１０，１３２０の比誘電率の最適値ε１’，最適値ε２’，ε３’，ε４’の組み合わせを取得し、誘電体層１３１０，１３２０の比誘電率ε１，ε２，ε３，ε４がそれぞれ最適値ε１’，ε２’，ε３’，ε４’になるように、図２Ａに示す第１の実施形態における電極１３１１Ｐ，１３１１Ｑ，１３１２Ｐ，１３１２Ｑ，１３２１Ｐ，１３２１Ｑ，１３２２Ｐ，１３２２Ｑの印加電圧強度を制御する。または、制御部１４０は、誘電体層１３１０，１３２０の比誘電率ε１，ε２，ε３，ε４がそれぞれ最適値ε１’，ε２’，ε３’，ε４’になるように、図５に示す第２実施形態における温度可変部１３１１Ａ，１３１２Ａ，１３２１Ａ，１３２２Ａの温度を制御する。その他は第１実施形態または第２の実施形態と同様である。
【００８６】
次に、図９を参照して、本実施形態における位相差調整のフローチャートについて説明する。
まず、ユーザが情報端末１００に携帯端末２００をかざす、もしくは設置すると（ステップＳＴ３１）、情報端末１００は、データ系列Ｓ１およびデータ系列Ｓ２の信号を送信する前に、トレーニング信号を送信する（ステップＳＴ３２）。携帯端末２００は、トレーニング信号を受信し、位相差推定部２４０が、伝搬チャネルの位相差を推定した後、位相差情報を制御部にフィードバックする（ステップＳＴ３３）。フィードバックされた位相差の数値が９０度の位相差を基準とした所定の範囲内に収まっていれば（ステップＳＴ３４：ＹＥＳ）、制御部１４０は、調整を終了し（ステップＳＴ３６）、情報端末１００は、データ系列Ｓ１およびデータ系列Ｓ２の信号の送信を開始する。
【００８７】
これに対し、携帯端末２００からフィードバックされた位相差の数値が９０度の位相差を基準とした所定の範囲内に収まっていなければ（ステップＳＴ３４：ＮＯ）、制御部１４０は、設定値ＤＢ１５０から、位相差θＨ１’とθＨ２’を９０度の位相差に近づけるための比誘電率の最適値を取得し、レドーム１３１，１３２の誘電体層の比誘電率ε１と比誘電率ε２と比誘電率ε３と比誘電率ε４が最適値になるように、図２Ａに示す第１の実施形態における電極１３１１Ｐ，１３１１Ｑ，１３１２Ｐ，１３１２Ｑ，１３２１Ｐ，１３２１Ｑ，１３２２Ｐ，１３２２Ｑの印加電圧強度を制御する（ステップＳＴ３５）。または、制御部１４０は、レドーム１３１，１３２の誘電体層の比誘電率ε１と比誘電率ε２と比誘電率ε３と比誘電率ε４が最適値になるように、図５に示す第２実施形態における温度可変部１３１１Ａ，１３１２Ａ，１３２１Ａ，１３２２Ａの温度を制御する（ステップＳＴ３５）。その後、情報端末１００は、信号の送信を開始する。
【００８８】
上述した各実施形態では、本発明を無線通信システムとして表現したが、本発明は、無線通信方法として表現することもできる。この場合、第１の実施形態による無線通信システムに対応した本発明による無線通信方法は、複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナと、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間に配置され、印加される電界強度に応じて比誘電率が変化する誘電体層と、前記誘電体層を挟むように配置され、前記誘電体層に前記電界を印加するための電極対とを具備する複数のレドームと、を備えた無線通信システムによる無線通信方法であって、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定手順と、前記位相差推定手順により推定された前記位相差に基づいて、前記誘電体層に印加される電界を形成する前記電極対の印加電圧を制御することにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御する制御手順と、を含むことを特徴とする無線通信方法として表現することができる。
上記の第１の実施形態による無線通信システムに対応した無線通信方法において、位相差推定手順は、第１の実施形態における位相差推定部２４０の動作または処理に相当し、制御手順は、第１の実施形態における制御部１４０の動作または処理に相当する。
【００８９】
また、第２の実施形態による無線通信システムに対応した本発明による無線通信方法は、複数の送信アンテナ素子から構成された送信アレーアンテナと、複数の受信アンテナ素子から構成された受信アレーアンテナと、前記送信アレーアンテナと前記受信アレーアンテナとの間に配置され、印加される温度に応じて比誘電率が変化する誘電体層と、前記誘電体層に配置され、前記誘電体層の温度調節を行うための温度可変部とを具備する複数のレドームと、を備えた無線通信システムによる無線通信方法であって、前記送信アレーアンテナの各送信アンテナ素子と前記受信アレーアンテナの各受信アンテナ素子との間に形成される伝搬チャネルの位相差を推定する位相差推定手順と、前記位相差推定手順により推定された前記位相差に基づいて、前記誘電体層に印加される温度を与える前記温度可変部の発熱を制御することにより、所望のチャネル容量が得られるように前記誘電体層の比誘電率を制御する制御手順と、を含むことを特徴とする無線通信方法として表現することができる。
上記の第２の実施形態による無線通信システムに対応した無線通信方法において、位相差推定手順は、第２の実施形態における位相差推定部２４０の動作または処理に相当し、制御手順は、第２の実施形態における制御部１４０の動作または処理に相当する。
【００９０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意の変形や修正等が可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１，３…無線通信システム、１００…情報端末、１１１，１１２…送信部、１２０…アレーアンテナ、１３１，１３２，１３１Ａ，１３２Ａ…レドーム、１４０…制御部、１５０…設定値ＤＢ（データベース）、２００…携帯端末、２１０…アレーアンテナ、２２０…ウェイト演算部、２３１，２３２…受信部、２４０…位相差推定部、１３１０，１３２０，１３１０Ａ，１３２０Ａ…誘電体層、１３１１Ｐ，１３１１Ｑ，１３１２Ｐ，１３１２Ｑ，１３２１Ｐ，１３２１Ｑ，１３２２Ｐ，１３２２Ｑ…電極、１３１１Ａ，１３１２Ａ，１３２１Ａ，１３２２Ａ…温度可変部、Ｔｘ１，Ｔｘ２，Ｒｘ１，Ｒｘ２…アンテナ素子、ＳＴ１〜ＳＴ７，ＳＴ２１〜ＳＴ２７，ＳＴ３１〜ＳＴ３６…処理ステップ。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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