(57)【要約】【課題】ユーザ方向のアンテナ利得を改善すること。【解決手段】インターリーブ構造のアンテナアレイ１５によりビームフォーミングを行う送信部と、アンテナアレイ１５を形成する複数のアンテナ素子のうち、送信に利用するアンテナ素子群として、隣り合うアンテナ素子間の最小間隔が第１の長さｄ１となる第１のアンテナ素子群１６と、隣り合うアンテナ素子間の最小間隔が第１の長さｄ１とは異なる第２の長さｄ２となる第２のアンテナ素子群１７とを切り替える制御部１１とを有する、無線通信装置１０が提供される。【選択図】図１
2019012874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インターリーブ構造のアンテナアレイによりビームフォーミングを行う送信部と、
前記アンテナアレイを形成する複数のアンテナ素子のうち、送信に利用するアンテナ素子群として、隣り合うアンテナ素子間の最小間隔が第１の長さとなる第１のアンテナ素子群と、隣り合うアンテナ素子間の最小間隔が前記第１の長さとは異なる第２の長さとなる第２のアンテナ素子群とを切り替える制御部と
を有する、無線通信装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記アンテナアレイで同時に形成される複数のビームについて、前記複数のビームを向ける方向の組合せに基づいて前記第１のアンテナ素子群と前記第２のアンテナ素子群とを切り替える
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記方向の組合せの少なくとも一つで検出される利得を計算し、計算した前記利得に基づいて前記第１のアンテナ素子群と前記第２のアンテナ素子群とを切り替える
請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１のアンテナ素子群及び前記第２のアンテナ素子群のうち、前記方向と、前記隣り合うアンテナ素子間の最小間隔との関係が所定の関係に近いアンテナ素子群を選択し、選択した前記アンテナ素子群に切り替える
請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数のビームで送信される信号との干渉を抑制するプリコーディングを実施する
請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記複数のアンテナ素子は、２次元平面上に等間隔で配置され、
前記第１の長さは、前記アンテナアレイ内で隣り合うアンテナ素子間の間隔のうち最小の間隔に対応し、
前記第２の長さは、前記アンテナアレイ内で隣り合うアンテナ素子間の間隔のうち前記最小の間隔より大きい間隔に対応する
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記第１のアンテナ素子群に含まれる少なくとも１つのアンテナ素子が、前記第２のアンテナ素子群に含まれる
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項８】
無線通信装置が、
インターリーブ構造のアンテナアレイによりビームフォーミングを行うとき、前記アンテナアレイを形成する複数のアンテナ素子のうち、送信に利用するアンテナ素子群として、隣り合うアンテナ素子間の最小間隔が第１の長さとなる第１のアンテナ素子群と、隣り合うアンテナ素子間の最小間隔が前記第１の長さとは異なる第２の長さとなる第２のアンテナ素子群とを切り替える
通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、及び通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波などの高周波帯域を利用する無線通信システムでは、複数のアンテナを利用してビームの指向性を制御するＢＦ（Beam-Forming）が行われる。ＢＦは、複数のアンテナから同じ搬送波波長で送信されるＲＦ（Radio Frequency）信号の位相差を制御し、ＲＦ信号の干渉を利用してビームを所望の方向に向ける技術である。各アンテナに接続される移相器を利用して位相差を制御する方法はアナログＢＦと呼ばれる。
【０００３】
近年、多数のアンテナ素子で形成されるアンテナアレイを利用してＢＦにより複数のユーザを空間多重する技術が研究されている。アンテナアレイに含まれる多数のアンテナ素子を複数の素子ブロックに分割し、素子ブロック毎にアナログＢＦを行うことで、異なる方向にいる複数のユーザに対して同時にビームを向けることができる。空間多重度が高まることでシステムスループットが向上する。
【０００４】
上記のように複数のユーザを空間多重する場合、アナログＢＦを行ってもユーザ間干渉が生じうる。そのため、上記のような無線通信システムでは、個々のユーザに向けて送信される信号にデジタル領域でデジタルＢＦウェイトを乗算し、ユーザ間干渉を抑制するデジタルＢＦが行われる。デジタルＢＦウェイトは、例えば、既知信号を利用して推定されたチャネル行列に基づいてＺＦ（Zero-Forcing）などの方法により計算できる。
【０００５】
アンテナアレイの分割方法としては、例えば、異なる素子ブロックのアンテナ素子が互い違いに並ぶようにアンテナアレイを複数の素子ブロックに分割するインターリーブ方式がある。なお、以下では、インターリーブ方式でアンテナアレイを分割した構造をインターリーブ構造と呼ぶ場合がある。インターリーブ方式の場合、素子ブロックのアンテナ間隔が広がるため、ユーザ方向に形成されるメインローブと共に、ユーザ方向とは異なる方向にグレーティングローブが形成される。
【０００６】
複数のユーザを空間多重する場合、各素子ブロックで形成されるメインローブ及びグレーティングローブの方向を適切に考慮することで高いアンテナ利得が得られる。なお、複数のユーザを多重する場合にアンテナ利得を最大化する条件（方位条件）が提案されている。２ユーザを多重する場合、上記の方位条件は、一方のユーザ方向を示す角度の正弦値と、他方のユーザ方向を示す角度の正弦値との差（正弦値差分）、アンテナ素子の間隔、及び搬送波波長が満たす所定の関係で与えられる。
【０００７】
ところで、複数のユーザから送信された信号の到来方向を推定し、到来方向を示す角度の三角関数による写像に基づいて複数のユーザをグループ分けする方法が提案されている。また、アンテナアレイで複数のビームを形成するマルチビームアンテナが提案されている。また、各段の基本素子の短辺が、次段の基本素子の長辺の中心部と交差するように、基本素子の短辺方向に多段に基本素子を配置したグリッドアレイアンテナが提案されている。また、等間隔に複数のアンテナ素子を配置し、２方向から到来する到来波の区間相関の二乗積分値に基づいてアンテナ素子の間隔を決定する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１６−２０１７６９号公報
【特許文献２】特開平１０−０９３３３７号公報
【特許文献３】特開２０００−２４４２３８号公報
【特許文献４】特開２００１−３１３５２５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】M.Shimizu et al.,"Millimeter-Wave Beam Multiplexing Method Using Hybrid Beamforming", in Proceedings, Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC), 2016 IEEE 27th Annual International Symposium, pp.827-832.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
インターリーブ方式で複数のユーザを多重する場合、ユーザ方向の関係が上記の方位条件からずれると各ユーザ方向におけるアンテナ利得が低下する。アンテナ素子の間隔及び搬送波波長が固定されている場合、ユーザの移動に伴ってユーザ方向の関係が変化し、各ユーザ方向におけるアンテナ利得の低下が生じうる。
【００１１】
１つの側面によれば、本発明の目的は、ユーザ方向のアンテナ利得を改善できる無線通信装置、及び通信制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一態様によれば、インターリーブ構造のアンテナアレイによりビームフォーミングを行う送信部と、アンテナアレイを形成する複数のアンテナ素子のうち、送信に利用するアンテナ素子群として、隣り合うアンテナ素子間の最小間隔が第１の長さとなる第１のアンテナ素子群と、隣り合うアンテナ素子間の最小間隔が第１の長さとは異なる第２の長さとなる第２のアンテナ素子群とを切り替える制御部とを有する、無線通信装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
ユーザ方向のアンテナ利得を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る無線通信装置の一例を示した図である。
【図２】第２実施形態に係る無線通信システムの一例を示した図である。
【図３】第２実施形態に係る基地局の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
【図４】第２実施形態に係る基地局の機能を実現可能なハードウェアのうち、信号処理回路、ＲＦ回路、アンテナアレイについてさらに説明するための図である。
【図５】インターリーブ構造のアンテナアレイについて説明するための図である。
【図６】デジタルＢＦによるビーム特性の制御について説明するための第１の図である。
【図７】デジタルＢＦによるビーム特性の制御について説明するための第２の図である。
【図８】第２実施形態に係る無線端末の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
【図９】方位条件について説明するための図である。
【図１０】ユーザ方向が方位条件からずれた場合のビーム特性について説明するための第１の図である。
【図１１】ユーザ方向が方位条件からずれた場合のビーム特性について説明するための第２の図である。
【図１２】第２実施形態に係るアンテナパターンの切り替えについて説明するための図である。
【図１３】第２実施形態に係る基地局の機能について説明するためのブロック図である。
【図１４】パターン情報について説明するための図である。
【図１５】最適方位条件について説明するための図である。
【図１６】第２実施形態に係る基地局が実行する処理の流れを示したフロー図である。
【図１７】第２実施形態に係る基地局が実行する処理のうち、アンテナ利得の計算及びアンテナパターンの選択に関する処理の流れを示したフロー図である。
【図１８】第２実施形態の拡張例（２次元配置）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための第１の図である。
【図１９】第２実施形態の拡張例（２次元配置）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための第２の図である。
【図２０】第２実施形態の拡張例（２次元配置）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための第３の図である。
【図２１】第２実施形態の拡張例（２次元配置）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための第４の図である。
【図２２】第２実施形態の拡張例（２次元配置）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための第５の図である。
【図２３】第２実施形態の一変形例（変形例＃１）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための図である。
【図２４】第２実施形態の一変形例（変形例＃２）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための図である。
【図２５】第２実施形態の一変形例（変形例＃３）に係るアンテナパターン及びアンテナ素子の有効活用について説明するための図である。
【図２６】第２実施形態の一変形例（変形例＃４）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において実質的に同一の機能を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【００１６】
＜１．第１実施形態＞
図１を参照しながら、第１実施形態について説明する。
第１実施形態は、インターリーブ構造のアンテナアレイを利用したＢＦにより複数のユーザを空間多重（ユーザ多重）する際に、ユーザ方向の組み合わせに応じてＢＦに利用するアンテナ素子を切り替える方法に関する。
【００１７】
図１は、第１実施形態に係る無線通信装置の一例を示した図である。なお、図１に示した無線通信装置１０は、第１実施形態に係る無線通信装置の一例である。また、図１に示した無線通信装置１０及び無線端末２１、２２は、第１実施形態に係る無線通信システムを構成する要素の一例である。
【００１８】
図１に示すように、無線通信装置１０は、制御部１１、記憶部１１ａ、変換部１２ａ、１２ｂ、移相部１３、接続部１４、及びアンテナアレイ１５を有する。
制御部１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのプロセッサである。記憶部１１ａは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリなどの記憶装置である。
【００１９】
変換部１２ａ、１２ｂは、例えば、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）、周波数変換回路（ＵＰ：Up-Converter）などの変換回路である。移相部１３は、複数の移相器（ＰＳ：Phase Shifter）を有する。アンテナアレイ１５は、複数のアンテナ素子を有する。接続部１４は、移相部１３の移相器とアンテナアレイ１５のアンテナ素子とを接続する信号経路である。なお、信号経路には、移相器とアンテナ素子との間の接続を切り替えるスイッチやセレクタなどの切り替え回路が含まれうる。
【００２０】
制御部１１は、変換部１２ａ、１２ｂ、移相部１３、接続部１４の動作を含む無線通信装置１０の動作を制御する。また、制御部１１は、無線端末２１、２２を空間多重するとき、無線端末２１、２２に送信される信号の干渉（ユーザ間干渉）を抑制するためにＤＢＦ（Digital BF）を実施する。例えば、制御部１１は、無線通信装置１０と無線端末２１、２２との間のチャネル状態を表すチャネル行列を推定し、ＺＦなどの方法で計算したデジタルＢＦウェイト（プリコーディングウェイト）を用いてＤＢＦを実施する。
【００２１】
また、制御部１１は、無線端末２１、２２から到来する到来信号、或いは、無線端末２１、２２からフィードバックされるビーム方向の情報に基づいて無線端末２１、２２の方向（ユーザ方向）を特定する。ビーム方向の情報は、例えば、既知信号（パイロット信号／参照信号）の受信時に無線端末２１、２２で最大受信電力が得られたビーム方向を示す情報である。なお、ユーザ方向の特定はこれら以外の方法で行われてもよい。
【００２２】
また、制御部１１は、無線端末２１の方向（第１の方向θ1）と、無線端末２２の方向（第２の方向θ2）との関係に基づいて接続部１４を制御する。
ここで、図１の（Ａ１）及び（Ｂ１）に示すように、アンテナアレイ１５に２４個のアンテナ素子がある場合を例に接続部１４の制御方法について説明する。なお、（Ａ１）及び（Ｂ１）に記載の数字付きブロックはアンテナ素子を表す。また、太線のブロックは、ある接続状態で送信に利用されるブロックを表し、ハッチング付きのブロックは、その接続状態で送信に利用されないブロック（未使用素子）を表す。
【００２３】
例えば、（Ａ１）の接続状態では、１番から１６番までのアンテナ素子が送信に利用され、１７番から２４番までのアンテナ素子は未使用素子となる。他方、（Ｂ１）の接続状態では、３番、６番から８番、１０番から１２番、１５番、１７番から２４番のアンテナ素子が送信に利用され、１番、２番、４番、５番、９番、１３番、１４番、１６番のアンテナ素子は未使用素子となる。
【００２４】
なお、説明の都合上、（Ａ１）の接続状態で送信に利用されるアンテナ素子の集合を第１のアンテナ素子群１６と呼び、（Ｂ１）の接続状態で送信に利用されるアンテナ素子の集合を第２のアンテナ素子群１７と呼ぶ場合がある。第１のアンテナ素子群１６におけるアンテナ素子間の最小間隔を第１の長さｄ１、第２のアンテナ素子群１７におけるアンテナ素子間の最小間隔を第２の長さｄ２とすると、ｄ２＜ｄ１となる。
【００２５】
インターリーブ構造を利用してユーザ多重を行う場合、第１の方向θ1と、第２の方向θ2との関係がアンテナ利得に影響する。例えば、第１のアンテナ素子群１６を利用する場合、インターリーブ構造では、（Ａ２）のように、第１の方向θ1向けのビーム形成に利用するアンテナ素子（Ｕ１と表記のある素子）と、第２の方向θ2向けのビーム形成に利用するアンテナ素子（Ｕ２と表記のある素子）とが互い違いに配置される。（Ｂ２）についても同様である。
【００２６】
以下では、説明の都合上、図１においてＵ１と表記のある素子をＵ１のアンテナ素子、Ｕ２と表記のある素子をＵ２のアンテナ素子と表記する場合がある。なお、Ｕ１は第１のユーザ、Ｕ２は第２のユーザを表す。
【００２７】
上記の場合、第１の方向θ1及び第２の方向θ2においてアンテナ利得が最大になる条件（方位条件）は、下記の式（１）で与えられる。但し、λは搬送波波長であり、ｄはアンテナ素子間の最小間隔である。第１のアンテナ素子群１６を利用する場合、ｄはｄ１となる。なお、方位条件については、例えば、M.Shimizu et al.,"Millimeter-Wave Beam Multiplexing Method Using Hybrid Beamforming", in Proceedings, Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC), 2016 IEEE 27th Annual International Symposium, pp.827-832に記載がある。
【００２８】
【数１】
2019012874.tif 000003
【００２９】
上記の搬送波波長λは固定される。第１のアンテナ素子群１６を利用する場合、ｄはｄ１に固定される。そのため、ある時点で上記の式（１）で与えられる方位条件が満たされていても、無線端末２１、２２の移動により第１の方向θ1と第２の方向θ2との関係が上記の方位条件からずれるリスクがある。ずれが生じると、ずれがない場合に比べ、第１の方向θ1及び第２の方向θ2におけるアンテナ利得が低下する。
【００３０】
上記のずれによる影響を抑制するため、制御部１１は、第１の方向θ1と第２の方向θ2との関係に応じて接続部１４を制御し、第１のアンテナ素子群１６と第２のアンテナ素子群１７とを切り替える。
【００３１】
例えば、制御部１１は、特定した第１の方向θ1及び第２の方向θ2に基づいて上記の式（１）の左辺（正弦値差分）を計算する。また、制御部１１は、ｄがｄ１の場合における上記の式（１）の右辺（第１の条件値）と、ｄがｄ２の場合における上記の式（１）の右辺（第２の条件値）とを計算する。そして、制御部１１は、第１の条件値及び第２の条件値のうち、計算した正弦値差分に近い条件値を選択する。
【００３２】
選択した条件値が第１の条件値である場合、制御部１１は、第１のアンテナ素子群１６を送信に利用するように接続部１４を制御する。また、制御部１１は、第１のアンテナ素子群１６のうち、Ｕ１のアンテナ素子で形成されるビームを第１の方向θ1に向けるアナログＢＦウェイトを当該アンテナ素子に接続される移相器に設定する。また、制御部１１は、Ｕ２のアンテナ素子で形成されるビームを第２の方向θ2に向けるアナログＢＦウェイトを当該アンテナ素子に接続される移相器に設定する。
【００３３】
選択した条件値が第２の条件値である場合、制御部１１は、第２のアンテナ素子群１７を送信に利用するように接続部１４を制御する。また、制御部１１は、第２のアンテナ素子群１７のうち、Ｕ１のアンテナ素子で形成されるビームを第１の方向θ1に向けるアナログＢＦウェイトを当該アンテナ素子に接続される移相器に設定する。また、制御部１１は、Ｕ２のアンテナ素子で形成されるビームを第２の方向θ2に向けるアナログＢＦウェイトを当該アンテナ素子に接続される移相器に設定する。
【００３４】
制御部１１によりＤＢＦが施されたデジタル信号（Data for U1, Data for U2）は、変換部１２ａ、１２ｂへと出力される。変換部１２ａは、無線端末２１へ送信されるデジタル信号をベースバンド領域のアナログ信号に変換し、そのアナログ信号をＲＦ信号に変換する。変換部１２ｂは、無線端末２２へ送信されるデジタル信号をベースバンド領域のアナログ信号に変換し、そのアナログ信号をＲＦ信号に変換する。
【００３５】
変換部１２ａで生成されたＲＦ信号は、Ｕ１のアンテナ素子に接続される移相器へと出力される。変換部１２ｂで生成されたＲＦ信号は、Ｕ２のアンテナ素子に接続される移相器へと出力される。移相部１３の各移相器は、制御部１１により設定されたアナログＢＦウェイトによりＲＦ信号の位相をシフトさせる。各移相器から出力される移相後のＲＦ信号は、接続部１４を介して接続される各アンテナ素子から送信される。
【００３６】
上記のように、無線通信装置１０では、制御部１１による制御を受けて、変換部１２ａ、１２ｂ、移相部１３、接続部１４がインターリーブ構造のアンテナアレイ１５によりビームフォーミングを行う送信部として機能する。
【００３７】
また、無線通信装置１０では、第１の方向θ1と第２の方向θ2との関係に応じて第１のアンテナ素子群１６と第２のアンテナ素子群１７とが切り替えられる。この切り替えにより、上記の方位条件に近い設定となるアンテナ素子の集合が送信に利用される。そのため、アンテナ利得が改善される。
【００３８】
以上、第１実施形態について説明した。
＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。
【００３９】
第２実施形態は、インターリーブ構造のアンテナアレイを利用したＢＦにより複数のユーザを空間多重（ユーザ多重）する際に、ユーザ方向の組み合わせに応じてＢＦに利用するアンテナ素子を切り替える方法に関する。
【００４０】
［２−１．無線通信システム］
図２を参照しながら、無線通信システム５０について説明する。図２は、第２実施形態に係る無線通信システムの一例を示した図である。なお、図２に示した無線通信システム５０は、第２実施形態に係る無線通信システムの一例である。
【００４１】
図２に示すように、無線通信システム５０は、基地局１００、及び無線端末２０１、２０２を含む。なお、図２の例では説明の都合上、基地局の数を１、無線端末の数を２としているが、基地局の数は２以上でもよく、無線端末の数は３以上でもよい。
【００４２】
基地局１００は、ＢＦによりビームの指向性を制御する。図２には、基地局１００が方向θ1、θ2、θ3、θ4にビームを切り替える様子が模式的に示されている。基地局１００は、例えば、ＢＦにより無線端末２０１、２０２を空間多重する場合、アナログＢＦにより無線端末２０１、２０２にそれぞれビームを向け、デジタルＢＦによりユーザ間干渉を抑制する。
【００４３】
（基地局のハードウェア）
基地局１００の機能は、例えば、図３に示すようなハードウェアにより実現される。図３は、第２実施形態に係る基地局の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
【００４４】
図３に示すように、基地局１００は、アンテナアレイ１０１、ＲＦ回路１０２、信号処理回路１０３、ＣＰＵ１０４、メモリ１０５、及びＮＩＦ（Network Interface）回路１０６を有する。
【００４５】
アンテナアレイ１０１は、複数のアンテナ素子を有する。ＲＦ回路１０２は、デジタル信号とアナログ信号との間の変換、ベースバンド帯域の信号（ＢＢ（Base-Band）信号）とＲＦ信号との変換、ＲＦ信号の位相をシフトさせる移相などの処理を実行する。信号処理回路１０３は、変復調やデジタル信号に対するＤＢＦなどの処理を実行する。
【００４６】
例えば、アンテナアレイ１０１、ＲＦ回路１０２、信号処理回路１０３は、図４のような要素を有する。図４は、第２実施形態に係る基地局の機能を実現可能なハードウェアのうち、信号処理回路、ＲＦ回路、アンテナアレイについてさらに説明するための図である。なお、信号処理回路１０３が有する機能の一部をＣＰＵ１０４が代替してもよい。
【００４７】
図４の例において、アンテナアレイ１０１は、アンテナ素子Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ２ａ、Ａ２ｂを有する。ＲＦ回路１０２は、ＤＡＣ１０２ａ、１０２ｂ、乗算器１０２ｃ、１０２ｄ、局部発振器１０２ｅ、移相器１０２ｆ、１０２ｇ、１０２ｈ、１０２ｉを有する。信号処理回路１０３は、デジタルＢＦ部１０３ａを有する。
【００４８】
なお、図４の例では説明の都合上、アンテナアレイ１０１に含まれるアンテナ素子の数を４としているが、アンテナ素子の数は４以外でもよい。以下の説明において、アンテナアレイ１０１に含まれるアンテナ素子の数を４以外の数として説明する場合には、アンテナ素子の数を示して説明を進める。同様に、図４の例では説明の都合上、乗算器の数及びＤＡＣの数を２としているが、２以外の数でもよい。
【００４９】
無線端末２０１、２０２をユーザ多重する場合、デジタルＢＦ部１０３ａには、無線端末２０１向けのデータ（データ＃１）及び無線端末２０２向けのデータ（データ＃２）が入力される。デジタルＢＦ部１０３ａは、ユーザ間干渉を抑制するためにデータ＃１、＃２にデジタルＢＦウェイトを乗算し、無線端末２０１方向のビームで送信される送信信号＃１、及び無線端末２０２方向のビームで送信される送信信号＃２を生成する。
【００５０】
ＤＡＣ１０２ａは、デジタル領域の送信信号＃１をアナログ領域の送信信号＃１に変換する。同様に、ＤＡＣ１０２ｂは、デジタル領域の送信信号＃２をアナログ領域の送信信号＃２に変換する。乗算器１０２ｃは、局部発振器１０２ｅで生成された搬送波帯域の信号によりベースバンド帯域の送信信号＃１をＲＦ信号＃１に周波数変換する。乗算器１０２ｄは、局部発振器１０２ｅで生成された搬送波帯域の信号によりベースバンド帯域の送信信号＃２をＲＦ信号＃２に周波数変換する。
【００５１】
ＲＦ信号＃１は、移相器１０２ｆ、１０２ｇへ出力される。ＲＦ信号＃２は、移相器１０２ｈ、１０２ｉに入力される。移相器１０２ｆ、１０２ｇは、アンテナ素子Ａ１ａ、Ａ２ａで形成されるビームの方向が無線端末２０１の方向に向くようにアナログＢＦウェイトをＲＦ信号＃１に乗算して位相をシフトさせる。移相器１０２ｈ、１０２ｉは、アンテナ素子Ａ１ｂ、Ａ２ｂで形成されるビームの方向が無線端末２０２の方向に向くようにアナログＢＦウェイトをＲＦ信号＃２に乗算して位相をシフトさせる。
【００５２】
図４の例では、移相器１０２ｆの出力がアンテナ素子Ａ１ａに接続され、移相器１０２ｇの出力がアンテナ素子Ａ２ａに接続される。また、移相器１０２ｈの出力がＡ１ｂに接続され、移相器１０２ｉの出力がアンテナ素子Ａ２ｂに接続される。つまり、アンテナアレイ１０１において、ＲＦ信号＃１を送信するアンテナ素子と、ＲＦ信号＃２を送信するアンテナ素子とが互い違いに配置される（インターリーブ構造）。
【００５３】
なお、デジタルＢＦ部１０３ａに入力されるデータ＃１、＃２は、ＣＰＵ１０４により生成される。ＣＰＵ１０４は、プロセッサの一例であり、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどで代替可能である。メモリ１０５は、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤ、フラッシュメモリなどの記憶装置である。ＮＩＦ回路１０６は、コアネットワークなどに接続するための通信回路である。
【００５４】
基地局１００のハードウェアについて説明した。
（ＢＦによるビーム特性の制御）
ここで、図５〜図７を参照しながら、ＢＦによるビーム特性の制御について、さらに説明する。
【００５５】
図５は、インターリーブ構造のアンテナアレイについて説明するための図である。図６は、デジタルＢＦによるビーム特性の制御について説明するための第１の図である。図７は、デジタルＢＦによるビーム特性の制御について説明するための第２の図である。なお、図５〜図７の説明において、アンテナアレイ１０１に含まれるアンテナ素子の数は８（Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ２ａ、Ａ２ｂ、Ａ３ａ、Ａ３ｂ、Ａ４ａ、Ａ４ｂ）である。
【００５６】
図５の例では、アンテナ素子Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ２ａ、Ａ２ｂ、Ａ３ａ、Ａ３ｂ、Ａ４ａ、Ａ４ｂが基板上に並べて設置されている。アンテナ素子Ａ１ａ、Ａ２ａ、Ａ３ａ、Ａ４ａには、ＤＡＣ１０２ａから出力される送信信号＃１に対応する移相後のＲＦ信号が入力される。一方、アンテナ素子Ａ１ｂ、Ａ２ｂ、Ａ３ｂ、Ａ４ｂには、ＤＡＣ１０２ｂから出力される送信信号＃２に対応する移相後のＲＦ信号が入力される。
【００５７】
アンテナアレイ１０１におけるアンテナ素子間隔ｄは、例えば、搬送波波長λの半分に設定される。インターリーブ方式の場合、図５のように、無線端末２０１向けビームの形成に用いるアンテナ素子（Ａ１ａ、Ａ２ａ、Ａ３ａ、Ａ４ａ）と、無線端末２０２向けビームの形成に用いるアンテナ素子（Ａ１ｂ、Ａ２ｂ、Ａ３ｂ、Ａ４ｂ）とが互い違いに配置される。そのため、同じビーム方向に対応するアンテナ素子の最小間隔は、アンテナ素子間隔ｄの２倍になる。
【００５８】
インターリーブ方式の場合、連続するアンテナ素子の集合でビームを形成するサブアレイ方式に比べ、アンテナ素子の最小間隔が広がる分だけ幅の狭いビームを形成できる。他方、インターリーブ方式を採用すると、アンテナ素子の最小間隔が広がるために、図６に示すように、ユーザ方向に形成されるメインローブとは別に、ユーザ方向とは異なる方向にグレーティングローブが生じる。なお、無線端末２０１の方向をθ1、無線端末２０２の方向をθ2と表記している。
【００５９】
図６のグラフは、アンテナアレイ１０１に垂直な方向を基準に無線端末２０１が−３０度（θ1）、無線端末２０２が３０度（θ2）の方向に位置し、アンテナ素子Ａ１ａ、Ａ２ａ、Ａ３ａ、Ａ４ａで形成されるビームのアンテナ利得（ビーム特性）を示している。但し、図６のグラフは、デジタルＢＦを適用しない場合のビーム特性を示す。このビーム特性は、デジタルＢＦを適用すると図７のようなビーム特性に変化する。図７に示すように、デジタルＢＦによりメインローブが大きく、グレーティングローブが小さくなる。
【００６０】
上記のように、アナログＢＦによりビーム方向を無線端末２０１の方向に制御できる。他方、インターリーブ方式の場合、図６に示したようにグレーティングローブが生じる。グレーティングローブが無線端末２０２の方向に向くとユーザ間干渉が生じる。但し、デジタルＢＦによりグレーティングローブを抑制することでユーザ間干渉が抑制される。
【００６１】
ＢＦによるビーム特性の制御について説明した。
（無線端末のハードウェア）
ここで、図８を参照しながら、無線端末２０１のハードウェアについて説明する。図８は、第２実施形態に係る無線端末の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。なお、無線端末２０１、２０２のハードウェアは同じであるとして無線端末２０２のハードウェアについては説明を省略する。
【００６２】
図８に示すように、無線端末２０１は、アンテナ２１１、ＲＦ回路２１２、信号処理回路２１３、ＣＰＵ２１４、及びメモリ２１５を有する。
アンテナ２１１は、ＲＦ信号の送受信に用いるアンテナである。なお、図８の例では説明の都合上、アンテナの数を１としているが、アンテナの数は１以外でもよい。ＲＦ回路２１２は、デジタル信号とアナログ信号との間の変換、ベースバンド帯域の信号（ＢＢ信号）とＲＦ信号との変換などの処理を実行する。
【００６３】
信号処理回路２１３は、変復調などの処理を実行する。なお、信号処理回路２１３が有する機能の一部をＣＰＵ２１４が代替してもよい。ＣＰＵ２１４は、無線端末２０１の動作を制御する。ＣＰＵ２１４は、プロセッサの一例であり、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどで代替可能である。メモリ２１５は、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤ、フラッシュメモリなどの記憶装置である。
【００６４】
無線端末２０１のハードウェアについて説明した。
（方位条件）
ここで、図９〜図１１を参照しながら、上記の式（１）で与えられる方位条件について説明する。なお、図９〜図１１の説明において、アンテナアレイ１０１に含まれるアンテナ素子の数は１６（Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ２ａ、Ａ２ｂ、Ａ３ａ、Ａ３ｂ、Ａ４ａ、Ａ４ｂ、Ａ５ａ、Ａ５ｂ、Ａ６ａ、Ａ６ｂ、Ａ７ａ、Ａ７ｂ、Ａ８ａ、Ａ８ｂ）である。
【００６５】
図９は、方位条件について説明するための図である。図１０は、ユーザ方向が方位条件からずれた場合のビーム特性について説明するための第１の図である。図１１は、ユーザ方向が方位条件からずれた場合のビーム特性について説明するための第２の図である。
【００６６】
図９のグラフは、無線端末２０１、２０２の方向が方位条件を満たす場合のビーム特性を示している。実線のグラフは、アンテナ素子Ａ１ａ、Ａ２ａ、Ａ３ａ、Ａ４ａ、Ａ５ａ、Ａ６ａ、Ａ７ａ、Ａ８ａにより形成されるビーム（ビーム＃１）のビーム特性を示す。破線のグラフは、アンテナ素子Ａ１ｂ、Ａ２ｂ、Ａ３ｂ、Ａ４ｂ、Ａ５ｂ、Ａ６ｂ、Ａ７ｂ、Ａ８ｂにより形成されるビーム（ビーム＃２）のビーム特性を示す。なお、アンテナ素子間隔ｄが搬送波波長λの半分に設定され、デジタルＢＦが適用される。
【００６７】
図９に示すように、ビーム＃１のビーム特性は、無線端末２０１の方向（θ1）でアンテナ利得が最大値（最大利得）を示している。また、デジタルＢＦにより無線端末２０２の方向（θ2）でＮＵＬＬとなるように制御されている。他方、ビーム＃２のビーム特性は、無線端末２０２の方向（θ2）でアンテナ利得が最大値（最大利得）を示している。また、デジタルＢＦにより無線端末２０１の方向（θ1）でＮＵＬＬとなるように制御されている。
【００６８】
無線端末２０１、２０２が移動すると、上記の方位条件を満たさなくなることがある。例えば、図９の状況で無線端末２０２の方向（θ2）が＋２６度に変化すると、ビーム特性は図１０のように変化する。図１０の場合も、デジタルＢＦによりビーム＃１が無線端末２０２の方向でＮＵＬＬとなるように制御され、ビーム＃２が無線端末２０１の方向でＮＵＬＬとなるように制御される。
【００６９】
他方、ビーム＃１のビーム特性は、無線端末２０１の方向（θ1）でアンテナ利得が最大利得より小さい値になる。同様に、ビーム＃２のビーム特性は、無線端末２０２の方向（θ2）でアンテナ利得が最大利得より小さい値になる。つまり、方位条件からずれると利得低下が生じる。上記の式（１）の左辺で与えられる正弦値差分と、ビーム＃１のθ1方向におけるアンテナ利得との関係を図１１に示した。この例では、正弦値差分が１の場合に方位条件を満たす。
【００７０】
図１１から分かるように、正弦値差分が１からずれるにつれてアンテナ利得が低下する。そのため、正弦値差分が１に近づくように制御できれば、利得低下を抑制できる。しかし、上記の式（１）の右辺で与えられる条件値は、搬送波波長λとアンテナ素子間隔ｄとで決まる。そのため、これまでは条件値を制御することは困難であった。
【００７１】
（アンテナパターンの切り替え）
上記の事情に鑑み、第２実施形態に係る基地局１００は、図１２のようにアンテナパターンを切り替えることで上記の条件値を制御し、上記の利得低下を回避又は抑制する。図１２は、第２実施形態に係るアンテナパターンの切り替えについて説明するための図である。なお、図１２に示したアンテナアレイ１０１のうち、ハッチングのないアンテナ素子はビーム＃１を形成し、ハッチングのあるアンテナ素子はビーム＃２を形成する。
【００７２】
アンテナパターン＃１は、最小アンテナ素子間隔ｄ１が搬送波波長λと同じ長さとなるアンテナ素子の配置パターンである。アンテナパターン＃２は、最小アンテナ素子間隔ｄ２が搬送波波長λの約０．７０７倍の長さとなるアンテナ素子の配置パターンである。アンテナパターン＃１の場合、上記の条件値は０．５となる。一方、アンテナパターン＃２の場合、上記の条件値は約０．７０７となる。
【００７３】
上記のアンテナパターン＃１、＃２が選択できる場合、基地局１００は、正弦値差分と条件値との差が小さいアンテナパターンを選択する。例えば、アンテナパターン＃２を利用している状況で正弦値差分が０．５５になった場合、基地局１００は、アンテナパターン＃２からアンテナパターン＃１に切り替える。この切り替えにより、ユーザ方向の利得低下が抑制される。このような切り替えを可能にする基地局１００の機能について、以下でさらに説明する。
【００７４】
［２−２．機能］
図１３を参照しながら、基地局１００の機能について説明する。図１３は、第２実施形態に係る基地局の機能について説明するためのブロック図である。
【００７５】
図１３に示すように、基地局１００は、記憶部１１１、方位推定部１１２、パターン切り替え部１１３、及び無線制御部１１４を有する。
なお、記憶部１１１の機能は、上述したメモリ１０５により実現できる。方位推定部１１２、パターン切り替え部１１３の機能は、主に上述したＣＰＵ１０４の機能により実現できる。無線制御部１１４の機能は、ＲＦ回路１０２、信号処理回路１０３、ＣＰＵ１０４により実現できる。
【００７６】
記憶部１１１には、パターン情報１１１ａ、及び方位条件の情報１１１ｂが格納される。パターン情報１１１ａは、各アンテナパターンで送信に利用されるアンテナ素子に関する情報である。方位条件の情報１１１ｂは、各アンテナパターンにおける正弦値差分の最適値（上記の条件値）に関する情報である。
【００７７】
パターン情報１１１ａは、例えば、図１４のような内容を有する。一方、方位条件の情報１１１ｂは、例えば、図１５のような内容を有する。図１４は、パターン情報について説明するための図である。図１５は、最適方位条件について説明するための図である。なお、図１４及び図１５の説明において、アンテナアレイ１０１に含まれるアンテナ素子の数は１６（Ａ１、Ａ２、…、Ａ１６）である。
【００７８】
図１４のパターン情報１１１ａには、「パターン」の欄にアンテナパターンの識別情報（ＡＰ１１、ＡＰ１２）、「素子間隔」の欄に同じビームに対応するアンテナ素子の最小間隔、「アンテナ素子」の欄に各ビームに対応するアンテナ素子の組が記載される。
【００７９】
アンテナパターンＡＰ１１において、ビーム＃１の形成に用いるアンテナ素子の組はアンテナ素子Ａ１、Ａ３、…、Ａ１３、Ａ１５に設定され、ビーム＃２の形成に用いるアンテナ素子の組はアンテナ素子Ａ２、Ａ４、…、Ａ１４、Ａ１６に設定される。アンテナアレイ１０１における最小アンテナ素子間隔ｄが搬送波波長λの半分である場合、アンテナパターンＡＰ１１では、同じユーザ方向に対応するアンテナ素子の最小間隔Ｄ１はλとなる。
【００８０】
他方、アンテナパターンＡＰ１２において、ビーム＃１の形成に用いるアンテナ素子の組はアンテナ素子Ａ１、Ａ４、…、Ａ１３、Ａ１６に設定され、ビーム＃２の形成に用いるアンテナ素子の組はアンテナ素子Ａ２、Ａ５、…、Ａ１１、Ａ１４に設定される。この場合、同じユーザ方向に対応するアンテナ素子の最小間隔Ｄ２は１．５λとなる。
【００８１】
アンテナパターンＡＰ１１、ＡＰ１２の切り替えは、アンテナ素子Ａ４、Ａ５、Ａ１０、Ａ１１、Ａ１６にスイッチＳＷを接続し、これらのアンテナ素子に入力されるＲＦ信号を切り替えることで実現しうる。例えば、アンテナ素子Ａ４には、アンテナパターンＡＰ１１の場合に無線端末２０２向けのＲＦ信号が入力され、アンテナパターンＡＰ１２の場合に無線端末２０１向けのＲＦ信号が入力される。また、アンテナパターンＡＰ１２の場合、アンテナ素子Ａ３、Ａ６、…、Ａ１５は使用されない。
【００８２】
なお、上記のアンテナパターンＡＰ１１、ＡＰ１２は一例であり、後述するように、様々なアンテナパターンを設定することができる。
上記のアンテナパターンＡＰ１１、ＡＰ１２の場合、方位条件の情報１１１ｂは、図１５に示すような内容になる。なお、素子間隔は、同じユーザ方向に対応するアンテナ素子の最小間隔（アンテナパターンＡＰ１１の最小間隔Ｄ１、アンテナパターンＡＰ１２の最小間隔Ｄ２）である。アンテナパターンＡＰ１１の場合、正弦値差分の最適値（上記の条件値）は１となる。一方、アンテナパターンＡＰ１２の場合、正弦値差分の最適値（上記の条件値）は約０．６６７となる。このように、各アンテナパターンについて方位条件を規定する正弦値差分の最適値が方位条件の情報１１１ｂに含まれる。
【００８３】
再び図１３を参照する。
方位推定部１１２は、無線端末２０１、２０２の方向を推定する。例えば、方位推定部１１２は、ＲＦ回路１０２を制御してビーム方向を切り替えながら既知信号を送信し、無線端末２０１、２０２から最大受信強度に対応するビーム方向のフィードバックを受け、そのビーム方向を無線端末２０１、２０２の方向と推定する。なお、方位推定部１１２は、無線端末２０１、２０２から到来する到来波の受信強度を測定し、測定結果に基づいて無線端末２０１、２０２の方向を推定してもよい。
【００８４】
パターン切り替え部１１３は、方位推定部１１２により推定された無線端末２０１、２０２の方向（θ1、θ2）を用いて、上記の式（１）の左辺で与えられる正弦値差分を計算する。また、パターン切り替え部１１３は、方位条件の情報１１１ｂを参照し、計算した正弦値差分に近い正弦値差分の最適値を特定し、特定した正弦値差分の最適値に対応するアンテナパターンを選択する。
【００８５】
なお、パターン切り替え部１１３は、方位推定部１１２により推定された無線端末２０１、２０２の各方向（θ1、θ2）におけるアンテナ利得を計算し、計算結果に基づいてアンテナパターンを選択してもよい。なお、アンテナ利得の計算方法については、アンテナ素子を２次元配置にする拡張例の説明において具体的に述べる。
【００８６】
また、パターン切り替え部１１３は、パターン情報１１１ａを参照し、ＲＦ回路１０２を制御して、選択したアンテナパターンとなるようにアンテナ素子に入力されるＲＦ信号の接続を切り替える。また、パターン切り替え部１１３は、選択したアンテナパターンを利用してビーム＃１を無線端末２０１の方向に向け、ビーム＃２を無線端末２０２の方向に向けるアナログＢＦウェイトを計算する。
【００８７】
無線制御部１１４は、無線端末２０１、２０２のユーザ間干渉を抑制するデジタルＢＦウェイトを計算する。例えば、無線制御部１１４は、無線端末２０１、２０２との間のチャネル状態を示すチャネル行列に基づいてＺＦによりデジタルＢＦウェイトを計算する。また、無線制御部１１４は、計算結果を用いてデジタルＢＦを行う。また、無線制御部１１４は、パターン切り替え部１１３により計算されたアナログＢＦウェイトによりアナログＢＦを行い、選択されたアンテナパターンのアンテナ素子を用いて送信を行う。
【００８８】
基地局１００の機能について説明した。
［２−３．処理の流れ］
次に、図１６を参照しながら、基地局１００が実行する処理の流れについて説明する。図１６は、第２実施形態に係る基地局が実行する処理の流れを示したフロー図である。
【００８９】
（Ｓ１０１）方位推定部１１２は、無線端末２０１、２０２の方向を推定する。
例えば、方位推定部１１２は、ＲＦ回路１０２を制御してビーム方向を切り替えながら既知信号を送信し、無線端末２０１、２０２から最大受信強度に対応するビーム方向のフィードバックを受け、そのビーム方向を無線端末２０１、２０２の方向と推定する。なお、方位推定部１１２は、無線端末２０１、２０２から到来する到来波の受信強度を測定し、測定結果に基づいて無線端末２０１、２０２の方向を推定してもよい。
【００９０】
（Ｓ１０２、Ｓ１０３）パターン切り替え部１１３は、方位推定部１１２により推定された無線端末２０１、２０２の各方向（θ1、θ2）におけるアンテナ利得を計算し、計算結果に基づいてアンテナパターンを選択する。また、パターン切り替え部１１３は、アンテナ利得に基づいてアンテナパターンを選択する。なお、アンテナ利得の計算方法については、アンテナ素子を２次元配置にする拡張例の説明において具体的に述べる。
【００９１】
方位条件を基準にアンテナパターンを選択する場合には、上記の式（１）の左辺で与えられる正弦値差分が計算され、計算された正弦値差分に近い正弦値差分の最適値が特定され、特定された正弦値差分の最適値に対応するアンテナパターンが選択される。
【００９２】
（Ｓ１０４）パターン切り替え部１１３は、パターン情報１１１ａを参照し、ＲＦ回路１０２を制御して、選択したアンテナパターンに応じて移相器とアンテナ素子との接続を切り替える。
【００９３】
例えば、図１４の例において、アンテナパターンＡＰ１１を選択した場合、パターン切り替え部１１３は、ビーム＃１を無線端末２０１の方向に制御する複数の移相器をそれぞれアンテナ素子Ａ１、Ａ３、…、Ａ１３、Ａ１５に接続する。また、パターン切り替え部１１３は、ビーム＃２を無線端末２０２の方向に制御する複数の移相器をそれぞれアンテナ素子Ａ２、Ａ４、…、Ａ１４、Ａ１６に接続する。
【００９４】
（Ｓ１０５）パターン切り替え部１１３は、選択したアンテナパターンを利用してビーム＃１を無線端末２０１の方向に向け、ビーム＃２を無線端末２０２の方向に向けるアナログＢＦウェイトを計算する。
【００９５】
（Ｓ１０６）無線制御部１１４は、無線端末２０１、２０２のユーザ間干渉を抑制するデジタルＢＦウェイトを計算する。例えば、無線制御部１１４は、無線端末２０１、２０２との間のチャネル状態を示すチャネル行列に基づいてＺＦ基準でデジタルＢＦウェイトを計算する。
【００９６】
（Ｓ１０７）無線制御部１１４は、ＲＦ回路１０２及び信号処理回路１０３を制御して、デジタルＢＦ、ＤＡＣ、周波数変換、アナログＢＦなどの送信処理を実行する。Ｓ１０７の処理が完了すると、図１６に示した一連の処理は終了する。
【００９７】
ここで、図１７を参照しながら、アンテナ利得の計算及びアンテナパターンの選択に関する処理について、さらに説明する。図１７は、第２実施形態に係る基地局が実行する処理のうち、アンテナ利得の計算及びアンテナパターンの選択に関する処理の流れを示したフロー図である。なお、図１７に示した処理は、上記のＳ１０２、Ｓ１０３の処理に相当する。
【００９８】
（Ｓ１１１）パターン切り替え部１１３は、選択可能なアンテナパターンの中から、未選択のアンテナパターンを選択する。
（Ｓ１１２）パターン切り替え部１１３は、方位推定部１１２により推定された無線端末２０１、２０２の方向（ユーザ方向）のうち、未選択のユーザ方向を選択する。
【００９９】
（Ｓ１１３）パターン切り替え部１１３は、選択したユーザ方向のアンテナ利得を計算する。なお、アンテナ利得の計算方法については、アンテナ素子を２次元配置にする拡張例の説明において具体的に述べる。
【０１００】
（Ｓ１１４）パターン切り替え部１１３は、ユーザ方向を選択し終えたか否かを判定する。未選択のユーザ方向がある場合、処理はＳ１１２へと進む。一方、ユーザ方向を選択し終えた場合、処理はＳ１１５へと進む。
【０１０１】
（Ｓ１１５）パターン切り替え部１１３は、計算したアンテナ利得のうち、最小の利得（最小利得）を特定する。
（Ｓ１１６）パターン切り替え部１１３は、アンテナパターンを選択し終えたか否かを判定する。未選択のアンテナパターンがある場合、処理はＳ１１１へと進む。この場合、ユーザ方向の選択はリセットされる。一方、アンテナパターンを選択し終えた場合、処理はＳ１１７へと進む。
【０１０２】
（Ｓ１１７）パターン切り替え部１１３は、アンテナパターン毎に計算された最小利得を比較し、最小利得が最大のアンテナパターンを選択する。Ｓ１１７の処理が完了すると、図１７に示した一連の処理は終了する。
【０１０３】
上記の例では、アンテナパターン毎に計算された最小利得に基づいてアンテナパターンを選択したが、例えば、最大利得又は平均利得を利用してアンテナパターンを選択する仕組みに変形することができる。この変形を適用する場合、上記のＳ１１５で最大利得又は平均利得が特定され、上記のＳ１１７で最大利得又は平均利得が最大のアンテナパターンが選択される。
【０１０４】
基地局１００が実行する処理の流れについて説明した。
［２−４．２次元配置への拡張］
これまでは説明の都合上、アンテナ素子が１次元的に配置されているアンテナアレイ１０１を例に説明を進めてきたが、アンテナ素子が２次元配置されたアンテナアレイ１０１に対しても同様に上記の技術を適用できる。以下では、アンテナ素子が２次元配置されたアンテナアレイ１０１に上記の技術を適用する方法（拡張例）について説明する。
【０１０５】
（２次元配置）
拡張例に係るアンテナアレイ１０１の構造は、例えば、図１８及び図１９のようになる。図１８は、第２実施形態の拡張例（２次元配置）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための第１の図である。図１９は、第２実施形態の拡張例（２次元配置）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための第２の図である。
【０１０６】
図１８には、数字が記載された６４個（８行８列）のブロック、及びハッチングが施された３２個のブロックが記載されている。いずれのブロックもアンテナ素子を表す。数字が記載されたブロックは、その数字に対応するユーザ方向のビームを形成するアンテナ素子の集合（素子群）に属するアンテナ素子である。例えば、１と記載されたブロックは、ユーザ＃１方向のビームを形成する素子群のアンテナ素子を表す。
【０１０７】
図１８は、アンテナパターンＡＰ２１で送信に利用される素子群の組み合わせを表している。図１８においてハッチングが施されたブロックのアンテナ素子は、アンテナパターンＡＰ２１で送信に使用されないアンテナ素子である。なお、図１８の例では、Ｘ方向又はＹ方向のアンテナ素子間隔が搬送波波長λに設定されている。この場合、ユーザ＃１方向に対応する素子群の最小アンテナ素子間隔Ｄ１は２λになる。
【０１０８】
図１８に示したアンテナアレイ１０１において、各アンテナ素子と移相器との間の接続関係を切り替えると、図１９のようなアンテナパターンＡＰ２２を実現できる。アンテナパターンＡＰ２２では、同じユーザ方向に対応する素子群の最小アンテナ素子間隔Ｄ２は約１．４１４λになる。ｄ１＞ｄ２であるから、アンテナパターンＡＰ２１からアンテナパターンＡＰ２２に切り替えることで、方位条件の条件値（上記の式（１）の右辺）を制御することができる。
【０１０９】
アンテナ素子が並ぶアンテナアレイ１０１の面に垂直な方向をＺ方向とし、極座標系で原点から単位距離にある半円の表面から見たグレーティングローブの放射方向を示すグレーティングローブダイアグラムは図２０のようになる。数字が記載された円の方向が、その数字に対応するユーザ方向の最適方位（方位条件を満たす方向）である。この例では、アンテナパターンＡＰ２１の最適方位の間隔に比べ、アンテナパターンＡＰ２２の最適方位の間隔が広くなる。
【０１１０】
アンテナパターンＡＰ２１、ＡＰ２２を切り替える場合、一部のアンテナ素子について、使用／不使用の切り替え、及び、アンテナ素子と移相器との間の接続関係の切り替えが生じる。この接続関係の切り替えは、例えば、アンテナパターンＡＰ２１でユーザ＃１方向のビームを形成し、アンテナパターンＡＰ２２でユーザ＃４方向のビームを形成するアンテナ素子に対して行われる。アンテナパターンＡＰ２１、ＡＰ２２の切り替えにおいて、このようなアンテナ素子の組み合わせは図２１のようになる。
【０１１１】
なお、図２０は、第２実施形態の拡張例（２次元配置）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための第３の図である。図２１は、第２実施形態の拡張例（２次元配置）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための第４の図である。
【０１１２】
図２１に示すように、アンテナパターンＡＰ２１、ＡＰ２２を適用する場合、ユーザ＃１方向とユーザ＃４方向との切り替えが生じるアンテナ素子が８個存在する。これらのアンテナ素子には、ユーザ＃１方向のビーム形成に用いる移相器に接続する経路と、ユーザ＃４方向のビーム形成に用いる移相器に接続する経路とを切り替える切替器（スイッチ）が接続される。
【０１１３】
また、アンテナパターンＡＰ２１、ＡＰ２２を適用する場合、ユーザ＃２方向とユーザ＃３方向との切り替えが生じるアンテナ素子が８個存在する。これらのアンテナ素子には、ユーザ＃２方向のビーム形成に用いる移相器に接続する経路と、ユーザ＃３方向のビーム形成に用いる移相器に接続する経路とを切り替える切替器（スイッチ）が接続される。
【０１１４】
例えば、ユーザ＃１方向とユーザ＃４方向との切り替えが生じるアンテナ素子については、図２２のような配線が施される。図２２は、第２実施形態の拡張例（２次元配置）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための第５の図である。図２２の中で、ＤＡＣ＃１、＃４はそれぞれ、ユーザ＃１、＃４方向に送信される送信信号＃１、＃４との対応関係を表す。
【０１１５】
例えば、Ｓｉｇ１は、ユーザ＃１方向に送信される送信信号＃１に対応する移相後のＲＦ信号を意味する。Ｓｉｇ４は、ユーザ＃４方向に送信される送信信号＃４に対応する移相後のＲＦ信号を意味する。
【０１１６】
図２２の中でハッチングが施されたブロックは、図２１に示したブロック（切替器が接続されるアンテナ素子）である。また、白丸はスイッチを表し、黒丸はセレクタを表す。｛１，４｝という表記があるアンテナ素子（素子Ｑ）は、ユーザ＃１、＃４方向の切り替えが生じるアンテナ素子の１つである。素子Ｑには、アンテナパターンＡＰ２２でユーザ＃１方向に対応する移相後のＲＦ信号Ｓｉｇ１が入力され、アンテナパターンＡＰ２１でユーザ＃４方向に対応する移相後のＲＦ信号Ｓｉｇ４が入力される。
【０１１７】
Ｓｉｇ１の伝送経路は、スイッチａで分岐し、一方の出力が素子Ｑのセレクタに接続され、他方の出力が素子Ｑとは別のアンテナ素子のセレクタに接続される。アンテナパターンＡＰ２１の場合、パターン切り替え部１１３は、Ｓｉｇ１の伝送経路が別のアンテナ素子のセレクタに接続されるようにスイッチａを制御する。一方、アンテナパターンＡＰ２２の場合、パターン切り替え部１１３は、Ｓｉｇ１の伝送経路が素子Ｑに接続されるようにスイッチａを制御する。
【０１１８】
Ｓｉｇ４の伝送経路は、スイッチｂで分岐され、一方の出力が素子Ｑのセレクタに接続され、他方の出力が素子Ｑとは別のアンテナ素子に接続される。アンテナパターンＡＰ２１の場合、パターン切り替え部１１３は、Ｓｉｇ４の伝送経路が素子Ｑに接続されるようにスイッチｂを制御する。一方、アンテナパターンＡＰ２２の場合、パターン切り替え部１１３は、Ｓｉｇ４の伝送経路が別のアンテナ素子のセレクタに接続されるようにスイッチｂを制御する。他のスイッチも同様に制御される。
【０１１９】
なお、上記の説明では、説明の都合上、ユーザ＃１、＃４方向の切り替えが生じる素子について伝送経路の切り替え方法や配線などについて述べたが、ユーザ＃２、＃３方向の切り替えが生じる素子についても同様の形態で伝送経路の切り替えが実現されうる。
【０１２０】
（アンテナ利得の定義／ＢＦウェイトの計算）
上記のように、アンテナアレイ１０１の２次元配置に拡張した場合でもアンテナパターンの切り替えが可能である。また、アンテナパターンの切り替えによりアンテナ素子間隔を変えることができ、高利得のアンテナパターンを選択することが可能になる。ここで、拡張例におけるアンテナ利得の定義や、アナログＢＦウェイト及びデジタルＢＦウェイトの計算について説明する。
【０１２１】
図２０に示した極座標系の表記を用いると、インデックス（ｋ，ｌ）で特定されるユーザ方向のアンテナ利得Ｆ(k,l)（Θ，φ）は、下記の式（２）で与えられる。但し、ｉ番目のユーザを表すインデックスｉは、下記の式（３）で与えられる。但し、ＫはＸ方向に多重するユーザ数を表し、予め設定される。他方、Ｙ方向に多重するユーザ数をＬと表記する。つまり、多重するユーザをＸ方向のインデックスｋ及びＹ方向のインデックスｌで識別し、ｋの最大数をＫ、ｌの最大数をＬとする。ｊは虚数単位である。ｕは下記の式（４）で与えられ、ｖは下記の式（５）で与えられる。ｄXは、Ｘ方向に隣り合うアンテナ素子の間隔である。ｄYはＹ方向に隣り合うアンテナ素子の間隔である。
【０１２２】
【数２】
2019012874.tif 000004
【０１２３】
Ａnmは、原点を基準としてＸ方向にｎ番目、Ｙ方向にｍ番目にあるアンテナ素子のアナログ励振係数を表し、下記の式（６）で与えられる。ａnmは、原点を基準としてＸ方向にｎ番目、Ｙ方向にｍ番目にあるアンテナ素子のアナログ振幅係数を表す。ｕ0は下記の式（７）で与えられ、ｖ0は下記の式（８）で与えられる。Θ0、φ0はインデックス（ｋ，ｌ）で特定されるユーザ方向である。
【０１２４】
【数３】
2019012874.tif 000005
【０１２５】
Ｄ(k,l)nmは、インデックス（ｋ，ｌ）に対応するユーザのデジタルＢＦウェイト行列の要素であり、原点を基準としてＸ方向にｎ番目、Ｙ方向にｍ番目にあるアンテナ素子のデジタル励振係数を表す。Ｄ(k,l)nmは、デジタルＢＦウェイト行列Ｗを置換した行列Ｄ(k,l)の要素である。デジタルＢＦウェイト行列Ｗは、行及び列にそれぞれユーザ数と同じ数の要素を有する行列であり、ＺＦ基準を採用する場合には等価チャネル行列Ｈを用いて下記の式（９）のように表現される。
【０１２６】
等価チャネル行列Ｈは第ｉ行、第ｒ列の要素をｈirとすると、下記の式（１０）で与えられる。但し、Ａpqは、下記の式（１１）で与えられるアナログＢＦウェイト（アナログ励振係数；上記の式（６）を参照）である。下記の式（１０）に含まれるｕi及びｖiは、それぞれ下記の式（１２）及び式（１３）で与えられる。但し、Θiはユーザ＃ｉのΘ方向の角度の推定値、φiはユーザ＃ｉのφ方向の角度の推定値を表す。下記の式（１１）に含まれるｕr及びｖrは、それぞれ下記の式（１４）及び式（１５）で与えられる。但し、Θrはユーザ＃ｒのΘ方向の角度に対するアナログＢＦの設定値、φrはユーザ＃ｒのφ方向の角度に対するアナログＢＦの設定値を表す。
【０１２７】
【数４】
2019012874.tif 000006
【０１２８】
上記の式（９）に含まれるξは、下記の式（１６）で与えられる。下記の式（１６）に含まれるｓは、各ユーザに送信される送信信号を要素に持つ送信信号ベクトルである。上付きのＨはエルミート共役を表す。Ｐｔは、送信電力を表し、下記の式（１７）で与えられる。但し、Ｓ（ｔ）は、ベースバンド信号ベクトルであり、上記の式（９）で与えられるデジタルＢＦウェイト行列Ｗを用いて下記の式（１８）のように表現される。＜…＞は、時間ｔについての平均（時間平均）を表す。
【０１２９】
【数５】
2019012874.tif 000007
【０１３０】
なお、上記のｐ及びｑは、各ユーザのインターリーブ番号を表す。例えば、多重ユーザ数がＫ＝Ｌ＝２のとき、ｒ＝０の場合、ｐ及びｑは０、２、４、…という値をとる。ｒ＝１の場合、ｐは１、３、５、…、ｑは０、２、４、…という値をとる。ｒ＝２の場合、ｐは０、２、４、…、ｑは１、３、５、…という値をとる。ｒ＝３の場合、ｐ及びｑは、１、３、５、…という値をとる。
【０１３１】
行列Ｄ(k,l)は、上記のデジタルＢＦウェイト行列Ｗのｒ列をＫ行Ｌ列に置換した行列ｗrを用いて、下記の式（１９）のように表現される。下記の式（１９）の中で、行列Ｉallは、すべての要素が１の（Ｎ／Ｋ）行（Ｍ／Ｌ）列の行列である。但し、ＮはＸ方向のアンテナ素子数であり、ＭはＹ方向のアンテナ素子数である。つまり、行列Ｄ(k,l)は、行列ｗrと行列Ｉallとの外積で与えられる。なお、最大利得が得られる方位条件を満たす場合、Ｄ(k,l)nmは、下記の式（２０）のようになる。
【０１３２】
【数６】
2019012874.tif 000008
【０１３３】
上記の表現を用いると、アンテナパターンＡＰaを選択した場合のユーザ＃ｉ方向におけるアンテナ利得Ｇaiは、下記の式（２１）で与えられる。但し、下記の式（２１）に含まれるｄX、ｄYは、それぞれアンテナパターンＡＰaに応じた最小素子間隔ｄaX、ｄaYに設定される。例えば、ａが２１の場合（図１８を参照）ｄ21X＝ｄ21Y＝λとなる。一方、ａが２２の場合（図１９を参照）ｄ22X＝ｄ22Y≒０．７０７λとなる。
【０１３４】
【数７】
2019012874.tif 000009
【０１３５】
上記の式（２１）により特定のユーザ方向に向けるビームの利得分布が得られる。上記の式（９）によりデジタルＢＦウェイトが得られる。上記の式（６）又は式（１１）によりアナログＢＦウェイトが得られる。パターン切り替え部１１３及び無線制御部１１４は、上記の方法でアンテナ利得、デジタルＢＦウェイト、アナログＢＦウェイトを計算できる。なお、上記の例ではデジタルＢＦウェイト行列ＷをＺＦ基準で計算する方法について述べたが、例えば、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）基準などの他の方法を用いて計算してもよい。
【０１３６】
なお、パターン切り替え部１１３によるアンテナパターンＡＰa0の選択方法（図１７に対応する方法）は、例えば、下記の式（２２）のように表現される。変形例として最大利得を利用する方法は、下記の式（２３）のように表現される。他の変形例として平均利得を利用する方法は、下記の式（２４）のように表現される。なお、ｍａｘ（・）、ｍｉｎ（・）、ａｇｖ（・）は、それぞれ最大値、最小値、平均値を出力する関数を表す。
【０１３７】
【数８】
2019012874.tif 000010
【０１３８】
なお、先に説明したアンテナパターンＡＰ２１、ＡＰ２２のように一方のパターンでアンテナ構成のＸ−Ｙ軸を回転させる（先の例では４５度）場合には、ユーザ方位に対してｚ軸（アンテナ正面方向）中心に逆回転（先の例では−４５度回転）の補正を行いアンテナ構成の回転をキャンセルしてから、上記のアンテナ利得の計算を行う。
【０１３９】
拡張例におけるアンテナ利得の定義、アナログＢＦウェイトの計算、デジタルＢＦウェイトの計算について説明した。
（変形例＃１：他の配置例）
ここで、図２３を参照しながら、変形例＃１として、アンテナパターンＡＰ２１、ＡＰ２２とは異なるアンテナパターンＡＰ３１、ＡＰ３２について説明する。図２３は、第２実施形態の一変形例（変形例＃１）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための図である。なお、図中におけるアンテナ素子の表現については図１８及び図１９と同様である。
【０１４０】
図２３に示すように、アンテナパターンＡＰ３１は、アンテナパターンＡＰ２１（図１８を参照）とは異なり、アンテナ素子を密に配置したアンテナパターンである。
一方、アンテナパターンＡＰ３２は、アンテナパターンＡＰ２２（図１９を参照）と同様に、Ｘ−Ｙ面内で４５度回転した矩形領域にアンテナ素子を配置したアンテナパターンである。
【０１４１】
変形例＃１の場合、アンテナパターンＡＰ３１で同じユーザ方向に対応する最小のアンテナ素子間隔Ｄ１が搬送波波長λの場合、アンテナパターンＡＰ３２における最小のアンテナ素子間隔Ｄ２は約１．４１４λになる。
【０１４２】
アンテナパターンＡＰ３１、ＡＰ３２を適用する場合、アンテナパターンＡＰ２１、ＡＰ２２を採用する場合に比べ、アンテナ素子が実装される基板上の面積が小さくなる。例えば、図１８の例では点線で記載されたマス目一杯にアンテナ素子が分布しているのに対し、図２３の例ではマス目の四隅にアンテナ素子が配置されていない領域が存在する。
【０１４３】
他方、アンテナパターンＡＰ３１、ＡＰ３２を適用する場合、ユーザ＃３方向とユーザ＃４方向との切り替えが生じるアンテナ素子が存在する。
ユーザ＃３方向とユーザ＃４方向との切り替えが生じるアンテナ素子は、アンテナパターンＡＰ２１、ＡＰ２２を適用する場合には存在しない。また、アンテナパターンＡＰ３１、ＡＰ３２を適用する場合、アンテナパターンＡＰ２１、ＡＰ２２を適用する場合に比べ、ユーザ方向の切り替えが生じるアンテナ素子の数（スイッチの数に対応）が１６個から２４個に増加する。
【０１４４】
アンテナパターンＡＰ２１、ＡＰ２２と、アンテナパターンＡＰ３１、ＡＰ３２との間には、切り替えられる最小のアンテナ素子間隔の違いに加え、実装面積やスイッチの数などが異なる。そのため、実装上の利点や適用する環境などに応じて好適なアンテナパターンを選択することが好ましい。このような変形についても当然に第２実施形態の技術的範囲に属する。
【０１４５】
（変形例＃２：共通の素子数を増やす配置例）
上記のように、変形例＃１に係るアンテナパターンＡＰ３１、ＡＰ３２は、アンテナパターンＡＰ２１、ＡＰ２２に比べてスイッチの数（ユーザ方向の切り替えが生じるアンテナ素子の数）が多い。
【０１４６】
しかし、各アンテナ素子とユーザ方向との対応関係を変えることによりスイッチの数を減らすことができる。その一例として、図２４にアンテナパターンＡＰ４１、ＡＰ４２を示した。図２４は、第２実施形態の一変形例（変形例＃２）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための図である。
【０１４７】
図２３と図２４を比較すると明らかなように、アンテナパターンＡＰ３１、ＡＰ３２とアンテナパターンＡＰ４１、ＡＰ４２との違いは、一部のブロックに記載されている数字（対応するユーザ方向）の違いだけである。しかし、図２４に示すように、アンテナパターンＡＰ４１、ＡＰ４２では、ユーザ＃２方向とユーザ＃３方向との切り替えが生じるアンテナ素子が存在しない。そして、アンテナパターンＡＰ４１、ＡＰ４２では、ユーザ方向の切り替えが生じるアンテナ素子の数が１６個に低減される。
【０１４８】
変形例＃２のようにアンテナ素子とユーザ方向との対応関係を見直すことで、スイッチの数を減らすことができる。スイッチの数が減ることで回路規模及び制御の複雑さが低減される。このような変形についても当然に第２実施形態の技術的範囲に属する。
【０１４９】
（変形例＃３：不使用素子を活用したユーザ追加）
第２実施形態の技術を適用する場合、特定のアンテナパターンで不使用のアンテナ素子（不使用素子）が生じうる。ここでは、変形例＃３として、不使用素子を有効活用する方法について図２５を参照しながら説明する。図２５は、第２実施形態の一変形例（変形例＃３）に係るアンテナパターン及びアンテナ素子の有効活用について説明するための図である。なお、説明の都合上、アンテナパターンＡＰ２１を例に説明する。
【０１５０】
図２５に示すように、変形例＃３では、アンテナパターンＡＰ２１を適用する場合（図１８を参照）の不使用素子を利用して、さらに多くのユーザを多重する。図２５の例では、不使用素子を利用してユーザ＃５、＃６を多重している。
【０１５１】
なお、図２５では、ユーザ＃５方向のビームを形成する素子群（素子群＃５）と、ユーザ＃６方向のビームを形成する素子群（素子群＃６）とを異なるハッチングで表現している。
【０１５２】
図２５の例では、素子群＃５の最小アンテナ素子間隔ｄ５及び素子群＃６の最小アンテナ素子間隔ｄ６は約０．７０７λとなる。
なお、ユーザ＃５方向のビーム、ユーザ＃６方向のビームは、アンテナパターンＡＰ２１を適用する場合に利用される。他のアンテナパターンにおいても不使用素子を利用して、多重するユーザの数を増やすことができる。多重するユーザの数が増えることでシステムスループットの向上に寄与する。このような変形についても当然に第２実施形態の技術的範囲に属する。
【０１５３】
（変形例＃４：選択可能な素子間隔）
これまではＸ−Ｙ面上の矩形領域を４５度回転するようにアンテナパターンを切り替える例を示してきたが、図２６に示すように３０度回転するようなアンテナパターンの切り替えも可能である。
【０１５４】
図２６は、第２実施形態の一変形例（変形例＃４）に係るアンテナパターン及びアンテナパターンの切り替えについて説明するための図である。
図２６に示したアンテナパターンＡＰ５１ではアンテナ素子の最小間隔ｄ１がλであり、アンテナパターン５２ではアンテナ素子の最小間隔ｄ２が約１．１５λである。このように、様々なアンテナパターンの設定が可能であり、そのようなアンテナパターンの変形例についても当然に第２実施形態の技術的範囲に属する。
【０１５５】
以上、第２実施形態について説明した。
＜３．付記＞
以上説明した実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１５６】
（付記１）  インターリーブ構造のアンテナアレイによりビームフォーミングを行う送信部と、
前記アンテナアレイを形成する複数のアンテナ素子のうち、送信に利用するアンテナ素子群として、隣り合うアンテナ素子間の最小間隔が第１の長さとなる第１のアンテナ素子群と、隣り合うアンテナ素子間の最小間隔が前記第１の長さとは異なる第２の長さとなる第２のアンテナ素子群とを切り替える制御部と
を有する、無線通信装置。
【０１５７】
（付記２）  前記制御部は、前記アンテナアレイで同時に形成される複数のビームについて、前記複数のビームを向ける方向の組合せに基づいて前記第１のアンテナ素子群と前記第２のアンテナ素子群とを切り替える
付記１に記載の無線通信装置。
【０１５８】
（付記３）  前記制御部は、前記方向の組合せの少なくとも一つで検出される利得を計算し、計算した前記利得に基づいて前記第１のアンテナ素子群と前記第２のアンテナ素子群とを切り替える
付記２に記載の無線通信装置。
【０１５９】
（付記４）  前記制御部は、前記第１のアンテナ素子群及び前記第２のアンテナ素子群のうち、前記方向と、前記隣り合うアンテナ素子間の最小間隔との関係が所定の関係に近いアンテナ素子群を選択し、選択した前記アンテナ素子群に切り替える
付記２に記載の無線通信装置。
【０１６０】
（付記５）  前記制御部は、前記複数のビームで送信される信号との干渉を抑制するプリコーディングを実施する
付記２に記載の無線通信装置。
【０１６１】
（付記６）  前記複数のアンテナ素子は、２次元平面上に等間隔で配置され、
前記第１の長さは、前記アンテナアレイ内で隣り合うアンテナ素子間の間隔のうち前記最小の間隔に対応し
前記第２の長さは、前記アンテナアレイ内で隣り合うアンテナ素子間の間隔のうち前記最小の間隔より大きい間隔に対応する
付記１に記載の無線通信装置。
【０１６２】
（付記７）  前記第１のアンテナ素子群に含まれる少なくとも１つのアンテナ素子が、前記第２のアンテナ素子群に含まれる
付記１に記載の無線通信装置。
【０１６３】
（付記８）  無線通信装置が、
インターリーブ構造のアンテナアレイによりビームフォーミングを行うとき、前記アンテナアレイを形成する複数のアンテナ素子のうち、送信に利用するアンテナ素子群として、隣り合うアンテナ素子間の最小間隔が第１の長さとなる第１のアンテナ素子群と、隣り合うアンテナ素子間の最小間隔が前記第１の長さとは異なる第２の長さとなる第２のアンテナ素子群とを切り替える
通信制御方法。
【０１６４】
（付記９）  前記制御部は、前記第１の方向を示す第１の角度に対する正弦関数の出力値と、前記第２の方向を示す第２の角度に対する正弦関数の出力値との差で表現される正弦値差分を計算し、前記隣り合うアンテナ素子間の最小間隔及び搬送波波長で表現される基準値と前記正弦値差分との差に基づいて前記関係と前記所定条件との近さを評価する
付記４に記載の無線通信装置。
【０１６５】
（付記１０）  前記第２の長さは、前記第１の長さの約０．７０７倍である
付記６に記載の無線通信装置。
（付記１１）  前記送信部は、前記複数のアンテナ素子のそれぞれに入力される信号の位相をシフトする移相器と、前記少なくとも１つのアンテナ素子のそれぞれと前記移相器との間の接続状態を切り替えるスイッチとを有する
付記７に記載の無線通信装置。
【０１６６】
（付記１２）  前記制御部は、前記プリコーディングにより、前記第１のビームのＮＵＬＬが前記第２の方向に向くように制御し、前記第２のビームのＮＵＬＬが前記第１の方向に向くように制御する
付記５に記載の無線通信装置。
【０１６７】
（付記１３）  前記制御部は、前記アンテナアレイで同時に形成される第１のビーム及び第２のビームについて、前記第１のビームを向ける第１の方向及び前記第２のビームを向ける第２の方向に基づいて前記第１のアンテナ素子群と前記第２のアンテナ素子群とを切り替える
付記１に記載の無線通信装置。
【０１６８】
（付記１４）  前記制御部は、前記第１の方向及び前記第２の方向の少なくとも一方で検出されるアンテナ利得を計算し、計算した前記利得に基づいて前記第１のアンテナ素子群と前記第２のアンテナ素子群とを切り替える
付記１３に記載の無線通信装置。
【０１６９】
（付記１５）  前記制御部は、前記第１のアンテナ素子群及び前記第２のアンテナ素子群のうち、前記第１の方向と、前記第２の方向と、前記隣り合うアンテナ素子間の最小間隔との関係が所定の関係に近いアンテナ素子群を選択し、選択した前記アンテナ素子群に切り替える
付記１３に記載の無線通信装置。
【０１７０】
（付記１６）  前記制御部は、前記第１のビームで送信される第１の信号と前記第２のビームで送信される第２の信号との干渉を抑制するプリコーディングを実施する
付記１３に記載の無線通信装置。
【符号の説明】
【０１７１】
１０  無線通信装置
１１  制御部
１１ａ  記憶部
１２ａ、１２ｂ  変換部（ＤＡＣ／ＵＰ）
１３  移相部
１４  接続部
１５  アンテナアレイ
１６  第１のアンテナ素子群
１７  第２のアンテナ素子群
２１、２２  無線端末
ｄ１  第１の長さ
ｄ２  第２の長さ
Ｕ１  第１のユーザ
Ｕ２  第２のユーザ
【図１】
2019012874.tif 000011
【図２】
2019012874.tif 000012
【図３】
2019012874.tif 000013
【図４】
2019012874.tif 000014
【図５】
2019012874.tif 000015
【図６】
2019012874.tif 000016
【図７】
2019012874.tif 000017
【図８】
2019012874.tif 000018
【図９】
2019012874.tif 000019
【図１０】
2019012874.tif 000020
【図１１】
2019012874.tif 000021
【図１２】
2019012874.tif 000022
【図１３】
2019012874.tif 000023
【図１４】
2019012874.tif 000024
【図１５】
2019012874.tif 000025
【図１６】
2019012874.tif 000026
【図１７】
2019012874.tif 000027
【図１８】
2019012874.tif 000028
【図１９】
2019012874.tif 000029
【図２０】
2019012874.tif 000030
【図２１】
2019012874.tif 000031
【図２２】
2019012874.tif 000032
【図２３】
2019012874.tif 000033
【図２４】
2019012874.tif 000034
【図２５】
2019012874.tif 000035
【図２６】
2019012874.tif 000036