特許 7563482 受信装置、及び受信方法

(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】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】受信装置、及び受信方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/0413 20170101AFI20241001BHJP

【ＦＩ】

H04B7/0413 300

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022567731

(86)(22)【出願日】2020-12-07

(86)【国際出願番号】 JP2020045482

(87)【国際公開番号】W WO2022123629

(87)【国際公開日】2022-06-16

【審査請求日】2023-03-13

(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

(74)【代理人】

【識別番号】110004381

【氏名又は名称】弁理士法人ＩＴＯＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100124844

【弁理士】

【氏名又は名称】石原 隆治

(72)【発明者】

【氏名】村上 友規

(72)【発明者】

【氏名】岩渕 匡史

(72)【発明者】

【氏名】大宮 陸

(72)【発明者】

【氏名】小川 智明

(72)【発明者】

【氏名】鷹取 泰司

【審査官】原田 聖子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２１５９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】渡部一聖 他，仮想Massive アレーを用いた伝搬環境制御法の提案，信学技報, vol. 119, no. 61，一般社団法人 電子情報通信学会，2019年05月23日

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／０４１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンテナ制御部と、
前記アンテナ制御部から出力される制御信号に基づいて、複数のアンテナから送信されたＭＩＭＯ信号を、アンテナ特性を切り替えながら受信する特性可変アンテナと、
前記特性可変アンテナにより受信した受信信号に対して所定のサンプリング周期でサンプリングを行う変換部と、
前記変換部により得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から各信号を抽出する信号分割部と、
前記信号分割部から出力された信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行するＭＩＭＯ信号復調部と、を備え、
前記特性可変アンテナは、複数の円柱状の無給電素子を備え、前記アンテナ制御部は、制御信号を、時間差をつけて各無給電素子へ出力する
受信装置。

【請求項2】

前記アンテナ制御部は、前記所定のサンプリング周期に同期させた前記制御信号を、時間差をつけて各無給電素子へ出力する
請求項１に記載の受信装置。

【請求項3】

前記特性可変アンテナにおける各無給電素子は、位相可変部を備え、前記制御信号は、前記位相可変部を制御する
請求項１に記載の受信装置。

【請求項4】

前記位相可変部は電圧制御型の位相可変部であり、前記制御信号はアナログ信号である
請求項３に記載の受信装置。

【請求項5】

前記特性可変アンテナにおける各無給電素子は、位相可変部を備え、前記制御信号は、前記位相可変部を制御する
請求項２に記載の受信装置。

【請求項6】

前記位相可変部は電圧制御型の位相可変部であり、前記制御信号はアナログ信号である
請求項５に記載の受信装置。

【請求項7】

アンテナ制御部と特性可変アンテナとを備える受信装置が実行する受信方法であって、
前記アンテナ制御部から出力される制御信号に基づいて、複数のアンテナから送信されたＭＩＭＯ信号を、アンテナ特性を切り替えながら受信するステップと、
前記特性可変アンテナにより受信した受信信号に対して所定のサンプリング周期でサンプリングを行うステップと、
前記サンプリングにより得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から各信号を抽出するステップと、
前記抽出された信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行するステップと、を備え、
前記特性可変アンテナは、複数の円柱状の無給電素子を備え、前記アンテナ制御部は、制御信号を、時間差をつけて各無給電素子へ出力する
受信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）通信を行う無線通信システムに関連するものである。

【背景技術】

【0002】

無線デバイスの急速な普及によって無線通信トラヒックが増加し続けている。この無線通信トラヒックを安定的に収容するために、無線通信システムの大容量化が求められている。無線通信システムの大容量化を実現するべく、複数のアンテナを用いて同一周波数かつ同一時刻に空間分割多重伝送を行うＭＩＭＯが実用化されている。更に、将来無線通信システムを対象として、ＭＩＭＯが実現する容量の更なる拡大に向けて、超多数のアンテナを利用した大規模（Ｍａｓｓｉｖｅ）ＭＩＭＯの研究開発が進められている。

【0003】

しかしながら、Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯでは、無線基地局に超多数のアンテナ、各アンテナに接続される増幅やフィルタ等を行うＲＦ部、及びアナログ信号とデジタル信号の変換を行う変換部等の装置が非常に多く必要となることから、無線基地局のサイズ及びコストが大きくなるという課題がある。

【0004】

上記課題に対して、非特許文献１には、Ｖｉｒｔｕａｌ Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ（ＶＭ－ＭＩＭＯ）の技術が開示されている。非特許文献１に開示されたＶｉｒｔｕａｌ Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ（ＶＭ－ＭＩＭＯ）では、上り回線のＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯにおいて、複数のアンテナから同一周波数かつ同一時刻に送信される信号に対して、無線基地局が特性可変アンテナにより周期的にアンテナ特性を高速に切り替えながら受信を行う。更に、通常よりも高速にサンプリングした受信信号からアンテナ特性が同等となるタイミングの信号を、サンプリングした受信信号から分割して抽出し、抽出した信号に対して、一般的なマルチユーザＭＩＭＯの受信処理を行うことで、少ないアンテナでＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯの受信を可能としている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【文献】村上他、"将来無線システムにおける時空間信号処理技術"電子情報通信学会 ソサイエティ大会２０１９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のように、ＶＭ－ＭＩＭＯの技術により、少ないアンテナでＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯの受信を実現できるので、無線基地局のサイズ及びコストを低減できる。このＶＭ－ＭＩＭＯの伝送品質を決定する要素として、サンプリング周波数に同期した高速なアンテナ特性の切り替えが必要となる。

【0007】

アンテナ特性を可変にさせる手段の一つとして、ＥＳＰＡＲ（Electronically Steerable Passive Array Radiator）アンテナのようにバラクタダイオードを用いて容量可変を行うことで、アンテナ素子長を変化させる構成が考えられるが、可変容量によるアンテナ特性可変は高速性に課題があるため、ＶＭ－ＭＩＭＯを実現できない可能性がある。なお、このような課題は、ＶＭ－ＭＩＭＯの受信処理を行う無線基地局のみならず、ＶＭ－ＭＩＭＯの受信処理を行う無線端末局においても生じ得る課題である。

【0008】

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、送信装置の複数のアンテナから同一周波数かつ同一時刻に送信されるＭＩＭＯ信号を特性可変アンテナで受信する受信装置において、アンテナ特性を高速に切り替えることを可能とする技術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】

【0009】

開示の技術によれば、アンテナ制御部と、
前記アンテナ制御部から出力される制御信号に基づいて、複数のアンテナから送信されたＭＩＭＯ信号を、アンテナ特性を切り替えながら受信する特性可変アンテナと、
前記特性可変アンテナにより受信した受信信号に対して所定のサンプリング周期でサンプリングを行う変換部と、
前記変換部により得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から各信号を抽出する信号分割部と、
前記信号分割部から出力された信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行するＭＩＭＯ信号復調部と、を備え、
前記特性可変アンテナは、複数の円柱状の無給電素子を備え、前記アンテナ制御部は、制御信号を、時間差をつけて各無給電素子へ出力する
受信装置が提供される。

【発明の効果】

【0010】

開示の技術によれば
開示の技術によれば、送信装置の複数のアンテナから同一周波数かつ同一時刻に送信されるＭＩＭＯ信号を特性可変アンテナで受信する受信装置において、アンテナ特性を高速に切り替えることを可能とする技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の形態におけるシステム構成図である。

【図2】本発明の実施の形態におけるシステム構成図である。

【図3】ＶＭ－ＭＩＭＯの動作を説明するための図である。

【図4】無線端末局の構成図である。

【図5】無線基地局の構成図である。

【図6】無線基地局の構成図である。

【図7】無線基地局の動作を示すフローチャートである。

【図8】特性可変アンテナの構成図である。

【図9】無給電素子の配置を説明するための図である。

【図10】制御信号による制御例を説明するための図である。

【図11】特性可変アンテナの構成図である。

【図12】制御信号による制御例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。

【0013】

なお、以下の説明では、送信装置として無線端末局１を使用し、受信装置として無線基地局２を使用する例を用いているが、送信装置として無線基地局２を使用し、受信装置として無線端末局１を使用する場合にも、受信装置において本発明に係る技術を適用することが可能である。

【0014】

（全体構成）
図１に、本実施の形態における無線通信システムの構成例を示す。図１に示すように、本実施の形態における無線通信システムは、無線端末局１と無線基地局２とを有する。無線端末局１は複数のアンテナを有しており、無線基地局２は１本の特性可変アンテナを有している。無線基地局２における特性可変アンテナの数は複数であってもよい。図示のとおり、本実施の形態では、無線端末局１から無線基地局２への上り方向の通信を対象としている。

【0015】

なお、本実施の形態では、図１に示すように、無線基地局２が、１台の無線端末局１から送信された信号を受信することを想定しているが、これは一例である。図２に示すように、無線基地局２が複数の無線端末局１から送信された信号を受信する場合（つまり、マルチユーザＭＩＭＯの場合）にも本実施の形態に係る技術を適用可能である。

【0016】

（無線通信システムの動作概要）
無線基地局２は、非特許文献１に開示されたＶｉｒｔｕａｌ Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ（ＶＭ－ＭＩＭＯ）の技術により、１本の特性可変アンテナでＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯの受信を行う。

【0017】

すなわち、図３に示すように、無線基地局２は、無線端末局１の複数のアンテナから同一周波数かつ同一時刻に送信される信号を、周期的にアンテナ特性を高速に変化させながら受信する。無線基地局２は、通常よりも高速に受信信号をサンプリングして、サンプリングした受信信号からアンテナ特性が同等となるタイミングの受信信号を分割して抽出し、抽出した受信信号に対して、一般的なＭＩＭＯの受信処理を行うことで、１本の特性可変アンテナでＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯの受信を可能としている。

【0018】

理論的には、抽出した各受信信号は、互いに異なる伝搬路から到来する信号とみなすことができるので、仮想的にアンテナを増加させることができ、Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯの受信が可能となる。

【0019】

図３の例では、無線基地局２は、４つのアンテナ特性１～４を周期的に変化させながら信号を受信している。図３の例において、アンテナ特性１のタイミングの信号を"１"ので示し、アンテナ特性２のタイミングの信号を"２"で示し、アンテナ特性３のタイミングの信号を"３"で示し、アンテナ特性４のタイミングの信号を"４"で示している。

【0020】

また、アンテナ特性１～４のアンテナをそれぞれ仮想アンテナ１～４と呼んでいる。図３において、"１"で示す信号の波形が仮想アンテナ１の波形として示されている。

【0021】

ＶＭ－ＭＩＭＯの技術を用いることで、無線基地局２の１つの特性可変アンテナを用いて無線端末局１の複数のアンテナから送信されるＭＩＭＯ信号の復調が可能となる。

【0022】

しかし、前述したとおり、アンテナ特性を変化させる手段の一つとして、ＥＳＰＡＲアンテナのようにバラクタダイオードを用いた場合、高速性に課題が残るため、ＶＭ－ＭＩＭＯを実現できない可能性がある。

【0023】

そこで、本実施の形態では、高速切替可能な可変移相器を用いた特性可変アンテナを用いることとしている。以下、各装置の構成と動作について説明する。

【0024】

（無線端末局１）
図４に、本実施の形態における無線端末局１の構成例を示す。図４に示すとおり、無線端末局１は、複数のアンテナ１０、複数のＲＦ部１１、複数のＤ／Ａ変換部１２、及びＭＩＭＯ信号生成部１３を有する。なお、一般的に無線端末局１に搭載される機能ブロックについては省略している。

【0025】

ＭＩＭＯ信号生成部１３は、送信データから複数のＭＩＭＯ信号を生成し、それぞれのＭＩＭＯ信号をＤ／Ａ変換部１２に入力する。Ｄ／Ａ変換部１２は、入力されたデジタルのＭＩＭＯ信号をアナログ信号に変換し、当該アナログ信号をＲＦ部１１に出力する。

【0026】

ＲＦ部１１は、アナログ信号に対して、増幅・周波数変換・フィルタリング等のアナログ処理を施し、処理を施した信号を各アンテナ１０に出力する。ここでのＲＦ部１１として、一般的な無線装置のＲＦフロントエンドの機能が搭載されることを想定する。アンテナ１０は、入力された信号を無線信号として空中に放射する。

【0027】

（無線基地局２）
図５に、本実施の形態における無線基地局２の構成例を示す。図５に示すように、本実施の形態における無線基地局２は、特性可変アンテナ２０、ＲＦ部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、アンテナ制御部２３、信号分割部２４、ＭＩＭＯ信号復調部２５を有する。なお、一般的に無線基地局に搭載される機能ブロックについては図示を省略している。無線基地局２の各部の機能は下記のとおりである。

【0028】

特性可変アンテナ２０は、アンテナ制御部２３から入力する制御信号に応じてアンテナ特性（指向性、出力電力、位相等）を周期的に切り替えるアンテナである。特性可変アンテナ２０の詳細構成例については後述する。

【0029】

ＲＦ部２１は、特性可変アンテナ２０から入力した信号に対して、増幅・周波数変更・フィルタリング等の処理を行い、処理した信号をＡ／Ｄ変換部２２に出力する。ここでのＲＦ部２１として、一般的な無線装置のＲＦフロントエンドの機能が搭載されることを想定する。

【0030】

Ａ／Ｄ変換部２２は、ＲＦ部２１から入力するアナログ信号をサンプリングすることにより、デジタル信号に変換し、当該デジタル信号を信号分割部２４に出力する。また、Ａ／Ｄ変換部２２は、サンプリング周期をアンテナ制御部２３に通知する。

【0031】

アンテナ制御部２３は、Ａ／Ｄ変換部２２のサンプリング周期に同期させた制御信号を特性可変アンテナ２０に出力する。

【0032】

信号分割部２４は、Ａ／Ｄ変換部２２から入力された特性の異なる複数の信号をサンプリング周期に同期して分割し、分割して得られた信号をＭＩＭＯ信号復調部２５に出力する。

【0033】

ＭＩＭＯ信号復調部２５は、信号分割部２４から受信した信号に対して、一般的な無線通信システムで規定されるＭＩＭＯの復調処理を行う。

【0034】

ここで、特性可変アンテナ２０において、例えば４本の仮想アンテナの１つを周期的に選択することによりアンテナ特性を周期的に切り替える場合には、Ａ／Ｄ変換部２２は、一般的な無線基地局のＡ／Ｄ変換部２２のサンプリング周期の４倍以上のサンプリング周期で、各アンテナ特性に対応する信号１～４をサンプリングして出力する。

【0035】

アンテナ制御部２３は、Ａ／Ｄ変換部２２のサンプリング周期で４本の仮想アンテナのうちの１つを選択してアンテナ特性を切り替える。

【0036】

このとき、信号分割部２４は、Ａ／Ｄ変換部２２のサンプリング周期と同じサンプリング周期で各アンテナ特性に対応する信号１～４を分割して抽出し、ＭＩＭＯ信号復調部２５に出力する。その結果、信号分割部２４の４つの出力ポートには、それぞれ同じアンテナ特性の信号１～４が周期的に出力される。

【0037】

（その他の構成例）
図５に示す無線基地局２における各機能ブロックの機能を専用のハードウェア（ＬＳＩ等）で実現してもよいし、「特性可変アンテナ２０、ＲＦ部２１、Ａ／Ｄ変換部２２」以外の部分（つまり、デジタル信号の処理を行う部分）を、プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）とメモリとを備える汎用的なコンピュータと、当該コンピュータ上で動作するソフトウェアで実現してもよい。

【0038】

コンピュータとソフトウェアを用いて無線基地局２を実現する場合における無線基地局２の構成例を図６に示す。

【0039】

図６に示すように、当該無線基地局２は、プロセッサ１０１、メモリ１０２、補助記憶装置１０３、入出力装置１０４、特性可変アンテナ２０、ＲＦ部２１、Ａ／Ｄ変換部２２を有し、これらがバスで接続された構成を有する。

【0040】

例えば、補助記憶装置１０３（記憶媒体）に、無線基地局２の動作を実現するプログラムが格納される。無線基地局２の動作時に、当該プログラムがメモリ１０２に読み込まれ、プロセッサ１０１がメモリ１０２からプログラムを読み出して実行する。例えば、プロセッサ１０１は、当該プログラムにより、アンテナ制御部２３、信号分割部２４、ＭＩＭＯ信号復調部２５の処理を実行する。

【0041】

入出力装置１０４は、例えば、ＭＩＭＯ信号復調部２５により得られた信号を出力する。また、入出力装置１０４から、事前に設定しておく情報を入力することとしてもよい。

【0042】

（動作例）
次に、無線基地局２の時系列の動作例を、図７のフローチャートを参照して説明する。アンテナ制御部２３は、Ａ／Ｄ変換部２２のサンプリング周期に同期させた制御信号を特性可変アンテナ２０に出力し、特性可変アンテナ２０は、当該アンテナ制御信号に従って、アンテナ特性を周期的に切り替えている。この制御信号による制御の詳細は後述する。

【0043】

＜Ｓ１＞
Ｓ１（ステップ１）において、特性可変アンテナ２０が無線端末局１の複数のアンテナから同時に送信された信号を受信する。受信した信号はＲＦ部２１に入力され、ＲＦ部２１により処理された信号はＡ／Ｄ変換部２２に出力される。

【0044】

＜Ｓ２＞
Ｓ２において、Ａ／Ｄ変換部２２は、入力された信号（アナログ信号）に対してサンプリングを行って、サンプリングされた信号（デジタル信号）を取得する。以降の説明の「信号」は、サンプリングにより取得された信号である。Ａ／Ｄ変換部２２により得られた信号は、信号分割部２４に出力される。

【0045】

＜Ｓ３＞
Ｓ３において、信号分割部２４は、Ａ／Ｄ変換部２２から入力された信号をＡ／Ｄ変換部２２のサンプリング周期と同じサンプリング周期で分割して抽出し、抽出した信号をＭＩＭＯ信号復調部２５に出力する。

【0046】

＜Ｓ４＞
Ｓ４において、ＭＩＭＯ信号復調部２５は、信号分割部２４から受信した信号に対して、一般的な無線通信システムで規定されるＭＩＭＯの復調処理を行う。なお、ＭＩＭＯ復調処理において必要となる情報（無線端末局１のアンテナ数等）は、事前に与えられていることとしてもよいし、推定することとしてもよい。

【0047】

（特性可変アンテナの構成例）
図８に、本実施の形態における特性可変アンテナ２０の構成例を示す。図８に示す特性可変アンテナ２０は、中心に配置される給電素子と周りに配置される複数の無給電素子で構成され、アンテナ制御部２３によって無給電素子の特性を変化させることで、アンテナの特性を変化させることができる。図８に示した特性可変アンテナ２０は、無線端末局１から送信された電磁波を受信する。特性可変アンテナ２０は、データを含む信号の電磁波を無線端末局１に送信することもできる。

【0048】

より具体的には、図８に示すように、特性可変アンテナ２０は、アンテナ素子２０１、４つの無給電素子２０２、４つの可変移相器２０３、及び結合部２０４を有する。なお、本例では特性可変アンテナ２０が４本の無給電素子を有する場合の例を示しているが、無給電素子は３本以下や５本以上であっても構わない。

【0049】

アンテナ素子２０１は、例えば、スリーブアンテナであり、Ｚ軸方向（図８の高さ方向）に２分の１波長の素子長を有する。そして、アンテナ素子２０１は、水平面のＸＹ平面に対して垂直のＺ軸方向に延在するように配置される。

【0050】

アンテナ素子２０１は、結合部２０４を介して、無線基地局２からのデータを含む信号を無線端末局１に電磁波で送信することができる。また、特性可変アンテナ２０は、無線端末局１から送信された電磁波を受信し、結合部２０４を介して受信した電磁波の信号を無線基地局２内に出力する。なお、特性可変アンテナ２０は、ダイポールアンテナ等でもよい。

【0051】

無給電素子２０２は、アンテナ素子２０１が配置された位置を中心にして、半径Ｒの円周上に等間隔でＸＹ平面に配置される。すなわち、図９に示すように、無給電素子２０２の各々の位置は、アンテナ素子２０１の位置をＸＹ平面の原点とする場合、（Ｒ，０）、（０，Ｒ）、（－Ｒ，０）および（０，－Ｒ）である。なお、半径Ｒは、アンテナ素子２０１との相互結合の影響を低減可能な自由空間波長で８分の１波長以上の距離に設定される。また、４つ以外の複数の無給電素子２０２が配置されてもよい。アンテナ素子２０１と無給電素子２０２とは、アンテナ部として動作する。

【0052】

図８に示すように、無給電素子２０２は、例えば、円柱状の銅等の金属部材と可変移相器２０３とを有する。金属部材は、移相可変器２０３を介して接続されている。無給電素子２０２は、特性可変アンテナ２０の電源、又は無線基地局２に含まれる電源から移相可変器２０３に印加される電圧に応じて位相が調整される。なお、位相以外の特性が調整されてもよい。

【0053】

例えば、可変移相器２０３に電圧が印加されない場合、特性可変アンテナ２０は、ある位相で信号を受信（無線基地局２へ出力）し、一方、可変移相部２０３に電圧が印加される場合、特性可変アンテナ２０は、上記とは異なる位相で信号を受信する。また、例えば、可変移相器２０３に電圧が印加されない場合、ある位相で信号が放射され、一方、可変移相部２０３に電圧が印加される場合、上記とは異なる位相で信号が放射される。

【0054】

結合部２０４は、アンテナコネクタ等であり、特性可変アンテナ２０と無線基地局２とを同軸ケーブル等で接続する。そして、結合部２０４は、特性可変アンテナ２０が受信した電磁波の信号を無線基地局２に出力するとともに、無線基地局２からのデータを含む信号を特性可変アンテナ２０に出力する。

【0055】

（アンテナ制御例）
図１０に、アンテナ制御部２３から特性可変アンテナ２０へ入力される制御信号の一例を示す。図１０に示す「ＯＮ」のときに、該当無給電素子２０２の可変移相器２０３に電圧が供給され、「ＯＦＦ」のときに電圧が供給されない。図１０（ａ）、（ｂ）において、縦軸はＯＮ／ＯＦＦを表し、横軸は時間を表す。なお、縦軸は電圧を表すとしてもよい。

【0056】

図１０（ａ）は、比較のために示した従来の制御信号の例であり、無給電素子２本分の制御信号を示している。この図１０（ａ）に示すように、各制御信号のＯＮとＯＦＦを同期して制御することによって、４つの状態を周期的に変化させている。各状態が、特性可変アンテナ２０の１つのアンテナ特性に対応する。つまり、図１０（ａ）の例では、各制御信号の立ち上がりと立ち下がりとの間のタイミングが同一であり、同期している。

【0057】

図１０に示す周期（Ｔ）は、例えば、個々の無給電素子の特性を変化させる周期として最短の周期である。図１０（ａ）の例では、この周期でしか、特性可変アンテナ２０のアンテナ特性を変化させることができず、ＶＭ－ＭＩＭＯを実現するには十分でない可能性がある。

【0058】

一方で、図１０（ｂ）は本実施の形態における制御信号の例である。この図１０（ｂ）に示すように、アンテナ制御部２３は、複数の制御信号のうちの一部の制御信号の出力タイミングを、他の制御信号に対してずらすことで、図１０（ａ）に示す例の場合よりも高速に特性可変アンテナ２０のアンテナ特性を変化させることができる。つまり、複数の無給電素子に対する制御信号間に時間差を設けることで、高速な特性可変を実現している。

【0059】

より具体的には、図１０（ｂ）の場合、無給電素子＃２に対する制御信号の出力タイミング（可変移相器２０３への入力タイミング）を、個々の無給電素子の特性を変化させる周期Ｔの半分（Ｔ／２）だけ、無給電素子＃１に対する制御信号の出力タイミングに対してずらしている。これにより、出力タイミングをずらさない場合に比べて、２倍の速さで特性可変アンテナ２０のアンテナ特性を変化させることができる。

【0060】

図１０は、２本の無給電素子を使用する場合の例であるが、３本以上の無給電素子を使用する場合にも同様にして、制御信号の出力タイミングを、無給電素子間でずらすことで、高速な特性可変アンテナ２０のアンテナ特性の変化を実現できる。例えば、４本の無給電素子＃１～＃４を使用する場合、無給電素子＃２への制御信号の出力タイミングを無給電素子＃１への出力タイミングからＴ／４だけずらし、無給電素子＃３への制御信号の出力タイミングを無給電素子＃２への出力タイミングからＴ／４だけずらし、無給電素子＃４への制御信号の出力タイミングを無給電素子＃３への出力タイミングからＴ／４だけずらすことで、従来技術に比べて４倍の速さで特性可変アンテナ２０のアンテナ特性を変化させることができる。

【0061】

（変形例）
以上、基本的な構成を基本例として説明したが、更なる特性改善のために、下記の変形例に説明するような構成及び動作を採用することとしてもよい。変形例のうちの一部又は全部を組み合わせてもよい。また、変形例において説明していない部分は、これまでに説明した基本例が適用される。

【0062】

＜変形例１＞
変形例１では、特性可変アンテナ２０における可変移相器２０３の代わりに、図１１に示すように、ダイオードスイッチ２０５を用いる。ダイオードスイッチ２０５を用いる場合でも、図１０で説明した制御信号による動作は可変移相器２０３の場合の動作と同じである。また、ダイオードスイッチ２０５を用いる場合でも、特性可変アンテナ２０の送受信信号の位相等の特性を変化させることができるという点で、可変移相器２０３を用いる場合と効果は同じである。

【0063】

ただし、ダイオードスイッチ２０５は図１０に示すようなＯＮ／ＯＦＦ制御に限定されるのに対し、可変移相器２０３の場合はダイオードスイッチ２０５よりも多様なパターンの制御が可能になる。なお、可変移相器２０３とダイオードスイッチ２０５とを総称して位相可変部と呼んでもよい。

【0064】

＜変形例２＞
変形例２では、位相可変部として、電圧制御型（アナログ制御）の減衰器や位相器を用いる。これにより、制御信号として、図１０を参照して説明したようなＯＮ／ＯＦＦの制御信号（デジタル信号）に代えて、図１２に示すようなアナログ信号を用いることができる。これにより、より多く、アンテナ特性の状態を変化させることができるとともに、制御信号の出力タイミングをずらすことでその変化の速度も高速化することができる。

【0065】

図１２（ａ）、（ｂ）は、図１０と同様に２本の無給電素子を使用する場合の各無給電素子への制御信号を示しており、図１２（ａ）、（ｂ）それぞれの縦軸は電圧、横軸は時間である。図１２（ａ）は、制御信号のタイミングをずらしていない状態を示し、図１２（ｂ）は、制御信号のタイミングをずらした状態を示している。

【0066】

（実施の形態の効果）
上記のとおり、本実施の形態では、送信装置の複数のアンテナから同一周波数かつ同一時刻に送信されるＭＩＭＯ信号を特性可変アンテナで受信する受信装置において、各無給電素子の制御信号に時間差をつけることで、アンテナ特性を高速に変化させることが可能となる。

【0067】

（付記）
本明細書には、少なくとも下記の各項に記載した受信装置、受信方法が記載されている。
（第１項）
アンテナ制御部と、
前記アンテナ制御部から出力される制御信号に基づいて、複数のアンテナから送信されたＭＩＭＯ信号を、アンテナ特性を切り替えながら受信する特性可変アンテナと、
前記特性可変アンテナにより受信した受信信号に対して所定のサンプリング周期でサンプリングを行う変換部と、
前記変換部により得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から各信号を抽出する信号分割部と、
前記信号分割部から出力された信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行するＭＩＭＯ信号復調部と、を備え、
前記特性可変アンテナは、複数の無給電素子を備え、前記アンテナ制御部は、制御信号を、時間差をつけて各無給電素子へ出力する
受信装置。
（第２項）
前記特性可変アンテナにおける各無給電素子は、位相可変部を備え、前記制御信号は、前記位相可変部を制御する
第１項に記載の受信装置。
（第３項）
前記位相可変部は電圧制御型の位相可変部であり、前記制御信号はアナログ信号である
第２項に記載の受信装置。
（第４項）
アンテナ制御部と特性可変アンテナとを備える受信装置が実行する受信方法であって、
前記アンテナ制御部から出力される制御信号に基づいて、複数のアンテナから送信されたＭＩＭＯ信号を、アンテナ特性を切り替えながら受信するステップと、
前記特性可変アンテナにより受信した受信信号に対して所定のサンプリング周期でサンプリングを行うステップと、
前記サンプリングにより得られた複数のアンテナ特性に対応する複数の信号から各信号を抽出するステップと、
前記抽出された信号に対してＭＩＭＯ復調処理を実行するステップと、を備え、
前記特性可変アンテナは、複数の無給電素子を備え、前記アンテナ制御部は、制御信号を、時間差をつけて各無給電素子へ出力する
受信方法。

【0068】

以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0069】

１ 無線端末局
２ 無線基地局
１０ アンテナ
１１ ＲＦ部
１２ Ｄ／Ａ変換部
１３ ＭＩＭＯ信号生成部
２０ 特性可変アンテナ
２１ ＲＦ部
２２ Ａ／Ｄ変換部
２３ アンテナ制御部
２４ 信号分割部
２５ ＭＩＭＯ信号復調部
１０１ プロセッサ
１０２ メモリ
１０３ 補助記憶装置
１０４ 入出力装置
２０１ アンテナ素子
２０２ 無給電素子
２０３ 可変移相器
２０４ 結合部
２０５ ダイオードスイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】