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公開番号2024016779
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-07
出願番号2022145416
出願日2022-09-13
発明の名称制御装置
出願人日本電気株式会社
代理人個人
主分類H04J 99/00 20090101AFI20240130BHJP(電気通信技術)
要約【課題】軸ずれによるOAMモード多重伝送の特性劣化を送信ビーム制御で補償するための自動制御方法を提供可能な、制御装置を提供すること。
【解決手段】OAMモード多重送信装置(10)は、OAM送信処理部(11)と、位相調整部(12)と、送信無線部(13)と、UCA(Uniform Circular Array)アンテナ(14)と、制御部(制御装置)(20)とを有している。UCAアンテナ(14)は、複数の送信アンテナ素子(14-1～14-N)を有している。制御装置(20)において取得部(21)は、「送信側軸ずれに対応した情報」を取得する。ビーム制御部(22)は、取得した「送信側軸ずれに対応した情報」に基づいて、N個のOAMモード多重信号の位相を制御することによって、UCAアンテナ(14)のビームを制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重受信装置と通信するＯＡＭモード多重送信装置を制御する制御装置であって、
前記ＯＡＭモード多重送信装置は、
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子を含む素子数Ｎが４以上の送信側ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記複数の送信アンテナ素子からそれぞれ送信される複数（Ｎ以下）のＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重信号を形成する固定ウェイトのＯＡＭ送信処理手段と、
前記複数の送信アンテナ素子と前記ＯＡＭ送信処理手段との間に設けられ且つ前記複数のＯＡＭモード多重信号の位相を調整する位相調整手段と、
を具備し、
前記制御装置は、
前記送信側ＵＣＡの基準面に対する前記送信側ＵＣＡのアレー面の偏移である送信側軸ずれに対応した情報を取得する取得手段と、
前記取得された送信側軸ずれに対応した情報に基づいて、前記位相調整手段を制御する信号を出力するビーム制御手段と、
を具備する、
制御装置。
続きを表示（約 3,200 文字）【請求項２】
前記取得手段は、前記ＯＡＭモード多重受信装置から送信された前記送信側軸ずれに対応した情報を取得し、
前記送信側軸ずれに対応した情報は、前記ＯＡＭモード多重受信装置において適応制御化されたＯＡＭ受信処理手段から出力されるＯＡＭ受信ウェイトに基づいて形成される、
請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記送信側軸ずれに対応した情報は、２つのＯＡＭ受信ウェイトの間の差についての極性を含む、
請求項２記載の制御装置。
【請求項４】
前記送信側ＵＣＡは、前記複数の送信アンテナ素子において前記回転対称中心を挟んで反対側に位置する垂直方向に配設された２つの送信アンテナ素子を含む第１送信側アンテナペアと、前記２つの送信アンテナ素子が位置する第１軸に交わる第２軸上に位置する水平方向に配設された他の２つの送信アンテナ素子を含む第２送信側アンテナペアと、を含み、
前記ＯＡＭモード多重受信装置の受信側ＵＣＡは、前記第１送信側アンテナペアに対応し且つ第３軸上に位置する２つの受信アンテナ素子を含む第１受信側アンテナペアと、前記第２送信側アンテナペアに対応し且つ前記第３軸に交わる第４軸上に位置する他の２つの受信アンテナ素子を含む第２受信側アンテナペアと、を含み、
前記送信側軸ずれに対応した情報は、前記第２受信側アンテナペアに対応する２つのＯＡＭ受信ウェイトの間の差についての極性を示す第１の極性情報、及び、前記第１受信側アンテナペアに対応する他の２つのＯＡＭ受信ウェイトの間の差についての極性を示す第２の極性情報を含む、
請求項３記載の制御装置。
【請求項５】
前記ビーム制御手段は、前記送信側軸ずれに対応した情報に基づいて、ビーム調整に使用する方向調整基準面を算出し、初期の方向調整基準面から前記算出された方向調整基準面への角度分だけ、前記送信側ＵＣＡのビーム放射方向を基準ビーム方向からずらす位相調整信号を形成し、形成した位相調整信号を前記位相調整手段に出力する、
請求項１記載の制御装置。
【請求項６】
前記ビーム制御手段は、
前記第１軸の回りについての第１角度調整値と、前記第２軸の回りについての第２角度調整値とを保持する保持手段と、
前記第１の極性情報に基づいて前記第１角度調整値を更新し、前記第２の極性情報に基づいて前記第２角度調整値を更新する更新手段と、
更新後の前記第１角度調整値及び前記更新後の第２角度調整値と、前記第１角度調整値の初期値及び前記第２角度調整値の初期値とに基づいて、前記送信側ＵＣＡのビーム放射方向を基準ビーム方向からずらす位相調整信号を形成する形成手段と、
を具備する、
請求項４記載の制御装置。
【請求項７】
前記ＯＡＭモード多重送信装置は、前記送信側軸ずれの値を検出する検出手段を具備し、
前記取得手段は、前記送信側軸ずれの値を、前記送信側軸ずれに対応した情報として取得する、
請求項１記載の制御装置。
【請求項８】
ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重受信装置を制御する制御装置であって、
前記ＯＡＭモード多重受信装置は、
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子を含む受信側ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記複数の受信アンテナ素子にそれぞれ対応する複数の受信信号に対して、一のＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モードに対応する適応制御の結果として得られたＯＡＭ受信ウェイトベクトルを乗算することによって、前記一のＯＡＭモードに対応する受信信号を抽出する適応制御化されたＯＡＭ受信処理手段と、
を具備し、
前記制御装置は、
前記ＯＡＭ受信ウェイトベクトルに含まれるＯＡＭ受信ウェイト振幅成分に基づいて、ＯＡＭモード多重送信装置の送信側ＵＣＡの基準面に対する前記送信側ＵＣＡのアレー面の偏移である送信側軸ずれに対応した情報を形成する情報形成手段と、
前記送信側軸ずれに対応した情報を前記ＯＡＭモード多重送信装置に送信する送信制御手段と、
を具備する、
制御装置。
【請求項９】
ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重受信装置と通信するＯＡＭモード多重送信装置を制御する制御装置であって、
前記ＯＡＭモード多重送信装置は、
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子を含む素子数Ｎが４以上の送信側ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記複数の送信アンテナ素子からそれぞれ送信される複数（Ｎ以下）のＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重信号を形成する固定ウェイトのＯＡＭ送信処理手段と、
前記複数の送信アンテナ素子と前記ＯＡＭ送信処理手段との間に設けられ且つ前記複数のＯＡＭモード多重信号の位相を調整する位相調整手段と、
を具備し、
前記制御装置は、
前記ＯＡＭモード多重受信装置から、第１の移相器位相情報の値及び第２の移相器位相情報の値の組を取得する取得手段と、
前記取得された第１の移相器位相情報の値から、各送信アンテナ素子についての第１の移相器位相情報の値を算出し、前記取得された第２の移相器位相情報の値から、各送信アンテナ素子についての第２の移相器位相情報の値を算出する換算手段と、
各送信アンテナ素子についての前記第１の移相器位相情報の値と前記第２の移相器位相情報の値とを加算することによって、各送信アンテナ素子に対応するＯＡＭモード多重信号の位相調整に用いられる移相値を算出する加算手段と、
を具備し、
前記第１の移相器位相情報の値及び前記第２の移相器位相情報の値の組は、前記ＯＡＭモード多重受信装置において、前記送信側ＵＣＡの基準面に対する前記送信側ＵＣＡのアレー面の偏移である送信側軸ずれに対応した情報に基づいて算出される、
制御装置。
【請求項１０】
ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重受信装置を制御する制御装置であって、
前記ＯＡＭモード多重受信装置は、
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子を含む受信側ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記複数の受信アンテナ素子にそれぞれ対応する複数の受信信号に対して、一のＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モードに対応する適応制御の結果として得られたＯＡＭ受信ウェイトベクトルを乗算することによって、前記一のＯＡＭモードに対応する受信信号を抽出する適応制御化されたＯＡＭ受信処理手段と、
を具備し、
前記制御装置は、
前記ＯＡＭ受信ウェイトベクトルに含まれるＯＡＭ受信ウェイト振幅成分に基づいて、ＯＡＭモード多重送信装置の送信側ＵＣＡの基準面に対する前記送信側ＵＣＡのアレー面の偏移である送信側軸ずれに対応した情報を特定し、該送信側軸ずれに対応した情報に基づいて第１の移相器位相情報の値及び第２の移相器位相情報の値の組を算出する情報形成手段と、
前記第１の移相器位相情報の値及び前記第２の移相器位相情報の値の組を前記ＯＡＭモード多重送信装置に送信する送信制御手段と、
を具備する、
制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御装置、ＯＡＭモード多重送信装置、ＯＡＭモード多重受信装置、制御方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、軌道角運動量（ＯＡＭ：orbital angular momentum）を持つ電磁波を用いた無線伝送方式（つまり、ＯＡＭモード多重伝送方式）が注目されている（例えば、非特許文献１）。非特許文献１では、ＯＡＭモード多重伝送に用いられる送信側ＵＣＡ（Uniform Circular Array）のアレー面と受信側ＵＣＡのアレー面との角度を持ったずれ（軸ずれ）によってＯＡＭモード多重伝送の特性が劣化することが指摘されている。そして、非特許文献１では、この特性劣化を補償する方法の一例として、送信ビーム制御が挙げられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
櫻谷信彦・西村寿彦・大鐘武雄（北大）・旦代智哉・内田大輔（東芝）,”OAMビーム制御によるUCA軸ずれ補償の検討”, IEICE Technical Report, RCS2020-260、2021年3月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１では、軸ずれによるＯＡＭモード多重伝送の特性劣化をビーム制御で補償するために必要な軸ずれの種類と大きさを検出する手法については検討されていない。
【０００５】
本開示の目的は、軸ずれによるＯＡＭモード多重伝送の特性劣化を送信ビーム制御で補償するための自動制御方法を提供可能な、制御装置、ＯＡＭモード多重送信装置、ＯＡＭモード多重受信装置、制御方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様にかかる制御装置は、ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重受信装置と通信するＯＡＭモード多重送信装置を制御する制御装置であって、
前記ＯＡＭモード多重送信装置は、
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子を含む素子数Ｎが４以上の送信側ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記複数の送信アンテナ素子からそれぞれ送信される複数（Ｎ以下）のＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重信号を形成する固定ウェイトのＯＡＭ送信処理手段と、
前記複数の送信アンテナ素子と前記ＯＡＭ送信処理手段との間に設けられ且つ前記複数のＯＡＭモード多重信号の位相を調整する位相調整手段と、
を具備し、
前記制御装置は、
前記送信側ＵＣＡの基準面に対する前記送信側ＵＣＡのアレー面の偏移である送信側軸ずれに対応した情報を取得する取得手段と、
前記取得された送信側軸ずれに対応した情報に基づいて、前記位相調整手段を制御する信号を出力するビーム制御手段と、
を具備する。
【０００７】
第２の態様にかかる制御装置は、ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重受信装置を制御する制御装置であって、
前記ＯＡＭモード多重受信装置は、
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子を含む受信側ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記複数の受信アンテナ素子にそれぞれ対応する複数の受信信号に対して、一のＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モードに対応する適応制御の結果として得られたＯＡＭ受信ウェイトベクトルを乗算することによって、前記一のＯＡＭモードに対応する受信信号を抽出する適応制御化されたＯＡＭ受信処理手段と、
を具備し、
前記制御装置は、
前記ＯＡＭ受信ウェイトベクトルに含まれるＯＡＭ受信ウェイト振幅成分に基づいて、ＯＡＭモード多重送信装置の送信側ＵＣＡの基準面に対する前記送信側ＵＣＡのアレー面の偏移である送信側軸ずれに対応した情報を形成する情報形成手段と、
前記送信側軸ずれに対応した情報を前記ＯＡＭモード多重送信装置に送信する送信制御手段と、
を具備する。
【０００８】
第３の態様にかかる制御方法は、ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重受信装置と通信するＯＡＭモード多重送信装置を制御する制御装置による制御方法であって、
前記ＯＡＭモード多重送信装置は、
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子を含む素子数Ｎが４以上の送信側ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記複数の送信アンテナ素子からそれぞれ送信される複数（Ｎ以下）のＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重信号を形成する固定ウェイトのＯＡＭ送信処理手段と、
前記複数の送信アンテナ素子と前記ＯＡＭ送信処理手段との間に設けられ且つ前記複数のＯＡＭモード多重信号の位相を調整する位相調整手段と、
を具備し、
前記制御方法は、
前記送信側ＵＣＡの基準面に対する前記送信側ＵＣＡのアレー面の偏移である送信側軸ずれに対応した情報を取得することと、
前記取得された送信側軸ずれに対応した情報に基づいて、前記位相調整手段を制御する信号を出力することと、
を含む。
【０００９】
第４の態様にかかる制御方法は、ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重受信装置を制御する制御装置による制御方法であって、
前記ＯＡＭモード多重受信装置は、
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の受信アンテナ素子を含む受信側ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記複数の受信アンテナ素子にそれぞれ対応する複数の受信信号に対して、一のＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モードに対応する適応制御の結果として得られたＯＡＭ受信ウェイトベクトルを乗算することによって、前記一のＯＡＭモードに対応する受信信号を抽出する適応制御化されたＯＡＭ受信処理手段と、
を具備し、
前記制御方法は、
前記ＯＡＭ受信ウェイトベクトルに含まれるＯＡＭ受信ウェイト振幅成分に基づいて、ＯＡＭモード多重送信装置の送信側ＵＣＡの基準面に対する前記送信側ＵＣＡのアレー面の偏移である送信側軸ずれに対応した情報を形成することと、
前記送信側軸ずれに対応した情報を前記ＯＡＭモード多重送信装置に送信することと、
を含む。
【００１０】
第５の態様にかかる非一時的なコンピュータ可読媒体は、ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重受信装置と通信するＯＡＭモード多重送信装置を制御する制御装置に処理を実行させるプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
前記ＯＡＭモード多重送信装置は、
回転対称状に且つ回転対称中心からの距離が等しい位置に配列された複数の送信アンテナ素子を含む素子数Ｎが４以上の送信側ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記複数の送信アンテナ素子からそれぞれ送信される複数（Ｎ以下）のＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重信号を形成する固定ウェイトのＯＡＭ送信処理手段と、
前記複数の送信アンテナ素子と前記ＯＡＭ送信処理手段との間に設けられ且つ前記複数のＯＡＭモード多重信号の位相を調整する位相調整手段と、
を具備し、
前記処理は、
前記送信側ＵＣＡの基準面に対する前記送信側ＵＣＡのアレー面の偏移である送信側軸ずれに対応した情報を取得することと、
前記取得された送信側軸ずれに対応した情報に基づいて、前記位相調整手段を制御する信号を出力することと、
を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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