特許 6388344 無線通信システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6388344

(24)【登録日】2018年8月24日

(45)【発行日】2018年9月12日

(54)【発明の名称】無線通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04J 99/00 20090101AFI20180903BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20180903BHJP

   H04B 7/0413 20170101ALI20180903BHJP

【ＦＩ】

   H04J99/00

   H04W16/28 130

   H04B7/0413

【請求項の数】6

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-174948(P2015-174948)

(22)【出願日】2015年9月4日

(65)【公開番号】特開2017-50823(P2017-50823A)

(43)【公開日】2017年3月9日

【審査請求日】2017年6月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504173471

【氏名又は名称】国立大学法人北海道大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平賀 健

(72)【発明者】

【氏名】関 智弘

(72)【発明者】

【氏名】野島 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】日景 隆

【審査官】 福田 正悟

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１６５１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５５６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３１１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０６７１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２４１５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０８５７１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００９−５１０９１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｊ ９９／００

Ｈ０４Ｂ ７／０４１３

Ｈ０４Ｗ １６／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアンテナ素子を有する無線送信装置及び複数のアンテナ素子を有する無線受信装置を備える無線通信システムであって、
前記無線送信装置は、
自装置が有する前記複数のアンテナ素子を通じて送信する複数の無線周波数信号を前記無線受信装置の前記複数のアンテナ素子が受信する際に、受信する前記複数の無線周波数信号のいくつかが異なる位相となるように前記複数の無線周波数信号に位相差を与える位相調整部を備え、
前記複数の無線周波数信号に与える前記位相差の移相量は、前記無線送信装置と前記無線受信装置との間の電波伝搬路の特性を示す伝送路応答行列に前記位相差を与えた際に、受信する前記複数の無線周波数信号のいくつかを異なる位相とする最適化問題を解くことにより算出され、算出される前記移相量が前記位相調整部に設定される、無線通信システム。

【請求項2】

前記受信する前記複数の無線周波数信号のいくつかを異なる位相とする最適化問題を、同一周波数、同一位相、及び同一の最大振幅値を有する正弦波を前記位相調整部に供給する信号として前記伝送路応答行列に前記位相差を与え、前記無線受信装置の前記複数のアンテナ素子で受信する前記正弦波が重ね合わせられた信号について、前記信号の振幅値の和を最小にする、又は、前記信号の振幅値の最大値を最小にする最適化問題とし、前記最適化問題を解くことにより前記移相量が算出され、算出される前記移相量が前記位相調整部に設定される、請求項１に記載の無線通信システム。

【請求項3】

前記無線送信装置と前記無線受信装置との間の電波伝搬路が変化した場合に、又は、不定期的もしくは定期的に、前記伝送路応答行列を算出し、算出した前記伝送路応答行列に基づいて前記移相量を算出し、算出した前記移相量を前記位相調整部に設定する移相量算出部をさらに備える、請求項１又は２に記載の無線通信システム。

【請求項4】

前記無線受信装置は、
トレーニング信号を送信するトレーニング信号送信部を備え、
前記無線送信装置の移相量算出部は、
前記トレーニング信号を受信し、受信した前記トレーニング信号に基づいて前記伝送路応答行列を推定し、推定した前記伝送路応答行列に基づいて、前記移相量を算出して前記位相調整部に当該移相量を設定する、請求項３に記載の無線通信システム。

【請求項5】

前記無線送信装置と前記無線受信装置との間の電波伝搬路は、見通し伝搬路であり、
前記無線受信装置は、
自装置の位置の測定に用いられる位置表示部をさらに備え、
前記無線送信装置は、
前記位置表示部を利用して自装置と前記無線受信装置との位置関係を測定する位置関係測定部をさらに備え、
前記無線送信装置の移相量算出部は、
前記位置関係測定部が測定する前記位置関係と、自装置の前記複数のアンテナ素子の配置に関する情報と、前記無線受信装置の前記複数のアンテナ素子の配置に関する情報と、に基づいて、前記伝送路応答行列を推定し、推定した前記伝送路応答行列に基づいて、前記移相量を算出して前記位相調整部に当該移相量を設定する、請求項３に記載の無線通信システム。

【請求項6】

複数のアンテナ素子を有する無線送信装置及び複数のアンテナ素子を有する無線受信装置を備える無線通信システムであって、
前記無線送信装置は、
自装置が有する前記複数のアンテナ素子を通じて送信する複数の無線周波数信号を前記無線受信装置の前記複数のアンテナ素子が受信する際に、受信する前記複数の無線周波数信号のいくつかが異なる位相となるように前記複数の無線周波数信号に位相差を与える位相調整部を備え、
前記無線受信装置は、
自装置が有する前記複数のアンテナ素子が受信する前記無線周波数信号の振幅値を測定し、測定した前記振幅値の情報を前記無線送信装置に送信する受信レベルフィードバック部を備え、
前記無線送信装置は、
自装置が有する前記複数のアンテナ素子の各々を通じて同一周波数、同一位相、及び同一の最大振幅値を有する正弦波を送信するピーク振幅検出トレーニング信号送信部と、
前記受信レベルフィードバック部から受信する前記振幅値に基づいて、前記複数の無線周波数信号に与える前記位相差の移相量が適切であるか否かを判定し、適切でないと判定した場合、前記移相量を変更し、変更した前記移相量を前記位相調整部に設定する移相量算出部と、をさらに備える無線通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

図９は、ブランチ数がＭ個（すなわち、空間多重化数がＭ）のＭＩＭＯ(Multiple-Input and Multiple-Output)無線伝送を行う無線通信システム１００を示す。無線通信システム１００は、無線送信装置５０及び無線受信装置６０を備える。無線送信装置５０は、複数のアンテナ素子Ｔｘ１〜ＴｘＭ（Ｍは２以上の整数）を備える。また、無線受信装置６０は、複数のアンテナ素子Ｒｘ１〜ＲｘＭを備える。無線受信装置６０のアンテナ素子Ｒｘｉには、無線送信装置５０の全てのアンテナ素子Ｔｘ１〜ＴｘＭから送信される無線周波数信号（以下、「ＲＦ信号」という。）１〜Ｍが到達する。このとき、重ね合わせの原理により、一対の送信側アンテナ素子と受信側アンテナ素子の間で送信されるＲＦ信号の何倍もの大きさの振幅を有するＲＦ信号がアンテナ素子Ｒｘｉにおいて受信されることになる。

【0003】

ＭＩＭＯ無線伝送の伝送路応答行列の偏角、すなわち送信側のアンテナ素子Ｔｘ１〜ＴｘＭと受信側のアンテナ素子Ｒｘ１〜ＲｘＭの各々を結ぶ電波伝搬経路の電気長に起因する位相回転量の関係により、受信側のアンテナ素子Ｒｘｉに到達するＭ個のＲＦ信号列の位相が一致すると重ね合わせにより振幅の最大値が極めて大きくなる。仮に、伝搬損失がなければ、最大振幅はブランチ数をＭとした場合、Ｍ倍になり、ＲＦ信号のＰＡＰＲ(Peak to Average Power Ratio)が大幅に増大することになる。

【0004】

ＲＦ信号の空間伝搬路が見通し伝搬路となっている近距離ＭＩＭＯ無線伝送においては、各送受信アンテナ素子間を結ぶ電波伝搬経路での伝搬損失の差が非常に小さい。そのため、無線受信装置６０の各アンテナ素子Ｒｘ１〜ＲｘＭに到達するＲＦ信号の振幅は、ブランチ数がＭ個の場合、上記の原理にしたがって約Ｍ倍となり、無線受信装置６０に要求されるダイナミックレンジが非常に大きくなる。例えば、アナログ−ディジタル変換器（ADC: Analog-Digital Converter）等に要求されるダイナミックレンジが増大する。また、最大振幅の増大は、受信用の低雑音増幅器（LNA:Low Noise Amplifier）の飽和による信号歪みやＬＮＡの破損などを引き起こす可能性もある。さらに、送信ビームフォーミングを行う場合、出力最終段の電力増幅器における所要飽和電力の増大を招き、無線送信装置５０のＲＦ回路における消費電力を増大させることにもなる。

【0005】

図１０は、近距離ＭＩＭＯ無線伝送において、受信信号の振幅がどれぐらい増大するかを試算した結果をプロットしたグラフである。図１０では、簡易的に試算するために送信信号として２値矩形波を想定している。そして、図１０では、無線送信装置５０から、空間多重化して複数の送信信号（以下、「ストリーム」という。）を無線受信装置６０に送信し、無線受信装置６０のアンテナ素子Ｒｘ１〜ＲｘＭにおいて受信するＲＦ信号の振幅の時間確率を試算している。図１０では、ブランチ数が１６の場合とブランチ数が２５の場合の試算結果を示している。図１０に示すように、出現確率９８%以上のシンボルにおいて、１６ブランチの場合、最大振幅が１ストリームの約８倍となり、２５ブランチの場合、１ストリームの約１６倍となっている。すなわち、出現確率で９８％以上のシンボルを正確にＡＤ変換するためには、１６ブランチ（１６多重）の場合、更に３ビットを追加する必要がある。また、２５ブランチ（２５多重）の場合、更に４ビットを追加する必要がある。同様に、４多重の場合は２ビット、８多重の場合は３ビットを更に追加する必要がある。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】堅岡、他５名、「近距離ＭＩＭＯ伝送における簡易受信復号法の提案」、電子情報通信学会技術研究報告.A・P、アンテナ・伝播 111(376)、2012年1月11日、p. 153-158

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のような理由から、最大振幅の増大を防ぐことは、近距離ＭＩＭＯ無線伝送を実施する無線通信システムにおける１つの課題となっている。その解決方法として、例えば、非特許文献１に示すような、ダイナミックレンジの制約がない受動回路のみで空間多重化された信号を分離する簡易復号方式がある。

【0008】

しかしながら、非特許文献１に示す方式では、送信する信号の振幅自体には手を加えることなく、受信側に新たに加えたアナログウエイト回路によって上記の課題を解決しようとしていることから、電波伝搬路環境の変動がない場合のみ適用可能であり、適用範囲が限られてしまうという問題がある。

【0009】

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、ＭＩＭＯ無線伝送において、無線受信装置の受信処理に新たな構成を加えることなく、無線受信装置が受信する信号のピーク電力を低減することができる技術の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様は、複数のアンテナ素子を有する無線送信装置及び複数のアンテナ素子を有する無線受信装置を備える無線通信システムであって、前記無線送信装置が、自装置が有する前記複数のアンテナ素子を通じて送信する複数の無線周波数信号を前記無線受信装置の前記複数のアンテナ素子が受信する際に、受信する前記複数の無線周波数信号のいくつかが異なる位相となるように前記複数の無線周波数信号に位相差を与える位相調整部を備える無線通信システムである。

【0011】

本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記複数の無線周波数信号に与える前記位相差の移相量は、前記無線送信装置と前記無線受信装置との間の電波伝搬路の特性を示す伝送路応答行列に前記位相差を与えた際に、受信する前記複数の無線周波数信号のいくつかを異なる位相とする最適化問題を解くことにより算出され、算出される前記移相量が前記位相調整部に設定される。

【0012】

本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記受信する前記複数の無線周波数信号のいくつかを異なる位相とする最適化問題を、同一周波数、同一位相、及び同一の最大振幅値を有する正弦波を前記位相調整部に供給する信号として前記伝送路応答行列に前記位相差を与え、前記無線受信装置の前記複数のアンテナ素子で受信する前記正弦波が重ね合わせられた信号について、前記信号の振幅値の和を最小にする、又は、前記信号の振幅値の最大値を最小にする最適化問題とし、前記最適化問題を解くことにより前記移相量が算出され、算出される前記移相量が前記位相調整部に設定される。

【0013】

本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記無線送信装置と前記無線受信装置との間の電波伝搬路が変化した場合に、又は、不定期的もしくは定期的に、前記伝送路応答行列を算出し、算出した前記伝送路応答行列に基づいて前記移相量を算出し、算出した前記移相量を前記位相調整部に設定する移相量算出部をさらに備える。

【0014】

本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記無線受信装置は、トレーニング信号を送信するトレーニング信号送信部を備え、前記無線送信装置の移相量算出部は、前記トレーニング信号を受信し、受信した前記トレーニング信号に基づいて前記伝送路応答行列を推定し、推定した前記伝送路応答行列に基づいて、前記移相量を算出して前記位相調整部に当該移相量を設定する。

【0015】

本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記無線送信装置と前記無線受信装置との間の電波伝搬路は、見通し伝搬路であり、前記無線受信装置は、自装置の位置の測定に用いられる位置表示部をさらに備え、前記無線送信装置は、前記位置表示部を利用して自装置と前記無線受信装置との位置関係を測定する位置関係測定部をさらに備え、前記無線送信装置の移相量算出部は、前記位置関係測定部が測定する前記位置関係と、自装置の前記複数のアンテナ素子の配置に関する情報と、前記無線受信装置の前記複数のアンテナ素子の配置に関する情報と、に基づいて、前記伝送路応答行列を推定し、推定した前記伝送路応答行列に基づいて、前記移相量を算出して前記位相調整部に前記移相量を設定する。

【0016】

本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記無線受信装置は、前記複数のアンテナ素子が受信する前記無線周波数信号の振幅値を測定し、測定した前記振幅値の情報を前記無線送信装置に送信する受信レベルフィードバック部を備え、前記無線送信装置は、前記複数のアンテナ素子の各々を通じて同一周波数、同一位相、及び同一の最大振幅値を有する正弦波を送信するピーク振幅検出トレーニング信号送信部と、前記受信レベルフィードバック部から受信する前記振幅値に基づいて、前記移相量が適切であるか否かを判定し、適切でないと判定した場合、前記移相量を変更し、変更した前記移相量を前記位相調整部に設定する移相量算出部と、をさらに備える。

【発明の効果】

【0017】

この発明によれば、ＭＩＭＯ無線伝送において、無線受信装置の受信処理に新たな構成を加えることなく、無線受信装置が受信する信号のピーク電力を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。

【図2】同実施形態の無線通信システムによるＲＦ信号の送信状態を説明する図である。

【図3】同実施形態の効果を従来技術と比較して説明する図である。

【図4】第２実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。

【図5】同実施形態による処理を示すシーケンス図である。

【図6】第３実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。

【図7】第４実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。

【図8】同実施形態による処理を示すシーケンス図である。

【図9】近接ＭＩＭＯ無線伝送の方式を示すブロック図である。

【図10】近接ＭＩＭＯ無線伝送による受信信号振幅の増大を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による無線通信システム１の構成を示すブロック図である。無線通信システム１は、例えば、見通し伝搬路におけるＭＩＭＯ無線伝送、すなわち近距離ＭＩＭＯ無線伝送を行う。ここで、見通し伝搬路とは、例えば、送信側のアンテナと受信側のアンテナの間の空間に電波を遮蔽する物体が存在しない伝搬路のことをいう。無線通信システム１は、無線送信装置１０と無線受信装置２０とを備える。

【0020】

無線送信装置１０は、情報信号入力部１１、情報信号分配部１２、局部発振器１３、変調部１４、位相調整部１５及びアンテナ素子１６−１〜１６−Ｍを備える。
情報信号入力部１１は、送信する情報を無線送信装置１０に入力する。
情報信号分配部１２は、情報信号入力部１１が入力した情報をＭ個に分配する。情報信号分配部１２によってＭ個に分配された情報を、情報信号１〜Ｍとする。情報信号分配部１２は、情報信号１〜Ｍそれぞれを、変調器１４−１〜１４−Ｍそれぞれに出力する。
局部発振器１３は、無線周波数の正弦波の周波数信号を出力する。

【0021】

変調部１４は、Ｍ個の変調器１４−１〜１４−Ｍを備える。各変調器１４−１〜１４−Ｍは、ＲＦ周波数への周波数変換器を含んでいる。各変調器１４−１〜１４−Ｍは、局部発振器１３から供給される周波数信号に基づいて、情報信号をＲＦ周波数へアップコンバートして変調を行う。変調部１４が用いる変調手法は、振幅変調である。
位相調整部１５は、Ｍ個の位相調整器１５−１〜１５−Ｍを備える。各々の位相調整器１５−１〜１５−Ｍには、予め算出される移相量φｉ（ｉ＝１〜Ｍ、以下同様）が予め設定され、当該移相量φｉに基づいて、変調された情報信号１〜Ｍに位相差を与える。アンテナ素子１６−１〜１６−Ｍは、変調部１４で変調され、位相調整部１５において移相量φｉに基づいて位相差が与えられたＲＦ信号を無線受信装置２０に送信する。

【0022】

無線受信装置２０は、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍ、通信制御部２２、情報信号出力部２３を備える。
アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍは、無線送信装置１０のアンテナ素子１６−１〜１６−Ｍから送信され、空間を伝搬して到達するＲＦ信号を受信する。
通信制御部２２は、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍが受信したＭ個の信号を復調し、復調した信号と、伝送路応答行列Ｈとに基づくマトリックス処理によるＭＩＭＯ無線伝送信号の検出を行い空間多重化された複数の情報信号を分離して情報信号を復調する。
情報信号出力部２３は、通信制御部２２において復調された情報信号を出力する。

【0023】

図２は、無線送信装置１０のＭ個のアンテナ素子１６−１〜１６−Ｍから送信されるＲＦ信号が、無線受信装置２０のアンテナ素子２１−ｉにおいて重ね合わせられる状況を概念的に示す図である。
無線通信システム１の送受信の処理の流れとしては、まず、無線送信装置１０の情報信号入力部１１が、送信する情報を情報信号分配部１２に出力する。情報信号分配部１２は、当該情報をＭ個の情報信号１〜Ｍに分配して変調器１４−１〜１４−Ｍに出力する。変調器１４−１〜１４−Ｍは、それぞれ局部発振器１３から供給される無線周波数信号により、情報信号１〜Ｍに対してアップコンバートを行い、変調して、対応する位相調整器１５−１〜１５−Ｍに出力する。位相調整器１５−１〜１５−Ｍは、予め設定される移相量φｉに基づいて変調された信号に位相差を与え、アンテナ素子１６−１〜１６−Ｍを通じて空間にＲＦ信号出力する。

【0024】

無線受信装置２０のアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの各々は、図２に示すようにＭ個の重ね合わせられたＲＦ信号を受信する。無線受信装置２０の通信制御部２２は、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍにおいて受信したＲＦ信号をダウンコンバートして復調し、復調した信号と、伝送路応答行列Ｈとに基づくマトリックス処理によるＭＩＭＯ信号の検出を行い空間多重化された複数の情報信号を分離して情報信号を復調する。情報信号出力部２３は、通信制御部２２において復調された情報信号を出力する。

【0025】

ここで、前述した各々の位相調整器１５−１〜１５−Ｍに対して予め設定される移相量φｉが、アンテナ素子２１−ｉにおいて受信されるＭ個のＲＦ信号の位相ができるだけ一致しないような移相量になっていれば、Ｍ個のＲＦ信号が重なって生成される振幅の最大値（以下、ピークともいう）の増大を抑えることが可能となる。

【0026】

特に、非接触伝送等の近距離無線伝送では、伝送距離が短いため、信号対雑音電力比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）が大きく、また、無線サービスが提供されるエリアも非常に狭いエリアに限定されるため、広い帯域を利用可能である。そのため、変復調装置の構成を簡易にして信号処理コストを低減する場合、振幅変調を利用することが想定される。振幅変調を行う場合、送信時のＲＦ信号の位相が、受信時にも保存されるため、送信する各々のＲＦ信号に対して、できるだけ位相が一致しないような位相差を与えておけば、ピーク振幅の低減を行うことが可能となる。以下、このような位相差となるような移相量φｉを算出する手法の一例について説明する。

【0027】

（移相量φｉの算出手法：第１の手法）
ＭＩＭＯ無線伝送の伝送路応答行列を行列Ｈ、移相量ベクトルをφ＝［φ１，φ２，・・・，φＭ］とする。実際に無線送信装置１０のアンテナ素子１６−１〜１６−Ｍから空間へ放射されるＲＦ信号のベクトルｔ’（要素数Ｍ）は、送信するＲＦ信号ｔに位相調整部１５の各々の位相調整器１５−１〜１５−Ｍに設定される移相量φをアダマール積として乗算することによって、次式（１）のように表される。

【0028】

【数1】

【0029】

移相量ベクトルを伝送路応答行列の一部とするには、行列Ｈの第ｉ列成分の全てに対してφｉ位相をずらすことになる。数学的には、行列Ｈの第ｉ列成分に対してｅｘｐ(φｉ)を乗算することになる。こうして得られた伝送路応答行列を行列Ｈ＿ｐとする。
なお、上記の伝送路応答行列の行列Ｈ、移相量ベクトルφ、行列Ｈ＿ｐは、いずれも行列またはベクトルであるため、数式において記載される際にはボールド体（太字）で記載されることもあるが、本明細書においては、「行列Ｘ」、「ベクトルＸ」等のように、「行列」や「ベクトル」の用語を付加して示す。

【0030】

すべての無線受信装置２０のアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍにおいて、受信するＲＦ信号の位相を可能な限り一致させないためには、例えば、行列Ｈ＿ｐの全ての行において、その行内にあるＭ個の要素の偏角をできるだけ一致させないようにすればよい。このような行列Ｈ＿ｐは、例えば、Ｍ個の要素の偏角の分散のＭ行分の総和を最大とするような最適化の問題として求めることができる。

【0031】

（移相量φｉの算出手法：第２の手法）
第２の手法として、第１の手法より計算量は多くなるが、実際に、無線受信装置２０のアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍにおいて受信するＲＦ信号のピークとなる振幅を計算により推定して、高い精度で可能な限り一致しない移相量φｉを算出する手法がある。まず、行列Ｈ＿ｐを用いてアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍにおいて受信する、重ね合わされた正弦波信号の振幅の最大値を算出する。そして、算出された振幅の最大値の中で最も大きい値を評価関数として、最適化アルゴリズムを用いて移相量ベクトルφの値を最適化する。最適化アルゴリズムとしては、最急降下法などのアルゴリズムが用いられてもよい。なお、最適化アルゴリズムとしては、全探索であってもよい。無線送信装置１０から同一周波数、同一位相、同一の最大振幅値を有する正弦波を送信する場合、位相調整器１５−１〜１５−Ｍの入力端子に供給される信号Ｔは、次式（２）として表される。

【0032】

【数2】

【0033】

各々の位相調整器１５−１〜１５−Ｍに予め設定される移相量による位相の変更は、次式（３）により表される。

【0034】

【数3】

【0035】

次式（３）による位相の変更が行われた後、電波伝搬路を通過して無線受信装置２０の各アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍにおいて受信されるため、Ｍ個のアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍが受信する受信波形Ｒ（ｔ）は、電波伝搬路の伝送路応答行列Ｈを用いて表すと次式（４）のように時間波形数がＭ本のベクトルとして表される。

【0036】

【数4】

【0037】

式（４）において、Ｒ（ｔ）のＭ本の各波形は同一周波数で同一の最大振幅値を有する正弦波を位相をずらして重ね合わせた正弦波となるため、各波形の振幅は容易に算出することができる。無線伝送中に伝送路応答行列Ｈが時間的に変動しない場合、行列Ｈが定数となるため、Ｒ（ｔ）のＭ本の波形の各波形のピークの振幅を要素とするベクトルＲＰは、時間に依存しない、ベクトルΦのみによって定められる要素数Ｍのベクトルとなる。ここで、ベクトルΦを最適化する手法としては、例えば、「（１）ベクトルＲＰの全要素の和が最小になるベクトルΦの値を探索する。（２）ベクトルＲＰの最大値が最小となるΦの値を探索する。」等の手法を適用することができる。探索の手法としては、全探索を行う手法を用いてもよいが、最適化の問題となるため、最急降下法などのアルゴリズムが適用されることになる。

【0038】

なお、上記の第１の手法及び第２の手法によって求められる移相量φｉは、伝送路の変動がない場合には、前述したように、伝送路応答行列Ｈが変わらないため、時間によって変化しない定数となる。これに対して、伝送路が変動する場合、伝送路応答行列Ｈも変わることになるため、後述する実施形態などの手段により伝送路応答行列Ｈを再度求めて、移相量φｉを再計算する必要がある。

【0039】

上記の第１実施形態の構成により、位相調整部１５を備えたことで、無線送信装置１０において各アンテナ素子１６−１〜１６−Ｍを通じて送信するＲＦ信号の位相を位相調整器１５−１〜１５−Ｍにより変えることが可能となる。アンテナ素子１６−１〜１６−Ｍとアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの伝搬経路差に基づく情報となる伝送路応答行列Ｈを算出して推定し、推定した伝送路応答行列Ｈを用いて、無線受信装置２０のアンテナ素子２１−１〜２１−ＭにＲＦ信号が到達する場合に、できるだけ異なる位相を有する移相量φｉを予め算出する。そして、算出した移相量φｉを位相調整器１５−１〜１５−Ｍに設定しておく。これにより、無線受信装置２０のアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの各々でＭ個のＲＦ信号を受信した場合に、Ｍ個のＲＦ信号の位相が可能な限り異なった位相となっているため、重ね合わせられたＲＦ信号のピークの振幅の増大を抑えることが可能となる。したがって、ＭＩＭＯ無線伝送において、無線受信装置の受信処理に新たな構成を加えることなく、無線受信装置が受信する信号のピーク電力を低減することが可能となる。言うまでもなく、Ｍ個のＲＦ信号の位相が全て同相ではない場合に、重ね合わせられたＲＦ信号のピークの振幅を最も低減させることが可能となるため、最大の効果が得られることになる。

【0040】

図３に示すように、従来の無線通信システム１００においては、ＲＦ信号１とＲＦ信号２の２つのＲＦ信号の重ね合わせで約３ｄＢピークの電力が上昇していたのが、第１実施形態の無線通信システム１においては、前述の通り、ピーク電力の上昇を低減することが可能となる。それにより、ＰＡＰＲの低減、送信増幅器飽和レベル低減、受信側ＬＮＡの飽和レベル低減、ＡＤＣのダイナミックレンジの低減を行うことが可能となり、また、ディジタル信号処理量の低減による消費電力の低減も行うことが可能となる。さらに、受信側ＬＮＡの破損等を防ぐことも可能となる。

【0041】

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態による無線通信システム１ａの構成を示すブロック図である。図４において、第１実施形態の無線通信システム１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。以下、第１実施形態の無線通信システム１と異なる構成について説明する。
無線通信システム１ａは、無線送信装置１０ａと無線受信装置２０ａとを備える。
第２実施形態における無線通信システム１ａでは、無線受信装置２０ａが無線送信装置１０ａに対してトレーニング信号を送信し、無線送信装置１０ａが当該トレーニング信号に基づいて伝送路応答行列Ｈを算出する。

【0042】

無線送信装置１０ａは、情報信号入力部１１、情報信号分配部１２、局部発振器１３、変復調部１４ａ、位相調整部１５ａ、アンテナ素子１６−１〜１６−Ｍ及び移相量算出部１７を備える。
変復調部１４ａは、変復調器１４ａ−１〜１４ａ−Ｍを備える。各変復調器１４ａ−１〜１４ａ−Ｍは、局部発振器１３から供給される無線周波数の正弦波の周波数信号を受けて、情報信号１〜Ｍに対してアップコンバートして、変調を行って位相調整部１５ａに出力する。また、各変復調器１４ａ−１〜１４ａ−Ｍは、局部発振器１３から供給される周波数信号を受けて、位相調整部１５ａから出力される受信信号に対して、ダウンコンバートして、復調を行い、移相量算出部１７に出力する。変復調部１４ａが用いる変調手法は、振幅変調である。

【0043】

位相調整部１５ａは、位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍを備える。各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍは、各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍごとに移相量算出部１７から出力される移相量φｉの情報を受けて内部に設定する。また、各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍは、当該移相量φｉに基づいて、変調された情報信号１〜Ｍに位相差を与える。各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍは、アンテナ素子１６−１〜１６−Ｍから受信信号が出力されると、出力される受信信号を、各々に対応する変復調器１４ａ−１〜１４ａ−Ｍに出力する。

【0044】

移相量算出部１７は、変復調部１４ａから出力される復調されたトレーニング信号に基づいて、伝送路応答行列Ｈを推定する。また、移相量算出部１７は、推定した伝送路応答行列Ｈと、第１実施形態において説明した移相量φｉの算出手法（第１の手法及び第２の手法）とに基づいて、移相量φｉを算出して、位相調整部１５ａの各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍに出力して内部に設定させる。移相量とは、位相を変化させるために用いられる量を表す。また、移相量算出部１７は、算出した移相量φｉの各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍに出力した後に、ＭＩＭＯ無線伝送が開始できる通知を情報信号入力部１１に出力する。

【0045】

無線受信装置２０ａは、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍ、通信制御部２２ａ、情報信号出力部２３及びトレーニング信号送信部２４を備える。
トレーニング信号送信部２４は、予め定められるトレーニング信号、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１ｎの無線ＬＡＮ(Local Area Network)方式におけるＨＴ−ＬＴＦ(High-Throughput Long Training Field)などの直交するＭ個の信号を生成する。
通信制御部２２ａは、トレーニング信号送信部２４によって生成されたトレーニング信号をアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍを通じて無線送信装置１０に送信する。

【0046】

図５は、第２実施形態による無線通信システム１ａの処理の流れを示すシーケンス図である。
まず、無線受信装置２０ａのトレーニング信号送信部２４は、トレーニング信号を生成し、生成したトレーニング信号を、通信制御部２２ａ及びアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍを通じて無線送信装置１０ａに送信する（ステップＳ１０１）。
無線送信装置１０ａのアンテナ素子１６−１〜１６−Ｍは、トレーニング信号を受信し、受信したトレーニング信号を対応する位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍに出力する。各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍは、対応する変復調器１４ａ−１〜１４ａ−Ｍにトレーニング信号を出力する。変復調器１４ａ−１〜１４ａ−Ｍは、トレーニング信号を復調して、移相量算出部１７に出力する。移相量算出部１７は、トレーニング信号から伝送路応答行列Ｈを推定する（ステップＳ１０２）。

【0047】

移相量算出部１７は、推定した伝送路応答行列Ｈと、第１実施形態において説明した移相量φｉの算出手法（第１の手法及び第２の手法）とに基づいて、移相量φｉを算出する（ステップＳ１０３）。移相量算出部１７は、算出した移相量φｉを、対応する各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍに出力する。各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍは、移相量算出部１７から出力された移相量φｉを内部に設定する。また、移相量算出部１７は、ＭＩＭＯ無線伝送が開始できる通知を情報信号入力部１１に出力する（ステップＳ１０４）。

【0048】

無線送信装置１０ａの情報信号入力部１１は、ＭＩＭＯ無線伝送が開始できる通知を移相量算出部１７から受けると、送信する情報を情報信号分配部１２に出力する。情報信号分配部１２は、当該情報をＭ個に分配し、情報信号１〜Ｍとして変復調器１４ａ−１〜１４ａ−Ｍに出力する。変復調器１４ａ−１〜１４ａ−Ｍは、局部発振器１３から供給される周波数信号に基づいて、情報信号１〜Ｍを変調して対応する各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍに出力する。各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍは、各々に設定されている移相量φｉに基づいて変調された情報信号１〜Ｍに位相差を与え、アンテナ素子１６−１〜１６−Ｍを通じて、位相差が与えられた情報信号１〜Ｍを無線受信装置送信する２０ａに送信する（ステップＳ１０５）。
無線受信装置２０ａは、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍを通じて、無線送信装置１０から送信された信号を受信し、通信制御部２２ａにおいて復調し、情報信号出力部２３に出力する（ステップＳ１０６）。

【0049】

上記の第２実施形態の構成により、無線通信システム１ａは、無線受信装置２０ａからトレーニング信号を送信し、無線送信装置１０ａにおいて、当該トレーニング信号に基づいて伝送路応答行列Ｈを算出する。これにより、第１実施形態の構成より得られる効果に加えて、伝送路の環境が変動し、伝送路応答行列Ｈが変動する場合であっても、当該変動する伝送路応答行列Ｈを推定し、推定した伝送路応答行列Ｈに基づく、精度の高い移相量φｉを算出することが可能となる。

【0050】

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態による無線通信システム１ｂの構成を示すブロック図である。図６において、第１実施形態の無線通信システム１及び第２実施形態の無線通信システム１ａと同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。以下、第１実施形態の無線通信システム１及び第２実施形態の無線通信システム１ａのいずれかと異なる構成について説明する。

【0051】

無線通信システム１ｂは、無線送信装置１０ｂと無線受信装置２０ｂとを備える。無線通信システム１ｂは、電波伝搬路が見通し伝搬路となっている、いわゆる近距離ＭＩＭＯ無線伝送の伝送路となっている場合に適用される。見通し伝搬路とは、上述したように、送信側のアンテナと受信側のアンテナの間の空間に電波を遮蔽する物体が存在しない伝搬路であり、本実施形態では、例えば、レーザ光等が到達可能な伝搬路や写真撮影が可能な伝搬路である。

【0052】

無線送信装置１０ｂは、情報信号入力部１１、情報信号分配部１２、局部発振器１３、変調部１４、位相調整部１５ａ、アンテナ素子１６−１〜１６−Ｍ、移相量算出部１７ｂ及び位置関係測定部１８を備える。
位置関係測定部１８は、無線送信装置１０ｂと無線受信装置２０ｂとの位置関係を示す情報、例えば、三次元空間における各々の装置の位置情報を測定する。位置関係測定部１８は、例えば、レーザ光を使用して位置関係を示す情報の測定を行う場合、内部に備えるレーザ光照射装置から、レーザ光を無線受信装置２０ｂの位置表示部２５に向かって照射し、その反射光を受光素子で受光して位置関係を示す情報を測定する。また、位置関係測定部１８は、例えば、画像により位置関係を示す情報の測定を行う場合、内部に備えるカメラを用いて無線受信装置２０ｂの位置表示部２５を撮影し、撮影により得られた位置表示部２５を含む画像情報を解析して、位置関係を示す情報を測定する。また、位置関係測定部１８は、測定した位置関係を示す情報を移相量算出部１７ｂに出力する。

【0053】

移相量算出部１７ｂは、予め送信側のアンテナ素子１６−１〜１６−Ｍ及び受信側のアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの各々が構成するアレーアンテナの配置に関する情報を内部に記憶している。アレーアンテナの配置に関する情報とは、例えば、無線送信装置１０ｂにおけるアンテナ素子１６−１〜１６−Ｍの配置の情報、及び無線受信装置２０ｂのアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの配置の情報である。これらのアレーアンテナの配置の情報を利用することで、位置関係測定部１８により測定された無線送信装置１０ｂと無線受信装置２０ｂの位置関係を示す情報に基づいて、三次元空間におけるアンテナ素子１６−１〜１６−Ｍの位置情報と、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの位置情報が得られる。また、移相量算出部１７ｂは、位置関係測定部１８が測定した位置関係を示す情報と、当該アレーアンテナの配置に関する情報とに基づいて、見通し（LOS: Line of Sight)電波伝搬路の環境における各電波伝搬路の位相回転量を算出する。また、移相量算出部１７ｂは、算出した位相回転量に基づいて、伝送路応答行列Ｈを算出して推定する。また、移相量算出部１７ｂは、推定した伝送路応答行列Ｈと、第１実施形態において説明した移相量φｉの算出手法（第１の手法及び第２の手法）とに基づいて、移相量φｉを算出して、位相調整部１５ａの各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍに出力して内部に設定させる。

【0054】

無線受信装置２０ｂは、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍ、通信制御部２２、情報信号出力部２３及び位置表示部２５を備える。
位置表示部２５は、例えば、後述する位置関係の測定にレーザを使用する場合は、レーザ光の的等であり、カメラを使用する場合は、写真によって撮影されるマーク等の被写体である。

【0055】

第３実施形態の無線通信システム１ｂによる処理の流れについて説明する。
まず、無線送信装置１０ｂの位置関係測定部１８は、無線受信装置２０ｂの位置表示部２５を利用して、無線送信装置１０ｂと無線受信装置２０ｂとの位置関係を示す情報を測定する。位置関係測定部１８は、測定結果を移相量算出部１７ｂに出力する。移相量算出部１７ｂは、予め記憶している送信側のアンテナ素子１６−１〜１６−Ｍ及び受信側のアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの各々が構成するアレーアンテナの配置に関する情報と、当該位置関係を示す情報とに基づいて、電波伝搬路の位相回転量を算出し、算出した位相回転量から伝送路応答行列Ｈを算出して推定する。次に、移相量算出部１７ｂは、推定した伝送路応答行列Ｈと、第１実施形態において説明した移相量φｉの算出手法（第１の手法及び第２の手法）とに基づいて、移相量φｉを算出して、位相調整部１５ａの各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍに出力して内部に設定させる。移相量算出部１７ｂは、ＭＩＭＯ無線伝送が開始できる通知を情報信号入力部１１に出力する。これ以降の送信の処理は、第１実施形態と同様の処理となる。

【0056】

なお、位置関係測定部１８は、送信中に無線送信装置１０ｂと、無線受信装置２０ｂとの位置関係が変動する場合には、伝送路応答行列Ｈも変動するため、不定期的もしくは定期的、または、位置関係が変動するごとに、送信側のアンテナ素子１６−１〜１６−Ｍと、受信側のアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍとの位置関係を測定するようにしてもよい。その場合、移相量算出部１７ｂは、新たに測定された位置関係を示す情報に基づいて伝送路応答行列Ｈを再計算し、再計算した伝送路応答行列Ｈを用いて、位相調整器１５ａ−１〜１５ａ―Ｍのそれぞれに設定する移相量φｉを算出することになる。

【0057】

上記の第３実施形態の構成により、位置関係測定部１８と位置表示部２５とにより、無線送信装置１０ｂと無線受信装置２０ｂの位置関係を示す情報を測定し、測定した位置関係を示す情報に基づいて伝送路応答行列Ｈを算出する。これにより、第１実施形態の構成により得られる効果に加えて、伝送路の環境が変動し、伝送路応答行列Ｈが変動する場合であっても、当該変動する伝送路応答行列Ｈを推定し、推定した伝送路応答行列Ｈに基づく、精度の高い移相量φｉを算出することが可能となる。

【0058】

（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態による無線通信システム１ｃの構成を示すブロック図である。図７において、第１実施形態の無線通信システム１、第２実施形態の無線通信システム１ａ及び第３実施形態の無線通信システム１ｂと同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。以下、第１実施形態の無線通信システム１、第２実施形態の無線通信システム１ａ及び第３実施形態の無線通信システム１ｂのいずれかと異なる構成について説明する。

【0059】

無線通信システム１ｃは、無線送信装置１０ｃと無線受信装置２０ｃとを備える。無線通信システム１ｃでは、無線送信装置１０ｃのアンテナ素子１６−１〜１６−Ｍの全てから最大振幅のトレーニング用のＲＦ信号を送信し、無線受信装置２０ｃの各アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍにおいて受信するＲＦ信号の振幅の中で最大値となる振幅の値を測定する。そして、測定した振幅の最大値を示す情報（以下、ピーク振幅情報ともいう）を無線送信装置１０ｃにフィードバックして、移相量φｉを算出する構成となっている。

【0060】

無線送信装置１０ｃは、情報信号入力部１１、情報信号分配部１２、局部発振器１３、変復調部１４ａ、位相調整部１５ａ、アンテナ素子１６−１〜１６−Ｍ、移相量算出部１７ｃ及びピーク振幅検出トレーニング信号送信部１９を備える。
ピーク振幅検出トレーニング信号送信部１９は、全てのアンテナ素子１６−１〜１６−Ｍからトレーニング用のＲＦ信号を送信させるための情報を情報信号入力部１１に対して出力する。ここで、送信するトレーニング用のＲＦ信号は、例えば、位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍによって位相差が与えられる前の状態において同一周波数、同一位相、及び同一の最大振幅値を有する正弦波である。

【0061】

移相量算出部１７ｃは、予め定められる初期値の移相量φｉを各位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍに設定する。また、移相量算出部１７ｃは、無線受信装置２０ｃの各アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍにおいてトレーニング用のＲＦ信号を受信した際の受信信号の振幅情報に基づいて、位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍに設定している移相量φｉが適切な値であるか否かを判定する。また、移相量算出部１７ｃは、内部にカウンタを有しており、位相を変更した回数を記憶しており、位相を変更する回数が、予め定められる上限回数に達しているか否かを、上記の判定処理を行うと共に判定する。

【0062】

無線受信装置２０ｃは、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍ、通信制御部２２ｃ、情報信号出力部２３及び受信レベルフィードバック部２６を備える。
受信レベルフィードバック部２６は、各アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍにおいて受信するトレーニング用のＲＦ信号のピーク振幅情報を測定する。例えば、受信レベルフィードバック部２６によるピーク振幅情報の測定は、ＲＦ信号が振幅変調されている場合には、受信レベルフィードバック部２６が無線周波数において検波ができる整流器を備え、包絡線電圧を実測することにより測定する。振幅変調ではない場合には、ディジタル信号処理によりトレーニング用のＲＦ信号のピーク振幅情報を測定するようにしてもよい。また、受信レベルフィードバック部２６は、測定したピーク振幅情報を通信制御部２２ｃに出力する。
通信制御部２２ｃは、当該ピーク振幅情報をアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍを通じて無線送信装置１０ｃに送信する。なお、当該送信は、必ずしもＭＩＭＯ無線伝送である必要はなく、ＳＩＳＯ(Single-Input Single-Output)無線伝送でもよいし、他の周波数を用いた無線送信（光による送信も含む）であってもよい。

【0063】

図８は、第４実施形態による無線通信システム１ｃの処理の流れを示すシーケンス図である。
まず、移相量算出部１７ｃは、予め記憶している初期値となる移相量φｉをそれぞれの位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍに設定する（ステップＳ２０１）。ピーク振幅検出トレーニング信号送信部１９は、情報信号入力部１１に対してトレーニング用のＲＦ信号、すなわち同一周波数、同一位相、及び同一の最大振幅値を有する正弦波となるＭ個の情報信号を送信させる情報を出力する。情報信号入力部１１は、ピーク振幅検出トレーニング信号送信部１９から出力される情報を情報信号分配部１２に出力する。情報信号分配部１２は、情報信号入力部１１から出力される情報をＭ個に分配して情報信号１〜Ｍを出力する。変復調器１４ａ−１〜１４ａ−Ｍは、情報信号１〜Ｍを局部発振器１３から供給される周波数信号に基づいてＲＦ信号にアップコンバートして変調を行う。

【0064】

位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍは、移相量算出部１７ｃによって設定された移相量φｉに基づいてＲＦ信号に位相差を与える。アンテナ素子１６−１〜１６−Ｍは、位相差が与えられたＲＦ信号を無線受信装置２０ｃに対して送信する（ステップＳ２０２）。
無線受信装置２０ｃの受信レベルフィードバック部２６は、各アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍが受信したトレーニング用のＲＦ信号の中で最大値の振幅値を示すピーク振幅情報を測定し、測定結果（最大値の振幅値を示すピーク振幅情報）を通信制御部２２ｃに出力する（ステップＳ２０３）。通信制御部２２ｃは、受信レベルフィードバック部２６が出力したピーク振幅情報を無線送信装置１０ｃに送信する（ステップＳ２０４）。

【0065】

無線送信装置１０ｃの変復調器１４ａ−１〜１４ａ−Ｍは、アンテナ素子１６−１〜１６−Ｍ及び位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍを通じて受信したピーク振幅情報を含むＲＦ信号をダウンコンバートして復調し、移相量算出部１７ｃに出力する。移相量算出部１７ｃは、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍごとのピーク振幅情報を読み出し、読み出したピーク振幅情報に基づいて、移相量φｉが適切でなく、かつ、予め定められる位相調整の上限回数に達していないか否かを判定する（ステップＳ２０５）。

【0066】

移相量φｉが適切であるか否かの判定は、例えば、ピーク振幅情報が示す振幅の最大値と、予め定められる閾値とを比較し、振幅の最大値が、当該閾値以上であるか否かを判定することによって行う。すなわち、振幅の最大値が、当該閾値以上の場合は、移相量φｉが適切でないと判定し、振幅の最大値が、当該閾値を超えていない場合は、移相量φｉが適切であると判定する。ここで、閾値としては、例えば、トレーニング用のＲＦ信号の最大振幅値をＭ倍した値よりも小さい値などを適用することができる。

【0067】

移相量算出部１７ｃは、移相量φｉが適切でなく、かつ、内部のカウンタを参照して予め定められる位相調整の上限回数に達していないと判定した場合（ステップＳ２０５−ＹＥＳ）、予め定められる増量分または減少分の固定値で移相量φｉを変更して位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍに設定する（ステップＳ２０６）。ここで、移相量φｉが変更される位相調整器は、位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍ全てである。移相量算出部１７ｃは、内部のカウンタの値に１を加えてカウンタの値を更新し、ピーク振幅検出トレーニング信号送信部１９にステップＳ２０２からの処理を繰り返させる指示信号を出力する。当該指示信号を受けたピーク振幅検出トレーニング信号送信部１９は、ステップＳ２０２の処理を行う。

【0068】

移相量算出部１７ｃは、移相量φｉが適切であると判定した場合、または、移相量φｉを変更した回数が、予め定められる上限回数に達していると判定した場合（ステップＳ２０５−ＮＯ）、その時点で位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍに設定している移相量φｉを正式な移相量φｉとし、ＭＩＭＯ無線伝送が開始できる通知を情報信号入力部１１に出力する（ステップＳ２０７）。情報信号入力部１１は、ＭＩＭＯによる空間多重化伝送でＭ個の情報信号を送信する（ステップＳ２０８）。
無線受信装置２０ｃの通信制御部２２ｃは、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍを通じてＭＩＭＯ信号を受信すると、伝送路応答行列Ｈを算出して推定し（ステップＳ２０９）、推定した伝送路応答行列Ｈに基づいて受信信号の復調を行い、情報信号出力部２３に出力する（ステップＳ２１０）。

【0069】

上記の第４実施形態の構成により、無線送信装置１０ｃから実際に送信するトレーニング用の同一周波数、同一位相、及び同一の最大振幅値を有する信号を用いて、無線受信装置２０ｃで受信するトレーニング用のＲＦ信号が重ね合わせられた信号の振幅値の最大値と、予め定められる閾値とに基づいて、繰り返し移相量φｉを変更して、適切な移相量φｉを求めることが可能となる。これにより、送信するＲＦ信号の位相をできるだけ異なる位相とすることができ、無線受信装置２０ｃのアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍにおいて重ね合わせられたＲＦ信号を受信した際に、ＲＦ信号の最大の振幅値を低減させることが可能となる。したがって、ＭＩＭＯ無線伝送において、無線受信装置の受信処理に新たな構成を加えることなく、無線受信装置が受信する信号のピーク電力を低減することが可能となる。

【0070】

また、第４実施形態では、前述した第１から第３実施形態のように移相量φｉを第１実施形態で説明した伝送路応答行列Ｈを推定して算出する算出手法（第１の手法及び第２の手法）によらず、実際に送信側から送信するトレーニング用のＲＦ信号に基づいて移相量φｉを求めていることから、より精度の高い移相量φｉを求めることが可能である。
また、第２及び第３実施形態と同じく、無線送信装置１０ｃから送信するトレーニング信号を用いて最終的に移相量φｉを求めているため、電波伝搬路の環境の変動があっても、適切な移相量φｉを求めることが可能である。
また、上記の第４実施形態では、移相量φｉを変更する上限回数を定めているため、無限に処理が行われることを防ぐことが可能となる。

【0071】

なお、上記の第４実施形態において、移相量算出部１７ｃが、ステップＳ２０１において初期値となる移相量φｉを位相調整器１５ａ−１〜１５ａ−Ｍに出力しているが、初期値となる移相量φｉは、どのような値でもよい。例えば、ゼロ、すなわち位相差を与えない設定であってもよく、また、初期状態での伝送路応答行列を推定し、第１実施形態において説明した移相量φｉの算出手法（第１の手法及び第２の手法）によって求められる位相差を初期値としてもよい。このようにすることで、適切な移相量φｉを求めるのに要する移相量φｉを変更する回数を低減させることも可能である。

【0072】

また、上記の第４実施形態において、受信レベルフィードバック部２６は、各アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍが受信したトレーニング信号の中で最大値の振幅値を示すピーク振幅情報を測定して無線送信装置１０ｃにフィードバックするようにしているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。
例えば、受信レベルフィードバック部２６が、各アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍが受信したトレーニング信号の振幅値のそれぞれを無線送信装置１０ｃにフィードバックして無線送信装置１０ｃの移相量算出部１７ｃが、アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍごとの振幅値の中から最大の振幅値を選択して閾値と比較するようにしてもよい。

【0073】

また、例えば、受信レベルフィードバック部２６が、各アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍが受信したトレーニング信号の振幅値のそれぞれを無線送信装置１０ｃにフィードバックする。そして、無線送信装置１０ｃの移相量算出部１７ｃが、振幅値の合計値を算出し、算出した合計値が、予め定められる閾値以上であるか否かによって、移相量φｉが適切であるか否かを判定するようにしてもよい。かかる場合の閾値としては、例えば、トレーニング用のＲＦ信号の最大振幅値に対して、送信側のアンテナ素子１６−１〜１６−Ｍの本数Ｍと、受信側のアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの本数Ｍとを乗算した最大振幅値×Ｍ×Ｍの値より小さい値などを適用してもよい。

【0074】

なお、当該振幅値の合計値は、受信レベルフィードバック部２６が算出し、算出した振幅値の合計値を無線送信装置１０ｃにフィードバックするようにしてもよい。
なお、当該判定処理や、上述したステップＳ２０５における判定処理において、閾値以上であるか否か、上限回数に達しているか否かの判定基準は一例であり、例えば、閾値以上であるか否かに変えて、閾値を超えているか否かという判定基準としてもよいし、上限回数に達しているか否かに変えて、上限回数を超えているか否かという判定基準としてもよい。

【0075】

また、上記の第４実施形態において、ステップＳ２０５の処理において、移相量φｉが適切でないと判定した場合、予め定められる増量分または減少分の値で移相量φｉを変更するとしているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。例えば、判定に用いたピーク振幅情報に対応するアンテナ素子２１−１〜２１−Ｍを識別できる情報を取得しておき、当該アンテナ素子２１−１〜２１−Ｍの位置に応じて、各々の移相量φｉの増加分と減少分を定めるようにしてもよい。

【0076】

なお、上記の第１から第４実施形態の構成では、Ｍ個の変調器１４−１〜１４−Ｍ、またはＭ個の変復調器１４ａ−１〜１４ａ−Ｍに対して、同一の局部発振器１３から無線周波数信号を供給するようにしているため、Ｍ個のＲＦ信号の位相関係が時間に対して保存されているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。Ｍ個のＲＦ信号の位相関係が時間に対して保存されればよく、例えば、Ｍ個の局部発振器をＭ個の変調器１４−１〜１４−Ｍ、またはＭ個の変復調器１４ａ−１〜１４ａ−Ｍの各々に接続し、これらＭ個の局部発振器が、例えば、無線周波数の周波数信号を生成する元となる１０ＭＨｚ信号を出力する、１つの信号源となる源発振器に接続される構成であってもよい。

【0077】

また、上記の第１、第２、及び第３実施形態においては、受信側で復調の際に使用する伝送路応答行列Ｈは、送信側で推定した伝送路応答行列Ｈを無線通信により送信側から受信側に送信して使用するようにしてもよいし、第４実施形態と同じく受信側において推定するようにしてもよい。

【0078】

また、上記の第１実施形態では、移相量φｉは、予め算出されて位相調整器１５−１〜１５−Ｍに設定されるとしているが、無線送信装置１０の内部に演算部を設けて、当該演算部によって算出し、当該演算器が算出した移相量φｉを位相調整器１５−１〜１５−Ｍに設定するようにしてもよい。また、当該演算部は、無線送信装置１０に備えられていてもよいし、外部から無線送信装置１０に接続するような形態であってもよい。

【0079】

なお、無線送信装置１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び無線受信装置２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃの全部又は一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。

【0080】

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

【0081】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【符号の説明】

【0082】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ…無線通信システム，１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…無線送信装置，１１…情報信号入力部，１２…情報信号分配部，１３…局部発振器，１４…変調部，１４ａ…変復調部，１４−１〜１４−Ｍ…変調器，１４ａ−１〜１４ａ−Ｍ…変復調器，１５、１５ａ…位相調整部，１５−１〜１５−Ｍ、１５ａ−１〜１５ａ−Ｍ…位相調整器，１６−１〜１６−Ｍ…アンテナ素子，１７、１７ｂ、１７ｃ…移相量算出部，１８…位置関係測定部，１９…ピーク振幅検出トレーニング信号送信部，２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…無線受信装置，２１−１〜２１−Ｍ…アンテナ素子，２２、２２ａ、２２ｃ…通信制御部，２３…情報信号出力部，２４…トレーニング信号送信部，２５…位置表示部，２６…受信レベルフィードバック部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】