(57)【要約】ＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正方法であって、送信アンテナと受信アンテナとの間の所望の相対的位置関係に対して、送信アンテナと受信アンテナそれぞれに予め定められた基準軸が所定の位置からずれた量を表す位置ずれ量をパラメータとする送受信アンテナ間の理論チャネル応答と、送信局から送信された既知信号を用いて受信局において推定された実測チャネル応答とが一致するように定義された評価関数を評価することによって位置ずれ量を推定するステップと、推定された位置ずれ量に応じて、送信アンテナと受信アンテナのそれぞれの位置ずれを補正するステップとを有する。
2019189704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
見通し環境に対向して配置された送信局と受信局の備える送信アンテナと受信アンテナ間において、異なる空間多重モードを用いて空間多重伝送を行うＯＡＭ多重通信システムであって、
前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の所望の相対的位置関係に対して、前記送信アンテナと前記受信アンテナそれぞれに予め定められた基準軸が所定の位置からずれた量を表す位置ずれ量をパラメータとする送受信アンテナ間の理論チャネル応答と、前記送信局から送信された既知信号を用いて前記受信局において推定された実測チャネル応答とが一致するように定義された評価関数を評価することによって位置ずれ量を推定する位置ずれ量推定ステップと、
前記推定された位置ずれ量に応じて、前記送信アンテナと前記受信アンテナのそれぞれの位置ずれを補正する位置ずれ補正ステップと
を有することを特徴とするＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正方法において、
前記送信アンテナと前記受信アンテナは、単一の等間隔円形アレーアンテナ（ＵＣＡ）、または同心円状に配置された複数のＵＣＡを備え、
前記位置ずれ量推定ステップは、
前記送信アンテナと前記受信アンテナのＵＣＡ間で形成される伝搬チャネルそれぞれに対し、送信局および受信局においてＵＣＡのアンテナ素子数と同じ大きさの離散フーリエ変換および逆変換に相当する処理を行うステップを有し、
前記離散フーリエ変換および逆変換の処理を含むチャネル応答を用いて定義された評価関数を評価することにより、前記位置ずれ量を推定する
ことを特徴とするＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正方法において、
前記評価関数は、理論チャネル応答と実測チャネル応答の対応するひとつ以上の要素の差分の絶対値とする
ことを特徴とするＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正方法において、
前記評価関数は、理論チャネル応答と実測チャネル応答の対応するひとつ以上の要素の大きさの差分の絶対値とする
ことを特徴とするＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正方法において、
異なる周波数または偏波、あるいはその両方を用いて前記位置ずれ量を推定する
ことを特徴とするＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正方法。
【請求項６】
見通し環境に対向して配置された送信局と受信局の備える送信アンテナと受信アンテナ間において、異なる空間多重モードを用いて空間多重伝送を行うＯＡＭ多重通信システムであって、
前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の所望の相対的位置関係に対して、前記送信アンテナと前記受信アンテナそれぞれに予め定められた基準軸が所定の位置からずれた量を表す位置ずれ量をパラメータとする送受信アンテナ間の理論チャネル応答と、前記送信局から送信された既知信号を用いて前記受信局において推定された実測チャネル応答とが一致するように定義された評価関数を評価することによって位置ずれ量を推定する位置ずれ量推定手段と、
前記推定された位置ずれ量に応じて、前記送信アンテナと前記受信アンテナのそれぞれの位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と
を備えたことを特徴とするＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正装置。
【請求項７】
請求項６に記載のＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正装置において、
前記送信アンテナと前記受信アンテナは、単一の等間隔円形アレーアンテナ（ＵＣＡ）、または同心円状に配置された複数のＵＣＡを備え、
前記位置ずれ量推定手段は、
前記送信アンテナと前記受信アンテナのＵＣＡ間で形成される伝搬チャネルそれぞれに対し、送信局および受信局においてＵＣＡのアンテナ素子数と同じ大きさの離散フーリエ変換および逆変換に相当する処理を行う手段を備え、
前記離散フーリエ変換および逆変換の処理を含むチャネル応答を用いて定義された評価関数を評価することにより、前記位置ずれ量を推定する
ことを特徴とするＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正装置。
【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）を用いて無線信号を空間多重伝送するＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、２点間通信、すなわちＰ２Ｐ（Point to Point）通信における伝送容量向上のため、見通し環境において信号を多重する空間多重伝送技術が報告されている。例えば、ＯＡＭ多重通信システムでは、異なるＯＡＭモードをもつビームの空間位相分布が互いに直交する性質を用いて、異なる信号系列によって変調された各ＯＡＭモードの信号を受信局において分離することにより、見通し環境で信号を空間多重伝送することが可能である。【０００３】
具体的な報告例の１つである非特許文献１では、複数のホーンアンテナから放射されたビームを位相板によってそれぞれ異なるＯＡＭモードに変換・同軸合成して伝送することにより、信号を同軸多重伝送することに成功している。非特許文献２にも、円形アレーアンテナ（ＵＣＡ：Uniform Circular Array）を用いて複数のＯＡＭモードを生成することにより信号を空間多重伝送した報告がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【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】Z. Li, Y. Ohashi, K. Kasai, “A dual-channel wireless communication system by multiplexing twisted radio wave,” Proceedings of 44th European Microwave Conference, pp.235-238, Oct. 2014.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＯＡＭモードを有するビームを送受信するためのアンテナは、互いに対向するように配置される必要がある。この対向状態を示す所定の相対的位置関係に対する位置ずれが生じると、ＯＡＭモード間の直交性が崩れてモード間干渉が発生してしまう。しかしながら、この微小な位置ずれを目視による調整で取り除くことは困難であり、高精度に位置ずれ量を推定して補正する方法および装置が必要である。【０００６】
本発明は、見通し環境に配置された送受信アンテナについて、所定の相対的位置関係に対する位置ずれ量を推定して補正することができるＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正方法および装置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、見通し環境に対向して配置された送信局と受信局の備える送信アンテナと受信アンテナ間において、異なる空間多重モードを用いて空間多重伝送を行うＯＡＭ多重通信システムのアンテナ位置ずれ補正方法であって、送信アンテナと受信アンテナとの間の所望の相対的位置関係に対して、送信アンテナと受信アンテナそれぞれに予め定められた基準軸が所定の位置からずれた量を表す位置ずれ量をパラメータとする送受信アンテナ間の理論チャネル応答と、送信局から送信された既知信号を用いて受信局において推定された実測チャネル応答とが一致するように定義された評価関数を評価することによって位置ずれ量を推定する位置ずれ量推定ステップと、推定された位置ずれ量に応じて、送信アンテナと受信アンテナのそれぞれの位置ずれを補正する位置ずれ補正ステップとを有する。【０００８】
第１の発明のアンテナ位置ずれ補正方法において、送信アンテナと受信アンテナは、単一の等間隔円形アレーアンテナ（ＵＣＡ）、または同心円状に配置された複数のＵＣＡを備え、位置ずれ量推定ステップは、送信アンテナと受信アンテナのＵＣＡ間で形成される伝搬チャネルそれぞれに対し、送信局および受信局においてＵＣＡのアンテナ素子数と同じ大きさの離散フーリエ変換および逆変換に相当する処理を行うステップを有し、離散フーリエ変換および逆変換の処理を含むチャネル応答を用いて定義された評価関数を評価することにより、位置ずれ量を推定する。【０００９】
第１の発明のアンテナ位置ずれ補正方法において、評価関数は、理論チャネル応答と実測チャネル応答の対応するひとつ以上の要素の差分の絶対値としてもよい。また、評価関数は、理論チャネル応答と実測チャネル応答の対応するひとつ以上の要素の大きさの差分の絶対値としてもよい。また、異なる周波数または偏波、あるいはその両方を用いて位置ずれ量を推定してもよい。【００１０】
第２の発明は、見通し環境に対向して配置された送信局と受信局の備える送信アンテナと受信アンテナ間において、異なる空間多重モードを用いて空間多重伝送を行うＯＡＭ多重通信システムであって、送信アンテナと受信アンテナとの間の所望の相対的位置関係に対して、送信アンテナと受信アンテナそれぞれに予め定められた基準軸が所定の位置からずれた量を表す位置ずれ量をパラメータとする送受信アンテナ間の理論チャネル応答と、送信局から送信された既知信号を用いて受信局において推定された実測チャネル応答とが一致するように定義された評価関数を評価することによって位置ずれ量を推定する位置ずれ量推定手段と、推定された位置ずれ量に応じて、送信アンテナと受信アンテナのそれぞれの位置ずれを補正する位置ずれ補正手段とを備える。【００１１】
第２の発明のアンテナ位置ずれ補正装置において、送信アンテナと受信アンテナは、単一の等間隔円形アレーアンテナ（ＵＣＡ）、または同心円状に配置された複数のＵＣＡを備え、位置ずれ量推定手段は、送信アンテナと受信アンテナのＵＣＡ間で形成される伝搬チャネルそれぞれに対し、送信局および受信局においてＵＣＡのアンテナ素子数と同じ大きさの離散フーリエ変換および逆変換に相当する処理を行う手段を備え、離散フーリエ変換および逆変換の処理を含むチャネル応答を用いて定義された評価関数を評価することにより、位置ずれ量を推定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、所定の相対的位置関係に対する位置ずれ量をパラメータとする理論的な伝搬チャネル情報と、測定した伝搬チャネル情報の差分を最小化することにより、位置ずれ量を推定して補正することができる。【００１３】
これにより、位置ずれ量を高い精度で推定、補正することが可能となるため、モード間干渉を低減し、システムスループットや周波数利用効率の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のＯＡＭ多重通信システムのＭ−ＵＣＡの構成例を示す図である。
【図２】本発明のＯＡＭ多重通信システムの構成例を示す図である。
【図３】送受信アンテナの位置ずれの定義を示す図である。
【図４】送受信アンテナの位置ずれの定義を示す図である。
【図５】本発明における位置ずれ推定処理手順例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施例１）
図１は、本発明のＯＡＭ多重通信システムのＭ−ＵＣＡの構成例を示す。
図１において、Ｍ−ＵＣＡは、複数のＵＣＡを同心円状に配置した構成である。ここでは、互いに半径が異なる４つのＵＣＡを配置した構成を示し、内側のＵＣＡから順番に、第１ＵＣＡ，第２ＵＣＡ，第３ＵＣＡ，第４ＵＣＡとする。各ＵＣＡは、図中に●で示す16個のアンテナ素子を備える例を示すが、各ＵＣＡのアンテナ素子数は必ずしも同数である必要はない。Ｍ−ＵＣＡを構成するアンテナ素子は、ホーンアンテナやパッチアンテナなど、その他いかなる形態のものでもよい。
【００１６】
図２は、本発明のＯＡＭ多重通信システムの構成例を示す。
図２において、送信局１０は、複数ＭTXの第１送信ＵＣＡ１５−１〜第ＭTX送信ＵＣＡ１５−ＭTXを備え、それぞれの送信アンテナ素子数をＮTX(1)〜ＮTX(ＭTX）とする。信号処理部１１は、送信信号系列を入力し、ＯＡＭモード＃１〜＃Ｌでそれぞれ送信するＭ1 〜ＭL 個の信号を生成する。送信ウエイト乗算処理部１２は、信号処理部１１で生成された各信号に送信ウエイトを乗算し、各ＵＣＡからＯＡＭモード＃１〜＃Ｌで送信する信号を生成する。第１ＯＡＭモード生成処理部１４−１〜第ＭTXＯＡＭモード生成処理部１４−ＭTXは、それぞれＯＡＭモード＃１〜＃Ｌで送信する信号を入力し、各ＵＣＡからそれぞれＯＡＭモード＃１〜＃Ｌの信号として送信されるように位相調整して各ＵＣＡのアンテナ素子に入力する。
【００１７】
受信局２０は、複数ＭRXの第１受信ＵＣＡ２１−１〜第ＭRX受信ＵＣＡ２１−ＭRXを備え、それぞれの受信アンテナ素子数をＮRX(1)〜ＮRX(ＭRX）とする。第１ＯＡＭモード分離処理部２２−１〜第ＭRXＯＡＭモード分離処理部２２−ＭRXは、第１受信ＵＣＡ２１−１〜第ＭRX受信ＵＣＡ２１−ＭRXでそれぞれ受信する信号からＯＡＭモード＃１〜＃Ｌの信号を分離する。受信ウエイト乗算処理部２３は、ＵＣＡごとに分離されたＯＡＭモード＃１〜＃Ｌの信号を入力してＯＡＭモードごとに集約し、それぞれ受信ウエイトを乗算してＭ1 〜ＭL 個の信号として出力する。信号処理部２５は、各ＵＣＡおよび各ＯＡＭモードで受信した信号を復調して受信信号系列を出力する。
【００１８】
さらに、受信局２０には、第１ＯＡＭモード分離処理部２２−１〜第ＭRXＯＡＭモード分離処理部２２−ＭRXの出力信号から、チャネル情報の推定および受信ウエイトの算出を行うチャネル推定・受信ウエイト算出処理部２６を備える。チャネル推定・受信ウエイト算出処理部２６は、算出した受信ウエイトを受信ウエイト乗算処理部２３に設定するとともに、実測したチャネル情報を位置ずれ量推定処理部２７に出力する。位置ずれ量推定処理部２７は、実測したチャネル情報から位置ずれ量を推定して位置ずれ補正処理部２８に通知するとともに、フィードバック部２９を介して送信局１０の位置ずれ補正処理部１６に通知する。また、チャネル推定・受信ウエイト算出処理部２６で推定されたチャネル情報および送信ウエイトは、フィードバック部２９を介して送信局１０の送信ウエイト乗算処理部１２に設定される。
【００１９】
受信局２０の位置ずれ補正処理部２８および送信局１０の位置ずれ補正処理部１６は、自動あるいは手動の位置ずれ補正機構を備え、それぞれ通知された位置ずれ量に基づいて位置ずれを補正する。
【００２０】
送信ウエイト乗算処理部１２、受信ウエイト乗算処理部２３、第１ＯＡＭモード生成処理部１４−１〜第ＭTXＯＡＭモード生成処理部１４−ＭTX、第１ＯＡＭモード分離処理部２２−１〜第ＭRXＯＡＭモード分離処理部２２−ＭRXは、デジタル信号処理およびアナログ信号処理のどちらでもよく、各処理の方法に応じて適切な位置にＤＡ変換器またはＡＤ変換器が配置される。また、送信局１０の第１ＯＡＭモード生成処理部１４−１〜第ＭTXＯＡＭモード生成処理部１４−ＭTX、および受信局２０の第１ＯＡＭモード分離処理部２２−１〜第ＭRXＯＡＭモード分離処理部２２−ＭRXは、それぞれ対応するＵＣＡのアンテナ素子に対して同じ回転方向に順番に接続される。
【００２１】
（数式の定義）
まず、位置ずれ量についてはアンテナ固定治具の形状等に依存した座標軸の取り方によりそれぞれ定義できるが、本実施例では位置ずれ量を以下のパラメータで定義する。
【００２２】
図３および図４に示す通り、本来のＭ−ＵＣＡはｘｙ平面上に配置され、ＯＡＭを有するビームの伝搬軸がｚ軸となるよう配置されることを理想としたとき、実際のＭ−ＵＣＡの位置ずれ量は、ｙ軸対称の回転角θと、ｘ軸対称の回転角φと、送受信アンテナ間の相対的なｚ軸対称の回転角ψで定義できる。なお、回転させる順番は記述の通りとする。また、送受信アンテナ間の距離ｄについても未知の場合は同時に推定する。
【００２３】
完全に対向状態における受信アンテナ素子ａの座標をＶrx,a、送信アンテナ素子ｂの座標をＶtx,bとすると、上記の位置ずれを含む受信アンテナ素子の座標Ｖ'rx,a および送信アンテナ素子の座標Ｖ'tx,b は以下のように表すことができる。
【００２４】
【数１】
2019189704.tif 000003
【００２５】
このとき、図３のような位置ずれが生じた場合における送受信アンテナ素子間の伝搬チャネルの値は以下のように計算することができる。
【００２６】
【数２】
2019189704.tif 000004
【００２７】
ここで、λは電磁波の波長である。ｄa,b は、受信アンテナ素子ａと送信アンテナ素子ｂ間の距離であり、以下のように表される。
【００２８】
【数３】
2019189704.tif 000005
【００２９】
これらを踏まえ、送受信アンテナ間の伝搬チャネル行列Ｈは以下のように表すことができる。
【００３０】
【数４】
2019189704.tif 000006
【００３１】
なお、部分チャネル行列ｈm,n は、ＮRX(m)×ＮTX(n)の行列であり、第ｍ受信ＵＣＡ２１−ｍと第ｎ送信ＵＣＡ１５−ｎとの間の伝搬チャネルである。ここで、ｍ＝１，２，…，ＭRX、ｎ＝１，２，…，ＭTXである。
【００３２】
送信アンテナと受信アンテナの正面を対向して配置することにより伝搬軸を中心とした回転対称性が生じるため、これらのアンテナ間に生じるチャネル行列は巡回行列になる。そのため巡回行列の性質より、各ＵＣＡ間の伝搬チャネルｈm,n は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）行列ＤN ∈ＣN*N を用いて以下のように特異値分解することができる。
【００３３】
【数５】
2019189704.tif 000007
【００３４】
なお、式(5) および式(6) で用いたｘおよびｙは、それぞれ行列Σおよび行列Ｄの行および列のインデックスを表す。行列やベクトルのインデックスは以後同様の表現を行う。また、l(x)は、ＤＦＴ行列のｘ行の固有ベクトルに対応する円周方向の次元の固有モードの値であり、ＯＡＭモードを表す。
【００３５】
このとき、式(5) より、各ＵＣＡ間の伝搬チャネルが有する特異値の数は、
min[ＮRX(m)，ＮTX(n)]  個
である。よって、第ｍ受信ＵＣＡ２１−ｍと第ｎ送信ＵＣＡ１５−ｎとの間の伝搬チャネルは、式(7) のように直交化してmin[ＮRX(m)，ＮTX(n)] 個の独立な伝送路を確保することができる。
【００３６】
【数６】
2019189704.tif 000008
【００３７】
この式(7) は、ＯＡＭモード生成／分離処理を表しており、離散フーリエ変換および逆変換に相当する処理である。
【００３８】
次に、Ｌ＝min(ＮRX，ＮTX）とすると、ＯＡＭモード生成／分離処理を含むチャネル応答Λは、式(8) のように形成される。
【００３９】
【数７】
2019189704.tif 000009
【００４０】
ここで、Ｈl(x),l(y)は、ＯＡＭモードｌ(x) とｌ(y) との間のチャネルであり、式(9)のように表される。
【００４１】
【数８】
2019189704.tif 000010
【００４２】
図５は、本発明における位置ずれ推定処理手順例を示す。
図５において、まず、チャネル推定処理部において、式(8) のチャネル応答Λに対応する実測チャネル応答Λmeasを推定する（Ｓ１）。実測チャネル応答Λmeasは、実伝搬チャネルのほかＯＡＭモード生成処理部１４およびＯＡＭモード分離処理部２２を含む、送信ウエイト乗算処理部１３の出力ポートから受信ウエイト乗算処理部２３の入力ポート間のチャネル応答に相当する。
【００４３】
次に、位置ずれ量推定処理部２７において、位置ずれ量の推定値を０などの値で初期化し（Ｓ２）、その後、初期化された位置ずれ量の推定値を用いて、上記の式から理論チャネル行列Λを計算する（Ｓ３）。
【００４４】
さらに、得られた理論チャネル行列Λと実測チャネル応答Λmeasの大きさの差分を計算し、その大きさを最小化する位置ずれ量の推定値を算出する（Ｓ４，Ｓ５）。すなわち、以下の評価関数を評価する。
【００４５】
【数９】
2019189704.tif 000011
【００４６】
ここで、理論チャネル行列Λおよびそれを含む評価関数は、「位置ずれ量推定値を変数とする関数」である。したがって、勾配法やニュートン法、遺伝アルゴリズム、その他多数ある最適化アルゴリズムを用いて、繰り返し変数の値である位置ずれ量推定値を更新することにより評価関数の値を小さくしていき、評価関数の値が所定の閾値を下回った際の位置ずれ量推定値を位置ずれ量として判定する。
【００４７】
具体的には、位置ずれ量推定値の初期値を以下のように設定した場合、ΛH ×Λの値は一意に定まる。また、ΛmeasH×Λmeasの値は測定により得られる。
【００４８】
最後に、位置ずれ補正処理部において、推定した位置ずれ量に基づきアンテナの冶具等を調整し、送受信局の位置ずれを補正する（Ｓ６）。
さらに、これらの処理は所定の回数あるいは位置ずれ量推定値の大きさが所望の閾値以下になるまで繰り返し行うことによって位置ずれ補正精度を高めてもよい（Ｓ７）。
【００４９】
ここで、通常見通し環境におけるアンテナ素子間の伝搬チャネルについて、各要素の大きさはそれほど大きな差が生じにくいが、上記の場合は式(3) に示すＯＡＭモード生成／分離処理を行うことでチャネル応答の値に偏りが生じており、最小化する関数の計算において全ての要素を使用せずに十分に高いエネルギーが得られた要素のみを用いるだけでも、高い精度で位置ずれ量を推定することが可能となる。その場合、利用可能な全てのＯＡＭモードについてチャネルを推定する必要はなく、実際の位置ずれ量の推定に用いる伝搬チャネル行列の要素に対応するＯＡＭモードのみでよい。
【００５０】
また、通信に必要な処理や、演算量低減が可能な線形変換処理、あるいはそもそも実測されるチャネル応答に何らかの線形変換処理等が含まれる場合などには、計算に用いる理論チャネル応答Λにもそのような処理の影響を含んだものを用いるとよい。
【００５１】
本実施例では、特定の周波数における伝搬チャネルを用いた評価関数の評価を行っているが、例えば直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）のように複数の周波数におけるチャネル情報を取得可能な場合は、評価関数中のチャネル行列を推定に利用可能な周波数チャネル数分拡張して計算してもよい。
【００５２】
（実施例２）
実施例１では、理論と実測伝搬チャネルの強度を用いた評価関数を評価することによって位置ずれ量を推定したが、他にも、理論と実測伝搬チャネルの複素振幅の差分の絶対値の最小化を評価関数とすることによっても位置ずれ量の推定が可能である。
【００５３】
すなわち、以下の関数を評価することによって位置ずれ量を推定する。
【数１０】
2019189704.tif 000012
【００５４】
（実施例３）
実施例１および実施例２では、それぞれ理論と実測伝搬チャネルの強度または複素振幅の差分を最小化することで位置ずれ量を推定しているが、それぞれには利点と欠点がある。
【００５５】
まず、複素振幅を用いる方法では、座標軸の小さなずれで位相が大きく変動してしまう。これはミリ波などの高い周波数を用いる場合に顕著となる。これは、位相の周期的特徴から評価関数に局所最小解が多数存在する状況を生んでしまうため、もともと真の解に近い初期値を選ばなければ間違った解を導出してしまう可能性が高い。
【００５６】
一方で強度を用いる方法では、位置ずれによる変動が緩慢であり、ノイズ等の影響を受けて推定値に誤差を大きく含んでしまう場合がある。
【００５７】
以上により、両者の欠点を補い、利点を活用するため、まず強度による実施例１の評価関数を用いて位置ずれの概算値、特にアンテナ間距離を導出したのち、これらを初期値として複素振幅を用いた実施例２の評価関数を用いることで、誤った局所最適解に陥ることなく高い精度で位置ずれ量を推定することが可能となる。
【００５８】
（実施例４）
実施例１〜実施例３の方法は、円形アレーアンテナを用いたＯＡＭ多重伝送技術に限るものではなく、任意のアレーアンテナにおいても座標軸を設定することで位置ずれ量を定義、推定することができる。
【００５９】
特に、ウエイト乗算やその他変換処理が含まれていない場合、アンテナ素子間の純粋な理想伝搬チャネル行列Ｈを計算し、これと実測チャネル行列Ｈmeasを用いて例えば以下の式(12)のように評価関数を評価することで位置ずれ量を推定できる。
【００６０】
【数１１】
2019189704.tif 000013
【００６１】
これは実施例１と同等の評価関数であるが、もちろんこの際に実施例２と同等の評価関数を用いてもよい。また、送受信局において何らかの線形変換処理が含まれる場合は、実施例１と同様にその影響を含めて計算すればよい。
【００６２】
（実施例５）
実施例５では、送受信アンテナが異なる偏波を独立に送受信可能な点において、実施例１〜実施例４と異なる。
【００６３】
この場合、受信アンテナ素子ａと送信アンテナ素子ｂの間の伝搬チャネルは、直交する２偏波を用いた部分チャネル行列として以下のように表される。
【００６４】
【数１２】
2019189704.tif 000014
【００６５】
以上より、理論チャネル応答Λを計算する際に、数式を上記のように拡張して計算することによって、異なる偏波を独立に送受信可能なアンテナ素子を用いる場合にも対応可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  送信局
１１  信号処理部
１２，１３  送信ウエイト乗算処理部
１４  ＯＡＭモード生成処理部
１５  送信ＵＣＡ
１６  位置ずれ補正処理部
２０  受信局
２１  受信ＵＣＡ
２２  ＯＡＭモード分離処理部
２３  受信ウエイト乗算処理部
２５  信号処理部
２６  チャネル推定・受信ウエイト算出処理部
２７  位置ずれ量推定処理部
２８  位置ずれ補正処理部
２９  フィードバック部
【図１】
2019189704.tif 000015
【図２】
2019189704.tif 000016
【図３】
2019189704.tif 000017
【図４】
2019189704.tif 000018
【図５】
2019189704.tif 000019
【国際調査報告】
2019189704.tif 000020
2019189704.tif 000021
2019189704.tif 000022
2019189704.tif 000023