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公開番号2024093742
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-09
出願番号2022210306
出願日2022-12-27
発明の名称制御システム、及び、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 20090101AFI20240702BHJP(電気通信技術)
要約【課題】OAMモード多重伝送の受信側から送信側へのフィードバックを実現する、制御システム及び制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置40は、OAM通信装置30に、第1フィードバック信号を、UCAアンテナ31の複数のアンテナ素子31-1～31-4のうちの一のアンテナ素子31以外のアンテナ素子31を用いず、該一のアンテナ素子31から送信させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重通信装置と第２ＯＡＭモード多重通信装置との間の通信を制御する制御システムであって、
前記第１ＯＡＭモード多重通信装置は、
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Ｎ（Ｎは４以上の整数）個のアンテナ素子を含む第１ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記第１ＵＣＡのＮ個の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第１ＯＡＭ送信処理部と、
前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子と前記第１ＯＡＭ送信処理部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第１位相調整部と、
を具備し、
前記第２ＯＡＭモード多重通信装置は、
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Ｎ（Ｎは４以上の整数）個のアンテナ素子を含む第２ＵＣＡと、
前記第２ＵＣＡのＮ個の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、該一の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第１ＯＡＭ受信処理部と、
を具備し、
前記制御システムは、第１制御部と、第２制御部とを具備し、
前記第１制御部は、前記第１ＵＣＡの基準面に対する前記第１ＵＣＡのアレー面の偏移である第１の軸ずれを補償する第１補償手順において、前記第１ＯＡＭモード多重通信装置に、前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のそれぞれからＯＡＭモード多重信号を送信させ、
前記第２制御部は、前記第１補償手順において、前記第１ＯＡＭ受信処理部における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、前記第１の軸ずれに対応した情報を特定し、該第１の軸ずれに対応した情報に基づく第１フィードバック信号を形成し、前記第２ＯＡＭモード多重通信装置に、前記形成された第１フィードバック信号を、前記第２ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のうちの一のアンテナ素子以外のアンテナ素子を用いず、該一のアンテナ素子から送信させ、
前記第１制御部は、前記第１補償手順において、前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子を介して前記第１フィードバック信号を取得し、前記取得された第１フィードバック信号に基づいて、前記第１位相調整部の位相値を制御する、
制御システム。
続きを表示（約 4,000 文字）【請求項２】
前記第１制御部は、
前記第１補償手順において、前記第１ＯＡＭモード多重通信装置に、前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のそれぞれからＯＡＭモード多重信号を送信させる第１送信制御部と、
前記第１補償手順において、前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子を介して前記第１フィードバック信号を取得する第１取得部と、
前記第１補償手順において、前記取得された第１フィードバック信号に基づいて、前記第１位相調整部の位相値を制御する第１ビーム制御部と、
を具備し、
前記第２制御部は、
前記第１補償手順において、前記第１ＯＡＭ受信処理部における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、前記第１の軸ずれに対応した情報を特定し、該第１の軸ずれに対応した情報に基づく第１フィードバック信号を形成する第１形成部と、
前記第１補償手順において、前記第２ＯＡＭモード多重通信装置に、前記形成された第１フィードバック信号を、前記第２ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のうちの一のアンテナ素子以外のアンテナ素子を用いず、該一のアンテナ素子から送信させる第２送信制御部と、
を具備する、
請求項１記載の制御システム。
【請求項３】
前記第１取得部は、前記第１ＵＣＡのＮ個の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ＯＡＭモード「ゼロ」に対応するＯＡＭ受信ウェイトベクトルを乗算することによって得られた受信信号から前記第１フィードバック信号を抽出する、
請求項２記載の制御システム。
【請求項４】
前記第２送信制御部は、前記第２ＯＡＭモード多重通信装置に、前記第１フィードバック信号をフレームのオーバヘッド部分を用いて送信させる、
請求項２記載の制御システム。
【請求項５】
前記第２送信制御部は、前記第２ＯＡＭモード多重通信装置に、前記第１フィードバック信号をフレームのペイロード部分を用いて送信させる、
請求項２記載の制御システム。
【請求項６】
前記第２ＯＡＭモード多重通信装置は、
前記第２ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子からそれぞれ送信される複数（Ｎ以下）のＯＡＭモード多重信号を形成する固定ウェイトの第２ＯＡＭ送信処理部と、
前記第２ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子と前記第２ＯＡＭ送信処理部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第２位相調整部と、
を具備し、
前記第１ＯＡＭモード多重通信装置は、前記第１ＵＣＡのＮ個の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、該一の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第２ＯＡＭ受信処理部を具備し、
前記第２制御部は、前記第１補償手順の後に実行される手順であって、前記第２ＵＣＡの基準面に対する前記第２ＵＣＡのアレー面の偏移である第２の軸ずれを補償する手順である第２補償手順において、前記第２ＯＡＭモード多重通信装置に、前記第２ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のそれぞれからＯＡＭモード多重信号を送信させ、
前記第１制御部は、前記第２補償手順において、前記第２ＯＡＭ受信処理部における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、前記第２の軸ずれに対応した情報を特定し、該第２の軸ずれに対応した情報に基づく第２フィードバック信号を形成し、前記第１ＯＡＭモード多重通信装置に、前記形成された第２フィードバック信号を、前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のうちの一のアンテナ素子以外のアンテナ素子を用いず、該一のアンテナ素子から送信させ、
前記第２制御部は、前記第２補償手順において、前記第２ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子を介して前記第２フィードバック信号を取得し、前記取得された第２フィードバック信号に基づいて、前記第２位相調整部の位相値を制御する、
請求項１記載の制御システム。
【請求項７】
前記第１補償手順及び前記第２補償手順は、前記第１ＯＡＭモード多重通信装置と前記第２ＯＡＭモード多重通信装置との間のリンクを確立するリンク確立手順の一部として実行される、
請求項６記載の制御システム。
【請求項８】
第１ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重通信装置と第２ＯＡＭモード多重通信装置との間の通信を制御する制御システムにおける第１制御装置であって、
前記第１ＯＡＭモード多重通信装置は、
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Ｎ（Ｎは４以上の整数）個のアンテナ素子を含む第１ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記第１ＵＣＡのＮ個の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送信処理部と、
前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子と前記ＯＡＭ送信処理部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部と、
を具備し、
前記第２ＯＡＭモード多重通信装置は、
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Ｎ（Ｎは４以上の整数）個のアンテナ素子を含む第２ＵＣＡと、
前記第２ＵＣＡのＮ個の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、該一の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受信処理部と、
を具備し、
前記第１制御装置は、
前記第１ＵＣＡの基準面に対する前記第１ＵＣＡのアレー面の偏移である軸ずれを補償する補償手順において、前記第１ＯＡＭモード多重通信装置に、前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のそれぞれからＯＡＭモード多重信号を送信させる送信制御部と、
前記補償手順において、前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子を介してフィードバック信号を取得する取得部と、
前記補償手順において、前記取得されたフィードバック信号に基づいて、前記位相調整部の位相値を制御するビーム制御部と、
を具備し、
前記フィードバック信号は、前記制御システムの第２制御装置において、前記ＯＡＭ受信処理部における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特定される軸ずれに対応した情報に基づいて形成され、前記第２ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のうちの一のアンテナ素子以外のアンテナ素子を用いず該一のアンテナ素子から送信される、
第１制御装置。
【請求項９】
前記取得部は、前記第１ＵＣＡのＮ個の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ＯＡＭモード「ゼロ」に対応するＯＡＭ受信ウェイトベクトルを乗算することによって得られた受信信号から前記フィードバック信号を抽出する、
請求項８記載の第１制御装置。
【請求項１０】
第１ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重通信装置と第２ＯＡＭモード多重通信装置との間の通信を制御する制御システムにおける第２制御装置であって、
前記第１ＯＡＭモード多重通信装置は、
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Ｎ（Ｎは４以上の整数）個のアンテナ素子を含む第１ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記第１ＵＣＡのＮ個の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送信処理部と、
前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子と前記ＯＡＭ送信処理部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部と、
を具備し、
前記第２ＯＡＭモード多重通信装置は、
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Ｎ（Ｎは４以上の整数）個のアンテナ素子を含む第２ＵＣＡと、
前記第２ＵＣＡのＮ個の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、該一の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受信処理部と、
を具備し、
前記第２制御装置は、
前記第１ＵＣＡの基準面に対する前記第１ＵＣＡのアレー面の偏移である軸ずれを補償する補償手順において、前記ＯＡＭ受信処理部における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、前記軸ずれに対応した情報を特定し、該軸ずれに対応した情報に基づくフィードバック信号を形成する形成部と、
前記補償手順において、前記第２ＯＡＭモード多重通信装置に、前記形成されたフィードバック信号を、前記第２ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のうちの一のアンテナ素子以外のアンテナ素子を用いず、該一のアンテナ素子から送信させる送信制御部と、
を具備する、
第２制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御システム、及び、制御装置に関する。
続きを表示（約 4,100 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（BS：Beam Steering）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】
ところで、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は、ＯＡＭモード多重伝送の受信側からフィードバック信号を送信側に送信する必要があると考えられる。
【０００５】
しかしながら、非特許文献１では、ＯＡＭモード多重伝送の受信側から送信側にフィードバック信号を伝送する手法について何ら検討されていない。
【０００６】
本開示の目的は、ＯＡＭモード多重伝送の受信側から送信側へのフィードバックを実現する、制御システム及び制御装置を提供することにある。なお、この目的は、本明細書に開示される複数の実施形態が達成しようとする複数の目的の１つに過ぎないことに留意されるべきである。その他の目的又は課題と新規な特徴は、本明細書の記述又は添付図面から明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの態様では、制御システムは、
第１ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重通信装置と第２ＯＡＭモード多重通信装置との間の通信を制御する制御システムであって、
前記第１ＯＡＭモード多重通信装置は、
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Ｎ（Ｎは４以上の整数）個のアンテナ素子を含む第１ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記第１ＵＣＡのＮ個の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第１ＯＡＭ送信処理部と、
前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子と前記第１ＯＡＭ送信処理部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第１位相調整部と、
を具備し、
前記第２ＯＡＭモード多重通信装置は、
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Ｎ（Ｎは４以上の整数）個のアンテナ素子を含む第２ＵＣＡと、
前記第２ＵＣＡのＮ個の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、該一の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第１ＯＡＭ受信処理部と、
を具備し、
前記制御システムは、第１制御部と、第２制御部とを具備し、
前記第１制御部は、前記第１ＵＣＡの基準面に対する前記第１ＵＣＡのアレー面の偏移である第１の軸ずれを補償する第１補償手順において、前記第１ＯＡＭモード多重通信装置に、前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のそれぞれからＯＡＭモード多重信号を送信させ、
前記第２制御部は、前記第１補償手順において、前記第１ＯＡＭ受信処理部における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、前記第１の軸ずれに対応した情報を特定し、該第１の軸ずれに対応した情報に基づく第１フィードバック信号を形成し、前記第２ＯＡＭモード多重通信装置に、前記形成された第１フィードバック信号を、前記第２ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のうちの一のアンテナ素子以外のアンテナ素子を用いず、該一のアンテナ素子から送信させ、
前記第１制御部は、前記第１補償手順において、前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子を介して前記第１フィードバック信号を取得し、前記取得された第１フィードバック信号に基づいて、前記第１位相調整部の位相値を制御する。
【０００８】
他の態様では、第１制御装置は、
第１ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重通信装置と第２ＯＡＭモード多重通信装置との間の通信を制御する制御システムにおける第１制御装置であって、
前記第１ＯＡＭモード多重通信装置は、
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Ｎ（Ｎは４以上の整数）個のアンテナ素子を含む第１ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記第１ＵＣＡのＮ個の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送信処理部と、
前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子と前記ＯＡＭ送信処理部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部と、
を具備し、
前記第２ＯＡＭモード多重通信装置は、
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Ｎ（Ｎは４以上の整数）個のアンテナ素子を含む第２ＵＣＡと、
前記第２ＵＣＡのＮ個の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、該一の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受信処理部と、
を具備し、
前記第１制御装置は、
前記第１ＵＣＡの基準面に対する前記第１ＵＣＡのアレー面の偏移である軸ずれを補償する補償手順において、前記第１ＯＡＭモード多重通信装置に、前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のそれぞれからＯＡＭモード多重信号を送信させる送信制御部と、
前記補償手順において、前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子を介してフィードバック信号を取得する取得部と、
前記補償手順において、前記取得されたフィードバック信号に基づいて、前記位相調整部の位相値を制御するビーム制御部と、
を具備し、
前記フィードバック信号は、前記制御システムの第２制御装置において、前記ＯＡＭ受信処理部における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特定される軸ずれに対応した情報に基づいて形成され、前記第２ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のうちの一のアンテナ素子以外のアンテナ素子を用いず該一のアンテナ素子から送信される。
【０００９】
他の態様では、第２制御装置は、
第１ＯＡＭ（Orbital Angular Momentum）モード多重通信装置と第２ＯＡＭモード多重通信装置との間の通信を制御する制御システムにおける第２制御装置であって、
前記第１ＯＡＭモード多重通信装置は、
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Ｎ（Ｎは４以上の整数）個のアンテナ素子を含む第１ＵＣＡ（Uniform Circular Array）と、
前記第１ＵＣＡのＮ個の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送信処理部と、
前記第１ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子と前記ＯＡＭ送信処理部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部と、
を具備し、
前記第２ＯＡＭモード多重通信装置は、
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Ｎ（Ｎは４以上の整数）個のアンテナ素子を含む第２ＵＣＡと、
前記第２ＵＣＡのＮ個の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、該一の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受信処理部と、
を具備し、
前記第２制御装置は、
前記第１ＵＣＡの基準面に対する前記第１ＵＣＡのアレー面の偏移である軸ずれを補償する補償手順において、前記ＯＡＭ受信処理部における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、前記軸ずれに対応した情報を特定し、該軸ずれに対応した情報に基づくフィードバック信号を形成する形成部と、
前記補償手順において、前記第２ＯＡＭモード多重通信装置に、前記形成されたフィードバック信号を、前記第２ＵＣＡのＮ個のアンテナ素子のうちの一のアンテナ素子以外のアンテナ素子を用いず、該一のアンテナ素子から送信させる送信制御部と、
を具備する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示により、ＯＡＭモード多重伝送の受信側から送信側へのフィードバックを実現する、制御システム及び制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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