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WO2025052517A1 - Wireless communication system - Google Patents

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Publication number
WO2025052517A1
WO2025052517A1 PCT/JP2023/032245 JP2023032245W WO2025052517A1 WO 2025052517 A1 WO2025052517 A1 WO 2025052517A1 JP 2023032245 W JP2023032245 W JP 2023032245W WO 2025052517 A1 WO2025052517 A1 WO 2025052517A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wireless communication
beam forming
communication device
beamforming
array antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2023/032245
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
瑞紀 菅
拓人 新井
秀紀 俊長
直樹 北
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to PCT/JP2023/032245 priority Critical patent/WO2025052517A1/en
Publication of WO2025052517A1 publication Critical patent/WO2025052517A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/022Site diversity; Macro-diversity
    • H04B7/024Co-operative use of antennas of several sites, e.g. in co-ordinated multipoint or co-operative multiple-input multiple-output [MIMO] systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413MIMO systems

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system.
  • RoF Radio over Fiber
  • the central station converts radio frequency (RF (Radio Frequency)) signals to electrical/optical (E/O (Electrical-Optical)), transmits the modulated optical signal to the base station via optical fiber
  • the base station converts optical/electrical (O/E (Optical-Electrical)) signals to extract the radio frequency signal, which is input to an antenna and radiated.
  • RF Radio Frequency
  • E/O Electrical/optical
  • O/E Optical-Electrical
  • RoF systems that use high frequency bands, beamforming using an array antenna is required to expand the area that can be covered by the radio waves emitted from the base station.
  • a typical beamforming method for securing a budget is to adjust the phase of the signals transmitted and received from each array antenna and control the radio waves so that they reinforce each other in the desired direction.
  • remote beamforming in which the central station controls the beamforming of the base station.
  • Patent Document 1 is one of the methods for remote beamforming in an RoF system.
  • Fig. 9 shows an example of the configuration of a first device related to the present invention, and is an example of the configuration of the device disclosed in Patent Document 1.
  • the optical wireless communication device 300 shown in Fig. 9 includes a central station 310 and a base station 330.
  • the central station 310 and the base station 330 communicate via an optical fiber 320.
  • the central station 310 includes a phase control unit 311 and a multiplexing/demultiplexing unit 312.
  • the base station 330 includes a multiplexing/demultiplexing unit 331, optical/electrical/electrical-optical conversion units 332-1 to 332-n, and antenna elements 333-1 to 333-n.
  • the remote beamforming method disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as fixed wavelength beamforming) is characterized in that wavelengths are assigned to each element at equal intervals with sufficiently narrow intervals.
  • the dispersion of each wavelength can be considered to be the same, and the delay (amount of phase rotation ⁇ i — ideal ) during optical fiber transmission for each wavelength can ideally be expressed as in the following equation (2).
  • is the difference in the amount of phase rotation between wavelengths due to optical fiber transmission. Since the phase rotation amount ⁇ i _ideal is added to the signal of the i-th antenna element relative to the reference antenna due to optical fiber transmission, the signal radiated from each antenna element has a phase difference of ⁇ intervals, thereby forming a beam. Furthermore, by providing a phase adjustment amount of ⁇ intervals to the signal corresponding to each antenna element in the central station, the phase difference between the elements changes, and the direction of the beam can be changed.
  • the phase ⁇ i _ideal of the signal radiated from the i-th antenna element is ideally expressed by the following formula (3).
  • ⁇ I is the initial phase of the radio frequency signal.
  • the phase difference with the adjacent antenna element i+1 is expressed as the following equation (4).
  • All antenna elements are equally spaced ( ⁇ - ⁇ ), and the beam direction can be controlled by controlling the value of ⁇ at the central station.
  • the optical wireless communication device 400 shown in FIG. 10 includes a central station 410 and a base station 430.
  • the central station 410 and the base station 430 communicate with each other via an optical fiber 420.
  • the central station 410 includes a phase control unit 411 and a multiplexing/demultiplexing unit 412.
  • the base station 430 includes a multiplexing/demultiplexing unit 431, optical/electrical/electrical-optical conversion units 432-1 to 432-n, and antenna elements 433-1 to 433-n.
  • phase ⁇ i of the signal radiated from the i-th antenna element is given by the following equation (6).
  • the phase difference between antenna elements also contains an error that differs for each wavelength, as shown in equation (7) below.
  • the loss of equal spacing caused by the error ⁇ i is also small, so the effect on beamforming is slight.
  • the error ⁇ i becomes large, and the equal spacing of the phase difference of the signals radiated from the antenna elements is lost, causing the beam to collapse.
  • the peak gain during beamforming deteriorates, and the desired gain cannot be obtained even if the number of antenna elements is increased.
  • Non-Patent Document 2 proposes a method of performing fixed-wavelength beamforming in advance using a small number of antenna elements (hereinafter, advance beamforming using a small number of antenna elements is referred to as "pre-beamforming") and determining the beamforming phase based on the phase information obtained there.
  • pre-beamforming advance beamforming using a small number of antenna elements
  • FIG. 11 shows an example of the configuration of a third device related to the present invention, and is a diagram showing an example of the configuration of a device proposed in Non-Patent Document 2.
  • the optical wireless communication device 500 shown in FIG. 11 includes a central station 510 and a base station 530.
  • the central station 510 and the base station 530 communicate via an optical fiber 520.
  • the central station 510 includes a phase control unit 511 and a multiplexing/demultiplexing unit 512.
  • the base station 530 includes a multiplexing/demultiplexing unit 531, optical/electrical/electrical-optical conversion units 532-1 to 532-n, and antenna elements 533-1 to 533-n.
  • the optical wireless communication device 500 attempts pre-beamforming using m antenna elements (m ⁇ n) for n antenna elements.
  • pre-beamforming a beam sweep is performed according to the procedure of the remote beamforming method of Patent Document 1, feedback is received from the communication partner, and the optimal beam and the interval ⁇ of the phase adjustment amount for forming the optimal beam are determined.
  • Pre-beamforming is attempted for all antenna elements while changing the combination of antenna elements.
  • Pre-beamforming is performed to find the phase difference between antenna elements that will not cause beam collapse, so the combination of antenna elements used in pre-beamforming needs to be such that the phase difference between all antenna elements can be obtained.
  • antenna element i that satisfies the following formula (8) is used.
  • antenna elements are selected so that they include at least one antenna element used in the previous pre-beamforming.
  • the phase adjustment amount ⁇ i for each element during beamforming using all antenna elements is calculated by the following formula (9).
  • the interval ⁇ q of the phase adjustment amount obtained by pre-beamforming includes an approximate average value of the phase error difference ⁇ i+1 - ⁇ i between the wavelengths of the wavelengths used in pre-beamforming. Therefore, when pre-beamforming is performed using antenna elements to which relatively short wavelengths are assigned among all antenna elements, the approximate average value of ⁇ i+1 - ⁇ i becomes small, so the value of ⁇ q becomes small, and when pre-beamforming is performed using antenna elements to which relatively long wavelengths are assigned, the value of ⁇ q becomes large.
  • the interval ⁇ q of the phase adjustment amount including the phase error difference ⁇ i+1 - ⁇ i according to the wavelength is obtained by pre-beamforming, so the phase adjustment amount ⁇ i obtained using this according to equation (9) is a value that reflects the difference in phase error with adjacent wavelengths according to the wavelength, and is almost offset by the phase rotation amount ⁇ i during optical fiber transmission.
  • the pre-beamforming method for fixed-wavelength beamforming uses a small number of antenna elements so that beam collapse does not occur during pre-beamforming.
  • one of the horizontal and vertical directions has a continuous wavelength arrangement, but the other has a wavelength arrangement with widely spaced wavelengths.
  • the difference in phase error becomes large at the pre-beamforming stage, so beams are not formed properly and the desired phase information cannot be obtained. This makes beam formation difficult even with fixed-wavelength beamforming using all antenna elements.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

An embodiment of the present invention is a wireless communication system comprising an optical wireless communication device and a wireless communication terminal, wherein the optical wireless communication device comprises: an array antenna disposed in y rows (where y is an integer of 2 or more) * x columns (where x is an integer of 2 or more); a first pre-beam forming unit that performs first pre-beam forming on a transmission beam of the array antenna in a first direction of the array antenna; a second pre-beam forming unit that performs second pre-beam forming on the array antenna in a second direction on the basis of a result of the first pre-beam forming performed by the first pre-beam forming unit; and a beam forming unit that performs beam forming to be used when downlink transmission from the optical wireless communication device to the wireless communication terminal is performed on the basis of a result of the second pre-beam forming performed by the second pre-beam forming unit.

Description

無線通信システムWireless communication system

 本発明は、無線通信システムに関する。 The present invention relates to a wireless communication system.

 近年、無線通信の需要の増加に応えるため、マイクロ波帯に比べ広い帯域が利用可能である高周波数帯の活用が注目されている。しかし、自由空間における伝搬損失は、周波数の二乗に比例して増大する。そのため、高周波数帯通信は、伝送距離が短くなり、限られたエリアでしか通信を行うことができない。 In recent years, in order to meet the increasing demand for wireless communications, attention has been focused on the use of high-frequency bands, which have a wider bandwidth available than microwave bands. However, propagation loss in free space increases in proportion to the square of the frequency. As a result, high-frequency band communications have a shorter transmission distance and can only be carried out in a limited area.

 これを解決する手段としてRoF(Radio over Fiber)を活用したシステム(以下、RoFシステム)が知られている。RoFシステムでは、集約局において、無線周波数(RF(Radio Frequency))信号を、電光(E/O(Electrical-Optical))変換し、変調された光信号を、光ファイバを介して張出局に伝送し、張出局で、光電(O/E(Optical-Electrical))変換して取り出した無線周波数信号をアンテナに入力して放射する。RoFシステムを利用することにより、高周波数帯の無線周波数信号を、長距離伝送することが可能となる。また、基地局の機能を、集約局と張出局に分離し、張出局の機能を削減することで小型化および低消費電力化し、設置性を向上させるシステム構成が検討されている(非特許文献1)。 A system that utilizes Radio over Fiber (RoF) (hereinafter referred to as the RoF system) is known as a means of solving this problem. In the RoF system, the central station converts radio frequency (RF (Radio Frequency)) signals to electrical/optical (E/O (Electrical-Optical)), transmits the modulated optical signal to the base station via optical fiber, and the base station converts optical/electrical (O/E (Optical-Electrical)) signals to extract the radio frequency signal, which is input to an antenna and radiated. By using the RoF system, it becomes possible to transmit high-frequency band radio frequency signals over long distances. In addition, a system configuration is being considered that separates the functions of the base station into the central station and the base station, and reduces the functions of the base station to reduce the size and power consumption, thereby improving ease of installation (Non-Patent Document 1).

 高周波数帯を用いるRoFシステムでは、張出局から放射された電波でカバーできるエリアを拡大するため、アレーアンテナによるビームフォーミングが必要となる。バジェット確保のための代表的なビームフォーミングとして、各アレーアンテナから送受信される信号の位相を調整し所望の方向に対して電波を強め合うよう制御する方法がある。RoFシステムにおいては、張出局の簡易化の観点から張出局のビームフォーミングの制御を集約局で行う遠隔ビームフォーミングの適用が望ましい。 In RoF systems that use high frequency bands, beamforming using an array antenna is required to expand the area that can be covered by the radio waves emitted from the base station. A typical beamforming method for securing a budget is to adjust the phase of the signals transmitted and received from each array antenna and control the radio waves so that they reinforce each other in the desired direction. In RoF systems, from the perspective of simplifying the base station, it is desirable to apply remote beamforming, in which the central station controls the beamforming of the base station.

 RoFシステムにおける遠隔ビームフォーミング方法のひとつとして、特許文献1がある。図9は、本発明に関連する第1装置の構成例であり、特許文献1で開示されている装置の構成例である。図9に示す光無線通信装置300は、集約局310と、張出局330を備えている。集約局310と、張出局330は、光ファイバ320を介して通信する。集約局310は、位相制御部311、合分波部312を備える。張出局330は、合分波部331、光電・電光変換部332-1~332-n、アンテナ素子333-1~333-nを備える。 Patent Document 1 is one of the methods for remote beamforming in an RoF system. Fig. 9 shows an example of the configuration of a first device related to the present invention, and is an example of the configuration of the device disclosed in Patent Document 1. The optical wireless communication device 300 shown in Fig. 9 includes a central station 310 and a base station 330. The central station 310 and the base station 330 communicate via an optical fiber 320. The central station 310 includes a phase control unit 311 and a multiplexing/demultiplexing unit 312. The base station 330 includes a multiplexing/demultiplexing unit 331, optical/electrical/electrical-optical conversion units 332-1 to 332-n, and antenna elements 333-1 to 333-n.

 特許文献1で開示されている遠隔ビームフォーミング方法(以下、波長固定ビームフォーミングと呼ぶ)は、各素子に対して十分狭い等間隔で、波長を等間隔に割り当てることを特徴とする。n本のアンテナ素子のうちのi番目のアンテナ素子(i=1,2,・・・n)にΔλ間隔で波長を割り当てると、i=1を基準アンテナとした場合のi番目のアンテナ素子に対応する波長λは、下記の式(1)で表される。 The remote beamforming method disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as fixed wavelength beamforming) is characterized in that wavelengths are assigned to each element at equal intervals with sufficiently narrow intervals. When wavelengths are assigned to the i-th antenna element (i=1, 2, ... n) among n antenna elements at Δλ intervals, the wavelength λ i corresponding to the i-th antenna element when i=1 is the reference antenna is expressed by the following formula (1).

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001

 Δλが十分に小さい場合は、各波長の分散は同じとみなすことができ、各波長における光ファイバ伝送中の遅延(位相回転量Δθi_ideal)は、理想的には下記の式(2)のように表すことができる。 When Δλ is sufficiently small, the dispersion of each wavelength can be considered to be the same, and the delay (amount of phase rotation Δθ i — ideal ) during optical fiber transmission for each wavelength can ideally be expressed as in the following equation (2).

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002

 ここで、Δβは、光ファイバ伝送による波長間の位相回転量の差である。i番目のアンテナ素子の信号には、光ファイバ伝送によって基準アンテナに対して位相回転量Δθi_idealが加算されるため、各アンテナ素子から放射される信号にはΔβ間隔の位相差がつくことになり、これによりビームが形成される。さらに、集約局において各アンテナ素子に対応する信号にα間隔の位相調整量を与えることで素子間の位相差が変化し、ビームの方向を変えることができる。集約局でα間隔の位相調整量を与えたとき、i番目のアンテナ素子から放射される信号の位相θi_idealは、理想的には、下記の式(3)となる。 Here, Δβ is the difference in the amount of phase rotation between wavelengths due to optical fiber transmission. Since the phase rotation amount Δθ i _ideal is added to the signal of the i-th antenna element relative to the reference antenna due to optical fiber transmission, the signal radiated from each antenna element has a phase difference of Δβ intervals, thereby forming a beam. Furthermore, by providing a phase adjustment amount of α intervals to the signal corresponding to each antenna element in the central station, the phase difference between the elements changes, and the direction of the beam can be changed. When a phase adjustment amount of α intervals is provided in the central station, the phase θ i _ideal of the signal radiated from the i-th antenna element is ideally expressed by the following formula (3).

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003

 ここでθは、無線周波数信号の初期位相である。この時、隣接するアンテナ素子i+1との位相差は、下記の式(4)のように表される。 Here, θ I is the initial phase of the radio frequency signal. At this time, the phase difference with the adjacent antenna element i+1 is expressed as the following equation (4).

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004

 全アンテナ素子間で、等間隔(α-Δβ)となり、集約局でαの値を制御することでビーム方向を制御することが可能となる。 All antenna elements are equally spaced (α-Δβ), and the beam direction can be controlled by controlling the value of α at the central station.

 しかし、実際の分散は、波長によって異なるため、光ファイバ伝送中の位相回転量Δθには、(i-1)Δβに対して、波長に応じた差分φ(以下、誤差と呼ぶ)が含まれる。誤差φを含む実際の位相回転量Δθは、下記の式(5)のようになる。この様子を、本発明に関連する第2装置の構成例である図10で示す。なお、図10に示す光無線通信装置400は、集約局410と、張出局430を備えている。集約局410と、張出局430は、光ファイバ420を介して通信する。集約局410は、位相制御部411、合分波部412を備える。張出局430は、合分波部431、光電・電光変換部432-1~432-n、アンテナ素子433-1~433-nを備える。 However, since the actual dispersion differs depending on the wavelength, the phase rotation amount Δθ i during optical fiber transmission includes a difference φ i (hereinafter referred to as an error) according to the wavelength with respect to (i-1)Δβ. The actual phase rotation amount Δθ i including the error φ i is expressed by the following formula (5). This state is shown in FIG. 10, which is an example of the configuration of the second device related to the present invention. The optical wireless communication device 400 shown in FIG. 10 includes a central station 410 and a base station 430. The central station 410 and the base station 430 communicate with each other via an optical fiber 420. The central station 410 includes a phase control unit 411 and a multiplexing/demultiplexing unit 412. The base station 430 includes a multiplexing/demultiplexing unit 431, optical/electrical/electrical-optical conversion units 432-1 to 432-n, and antenna elements 433-1 to 433-n.

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005

 また、i番目のアンテナ素子から放射される信号の位相θは、下記の式(6)のようになる。 Moreover, the phase θ i of the signal radiated from the i-th antenna element is given by the following equation (6).

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006

 そのため、アンテナ素子間の位相差も、下記の式(7)に示すように、波長ごとに異なる誤差が含まれる。 As a result, the phase difference between antenna elements also contains an error that differs for each wavelength, as shown in equation (7) below.

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007

 例えば、一般的に敷設されているシングルモードファイバ(SMF(Single Mode Fiber))の場合、波長が長くなると分散も大きくなるため、光ファイバ伝送における遅延も大きくなる。そのためΔθi+1>Δθとなり、φi+1>φという関係が成り立つ。波長間隔が狭くアンテナ素子数が少ない場合には、誤差φに起因する等間隔性の崩れも小さいため、ビームフォーミングに及ぼす影響はわずかである。しかし、アンテナ素子数が増えて分散の差が大きくなると、誤差φが大きくなり、アンテナ素子から放射される信号の位相差の等間隔性が失われてビームが崩れる。ビームが崩れるとビームフォーミングの際のピーク利得が劣化し、アンテナ素子数を増加しても所望の利得が得られない。 For example, in the case of a commonly installed single mode fiber (SMF (Single Mode Fiber)), the longer the wavelength, the larger the dispersion, and therefore the larger the delay in optical fiber transmission. Therefore, the relationship Δθ i+1 > Δθ i and φ i+1 > φ i are established. When the wavelength interval is narrow and the number of antenna elements is small, the loss of equal spacing caused by the error φ i is also small, so the effect on beamforming is slight. However, when the number of antenna elements increases and the difference in dispersion increases, the error φ i becomes large, and the equal spacing of the phase difference of the signals radiated from the antenna elements is lost, causing the beam to collapse. When the beam collapses, the peak gain during beamforming deteriorates, and the desired gain cannot be obtained even if the number of antenna elements is increased.

 これを解決する方法として、事前に少数のアンテナ素子を用いて波長固定ビームフォーミングを実施し(以下、少数アンテナ素子を用いた事前ビームフォーミングを「プレビームフォーミング」と呼ぶ)、そこで得られた位相情報に基づいてビームフォーミング位相を決定する手法が、非特許文献2で提案されている。 As a solution to this problem, Non-Patent Document 2 proposes a method of performing fixed-wavelength beamforming in advance using a small number of antenna elements (hereinafter, advance beamforming using a small number of antenna elements is referred to as "pre-beamforming") and determining the beamforming phase based on the phase information obtained there.

 図11は、本発明に関連する第3装置の構成例であり、非特許文献2で提案されている装置の構成例を示す図である。なお、図11に示す光無線通信装置500は、集約局510と、張出局530を備えている。集約局510と、張出局530は、光ファイバ520を介して通信する。集約局510は、位相制御部511、合分波部512を備える。張出局530は、合分波部531、光電・電光変換部532-1~532-n、アンテナ素子533-1~533-nを備える。 FIG. 11 shows an example of the configuration of a third device related to the present invention, and is a diagram showing an example of the configuration of a device proposed in Non-Patent Document 2. The optical wireless communication device 500 shown in FIG. 11 includes a central station 510 and a base station 530. The central station 510 and the base station 530 communicate via an optical fiber 520. The central station 510 includes a phase control unit 511 and a multiplexing/demultiplexing unit 512. The base station 530 includes a multiplexing/demultiplexing unit 531, optical/electrical/electrical-optical conversion units 532-1 to 532-n, and antenna elements 533-1 to 533-n.

 光無線通信装置500は、n本のアンテナ素子に対してm本のアンテナ素子(m≦n)を用いてプレビームフォーミングを試行する。プレビームフォーミングでは、特許文献1の遠隔ビームフォーミング手法の手順に従いビームスイープを実施し、通信相手からフィードバックを受けとり最適ビームおよび最適ビームを形成する位相調整量の間隔αを決定する。プレビームフォーミングは、アンテナ素子の組み合わせを変えながら全アンテナ素子に対して試行する。プレビームフォーミングは、ビーム崩れを引き起こさないようなアンテナ素子間の位相差を求めるために実施するため、プレビームフォーミングに使用するアンテナ素子の組み合わせは、全アンテナ素子間の位相差が取得できるようにする必要がある。 The optical wireless communication device 500 attempts pre-beamforming using m antenna elements (m≦n) for n antenna elements. In pre-beamforming, a beam sweep is performed according to the procedure of the remote beamforming method of Patent Document 1, feedback is received from the communication partner, and the optimal beam and the interval α of the phase adjustment amount for forming the optimal beam are determined. Pre-beamforming is attempted for all antenna elements while changing the combination of antenna elements. Pre-beamforming is performed to find the phase difference between antenna elements that will not cause beam collapse, so the combination of antenna elements used in pre-beamforming needs to be such that the phase difference between all antenna elements can be obtained.

 qパターン目のプレビームフォーミング(q=1,2,・・・p、ただし、pは、プレビームフォーミングに使用するアンテナ素子の組み合わせパターン数)には、下記の式(8)を満たすアンテナ素子iを用いる。 For the qth pre-beamforming pattern (q = 1, 2, ..., p, where p is the number of combination patterns of antenna elements used in pre-beamforming), antenna element i that satisfies the following formula (8) is used.

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008

 ここで、j(j=1,2,・・・m)は、プレビームフォーミングで用いるアンテナ組内のアンテナ素子インデックスである。波長間(アンテナ素子間)における光ファイバ伝送中の位相回転量情報を取得するため、2パターン目以降のプレビームフォーミングでは、1回前のプレビームフォーミングに使用されたアンテナ素子を1本以上含むようにアンテナ素子を選択する。 Here, j (j = 1, 2, ... m) is the index of the antenna element in the antenna set used in pre-beamforming. In order to obtain information on the amount of phase rotation between wavelengths (between antenna elements) during optical fiber transmission, in pre-beamforming from the second pattern onwards, antenna elements are selected so that they include at least one antenna element used in the previous pre-beamforming.

 次に、qパターン目のプレビームフォーミングで、特許文献1に記載の通りに位相調整量を走査しながらビームスイープを行い、通信相手からのフィードバックにより最適なビームを形成するαを決定し、決定したαを保持しておく。qパターン目のプレビームフォーミングを試行し得られた位相調整量の間隔αを用いて、全アンテナ素子を用いたビームフォーミング時の各素子に対する位相調整量α^を、下記の式(9)により求める。 Next, in the qth pattern of pre-beamforming, a beam sweep is performed while scanning the phase adjustment amount as described in Patent Document 1, and αq for forming an optimal beam is determined based on feedback from the communication partner, and the determined αq is stored. Using the interval αq of the phase adjustment amount obtained by trialing the qth pattern of pre-beamforming, the phase adjustment amount α^ i for each element during beamforming using all antenna elements is calculated by the following formula (9).

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009

 プレビームフォーミングで得られる位相調整量の間隔αにはプレビームフォーミングに使用した波長の波長間の位相誤差の差φi+1-φのおよその平均値が含まれる。そのため、全アンテナ素子のうち比較的短い波長が割り当てられているアンテナ素子同士を用いてプレビームフォーミングした場合はφi+1-φのおよその平均値が小さくなるためαは値が小さくなり、比較的長い波長が割り当てられているアンテナ素子同士を用いてプレビームフォーミングした場合のαは値が大きくなる。このようにプレビームフォーミングによって波長に応じた位相誤差の差φi+1-φが含まれた位相調整量の間隔αが得られるため、これを用いて式(9)に従い得られた位相調整量α^は波長に応じた隣接波長との位相誤差の差を反映した値となるため、光ファイバ伝送時の位相回転量Δθとほとんど相殺される。 The interval αq of the phase adjustment amount obtained by pre-beamforming includes an approximate average value of the phase error difference φ i+1i between the wavelengths of the wavelengths used in pre-beamforming. Therefore, when pre-beamforming is performed using antenna elements to which relatively short wavelengths are assigned among all antenna elements, the approximate average value of φ i+1i becomes small, so the value of α q becomes small, and when pre-beamforming is performed using antenna elements to which relatively long wavelengths are assigned, the value of α q becomes large. In this way, the interval αq of the phase adjustment amount including the phase error difference φ i+1i according to the wavelength is obtained by pre-beamforming, so the phase adjustment amount α^ i obtained using this according to equation (9) is a value that reflects the difference in phase error with adjacent wavelengths according to the wavelength, and is almost offset by the phase rotation amount Δθ i during optical fiber transmission.

 波長固定ビームフォーミングにおけるプレビームフォーミング手法は、プレビームフォーミング時にビーム崩れが生じない程度の少数のアンテナ素子を用いている。しかし、大規模な2次元アレーアンテナの場合、水平及び垂直方向のうち一方は、連続した波長配置になるが、他方は波長間隔が広くあいた波長配置となる。そのためプレビームフォーミング実施の段階で位相誤差の差が大きくなるため適切にビームが形成されず、所望の位相情報が得られなくなる。これにより全アンテナ素子を用いた波長固定ビームフォーミングにおいてもビーム形成が困難となる。 The pre-beamforming method for fixed-wavelength beamforming uses a small number of antenna elements so that beam collapse does not occur during pre-beamforming. However, in the case of a large-scale two-dimensional array antenna, one of the horizontal and vertical directions has a continuous wavelength arrangement, but the other has a wavelength arrangement with widely spaced wavelengths. As a result, the difference in phase error becomes large at the pre-beamforming stage, so beams are not formed properly and the desired phase information cannot be obtained. This makes beam formation difficult even with fixed-wavelength beamforming using all antenna elements.

特開2020-120252号公報JP 2020-120252 A

白戸裕史,伊藤耕大,菅瑞紀,後藤和人,俊長秀紀,北直樹,“RoF を適用したミリ波FWA システムの提案,”信学総大,B-5-112、2019年.Hirofumi Shirato, Kodai Ito, Mizuki Suga, Kazuto Goto, Hidenori Toshinaga, Naoki Kita, "Proposal of millimeter wave FWA system using RoF," IEICE General Conference, B-5-112, 2019. 菅瑞紀,伊藤耕大,新井拓人,白戸裕史,北直樹,“波長固定ビームフォーミング性能向上のためのビーム制御方法,”信学総大,B-5-123、2021年.Mizuki Suga, Kodai Ito, Takuto Arai, Hirofumi Shirato, and Naoki Kita, "Beam control method for improving wavelength-fixed beamforming performance," IEICE General Conference, B-5-123, 2021.

 特許文献1の遠隔ビームフォーミング手法では、アンテナ素子数の増大による利用波長の拡大に伴い、光ファイバの分散に起因する位相の誤差が大きくなり、ビームが崩れてしまう。これを抑止する方法として、事前に少数のアンテナ素子を用いて特許文献1の遠隔ビームフォーミングを実施し、そこで得られた位相情報に基づいてビームフォーミング位相を決定する非特許文献2の制御手法がある。しかし、大規模な2次元アレーアンテナの場合、2次元に配置されたアンテナ素子に波長を割り当てるため、2次元の内いずれかの次元において隣接するアンテナ素子間の波長差が大きくなる。そのため事前に実施する特許文献1の遠隔ビームフォーミングの段階でビームが形成できず、非特許文献2の制御手法を適用することが困難となる。これにより、全アンテナ素子を用いた特許文献1の遠隔ビームフォーミングにおいてもビーム形成が困難となる。 In the remote beamforming method of Patent Document 1, as the number of antenna elements increases and the wavelengths used expand, the phase error caused by the dispersion of the optical fiber increases, causing the beam to collapse. As a method to prevent this, there is a control method in Non-Patent Document 2 in which remote beamforming of Patent Document 1 is performed in advance using a small number of antenna elements, and the beamforming phase is determined based on the phase information obtained there. However, in the case of a large-scale two-dimensional array antenna, wavelengths are assigned to antenna elements arranged in two dimensions, so the wavelength difference between adjacent antenna elements in one of the two dimensions becomes large. Therefore, a beam cannot be formed at the stage of remote beamforming of Patent Document 1, which is performed in advance, making it difficult to apply the control method of Non-Patent Document 2. As a result, beam formation is difficult even in the remote beamforming of Patent Document 1, which uses all antenna elements.

 上記事情に鑑み、本発明は、2次元配置されたアレーアンテナを用いるビームフォーミングにおいて、最適なビームを生成することができ、ビーム崩れを抑止することができる無線通信システムを提供することを目的としている。 In view of the above, the present invention aims to provide a wireless communication system that can generate optimal beams and prevent beam collapse in beamforming using two-dimensionally arranged array antennas.

 本発明の一態様は、光無線通信装置と無線通信端末とを備える無線通信システムであって、前記光無線通信装置は、y行(yは、2以上の整数)*x列(xは、2以上の整数)に配置されたアレーアンテナと、前記アレーアンテナの送信ビームについて、前記アレーアンテナの第1方向に、第1プレビームフォーミングを行う第1プレビームフォーミング部と、前記第1プレビームフォーミング部が前記第1プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第1方向とは異なる第2方向に、第2プレビームフォーミングを行う第2プレビームフォーミング部と、前記第2プレビームフォーミング部が前記第2プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記光無線通信装置から前記無線通信端末へのダウンリンク送信を行う際に用いるビームフォーミングを行うビームフォーミング部と、を備える無線通信システムである。 One aspect of the present invention is a wireless communication system including an optical wireless communication device and a wireless communication terminal, the optical wireless communication device including an array antenna arranged in y rows (y is an integer of 2 or more) x columns (x is an integer of 2 or more), a first pre-beam forming unit that performs first pre-beam forming on the transmission beam of the array antenna in a first direction of the array antenna, a second pre-beam forming unit that performs second pre-beam forming on the array antenna in a second direction different from the first direction based on the result of the first pre-beam forming performed by the first pre-beam forming unit, and a beam forming unit that performs beam forming for use in downlink transmission from the optical wireless communication device to the wireless communication terminal based on the result of the second pre-beam forming performed by the second pre-beam forming unit.

 また、本発明の一態様は、光無線通信装置と無線通信端末とを備える無線通信システムであって、前記光無線通信装置は、y行(yは、2以上の整数)*x列(xは、2以上の整数)に配置されたアレーアンテナと、前記アレーアンテナの受信ビームについて、前記アレーアンテナの第1方向に、第1プレビームフォーミングを行う第1プレビームフォーミング部と、前記第1プレビームフォーミング部が前記第1プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第1方向とは異なる第2方向に、第2プレビームフォーミングを行う第2プレビームフォーミング部と、前記第2プレビームフォーミング部が前記第2プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記無線通信端末から前記光無線通信装置へのアップリンク受信を行う際に用いるビームフォーミングを行うビームフォーミング部と、を備える無線通信システムである。 Another aspect of the present invention is a wireless communication system including an optical wireless communication device and a wireless communication terminal, the optical wireless communication device including an array antenna arranged in y rows (y is an integer of 2 or more) x columns (x is an integer of 2 or more), a first pre-beam forming unit that performs a first pre-beam forming on the reception beam of the array antenna in a first direction of the array antenna, a second pre-beam forming unit that performs a second pre-beam forming on the array antenna in a second direction different from the first direction based on the result of the first pre-beam forming performed by the first pre-beam forming unit, and a beam forming unit that performs beam forming for use when performing uplink reception from the wireless communication terminal to the optical wireless communication device based on the result of the second pre-beam forming performed by the second pre-beam forming unit.

 また、本発明の一態様は、光無線通信装置と無線通信端末とを備える無線通信システムであって、前記光無線通信装置は、y行(yは、2以上の整数)*x列(xは、2以上の整数)に配置されたアレーアンテナと、前記アレーアンテナの送信ビームについて、前記アレーアンテナの第1方向に、第1プレビームフォーミングを行う第1プレビームフォーミング部と、前記第1プレビームフォーミング部が前記第1プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第1方向とは異なる第2方向に、第2プレビームフォーミングを行う第2プレビームフォーミング部と、前記第2プレビームフォーミング部が前記第2プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記光無線通信装置から前記無線通信端末へのダウンリンク送信を行う際に用いるビームフォーミングを行う第1ビームフォーミング部と、前記アレーアンテナの受信ビームについて、前記アレーアンテナの前記第1方向に、第3プレビームフォーミングを行う第3プレビームフォーミング部と、前記第3プレビームフォーミング部が前記第3プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第2方向に、第4プレビームフォーミングを行う第4プレビームフォーミング部と、前記第4プレビームフォーミング部が前記第4プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記無線通信端末から前記光無線通信装置へのアップリンク受信を行う際に用いるビームフォーミングを行う第2ビームフォーミング部と、を備える無線通信システムである。 Another aspect of the present invention is a wireless communication system including an optical wireless communication device and a wireless communication terminal, the optical wireless communication device including an array antenna arranged in y rows (y is an integer equal to or greater than 2) x columns (x is an integer equal to or greater than 2), a first pre-beam forming unit that performs a first pre-beam forming on a transmission beam of the array antenna in a first direction of the array antenna, a second pre-beam forming unit that performs a second pre-beam forming on the array antenna in a second direction different from the first direction based on a result of the first pre-beam forming performed by the first pre-beam forming unit, and a second pre-beam forming unit that transmits a second pre-beam forming signal from the optical wireless communication device to the wireless communication terminal based on a result of the second pre-beam forming performed by the second pre-beam forming unit. The wireless communication system includes a first beamforming unit that performs beamforming used when performing downlink transmission to the terminal, a third prebeamforming unit that performs third prebeamforming on the reception beam of the array antenna in the first direction of the array antenna, a fourth prebeamforming unit that performs fourth prebeamforming on the array antenna in the second direction based on the result of the third prebeamforming performed by the third prebeamforming unit, and a second beamforming unit that performs beamforming used when performing uplink reception from the wireless communication terminal to the optical wireless communication device based on the result of the fourth prebeamforming performed by the fourth prebeamforming unit.

 また、本発明の一態様は、光無線通信装置と無線通信端末とを備える無線通信システムで用いられる無線通信方法であって、前記光無線通信装置が備えるy行(yは、2以上の整数)*x列(xは、2以上の整数)に配置されたアレーアンテナの送信ビームについて、前記光無線通信装置が、前記アレーアンテナの第1方向に、第1プレビームフォーミングを行い、前記光無線通信装置が、前記第1プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第1方向とは異なる第2方向に、第2プレビームフォーミングを行い、前記光無線通信装置が、前記第2プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記光無線通信装置から前記無線通信端末へのダウンリンク送信を行う際に用いるビームフォーミングを行う無線通信方法である。 Another aspect of the present invention is a wireless communication method used in a wireless communication system including an optical wireless communication device and a wireless communication terminal, in which the optical wireless communication device performs first pre-beamforming in a first direction of the array antenna for a transmission beam of an array antenna arranged in y rows (y is an integer of 2 or more) * x columns (x is an integer of 2 or more) of the optical wireless communication device, and the optical wireless communication device performs second pre-beamforming in a second direction different from the first direction for the array antenna based on a result of the first pre-beamforming, and the optical wireless communication device performs beamforming for downlink transmission from the optical wireless communication device to the wireless communication terminal based on a result of the second pre-beamforming.

 また、本発明の一態様は、光無線通信装置と無線通信端末とを備える無線通信システムで用いられる無線通信方法であって、前記光無線通信装置が備えるy行(yは、2以上の整数)*x列(xは、2以上の整数)に配置されたアレーアンテナの受信ビームについて、前記光無線通信装置が、前記アレーアンテナの第1方向に、第1プレビームフォーミングを行い、前記光無線通信装置が、前記第1プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第1方向とは異なる第2方向に、第2プレビームフォーミングを行い、前記光無線通信装置が、前記第2プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記無線通信端末から前記光無線通信装置へのアップリンク受信を行う際に用いるビームフォーミングを行う無線通信方法である。 Another aspect of the present invention is a wireless communication method used in a wireless communication system including an optical wireless communication device and a wireless communication terminal, in which the optical wireless communication device performs a first pre-beamforming on a reception beam of an array antenna arranged in y rows (y is an integer of 2 or more) x columns (x is an integer of 2 or more) of the optical wireless communication device in a first direction of the array antenna, and based on a result of the first pre-beamforming, the optical wireless communication device performs a second pre-beamforming on the array antenna in a second direction different from the first direction, and based on a result of the second pre-beamforming, the optical wireless communication device performs beamforming for use when performing uplink reception from the wireless communication terminal to the optical wireless communication device.

 また、本発明の一態様は、光無線通信装置と無線通信端末とを備える無線通信システムで用いられる無線通信方法であって、前記光無線通信装置が備えるy行(yは、2以上の整数)*x列(xは、2以上の整数)に配置されたアレーアンテナの送信ビームについて、前記光無線通信装置が、前記アレーアンテナの第1方向に、第1プレビームフォーミングを行い、前記光無線通信装置が、前記第1プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第1方向とは異なる第2方向に、第2プレビームフォーミングを行い、前記光無線通信装置が、前記第2プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記光無線通信装置から前記無線通信端末へのダウンリンク送信を行う際に用いるビームフォーミングを行い、前記光無線通信装置が、前記アレーアンテナの受信ビームについて、前記アレーアンテナの前記第1方向に、第3プレビームフォーミングを行い、前記光無線通信装置が、前記第3プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第2方向に、第4プレビームフォーミングを行い、
 前記光無線通信装置が、前記第4プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記無線通信端末から前記光無線通信装置へのアップリンク受信を行う際に用いるビームフォーミングを行う無線通信方法である。
Another aspect of the present invention is a wireless communication method used in a wireless communication system including an optical wireless communication device and a wireless communication terminal, the method comprising: performing a first pre-beamforming on a transmission beam of an array antenna arranged in y rows (y is an integer equal to or greater than 2)*x columns (x is an integer equal to or greater than 2) included in the optical wireless communication device, in a first direction of the array antenna; performing a second pre-beamforming on the array antenna in a second direction different from the first direction based on a result of performing the first pre-beamforming; performing a beamforming used when performing downlink transmission from the optical wireless communication device to the wireless communication terminal based on a result of performing the second pre-beamforming on the optical wireless communication device; performing a third pre-beamforming on a reception beam of the array antenna in the first direction of the array antenna; and performing a fourth pre-beamforming on the array antenna in the second direction based on a result of performing the third pre-beamforming on the optical wireless communication device.
This is a wireless communication method in which the optical wireless communication device performs beamforming based on a result of performing the fourth pre-beamforming, the beamforming being used when performing uplink reception from the wireless communication terminal to the optical wireless communication device.

 本発明によれば、2次元配置されたアレーアンテナを用いるビームフォーミングにおいて、最適なビームを生成することができ、ビーム崩れを抑止することができる無線通信システムを提供することが可能となる。 The present invention makes it possible to provide a wireless communication system that can generate optimal beams and prevent beam collapse in beamforming using a two-dimensionally arranged array antenna.

本発明の第1実施形態による無線通信システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a wireless communication system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による光無線通信装置の構成を示す概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram showing a configuration of an optical wireless communication device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による光無線通信装置のアレーアンテナの説明図である。1 is an explanatory diagram of an array antenna of an optical wireless communication device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による光無線通信装置の処理を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a process of the optical wireless communication device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による光無線通信装置の構成を示す概略ブロック図である。FIG. 11 is a schematic block diagram showing a configuration of an optical wireless communication device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による光無線通信装置の処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a process of the optical wireless communication device according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態による光無線通信装置の構成を示す概略ブロック図である。FIG. 11 is a schematic block diagram showing a configuration of an optical wireless communication device according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態による光無線通信装置の処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a process of an optical wireless communication device according to a third embodiment of the present invention. 本発明に関連する第1装置の構成例である。2 is a configuration example of a first device related to the present invention. 本発明に関連する第2装置の構成例である。4 is a configuration example of a second device related to the present invention. 本発明に関連する第3装置の構成例である。13 is a configuration example of a third device related to the present invention.

 以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下で説明する実施形態は、一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is merely an example, and the embodiment to which the present invention is applicable is not limited to the following embodiment.

[第1実施形態]
 始めに、本発明の第1実施形態について説明する。
[First embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described.

 図1は、本発明の第1実施形態による無線通信システム1000の概略構成図である。無線通信システム1000は、光無線通信装置100Aと無線通信端末200を備える。光無線通信装置100Aは、無線通信端末200との間で、無線通信を行うことにより、データの送受信を行う。なお、図1では、無線通信システム1000が、光無線通信装置100A、無線通信端末200を1台ずつ備える場合を示しているが、これに限定されず、無線通信システム1000は、2台以上の光無線通信装置および無線通信端末を備えてもよく、2台以上の光無線通信装置および無線通信端末の間で、無線通信により、データの送受信を行ってもよい。 FIG. 1 is a schematic diagram of a wireless communication system 1000 according to a first embodiment of the present invention. The wireless communication system 1000 includes an optical wireless communication device 100A and a wireless communication terminal 200. The optical wireless communication device 100A transmits and receives data by performing wireless communication with the wireless communication terminal 200. Note that FIG. 1 shows a case in which the wireless communication system 1000 includes one optical wireless communication device 100A and one wireless communication terminal 200, but is not limited to this. The wireless communication system 1000 may include two or more optical wireless communication devices and wireless communication terminals, and data may be transmitted and received by wireless communication between the two or more optical wireless communication devices and wireless communication terminals.

 図2は、本発明の第1実施形態による光無線通信装置100Aの構成を示す概略ブロック図である。 FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of an optical wireless communication device 100A according to a first embodiment of the present invention.

 図2に示すように、光無線通信装置100Aは、アレーアンテナ110、制御部120、記憶部130を備える。アレーアンテナ110は、2次元平面上に配置された複数のアンテナ素子により構成され、無線通信端末200との間で、無線通信によりデータの送受信を行う。制御部120は、CPU(Central Processing Unit)などであり、光無線通信装置100Aの各部を制御する。記憶部130は、RAM(Random Access Memory)などであり、光無線通信装置100Aが送受信したり、生成したりするデータを記憶する。 As shown in FIG. 2, the optical wireless communication device 100A includes an array antenna 110, a control unit 120, and a storage unit 130. The array antenna 110 is composed of multiple antenna elements arranged on a two-dimensional plane, and transmits and receives data via wireless communication with the wireless communication terminal 200. The control unit 120 is a CPU (Central Processing Unit) or the like, and controls each part of the optical wireless communication device 100A. The storage unit 130 is a RAM (Random Access Memory) or the like, and stores data transmitted, received, and generated by the optical wireless communication device 100A.

 光無線通信装置100Aの制御部120(図2)は、第1プレビームフォーミング部121、第2プレビームフォーミング部122、ビームフォーミング部123を備える。第1プレビームフォーミング部121、第2プレビームフォーミング部122、ビームフォーミング部123が行う処理については、後述するフローチャートで説明する。 The control unit 120 (FIG. 2) of the optical wireless communication device 100A includes a first pre-beam forming unit 121, a second pre-beam forming unit 122, and a beam forming unit 123. The processes performed by the first pre-beam forming unit 121, the second pre-beam forming unit 122, and the beam forming unit 123 will be described in the flowcharts below.

 図3は、本発明の第1実施形態による光無線通信装置100Aのアレーアンテナ110の説明図である。アレーアンテナ110は、図3に示すように、y行(yは、2以上の整数)*x列(xは、2以上の整数)のアンテナ素子が、2次元平面上に配置されることにより構成されている。なお、記号*は、乗算記号である。アレーアンテナ110を構成するアンテナ素子の識別番号をiとすると、i=1,2,3,・・・,x-1,x,x+1,x+2,x+3,・・・,2x-1,2x,・・・,(y-1)*x+1,(y-1)*x+2,(y-1)*x+3,・・・,y*x-1,y*xの値をとり、それぞれ、λ,λ,λ,・・・,λx-1,λ,λx+1,λx+2,λx+3,・・・,λ2x-1,λ2x,・・・,λ(y-1)*x+1,λ(y-1)*x+2,λ(y-1)*x+3,・・・,λy*x-1,λy*xの波長が割り当てられる場合について説明する。 3 is an explanatory diagram of the array antenna 110 of the optical wireless communication device 100A according to the first embodiment of the present invention. As shown in Fig. 3, the array antenna 110 is configured by y rows (y is an integer of 2 or more) x columns (x is an integer of 2 or more) of antenna elements arranged on a two-dimensional plane. Note that the symbol * is a multiplication symbol. Let i be the identification number of the antenna elements constituting array antenna 110, and the values of i = 1, 2, 3, ..., x-1, x, x+1, x+2, x+3, ..., 2x-1, 2x, ..., (y-1)*x+1, (y-1)*x+2, (y-1)*x+3, ..., y*x -1 , y *x , and the wavelengths λ1, λ2, λ3 , ..., λx -1 , λx, λx +1 , λx+2, λx + 3, ..., λ2x- 1 , λ2x, ..., λ (y-1)*x+1 , λ (y-1)*x+2 , λ (y-1)*x+3 , ..., λy *x-1 , λy *x, will be described below.

 図4は、本発明の第1実施形態による光無線通信装置100Aの処理を示すフローチャートである。始めに、光無線通信装置100Aの第1プレビームフォーミング部121は、アレーアンテナ110の送信ビームについて、アレーアンテナ110の行方向(つまり、図3におけるy行*x列のアンテナ素子の行方向であって、波長λが行方向に連続的に増加(例えば、λ→λ)していく方向)に、第1プレビームフォーミングを行うことにより(ステップS11)、位相調整量の間隔および位相調整量の情報を取得する。 4 is a flowchart showing the processing of the optical wireless communication device 100A according to the first embodiment of the present invention. First, the first pre-beam forming unit 121 of the optical wireless communication device 100A performs first pre-beam forming (step S11) on the transmission beam of the array antenna 110 in the row direction of the array antenna 110 (that is, the row direction of the antenna elements of y rows and x columns in FIG. 3, in which the wavelength λ increases continuously in the row direction (for example, λ 1 →λ 2 )).

 具体的には、光無線通信装置100Aの第1プレビームフォーミング部121は、連続した波長が配置されている方向(つまり、図3のrow方向、第1方向とも称する)に対して、第1プレビームフォーミングを実施する。この際、第1プレビームフォーミング部121は、2次元配置された行ごとにリニアアレーとして、第1プレビームフォーミングを実施する。第1プレビームフォーミング部121は、第1プレビームフォーミングのψ番目(ψ=1,2,・・・y)の行におけるq’パターン目の第1プレビームフォーミングによって得られた位相調整量の間隔αψ,q’を用いて、ψ番目の行における基準アンテナ素子に対する相対的な位相調整量を、下記の式(10)により求める。ただし、χ=1,2,・・・xである。 Specifically, the first pre-beam forming unit 121 of the optical wireless communication device 100A performs the first pre-beam forming in the direction in which the continuous wavelengths are arranged (that is, the row direction in FIG. 3, also referred to as the first direction). At this time, the first pre-beam forming unit 121 performs the first pre-beam forming as a linear array for each two-dimensionally arranged row. The first pre-beam forming unit 121 uses the interval α ψ,q' of the phase adjustment amount obtained by the q'th pattern of the first pre-beam forming in the ψth (ψ=1, 2, ..., y ) row of the first pre-beam forming to obtain the relative phase adjustment amount with respect to the reference antenna element in the ψth row by the following formula (10). Here, χ=1, 2, ..., x.

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010

 次に、光無線通信装置100Aの第2プレビームフォーミング部122は、第1プレビームフォーミング部121が第1プレビームフォーミングを行った結果(つまり、ステップS11の第1プレビームフォーミングで取得された位相調整量の間隔および位相調整量の情報)に基づき、アレーアンテナ110について、列方向(つまり、図3におけるy行*x列のアンテナ素子のcolumn方向であって、波長λが列方向に段階的に増加(例えば、λ→λX+1)していく方向、第2方向とも称する)に、第2プレビームフォーミングを行うことにより(ステップS12)、第2プレビームフォーミングにおけるビーム崩れを抑止し最適なビームを生成可能な位相調整量を取得する。 Next, the second pre-beam forming unit 122 of the optical wireless communication device 100A performs second pre-beam forming in the column direction (i.e., the column direction of the antenna elements of y rows and x columns in Figure 3, in which the wavelength λ increases stepwise in the column direction (e.g., λ1 → λX+1), also referred to as the second direction) for the array antenna 110 based on the result of the first pre-beam forming performed by the first pre-beam forming unit 121 (i.e., information on the interval of the phase adjustment amount and the phase adjustment amount obtained in the first pre-beam forming in step S11) (step S12), thereby obtaining a phase adjustment amount that can suppress beam collapse in the second pre-beam forming and generate an optimal beam.

 具体的には、光無線通信装置100Aの第2プレビームフォーミング部122は、第2プレビームフォーミングによって、アレーアンテナ110を構成するアンテナ素子の各行の基準アンテナ素子同士の位相差を求める。そのため、第1プレビームフォーミングでは、同じ列上のアンテナ素子を基準アンテナ素子として、各行のプレビームフォーミングを実施する必要がある。ここでは、第1プレビームフォーミングにおいて、各行の先頭のアンテナ素子(χ=1)を基準アンテナ素子にし、第2プレビームフォーミングにおいてi=1のアンテナ素子を、基準アンテナとする場合について説明する。第2プレビームフォーミング部122は、第2プレビームフォーミングでは、第1プレビームフォーミングで得られた位相調整量の間隔αψ,q’および位相調整量α^ψ,χから、第2プレビームフォーミングに用いる位相調整量の候補を求める。(ψ-1)*x+1番目のアンテナ素子の基準アンテナ(i=1)からの位相回転量α^ψ,1は、ひとつ前の行(ψ-1行目)のp’パターン目のプレビームフォーミングによって得られた位相調整量の間隔αψ-1,p’、(ψ-1)*x番目のアンテナ素子における位相調整量α^ψ-1,xと、(ψ-1)*x+1番目のアンテナ素子が並ぶψ行目の1パターン目のプレビームフォーミングによって得られた位相調整量の間隔αψ,1から、下記の式(11)で示される範囲に存在するであろうことが推定できる。 Specifically, the second pre-beam forming unit 122 of the optical wireless communication device 100A obtains a phase difference between reference antenna elements in each row of antenna elements constituting the array antenna 110 by the second pre-beam forming. Therefore, in the first pre-beam forming, it is necessary to perform pre-beam forming for each row by using an antenna element on the same column as the reference antenna element. Here, a case will be described in which the first antenna element (χ=1) in each row is used as the reference antenna element in the first pre-beam forming, and the antenna element with i=1 is used as the reference antenna in the second pre-beam forming. In the second pre-beam forming, the second pre-beam forming unit 122 obtains candidates for the phase adjustment amount to be used in the second pre-beam forming from the interval α ψ,q′ of the phase adjustment amount obtained in the first pre-beam forming and the phase adjustment amount α^ ψ,χ . It can be estimated that the phase rotation amount α^ ψ,1 of the (ψ-1)*x+1th antenna element from the reference antenna (i=1) will be within the range shown in equation (11) below, based on the interval αψ -1,p' of the phase adjustment amounts obtained by pre-beamforming of the p'th pattern in the previous row (ψ-1th row), the phase adjustment amount α^ ψ-1,x at the (ψ-1)*xth antenna element, and the interval αψ,1 of the phase adjustment amounts obtained by pre-beamforming of the first pattern in the ψ-th row in which the ( ψ- 1)*x+1th antenna element is arranged.

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011

 ここで、p’は、ψ番目の行のプレビームフォーミングに使用するアンテナ素子の組み合わせパターン数である。この範囲内の位相をΔαずつスイープし、候補となる位相調整量を列挙する。これを1列目のアンテナ素子全てで求め、候補となる位相調整量を組み合わせて第2プレビームフォーミングに使用する位相調整量の組み合わせパターンを作成する。1列目の全アンテナ素子を用いて作成した位相調整量の組み合わせパターンを順に適用して第2プレビームフォーミングを実施する。通信相手からのフィードバックにより1列目における最適ビームを形成する位相調整量の組み合わせパターン(1,α^2,1,・・・,α^y,1)を決定する。 Here, p' is the number of combination patterns of antenna elements used for pre-beamforming in the ψ-th row. The phase within this range is swept by Δα to list candidate phase adjustment amounts. This is obtained for all antenna elements in the first column, and the candidate phase adjustment amounts are combined to create a combination pattern of phase adjustment amounts to be used for the second pre-beamforming. The combination patterns of phase adjustment amounts created using all antenna elements in the first column are applied in order to perform the second pre-beamforming. The combination pattern (1, α^ 2,1 , ..., α^ y,1 ) of phase adjustment amounts that forms the optimal beam in the first column is determined based on feedback from the communication partner.

 次に、光無線通信装置100Aのビームフォーミング部123は、第2プレビームフォーミング部122が第2プレビームフォーミングを行った結果(つまり、ステップS12の第2プレビームフォーミングで取得された位相調整量)に基づき、光無線通信装置100Aから無線通信端末200へのダウンリンク送信を行う際に用いるビームフォーミングを行う(ステップS13)。 Next, the beamforming unit 123 of the optical wireless communication device 100A performs beamforming to be used when performing downlink transmission from the optical wireless communication device 100A to the wireless communication terminal 200 based on the result of the second pre-beamforming performed by the second pre-beamforming unit 122 (i.e., the phase adjustment amount obtained in the second pre-beamforming in step S12) (step S13).

 具体的には、光無線通信装置100Aのビームフォーミング部123は、第1プレビームフォーミングおよび第2プレビームフォーミングによって得られた位相調整量から、全アンテナ素子を用いたビームフォーミングを実施する際の位相調整量を、下記の式(12)によって求める。 Specifically, the beamforming unit 123 of the optical wireless communication device 100A calculates the phase adjustment amount when performing beamforming using all antenna elements from the phase adjustment amounts obtained by the first pre-beamforming and the second pre-beamforming, using the following formula (12).

Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012

 第1実施形態によれば、式(12)により得られた位相調整量を用いて、ビームフォーミングを実施することで、波長固定ビームフォーミングの特徴である高い波長利用効率、光ファイバ長の情報が不要なビーム制御、張出局での制御不要、高周波数帯への適用可能、という利点を維持しつつ、2次元アレーアンテナにおいても波長固定ビームフォーミングの動作を活用してビーム崩れを低減することができる。 According to the first embodiment, by performing beamforming using the phase adjustment amount obtained by equation (12), it is possible to reduce beam collapse by utilizing the operation of fixed-wavelength beamforming even in a two-dimensional array antenna, while maintaining the advantages of fixed-wavelength beamforming, such as high wavelength utilization efficiency, beam control that does not require information on optical fiber length, no control required at the base station, and applicability to high frequency bands.

 また、第1実施形態によれば、第1プレビームフォーミングの結果、及び、第2プレビームフォーミングの結果に基づいた位相調整量を、アレーアンテナ110を構成する全アンテナ素子を用いたビームフォーミングに適用することで、光ファイバ伝送中の誤差φをおおよそ相殺し、アンテナ素子間の位相差をおよそ等間隔にすることができる。これにより、2次元のアレーアンテナ110において、全アンテナ素子110を用いたビームフォーミングを可能とすることができる。 Furthermore, according to the first embodiment, by applying the phase adjustment amount based on the result of the first pre-beamforming and the result of the second pre-beamforming to beamforming using all antenna elements constituting the array antenna 110, it is possible to approximately cancel out the error φ i during optical fiber transmission and make the phase differences between the antenna elements approximately equal. This makes it possible to perform beamforming using all antenna elements 110 in the two-dimensional array antenna 110.

 また、第1実施形態によれば、RoFシステムにおける遠隔ビームフォーミングにおいて、アンテナ素子数が増大した場合でも、ビーム崩れを抑止しビームフォーミング利得を確保することができる。 Furthermore, according to the first embodiment, in remote beamforming in an RoF system, even if the number of antenna elements increases, it is possible to prevent beam collapse and ensure beamforming gain.

[第2実施形態]
 次に、本発明の第2実施形態について説明する。第1実施形態では、光無線通信装置100A(例えば、張出局)からの送信ビームを形成およびスイープすることで、位相調整量を決定するが、第2実施形態では、光無線通信装置(例えば、張出局)の受信ビーム形成により位相調整量を決定する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the phase adjustment amount is determined by forming and sweeping a transmission beam from the optical wireless communication device 100A (e.g., a base station), but in the second embodiment, the phase adjustment amount is determined by forming a reception beam of the optical wireless communication device (e.g., a base station).

 第2実施形態による無線通信システムの概略構成図は、第1実施形態による無線通信システム1000の概略構成図(図1)において、光無線通信装置100Aの代わりに、光無線通信装置100Bを備えている点が異なる。光無線通信装置100Bは、無線通信端末200(図1)との間で、無線通信を行うことにより、データの送受信を行う。 The schematic configuration diagram of the wireless communication system according to the second embodiment differs from the schematic configuration diagram of the wireless communication system 1000 according to the first embodiment (FIG. 1) in that an optical wireless communication device 100B is provided instead of the optical wireless communication device 100A. The optical wireless communication device 100B transmits and receives data by performing wireless communication with the wireless communication terminal 200 (FIG. 1).

 図5は、本発明の第2実施形態による光無線通信装置100Bの構成を示す概略ブロック図である。図5に示すように、光無線通信装置100Bは、アレーアンテナ140、制御部150、記憶部160を備える。アレーアンテナ140は、2次元平面上に配置された複数のアンテナ素子により構成され、無線通信端末200(図1)との間で、無線通信によりデータの送受信を行う。なお、第2実施形態によるアレーアンテナ140の構成は、第1実施形態によるアレーアンテナ110(図3)と同様であるため、その説明を省略する。制御部150は、CPUなどであり、光無線通信装置100Bの各部を制御する。記憶部160は、RAMなどであり、光無線通信装置100Bが送受信したり、生成したりするデータを記憶する。 FIG. 5 is a schematic block diagram showing the configuration of an optical wireless communication device 100B according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the optical wireless communication device 100B includes an array antenna 140, a control unit 150, and a storage unit 160. The array antenna 140 is composed of multiple antenna elements arranged on a two-dimensional plane, and transmits and receives data via wireless communication with the wireless communication terminal 200 (FIG. 1). Note that the configuration of the array antenna 140 according to the second embodiment is similar to that of the array antenna 110 (FIG. 3) according to the first embodiment, and therefore a description thereof will be omitted. The control unit 150 is a CPU or the like, and controls each unit of the optical wireless communication device 100B. The storage unit 160 is a RAM or the like, and stores data transmitted, received, and generated by the optical wireless communication device 100B.

 光無線通信装置100Bの制御部150(図5)は、第1プレビームフォーミング部151、第2プレビームフォーミング部152、ビームフォーミング部153を備える。第1プレビームフォーミング部151、第2プレビームフォーミング部152、ビームフォーミング部153が行う処理については、後述するフローチャートで説明する。 The control unit 150 (FIG. 5) of the optical wireless communication device 100B includes a first pre-beam forming unit 151, a second pre-beam forming unit 152, and a beam forming unit 153. The processes performed by the first pre-beam forming unit 151, the second pre-beam forming unit 152, and the beam forming unit 153 will be described in the flowchart below.

 図6は、本発明の第2実施形態による光無線通信装置100Bの処理を示すフローチャートである。始めに、光無線通信装置100Bの第1プレビームフォーミング部151は、アレーアンテナ140の受信ビームについて、アレーアンテナ140の行方向(つまり、図3におけるy行*x列のアンテナ素子の行方向であって、波長λが行方向に連続的に増加(例えば、λ→λ)していく方向)に、第1プレビームフォーミングを行うことにより(ステップS21)、位相調整量の間隔および位相調整量の情報を取得する。なお、ステップS21の処理は、ステップS11の処理と同様の手法を用いて実施することができる。 6 is a flowchart showing the processing of the optical wireless communication device 100B according to the second embodiment of the present invention. First, the first pre-beam forming unit 151 of the optical wireless communication device 100B performs the first pre-beam forming (step S21) on the reception beam of the array antenna 140 in the row direction of the array antenna 140 (that is, the row direction of the antenna elements of y rows and x columns in FIG. 3, in which the wavelength λ increases continuously in the row direction (for example, λ 1 →λ 2 )), thereby acquiring information on the interval of the phase adjustment amount and the phase adjustment amount. The processing of step S21 can be performed using the same method as the processing of step S11.

 次に、光無線通信装置100Bの第2プレビームフォーミング部152は、第1プレビームフォーミング部151が第1プレビームフォーミングを行った結果(つまり、ステップS21の第1プレビームフォーミングで取得された位相調整量の間隔および位相調整量の情報)に基づき、アレーアンテナ140について、列方向(つまり、図3におけるy行*x列のアンテナ素子の列方向であって、波長λが列方向に段階的に増加(例えば、λ→λX+1)していく方向)に、第2プレビームフォーミングを行うことにより(ステップS22)、第2プレビームフォーミングにおけるビーム崩れを抑止し最適なビームを生成可能な位相調整量を取得する。なお、ステップS22の処理は、ステップS12の処理と同様の手法を用いて実施することができる。 Next, the second pre-beam forming unit 152 of the optical wireless communication device 100B performs second pre-beam forming (step S22) in the column direction (i.e., the column direction of antenna elements of y rows and x columns in FIG. 3, in which the wavelength λ increases stepwise in the column direction (e.g., λ 1 → λ X+1 )) for the array antenna 140 based on the result of the first pre-beam forming performed by the first pre-beam forming unit 151 (i.e., information on the interval of the phase adjustment amount and the phase adjustment amount acquired in the first pre-beam forming in step S21), thereby acquiring a phase adjustment amount capable of suppressing beam collapse in the second pre-beam forming and generating an optimal beam. Note that the process of step S22 can be performed using a method similar to that of step S12.

 次に、光無線通信装置100Bのビームフォーミング部153は、第2プレビームフォーミング部152が第2プレビームフォーミングを行った結果(つまり、ステップS22の第2プレビームフォーミングで取得された位相調整量)に基づき、無線通信端末200(図1)から光無線通信装置100Bへのアップリンク受信を行う際に用いるビームフォーミングを行う(ステップS23)。なお、ステップS23の処理は、ステップS13の処理と同様の手法を用いて実施することができる。 Next, the beamforming unit 153 of the optical wireless communication device 100B performs beamforming to be used when performing uplink reception from the wireless communication terminal 200 (FIG. 1) to the optical wireless communication device 100B based on the result of the second pre-beamforming performed by the second pre-beamforming unit 152 (i.e., the phase adjustment amount acquired in the second pre-beamforming in step S22) (step S23). Note that the process of step S23 can be performed using a method similar to the process of step S13.

 第2の実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第2の実施形態によれば、受信ビームにより、通信相手の無線通信端末200から送信されたビームスイープ用の信号により2段階のプレビームフォーミングを実施し、各アンテナ素子に対する位相調整量を決定するため、受信ビームの場合は通信相手からのフィードバックは不要となる。 In the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, according to the second embodiment, two stages of pre-beamforming are performed using a beam sweep signal transmitted from the wireless communication terminal 200 of the communication partner, and the amount of phase adjustment for each antenna element is determined by the reception beam, so that feedback from the communication partner is not required in the case of the reception beam.

[第3実施形態]
 次に、本発明の第3実施形態について説明する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

 第3実施形態による無線通信システムの概略構成図は、第1実施形態による無線通信システム1000の概略構成図(図1)において、光無線通信装置100Aの代わりに、光無線通信装置100Cを備えている点が異なる。光無線通信装置100Cは、無線通信端末200(図1)との間で、無線通信を行うことにより、データの送受信を行う。 The schematic configuration diagram of the wireless communication system according to the third embodiment differs from the schematic configuration diagram of the wireless communication system 1000 according to the first embodiment (FIG. 1) in that it includes an optical wireless communication device 100C instead of the optical wireless communication device 100A. The optical wireless communication device 100C transmits and receives data by performing wireless communication with the wireless communication terminal 200 (FIG. 1).

 図7は、本発明の第3実施形態による光無線通信装置100Cの構成を示す概略ブロック図である。図7に示すように、光無線通信装置100Cは、アレーアンテナ170、制御部180、記憶部190を備える。アレーアンテナ170は、2次元平面上に配置された複数のアンテナ素子により構成され、無線通信端末200(図1)との間で、無線通信によりデータの送受信を行う。なお、第3実施形態によるアレーアンテナ170の構成は、第1実施形態によるアレーアンテナ110(図3)と同様であるため、その説明を省略する。制御部180は、CPUなどであり、光無線通信装置100Cの各部を制御する。記憶部190は、RAMなどであり、光無線通信装置100Cが送受信したり、生成したりするデータを記憶する。 FIG. 7 is a schematic block diagram showing the configuration of an optical wireless communication device 100C according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the optical wireless communication device 100C includes an array antenna 170, a control unit 180, and a storage unit 190. The array antenna 170 is composed of multiple antenna elements arranged on a two-dimensional plane, and transmits and receives data via wireless communication with a wireless communication terminal 200 (FIG. 1). Note that the configuration of the array antenna 170 according to the third embodiment is similar to that of the array antenna 110 (FIG. 3) according to the first embodiment, and therefore a description thereof will be omitted. The control unit 180 is a CPU or the like, and controls each unit of the optical wireless communication device 100C. The storage unit 190 is a RAM or the like, and stores data transmitted, received, and generated by the optical wireless communication device 100C.

 光無線通信装置100Cの制御部180(図7)は、第1プレビームフォーミング部181、第2プレビームフォーミング部182、第1ビームフォーミング部183、第3プレビームフォーミング部184、第4プレビームフォーミング部185、第2ビームフォーミング部186を備える。第1プレビームフォーミング部181、第2プレビームフォーミング部182、第1ビームフォーミング部183、第3プレビームフォーミング部184、第4プレビームフォーミング部185、第2ビームフォーミング部186が行う処理については、後述するフローチャートで説明する。 The control unit 180 (FIG. 7) of the optical wireless communication device 100C includes a first prebeam forming unit 181, a second prebeam forming unit 182, a first beam forming unit 183, a third prebeam forming unit 184, a fourth prebeam forming unit 185, and a second beam forming unit 186. The processing performed by the first prebeam forming unit 181, the second prebeam forming unit 182, the first beam forming unit 183, the third prebeam forming unit 184, the fourth prebeam forming unit 185, and the second beam forming unit 186 will be described in the flowchart below.

 図8は、本発明の第3実施形態による光無線通信装置100Cの処理を示すフローチャートである。始めに、光無線通信装置100Cの第1プレビームフォーミング部181は、アレーアンテナ170の送信ビームについて、アレーアンテナ170の行方向(つまり、図3におけるy行*x列のアンテナ素子の行方向であって、波長λが行方向に連続的に増加(例えば、λ→λ)していく方向)に、第1プレビームフォーミングを行うことにより(ステップS31)、位相調整量の間隔および位相調整量の情報を取得する。なお、ステップS31の処理は、ステップS11の処理と同様の手法を用いて実施することができる。 8 is a flowchart showing the processing of the optical wireless communication device 100C according to the third embodiment of the present invention. First, the first pre-beam forming unit 181 of the optical wireless communication device 100C performs the first pre-beam forming (step S31) on the transmission beam of the array antenna 170 in the row direction of the array antenna 170 (that is, the row direction of the antenna elements of y rows and x columns in FIG. 3, in which the wavelength λ increases continuously in the row direction (for example, λ 1 →λ 2 )), thereby acquiring information on the interval of the phase adjustment amount and the phase adjustment amount. The processing of step S31 can be performed using a method similar to that of step S11.

 次に、光無線通信装置100Cの第2プレビームフォーミング部182は、第1プレビームフォーミング部181が第1プレビームフォーミングを行った結果(つまり、ステップS31の第1プレビームフォーミングで取得された位相調整量の間隔および位相調整量の情報)に基づき、アレーアンテナ170について、列方向(つまり、図3におけるy行*x列のアンテナ素子の列方向であって、波長λが列方向に段階的に増加(例えば、λ→λX+1)していく方向)に、第2プレビームフォーミングを行うことにより(ステップS32)、第2プレビームフォーミングにおけるビーム崩れを抑止し最適なビームを生成可能な位相調整量を取得する。なお、ステップS32の処理は、ステップS12の処理と同様の手法を用いて実施することができる。 Next, the second pre-beam forming unit 182 of the optical wireless communication device 100C performs second pre-beam forming (step S32) on the array antenna 170 in the column direction (i.e., the column direction of the antenna elements of y rows and x columns in FIG. 3, in which the wavelength λ increases stepwise in the column direction (e.g., λ 1 → λ X+1 )) based on the result of the first pre-beam forming performed by the first pre-beam forming unit 181 (i.e., information on the interval of the phase adjustment amount and the phase adjustment amount acquired in the first pre-beam forming in step S31), thereby acquiring a phase adjustment amount capable of suppressing beam collapse in the second pre-beam forming and generating an optimal beam. Note that the process of step S32 can be performed using a method similar to that of step S12.

 次に、光無線通信装置100Cの第1ビームフォーミング部183は、第2プレビームフォーミング部182が第2プレビームフォーミングを行った結果(つまり、ステップS32の第2プレビームフォーミングで取得された位相調整量)に基づき、無線通信装置100Cから無線通信端末200へのダウンリンク送信を行う際に用いるビームフォーミングを行う(ステップS33)。なお、ステップS33の処理は、ステップS13の処理と同様の手法を用いて実施することができる。 Next, the first beam forming unit 183 of the optical wireless communication device 100C performs beam forming to be used when performing downlink transmission from the wireless communication device 100C to the wireless communication terminal 200, based on the result of the second pre-beam forming performed by the second pre-beam forming unit 182 (i.e., the phase adjustment amount acquired in the second pre-beam forming in step S32) (step S33). Note that the process of step S33 can be performed using a method similar to the process of step S13.

 次に、光無線通信装置100Cの第3プレビームフォーミング部184は、アレーアンテナ170の受信ビームについて、アレーアンテナの行方向(つまり、図3におけるy行*x列のアンテナ素子の行方向であって、波長λが行方向に連続的に増加(例えば、λ→λ)していく方向)に、第3プレビームフォーミングを行うことにより(ステップS34)、位相調整量の間隔および位相調整量の情報を取得する。なお、ステップS34の処理は、ステップS11の処理と同様の手法を用いて実施することができる。 Next, the third pre-beam forming unit 184 of the optical wireless communication device 100C performs third pre-beam forming on the reception beam of the array antenna 170 in the row direction of the array antenna (i.e., the row direction of the antenna elements of y rows and x columns in FIG. 3, in which the wavelength λ increases continuously in the row direction (e.g., λ1λ2 )) (step S34), thereby acquiring information on the interval between phase adjustment amounts and the phase adjustment amount. Note that the processing of step S34 can be performed using a method similar to that of step S11.

 次に、光無線通信装置100Cの第4プレビームフォーミング部185は、第3プレビームフォーミング部184が第3プレビームフォーミングを行った結果(つまり、ステップS34の第3プレビームフォーミングで取得された位相調整量の間隔および位相調整量の情報)に基づき、アレーアンテナ170について、列方向(つまり、図3におけるy行*x列のアンテナ素子の列方向であって、波長λが列方向に段階的に増加(例えば、λ→λX+1)していく方向)に、第4プレビームフォーミングを行うことにより(ステップS35)、第4プレビームフォーミングにおけるビーム崩れを抑止し最適なビームを生成可能な位相調整量を取得する。なお、ステップS35の処理は、ステップS12の処理と同様の手法を用いて実施することができる。 Next, the fourth pre-beam forming unit 185 of the optical wireless communication device 100C performs fourth pre-beam forming (step S35) in the column direction (i.e., the column direction of the antenna elements of y rows and x columns in FIG. 3, in which the wavelength λ increases stepwise in the column direction (e.g., λ 1 →λ X+ 1 )) for the array antenna 170 based on the result of the third pre-beam forming performed by the third pre-beam forming unit 184 (i.e., information on the interval of the phase adjustment amount and the phase adjustment amount acquired in the third pre-beam forming in step S34), thereby acquiring a phase adjustment amount capable of suppressing beam collapse in the fourth pre-beam forming and generating an optimal beam. Note that the process of step S35 can be performed using a method similar to that of step S12.

 次に、光無線通信装置100Cの第2ビームフォーミング部186は、第4プレビームフォーミング部185が第4プレビームフォーミングを行った結果(つまり、ステップS35の第4プレビームフォーミングで取得された位相調整量)に基づき、無線通信端末200(図1)から光無線通信装置100Cへのアップリンク受信を行う際に用いるビームフォーミングを行う(ステップS36)。なお、ステップS36の処理は、ステップS13の処理と同様の手法を用いて実施することができる。 Next, the second beam forming unit 186 of the optical wireless communication device 100C performs beam forming to be used when performing uplink reception from the wireless communication terminal 200 (FIG. 1) to the optical wireless communication device 100C based on the result of the fourth pre-beam forming performed by the fourth pre-beam forming unit 185 (i.e., the phase adjustment amount acquired in the fourth pre-beam forming in step S35) (step S36). Note that the processing of step S36 can be performed using a method similar to that of step S13.

 なお、図8に示した第3実施形態による光無線通信装置100Cのフローチャートの説明では、ステップS31~S33の処理を行った後に、ステップS34~S36の処理を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ステップS34~S36の処理を行った後に、ステップS31~S33の処理を行ってもよい。 In the explanation of the flowchart of the optical wireless communication device 100C according to the third embodiment shown in FIG. 8, the case where the processes of steps S31 to S33 are performed and then the processes of steps S34 to S36 are performed is explained, but this is not limited thereto, and the processes of steps S31 to S33 may be performed after the processes of steps S34 to S36 are performed.

 ダウンリンクとアップリンクにおいて使用する光波長が同じ場合は、第1実施形態または第2実施形態で説明した方法を用いることで、ダウンリンクとアップリンク両方における位相調整量を決定することができるが、ダウンリンクとアップリンクにおいて使用する光波長が異なる場合には、第3実施形態を用いることが有効である。ダウンリンクとアップリンクにおいて使用する光波長が異なる場合は、第1実施形態と第2実施形態で説明した送信ビームを用いる方法と受信ビームを用いる方法の両方を実行することで、ダウンリンクとアップリンクそれぞれの位相調整量を得ることができる。 When the optical wavelengths used in the downlink and uplink are the same, the phase adjustment amount for both the downlink and uplink can be determined by using the method described in the first or second embodiment, but when the optical wavelengths used in the downlink and uplink are different, it is effective to use the third embodiment. When the optical wavelengths used in the downlink and uplink are different, the phase adjustment amount for each of the downlink and uplink can be obtained by implementing both the method using the transmission beam and the method using the reception beam described in the first and second embodiments.

 なお、第3実施形態において、ダウンリンクとアップリンクで使用する波長の差から光ファイバ伝送における位相回転量の差を推定し、その値を用いて送信ビームを用いる方法と受信ビームを用いる方法のいずれかによって得られた位相調整量を補正することでダウンリンクとアップリンクそれぞれの位相調整量を得るようにしてもよい。 In the third embodiment, the difference in the amount of phase rotation in optical fiber transmission may be estimated from the difference in wavelengths used in the downlink and uplink, and the phase adjustment amount obtained by either the method using the transmission beam or the method using the reception beam may be corrected using this value to obtain the phase adjustment amount for each of the downlink and uplink.

[第4実施形態]
 次に、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態による無線通信システムおよび光無線通信装置の構成は、第3実施形態による無線通信システムおよび光無線通信装置の構成と同様であるため、それらの説明を省略する。
[Fourth embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will now be described. The configurations of the wireless communication system and the optical wireless communication device according to the fourth embodiment are similar to those of the wireless communication system and the optical wireless communication device according to the third embodiment, and therefore description thereof will be omitted.

 第1実施形態では、ダウンリンクとアップリンクにおいて無線区間の周波数が同じ場合を想定しているが、第4実施形態では、ダウンリンクとアップリンクにおいて無線区間の周波数が異なる。電光変換における無線周波数信号の周波数がダウンリンクとアップリンクで異なる場合は、光波長が同じであっても光ファイバ伝送時に生じる位相誤差が変わるため、第4実施形態においても、第3実施形態と同様に、ダウンリンクとアップリンクでそれぞれに応じた位相調整量を取得する。 In the first embodiment, it is assumed that the frequency of the wireless section is the same for the downlink and uplink, but in the fourth embodiment, the frequency of the wireless section is different for the downlink and uplink. If the frequency of the radio frequency signal in the electro-optical conversion is different for the downlink and uplink, the phase error that occurs during optical fiber transmission will change even if the optical wavelength is the same, so in the fourth embodiment, as in the third embodiment, the phase adjustment amount corresponding to each of the downlink and uplink is obtained.

 なお、第4実施形態において、無線周波数信号の周波数の差から光ファイバ伝送における位相回転量の差を推定し、その値を用いて送信ビームを用いる方法と受信ビームを用いる方法のいずれかによって得られた位相調整量を補正することでダウンリンクとアップリンクそれぞれの位相調整量を得てもよい。 In the fourth embodiment, the difference in the amount of phase rotation in optical fiber transmission may be estimated from the difference in the frequencies of the radio frequency signals, and the phase adjustment amount obtained by either the method using the transmitting beam or the method using the receiving beam may be corrected using this value to obtain the phase adjustment amount for the downlink and the uplink.

 ただし、ダウンリンクとアップリンクで使用する光波長が同じかつ周波数が近接し、周波数の差による劣化が許容できる程度であれば、第1実施形態と第2実施形態のいずれかで求めた位相調整量をダウンリンクとアップリンク両方に用いてもよい。 However, if the optical wavelengths used in the downlink and uplink are the same and the frequencies are close, and the degradation due to the frequency difference is tolerable, the phase adjustment amount obtained in either the first or second embodiment may be used for both the downlink and uplink.

 なお、第3実施形態と第4実施形態とを組み合わせて、ダウンリンクとアップリンクでそれぞれ異なる光波長を用い、無線区間で異なる周波数を用いるようにしてもよい。 The third and fourth embodiments may be combined to use different optical wavelengths for the downlink and uplink, and different frequencies for the wireless section.

 なお、第1~第4実施形態では、無線周波数信号を周波数変換せずにRoF伝送する構成を想定しているが、第1~第4実施形態を、中間周波数に周波数変換してから電光変換を行うIFoF(Intermediate Frequency over Fiber)に適用することも可能である。IFoFの場合でも、RoFと同様に式(8)~式(12)に従い、位相調整量を取得することができる。IFoFでダウンリンクとアップリンクにおける中間周波数と光波長が同じ場合は、第1実施形態と第2実施形態のいずれかで求めた位相調整量をダウンリンクとアップリンク両方に用いることが可能である。この時、無線区間の周波数はダウンリンクとアップリンクで異なっていてもよい。また、IFoFにおいてダウンリンクとアップリンクでそれぞれ異なる光波長、中間周波数、無線区間での周波数を用いている場合についても、第1~第4実施形態を適用することが可能である。光波長と中間周波数のいずれかが異なる場合は、第3及び第4実施形態で説明したように、ダウンリンクとアップリンクでそれぞれ位相調整量を求める、もしくは波長の差または中間周波数の差から光ファイバ伝送における位相回転量の差を推定し、その値を用いて位相調整量を補正することが望ましい。 In the first to fourth embodiments, a configuration is assumed in which a radio frequency signal is transmitted over RoF without frequency conversion, but the first to fourth embodiments can also be applied to IFOF (Intermediate Frequency over Fiber), which converts the radio frequency signal to an intermediate frequency and then performs electrical-to-optical conversion. In the case of IFOF, the phase adjustment amount can be obtained according to formulas (8) to (12) in the same way as in RoF. In the case of IFOF, if the intermediate frequency and optical wavelength are the same in the downlink and uplink, the phase adjustment amount obtained in either the first or second embodiment can be used for both the downlink and uplink. In this case, the frequency of the wireless section may be different between the downlink and uplink. In addition, the first to fourth embodiments can also be applied to the case in which different optical wavelengths, intermediate frequencies, and frequencies in the wireless section are used in the downlink and uplink in IFOF. If either the optical wavelength or the intermediate frequency is different, it is desirable to determine the phase adjustment amount for the downlink and the uplink, respectively, as described in the third and fourth embodiments, or to estimate the difference in the amount of phase rotation in optical fiber transmission from the difference in wavelength or the difference in intermediate frequency, and use that value to correct the amount of phase adjustment.

 なお、式(8)~(12)では、プレビームフォーミングの回数が最小となるようにプレビームフォーミングに使用するアンテナ素子を選択することを想定しているが、プレビームフォーミングの回数を最小にする必要がない場合は、プレビームフォーミングの回数およびプレビームフォーミングに使用するアンテナ素子の組み合わせは式(8)に従う必要はない。 Note that, in equations (8) to (12), it is assumed that the antenna elements to be used for pre-beamforming are selected so as to minimize the number of times pre-beamforming is performed. However, if it is not necessary to minimize the number of times pre-beamforming is performed, the number of times pre-beamforming is performed and the combination of antenna elements to be used for pre-beamforming do not need to follow equation (8).

 なお、第1実施形態において、各プレビームフォーミングでは、全ビームパターンをスイープすることを想定しているが、ビーム走査時間を短くする必要がある場合には、ビーム走査時間(回数)削減技術を適用するようにしてもよい。 In the first embodiment, it is assumed that each pre-beam forming sweeps all beam patterns, but if it is necessary to shorten the beam scanning time, a technology for reducing the beam scanning time (number of times) may be applied.

 なお、第1実施形態では、ダウンリンクにおいてプレビームフォーミングで得られた位相調整量の差の保持および位相調整量の算出は集約局が行うことを想定しているが、位相調整量の差の保持および位相調整量の算出を通信相手の無線通信端末が行い、得られた位相調整量をフィードバック情報として集約局を含む光無線通信装置に返すようにしてもよい。 In the first embodiment, it is assumed that the central station holds the difference in the phase adjustment amount obtained by pre-beamforming in the downlink and calculates the phase adjustment amount, but the wireless communication terminal of the communication partner may hold the difference in the phase adjustment amount and calculate the phase adjustment amount, and return the obtained phase adjustment amount as feedback information to the optical wireless communication device including the central station.

 なお、第1~第4実施形態による無線通信システムでは、図3に示すように、2次元配置されたアレーアンテナのrow方向に、波長が連続的に増加していくように、アレーアンテナのアンテナ素子に波長を割り当て、2次元配置されたアレーアンテナのcolumn方向に、波長が段階的に増加していくように、アレーアンテナのアンテナ素子に波長を割り当てる場合について説明した。そして、第1~第4実施形態による無線通信システムでは、row方向に、第1プレビームフォーミングを行った後に、column方向に、第2プレビームフォーミングを行う場合について説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、図3において、2次元配置されたアレーアンテナのcolumn方向に、波長が連続的に増加していくように、アレーアンテナのアンテナ素子に波長を割り当て、2次元配置されたアレーアンテナのrow方向に、波長が段階的に増加していくように、アレーアンテナのアンテナ素子に波長を割り当てるようにしてもよい。この場合には、column方向に、第1プレビームフォーミングを行った後に、row方向に、第2プレビームフォーミングを行えばよい。 In the wireless communication systems according to the first to fourth embodiments, as shown in FIG. 3, a case has been described in which wavelengths are assigned to antenna elements of an array antenna so that the wavelengths increase continuously in the row direction of the two-dimensionally arranged array antenna, and wavelengths are assigned to antenna elements of the array antenna so that the wavelengths increase stepwise in the column direction of the two-dimensionally arranged array antenna. In the wireless communication systems according to the first to fourth embodiments, a case has been described in which the first pre-beamforming is performed in the row direction, and then the second pre-beamforming is performed in the column direction. However, the present invention is not limited to this. For example, in FIG. 3, wavelengths may be assigned to antenna elements of an array antenna so that the wavelengths increase continuously in the column direction of the two-dimensionally arranged array antenna, and wavelengths may be assigned to antenna elements of an array antenna so that the wavelengths increase stepwise in the row direction of the two-dimensionally arranged array antenna. In this case, it is sufficient to perform the first pre-beamforming in the column direction, and then the second pre-beamforming in the row direction.

 なお、第1~第4実施形態による光無線通信装置は、CPU等のプロセッサーとメモリーとを備える。プロセッサーが、メモリーに記憶されるプログラムを実行することによって、光無線通信装置の各部の機能を実行する。なお、光無線通信装置の各部の機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されても良い。上記のプログラムは、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピューター読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM、半導体記憶装置(例えばSSD:Solid State Drive)等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。上記のプログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。 The optical wireless communication device according to the first to fourth embodiments includes a processor such as a CPU and a memory. The processor executes the functions of each part of the optical wireless communication device by executing a program stored in the memory. All or part of the functions of each part of the optical wireless communication device may be realized using hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a PLD (Programmable Logic Device), or an FPGA (Field Programmable Gate Array). The above program may be recorded on a computer-readable recording medium. Examples of computer-readable recording media include portable media such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, and a semiconductor storage device (e.g., an SSD: Solid State Drive), and storage devices such as a hard disk and a semiconductor storage device built into a computer system. The above program may be transmitted via a telecommunications line.

 本発明は、2次元配置されたアレーアンテナを用いるビームフォーミングにおいて、最適なビームを生成することができ、ビーム崩れを抑止することができる無線通信システムなどに適用可能である。 The present invention can be applied to wireless communication systems that can generate optimal beams and prevent beam collapse in beamforming using two-dimensionally arranged array antennas.

100A、100B、100C・・・光無線通信装置、
110・・・アレーアンテナ、
120・・・制御部、
121・・・第1プレビームフォーミング部、
122・・・第2プレビームフォーミング部、
123・・・ビームフォーミング部、
130・・・記憶部、
140・・・アレーアンテナ、
150・・・制御部、
151・・・第1プレビームフォーミング部、
152・・・第2プレビームフォーミング部、
153・・・ビームフォーミング部、
160・・・記憶部、
170・・・アレーアンテナ、
180・・・制御部、
181・・・第1プレビームフォーミング部、
182・・・第2プレビームフォーミング部、
183・・・第1ビームフォーミング部、
184・・・第3プレビームフォーミング部、
185・・・第4プレビームフォーミング部、
186・・・第2ビームフォーミング部、
190・・・記憶部、
200・・・無線通信端末、
300・・・光無線通信装置、
310・・・集約局、
311・・・位相制御部、
312・・・合分波部、
320・・・光ファイバ、
330・・・張出局、
331・・・合分波部
332-1~332-n・・・光電・電光変換部、
333-1~333-n・・・アンテナ素子、
400・・・光無線通信装置、
410・・・集約局、
411・・・位相制御部、
412・・・合分波部、
420・・・光ファイバ、
430・・・張出局、
431・・・合分波部
432-1~432-n・・・光電・電光変換部、
433-1~433-n・・・アンテナ素子、
500・・・光無線通信装置、
510・・・集約局、
511・・・位相制御部、
512・・・合分波部、
520・・・光ファイバ、
530・・・張出局、
531・・・合分波部
532-1~532-n・・・光電・電光変換部、
533-1~533-n・・・アンテナ素子、1000・・・無線通信システム
100A, 100B, 100C...optical wireless communication device,
110: Array antenna,
120: Control unit,
121: First pre-beam forming unit,
122: Second pre-beam forming unit,
123: Beam forming unit,
130...Storage unit,
140: Array antenna,
150: Control unit,
151: First pre-beam forming unit,
152: Second pre-beam forming unit,
153: Beam forming unit,
160...Storage unit,
170: Array antenna,
180: Control unit,
181: First pre-beam forming unit,
182: Second pre-beam forming unit,
183: First beam forming unit,
184: third pre-beam forming unit,
185...fourth pre-beam forming unit,
186: second beam forming unit,
190...Storage section,
200: wireless communication terminal,
300: Optical wireless communication device,
310: Aggregation station,
311: Phase control unit,
312...multiplexing/demultiplexing section,
320...optical fiber,
330... Expansion station,
331: Multiplexer/demultiplexer unit 332-1 to 332-n: photoelectric/electrical-optical converter unit,
333-1 to 333-n...antenna elements,
400...Optical wireless communication device,
410: Aggregation station,
411: Phase control unit,
412...multiplexing/demultiplexing section,
420...optical fiber,
430... Expansion station,
431: Multiplexing/Demultiplexing section 432-1 to 432-n: Photoelectric/electrical-optical conversion section,
433-1 to 433-n...antenna elements,
500...Optical wireless communication device,
510: Aggregation station,
511: Phase control unit,
512...multiplexing/demultiplexing section,
520...optical fiber,
530... Expansion station,
531: Multiplexer/demultiplexer unit 532-1 to 532-n: photoelectric/electrical-optical converter unit,
533-1 to 533-n...antenna elements, 1000...wireless communication system

Claims (7)

 光無線通信装置と無線通信端末とを備える無線通信システムであって、
 前記光無線通信装置は、
 y行(yは、2以上の整数)*x列(xは、2以上の整数)に配置されたアレーアンテナと、
 前記アレーアンテナの送信ビームについて、前記アレーアンテナの第1方向に、第1プレビームフォーミングを行う第1プレビームフォーミング部と、
 前記第1プレビームフォーミング部が前記第1プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第1方向とは異なる第2方向に、第2プレビームフォーミングを行う第2プレビームフォーミング部と、
 前記第2プレビームフォーミング部が前記第2プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記光無線通信装置から前記無線通信端末へのダウンリンク送信を行う際に用いるビームフォーミングを行うビームフォーミング部と、
を備える無線通信システム。
A wireless communication system including an optical wireless communication device and a wireless communication terminal,
The optical wireless communication device includes:
An array antenna arranged in y rows (y is an integer of 2 or more) x columns (x is an integer of 2 or more);
a first pre-beam forming unit that performs first pre-beam forming on a transmission beam of the array antenna in a first direction of the array antenna;
a second pre-beam forming unit that performs a second pre-beam forming on the array antenna in a second direction different from the first direction based on a result of the first pre-beam forming performed by the first pre-beam forming unit;
a beam forming unit that performs beam forming used when performing downlink transmission from the optical wireless communication device to the wireless communication terminal based on a result of the second pre-beam forming performed by the second pre-beam forming unit;
A wireless communication system comprising:
 光無線通信装置と無線通信端末とを備える無線通信システムであって、
 前記光無線通信装置は、
 y行(yは、2以上の整数)*x列(xは、2以上の整数)に配置されたアレーアンテナと、
 前記アレーアンテナの受信ビームについて、前記アレーアンテナの第1方向に、第1プレビームフォーミングを行う第1プレビームフォーミング部と、
 前記第1プレビームフォーミング部が前記第1プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第1方向とは異なる第2方向に、第2プレビームフォーミングを行う第2プレビームフォーミング部と、
 前記第2プレビームフォーミング部が前記第2プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記無線通信端末から前記光無線通信装置へのアップリンク受信を行う際に用いるビームフォーミングを行うビームフォーミング部と、
を備える無線通信システム。
A wireless communication system including an optical wireless communication device and a wireless communication terminal,
The optical wireless communication device includes:
An array antenna arranged in y rows (y is an integer of 2 or more) x columns (x is an integer of 2 or more);
a first pre-beam forming unit that performs first pre-beam forming on a reception beam of the array antenna in a first direction of the array antenna;
a second pre-beam forming unit that performs a second pre-beam forming on the array antenna in a second direction different from the first direction based on a result of the first pre-beam forming performed by the first pre-beam forming unit;
a beam forming unit that performs beam forming used when performing uplink reception from the wireless communication terminal to the optical wireless communication device based on a result of the second pre-beam forming performed by the second pre-beam forming unit;
A wireless communication system comprising:
 光無線通信装置と無線通信端末とを備える無線通信システムであって、
 前記光無線通信装置は、
 y行(yは、2以上の整数)*x列(xは、2以上の整数)に配置されたアレーアンテナと、
 前記アレーアンテナの送信ビームについて、前記アレーアンテナの第1方向に、第1プレビームフォーミングを行う第1プレビームフォーミング部と、
 前記第1プレビームフォーミング部が前記第1プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第1方向とは異なる第2方向に、第2プレビームフォーミングを行う第2プレビームフォーミング部と、
 前記第2プレビームフォーミング部が前記第2プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記光無線通信装置から前記無線通信端末へのダウンリンク送信を行う際に用いるビームフォーミングを行う第1ビームフォーミング部と、
 前記アレーアンテナの受信ビームについて、前記アレーアンテナの前記第1方向に、第3プレビームフォーミングを行う第3プレビームフォーミング部と、
 前記第3プレビームフォーミング部が前記第3プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第2方向に、第4プレビームフォーミングを行う第4プレビームフォーミング部と、
 前記第4プレビームフォーミング部が前記第4プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記無線通信端末から前記光無線通信装置へのアップリンク受信を行う際に用いるビームフォーミングを行う第2ビームフォーミング部と、
を備える無線通信システム。
A wireless communication system including an optical wireless communication device and a wireless communication terminal,
The optical wireless communication device includes:
An array antenna arranged in y rows (y is an integer of 2 or more) x columns (x is an integer of 2 or more);
a first pre-beam forming unit that performs first pre-beam forming on a transmission beam of the array antenna in a first direction of the array antenna;
a second pre-beam forming unit that performs a second pre-beam forming on the array antenna in a second direction different from the first direction based on a result of the first pre-beam forming performed by the first pre-beam forming unit;
a first beam forming unit that performs beam forming used when performing downlink transmission from the optical wireless communication device to the wireless communication terminal based on a result of the second pre-beam forming performed by the second pre-beam forming unit;
a third pre-beam forming unit that performs third pre-beam forming on a reception beam of the array antenna in the first direction of the array antenna;
a fourth pre-beam forming unit configured to perform a fourth pre-beam forming in the second direction on the array antenna based on a result of the third pre-beam forming performed by the third pre-beam forming unit;
a second beam forming unit that performs beam forming used when performing uplink reception from the wireless communication terminal to the optical wireless communication device based on a result of the fourth pre-beam forming performed by the fourth pre-beam forming unit;
A wireless communication system comprising:
前記アップリンクで用いる周波数と、前記ダウンリンクで用いる周波数とは異なる
請求項3に記載の無線通信システム。
The wireless communication system according to claim 3 , wherein a frequency used in the uplink is different from a frequency used in the downlink.
 光無線通信装置と無線通信端末とを備える無線通信システムで用いられる無線通信方法であって、
 前記光無線通信装置が備えるy行(yは、2以上の整数)*x列(xは、2以上の整数)に配置されたアレーアンテナの送信ビームについて、前記光無線通信装置が、前記アレーアンテナの第1方向に、第1プレビームフォーミングを行い、
 前記光無線通信装置が、前記第1プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第1方向とは異なる第2方向に、第2プレビームフォーミングを行い、
 前記光無線通信装置が、前記第2プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記光無線通信装置から前記無線通信端末へのダウンリンク送信を行う際に用いるビームフォーミングを行う
 無線通信方法。
A wireless communication method used in a wireless communication system including an optical wireless communication device and a wireless communication terminal,
performing a first pre-beamforming on a transmission beam of an array antenna arranged in y rows (y is an integer equal to or greater than 2)*x columns (x is an integer equal to or greater than 2) included in the optical wireless communication device, in a first direction of the array antenna;
the optical wireless communication device performs second pre-beamforming on the array antenna in a second direction different from the first direction based on a result of the first pre-beamforming;
the optical wireless communication device performs beamforming to be used when performing downlink transmission from the optical wireless communication device to the wireless communication terminal, based on a result of performing the second pre-beamforming.
 光無線通信装置と無線通信端末とを備える無線通信システムで用いられる無線通信方法であって、
 前記光無線通信装置が備えるy行(yは、2以上の整数)*x列(xは、2以上の整数)に配置されたアレーアンテナの受信ビームについて、前記光無線通信装置が、前記アレーアンテナの第1方向に、第1プレビームフォーミングを行い、
 前記光無線通信装置が、前記第1プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第1方向とは異なる第2方向に、第2プレビームフォーミングを行い、
 前記光無線通信装置が、前記第2プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記無線通信端末から前記光無線通信装置へのアップリンク受信を行う際に用いるビームフォーミングを行う
 無線通信方法。
A wireless communication method used in a wireless communication system including an optical wireless communication device and a wireless communication terminal,
performing a first pre-beamforming on a reception beam of an array antenna arranged in y rows (y is an integer equal to or greater than 2)*x columns (x is an integer equal to or greater than 2) included in the optical wireless communication device, in a first direction of the array antenna;
the optical wireless communication device performs second pre-beamforming on the array antenna in a second direction different from the first direction based on a result of the first pre-beamforming;
the optical wireless communication device performs beamforming to be used when performing uplink reception from the wireless communication terminal to the optical wireless communication device, based on a result of performing the second pre-beamforming.
 光無線通信装置と無線通信端末とを備える無線通信システムで用いられる無線通信方法であって、
 前記光無線通信装置が備えるy行(yは、2以上の整数)*x列(xは、2以上の整数)に配置されたアレーアンテナの送信ビームについて、前記光無線通信装置が、前記アレーアンテナの第1方向に、第1プレビームフォーミングを行い、
 前記光無線通信装置が、前記第1プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第1方向とは異なる第2方向に、第2プレビームフォーミングを行い、
 前記光無線通信装置が、前記第2プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記光無線通信装置から前記無線通信端末へのダウンリンク送信を行う際に用いるビームフォーミングを行い、
 前記光無線通信装置が、前記アレーアンテナの受信ビームについて、前記アレーアンテナの前記第1方向に、第3プレビームフォーミングを行い、
 前記光無線通信装置が、前記第3プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記アレーアンテナについて、前記第2方向に、第4プレビームフォーミングを行い、
 前記光無線通信装置が、前記第4プレビームフォーミングを行った結果に基づき、前記無線通信端末から前記光無線通信装置へのアップリンク受信を行う際に用いるビームフォーミングを行う
 無線通信方法。
A wireless communication method used in a wireless communication system including an optical wireless communication device and a wireless communication terminal,
performing a first pre-beamforming on a transmission beam of an array antenna arranged in y rows (y is an integer equal to or greater than 2)*x columns (x is an integer equal to or greater than 2) included in the optical wireless communication device, in a first direction of the array antenna;
the optical wireless communication device performs second pre-beamforming on the array antenna in a second direction different from the first direction based on a result of the first pre-beamforming;
the optical wireless communication device performs beamforming to be used when performing downlink transmission from the optical wireless communication device to the wireless communication terminal based on a result of performing the second pre-beamforming;
the optical wireless communication device performs third pre-beamforming on a reception beam of the array antenna in the first direction of the array antenna;
the optical wireless communication device performs fourth pre-beam forming on the array antenna in the second direction based on a result of the third pre-beam forming;
the optical wireless communication device performs beamforming to be used when performing uplink reception from the wireless communication terminal to the optical wireless communication device, based on a result of performing the fourth pre-beamforming.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007096775A (en) * 2005-09-29 2007-04-12 Hitachi Communication Technologies Ltd Radio base station apparatus and communication method
US20190199410A1 (en) * 2016-09-30 2019-06-27 Sony Corporation Wireless communication method and wireless communication device
WO2023162184A1 (en) * 2022-02-25 2023-08-31 日本電信電話株式会社 Wireless communication method, distributed antenna system, and wireless communication device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007096775A (en) * 2005-09-29 2007-04-12 Hitachi Communication Technologies Ltd Radio base station apparatus and communication method
US20190199410A1 (en) * 2016-09-30 2019-06-27 Sony Corporation Wireless communication method and wireless communication device
WO2023162184A1 (en) * 2022-02-25 2023-08-31 日本電信電話株式会社 Wireless communication method, distributed antenna system, and wireless communication device

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