WO2011158791A1 - 無線通信装置、無線通信システムおよび通信方法 - Google Patents

無線通信装置、無線通信システムおよび通信方法 Download PDF

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WO2011158791A1
WO2011158791A1 PCT/JP2011/063510 JP2011063510W WO2011158791A1 WO 2011158791 A1 WO2011158791 A1 WO 2011158791A1 JP 2011063510 W JP2011063510 W JP 2011063510W WO 2011158791 A1 WO2011158791 A1 WO 2011158791A1
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terminal
predetermined
information
specific
wireless communication
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PCT/JP2011/063510
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English (en)
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Inventor
正司 平部
Original Assignee
日本電気株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/10—Polarisation diversity; Directional diversity

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication device, a wireless communication system, and a communication method.
  • Patent Document 1 describes a repeater including a plurality of reception antennas and a plurality of transmission antennas.
  • the repeater described in Patent Literature 1 includes first and second reception antennas, first and second transmission antennas, a signal synthesizer, and a transmission weight for increasing the degree of separation between the reception signal and the transmission signal. And a weighting circuit for holding.
  • the signal synthesizer generates a plurality of synthesized signals by using the received signals received by the first and second receiving antennas, and a predetermined one of the plurality of synthesized signals is generated. Output the composite signal.
  • a weighting circuit applies a transmission weight to a predetermined composite signal to generate a transmission signal, and transmits the transmission signal via the first and second transmission antennas.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a radio communication apparatus 800 including two antennas.
  • Wireless communication apparatus 800 is a base station that performs multiple input multiple output (MIMO) communication with each of terminals 710 and 720.
  • the wireless communication apparatus 800 includes an array antenna (ANT1) 810, an array antenna (ANT2) 820, and a processing unit 830.
  • the array antenna 810 is used to form a beam 60 directed to the terminal 710 and a beam 70 directed to the terminal 720, respectively.
  • Array antenna 810 includes antenna elements 811 and 812.
  • Antenna elements 811 and 812 are antenna elements that transmit and receive linearly polarized electromagnetic waves in the same direction.
  • antenna elements 811 and 812 transmit and receive electromagnetic waves of linearly polarized waves (hereinafter referred to as “vertically polarized waves”) perpendicular to the ground.
  • vertical polarized waves linearly polarized waves
  • an antenna element that transmits and receives vertically polarized electromagnetic waves is referred to as an antenna element having vertically polarized waves.
  • the antenna elements 811 and 812 are spaced apart by an interval of about 0.5 wavelength of a communication frequency used for wireless communication with the terminals 710 and 720 in order to form the beams 60 and 70.
  • the array antenna 820 is used to form a beam 60 directed to the terminal 710 and a beam 70 directed to the terminal 720, respectively.
  • Array antenna 820 includes antenna elements 821 and 822 having vertically polarized waves. Similarly to the antenna elements 811 and 812, the antenna elements 821 and 822 are installed apart by an interval of about 0.5 wavelength of the communication frequency.
  • array antennas 810 and 820 include a fading correlation indicating the degree of interference between radio waves from array antenna 810 to terminal 710 and radio waves from array antenna 820 to terminal 710, and from array antenna 810 to terminal 720.
  • the fading correlation indicating the degree of interference between the radio wave and the radio wave from the array antenna 820 to the terminal 720 is set apart by an installation interval necessary to reduce it to a certain level.
  • the installation interval required for establishing communication with the terminals 710 and 720 is generally about 10 wavelengths of the communication frequency.
  • Array antennas 810 and 820 are each connected to processing unit 830.
  • Processing unit 830 uses each of array antennas 810 and 820 to form beam 60 directed to terminal 710 and beam 70 directed to terminal 720.
  • the processing unit 830 forms a beam 60 from the array antenna 810 toward the terminal 710, transmits the information sequence 61 of the communication information with the terminal 710 to the terminal 710, and transmits the beam 60 from the array antenna 820 to the terminal 710. And the information series 62 other than the information series 61 among the communication information with the terminal 710 is transmitted to the terminal 710. That is, processing section 830 forms beam 60 directed from each of array antennas 810 and 820 toward terminal 710, spatially multiplexes information sequences 61 and 62, and transmits them to terminal 710.
  • the processing unit 830 forms a beam 70 from the array antenna 810 toward the terminal 720, transmits the information sequence 71 of the communication information with the terminal 720 to the terminal 720, and travels from the array antenna 820 to the terminal 720.
  • the beam 70 is formed, and the information series 72 other than the information series 71 among the communication information with the terminal 710 is transmitted to the terminal 720. That is, processing section 830 spatially multiplexes information sequences 71 and 72 and transmits them to terminal 720 by forming beam 70 directed from each of array antennas 810 and 820 toward terminal 720.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the wireless communication apparatus 800.
  • FIG. 2 shows array antennas 810 and 820 and processing unit 830 shown in FIG.
  • the processing unit 830 includes encoding units 841 and 842 and beam forming units 851, 852, 861 and 862.
  • the encoding unit 841 is connected to the beam forming units 851 and 852, and the encoding unit 842 is connected to the beam forming units 861 and 862. Transmission information addressed to the terminal 710 is input to the encoding unit 841, and transmission information addressed to the terminal 720 is input to the encoding unit 842.
  • the encoding unit 841 divides transmission information addressed to the terminal 710 into information sequences 61 and 62, supplies a signal indicating the information sequence 62 to the beam forming unit 851, and supplies a signal indicating the information sequence 61 to the beam forming unit 852. To supply.
  • Encoding section 842 divides transmission information addressed to terminal 720 into information series 71 and 72, supplies a signal indicating information series 71 to beam forming section 861, and supplies a signal indicating information series 72 to beam forming section 862. To supply.
  • Beam forming portions 851 and 861 are connected to antenna elements 821 and 822 that constitute array antenna 820.
  • Beam forming portions 852 and 862 are connected to antenna elements 811 and 812 constituting array antenna 810.
  • the beam forming unit 851 calculates an antenna weight for forming the beam 60 from the array antenna 820 toward the terminal 710.
  • Beam forming section 851 transmits information series 62 from array antenna 820 to terminal 710 by multiplying the antenna weight by a signal indicating information series 62 addressed to terminal 710.
  • the beam forming unit 852 calculates an antenna weight for forming the beam 60 from the array antenna 810 toward the terminal 710.
  • Beam forming section 852 transmits information sequence 61 from array antenna 810 to terminal 710 by multiplying the antenna weight by a signal indicating information sequence 61 addressed to terminal 710.
  • the beam forming unit 861 calculates an antenna weight for forming the beam 70 from the array antenna 820 toward the terminal 720. Then, beam forming section 861 transmits information series 72 from array antenna 820 to terminal 720 by multiplying the antenna weight by a signal indicating information series 72 addressed to terminal 720.
  • the beam forming unit 862 calculates an antenna weight for forming the beam 70 from the array antenna 810 toward the terminal 720. Then, beam forming section 862 transmits information sequence 71 from array antenna 810 to terminal 720 by multiplying the signal indicating information sequence 71 addressed to terminal 720 by the antenna weight.
  • wireless communication apparatus 800 performs MIMO communication by transmitting independent information sequences to the same terminals 710 and 720 for each of array antennas 810 and 820.
  • an array antenna provided with a plurality of antenna elements having the same polarization can be used as the first and second transmission antennas.
  • the repeater described in Patent Document 1 can be used as the wireless communication apparatus 800 illustrated in FIG. 1, for example.
  • the antenna elements provided in the array antennas 810 and 820 have the same polarization. For this reason, when array antennas 810 and 820 are close to each other, fading correlation between radio waves transmitted from separate array antennas 810 and 820 to the same terminal 710 or 720 becomes high.
  • An object of the present invention is to provide a wireless communication device, a wireless communication system, and a communication method that solve the above-described problems.
  • the wireless communication device of the present invention includes a plurality of antennas and performs communication with each of a plurality of terminals, each of the antennas including a predetermined antenna element having a predetermined polarization, and the predetermined A specific antenna element having a polarization orthogonal or substantially orthogonal to the polarization, and for each terminal, transmission information addressed to the terminal is divided into predetermined transmission information and specific transmission information other than the predetermined transmission information Dividing means, predetermined transmission means for transmitting the predetermined transmission information addressed to the terminal from the predetermined antenna element to the terminal for each of the terminals, and addressing the terminal to the terminal from the specific antenna element for each of the terminals Specific transmission means for transmitting the specific transmission information.
  • the wireless communication system of the present invention is a wireless communication system having a wireless communication device including a plurality of antennas and a plurality of terminals, each of the antennas including a predetermined antenna element having a predetermined polarization and the predetermined A specific antenna element having a specific polarization that is orthogonal or substantially orthogonal to the polarization, and the wireless communication device transmits, for each terminal, transmission information addressed to the terminal other than the predetermined transmission information and the predetermined transmission information.
  • Specific transmission means for transmitting specific transmission information addressed to the terminal to the terminal, and each of the terminals is transmitted from the predetermined antenna element to the terminal. And the predetermined transmission information, receiving identification and transmission information transmitted to the terminal from the specific antenna element, respectively.
  • the communication method of the present invention is a communication method for performing communication between a radio communication apparatus including a plurality of antennas and a plurality of terminals, each of the antennas having a predetermined antenna element having a predetermined polarization, A specific antenna element having a specific polarization orthogonal or substantially orthogonal to a predetermined polarization, and transmitting information addressed to the terminal, for each terminal, specific transmission information and specific transmission information other than the predetermined transmission information
  • the predetermined transmission information is transmitted from the predetermined antenna element to the terminal, and the specific transmission information is transmitted from the specific antenna element to the terminal.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless communication system according to a first embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the structural example of the radio
  • FIG. 3 is a block diagram showing the wireless communication system in the first embodiment of the present invention.
  • the wireless communication system is a communication system that performs high-speed data communication.
  • the wireless communication system includes a wireless communication apparatus 100 including a plurality of antennas, and a terminal 310 and a terminal 320.
  • the wireless communication device 100 is a downlink base station that performs multi-user MIMO communication.
  • the wireless communication apparatus 100 includes an array antenna (ANT1) 110, an array antenna (ANT2) 120, and a processing unit 200.
  • FIG. 3 conceptually shows the radiation patterns of the beams 10 and 20 formed by the array antennas 110 and 120.
  • Array antennas 110 and 120 can generally be referred to as a plurality of antennas.
  • Each of the array antennas 110 and 120 includes antenna elements 112 and 122 having a predetermined polarization, and antenna elements 111 and 121 having a specific polarization orthogonal to or approximately orthogonal to the predetermined polarization.
  • a linearly polarized wave (hereinafter referred to as “horizontal polarized wave”) in the horizontal direction with respect to the ground is used as the predetermined polarized wave
  • a vertically polarized wave is used as the specific polarized wave.
  • the predetermined polarization and the specific polarization are not limited to the horizontal polarization and the vertical polarization, respectively, and may be orthogonal or substantially orthogonal to each other.
  • Antenna elements 112 and 122 can generally be referred to as predetermined antenna elements.
  • Antenna elements 111 and 121 can generally be referred to as specific antenna elements.
  • the array antenna 110 includes a plurality of antenna elements 111 arranged in a fixed direction and a plurality of antenna elements 112 arranged in the same direction as the direction in which the antenna elements 111 are arranged.
  • Each of the antenna elements 111 is arranged at an interval of about 0.5 wavelength of a communication frequency used for wireless communication with the terminals 310 and 320, and transmits and receives the same vertically polarized electromagnetic waves (wireless signals).
  • each of the antenna elements 112 is arranged at intervals of about 0.5 wavelength of the communication frequency, and transmits and receives the same horizontally polarized electromagnetic waves.
  • the array antenna 120 includes a plurality of antenna elements 121 arranged in a fixed direction and a plurality of antenna elements 122 arranged in the same direction as the direction in which the antenna elements 121 are arranged.
  • the antenna elements 121 are arranged at intervals of about 0.5 wavelength of the communication frequency, and transmit and receive the same vertically polarized electromagnetic waves.
  • each of the antenna elements 122 is arranged at intervals of about 0.5 wavelength of the communication frequency, and transmits and receives the same horizontally polarized electromagnetic waves.
  • the array antenna 110 and the array antenna 120 are separated from each other by about 0.5 wavelength of the communication frequency. Thereby, the beams 10 and 20 can be formed by combining the antenna elements 111 and 121 and the antenna elements 112 and 122, respectively.
  • the processing unit 200 includes vertically polarized and horizontally polarized beams 10 directed from the array antennas 110 and 120 to the terminal 310, and vertically polarized and horizontally polarized beams 20 directed from the array antennas 110 and 120 to the terminal 320. Form each one.
  • the processing unit 200 forms the vertically polarized beam 10 and the horizontally polarized beam 10 to spatially multiplex the information sequence 11 of the transmission information addressed to the terminal 310 and the information sequence 12 other than the information sequence 11 to the terminal 310. Send to each.
  • transmission information refers to information transmitted from the wireless communication apparatus 100 in the direction of the terminal 310 or 320.
  • the processing unit 200 spatially multiplexes the information sequence 21 of the transmission information addressed to the terminal 320 and the information sequence 22 other than the information sequence 21 by forming the vertically polarized beam 20 and the horizontally polarized beam 20. Each is transmitted to the terminal 320.
  • Terminals 310 and 320 can generally be referred to as a plurality of terminals.
  • Each of the terminals 310 and 320 communicates with the wireless communication device 100.
  • Each of wireless terminals 310 and 320 has the same configuration and includes a plurality of terminal antennas.
  • Each of terminals 310 and 320 receives predetermined transmission information and specific transmission information transmitted from array antennas 110 and 120, respectively.
  • the predetermined transmission information and specific transmission information transmitted to the terminal 310 are the information sequence 11 and the information sequence 12, respectively.
  • the predetermined transmission information and specific transmission information transmitted to terminal 320 are information sequence 21 and information sequence 22, respectively.
  • each of the terminals 310 and 320 divides terminal information addressed to the other terminal 320 or 310 into predetermined terminal information and specific terminal information other than the predetermined terminal information.
  • the terminal information refers to information transmitted from the terminal 310 or 320 toward the wireless communication apparatus 100.
  • the terminal information addressed to the other terminal 320 or 310 is transmitted from one terminal (for example, 310) to the other terminal (for example, the terminal 320) via the wireless communication apparatus 100. When it is transmitted in the direction of the terminal, it is called transmission information.
  • Each of the terminals 310 and 320 transmits predetermined terminal information from the predetermined terminal antenna to the wireless communication apparatus 100 among the plurality of terminal antennas, and transmits the specific terminal information to the wireless communication apparatus 100 from a specific terminal antenna other than the predetermined terminal antenna. Send.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the wireless communication device 100.
  • FIG. 4 shows the array antennas 110 and 120 and the processing unit 200.
  • the processing unit 200 includes a dividing unit 210, a transmitting unit 220, and a transmitting unit 230.
  • the transmission unit 220 includes beam forming units 221 and 222.
  • the transmission unit 230 includes beam forming units 231 and 232.
  • the dividing unit 210 can generally be referred to as dividing means.
  • the dividing unit 210 divides transmission information addressed to the terminal 310 or 320 into predetermined transmission information and specific transmission information other than the predetermined transmission information.
  • the dividing unit 210 divides transmission information addressed to the terminal 310 into the information series 11 and the information series 12.
  • the dividing unit 210 divides transmission information addressed to the terminal 320 into an information series 21 and an information series 22.
  • the dividing unit 210 includes encoding units 211 and 212.
  • the encoding units 211 and 212 are realized by, for example, a MIMO encoder (Encoder). Transmission information addressed to the terminal 310 is input to the encoding unit 211. Transmission information addressed to the terminal 320 is input to the encoding unit 212.
  • the encoding unit 211 When receiving the transmission information addressed to the terminal 310, the encoding unit 211 divides the transmission information into the information series 11 and the information series 12 other than the information series 11. The encoding unit 211 supplies a signal indicating the information sequence 11 to the beam forming unit 221 and supplies a signal indicating the information sequence 12 to the beam forming unit 231.
  • the encoding unit 212 When receiving the transmission information addressed to the terminal 320, the encoding unit 212 divides the transmission information into the information series 21 and the information series 22 other than the information series 21. The encoding unit 212 supplies a signal indicating the information sequence 21 to the beam forming unit 222 and supplies a signal indicating the information sequence 22 to the beam forming unit 232.
  • the transmission unit 220 can generally be called a predetermined transmission means.
  • Transmitting section 220 transmits information sequence 11 or 21 addressed to terminal 310 or 320 to terminal 310 or 320 from antenna elements 112 and 122 provided in array antennas 110 and 120, for each of terminals 310 and 320. . That is, transmitting section 220 transmits information sequence 11 from antenna elements 112 and 122 to terminal 310, and transmits information sequence 21 from antenna elements 112 and 122 to terminal 320.
  • the beam forming units 221 and 222 are connected to each of the antenna elements 112 and each of the antenna elements 122.
  • the beam forming units 221 and 222 are realized by a beam former.
  • the beam forming unit 221 processes the signal indicating the information series 11 so that the transmission signals output from the antenna elements 112 and 122 form a horizontally polarized beam 10.
  • the beam forming unit 221 calculates an antenna weight (hereinafter, “first transmission weight coefficient”) for forming the horizontally polarized beam 10 from the antenna elements 112 and 122 toward the terminal 310. For example, 221 calculates a first transmission weighting coefficient based on channel information (CSI: Channel State Information) from the terminal 310.
  • CSI Channel State Information
  • the beam forming unit 221 when receiving the signal indicating the information sequence 11 from the encoding unit 211, the beam forming unit 221 multiplies the signal indicating the information sequence 11 by the first transmission weight coefficient, and the multiplied information sequence 11 is obtained.
  • the signal shown is output to each of the antenna elements 112 and 122. Therefore, the beam forming unit 221 forms the horizontally polarized beam 10 and transmits the information series 11 from the antenna elements 112 and 122 to the terminal 310.
  • the beam forming unit 222 processes the signal indicating the information series 21 so that the transmission signals output from the antenna elements 112 and 122 form a horizontally polarized beam 20.
  • the beam forming unit 222 calculates an antenna weight (hereinafter referred to as “second transmission weight coefficient”) for forming the horizontally polarized beam 20 from the antenna elements 112 and 122 toward the terminal 320. .
  • the beam forming unit 222 calculates the second transmission weight coefficient based on channel information from the terminal 320.
  • the beam forming unit 222 when receiving the signal indicating the information sequence 21 from the encoding unit 212, the beam forming unit 222 multiplies the signal indicating the information sequence 21 by the second transmission weight coefficient, and uses the multiplied information sequence 21.
  • the signal shown is output to each of the antenna elements 112 and 122. Therefore, the beam forming unit 222 forms the horizontally polarized beam 20 and transmits the information series 21 from the antenna elements 112 and 122 to the terminal 320. Note that the signal output from the beam forming unit 222 is combined with the signal output from the beam forming unit 221 and supplied to the antenna elements 112 and 122.
  • the transmission unit 230 can be generally called a specific transmission unit.
  • Transmitting unit 230 transmits information series 12 or 22 addressed to terminal 310 or 320 from terminal 111 or 121 provided for each of array antennas 110 and 120 to terminal 310 or 320 for each of terminals 310 and 320. . That is, transmitting section 230 transmits information sequence 12 to terminal 310 from antenna elements 111 and 121 in array antennas 110 and 120 and transmits information sequence 22 to terminal 320 from antenna elements 111 and 121.
  • the beam forming units 231 and 232 are connected to each of the antenna elements 111 and each of the antenna elements 121.
  • the beam forming units 231 and 232 are realized by a beam former.
  • the beam forming unit 231 performs signal processing on the signal indicating the information series 12 so that the transmission signals output from the antenna elements 111 and 121 form a vertically polarized beam 10.
  • the beam forming unit 231 calculates an antenna weight (hereinafter referred to as “third transmission weight coefficient”) for forming the vertically polarized beam 10 from the antenna elements 111 and 121 toward the terminal 310. .
  • the beam forming unit 231 calculates a third transmission weighting factor based on channel information from the terminal 310.
  • the beam forming unit 231 when receiving the signal indicating the information sequence 12 from the encoding unit 211, the beam forming unit 231 multiplies the signal indicating the information sequence 12 by the third transmission weight coefficient, and uses the multiplied information sequence 12 as a result.
  • the signal shown is output to each of the antenna elements 111 and 121. Therefore, the beam forming unit 231 forms a vertically polarized beam 10 and transmits the information series 12 from the antenna elements 111 and 121 to the terminal 310.
  • the beam forming unit 232 performs signal processing on the signal indicating the information series 22 so that the transmission signals output from the antenna elements 111 and 121 form a vertically polarized beam 20, respectively.
  • the beam forming unit 232 calculates an antenna weight (hereinafter referred to as “fourth transmission weight coefficient”) for forming the vertically polarized beam 20 from the antenna elements 111 and 121 toward the terminal 320. .
  • the beam forming unit 232 calculates the fourth transmission weight coefficient based on channel information from the terminal 320.
  • the beam forming unit 232 when receiving the signal indicating the information sequence 22 from the encoding unit 212, the beam forming unit 232 multiplies the signal indicating the information sequence 22 by the fourth transmission weighting coefficient, and uses the multiplied information sequence 22 as a result.
  • the signal shown is output to each of the antenna elements 111 and 121. Therefore, the beam forming unit 232 forms a vertically polarized beam 20 and transmits the information series 22 from the antenna elements 111 and 121 to the terminal 320.
  • the signal output from the beam forming unit 232 is combined with the signal output from the beam forming unit 231 and supplied to the antenna elements 111 and 121.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the terminal 310.
  • the terminal 310 includes an antenna 311, an antenna 312, and a decoding unit 313.
  • Antennas 311 and 312 can generally be referred to as a plurality of terminal antennas.
  • Each of antennas 311 and 312 receives a radio signal including a horizontally polarized electromagnetic wave transmitted from antenna elements 112 and 122 and a vertically polarized electromagnetic wave transmitted from antenna elements 111 and 121, respectively. Used for. Note that the polarizations of the antennas 311 and 312 are not particularly limited.
  • each of the antennas 311 and 312 receives a radio signal including the information sequence 11 transmitted from the antenna elements 112 and 122 and the information sequence 12 transmitted from the antenna elements 111 and 121, respectively.
  • Antennas 311 and 312 are connected to decoding section 313, respectively.
  • the decoding unit 313 decodes the information sequences 11 and 12 based on the radio signal received by the antenna 311 (hereinafter referred to as “received signal”) and the received signal received by the antenna 312.
  • the decoding unit 313 includes, for example, zero forcing (ZF), least mean square error (MMSE), interference canceller (IC), maximum likelihood detection (MLD), and the like. Through the process, the information series 11 and 12 are decoded.
  • the decoding unit 313 calculates a ZF weight matrix (hereinafter referred to as “ZF weighting factor”) for extracting the information series 11 and 12 using channel information from the wireless communication apparatus 100 or the like. Then, decoding section 313 extracts information sequences 11 and 12 using the ZF weight coefficient and the received signals received by antennas 311 and 312.
  • ZF weighting factor a ZF weight matrix
  • the decoding unit 313 restores the extracted information series 11 and information series 12 to one information series.
  • the decoding unit 313 is realized by, for example, a MIMO decoder (Decoder).
  • each of the array antennas 110 and 120 includes a predetermined antenna element 112 or 122 having a predetermined polarization, and a specific antenna element 111 having a polarization orthogonal or substantially orthogonal to the predetermined polarization. Or 121.
  • the transmission unit 220 transmits predetermined transmission information addressed to the terminal 310 or 320 from the predetermined antenna elements 112 and 122 to the terminal 310 or 320 for each of the terminals 310 and 320.
  • the transmission unit 230 transmits specific transmission information other than the predetermined transmission information addressed to the terminal 310 or 320 from the specific antenna elements 111 and 121 to the terminal 310 or 320 for each of the terminals 310 and 320.
  • each of terminals 310 and 320 is configured using predetermined antenna element 112 in array antenna 110 and predetermined antenna element 122 in array antenna 120.
  • a beam can be formed in the direction.
  • the wireless communication apparatus 100 uses the specific antenna elements 111 and 121 to make terminals 310 and 320. A beam can be formed in each direction.
  • the polarization of the electromagnetic wave transmitted from the predetermined antenna element 112 in the array antenna 110 and the polarization of the electromagnetic wave transmitted from the specific antenna element 121 in the array antenna 120 are orthogonal or substantially orthogonal to each other. For this reason, even if the predetermined antenna element 112 and the specific antenna element 121 are close to each other, the fading correlation between the array antennas 110 and 120 hardly increases. Similarly, even if the specific antenna element 111 and the predetermined antenna element 122 are close to each other, the fading correlation hardly increases.
  • the array antennas 110 and 120 can be installed close to each other without increasing the fading correlation between the array antennas 110 and 120. For this reason, size reduction of the radio
  • the array antennas 110 and 120 can be arranged so that the installation interval between the array antennas 110 and 120 is close to about 0.5 to 1.0 wavelength of the transmission frequency. For this reason, in radio communication apparatus 100, it is possible to narrow the installation interval between array antennas 110 and 120, compared to radio communication apparatus 800 shown in FIG. Therefore, the wireless communication device 100 can perform multi-user MIMO communication with a compact antenna arrangement.
  • transmitting section 220 is connected to each of the predetermined antenna elements included in the three or more array antennas
  • transmitting section 230 is connected to each of the specific antenna elements included in the three or more array antennas.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the wireless communication apparatus 101 according to the second embodiment.
  • Wireless communication apparatus 101 is an uplink base station that receives terminal information transmitted from terminals 310 and 320, respectively.
  • the terminal 310 transmits the first predetermined terminal information and the first specific terminal information other than the first predetermined terminal information among the first terminal information addressed to the other terminals 320 to the wireless communication apparatus 101, respectively.
  • the terminal 320 transmits the second predetermined terminal information and the second specific terminal information other than the second predetermined terminal information among the second terminal information addressed to the other terminals 310 to the wireless communication apparatus 101, respectively.
  • the wireless communication apparatus 101 includes array antennas 110 and 120 and a processing unit 400.
  • the processing unit 400 includes a receiving unit 410, a receiving unit 420, and a combining unit 430.
  • the synthesis unit 430 includes decoding units 431 and 432.
  • Array antennas 110 and 120 have the same configuration as described in FIGS. Therefore, in FIG. 6, the same reference numerals as those in FIGS. 3 and 4 are given, and description of array antennas 110 and 120 is omitted.
  • the receiving unit 410 can be generally called a predetermined receiving means.
  • the receiving unit 410 For each terminal 310 and 320, the receiving unit 410 includes a predetermined combination including horizontal polarization components of the first or second predetermined terminal information transmitted from the terminal 310 or 320 and the first or second specific terminal information. Information is received by antenna elements 112 and 122.
  • receiving section 410 receives predetermined combined information (hereinafter referred to as “first predetermined combined signal”) including horizontal polarization components of first predetermined terminal information and first specific terminal information transmitted from terminal 310 as an antenna. Received at elements 112 and 122. In addition, receiving section 410 receives predetermined combined information (hereinafter referred to as “second predetermined combined signal”) including the second predetermined terminal information transmitted from terminal 320 and the horizontal polarization component of the second specific terminal information. Received at elements 112 and 122.
  • first predetermined combined signal predetermined combined information
  • second predetermined combined signal predetermined combined information
  • the receiving unit 410 includes beam forming units 411 and 412. Beam shaping portions 411 and 412 are connected to each of antenna element 112 and each of antenna element 122.
  • the beam forming units 411 and 412 are realized by a beam former.
  • the beam forming unit 411 performs a process of extracting the first predetermined composite signal using each of the antenna elements 112 and 122.
  • the beam forming unit 411 calculates an antenna weight (hereinafter referred to as “first reception weight coefficient”) for forming the horizontally polarized reception beam 10 using each of the antenna elements 112 and 122. To do.
  • the beam forming unit 411 calculates the first reception weight coefficient based on channel information from the terminal 310.
  • the beam forming unit 411 when receiving a horizontally polarized wave reception signal received from each of the antenna elements 112 and 122, the beam forming unit 411 extracts the first predetermined composite signal by multiplying the reception signal by the first reception weight coefficient. To do. Therefore, the beam forming unit 411 forms the horizontally polarized reception beam 10 and receives the first predetermined composite signal. The beam forming unit 411 supplies the received first predetermined composite signal to the decoding unit 431.
  • the beam forming unit 412 performs a process of extracting the second predetermined composite signal using each of the antenna elements 112 and 122.
  • the beam forming unit 412 calculates an antenna weight (hereinafter referred to as “second reception weight coefficient”) for forming the horizontally polarized reception beam 20 using each of the antenna elements 112 and 122. To do.
  • the beam forming unit 412 calculates the second reception weight coefficient based on channel information from the terminal 320.
  • the beam forming unit 412 When the beam forming unit 412 receives a horizontally polarized wave reception signal received from each of the antenna elements 112 and 122, the beam forming unit 412 multiplies the reception signal by a second reception weight coefficient to extract a second predetermined composite signal. Therefore, the beam forming unit 412 forms the horizontally polarized reception beam 20 and receives the second predetermined composite signal. Further, the beam forming unit 412 supplies the received second predetermined composite signal to the decoding unit 432.
  • the receiving unit 420 can generally be called a specific receiving means.
  • the receiving unit 420 includes, for each of the terminals 310 and 320, specific combination information including vertical polarization components of the first or second predetermined terminal information and the first or second specific terminal information transmitted from the terminal 310 or 320. Are received by the antenna elements 111 and 121. That is, receiving section 420 receives the specific combination information (hereinafter referred to as “first specific combined signal”) including the first predetermined terminal information transmitted from terminal 310 and the vertical polarization component of the first specific terminal information. Received by elements 111 and 121. The receiving unit 420 also includes specific combination information (hereinafter referred to as “second specific combined signal”) including the second predetermined terminal information and the vertical polarization component of the second specific terminal information transmitted from the terminal 320 as an antenna. Received by elements 111 and 121.
  • first specific combined signal specific combination information
  • second specific combined signal specific combination information
  • the receiving unit 420 includes beam forming units 421 and 422. Beam forming portions 421 and 422 are connected to each of antenna element 111 and each of antenna element 121. The beam forming units 421 and 422 are realized by a beam former.
  • the beam forming unit 421 uses each of the antenna elements 111 and 121 to perform processing for extracting the first specific combined signal.
  • the beam forming unit 421 calculates an antenna weight (hereinafter referred to as “third reception weight coefficient”) for forming the vertically polarized reception beam 10 using each of the antenna elements 111 and 121. To do.
  • the beam forming unit 421 calculates a third reception weight coefficient based on channel information from the terminal 310.
  • the beam forming unit 421 When the beam forming unit 421 receives vertical polarization reception signals received from the antenna elements 111 and 121, the beam forming unit 421 extracts the first specific combined signal by multiplying the reception signal by the third reception weight coefficient. Therefore, the beam forming unit 421 forms the vertically polarized reception beam 10 and receives the first specific combined signal. The beam forming unit 421 supplies the received first specific combined signal to the decoding unit 431.
  • Beam forming section 422 uses each of antenna elements 111 and 121 to perform a process of extracting a second specific combined signal including second predetermined terminal information and second specific terminal information transmitted from terminal 320.
  • the beam forming unit 422 calculates an antenna weight (hereinafter referred to as “fourth reception weight coefficient”) for forming the vertically polarized reception beam 20 using each of the antenna elements 111 and 121. To do.
  • the beam forming unit 422 calculates a fourth reception weight coefficient based on channel information from the terminal 320.
  • the beam forming unit 422 When the beam forming unit 422 receives the vertically polarized reception signals received from the antenna elements 111 and 121, the beam forming unit 422 multiplies the reception signals by the fourth reception weight coefficient to extract the second specific combined signal. Therefore, the beam forming unit 412 forms a vertically polarized reception beam 20 and receives the second specific combined signal. Further, the beam forming unit 412 supplies the received second specific combined signal to the decoding unit 432.
  • the synthesizing unit 430 can be generally referred to as synthesizing means.
  • the combining unit 430 holds a predetermined weighting factor for each of the terminals 310 and 320, and for each terminal 310 or 320, based on the predetermined weighting factor, the predetermined combining information, and the specific combining information, Is calculated. Then, combining section 430 combines the predetermined terminal information and specific terminal information to restore terminal information addressed to other terminals 320 or 310.
  • the combining unit 430 holds a predetermined weight coefficient of the terminal 310, and based on the weight coefficient, the first predetermined combined signal, and the first specific combined signal, the first predetermined terminal information and the first specific terminal Terminal information is calculated. Then, combining section 430 combines the first predetermined terminal information and the first specific terminal information, and restores the first terminal information addressed to other terminals 320.
  • combining section 430 holds a predetermined weight coefficient of terminal 320, and based on the weight coefficient, the second predetermined combined signal, and the second specific combined signal, the second predetermined terminal information, the second specific terminal information, Is calculated. Then, combining section 430 combines the second predetermined terminal information and the second specific terminal information to restore the second terminal information addressed to other terminals 310.
  • the decoding unit 431 receives the first predetermined combined signal supplied from the beam forming unit 411 and the first specific combined signal supplied from the beam forming unit 421, respectively.
  • the decoding unit 431 When receiving the first predetermined combined signal and the first specific combined signal, the decoding unit 431 decodes the first predetermined terminal information and the first specific terminal information transmitted from the terminal 310.
  • the decoding unit 431 calculates the first predetermined terminal information and the first specific terminal information by processing such as zero forcing, least mean square error, interference canceller, or maximum likelihood estimation detection, for example.
  • the decoding unit 43 based on the channel information from the terminal 310, extracts a first predetermined terminal information and first specific terminal information from a ZF (zero forcing) weight matrix (hereinafter referred to as “ZF weighting factor”). ").
  • ZF weighting factor a ZF (zero forcing) weight matrix
  • the ZF weight coefficient is held in the decoding unit 431.
  • This ZF weighting factor can generally be called a predetermined weighting factor.
  • an MMSE weight coefficient MMSE weight matrix
  • the decoding unit 431 calculates first predetermined terminal information and first specific terminal information based on the ZF weighting factor, the first predetermined combined signal, and the first specific combined signal. For example, the decoding unit 431 calculates the first predetermined terminal information (x1) and the first specific terminal information (x2) based on the following equation.
  • w11, w12, w13, and w14 are ZF weighting factors
  • y1 is a first predetermined combined signal
  • y2 is a first specific combined signal.
  • the decoding unit 431 combines the extracted first predetermined terminal information and the first specific terminal information, and restores the first terminal information which is one information series before the division.
  • the decoding unit 431 is realized by, for example, a MIMO decoder.
  • the decoding unit 432 receives the second predetermined combined signal supplied from the beam forming unit 412 and the second specific combined signal supplied from the beam forming unit 422, respectively.
  • the decoding unit 432 When receiving the second predetermined combined signal and the second specific combined signal, the decoding unit 432 decodes the second predetermined terminal information and the second specific terminal information transmitted from the terminal 320. For example, the decoding unit 432 extracts the second predetermined terminal information and the second specific terminal information by processing such as zero forcing or least mean square error.
  • the decoding unit 432 calculates a ZF weighting factor for extracting the second predetermined terminal information and the second specific terminal information based on the channel information from the terminal 320.
  • the ZF weight coefficient is held in the decoding unit 432.
  • This ZF weighting factor can generally be called a predetermined weighting factor.
  • the decoding unit 432 generates the second predetermined terminal information, the second specific terminal information, and the second specific terminal information based on the held ZF weighting factor, the second predetermined combined signal, and the second specific combined signal. Is calculated. In addition, the decoding unit 432 restores the extracted second predetermined terminal information and second specific terminal information to second terminal information that is one information series before division.
  • the decoding unit 432 is realized by, for example, a MIMO decoder.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of the terminal 310.
  • the terminal 310 includes antennas 311 and 312 and an encoding unit 314. Antennas 311 and 312 are connected to encoding unit 314, respectively.
  • Antennas 311 and 312 can generally be referred to as a plurality of terminal antennas.
  • the antenna 311 can be generally called a predetermined terminal antenna.
  • Antenna 312 can generally be referred to as a specific terminal antenna.
  • each of the antennas 311 and 312 transmits an electromagnetic wave having a polarization in a certain direction.
  • the electromagnetic waves transmitted from the antennas 311 and 312 are often irregularly reflected by an obstacle or the like in the propagation path to the wireless communication apparatus 101, and the polarization rotates at that time. For this reason, the electromagnetic waves transmitted from the antennas 311 and 312 reach the wireless communication apparatus 101 as an electromagnetic wave in which a plurality of polarized electromagnetic waves are combined.
  • Encoding section 314 can be generally called terminal transmission means.
  • the encoding unit 314 divides the first terminal information addressed to the other terminal 320 into first predetermined terminal information and first specific terminal information other than the first predetermined terminal information, and from the antennas 311 and 312, the antenna 311
  • the first predetermined terminal information is transmitted to the wireless communication apparatus 101
  • the first specific terminal information is transmitted from the antenna 312 other than the antenna 311 to the wireless communication apparatus 101.
  • the first terminal information addressed to the other terminal 320 is input to the encoding unit 314.
  • the encoding unit 314 divides the first terminal information into first predetermined terminal information and first specific terminal information other than the first predetermined terminal information. Also, the encoding unit 314 transmits first predetermined terminal information from the antenna 311 to the wireless communication terminal 101, and transmits first specific terminal information from the antenna 312 to the wireless communication terminal 101.
  • the encoding unit 314 is, for example, a MIMO encoder.
  • each of the array antennas 110 and 120 includes a predetermined antenna element 112 or 122 having a predetermined polarization, and a specific antenna having a specific polarization orthogonal or substantially orthogonal to the predetermined polarization. Element 111 or 122. Then, for each of the terminals 310 and 320, the reception unit 410 sends predetermined combination information including predetermined polarization components of the predetermined terminal information and specific terminal information transmitted from the terminal 310 or 320 to the array antennas 110 and 120. Are received by predetermined antenna elements 112 and 122.
  • the reception unit 420 transmits specific combination information including specific polarization components of predetermined terminal information and specific terminal information transmitted from the terminal 310 or 320 to the array antennas 110 and 120. Are received by the specific antenna elements 111 and 112.
  • the wireless communication apparatus 101 receives the predetermined combination information and specific combination information for each of the terminals 310 and 320 by using polarized waves that are orthogonal or substantially orthogonal to each other, thereby specifying the predetermined combination information having low correlation with each other. Synthetic information can be acquired.
  • the wireless communication apparatus 800 For each array antenna 810 and 820, a combined signal including the first predetermined terminal information and the first specific terminal information is received.
  • the antenna elements provided in each of array antennas 810 and 820 have the same polarization, so that the predetermined composite signal received by array antenna 810 and the received signal by array antenna 820 are received. Correlation with the specific composite signal becomes high. As the correlation between the predetermined composite signal and the specific composite signal increases, it becomes more difficult to accurately separate the signal components of the predetermined terminal information and the specific terminal information included in the predetermined composite signal and the specific composite signal.
  • wireless communication apparatus 800 the correlation between the predetermined composite signal and the specific composite signal is lowered by increasing the installation interval between array antennas 810 and 820.
  • the wireless communication apparatus 101 uses the predetermined antenna elements 112 and 122 and the specific antenna elements 111 and 121 having specific polarizations orthogonal or substantially orthogonal to these predetermined terminal information. And the combined signal including the specific terminal information are received separately. Therefore, the correlation between the predetermined combined signal of the predetermined polarization component received by the predetermined antenna elements 112 and 122 and the specific combined signal of the specific polarization component received by the specific antenna elements 111 and 121 is calculated. It becomes possible to lower.
  • the wireless communication apparatus 101 can receive a predetermined composite signal and a specific composite signal with low correlation.
  • the combining unit 430 holds a predetermined weighting factor for each of the terminals 310 and 320, and sets a predetermined weighting factor, predetermined combining information, and specific combining information for each of the terminals 310 and 320. Based on this, predetermined terminal information and specific terminal information are calculated, and the predetermined terminal information and specific terminal information are combined to restore terminal information addressed to another terminal 320 or 310.
  • the wireless communication apparatus 101 can restore the predetermined terminal information and the specific terminal information transmitted from the terminal 310 or 320 to the terminal information by using the predetermined combination information and the specific combination information with low correlation. .
  • the first and second embodiments it is possible to communicate with each of the terminals 310 and 320 using the array antennas 110 and 120 close to each other. That is, MIMO communication with each of terminals 310 and 320 can be realized while making wireless communication apparatuses 100 and 101 compact.
  • receiving section 410 is connected to each of the predetermined antenna elements included in the three or more array antennas
  • receiving section 420 is connected to each of the specific antenna elements included in the three or more array antennas.

Landscapes

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Abstract

　本発明は、複数のアンテナを備える無線通信装置の小型化を実現することを目的とし、複数の端末のそれぞれと通信を行う無線通信装置は、所定の偏波を有する所定アンテナ素子と、所定の偏波と直交または略直交する特定の偏波を有する特定アンテナ素子と、をそれぞれ備える複数のアンテナと、端末ごとに端末宛ての送信情報を所定送信情報と所定送信情報以外の特定送信情報とに分割する分割部と、アンテナのそれぞれに備えられた所定アンテナ素子から各端末に各端末宛ての所定送信情報を送信する所定送信部と、アンテナのそれぞれに備えられた特定アンテナ素子から各端末に各端末宛ての特定送信情報を送信する特定送信部と、を含む。

Description

無線通信装置、無線通信システムおよび通信方法
　本発明は、無線通信装置、無線通信システムおよび通信方法に関する。
　特許文献１には、複数の受信アンテナと複数の送信アンテナとを備える中継器が記載されている。特許文献１に記載の中継器は、第１および第２の受信アンテナと、第１および第２の送信アンテナと、信号合成器と、受信信号および送信信号の分離度を増大するための送信ウェイトを保持する重み付け回路と、を備えている。
　特許文献１に記載の中継器では、信号合成器が、第１および第２の受信アンテナで受信されたそれぞれの受信信号を用いて複数の合成信号を生成し、複数の合成信号のうち所定の合成信号を出力する。そして、重み付け回路が、所定の合成信号に送信ウェイトを適用して送信信号を生成し、第１および第２の送信アンテナを介して送信信号を送信する。
　ここで、特許文献１に記載の中継器のように、複数のアンテナを用いて通信を行う無線通信装置の一例を以下に説明する。
　図１は、２つのアンテナを備える無線通信装置８００を説明するための図である。
　無線通信装置８００は、端末７１０および７２０のそれぞれと多入力多出力（ＭＩＭＯ：Multiple　Input　Multiple　Output）通信を行う基地局である。無線通信装置８００は、アレーアンテナ（ＡＮＴ１）８１０と、アレーアンテナ（ＡＮＴ２）８２０と、処理部８３０と、を備えている。
　アレーアンテナ８１０は、端末７１０に向かうビーム６０と、端末７２０に向かうビーム７０と、をそれぞれ形成するために用いられる。アレーアンテナ８１０は、アンテナ素子８１１および８１２を備えている。
　アンテナ素子８１１および８１２は、互いに同一方向の直線偏波の電磁波を送受信するアンテナ素子である。無線通信装置８００では、アンテナ素子８１１および８１２は、地面に対して垂直方向の直線偏波（以下「垂直偏波」と称する。）の電磁波を送受信する。以下、垂直偏波の電磁波を送受信するアンテナ素子を、垂直偏波を有するアンテナ素子と称する。
　また、アンテナ素子８１１および８１２は、ビーム６０および７０を形成するために、端末７１０および７２０との無線通信に用いられる通信周波数の０．５波長程度の間隔だけ離して設置されている。
　アレーアンテナ８２０は、端末７１０に向かうビーム６０と、端末７２０に向かうビーム７０と、をそれぞれ形成するために用いられる。アレーアンテナ８２０は、垂直偏波を有するアンテナ素子８２１および８２２を備えている。アンテナ素子８２１および８２２は、アンテナ素子８１１および８１２と同様に、通信周波数の０．５波長程度の間隔だけ離して設置されている。
　また、アレーアンテナ８１０および８２０は、アレーアンテナ８１０から端末７１０への電波と、アレーアンテナ８２０から端末７１０への電波と、の干渉の度合いを示すフェージング相関、および、アレーアンテナ８１０から端末７２０への電波と、アレーアンテナ８２０から端末７２０への電波と、の干渉に度合いを示すフェージング相関を、一定レベルまで低めるのに必要な設置間隔だけ離して設置されている。端末７１０および７２０との通信を成立させるために必要となる設置間隔は、一般的に、通信周波数の１０波長程度である。また、アレーアンテナ８１０および８２０は、それぞれ処理部８３０に接続されている。
　処理部８３０は、アレーアンテナ８１０および８２０のそれぞれを用いて、端末７１０に向かうビーム６０と端末７２０に向かうビーム７０とを形成する。
　処理部８３０は、アレーアンテナ８１０から端末７１０に向かうビーム６０を形成して、端末７１０との通信情報のうちの情報系列６１を端末７１０に送信するとともに、アレーアンテナ８２０から端末７１０に向かうビーム６０を形成して、端末７１０との通信情報のうち情報系列６１以外の情報系列６２を端末７１０に送信する。すなわち、処理部８３０は、アレーアンテナ８１０および８２０のそれぞれから端末７１０に向かうビーム６０を形成することによって、情報系列６１および６２を空間多重して端末７１０に送信する。
　また、処理部８３０は、アレーアンテナ８１０から端末７２０に向かうビーム７０を形成して、端末７２０との通信情報のうちの情報系列７１を端末７２０に送信するとともに、アレーアンテナ８２０から端末７２０に向かうビーム７０を形成して、端末７１０との通信情報のうち情報系列７１以外の情報系列７２を端末７２０に送信する。すなわち、処理部８３０は、アレーアンテナ８１０および８２０のそれぞれから端末７２０に向かうビーム７０を形成することによって、情報系列７１および７２を空間多重して端末７２０に送信する。
　図２は、無線通信装置８００の構成例を示すブロック図である。
　図２には、図１に示したアレーアンテナ８１０および８２０と処理部８３０とが示されている。処理部８３０は、符号化部８４１および８４２と、ビーム形成部８５１、８５２、８６１および８６２と、を含む。
　符号化部８４１は、ビーム形成部８５１および８５２に接続され、符号化部８４２は、ビーム形成部８６１および８６２に接続される。符号化部８４１には、端末７１０宛ての送信情報が入力され、符号化部８４２には、端末７２０宛ての送信情報が入力される。
　符号化部８４１は、端末７１０宛ての送信情報を、情報系列６１および６２に分割して、情報系列６２を示す信号をビーム形成部８５１に供給し、情報系列６１を示す信号をビーム形成部８５２に供給する。
　符号化部８４２は、端末７２０宛ての送信情報を、情報系列７１および７２に分割して、情報系列７１を示す信号をビーム形成部８６１に供給し、情報系列７２を示す信号をビーム形成部８６２に供給する。
　ビーム形成部８５１および８６１は、アレーアンテナ８２０を構成するアンテナ素子８２１および８２２に接続されている。ビーム形成部８５２および８６２は、アレーアンテナ８１０を構成するアンテナ素子８１１および８１２に接続されている。
　ビーム形成部８５１は、アレーアンテナ８２０から端末７１０に向かうビーム６０を形成するためのアンテナウェイトを算出する。そして、ビーム形成部８５１は、そのアンテナウェイトを、端末７１０宛ての情報系列６２を示す信号に掛けることによって、アレーアンテナ８２０から端末７１０に情報系列６２を送信する。
　ビーム形成部８５２は、アレーアンテナ８１０から端末７１０に向かうビーム６０を形成するためのアンテナウェイトを算出する。そして、ビーム形成部８５２は、そのアンテナウェイトを、端末７１０宛ての情報系列６１を示す信号に掛けることによって、アレーアンテナ８１０から端末７１０に情報系列６１を送信する。
　ビーム形成部８６１は、アレーアンテナ８２０から端末７２０に向かうビーム７０を形成するためのアンテナウェイトを算出する。そして、ビーム形成部８６１は、そのアンテナウェイトを、端末７２０宛ての情報系列７２を示す信号に掛けることによって、アレーアンテナ８２０から端末７２０に情報系列７２を送信する。
　ビーム形成部８６２は、アレーアンテナ８１０から端末７２０に向かうビーム７０を形成するためのアンテナウェイトを算出する。そして、ビーム形成部８６２は、そのアンテナウェイトを、端末７２０宛ての情報系列７１を示す信号に掛けることによって、アレーアンテナ８１０から端末７２０に情報系列７１を送信する。
　よって、無線通信装置８００は、アレーアンテナ８１０および８２０ごとに、互いに独立した情報系列を同一の端末７１０および７２０にそれぞれ送信してＭＩＭＯ通信を行う。
特表２０１０－５０８７０３号公報
　特許文献１に記載の中継器では、互いに同じ偏波を有する複数のアンテナ素子が備えられたアレーアンテナが、第１および第２の送信アンテナとして用いられることも可能である。この場合、特許文献１に記載の中継器は、例えば、図１に示した無線通信装置８００として用いられることも可能である。
　無線通信装置８００として用いられる中継器では、アレーアンテナ８１０および８２０にそれぞれ備えられたアンテナ素子同士の有する偏波が同じである。このため、アレーアンテナ８１０および８２０が近接する場合には、別々のアレーアンテナ８１０および８２０から同一の端末７１０または７２０へ向けて送信される電波間のフェージング相関が高くなってしまう。
　アレーアンテナ８１０および８２０間の設置間隔を広くするほど、別々のアレーアンテナ８１０および８２０から同一の端末７１０または７２０へ向けて送信される電波間のフェージング相関は低くなるが、端末７１０または７２０との通信を確立するには、一般的に、通信周波数の１０波長程度の設置間隔が必要となる。このため、複数のアンテナを用いて通信を行う無線通信装置を小型化するのが困難であったという問題があった。
　本発明の目的は、上記した課題を解決する無線通信装置、無線通信システムおよび通信方法を提供することにある。
　本発明の無線通信装置は、複数のアンテナを含み、複数の端末のそれぞれと通信を行う無線通信装置であって、前記アンテナのそれぞれは、所定の偏波を有する所定アンテナ素子と、前記所定の偏波と直交または略直交する偏波を有する特定アンテナ素子と、を備え、前記端末ごとに、当該端末宛ての送信情報を、所定送信情報と当該所定送信情報以外の特定送信情報とに分割する分割手段と、前記端末ごとに、前記所定アンテナ素子から当該端末に当該端末宛ての前記所定送信情報を送信する所定送信手段と、前記端末ごとに、前記特定アンテナ素子から当該端末に当該端末宛ての前記特定送信情報を送信する特定送信手段と、を含む。
　本発明の無線通信システムは、複数のアンテナを含む無線通信装置と複数の端末とを有する無線通信システムであって、前記アンテナのそれぞれは、所定の偏波を有する所定アンテナ素子と、前記所定の偏波と直交または略直交する特定の偏波を有する特定アンテナ素子と、を備え、前記無線通信装置は、前記端末ごとに、当該端末宛ての送信情報を、所定送信情報と当該所定送信情報以外の特定送信情報とに分割する分割手段と、前記端末ごとに、前記所定アンテナ素子から当該端末に当該端末宛ての所定送信情報を送信する所定送信手段と、前記端末ごとに、前記特定アンテナ素子から当該端末に当該端末宛ての特定送信情報を送信する特定送信手段と、を含み、前記端末のそれぞれは、前記所定アンテナ素子から当該端末に送信された所定送信情報と、前記特定アンテナ素子から当該端末に送信された特定送信情報と、をそれぞれ受信する。
　本発明の通信方法は、複数のアンテナを含む無線通信装置と複数の端末との間で通信を行う通信方法であって、前記アンテナのそれぞれは、所定の偏波を有する所定アンテナ素子と、前記所定の偏波と直交または略直交する特定の偏波を有する特定アンテナ素子と、を備え、前記端末宛ての送信情報を、当該端末ごとに所定送信情報と当該所定送信情報以外の特定送信情報とに分割し、前記所定送信情報を前記所定アンテナ素子から前記端末に送信し、前記特定送信情報を前記特定アンテナ素子から前記端末に送信する。
　本発明によれば、複数のアンテナを用いて通信を行う無線通信装置を小型化することが可能になる。
垂直偏波のアンテナを２つ備える無線通信装置を説明するための図である。 無線通信装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における無線通信システムを示すブロック図である。 無線通信システムに用いられる無線通信装置の構成例を示すブロック図である。 無線通信装置と通信を行う端末の構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態における無線通信装置の構成例を示す図である。 無線通信装置と通信を行う端末の構成例を示すブロック図である。
　以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。
　図３は、本発明の第１の実施形態における無線通信システムを示すブロック図である。
　無線通信システムは、高速データ通信を行う通信システムである。無線通信システムは、複数のアンテナを含む無線通信装置１００と、端末３１０および端末３２０と、を備えている。
　本実施形態では、無線通信装置１００は、マルチユーザＭＩＭＯ通信を行う下り回線の基地局である。無線通信装置１００は、アレーアンテナ（ＡＮＴ１）１１０と、アレーアンテナ（ＡＮＴ２）１２０と、処理部２００と、を備える。また、図３には、アレーアンテナ１１０および１２０にて形成されるビーム１０および２０の放射パターンが概念的に示されている。
　アレーアンテナ１１０および１２０は、一般的に複数のアンテナと呼ぶことができる。
　アレーアンテナ１１０および１２０のそれぞれは、所定の偏波を有するアンテナ素子１１２および１２２と、所定の偏波と直交または略直交する特定の偏波を有するアンテナ素子１１１および１２１と、を備える。本実施形態では、所定の偏波として、地面に対し水平方向の直線偏波（以下「水平偏波」と称する。）が用いられ、特定の偏波として、垂直偏波が用いられる。なお、所定の偏波と特定の偏波とは、それぞれ水平偏波と垂直偏波とに限定されず、互いに直交または略直交していればよい。
　アンテナ素子１１２および１２２は、一般的に所定アンテナ素子と呼ぶことができる。また、アンテナ素子１１１および１２１は、一般的に特定アンテナ素子と呼ぶことができる。
　本実施形態では、アレーアンテナ１１０は、一定方向に配列された複数のアンテナ素子１１１と、アンテナ素子１１１が配列された方向と同一方向に配列された複数のアンテナ素子１１２と、を備える。アンテナ素子１１１のそれぞれは、端末３１０および３２０との無線通信に用いられる通信周波数の０．５波長程度の間隔で配置され、互いに同一の垂直偏波の電磁波（無線信号）を送受信する。また、アンテナ素子１１２のそれぞれは、通信周波数の０．５波長程度の間隔で配置され、互いに同一の水平偏波の電磁波を送受信する。
　また、アレーアンテナ１２０は、アレーアンテナ１１０と同様に、一定方向に配列された複数のアンテナ素子１２１と、アンテナ素子１２１が配列された方向と同一方向に配列された複数のアンテナ素子１２２と、を備える。アンテナ素子１２１のそれぞれは、通信周波数の０．５波長程度の間隔で配置され、互いに同一の垂直偏波の電磁波を送受信する。また、アンテナ素子１２２のそれぞれは、通信周波数の０．５波長程度の間隔で配置され、互いに同一の水平偏波の電磁波を送受信する。
　アレーアンテナ１１０とアレーアンテナ１２０とは、通信周波数の０．５波長程度だけ離して設置される。これにより、アンテナ素子１１１および１２１と、アンテナ素子１１２および１２２と、のそれぞれ組合せによって、ビーム１０および２０をそれぞれ形成することが可能になる。
　処理部２００は、アレーアンテナ１１０および１２０から端末３１０に向かう垂直偏波および水平偏波のビーム１０と、アレーアンテナ１１０および１２０から端末３２０に向かう垂直偏波および水平偏波のビーム２０と、をそれぞれ形成する。
　処理部２００は、垂直偏波および水平偏波のビーム１０を形成することにより、端末３１０宛ての送信情報のうちの情報系列１１と情報系列１１以外の情報系列１２とを空間多重して端末３１０にそれぞれ送信する。なお、送信情報とは、無線通信装置１００から端末３１０または３２０の方向へ送信される情報のことをいう。また、処理部２００は、垂直偏波および水平偏波のビーム２０を形成することにより、端末３２０宛ての送信情報のうちの情報系列２１と情報系列２１以外の情報系列２２とを空間多重して端末３２０にそれぞれ送信する。
　端末３１０および３２０は、一般的に複数の端末と呼ぶことができる。
　端末３１０および３２０のそれぞれは、無線通信装置１００と通信を行う。無線端末３１０および３２０のそれぞれは、互いに同一構成であり、複数の端末アンテナを備える。
　端末３１０および３２０のそれぞれは、アレーアンテナ１１０および１２０から送信された所定送信情報と特定送信情報とをそれぞれ受信する。本実施形態では、端末３１０に送信される所定送信情報および特定送信情報が、それぞれ情報系列１１および情報系列１２である。また、端末３２０に送信される所定送信情報および特定送信情報が、それぞれ情報系列２１および情報系列２２である。
　また、端末３１０および３２０のそれぞれは、他の端末３２０または３１０宛ての端末情報を、所定端末情報と所定端末情報以外の特定端末情報とに分割する。なお、端末情報とは、端末３１０または３２０から無線通信装置１００の方向へ送信される情報のことをいう。他の端末３２０または３１０宛ての端末情報は、一方の端末（例えば３１０）から無線通信装置１００を中継して他の端末（例えば端末３２０）に送られるが、ここでは無線通信装置１００から他の端末の方向へ送信されるときには送信情報と呼ぶ。そして、端末３１０および３２０のそれぞれは、複数の端末アンテナのうち所定端末アンテナから無線通信装置１００に所定端末情報を送信し、所定端末アンテナ以外の特定端末アンテナから無線通信装置１００に特定端末情報を送信する。
　図４は、無線通信装置１００の構成例を示すブロック図である。
　図４には、アレーアンテナ１１０および１２０と処理部２００とが示されている。処理部２００は、分割部２１０と、送信部２２０と、送信部２３０と、を備える。送信部２２０は、ビーム形成部２２１および２２２を備える。送信部２３０は、ビーム形成部２３１および２３２を備える。
　分割部２１０は、一般的に分割手段と呼ぶことができる。
　分割部２１０は、端末３１０および３２０ごとに、端末３１０または３２０宛ての送信情報を、所定送信情報と所定送信情報以外の特定送信情報とに分割する。
　本実施形態では、分割部２１０は、端末３１０宛ての送信情報を、情報系列１１と情報系列１２とに分割する。また、分割部２１０は、端末３２０宛ての送信情報を、情報系列２１と情報系列２２とに分割する。
　分割部２１０は、符号化部２１１および２１２を備える。符号化部２１１および２１２は、例えば、ＭＩＭＯエンコーダ（Ｅｎｃｏｄｅｒ）により実現される。符号化部２１１には、端末３１０宛ての送信情報が入力される。符号化部２１２には、端末３２０宛ての送信情報が入力される。
　符号化部２１１は、端末３１０宛ての送信情報を受け付けると、その送信情報を、情報系列１１と情報系列１１以外の情報系列１２とに分割する。符号化部２１１は、情報系列１１を示す信号をビーム形成部２２１に供給し、情報系列１２を示す信号をビーム形成部２３１に供給する。
　符号化部２１２は、端末３２０宛ての送信情報を受け付けると、その送信情報を、情報系列２１と情報系列２１以外の情報系列２２とに分割する。符号化部２１２は、情報系列２１を示す信号をビーム形成部２２２に供給し、情報系列２２を示す信号をビーム形成部２３２に供給する。
　送信部２２０は、一般的に所定送信手段と呼ぶことができる。
　送信部２２０は、端末３１０および３２０ごとに、アレーアンテナ１１０および１２０のそれぞれに備えられたアンテナ素子１１２および１２２から端末３１０または３２０に対し、端末３１０または３２０宛ての情報系列１１または２１を送信する。すなわち、送信部２２０は、アンテナ素子１１２および１２２から端末３１０に情報系列１１を送信するとともに、アンテナ素子１１２および１２２から端末３２０に情報系列２１を送信する。
　ビーム形成部２２１および２２２は、アンテナ素子１１２の各々とアンテナ素子１２２の各々とに接続される。ビーム形成部２２１および２２２は、ビームフォーマにより実現される。
　ビーム形成部２２１は、情報系列１１を示す信号に対し、アンテナ素子１１２および１２２のそれぞれから出力される送信信号が水平偏波のビーム１０を形成するように処理を施す。
　本実施形態では、ビーム形成部２２１は、アンテナ素子１１２および１２２から端末３１０に向かう水平偏波のビーム１０を形成するためのアンテナウェイト（以下「第１送信重み係数」を算出する。ビーム形成部２２１は、例えば、端末３１０からのチャネル情報（ＣＳＩ:　Channel　State　Information）に基づいて第１送信重み係数を算出する。
　また、ビーム形成部２２１は、符号化部２１１から、情報系列１１を示す信号を受け付けると、その情報系列１１を示す信号に第１送信重み係数を乗算して、その乗算された情報系列１１を示す信号を、アンテナ素子１１２および１２２のそれぞれに出力する。よって、ビーム形成部２２１は、水平偏波のビーム１０を形成して、アンテナ素子１１２および１２２から端末３１０に情報系列１１を送信する。
　ビーム形成部２２２は、情報系列２１を示す信号に対し、アンテナ素子１１２および１２２のそれぞれから出力される送信信号が水平偏波のビーム２０を形成するように処理を施す。
　本実施形態では、ビーム形成部２２２は、アンテナ素子１１２および１２２から端末３２０に向かう水平偏波のビーム２０を形成するためのアンテナウェイト（以下「第２送信重み係数」と称する。）を算出する。ビーム形成部２２２は、例えば、端末３２０からのチャネル情報に基づいて第２送信重み係数を算出する。
　また、ビーム形成部２２２は、符号化部２１２から、情報系列２１を示す信号を受け付けると、その情報系列２１を示す信号に第２送信重み係数を乗算して、その乗算された情報系列２１を示す信号を、アンテナ素子１１２および１２２のそれぞれに出力する。よって、ビーム形成部２２２は、水平偏波のビーム２０を形成して、アンテナ素子１１２および１２２から端末３２０に、情報系列２１を送信する。なお、ビーム形成部２２２から出力される信号は、ビーム形成部２２１から出力される信号と合成されて、アンテナ素子１１２および１２２に供給される。
　送信部２３０は、一般的に特定送信手段と呼ぶことができる。
　送信部２３０は、端末３１０および３２０ごとに、アレーアンテナ１１０および１２０のそれぞれに備えられたアンテナ素子１１１および１２１から端末３１０または３２０に対し、端末３１０または３２０宛ての情報系列１２または２２を送信する。すなわち、送信部２３０は、アレーアンテナ１１０および１２０内のアンテナ素子１１１および１２１から、情報系列１２を端末３１０送信するとともに、アンテナ素子１１１および１２１から、情報系列２２を端末３２０に送信する。
　ビーム形成部２３１および２３２は、アンテナ素子１１１の各々とアンテナ素子１２１の各々とに接続される。ビーム形成部２３１および２３２は、ビームフォーマにより実現される。
　ビーム形成部２３１は、情報系列１２を示す信号に対し、アンテナ素子１１１および１２１のそれぞれから出力される送信信号が垂直偏波のビーム１０を形成するように信号処理を施す。
　本実施形態では、ビーム形成部２３１は、アンテナ素子１１１および１２１から端末３１０に向かう垂直偏波のビーム１０を形成するためのアンテナウェイト（以下「第３送信重み係数」と称する。）を算出する。ビーム形成部２３１は、例えば、端末３１０からのチャネル情報に基づいて第３送信重み係数を算出する。
　また、ビーム形成部２３１は、符号化部２１１から、情報系列１２を示す信号を受け付けると、その情報系列１２を示す信号に第３送信重み係数を乗算して、その乗算された情報系列１２を示す信号を、アンテナ素子１１１および１２１のそれぞれに出力する。よって、ビーム形成部２３１は、垂直偏波のビーム１０を形成して、アンテナ素子１１１および１２１から端末３１０に情報系列１２を送信する。
　ビーム形成部２３２は、情報系列２２を示す信号に対し、アンテナ素子１１１および１２１のそれぞれから出力される送信信号が垂直偏波のビーム２０を形成するように信号処理を施す。
　本実施形態では、ビーム形成部２３２は、アンテナ素子１１１および１２１から端末３２０に向かう垂直偏波のビーム２０を形成するためのアンテナウェイト（以下「第４送信重み係数」と称する。）を算出する。ビーム形成部２３２は、例えば、端末３２０からのチャネル情報に基づいて第４送信重み係数を算出する。
　また、ビーム形成部２３２は、符号化部２１２から、情報系列２２を示す信号を受け付けると、その情報系列２２を示す信号に第４送信重み係数を乗算して、その乗算された情報系列２２を示す信号を、アンテナ素子１１１および１２１のそれぞれに出力する。よって、ビーム形成部２３２は、垂直偏波のビーム２０を形成して、アンテナ素子１１１および１２１から端末３２０に情報系列２２を送信する。なお、ビーム形成部２３２から出力される信号は、ビーム形成部２３１から出力される信号と合成されて、アンテナ素子１１１および１２１に供給される。
　図５は、端末３１０の構成例を示すブロック図である。
　端末３１０は、アンテナ３１１およびアンテナ３１２と、復号部３１３と、を備える。
　アンテナ３１１および３１２は、一般的に複数の端末アンテナと呼ぶことができる。
　アンテナ３１１および３１２のそれぞれは、アンテナ素子１１２および１２２から送信された水平偏波の電磁波と、アンテナ素子１１１および１２１から送信された垂直偏波の電磁波と、がそれぞれ含まれる無線信号を受信するために用いられる。なお、アンテナ３１１および３１２の有する偏波は、特に限定されない。
　本実施形態では、アンテナ３１１および３１２のそれぞれは、アンテナ素子１１２および１２２から送信された情報系列１１と、アンテナ素子１１１および１２１から送信された情報系列１２と、がそれぞれ含まれる無線信号を受信する。アンテナ３１１および３１２は、復号部３１３にそれぞれ接続される。
　復号部３１３は、アンテナ３１１にて受信された無線信号（以下「受信信号」と称する。）と、アンテナ３１２にて受信された受信信号と、に基づいて情報系列１１および１２を復号する。復号部３１３は、例えば、ゼロフォーシング（ＺＦ：Zero　Forcing）、最小自乗平均誤差（ＭＭＳＥ：Minimum　Mean　Squared　Error）、干渉キャンセラ（ＩＣ：Interference　Canceller）または最尤推定検出（ＭＬＤ：Maximum　Likelihood　Detection）などの処理により、情報系列１１および１２を復号する。
　本実施形態では、復号部３１３は、無線通信装置１００からのチャネル情報などを用いて情報系列１１および１２を抽出するためのＺＦウェイト行列（以下「ＺＦ重み係数」と称する。）を算出する。そして、復号部３１３は、そのＺＦ重み係数と、アンテナ３１１および３１２にて受信されたそれぞれの受信信号と、を用いて、情報系列１１および１２を抽出する。
　また、復号部３１３は、その抽出された情報系列１１と情報系列１２とを、１つの情報系列に復元する。復号部３１３は、例えば、ＭＩＭＯデコーダ（Ｄｅｃｏｄｅｒ）により実現される。
　第１の実施形態によれば、アレーアンテナ１１０および１２０のそれぞれが、所定の偏波を有する所定アンテナ素子１１２または１２２と、所定の偏波と直交または略直交する偏波を有する特定アンテナ素子１１１または１２１と、を備える。そして、送信部２２０が、端末３１０および３２０ごとに、所定アンテナ素子１１２および１２２から端末３１０または３２０に、端末３１０または３２０宛ての所定送信情報を送信する。また、送信部２３０が、端末３１０および３２０ごとに、特定アンテナ素子１１１および１２１から端末３１０または３２０に、端末３１０または３２０宛ての所定送信情報以外の特定送信情報を送信する。
　このため、無線通信装置１００では、アレーアンテナ１１０および１２０間のフェージング相関が低減され、アレーアンテナ１１０および１２０を近接して設置することが可能となる。アレーアンテナ１１０および１２０が近接して設置される無線通信装置１００では、アレーアンテナ１１０内の所定アンテナ素子１１２と、アレーアンテナ１２０内の所定アンテナ素子１２２と、を用いて、端末３１０および３２０の各方向にビームを形成することができる。これとともに、アレーアンテナ１１０内の特定アンテナ素子１１１と、アレーアンテナ１２０内の特定アンテナ素子１２１と、が近接するため、無線通信装置１００は、特定アンテナ素子１１１および１２１を用いて、端末３１０および３２０の各方向にビームを形成することができる。
　また、アレーアンテナ１１０内の所定アンテナ素子１１２から送信される電磁波の偏波と、アレーアンテナ１２０内の特定アンテナ素子１２１から送信される電磁波の偏波とは、互いに直交または略直交する。このため、所定アンテナ素子１１２と特定アンテナ素子１２１とが近接しても、アレーアンテナ１１０および１２０間のフェージング相関はほとんど大きくならない。同様に、特定アンテナ素子１１１と所定アンテナ素子１２２とが近接しても、フェージング相関はほとんど大きくならない。
　したがって、無線通信装置１００では、アレーアンテナ１１０および１２０間のフェージング相関を増大させることなく、アレーアンテナ１１０および１２０を近接して設置することが可能となる。このため、無線通信装置１００の小型化を実現することができる。
　例えば、無線通装置１００では、アレーアンテナ１１０および１２０間の設置間隔を送信周波数の０．５波長から１．０波長程度に近接してアレーアンテナ１１０および１２０を配置することが可能となる。このため、無線通信装置１００では、図１に示した無線通信装置８００よりも、アレーアンテナ１１０および１２０間の設置間隔を狭めることが可能となる。よって、無線通信装置１００は、コンパクトなアンテナ配置で、マルチユーザＭＩＭＯ通信を行うことができる。
　また、第１の実施形態では、２つのアレーアンテナ１１０および１２０が用いられる例について説明したが、３つ以上のアレーアンテナが用いられてもよい。この場合、送信部２２０は、３つ以上のアレーアンテナが備える所定アンテナ素子のそれぞれに接続され、送信部２３０は、３つ以上のアレーアンテナが備える特定アンテナ素子のそれぞれに接続される。
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
　図６は、第２の実施形態における無線通信装置１０１の構成例を示す図である。
　無線通信装置１０１は、端末３１０および３２０からそれぞれ送信された端末情報を受信する上り回線の基地局である。本実施形態では、端末３１０が、他の端末３２０宛ての第１端末情報のうち第１所定端末情報と、第１所定端末情報以外の第１特定端末情報と、をそれぞれ無線通信装置１０１に送信する。また、端末３２０は、他の端末３１０宛ての第２端末情報のうち第２所定端末情報と、第２所定端末情報以外の第２特定端末情報と、をそれぞれ無線通信装置１０１に送信する。
　無線通信装置１０１は、アレーアンテナ１１０および１２０と、処理部４００と、を備える。処理部４００は、受信部４１０と、受信部４２０と、合成部４３０と、を備える。合成部４３０は、復号部４３１および４３２を備える。なお、アレーアンテナ１１０および１２０は、図３および図４で述べた構成と同様である。そのため、図６では、図３および図４と同一の符号を付してアレーアンテナ１１０および１２０についての説明を省略する。
　受信部４１０は、一般的に所定受信手段と呼ぶことができる。
　受信部４１０は、端末３１０および３２０ごとに、端末３１０または３２０から送信された第１または第２所定端末情報と、第１または第２特定端末情報と、の水平偏波成分が含まれる所定合成情報をアンテナ素子１１２および１２２にて受信する。
　すなわち、受信部４１０は、端末３１０から送信された第１所定端末情報および第１特定端末情報の水平偏波成分が含まれる所定合成情報（以下「第１所定合成信号」と称する。）をアンテナ素子１１２および１２２にて受信する。また、受信部４１０は、端末３２０から送信された第２所定端末情報および第２特定端末情報の水平偏波成分が含まれる所定合成情報（以下「第２所定合成信号」と称する。）をアンテナ素子１１２および１２２にて受信する。
　受信部４１０は、ビーム形成部４１１および４１２を備える。ビーム成形部４１１および４１２は、アンテナ素子１１２の各々とアンテナ素子１２２の各々とに接続される。ビーム形成部４１１および４１２は、ビームフォーマにより実現される。
　ビーム形成部４１１は、アンテナ素子１１２および１２２のそれぞれを用いて、第１所定合成信号を抽出する処理を施す。
　本実施形態では、ビーム形成部４１１は、アンテナ素子１１２および１２２のそれぞれを用いて水平偏波の受信ビーム１０を形成するためのアンテナウェイト（以下「第１受信重み係数」と称する。）を算出する。ビーム形成部４１１は、例えば、端末３１０からのチャネル情報に基づいて第１受信重み係数を算出する。
　また、ビーム形成部４１１は、アンテナ素子１１２および１２２のそれぞれから受信された水平偏波の受信信号を受け付けると、その受信信号に第１受信重み係数を乗算して、第１所定合成信号を抽出する。よって、ビーム形成部４１１は、水平偏波の受信ビーム１０を形成して、第１所定合成信号を受信する。また、ビーム形成部４１１は、その受信された第１所定合成信号を復号部４３１に供給する。
　ビーム形成部４１２は、アンテナ素子１１２および１２２のそれぞれを用いて、第２所定合成信号を抽出する処理を施す。
　本実施形態では、ビーム形成部４１２は、アンテナ素子１１２および１２２のそれぞれを用いて水平偏波の受信ビーム２０を形成するためのアンテナウェイト（以下「第２受信重み係数」と称する。）を算出する。ビーム形成部４１２は、例えば、端末３２０からのチャネル情報に基づいて第２受信重み係数を算出する。
　ビーム形成部４１２は、アンテナ素子１１２および１２２のそれぞれから受信された水平偏波の受信信号を受け付けると、その受信信号に第２受信重み係数を乗算して、第２所定合成信号を抽出する。よって、ビーム形成部４１２は、水平偏波の受信ビーム２０を形成して、第２所定合成信号を受信する。また、ビーム形成部４１２は、その受信された第２所定合成信号を復号部４３２に供給する。
　受信部４２０は、一般的に特定受信手段と呼ぶことができる。
　受信部４２０は、端末３１０および３２０ごとに、端末３１０または３２０から送信された第１または第２所定端末情報と第１または第２特定端末情報との垂直偏波成分が含まれた特定合成情報をアンテナ素子１１１および１２１にて受信する。すなわち、受信部４２０は、端末３１０から送信された第１所定端末情報および第１特定端末情報の垂直偏波成分が含まれる特定合成情報（以下「第１特定合成信号」と称する。）をアンテナ素子１１１および１２１にて受信する。また、受信部４２０は、端末３２０から送信された第２所定端末情報および第２特定端末情報の垂直偏波成分が含まれる特定合成情報（以下「第２特定合成信号」と称する。）をアンテナ素子１１１および１２１にて受信する。
　受信部４２０は、ビーム形成部４２１および４２２を備える。ビーム形成部４２１および４２２は、アンテナ素子１１１の各々とアンテナ素子１２１の各々とに接続される。ビーム形成部４２１および４２２は、ビームフォーマにより実現される。
　ビーム形成部４２１は、アンテナ素子１１１および１２１のそれぞれを用いて、第１特定合成信号を抽出する処理を施す。
　本実施形態では、ビーム形成部４２１は、アンテナ素子１１１および１２１のそれぞれを用いて垂直偏波の受信ビーム１０を形成するためのアンテナウェイト（以下「第３受信重み係数」と称する。）を算出する。ビーム形成部４２１は、例えば、端末３１０からのチャネル情報に基づいて第３受信重み係数を算出する。
　ビーム形成部４２１は、アンテナ素子１１１および１２１のそれぞれから受信された垂直偏波の受信信号を受け付けると、その受信信号に第３受信重み係数を乗算して、第１特定合成信号を抽出する。よって、ビーム形成部４２１は、垂直偏波の受信ビーム１０を形成して、第１特定合成信号を受信する。また、ビーム形成部４２１は、その受信された第１特定合成信号を復号部４３１に供給する。
　ビーム形成部４２２は、アンテナ素子１１１および１２１のそれぞれを用いて、端末３２０から送信された第２所定端末情報および第２特定端末情報が含まれる第２特定合成信号を抽出する処理を施す。
　本実施形態では、ビーム形成部４２２は、アンテナ素子１１１および１２１のそれぞれを用いて垂直偏波の受信ビーム２０を形成するためのアンテナウェイト（以下「第４受信重み係数」と称する。）を算出する。ビーム形成部４２２は、例えば、端末３２０からのチャネル情報に基づいて第４受信重み係数を算出する。
　ビーム形成部４２２は、アンテナ素子１１１および１２１のそれぞれから受信された垂直偏波の受信信号を受け付けると、その受信信号に第４受信重み係数を乗算して、第２特定合成信号を抽出する。よって、ビーム形成部４１２は、垂直偏波の受信ビーム２０を形成して、第２特定合成信号を受信する。また、ビーム形成部４１２は、その受信された第２特定合成信号を復号部４３２に供給する。
　合成部４３０は、一般的に合成手段と呼ぶことができる。
　合成部４３０は、端末３１０および３２０ごとに所定の重み係数を保持し、端末３１０または３２０ごとに、所定の重み係数と所定合成情報と特定合成情報とに基づいて所定端末情報と特定端末情報とを算出する。そして、合成部４３０は、その所定端末情報および特定端末情報を合成して他の端末３２０または３１０宛ての端末情報を復元する。
　本実施形態では、合成部４３０は、端末３１０の所定の重み係数を保持し、その重み係数と第１所定合成信号と第１特定合成信号とに基づいて、第１所定端末情報と第１特定端末情報とを算出する。そして、合成部４３０は、その第１所定端末情報および第１特定端末情報を合成して、他の端末３２０宛ての第１端末情報を復元する。
　また、合成部４３０は、端末３２０の所定の重み係数を保持し、その重み係数と第２所定合成信号と第２特定合成信号とに基づいて、第２所定端末情報と第２特定端末情報とを算出する。そして、合成部４３０は、その第２所定端末情報および第２特定端末情報を合成して他の端末３１０宛ての第２端末情報を復元する。
　復号部４３１は、ビーム形成部４１１から供給された第１所定合成信号と、ビーム形成部４２１から供給された第１特定合成信号と、をそれぞれ受け付ける。
　復号部４３１は、第１所定合成信号と第１特定合成信号とを受け付けると、端末３１０から送信された第１所定端末情報と第１特定端末情報とを復号する。復号部４３１は、例えば、ゼロフォーシング、最小自乗平均誤差、干渉キャンセラまたは最尤推定検出などの処理により、第１所定端末情報と第１特定端末情報とを算出する。
　本実施形態では、復号部４３１は、端末３１０からのチャンネル情報に基づいて、第１所定端末情報と第１特定端末情報とを抽出するためのＺＦ（ゼロフォーシング）ウェイト行列（以下「ＺＦ重み係数」と称する。）を算出する。ＺＦ重み係数は、復号部４３１に保持される。このＺＦ重み係数は、一般的に所定の重み係数と呼ぶことができる。なお、所定の重み係数として、例えば、ＭＭＳＥ重み係数（ＭＭＳＥウェイト行列）が用いられても良い。
　また、復号部４３１は、そのＺＦ重み係数と第１所定合成信号と第１特定合成信号とに基づいて、第１所定端末情報と第１特定端末情報とを算出する。復号部４３１は、例えば、次式に基づいて、第１所定端末情報（ｘ１）と第１特定端末情報（ｘ２）を算出する。
　　　　ｘ１　＝　ｗ１１×ｙ１　＋　ｗ１２×ｙ２
　　　　ｘ２　＝　ｗ２１×ｙ１　＋　ｗ２２×ｙ２　　　　・・・式１
　式１では、ｗ１１、ｗ１２、ｗ１３、ｗ１４がＺＦ重み係数であり、ｙ１が第１所定合成信号であり、ｙ２が第１特定合成信号である。
　また、復号部４３１は、その抽出された第１所定端末情報と第１特定端末情報とを合成して、分割前の１つの情報系列である第１端末情報に復元する。復号部４３１は、例えば、ＭＩＭＯデコーダにより実現される。
　復号部４３２は、ビーム形成部４１２から供給された第２所定合成信号と、ビーム形成部４２２から供給された第２特定合成信号と、をそれぞれ受け付ける。
　復号部４３２は、第２所定合成信号と第２特定合成信号とを受け付けると、端末３２０から送信された第２所定端末情報と第２特定端末情報とを復号する。復号部４３２は、例えば、ゼロフォーシングまたは最小自乗平均誤差などの処理により、第２所定端末情報と第２特定端末情報とを抽出する。
　本実施形態では、復号部４３２は、端末３２０からのチャンネル情報に基づいて、第２所定端末情報と第２特定端末情報とを抽出するためのＺＦ重み係数を算出する。そのＺＦ重み係数は、復号部４３２に保持される。このＺＦ重み係数は、一般的に所定の重み係数と呼ぶことができる。
　また、復号部４３２は、式１に示すように、保持されているＺＦ重み係数と第２所定合成信号と第２特定合成信号とに基づいて、第２所定端末情報と第２特定端末情報とを算出する。また、復号部４３２は、その抽出された第２所定端末情報と第２特定端末情報とを、分割前の１つの情報系列である第２端末情報に復元する。復号部４３２は、例えば、ＭＩＭＯデコーダにより実現される。
　図７は、端末３１０の構成例を示すブロック図である。
　端末３１０は、アンテナ３１１および３１２と、符号化部３１４と、を備える。アンテナ３１１および３１２は、符号化部３１４にそれぞれ接続される。
　アンテナ３１１および３１２は、一般的に複数の端末アンテナと呼ぶことができる。アンテナ３１１は、一般的に所定端末アンテナと呼ぶことができる。アンテナ３１２は、一般的に特定端末アンテナと呼ぶことができる。
　本実施形態では、アンテナ３１１および３１２のそれぞれは、一定方向の偏波の電磁波を送信する。なお、アンテナ３１１および３１２から送信された電磁波は、無線通信装置１０１までの伝搬路の途中で障害物などによって乱反射されことが多く、その際に偏波が回転してしまう。このため、アンテナ３１１および３１２から送信された電磁波は、複数の偏波の電磁波が合成された電磁波となって無線通信装置１０１に到達する。
　符号化部３１４は、一般的に端末送信手段と呼ぶことができる。
　符号化部３１４は、他の端末３２０宛ての第１端末情報を、第１所定端末情報と第１所定端末情報以外の第１特定端末情報とに分割し、アンテナ３１１および３１２のうちアンテナ３１１から無線通信装置１０１に第１所定端末情報を送信し、アンテナ３１１以外のアンテナ３１２から無線通信装置１０１に第１特定端末情報を送信する。
　本実施形態では、符号化部３１４には、他の端末３２０宛ての第１端末情報が入力される。符号化部３１４は、他の端末３２０宛ての第１端末情報を受け付けると、その第１端末情報を、第１所定端末情報と第１所定端末情報以外の第１特定端末情報とに分割する。また、符号化部３１４は、アンテナ３１１から無線通信端末１０１に第１所定端末情報を送信し、アンテナ３１２から無線通信端末１０１に第１特定端末情報を送信する。符号化部３１４は、例えば、ＭＩＭＯエンコーダである。
　第２の実施形態によれば、アレーアンテナ１１０および１２０のそれぞれが、所定の偏波を有する所定アンテナ素子１１２または１２２と、所定の偏波と直交または略直交する特定の偏波を有する特定アンテナ素子１１１または１２２と、を備える。そして、受信部４１０が、端末３１０および３２０ごとに、端末３１０または３２０から送信された所定端末情報と特定端末情報との所定の偏波成分が含まれる所定合成情報を、アレーアンテナ１１０および１２０内の所定アンテナ素子１１２および１２２にて受信する。また、受信部４２０が、端末３１０および３２０ごとに、端末３１０または３２０から送信された所定端末情報と特定端末情報との特定の偏波成分が含まれる特定合成情報を、アレーアンテナ１１０および１２０内の特定アンテナ素子１１１および１１２にて受信する。
　このため、無線通信装置１０１は、端末３１０および３２０ごとの所定合成情報と特定合成情報とを、互いに直交または略直交する偏波でそれぞれ受信することにより、互いに相関性の低い所定合成情報と特定合成情報とを取得することができる。
　図１に示した無線通信システムでは、２つの端末アンテナを備える端末７１０が、一方の端末アンテナから所定端末情報を、他方の端末アンテナから特定端末情報をそれぞれ送信した場合、無線通信装置８００は、アレーアンテナ８１０および８２０ごとに、第１所定端末情報と第１特定端末情報とを含む合成信号を受信する。
　無線通信装置８００では、アレーアンテナ８１０および８２０にそれぞれ備えられたアンテナ素子同士が互いに同一の偏波を有するため、アレーアンテナ８１０にて受信された所定合成信号と、アレーアンテナ８２０にて受信された特定合成信号との相関性が高くなってしまう。所定合成信号と特定合成信号との相関性が高まるほど、所定合成信号および特定合成信号に含まれる所定端末情報と特定端末情報との信号成分を精度よく分離することが困難になる。
　このため、無線通信装置８００では、アレーアンテナ８１０および８２０間の設置間隔を広げることにより、所定合成信号と特定合成信号との相関性を低めている。
　一方、第２の実施形態では、無線通信装置１０１が、所定アンテナ素子１１２および１２２と、これらと直交または略直交する特定の偏波を有する特定アンテナ素子１１１および１２１とを用いて、所定端末情報と特定端末情報とが含まれる合成信号を、別々に受信する。このため、所定アンテナ素子１１２および１２２にて受信された所定の偏波成分の所定合成信号と、特定アンテナ素子１１１および１２１にて受信された特定の偏波成分の特定合成信号との相関性を低めることが可能になる。
　したがって、無線通信装置１０１では、アレーアンテナ１１０および１２０が近接しても、相関性の低い所定合成信号と特定合成信号とを受信することが可能となる。
　また、第２の本実施形態では、合成部４３０が、端末３１０および３２０ごとに所定の重み係数を保持し、端末３１０および３２０ごとに、所定の重み係数と所定合成情報と特定合成情報とに基づいて所定端末情報と特定端末情報とを算出し、その所定端末情報および特定端末情報を合成して他の端末３２０または３１０宛ての端末情報を復元する。
　このため、無線通信装置１０１は、相関性の低い所定合成情報と特定合成情報とを用いることにより、端末３１０または３２０から送信された所定端末情報および特定端末情報を端末情報に復元することができる。
　したがって、第１および第２の実施形態によれば、互いに近接したアレーアンテナ１１０および１２０を用いて、端末３１０および３２０のそれぞれと通信を行うことができる。すなわち、無線通信装置１００および１０１をコンパクトにしつつ、端末３１０および３２０のそれぞれとＭＩＭＯ通信を実現することができる。
　なお、本発明の第２の実施形態では、２つのアレーアンテナ１１０および１２０が用いられる例について説明したが、３つ以上のアレーアンテナが用いられてもよい。この場合、受信部４１０は、３つ以上のアレーアンテナが備える所定アンテナ素子のそれぞれに接続され、受信部４２０は、３つ以上のアレーアンテナが備える特定アンテナ素子のそれぞれに接続される。
　以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
　この出願は、２０１０年６月１４日に出願された日本出願特願２０１０－１３５１４５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１００、１０１　無線通信装置
　１１０、１２０　アレーアンテナ
　１１１、１１２、１２１、１２２　アンテナ素子
　２００、４００　処理部
　２１０　分割部
　２１１、２１２、３１４　符号化部
　２２０、２３０　送信部
　２２１、２２２、２３１、２３２、４１１、４１２、４２１、４２２　ビーム形成部
　３１０、３２０　端末
　３１１、３１２　アンテナ
　３１３、４３１、４３２　復号部
　４１０、４２０　受信部
　４３０　合成部

Claims (7)

  1. 　複数のアンテナを含み、複数の端末のそれぞれと通信を行う無線通信装置であって、
    　前記アンテナのそれぞれは、所定の偏波を有する所定アンテナ素子と、前記所定の偏波と直交または略直交する特定の偏波を有する特定アンテナ素子と、を備え、
    　前記端末ごとに、当該端末宛ての送信情報を、所定送信情報と当該所定送信情報以外の特定送信情報とに分割する分割手段と、
    　前記端末ごとに、前記所定アンテナ素子から当該端末に当該端末宛ての前記所定送信情報を送信する所定送信手段と、
    　前記端末ごとに、前記特定アンテナ素子から当該端末に当該端末宛ての前記特定送信情報を送信する特定送信手段と、を含む無線通信装置。
  2. 　前記端末のそれぞれは、複数の端末アンテナと、他の端末宛ての端末情報を、所定端末情報と当該所定端末情報以外の特定端末情報とに分割し、前記端末アンテナのうち所定端末アンテナから前記無線通信装置に当該所定端末情報を送信し、前記所定端末アンテナ以外の特定端末アンテナから当該無線通信装置に当該特定端末情報を送信する端末送信手段と、を含むものであり、
    　前記端末ごとに、当該端末から送信された所定端末情報と特定端末情報との前記所定の偏波成分が含まれる所定合成情報を、前記所定アンテナ素子にて受信する所定受信手段と、
    　前記端末ごとに、当該端末から送信された所定端末情報と特定端末情報との前記特定の偏波成分が含まれる特定合成情報を、前記特定アンテナ素子にて受信する特定受信手段と、
    　前記端末ごとに、所定の重み係数を保持し、当該端末ごとに、前記所定の重み係数と前記所定合成情報と前記特定合成情報とに基づいて前記所定端末情報と前記特定端末情報とを算出し、当該所定端末情報と当該特定端末情報とを合成して前記端末情報を復元する合成手段と、をさらに含む請求項１記載の無線通信装置。
  3. 　前記所定の重み係数は、ＺＦ重み係数またはＭＭＳＥ重み係数である、請求項２記載の無線通信装置。
  4. 　複数のアンテナを含む無線通信装置と複数の端末とを有する無線通信システムであって、
    　前記アンテナのそれぞれは、所定の偏波を有する所定アンテナ素子と、前記所定の偏波と直交または略直交する特定の偏波を有する特定アンテナ素子と、を備え、
    　前記無線通信装置は、
    　前記端末ごとに、当該端末宛ての送信情報を、所定送信情報と当該所定送信情報以外の特定送信情報とに分割する分割手段と、
    　前記端末ごとに、前記所定アンテナ素子から当該端末に当該端末宛ての前記所定送信情報を送信する所定送信手段と、
    　前記端末ごとに、前記特定アンテナ素子から当該端末に当該端末宛ての前記特定送信情報を送信する特定送信手段と、を含み、
    　前記端末のそれぞれは、前記所定アンテナ素子から当該端末に送信された所定送信情報と、前記特定アンテナ素子から当該端末に送信された特定送信情報と、をそれぞれ受信する、無線通信システム。
  5. 　前記端末のそれぞれは、
    　複数の端末アンテナと、
    　他の端末宛ての端末情報を、所定端末情報と当該所定端末情報以外の特定端末情報とに分割し、前記端末アンテナのうち所定端末アンテナから前記無線通信装置に当該所定端末情報を送信し、前記所定端末アンテナ以外の特定端末アンテナから当該無線通信装置に当該特定端末情報を送信する端末送信手段と、を含み、
    　前記無線通信装置は、
    　前記端末ごとに、当該端末から送信された所定端末情報と特定端末情報との前記所定の偏波成分が含まれる所定合成情報を、前記所定アンテナ素子にて受信する所定受信手段と、
    　前記端末ごとに、当該端末から送信された所定端末情報と特定端末情報との前記特定の偏波成分が含まれる特定合成情報を、前記特定アンテナ素子にて受信する特定受信手段と、
    　前記端末ごとに、所定の重み係数を保持し、当該端末ごとに、前記所定の重み係数と前記所定合成情報と前記特定合成情報とに基づいて前記所定端末情報と前記特定端末情報とを算出し、当該所定端末情報と当該特定端末情報とを合成して前記端末情報を復元する合成手段と、をさらに含む、請求項４記載の無線通信システム。
  6. 　複数のアンテナを含む無線通信装置と複数の端末との間で通信を行う通信方法であって、
    　前記アンテナのそれぞれは、所定の偏波を有する所定アンテナ素子と、前記所定の偏波と直交または略直交する特定の偏波を有する特定アンテナ素子と、を備え、
    　前記端末宛ての送信情報を、当該端末ごとに所定送信情報と当該所定送信情報以外の特定送信情報とに分割し、
    　前記所定送信情報を前記所定アンテナ素子から前記端末に送信し、
    　前記特定送信情報を前記特定アンテナ素子から前記端末に送信する、通信方法。
  7. 　前記所定送信情報と前記特定送信情報とを前記端末のそれぞれで受信し、
    　前記所定端末情報と前記特定端末情報とを合成して、前記端末宛ての送信情報を復元する、請求項６記載の通信方法。
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