無線通信装置および無線通信方法
【課題】１本の漏洩ケーブルで複数系統のＭＩＭＯ伝送を可能とする無線通信装置を提供する。
【解決手段】ＭＩＭＯ通信をするための無線通信装置１００は、第１の系統の送受信信号と第２の系統の送受信信号とを含む信号を、漏洩ケーブル１１０の給電装置１１４−１および１１４−２を介して送受信する。漏洩ケーブル１１０には、スロット１１２−１〜１１２−３が設けられる。無線装置１００は、給電装置１１４−１から受信した信号から第１の系統の受信信号を、給電装置１１４−２から受信した信号から第２の系統の受信信号を、それぞれ分離する。
【解決手段】ＭＩＭＯ通信をするための無線通信装置１００は、第１の系統の送受信信号と第２の系統の送受信信号とを含む信号を、漏洩ケーブル１１０の給電装置１１４−１および１１４−２を介して送受信する。漏洩ケーブル１１０には、スロット１１２−１〜１１２−３が設けられる。無線装置１００は、給電装置１１４−１から受信した信号から第１の系統の受信信号を、給電装置１１４−２から受信した信号から第２の系統の受信信号を、それぞれ分離する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏洩ケーブルを介してＭＩＭＯ（Ｍultiple Ｉnput−Ｍultiple Ｏutput）通信を行う無線通信装置および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
漏洩同軸ケーブルに代表される漏洩ケーブルは、高周波ケーブルに複数の小アンテナ（スロット）を設けたもので、スロットで送受信される高周波により、ケーブル沿いに連続的な無線エリアを形成可能である。
【０００３】
このような漏洩同軸ケーブルによる無線通信は、たとえば、日本の東海道新幹線のデジタル列車無線にも利用されている（たとえば、非特許文献１を参照）。
【０００４】
あるいは、屋内を無線ＬＡＮシステムで面内にカバーするための方法として、漏洩同軸ケーブルを配置する方法も提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【０００５】
まず、図８は、漏洩ケーブルを用いる従来の無線システム８０００の構成例を示す図である。
【０００６】
図８において、無線装置７００の送受信ノードは漏洩ケーブル７１０の一端側に接続される。無線装置７００に入力された信号Ｓは、変調、増幅などの後、漏洩ケーブル７１０に送出される。送出された信号は、漏洩ケーブル７１０を進行する途中、ケーブル７１０上の各スロット７１０−１〜７１０−３から空間に放射され、これら放射された信号は空間で合成されて無線装置８００のアンテナ８１０で受信される。無線装置８００の受信部は、受信信号を復調し、信号Ｓを再生して出力する。
【０００７】
一方、無線装置８００に入力された信号Ｔは、変調、増幅などの後、アンテナ８１０から送信される。アンテナ８１０からの信号は、漏洩ケーブル７１０の各スロットで受信された後、ケーブル７１０上を進行しつつ合成されて無線装置７００の受信入力部で受信される。無線装置７００の受信部は、受信信号を復調し、信号Ｔを再生して出力する。
【０００８】
図８の構成は、一般的なＳIＳＯ（Ｓingle Input-Ｓingle Ｏutpt：同一周波数帯域で１系統の信号を送受信）の構成である。ただし、限られた周波数帯域で大量の情報を伝送する場合、特許文献１に示されるようなＭＩＭＯ伝送によって、同一周波数帯域で複数系統の信号を送受信する構成も知られる。
図９は、漏洩ケーブルを用いて２×２（送信側アンテナ２本、受信側アンテナ２本）のＭＩＭＯ伝送を行う従来の無線システム８１００の構成例を示す図である。
【０００９】
図９に示されるように、無線装置７００に接続した２本の漏洩ケーブル７１０−１および７１０−２と、無線装置８００に２本のアンテナ８１０−１および８１０−２を設けることで、同一周波数帯域で２系統の信号を送受信できる。図９では、無線装置７００に入力された２系統の信号Ｓ１,Ｓ２は、変調、増幅などの後、漏洩ケーブル７１０−１,７１０−２を介し各スロット７１２−１〜７１２−３，７１４−１〜７１４−３より送信され、空間で合成された後、無線装置８００のアンテナ８１０−１、アンテナ８１０−２で受信される。
【００１０】
無線装置８００の受信部は、受信された信号を系統毎に分離し、信号Ｓ１,Ｓ２を再生して出力する。一方、無線装置８００に入力された２系統の信号Ｔ１,Ｔ２は、変調、増幅などの後、アンテナ８１０−１、アンテナ８１０−２から送信される。
【００１１】
アンテナ８１０−１、アンテナ８１０−２からの送信信号は、空間で合成され、漏洩ケーブル７１０−１,７１０−２の各スロットに到達後、各ケーブル上を進行しつつ合成されて無線装置７００の各受信入力で受信される。無線装置７００の受信部は、受信された信号を系統毎に分離し、信号Ｔ１,Ｔ２を再生して出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１１-７１７０４号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】杉山博之，前野博明，古田武志，丸山等，丸山久幸、足達芳昭，「東海道新幹線デジタル列車無線の開発と導入」，２０１０．０２ 日立評論，ｐｐ．３６−３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図９に示す従来のＭＩＭＯ通信の構成では、送受信する系統数に等しい本数の漏洩ケーブルが必要である。
【００１５】
通常のアンテナを用いる無線通信システムと異なり、漏洩ケーブルによる無線システムは、無線エリアを形成する範囲全体に渡って漏洩ケーブルを敷設する必要があるため、この本数を増やすことは設置費用を大幅に上昇させる。
【００１６】
また、ＳIＳＯ用に敷設済みの漏洩ケーブルが存在する場合でも、これをＭＩＭＯ伝送に用いるためには新たに別の漏洩ケーブルを敷設する必要があり、特に形成する無線エリアが広大あるいは長大である場合には、敷設のための追加費用は莫大なものとなる。
【００１７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、１本の漏洩ケーブルで複数系統のＭＩＭＯ伝送を可能とする無線通信装置および無縁通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明の１つの局面に従うと、複数の系統の信号について、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）通信をするための無線通信装置であって、複数の互いに異なる漏洩位置と複数の互いに異なる給電部とを有する１本の漏洩ケーブルと、複数の互いに異なる給電部と結合し、漏洩ケーブルをアンテナとして複数の系統の信号についてＭＩＭＯ通信を行うための無線部とを備える。
【００１９】
好ましくは、無線部は、複数の系統の信号を、それぞれ複数の互いに異なる給電部へ送出する送信部を含む。
【００２０】
好ましくは、無線部は、複数の互いに異なる給電部からの入力信号から、複数の系統の信号を分離するための受信部を含む。
【００２１】
好ましくは、漏洩ケーブルは、いずれかの給電部により部分に分割されるとき、該給電部は、他の給電部から漏洩ケーブルに供給された信号を通過させつつ、送信部から該給電部に送出された信号を漏洩ケーブルの両方向の部分に分配して送出し、漏洩ケーブルで受信され、部分から該給電装置に向けて進行してくる受信信号を、反対側の部分と受信部へと分配して出力する。
【００２２】
この発明の他の局面に従うと、複数の系統の信号について、ＭＩＭＯ通信するための無線通信方法であって、複数の系統の信号から、複数の送信信号を生成するステップと、複数の互いに異なる漏洩位置と複数の互いに異なる給電位置とを有する１本の漏洩ケーブルに対して、複数の系統の送信信号を複数の互いに異なる給電位置へそれぞれ送出するステップとを備える。
【００２３】
この発明のさらに他の局面に従うと、複数の系統の信号について、ＭＩＭＯ通信するための無線通信方法であって、複数の互いに異なる漏洩位置と、複数の互いに異なる給電位置とを有する１本の漏洩ケーブルに対して、複数の互いに異なる給電位置から複数の受信信号を入力するステップと、複数の受信信号から複数の系統の信号を分離するステップを備える。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の無線通信装置によれば、無線装置１台あたり１本の漏洩ケーブルを使用して、ＭＩＭＯ通信を実現することが可能となる。
【００２５】
また、無線エリアを形成する範囲全体に渡って漏洩ケーブルを敷設する際にも、漏洩ケーブルの本数を最小限とすることができ、設置費用を抑制することが可能となる。
【００２６】
あるいは、既設の漏洩ケーブルを改修してＭＩＭＯ通信のシステムを構築する場合でも、新たな漏洩ケーブルの敷設が不要であり、追加費用を最小限に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態１の無線通信システム１０００の構成を示す図である。
【図２】漏洩ケーブル１１０における信号の伝達状況を、伝達関数によって詳細に示した説明図である。
【図３】無線装置１００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図４】実施の形態２の無線通信システム１１００の構成を示す図である。
【図５】給電装置１１６の構成を示すブロック図である。
【図６】漏洩ケーブル１１０に給電する他の構成を示す図である。
【図７】実施の形態３の無線通信システム２０００の構成を示す図である。
【図８】漏洩ケーブルを用いる従来の無線システムの構成例を示す図である。
【図９】漏洩ケーブルを用いて２×２のＭＩＭＯ伝送を行う従来の無線システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態の無線通信システムについて、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の無線通信システム１０００の構成を示す図である。
【００２９】
図１においては、２×２のＭＩＭＯ伝送を実現する構成例が示される。
【００３０】
無線通信システム１０００において、無線装置１００の一方の系統の送信出力および受信入力は漏洩ケーブル１１０の一方の端点に設けられた給電装置１１４−１に接続され、無線装置１００の他方の系統の送信出力および受信入力は漏洩ケーブル１１０の他方の端点に設けられた給電装置１１４−２に接続される。ここで、給電装置１１４−１および給電装置１１４−２は、漏洩ケーブル１１０へ無線装置１００から送出される信号と、漏洩ケーブル１１０から無線装置１００へ伝達される信号を分離するための装置であって、たとえば、サーキュレータなどを用いることができる。
【００３１】
一方、ＭＩＭＯ方式の端末無線装置２００は２本のアンテナ２１０−１および２１０−２を備える。ここで、端末無線装置２００は、特に限定されないが、移動可能な端末であり、周知のＭＩＭＯ送受信機の構成を有するものとする。
【００３２】
無線装置１００には、図示しない外部の装置で生成され、漏洩ケーブル１１０から無線送信するための情報を表す信号Ｓ１および信号Ｓ２が、供給される。特に限定されないが、たとえば、信号Ｓ１と信号Ｓ２とは、別系統のストリーム信号でありうる。
【００３３】
無線装置１００に入力された信号Ｓ１は、変調、増幅などの後、漏洩ケーブル１１０へ給電装置１１４−１から入力され、図１の左から右に向かって漏洩ケーブル１１０中を進行しながら、途中のスロット１１２−１，１１２−２，１１２−３より順次放射される。
【００３４】
一方、無線装置１００に入力された信号Ｓ２は、同様に変調、増幅などの後、漏洩ケーブル１１０へ給電装置１１４−２から入力され、図１の右から左に向かって漏洩ケーブル１１０中を進行しながら、途中のスロット１１２−３，１１２−２，１１２−１より順次放射される。
【００３５】
放射された各送信信号は、空間で合成されて無線装置２００のアンテナ２１０−１、アンテナ２１０−２で受信される。無線装置２００の受信部は、受信された信号を系統毎に分離し、信号Ｓ１,Ｓ２を再生し出力する。
【００３６】
一方、無線装置２００に入力された信号Ｔ１,Ｔ２は、変調、増幅などの後、アンテナ２１０−１、アンテナ２１０−２から送信される。アンテナ２１０−１、アンテナ２１０−２からの送信信号は、空間で合成され、漏洩ケーブル１１０の各スロット１１２−１，１１２−２，１１２−３に到達する。各スロットに到達後、左側に進行しながら合成された信号は、漏洩ケーブル１１０の給電装置１１４−１から無線装置１００の一方の系統の受信入力で受信される。一方、各スロットに到達後、右側に進行しながら合成された信号は、漏洩ケーブル１１０の給電装置１１４−２から無線装置１００の他方の系統の受信入力で受信される。無線装置１００の受信部は、受信された信号を系統毎に分離し、信号Ｔ１,Ｔ２を再生する。
【００３７】
なお、本明細書においては、漏洩ケーブルの途中でスロットが設けられており、このように漏洩ケーブルにおいて、空間への電波の送出または空間からの電波の受信をする位置を「漏洩ケーブルの漏洩位置」と呼び、漏洩ケーブルに送信信号を供給し、または、漏洩ケーブルから受信信号を受けるための給電点の設けられる位置を「漏洩ケーブルの給電位置」と呼ぶ。実施の形態１では、漏洩ケーブルにこのような給電点が２つ設けられ、これらの２つの給電点間に複数の漏洩位置が存在する。そして、これら２つの給電点にそれぞれ給電装置１１４−１および１１４−２が設けられる構成となっている。
【００３８】
図２は、漏洩ケーブル１１０における信号の伝達状況を、伝達関数によって詳細に示した説明図である。
【００３９】
図２では、漏洩ケーブル１１０のスロット数が３の場合について示しており、図２(ａ)はアンテナ２１０−１との伝達関数を、図２(ｂ)はアンテナ２１０−２との伝達関数を表している。
【００４０】
また、図２では、簡単のため漏洩ケーブルからアンテナ２１０−１、アンテナ２１０−２へ向けた方向の伝達関数を示しているが、伝搬路の相反性により、アンテナ２１０−１、アンテナ２１０−２から漏洩ケーブル１１０への伝達関数も同様に記述できる。
【００４１】
図２（ａ）からわかるように、給電装置１１４−１,１１４−２から入力された信号は、漏洩ケーブルのスロット１１２−１，１１２−２，１１２−３を介してアンテナ２１０−１に到達する。したがって、伝達関数ｈnm,kを、漏洩ケーブル１１０の給電装置１１４−ｎからスロット１１２−ｍを介してアンテナ２１０−ｋに到達する伝搬路の伝達係数とし、給電装置１１４−１からの入力信号をＸ１、給電装置１１４−２からの入力信号をＸ２とすれば、アンテナ２１０−１での受信信号Ｙ１は式(１)で表される。
【００４２】
【数１】
【００４３】
一方、図２（ｂ）からわかるように、アンテナ２１０−２での受信信号Ｙ２は式(２)で表される。
【００４４】
【数２】
【００４５】
各伝達関数ｈnm,kは、その伝達経路がそれぞれ異なるため独立な値をとり、その和もまた独立である。したがって、給電装置１１４−１,１１４−２からアンテナ２１０―１,２１０−２への伝達関数は、式(３)の行列によって表現できる。
【００４６】
【数３】
【００４７】
ただし、以下のように定義されているものとする。
【００４８】
【数４】
【００４９】
Ｈ１１、Ｈ２１、Ｈ１２、Ｈ２２の各要素は独立であるので、図２の構成により２×２のＭＩＭＯ伝送が可能である。
【００５０】
このように伝達関数の各要素が独立になるのは、漏洩ケーブルに送信信号を供給し、または、漏洩ケーブルから受信信号を受けるための給電装置１１４−１,１１４−２の間に、少なくとも複数の漏洩位置が存在するからである。
【００５１】
図３は、無線装置１００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００５２】
特に限定されないが、無線装置１００は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexingの略）方式の送受信装置であるものとして説明する。したがって、端末無線装置２００も、周知の直交周波数分割多重方式の送受信装置とすることができる。
【００５３】
図３を参照して、無線装置１００は、送受共用部１０１０、受信部１０１１、送信部１０２１、および信号処理部１０３２を備えている。
【００５４】
送受共用部１０１０は、受信部１０１１と送信部１０２１と、給電装置１１４−１および１１４−２とについて、送受信時の高周波伝送路を切り替えるためのものである。すなわち、たとえば、同一の周波数帯で送信と受信とが時分割で行われる場合は、送信タイミングと受信タイミングとで、給電装置１１４−１および１１４−２と、受信部１０１１または送信部１０２１との接続を切り替える構成を有する。また、たとえば、送受共用部１０１０は、送信時には、給電装置１１４−１から漏洩ケーブル１１０に入力し給電装置１１４−２経由で無線装置１００に戻ってきた信号を終端し、同時に、逆に、給電装置１１４−２から漏洩ケーブル１１０に入力し給電装置１１４−１経由で無線装置１００に戻ってきた信号を終端する機能を有している。なお、このような終端機能は、給電装置１１４−１および１１４−２が有していてもよい。
【００５５】
さらに、同一の周波数帯で送信と受信を行うのではなく、周波数分割で送受信が行われる場合は、送受共用部１０１０は、送信と受信との周波数帯を分離して、受信部１０１１または送信部１０２１とを接続する構成としてもよい。
【００５６】
受信部１０１１は、低雑音増幅部１０１２、周波数変換部１０１４、ＡＤ変換部１０１６を備えている。
【００５７】
周波数変換部１０１４は、信号基準信号を発生する図示しない発振器を有し、低雑音増幅部１０１２で増幅された電波信号を発振器が発振する信号に基づいて、所定の中間周波数の信号に変換する。
【００５８】
ＡＤ変換部１０１６は、周波数変換部１０１４から入力される信号に対して、ＡＤ変換を行う。
【００５９】
なお、図３では、受信部１０１１は、一系統について例示的に示しているが、実際は、送受信される信号の系統数分（図３では二系統）だけ受信処理系列が設けられる。
【００６０】
送信部１０２１は、信号処理部１０３２から信号に対して、ＤＡ変換を施すＤＡ変換部１０２２と、ＤＡ変換部１０２２の出力を高周波信号までアップコンバートする周波数変換部１０２４とを含む。周波数変換部１０２４の出力が、電力増幅部１０２６で増幅され、送受共用部１０１０を経由して、給電装置１１４−１また１１４−２に送出される。送信部１０２１についても、送信される信号系列数分だけ送信処理系列が設けられる。
【００６１】
信号処理部１０３２は、外部からの信号Ｓ１またはＳ２を、それぞれ、ＯＦＤＭ送信するためにシリアル・パラレル変換し、所定の方式で変調して、各系統について重みづけ処理を施す等の信号処理を行うとともに、受信した信号を分離して、それぞれ信号Ｔ１またはＴ２として出力するために、各系統について重みづけ処理をした後に、所定の変調方式に対応した復調処理をして、パラレル・シリアル変換等の信号処理を実行する。
【００６２】
以上説明したような実施の形態１の無線通信システム１０００の構成により、１本の漏洩ケーブルを使用して、ＭＩＭＯ通信を実現することが可能となる。
【００６３】
したがって、無線エリアを形成する範囲全体に渡って漏洩ケーブルを敷設する際にも、漏洩ケーブルの本数を最小限とすることができ、設置費用を抑制することが可能となる。
【００６４】
あるいは、既設の漏洩ケーブルを改修してＭＩＭＯ通信のシステムを構築する場合でも、新たな漏洩ケーブルの敷設が不要であり、追加費用を最小限に抑制することが可能となる。
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２の無線通信システム１１００の構成を示す図である。
【００６５】
図４では、３×３のＭＩＭＯ伝送を実現する構成を示す。無線装置１００の３系統の送信出力および受信入力は、漏洩ケーブルの給電装置１１４−１、給電装置１１４−２および漏洩ケーブルの途中に挿入された給電装置１１６に接続される。無線装置２００は３本のアンテナ２１０−１，２１０−２，２１０−３を備える。
【００６６】
したがって、無線装置１００は、図３に示した構成において、送受信の系統数を３となるように変更したものである。
【００６７】
図４において、給電装置１１６は、給電装置１１４−１および給電装置１１４−２から漏洩ケーブル１１０に注入された送信信号を漏洩ケーブル１１０の反対側に通過させつつ、無線装置１００からの第３の送信出力を漏洩ケーブル１１０の両方向に分配して送出する。さらに、給電装置１１６は、漏洩ケーブル１１０で受信され、両方向から給電装置１１６に向け進行してくる受信信号を反対側へ通過させつつ、これらを無線装置１００の第３の受信入力へと分配して出力する。
【００６８】
ここで、漏洩ケーブル１１０のうち、給電装置１１４−１と給電装置１１６との間の部分を漏洩ケーブル１１０−１と呼び、給電装置１１６と給電装置１１４−２との間の部分を漏洩ケーブル１１０−２と呼ぶものとする。漏洩ケーブル１１０−１と漏洩ケーブル１１０−２とは、各々、複数の漏洩位置を有する。
【００６９】
図５は、図４に示した給電装置１１６の構成を示すブロック図である。
【００７０】
図５に示される給電装置１１６は、「合成/分配器」を組み合わせて構成される。合成/分配器は、コンバイナあるいはディバイダの名称で知られる素子である。
【００７１】
合成／分配器については、たとえば、以下の文献に開示されている。
【００７２】
文献：広畑 敦「ディバイダ/コンバイナの種類と使い方」、トランジスタ技術、２００４年１２月号
合成/分配器にはＮＡ、ＮＢ、ＮＣの３端子があり、端子ＮＡからの入力信号は端子ＮＢおよび端子ＮＣに分配して出力し、端子ＮＢおよび端子ＮＣからの入力信号はこれを合成して端子ＮＡに出力する作用を有する。
【００７３】
図５を参照して、給電装置１１６は、漏洩ケーブル１１０−１と端子ＮＡとが結合する合成／分配器１１６２と、合成／分配器１１６２の端子ＮＢと自身の端子ＮＡが結合する合成／分配器１１６４と、合成／分配器１１６２の端子ＮＣと自身の端子ＮＢが結合する合成／分配器１１６８とを含む。給電装置１１６は、さらに、合成／分配器１１６４の端子ＮＣと自身の端子ＮＢが結合し、合成／分配器１１６８の端子ＮＣと自身の端子ＮＣとが結合する合成／分配器１１７０と、合成／分配器１１６４の端子ＮＢと自身の端子ＮＢが結合し、合成／分配器１１６８の端子ＮＡと自身の端子ＮＣとが結合し、自身の端子ＮＡが漏洩ケーブル１１０−２と結合する合成／分配器１１６６とを含む。合成／分配器１１７０の端子ＮＡは、サーキュレータ１１７２を介して、無線装置１００と結合する。すなわち、無線装置１００から漏洩ケーブル１１０−１および１１０−２への送信信号と、漏洩ケーブル１１０−１および１１０−２から無線装置１００への受信信号とは、サーキュレータ１１７２により分離される。
【００７４】
図５に示すように、合成/分配器１１６２〜１１７０を接続することで、無線装置１００から合成/分配器１１７０へ供給された送信出力は左右の漏洩ケーブル１１０−１と１１０−２に分配されて出力される。一方、漏洩ケーブル１１０−１から給電装置１１６へ入力された信号は、反対側の漏洩ケーブル１１０−２に向けて通過するとともに、合成/分配器１１７０を経て無線装置１００の受信入力にも分配される。漏洩ケーブル１１０−２から給電装置１１６へ入力された信号は、反対側の漏洩ケーブル１１０−１に向けて通過するとともに、合成/分配器１１７０を経て無線装置１００の受信入力にも分配される。
【００７５】
なお、合成/分配器には挿入、合成、分配の各損失が生じるので、内部の信号を必要に応じ増幅するなどの構成を設けてもよい。また、実施の形態１において、送信時に、漏洩ケーブル１１０の反対側から給電装置１１４−１または１１４−２を経由して無線装置１００に戻ってくる信号と同様に、合成/分配器１１７０およびサーキュレータ１１７２を経て無線装置１００の受信入力にも分配された信号は、無線装置１００の送受共用部１０１０により終端される構成とすることができる。
【００７６】
以上説明したように、図５の給電装置１１６を用い、図４の無線システム１１００のように構成することにより、漏洩ケーブル１１０の両端点側から供給される送信出力は、実施の形態１と同様に、独立な伝達経路（伝達関数）で無線装置２００のアンテナに到達する。さらに、給電装置１１６からの送信出力も、両端点側から供給される２つの送信出力とは独立な伝達経路で無線装置２００のアンテナに到達するため、３×３のＭＩＭＯ伝送が可能となる。受信側のＭＩＭＯ伝送についても同様である。
【００７７】
なお、漏洩ケーブル１００の途中に複数の給電装置１１６を設けることにより、同様な原理で、より一般的に、Ｎ×ＮあるいはＮ×Ｍ（Ｍ、Ｎは自然数：Ｎ，Ｍは２以上）のＭＩＭＯ伝送が可能である。
【００７８】
以上のような構成によっても、実施の形態１と同様に、１本の漏洩ケーブルを使用して、ＭＩＭＯ通信を実現することができる。
【００７９】
なお、実施の形態２の図４に示した例では、漏洩ケーブル１１０の物理的な端部に給電装置１１４−１および１１４−２が設けられている。さらに、給電装置１１６が漏洩ケーブルの途中に設けられ、この給電装置１１６は、送信については、漏洩ケーブルの一方側から進行する信号を他方側に通過させるとともに、給電装置１１６に供給される送信信号を、漏洩ケーブルの両方向に分配する、との機能を有する。さらに、受信については、給電装置１１６は、漏洩ケーブルで受信され、漏洩ケーブルの両側の部分から給電装置１１６に向けて進行してくる受信信号を、漏洩ケーブルの反対側の部分と無線装置１００の受信部へと分配して出力する。
【００８０】
ただし、漏洩ケーブルに給電装置が給電する位置は、このような構成に必ずしも限定されない。
【００８１】
図６は、漏洩ケーブル１１０に給電する他の構成を示す図である。
【００８２】
図６に示す例では、漏洩ケーブル１１０の物理的な両端は、終端されており、漏洩ケーブル１１０の途中位置に、２つの給電装置が設けられている。図６の例では、一方の終端と給電装置１１６−１との間には、スロット１１２−１、１１２−２が設けられ、給電装置１１６−１と給電装置１１６−２との間には、スロット１１２−３、１１２−４が設けられ、他方の終端と給電装置１１６−２との間には、スロット１１２−５、１１２−６が設けられる。そして、給電装置１１６−１、１１６−２には、上述したような給電装置１１６と同様の構成の給電装置を設置することができる。すなわち、以上のような構成でも、１つの給電装置あたり、１つの漏洩ケーブル上の複数の漏洩位置が存在することになる。
（実施の形態３）
図７は、実施の形態３の無線通信システム２０００の構成を示す図である。
【００８３】
図７においては、実施の形態１の図１と同様に２×２のＭＩＭＯ伝送を実現する構成例を示す。
【００８４】
図７では、無線装置２００には、２本のアンテナに代えて、漏洩ケーブル２１０についての給電装置２１４−１および２１４−２を接続した構成となっている。
【００８５】
ここで、漏洩ケーブル２１０および給電装置２１４−１および２１４−２の構成は、実施の形態１の漏洩ケーブル１１０および給電装置１１４−１および１１４−２の構成と同様である。
【００８６】
以上のような図７の構成により、２×２のＭＩＭＯ伝送を行うことができる。
【００８７】
また、図４の実施の形態２のように、給電装置１１６を設ける構成とすれば、２×２のＭＩＭＯ伝送に限られず、Ｎ×Ｍ（Ｍ、Ｎは自然数：Ｎ，Ｍは２以上）のＭＩＭＯ伝送を行う構成とすることも可能である。
【００８８】
このような構成によっても、無線装置１台あたり１本の漏洩ケーブルを設けるだけで済み、敷設する漏洩ケーブルの本数を抑制して、複数の信号系統の送受信を同時に実行することが可能である。
【００８９】
なお、以上の説明は、無線装置１００と無線装置２の間で双方向通信を行う例であったが、これに限らず、単方向通信を行う構成でもよい。また、１対１の通信を行う場合について説明したが、これによらず、１台の無線装置が複数の無線装置と通信を行う構成とすることも可能である。いずれの場合も、従来のＭＩＭＯ通信の無線装置における複数のアンテナへの接続に代え、漏洩ケーブルに対する複数の給電点（端点および給電装置）に接続することによってシステムを構成する。
【００９０】
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９１】
１００ 無線装置、１１０ 漏洩ケーブル、１１２−１，１１２−２，１１２−３，１１２−４ スロット、１１４−１，１１４−２，１１６，１１６−１，１１６−２ 給電装置、２００ 端末無線装置、２１０−１，２１０−２ アンテナ、１０００ 無線通信システム、１０１０ 送受共用部、１０１１ 受信部、１０２１ 送信部、１０３２ 信号処理部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏洩ケーブルを介してＭＩＭＯ（Ｍultiple Ｉnput−Ｍultiple Ｏutput）通信を行う無線通信装置および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
漏洩同軸ケーブルに代表される漏洩ケーブルは、高周波ケーブルに複数の小アンテナ（スロット）を設けたもので、スロットで送受信される高周波により、ケーブル沿いに連続的な無線エリアを形成可能である。
【０００３】
このような漏洩同軸ケーブルによる無線通信は、たとえば、日本の東海道新幹線のデジタル列車無線にも利用されている（たとえば、非特許文献１を参照）。
【０００４】
あるいは、屋内を無線ＬＡＮシステムで面内にカバーするための方法として、漏洩同軸ケーブルを配置する方法も提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【０００５】
まず、図８は、漏洩ケーブルを用いる従来の無線システム８０００の構成例を示す図である。
【０００６】
図８において、無線装置７００の送受信ノードは漏洩ケーブル７１０の一端側に接続される。無線装置７００に入力された信号Ｓは、変調、増幅などの後、漏洩ケーブル７１０に送出される。送出された信号は、漏洩ケーブル７１０を進行する途中、ケーブル７１０上の各スロット７１０−１〜７１０−３から空間に放射され、これら放射された信号は空間で合成されて無線装置８００のアンテナ８１０で受信される。無線装置８００の受信部は、受信信号を復調し、信号Ｓを再生して出力する。
【０００７】
一方、無線装置８００に入力された信号Ｔは、変調、増幅などの後、アンテナ８１０から送信される。アンテナ８１０からの信号は、漏洩ケーブル７１０の各スロットで受信された後、ケーブル７１０上を進行しつつ合成されて無線装置７００の受信入力部で受信される。無線装置７００の受信部は、受信信号を復調し、信号Ｔを再生して出力する。
【０００８】
図８の構成は、一般的なＳIＳＯ（Ｓingle Input-Ｓingle Ｏutpt：同一周波数帯域で１系統の信号を送受信）の構成である。ただし、限られた周波数帯域で大量の情報を伝送する場合、特許文献１に示されるようなＭＩＭＯ伝送によって、同一周波数帯域で複数系統の信号を送受信する構成も知られる。
図９は、漏洩ケーブルを用いて２×２（送信側アンテナ２本、受信側アンテナ２本）のＭＩＭＯ伝送を行う従来の無線システム８１００の構成例を示す図である。
【０００９】
図９に示されるように、無線装置７００に接続した２本の漏洩ケーブル７１０−１および７１０−２と、無線装置８００に２本のアンテナ８１０−１および８１０−２を設けることで、同一周波数帯域で２系統の信号を送受信できる。図９では、無線装置７００に入力された２系統の信号Ｓ１,Ｓ２は、変調、増幅などの後、漏洩ケーブル７１０−１,７１０−２を介し各スロット７１２−１〜７１２−３，７１４−１〜７１４−３より送信され、空間で合成された後、無線装置８００のアンテナ８１０−１、アンテナ８１０−２で受信される。
【００１０】
無線装置８００の受信部は、受信された信号を系統毎に分離し、信号Ｓ１,Ｓ２を再生して出力する。一方、無線装置８００に入力された２系統の信号Ｔ１,Ｔ２は、変調、増幅などの後、アンテナ８１０−１、アンテナ８１０−２から送信される。
【００１１】
アンテナ８１０−１、アンテナ８１０−２からの送信信号は、空間で合成され、漏洩ケーブル７１０−１,７１０−２の各スロットに到達後、各ケーブル上を進行しつつ合成されて無線装置７００の各受信入力で受信される。無線装置７００の受信部は、受信された信号を系統毎に分離し、信号Ｔ１,Ｔ２を再生して出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１１-７１７０４号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】杉山博之，前野博明，古田武志，丸山等，丸山久幸、足達芳昭，「東海道新幹線デジタル列車無線の開発と導入」，２０１０．０２ 日立評論，ｐｐ．３６−３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図９に示す従来のＭＩＭＯ通信の構成では、送受信する系統数に等しい本数の漏洩ケーブルが必要である。
【００１５】
通常のアンテナを用いる無線通信システムと異なり、漏洩ケーブルによる無線システムは、無線エリアを形成する範囲全体に渡って漏洩ケーブルを敷設する必要があるため、この本数を増やすことは設置費用を大幅に上昇させる。
【００１６】
また、ＳIＳＯ用に敷設済みの漏洩ケーブルが存在する場合でも、これをＭＩＭＯ伝送に用いるためには新たに別の漏洩ケーブルを敷設する必要があり、特に形成する無線エリアが広大あるいは長大である場合には、敷設のための追加費用は莫大なものとなる。
【００１７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、１本の漏洩ケーブルで複数系統のＭＩＭＯ伝送を可能とする無線通信装置および無縁通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明の１つの局面に従うと、複数の系統の信号について、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）通信をするための無線通信装置であって、複数の互いに異なる漏洩位置と複数の互いに異なる給電部とを有する１本の漏洩ケーブルと、複数の互いに異なる給電部と結合し、漏洩ケーブルをアンテナとして複数の系統の信号についてＭＩＭＯ通信を行うための無線部とを備える。
【００１９】
好ましくは、無線部は、複数の系統の信号を、それぞれ複数の互いに異なる給電部へ送出する送信部を含む。
【００２０】
好ましくは、無線部は、複数の互いに異なる給電部からの入力信号から、複数の系統の信号を分離するための受信部を含む。
【００２１】
好ましくは、漏洩ケーブルは、いずれかの給電部により部分に分割されるとき、該給電部は、他の給電部から漏洩ケーブルに供給された信号を通過させつつ、送信部から該給電部に送出された信号を漏洩ケーブルの両方向の部分に分配して送出し、漏洩ケーブルで受信され、部分から該給電装置に向けて進行してくる受信信号を、反対側の部分と受信部へと分配して出力する。
【００２２】
この発明の他の局面に従うと、複数の系統の信号について、ＭＩＭＯ通信するための無線通信方法であって、複数の系統の信号から、複数の送信信号を生成するステップと、複数の互いに異なる漏洩位置と複数の互いに異なる給電位置とを有する１本の漏洩ケーブルに対して、複数の系統の送信信号を複数の互いに異なる給電位置へそれぞれ送出するステップとを備える。
【００２３】
この発明のさらに他の局面に従うと、複数の系統の信号について、ＭＩＭＯ通信するための無線通信方法であって、複数の互いに異なる漏洩位置と、複数の互いに異なる給電位置とを有する１本の漏洩ケーブルに対して、複数の互いに異なる給電位置から複数の受信信号を入力するステップと、複数の受信信号から複数の系統の信号を分離するステップを備える。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の無線通信装置によれば、無線装置１台あたり１本の漏洩ケーブルを使用して、ＭＩＭＯ通信を実現することが可能となる。
【００２５】
また、無線エリアを形成する範囲全体に渡って漏洩ケーブルを敷設する際にも、漏洩ケーブルの本数を最小限とすることができ、設置費用を抑制することが可能となる。
【００２６】
あるいは、既設の漏洩ケーブルを改修してＭＩＭＯ通信のシステムを構築する場合でも、新たな漏洩ケーブルの敷設が不要であり、追加費用を最小限に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態１の無線通信システム１０００の構成を示す図である。
【図２】漏洩ケーブル１１０における信号の伝達状況を、伝達関数によって詳細に示した説明図である。
【図３】無線装置１００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図４】実施の形態２の無線通信システム１１００の構成を示す図である。
【図５】給電装置１１６の構成を示すブロック図である。
【図６】漏洩ケーブル１１０に給電する他の構成を示す図である。
【図７】実施の形態３の無線通信システム２０００の構成を示す図である。
【図８】漏洩ケーブルを用いる従来の無線システムの構成例を示す図である。
【図９】漏洩ケーブルを用いて２×２のＭＩＭＯ伝送を行う従来の無線システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態の無線通信システムについて、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の無線通信システム１０００の構成を示す図である。
【００２９】
図１においては、２×２のＭＩＭＯ伝送を実現する構成例が示される。
【００３０】
無線通信システム１０００において、無線装置１００の一方の系統の送信出力および受信入力は漏洩ケーブル１１０の一方の端点に設けられた給電装置１１４−１に接続され、無線装置１００の他方の系統の送信出力および受信入力は漏洩ケーブル１１０の他方の端点に設けられた給電装置１１４−２に接続される。ここで、給電装置１１４−１および給電装置１１４−２は、漏洩ケーブル１１０へ無線装置１００から送出される信号と、漏洩ケーブル１１０から無線装置１００へ伝達される信号を分離するための装置であって、たとえば、サーキュレータなどを用いることができる。
【００３１】
一方、ＭＩＭＯ方式の端末無線装置２００は２本のアンテナ２１０−１および２１０−２を備える。ここで、端末無線装置２００は、特に限定されないが、移動可能な端末であり、周知のＭＩＭＯ送受信機の構成を有するものとする。
【００３２】
無線装置１００には、図示しない外部の装置で生成され、漏洩ケーブル１１０から無線送信するための情報を表す信号Ｓ１および信号Ｓ２が、供給される。特に限定されないが、たとえば、信号Ｓ１と信号Ｓ２とは、別系統のストリーム信号でありうる。
【００３３】
無線装置１００に入力された信号Ｓ１は、変調、増幅などの後、漏洩ケーブル１１０へ給電装置１１４−１から入力され、図１の左から右に向かって漏洩ケーブル１１０中を進行しながら、途中のスロット１１２−１，１１２−２，１１２−３より順次放射される。
【００３４】
一方、無線装置１００に入力された信号Ｓ２は、同様に変調、増幅などの後、漏洩ケーブル１１０へ給電装置１１４−２から入力され、図１の右から左に向かって漏洩ケーブル１１０中を進行しながら、途中のスロット１１２−３，１１２−２，１１２−１より順次放射される。
【００３５】
放射された各送信信号は、空間で合成されて無線装置２００のアンテナ２１０−１、アンテナ２１０−２で受信される。無線装置２００の受信部は、受信された信号を系統毎に分離し、信号Ｓ１,Ｓ２を再生し出力する。
【００３６】
一方、無線装置２００に入力された信号Ｔ１,Ｔ２は、変調、増幅などの後、アンテナ２１０−１、アンテナ２１０−２から送信される。アンテナ２１０−１、アンテナ２１０−２からの送信信号は、空間で合成され、漏洩ケーブル１１０の各スロット１１２−１，１１２−２，１１２−３に到達する。各スロットに到達後、左側に進行しながら合成された信号は、漏洩ケーブル１１０の給電装置１１４−１から無線装置１００の一方の系統の受信入力で受信される。一方、各スロットに到達後、右側に進行しながら合成された信号は、漏洩ケーブル１１０の給電装置１１４−２から無線装置１００の他方の系統の受信入力で受信される。無線装置１００の受信部は、受信された信号を系統毎に分離し、信号Ｔ１,Ｔ２を再生する。
【００３７】
なお、本明細書においては、漏洩ケーブルの途中でスロットが設けられており、このように漏洩ケーブルにおいて、空間への電波の送出または空間からの電波の受信をする位置を「漏洩ケーブルの漏洩位置」と呼び、漏洩ケーブルに送信信号を供給し、または、漏洩ケーブルから受信信号を受けるための給電点の設けられる位置を「漏洩ケーブルの給電位置」と呼ぶ。実施の形態１では、漏洩ケーブルにこのような給電点が２つ設けられ、これらの２つの給電点間に複数の漏洩位置が存在する。そして、これら２つの給電点にそれぞれ給電装置１１４−１および１１４−２が設けられる構成となっている。
【００３８】
図２は、漏洩ケーブル１１０における信号の伝達状況を、伝達関数によって詳細に示した説明図である。
【００３９】
図２では、漏洩ケーブル１１０のスロット数が３の場合について示しており、図２(ａ)はアンテナ２１０−１との伝達関数を、図２(ｂ)はアンテナ２１０−２との伝達関数を表している。
【００４０】
また、図２では、簡単のため漏洩ケーブルからアンテナ２１０−１、アンテナ２１０−２へ向けた方向の伝達関数を示しているが、伝搬路の相反性により、アンテナ２１０−１、アンテナ２１０−２から漏洩ケーブル１１０への伝達関数も同様に記述できる。
【００４１】
図２（ａ）からわかるように、給電装置１１４−１,１１４−２から入力された信号は、漏洩ケーブルのスロット１１２−１，１１２−２，１１２−３を介してアンテナ２１０−１に到達する。したがって、伝達関数ｈnm,kを、漏洩ケーブル１１０の給電装置１１４−ｎからスロット１１２−ｍを介してアンテナ２１０−ｋに到達する伝搬路の伝達係数とし、給電装置１１４−１からの入力信号をＸ１、給電装置１１４−２からの入力信号をＸ２とすれば、アンテナ２１０−１での受信信号Ｙ１は式(１)で表される。
【００４２】
【数１】
【００４３】
一方、図２（ｂ）からわかるように、アンテナ２１０−２での受信信号Ｙ２は式(２)で表される。
【００４４】
【数２】
【００４５】
各伝達関数ｈnm,kは、その伝達経路がそれぞれ異なるため独立な値をとり、その和もまた独立である。したがって、給電装置１１４−１,１１４−２からアンテナ２１０―１,２１０−２への伝達関数は、式(３)の行列によって表現できる。
【００４６】
【数３】
【００４７】
ただし、以下のように定義されているものとする。
【００４８】
【数４】
【００４９】
Ｈ１１、Ｈ２１、Ｈ１２、Ｈ２２の各要素は独立であるので、図２の構成により２×２のＭＩＭＯ伝送が可能である。
【００５０】
このように伝達関数の各要素が独立になるのは、漏洩ケーブルに送信信号を供給し、または、漏洩ケーブルから受信信号を受けるための給電装置１１４−１,１１４−２の間に、少なくとも複数の漏洩位置が存在するからである。
【００５１】
図３は、無線装置１００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００５２】
特に限定されないが、無線装置１００は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexingの略）方式の送受信装置であるものとして説明する。したがって、端末無線装置２００も、周知の直交周波数分割多重方式の送受信装置とすることができる。
【００５３】
図３を参照して、無線装置１００は、送受共用部１０１０、受信部１０１１、送信部１０２１、および信号処理部１０３２を備えている。
【００５４】
送受共用部１０１０は、受信部１０１１と送信部１０２１と、給電装置１１４−１および１１４−２とについて、送受信時の高周波伝送路を切り替えるためのものである。すなわち、たとえば、同一の周波数帯で送信と受信とが時分割で行われる場合は、送信タイミングと受信タイミングとで、給電装置１１４−１および１１４−２と、受信部１０１１または送信部１０２１との接続を切り替える構成を有する。また、たとえば、送受共用部１０１０は、送信時には、給電装置１１４−１から漏洩ケーブル１１０に入力し給電装置１１４−２経由で無線装置１００に戻ってきた信号を終端し、同時に、逆に、給電装置１１４−２から漏洩ケーブル１１０に入力し給電装置１１４−１経由で無線装置１００に戻ってきた信号を終端する機能を有している。なお、このような終端機能は、給電装置１１４−１および１１４−２が有していてもよい。
【００５５】
さらに、同一の周波数帯で送信と受信を行うのではなく、周波数分割で送受信が行われる場合は、送受共用部１０１０は、送信と受信との周波数帯を分離して、受信部１０１１または送信部１０２１とを接続する構成としてもよい。
【００５６】
受信部１０１１は、低雑音増幅部１０１２、周波数変換部１０１４、ＡＤ変換部１０１６を備えている。
【００５７】
周波数変換部１０１４は、信号基準信号を発生する図示しない発振器を有し、低雑音増幅部１０１２で増幅された電波信号を発振器が発振する信号に基づいて、所定の中間周波数の信号に変換する。
【００５８】
ＡＤ変換部１０１６は、周波数変換部１０１４から入力される信号に対して、ＡＤ変換を行う。
【００５９】
なお、図３では、受信部１０１１は、一系統について例示的に示しているが、実際は、送受信される信号の系統数分（図３では二系統）だけ受信処理系列が設けられる。
【００６０】
送信部１０２１は、信号処理部１０３２から信号に対して、ＤＡ変換を施すＤＡ変換部１０２２と、ＤＡ変換部１０２２の出力を高周波信号までアップコンバートする周波数変換部１０２４とを含む。周波数変換部１０２４の出力が、電力増幅部１０２６で増幅され、送受共用部１０１０を経由して、給電装置１１４−１また１１４−２に送出される。送信部１０２１についても、送信される信号系列数分だけ送信処理系列が設けられる。
【００６１】
信号処理部１０３２は、外部からの信号Ｓ１またはＳ２を、それぞれ、ＯＦＤＭ送信するためにシリアル・パラレル変換し、所定の方式で変調して、各系統について重みづけ処理を施す等の信号処理を行うとともに、受信した信号を分離して、それぞれ信号Ｔ１またはＴ２として出力するために、各系統について重みづけ処理をした後に、所定の変調方式に対応した復調処理をして、パラレル・シリアル変換等の信号処理を実行する。
【００６２】
以上説明したような実施の形態１の無線通信システム１０００の構成により、１本の漏洩ケーブルを使用して、ＭＩＭＯ通信を実現することが可能となる。
【００６３】
したがって、無線エリアを形成する範囲全体に渡って漏洩ケーブルを敷設する際にも、漏洩ケーブルの本数を最小限とすることができ、設置費用を抑制することが可能となる。
【００６４】
あるいは、既設の漏洩ケーブルを改修してＭＩＭＯ通信のシステムを構築する場合でも、新たな漏洩ケーブルの敷設が不要であり、追加費用を最小限に抑制することが可能となる。
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２の無線通信システム１１００の構成を示す図である。
【００６５】
図４では、３×３のＭＩＭＯ伝送を実現する構成を示す。無線装置１００の３系統の送信出力および受信入力は、漏洩ケーブルの給電装置１１４−１、給電装置１１４−２および漏洩ケーブルの途中に挿入された給電装置１１６に接続される。無線装置２００は３本のアンテナ２１０−１，２１０−２，２１０−３を備える。
【００６６】
したがって、無線装置１００は、図３に示した構成において、送受信の系統数を３となるように変更したものである。
【００６７】
図４において、給電装置１１６は、給電装置１１４−１および給電装置１１４−２から漏洩ケーブル１１０に注入された送信信号を漏洩ケーブル１１０の反対側に通過させつつ、無線装置１００からの第３の送信出力を漏洩ケーブル１１０の両方向に分配して送出する。さらに、給電装置１１６は、漏洩ケーブル１１０で受信され、両方向から給電装置１１６に向け進行してくる受信信号を反対側へ通過させつつ、これらを無線装置１００の第３の受信入力へと分配して出力する。
【００６８】
ここで、漏洩ケーブル１１０のうち、給電装置１１４−１と給電装置１１６との間の部分を漏洩ケーブル１１０−１と呼び、給電装置１１６と給電装置１１４−２との間の部分を漏洩ケーブル１１０−２と呼ぶものとする。漏洩ケーブル１１０−１と漏洩ケーブル１１０−２とは、各々、複数の漏洩位置を有する。
【００６９】
図５は、図４に示した給電装置１１６の構成を示すブロック図である。
【００７０】
図５に示される給電装置１１６は、「合成/分配器」を組み合わせて構成される。合成/分配器は、コンバイナあるいはディバイダの名称で知られる素子である。
【００７１】
合成／分配器については、たとえば、以下の文献に開示されている。
【００７２】
文献：広畑 敦「ディバイダ/コンバイナの種類と使い方」、トランジスタ技術、２００４年１２月号
合成/分配器にはＮＡ、ＮＢ、ＮＣの３端子があり、端子ＮＡからの入力信号は端子ＮＢおよび端子ＮＣに分配して出力し、端子ＮＢおよび端子ＮＣからの入力信号はこれを合成して端子ＮＡに出力する作用を有する。
【００７３】
図５を参照して、給電装置１１６は、漏洩ケーブル１１０−１と端子ＮＡとが結合する合成／分配器１１６２と、合成／分配器１１６２の端子ＮＢと自身の端子ＮＡが結合する合成／分配器１１６４と、合成／分配器１１６２の端子ＮＣと自身の端子ＮＢが結合する合成／分配器１１６８とを含む。給電装置１１６は、さらに、合成／分配器１１６４の端子ＮＣと自身の端子ＮＢが結合し、合成／分配器１１６８の端子ＮＣと自身の端子ＮＣとが結合する合成／分配器１１７０と、合成／分配器１１６４の端子ＮＢと自身の端子ＮＢが結合し、合成／分配器１１６８の端子ＮＡと自身の端子ＮＣとが結合し、自身の端子ＮＡが漏洩ケーブル１１０−２と結合する合成／分配器１１６６とを含む。合成／分配器１１７０の端子ＮＡは、サーキュレータ１１７２を介して、無線装置１００と結合する。すなわち、無線装置１００から漏洩ケーブル１１０−１および１１０−２への送信信号と、漏洩ケーブル１１０−１および１１０−２から無線装置１００への受信信号とは、サーキュレータ１１７２により分離される。
【００７４】
図５に示すように、合成/分配器１１６２〜１１７０を接続することで、無線装置１００から合成/分配器１１７０へ供給された送信出力は左右の漏洩ケーブル１１０−１と１１０−２に分配されて出力される。一方、漏洩ケーブル１１０−１から給電装置１１６へ入力された信号は、反対側の漏洩ケーブル１１０−２に向けて通過するとともに、合成/分配器１１７０を経て無線装置１００の受信入力にも分配される。漏洩ケーブル１１０−２から給電装置１１６へ入力された信号は、反対側の漏洩ケーブル１１０−１に向けて通過するとともに、合成/分配器１１７０を経て無線装置１００の受信入力にも分配される。
【００７５】
なお、合成/分配器には挿入、合成、分配の各損失が生じるので、内部の信号を必要に応じ増幅するなどの構成を設けてもよい。また、実施の形態１において、送信時に、漏洩ケーブル１１０の反対側から給電装置１１４−１または１１４−２を経由して無線装置１００に戻ってくる信号と同様に、合成/分配器１１７０およびサーキュレータ１１７２を経て無線装置１００の受信入力にも分配された信号は、無線装置１００の送受共用部１０１０により終端される構成とすることができる。
【００７６】
以上説明したように、図５の給電装置１１６を用い、図４の無線システム１１００のように構成することにより、漏洩ケーブル１１０の両端点側から供給される送信出力は、実施の形態１と同様に、独立な伝達経路（伝達関数）で無線装置２００のアンテナに到達する。さらに、給電装置１１６からの送信出力も、両端点側から供給される２つの送信出力とは独立な伝達経路で無線装置２００のアンテナに到達するため、３×３のＭＩＭＯ伝送が可能となる。受信側のＭＩＭＯ伝送についても同様である。
【００７７】
なお、漏洩ケーブル１００の途中に複数の給電装置１１６を設けることにより、同様な原理で、より一般的に、Ｎ×ＮあるいはＮ×Ｍ（Ｍ、Ｎは自然数：Ｎ，Ｍは２以上）のＭＩＭＯ伝送が可能である。
【００７８】
以上のような構成によっても、実施の形態１と同様に、１本の漏洩ケーブルを使用して、ＭＩＭＯ通信を実現することができる。
【００７９】
なお、実施の形態２の図４に示した例では、漏洩ケーブル１１０の物理的な端部に給電装置１１４−１および１１４−２が設けられている。さらに、給電装置１１６が漏洩ケーブルの途中に設けられ、この給電装置１１６は、送信については、漏洩ケーブルの一方側から進行する信号を他方側に通過させるとともに、給電装置１１６に供給される送信信号を、漏洩ケーブルの両方向に分配する、との機能を有する。さらに、受信については、給電装置１１６は、漏洩ケーブルで受信され、漏洩ケーブルの両側の部分から給電装置１１６に向けて進行してくる受信信号を、漏洩ケーブルの反対側の部分と無線装置１００の受信部へと分配して出力する。
【００８０】
ただし、漏洩ケーブルに給電装置が給電する位置は、このような構成に必ずしも限定されない。
【００８１】
図６は、漏洩ケーブル１１０に給電する他の構成を示す図である。
【００８２】
図６に示す例では、漏洩ケーブル１１０の物理的な両端は、終端されており、漏洩ケーブル１１０の途中位置に、２つの給電装置が設けられている。図６の例では、一方の終端と給電装置１１６−１との間には、スロット１１２−１、１１２−２が設けられ、給電装置１１６−１と給電装置１１６−２との間には、スロット１１２−３、１１２−４が設けられ、他方の終端と給電装置１１６−２との間には、スロット１１２−５、１１２−６が設けられる。そして、給電装置１１６−１、１１６−２には、上述したような給電装置１１６と同様の構成の給電装置を設置することができる。すなわち、以上のような構成でも、１つの給電装置あたり、１つの漏洩ケーブル上の複数の漏洩位置が存在することになる。
（実施の形態３）
図７は、実施の形態３の無線通信システム２０００の構成を示す図である。
【００８３】
図７においては、実施の形態１の図１と同様に２×２のＭＩＭＯ伝送を実現する構成例を示す。
【００８４】
図７では、無線装置２００には、２本のアンテナに代えて、漏洩ケーブル２１０についての給電装置２１４−１および２１４−２を接続した構成となっている。
【００８５】
ここで、漏洩ケーブル２１０および給電装置２１４−１および２１４−２の構成は、実施の形態１の漏洩ケーブル１１０および給電装置１１４−１および１１４−２の構成と同様である。
【００８６】
以上のような図７の構成により、２×２のＭＩＭＯ伝送を行うことができる。
【００８７】
また、図４の実施の形態２のように、給電装置１１６を設ける構成とすれば、２×２のＭＩＭＯ伝送に限られず、Ｎ×Ｍ（Ｍ、Ｎは自然数：Ｎ，Ｍは２以上）のＭＩＭＯ伝送を行う構成とすることも可能である。
【００８８】
このような構成によっても、無線装置１台あたり１本の漏洩ケーブルを設けるだけで済み、敷設する漏洩ケーブルの本数を抑制して、複数の信号系統の送受信を同時に実行することが可能である。
【００８９】
なお、以上の説明は、無線装置１００と無線装置２の間で双方向通信を行う例であったが、これに限らず、単方向通信を行う構成でもよい。また、１対１の通信を行う場合について説明したが、これによらず、１台の無線装置が複数の無線装置と通信を行う構成とすることも可能である。いずれの場合も、従来のＭＩＭＯ通信の無線装置における複数のアンテナへの接続に代え、漏洩ケーブルに対する複数の給電点（端点および給電装置）に接続することによってシステムを構成する。
【００９０】
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９１】
１００ 無線装置、１１０ 漏洩ケーブル、１１２−１，１１２−２，１１２−３，１１２−４ スロット、１１４−１，１１４−２，１１６，１１６−１，１１６−２ 給電装置、２００ 端末無線装置、２１０−１，２１０−２ アンテナ、１０００ 無線通信システム、１０１０ 送受共用部、１０１１ 受信部、１０２１ 送信部、１０３２ 信号処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の系統の信号について、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）通信をするための無線通信装置であって、
複数の互いに異なる漏洩位置と複数の互いに異なる給電部とを有する１本の漏洩ケーブルと、
前記複数の互いに異なる給電部と結合し、前記漏洩ケーブルをアンテナとして前記複数の系統の信号についてＭＩＭＯ通信を行うための無線部とを備える、無線通信装置。
【請求項２】
前記無線部は、
前記複数の系統の信号を、それぞれ前記複数の互いに異なる給電部へ送出する送信部を含む、請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記無線部は、
前記複数の互いに異なる給電部からの入力信号から、前記複数の系統の信号を分離するための受信部を含む、請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記漏洩ケーブルは、いずれかの前記給電部により部分に分割されるとき、
該給電部は、他の前記給電部から前記漏洩ケーブルに供給された信号を通過させつつ、前記送信部から該給電部に送出された信号を前記漏洩ケーブルの両方向の前記部分に分配して送出し、前記漏洩ケーブルで受信され、前記部分から該給電装置に向けて進行してくる受信信号を、反対側の前記部分と前記受信部へと分配して出力する、請求項２または３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
複数の系統の信号について、ＭＩＭＯ通信するための無線通信方法であって、
前記複数の系統の信号から、複数の送信信号を生成するステップと、
複数の互いに異なる漏洩位置と複数の互いに異なる給電位置とを有する１本の漏洩ケーブルに対して、前記複数の系統の送信信号を前記複数の互いに異なる給電位置へそれぞれ送出するステップとを備える、無線通信方法。
【請求項６】
複数の系統の信号について、ＭＩＭＯ通信するための無線通信方法であって、
複数の互いに異なる漏洩位置と、複数の互いに異なる給電位置とを有する１本の漏洩ケーブルに対して、前記複数の互いに異なる給電位置から複数の受信信号を入力するステップと、
前記複数の受信信号から前記複数の系統の信号を分離するステップを備える、無線通信方法。
【請求項１】
複数の系統の信号について、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）通信をするための無線通信装置であって、
複数の互いに異なる漏洩位置と複数の互いに異なる給電部とを有する１本の漏洩ケーブルと、
前記複数の互いに異なる給電部と結合し、前記漏洩ケーブルをアンテナとして前記複数の系統の信号についてＭＩＭＯ通信を行うための無線部とを備える、無線通信装置。
【請求項２】
前記無線部は、
前記複数の系統の信号を、それぞれ前記複数の互いに異なる給電部へ送出する送信部を含む、請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記無線部は、
前記複数の互いに異なる給電部からの入力信号から、前記複数の系統の信号を分離するための受信部を含む、請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記漏洩ケーブルは、いずれかの前記給電部により部分に分割されるとき、
該給電部は、他の前記給電部から前記漏洩ケーブルに供給された信号を通過させつつ、前記送信部から該給電部に送出された信号を前記漏洩ケーブルの両方向の前記部分に分配して送出し、前記漏洩ケーブルで受信され、前記部分から該給電装置に向けて進行してくる受信信号を、反対側の前記部分と前記受信部へと分配して出力する、請求項２または３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
複数の系統の信号について、ＭＩＭＯ通信するための無線通信方法であって、
前記複数の系統の信号から、複数の送信信号を生成するステップと、
複数の互いに異なる漏洩位置と複数の互いに異なる給電位置とを有する１本の漏洩ケーブルに対して、前記複数の系統の送信信号を前記複数の互いに異なる給電位置へそれぞれ送出するステップとを備える、無線通信方法。
【請求項６】
複数の系統の信号について、ＭＩＭＯ通信するための無線通信方法であって、
複数の互いに異なる漏洩位置と、複数の互いに異なる給電位置とを有する１本の漏洩ケーブルに対して、前記複数の互いに異なる給電位置から複数の受信信号を入力するステップと、
前記複数の受信信号から前記複数の系統の信号を分離するステップを備える、無線通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９００４４（Ｐ２０１３−９００４４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２６８７８（Ｐ２０１１−２２６８７８）
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
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