(57)【要約】【課題】受信品質を向上させる。【解決手段】無線通信装置１０は、複数の無線通信装置５０宛ての信号が多重されたアナログ信号を、アナログ信号に「使用対象の送信ウェイトベクトル」を掛け合わせてアナログ信号の位相及び振幅を送信アンテナ毎に制御して送信する。そして、無線通信装置１０において、ビームフォーミング制御部１５は、複数の無線通信装置５０についてそれぞれ取得した複数のステアリングベクトルを合成することにより、「使用対象の送信ウェイトベクトル」を算出する。【選択図】図２
2016058849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末宛ての信号が多重されたアナログ信号を、前記アナログ信号に使用対象の送信ウェイトベクトルを掛け合わせて前記アナログ信号の位相及び振幅を送信アンテナ毎に制御して送信する無線通信装置であって、
前記複数の端末にそれぞれ対応する複数のステアリングベクトルを取得する取得部と、
前記取得した複数のステアリングベクトルを合成することにより、前記使用対象の送信ウェイトベクトルを算出するビームフォーミング制御部と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記ビームフォーミング制御部は、前記取得した複数のステアリングベクトルを使用対象の重み係数を用いて重み付け加算することにより合成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記使用対象の重み係数は、前記送信ウェイトベクトルのノルム値を所定レベル以上とする、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記ビームフォーミング制御部は、複数の重み係数候補のそれぞれを用いて複数の送信ウェイトベクトル候補を算出し、前記算出した複数の送信ウェイトベクトル候補のそれぞれを用いた場合の各端末の予測スループットを算出し、前記算出した各端末の予測スループットに基づいて、前記複数の重み係数候補の中から前記使用対象の重み係数を決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記ビームフォーミング制御部は、前記各送信ウェイトベクトル候補について、前記算出した各端末の予測スループットの合計値を算出し、前記算出した合計値が最大である送信ウェイトベクトルに対応する重み係数候補を、前記使用対象の重み係数として決定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記ビームフォーミング制御部は、前記各送信ウェイトベクトル候補について、前記算出した各端末の予測スループットの対数値の合計値を算出し、前記算出した合計値が最大である送信ウェイトベクトルに対応する重み係数候補を、前記使用対象の重み係数として決定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項７】
複数の端末宛ての信号が多重されたアナログ信号を、前記アナログ信号に使用対象の送信ウェイトベクトルを掛け合わせて前記アナログ信号の位相及び振幅を送信アンテナ毎に制御して送信する無線通信装置における、前記使用対象の送信ウェイトベクトルの算出方法であって、
前記複数の端末にそれぞれ対応する複数のステアリングベクトルを取得し、
前記取得した複数のステアリングベクトルを合成することにより、前記使用対象の送信ウェイトベクトルを算出する、
ことを特徴とする算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置及び算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、無線通信装置の数が増大し、また、通信速度が速くなり通信の広帯域化が進む中、リソース利用効率（例えば、周波数利用効率）を向上するニーズが益々高まっている。
【０００３】
リソース利用効率を向上する技術の１つとして、「ビームフォーミング」がある。例えば、「ビームフォーミング」を用いる基地局は、送信宛先である端末宛てのアナログ信号を、当該アナログ信号に「送信ウェイトベクトル」を掛け合わせてアナログ信号の位相及び振幅を制御して送信する。「送信ウェイトベクトル」を調整することにより、送信宛先である端末の存在するエリアに電波を集中させることができる。これにより、他の通信に係る電波との間の干渉を低減することができ、結果として、周波数利用効率を向上させることができる。特に、ミリ波通信等の高周波数で且つ広帯域幅の通信を行う無線通信装置が有するアンテナ素子は小さい。また、高周波数の無線信号の伝搬損失は、一般的に大きい。このため、高周波数で且つ広帯域幅の通信を行う無線通信装置は、一般的に、「ビームフォーミング」を用いて伝搬損失を補っている。
【０００４】
また、リソース利用効率を向上する技術の１つとして、「多重」がある。例えば、「多重」を用いる基地局は、送信宛先である複数の端末宛てのデジタル信号を周波数領域で多重し、得られた多重信号を送信宛先である複数の端末へ送信する。これにより、複数の端末に周波数を効率的に割り当てることができ、結果として、リソース利用効率を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６４５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の「ビームフォーミング」と「多重」とを単純に組み合わせると、多重対象の複数の端末の一部では十分な受信電力が得られる一方で、他の一部では受信電力が劣化して受信品質が低下してしまう可能性がある。
【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、受信品質を向上させることができる、無線通信装置及び算出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の態様では、無線通信装置は、複数の端末宛ての信号が多重されたアナログ信号を、前記アナログ信号に使用対象の送信ウェイトベクトルを掛け合わせて前記アナログ信号の位相及び振幅を送信アンテナ毎に制御して送信する。前記無線通信装置は、取得部と、ビームフォーミング制御部とを有する。前記取得部は、前記複数の端末にそれぞれ対応する複数のステアリングベクトルを取得する。前記ビームフォーミング制御部は、前記取得した複数のステアリングベクトルを合成することにより、前記使用対象の送信ウェイトベクトルを算出する。
【発明の効果】
【０００９】
開示の態様によれば、受信品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１の無線通信システムの一例を示す図である。
【図２】図２は、実施例１の第１通信装置の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施例１の無線通信システムの処理動作例の説明に供する図である。
【図４】図４は、実施例１の第１通信装置による参照信号の送信処理の説明に供する図である。
【図５】図５は、複数の送信ウェイトベクトルのそれぞれを使用した場合に第１通信装置の正面を基準とした方向に応じて得られるゲインを示す図である。
【図６】図６は、複数の送信ウェイトベクトルのそれぞれを使用した場合に第１通信装置の正面を基準とした方向に応じて得られるゲインを示す図である。
【図７】図７は、他の実施例の無線通信装置の一例を示すブロック図である。
【図８】図８は、無線通信装置のハードウェア構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本願の開示する無線通信装置及び算出方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本願の開示する無線通信装置及び算出方法が限定されるものではない。また、実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
【００１２】
［実施例１］
［無線通信システムの概要］
図１は、実施例１の無線通信システムの一例を示す図である。図１において、無線通信システム１は、無線通信装置１０と、無線通信装置５０−１，２とを有する。無線通信装置１０は、例えば、無線基地局であり、無線通信装置５０−１，２のそれぞれは、例えば、無線端末である。以下では、無線通信装置５０−１，２を特に区別しない場合、総称して無線通信装置５０と呼ぶことがある。また、以下では、無線通信装置１０を「第１通信装置」と呼び、無線通信装置５０を「第２通信装置」と呼ぶことがある。なお、ここでは、無線通信装置１０及び無線通信装置５０の数を１つと２つにしているが、これらの数はこれに限定されるものではない。
【００１３】
無線通信装置１０は、無線通信装置５０−１，２のそれぞれ宛ての信号が多重されたアナログ信号を、当該アナログ信号に「使用対象の送信ウェイトベクトル」を掛け合わせて当該アナログ信号の位相及び振幅を送信アンテナ毎に制御して送信する。すなわち、無線通信装置１０は、「アナログビームフォーミング」を実行する。「送信ウェイトベクトル」は、無線通信装置１０が備える各無線送信部で乗算するウェイトから成るベクトルである。
【００１４】
ここで、無線通信装置１０は、無線通信装置５０−１，２のそれぞれの「ステアリングベクトル」を取得する。「ステアリングベクトル」は、各要素（つまりウェイト）が無線通信装置１０から見た無線通信装置５０の方向に応じた位相情報のみで成るベクトルである。「ステアリングベクトル」の取得方法としては、例えば、次の方法がある。第１の取得方法では、無線通信装置１０がステアリングベクトルを順次切り替え、各ステアリングベクトルを掛け合わせた「参照信号（つまり、既知信号）」を送信する。そして、無線通信装置５０は、参照信号の受信電力が最大となるステアリングベクトル（つまり、「最適なステアリングベクトル」）に関する情報を無線通信装置１０へフィードバックする。そして、無線通信装置１０は、無線通信装置５０からのフィードバック情報に基づいて、無線通信装置５０のステアリングベクトルを特定する。また、第２の方法としては、無線通信装置１０が無線通信装置５０から送信された参照信号を、ステアリングベクトルを順次切り替えて受信する。そして、無線通信装置１０は、参照信号の受信電力が最大となるステアリングベクトル（つまり、「最適なステアリングベクトル」）を特定（推定）する。
【００１５】
そして、無線通信装置１０は、取得した複数のステアリングベクトルを合成することにより、「使用対象の送信ウェイトベクトル」を算出する。この算出された「使用対象の送信ウェイトベクトル」が無線通信装置５０−１，２のそれぞれ宛ての信号が多重されたアナログ信号に掛け合わされてアナログ信号が送信される。
【００１６】
これにより、無線通信装置５０−１，２のそれぞれの位置に関わらず、無線通信装置５０−１，２の受信電力を同時に確保できるビームパターンを形成することができ、この結果として、受信品質を向上させることができる。
【００１７】
［第１通信装置の構成例］
図２は、実施例１の第１通信装置の一例を示すブロック図である。図２において、無線通信装置１０は、多重部１１と、無線送信部１２と、無線受信部１３と、取得部１４と、ビームフォーミング制御部１５とを有する。
【００１８】
多重部１１は、無線通信装置５０−１宛ての送信信号ｘ１と無線通信装置５０−２宛ての送信信号ｘ２とを入力する。そして、多重部１１は、入力した信号を多重し、得られた多重信号を無線送信部１２へ出力する。ここで、多重部１１で用いられる多重方法は、例えば、周波数多重又はコード多重である。
【００１９】
無線送信部１２は、多重部１１からデジタル信号である多重信号を受け取る。そして、無線送信部１２は、デジタル信号である多重信号に対してデジタルアナログ変換を施して、アナログ信号を得る。このアナログ信号は、無線通信装置５０−１宛ての送信信号ｘ１と無線通信装置５０−２宛ての送信信号ｘ２とが多重されている。そして、無線送信部１２は、得られたアナログ信号を、当該アナログ信号に「使用対象の送信ウェイトベクトル」を掛け合わせてアナログ信号の位相及び振幅を制御して送信する。
【００２０】
例えば、無線送信部１２は、図２に示すように、デジタルアナログ変換部２１と、アップコンバータ２２と、ビームフォーミング部２３と、増幅部２４とを有する。
【００２１】
デジタルアナログ変換部２１は、多重部１１から受け取った多重信号に対してデジタルアナログ変換を施して、アナログ信号を得る。
【００２２】
アップコンバータ２２は、デジタルアナログ変換部２１で得られたアナログ信号をアップコンバートし、無線信号を得る。
【００２３】
ビームフォーミング部２３は、ビームフォーミング制御部１５から「使用対象の送信ウェイトベクトル」を受け取る。そして、ビームフォーミング部２３は、アップコンバータ２２で得られた無線信号（つまり、アナログ信号）にビームフォーミング制御部１５から受け取った「使用対象の送信ウェイトベクトル」を掛け合わせ、位相及び振幅が制御された無線信号を得る。
【００２４】
例えば、ビームフォーミング部２３は、図２に示すように、移相器２５−１〜Ｍ（Ｍは、２以上の自然数）を有する。図２では、移相器２５−１〜Ｍは、それぞれ異なるアンテナに対応している。また、ビームフォーミング制御部１５から受け取った「使用対象の送信ウェイトベクトル」は、Ｍ個の要素（つまり、送信ウェイト）を含む。Ｍ個の要素は、移相器２５−１〜Ｍにそれぞれ対応している。
【００２５】
アップコンバータ２２で得られた無線信号は、移相器２５−１〜Ｍのそれぞれに入力される。そして、各移相器２５は、入力された無線信号に対して各移相器２５に対応する送信ウェイトを掛け合わせ、得られた無線信号を各移相器２５に対応する後述のパワーアンプ２６へ出力する。
【００２６】
増幅部２４は、ビームフォーミング部２３で得られた無線信号を増幅し、増幅された無線信号をアンテナを介して送信する。
【００２７】
例えば、増幅部２４は、図２に示すように、パワーアンプ（ＰＡ）２６−１〜Ｍを有する。パワーアンプ２６−１〜Ｍは、移相器２５−１〜Ｍにそれぞれ対応している。各パワーアンプ２６は、対応する移相器２５から位相及び振幅が制御された無線信号を受け取り、受け取った無線信号を増幅して、対応するアンテナへ出力する。
【００２８】
無線受信部１３は、アンテナを介して受信した信号に対して所定の無線受信処理（例えば、ダウンコンバート、アナログデジタル変換等）を施して、得られた受信信号（つまり、デジタル信号）を取得部１４へ出力する。
【００２９】
取得部１４は、無線通信装置５０−１，２のそれぞれの「ステアリングベクトル」を取得する。例えば、取得方法が上記の第１の方法であれば、取得部１４は、無線受信部１３から受け取った受信信号から無線通信装置５０−１，２のそれぞれのフィードバック信号（つまり、各無線通信装置５０にとって最適なステアリングベクトルに関する情報）を抽出し、抽出したフィードバック信号に対応するステアリングベクトルをビームフォーミング制御部１５へ出力する。
【００３０】
ビームフォーミング制御部１５は、取得部１４で取得された無線通信装置５０−１，２のそれぞれの「ステアリングベクトル」を合成することにより、「使用対象の送信ウェイトベクトル」を算出する。例えば、ビームフォーミング制御部１５は、取得部１４で取得された複数のステアリングベクトルを「使用対象の重み係数」を用いて重み付け加算することにより合成する。「使用対象の重み係数」は、位相回転量、振幅増減量、並びに、位相回転量及び振幅増減量である。また、ここでは、「使用対象の重み係数」は、送信ウェイトベクトルのノルム値を所定レベル以上とする重み係数、例えば、送信ウェイトベクトルのノルム値が最大である重み係数である。なお、「使用対象の重み係数」の決定方法については、後に詳しく説明する。
【００３１】
［無線通信システムの動作例］
以上の構成を有する無線通信システム１の処理動作の一例について説明する。図３は、実施例１の無線通信システムの処理動作例の説明に供する図である。
【００３２】
＜参照信号の送信処理＞
無線通信装置１０は、ステアリングベクトルを順次切り替え、各ステアリングベクトルを掛け合わせた参照信号を送信する（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。すなわち、図４に示すように、ステアリングベクトルを順次切り替えることにより、ビームの方向を変えて（つまり、旋回させて）参照信号を順次送信する。この参照信号の送信は、上記のビームフォーミング制御部１５によって制御されてもよいし、無線通信装置１０が備える他の制御部（図示せず）によって制御されてもよい。図４は、実施例１の第１通信装置による参照信号の送信処理の説明に供する図である。
【００３３】
＜最適なステアリングベクトルの特定処理＞
各無線通信装置５０は、掛け合わされたステアリングベクトルの異なる複数の参照信号を順次受信する。そして、各無線通信装置５０は、受信した複数の参照信号のうち受信電力が最大となる受信参照信号に掛け合わされているステアリングベクトルを特定する。
【００３４】
＜最適なステアリングベクトルのフィードバック処理＞
無線通信装置５０−１及び無線通信装置５０−２は、特定した最適なステアリングベクトルに関する情報を無線通信装置１０へ送信する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。
【００３５】
＜使用対象の送信ウェイトベクトルの算出処理＞
無線通信装置１０においてビームフォーミング制御部１５は、取得部１４で取得された無線通信装置５０−１，２のそれぞれの「ステアリングベクトル」を合成することにより、「使用対象の送信ウェイトベクトル」を算出する（ステップＳ１０５）。例えば、ビームフォーミング制御部１５は、取得部１４で取得された複数のステアリングベクトルを「使用対象の重み係数」を用いて重み付け加算することにより合成する。ここでは、「使用対象の重み係数」は、送信ウェイトベクトルのノルム値を所定レベル以上とする重み係数、例えば、送信ウェイトベクトルのノルム値が最大である重み係数である。
【００３６】
すなわち、無線通信装置５０−１及び無線通信装置５０−２のそれぞれの最適なステアリングベクトルを、ν１，ν２とすると、送信ウェイトベクトルνは、次の式（１）で表される。
【数１】
2016058849.tif 000003
式（１）において、αｏｐｔは、重み係数であり、複素スカラー値である。
【００３７】
ここで、ビームフォーミング制御部１５は、｜αｏｐｔ｜＝１を満たす複数の重み係数候補を保持している。そして、ビームフォーミング制御部１５は、上記の式（１）と複数の重み係数候補のそれぞれとを用いて複数の送信ウェイトベクトル候補を算出する。そして、ビームフォーミング制御部１５は、算出した複数の送信ウェイトベクトル候補のうちでノルム値が最大となる送信ウェイトベクトル候補に対応する重み係数候補を、使用対象の重み係数として決定する。
【００３８】
すなわち、ビームフォーミング制御部１５は、例えば、次の式（２）を用いて、使用対象の重み係数を決定する。
【数２】
2016058849.tif 000004
式（２）において、νＨは、νの複素共役転置を表す。
【００３９】
なお、使用対象の重み係数が決定されると、ビームフォーミング制御部１５は、式（１）と使用対象の重み係数とを用いて、送信ウェイトベクトルを算出し、算出した送信ウェイトベクトルを規格化した送信ウェイトベクトル（以下では、「規格化後送信ウェイトベクトル」と呼ぶことがある）νＦＤＭを、使用対象の送信ウェイトベクトルとする。すなわち、νＦＤＭは、次の式（３）で表される。ここで、送信ウェイトベクトルを規格化することにより、総送信電力を一定に保つことができる。
【数３】
2016058849.tif 000005
【００４０】
また、以上の説明では、ビームフォーミング制御部１５は、上記の式（１）と複数の重み係数候補のそれぞれとを用いて算出した複数の送信ウェイトベクトル候補のうちでノルム値が最大となる送信ウェイトベクトル候補に対応する重み係数候補を、使用対象の重み係数として決定しているが、これに限定されない。すなわち、例えば、上記の式（２）を直接的に解くこと、つまり、解析解を求めることにより、使用対象の重み係数αｏｐｔを求めることができる。使用対象の重み係数の解析解αｏｐｔは、次の式（４）によって求められる。
【数４】
2016058849.tif 000006
【００４１】
すなわち、次の式（５）で表される問題を解けばよい。
【数５】
2016058849.tif 000007
【００４２】
上記の式（５）を解く過程を以下に示す。
｜αｏｐｔ｜＝１であるため、αｏｐｔ＝ｅｘｐ（ｊφ）とおく。
【００４３】
そして、次の式（６）に示すように、式（５）の中身をＣとおく。
【数６】
2016058849.tif 000008
【００４４】
式（６）の右辺を展開すると、次の式（７）になる。
【数７】
2016058849.tif 000009
【００４５】
ここで、ν１Ｈν２＝ａ・ｅｘｐ（ｊθ）とおくと、式（７）は次の式（８）の様に表すことができる。
【数８】
2016058849.tif 000010
【００４６】
よって、ｃｏｓ（φ＋θ）が最大となるとき、つまり、φ＝−θ＋２π・ｎのときに、ｃは最大となる。ただし、ｎは整数である。
【００４７】
よって、次の式（９）に表すように、αｏｐｔ＝ｅｘｐ（ｊφ）に、φ＝−θ＋２π・ｎを代入すると、上記の式（４）が成立することがわかる。
【数９】
2016058849.tif 000011
【００４８】
また、以上の説明では、無線通信装置５０−１，２の２ユーザを前提として説明しているが、ユーザの数はこれに限定されない。一般化してＮ（Ｎは２以上の自然数）ユーザの場合について説明する。
【００４９】
Ｎユーザの場合の送信ウェイトベクトルνは、次の式（１０）で表される。
【数１０】
2016058849.tif 000012
【００５０】
ただし、αｏｐｔは、Ｎ×１のベクトルであり、次の式（１１）で表される。
【数１１】
2016058849.tif 000013
【００５１】
また、式（１０）中のＶは、Ｍ×Ｎ行列で、次の式（１２）で表される。ここで、Ｍは、上記の通りアンテナ素子の数である。
【数１２】
2016058849.tif 000014
【００５２】
そして、使用対象の重み係数は、次の式（１３）を用いて決定される。
【数１３】
2016058849.tif 000015
【００５３】
＜データ送信処理＞
無線通信装置１０は、無線通信装置５０−１宛ての送信信号ｘ１と無線通信装置５０−２宛ての送信信号ｘ２とが多重されたアナログ信号を、算出した使用対象の送信ウェイトベクトルを掛け合わせた後に送信する（ステップＳ１０６）。
【００５４】
ここで、複数の送信ウェイトベクトルのそれぞれを使用した場合に無線通信装置５０−１，２のそれぞれで得られるゲインについてのシミュレーション結果を示す。図５及び図６は、複数の送信ウェイトベクトルのそれぞれを使用した場合に第１通信装置の正面を基準とした方向に応じて得られるゲインを示す図である。図５では、送信ウェイトベクトルとして、無線通信装置５０−１の最適なステアリングベクトルν１を使用した場合の曲線Ｌ１０１、無線通信装置５０−２の最適なステアリングベクトルν２を使用した場合の曲線Ｌ１０２、ステアリングベクトルν１とステアリングベクトルν２との和を使用した場合の曲線Ｌ１０３、図３のフローに従って算出された送信ウェイトベクトルを使用した場合の曲線Ｌ１０４が示されている。
【００５５】
なお、ここでは、無線通信装置１０は、アンテナを４本有し、当該４本のアンテナのそれぞれを０．５λ（波長）だけ離して直線に並べることを前提としている。また、無線通信装置５０−１，２は、無線通信装置１０のアンテナの正面から０［ｒａｄ］及び０．１３［ｒａｄ］の方向に配置されていることを前提としている。
【００５６】
図５に示した各曲線の無線通信装置５０−１，２のそれぞれが配置された方向での値（ゲイン）を図６にまとめている。図６では、無線通信装置５０−１を端末１と表し、無線通信装置５０−２を端末２と表している。ステアリングベクトルを単に足しただけでも、ゲインが低かった端末のゲインが８．７２ｄＢ向上し、重み係数αを最適化することにより、さらに１ｄＢ向上することがわかる。
【００５７】
以上のように本実施例によれば、無線通信装置１０は、複数の無線通信装置５０宛ての信号が多重されたアナログ信号を、アナログ信号に「使用対象の送信ウェイトベクトル」を掛け合わせてアナログ信号の位相及び振幅を送信アンテナ毎に制御して送信する。そして、無線通信装置１０において、ビームフォーミング制御部１５は、複数の無線通信装置５０についてそれぞれ取得した複数のステアリングベクトルを合成することにより、「使用対象の送信ウェイトベクトル」を算出する。
【００５８】
この無線通信装置１０の構成により、各無線通信装置５０の位置に関わらず、各無線通信装置５０の受信電力を同時に確保できるビームパターンを形成することができ、この結果として、受信品質を向上させることができる。すなわち、各無線通信装置５０でビームフォーミングゲインが得られるビームパターンでの多重通信が可能となる。
【００５９】
また、ビームフォーミング制御部１５は、複数の無線通信装置５０についてそれぞれ取得した複数のステアリングベクトルを「使用対象の重み係数」を用いて重み付け加算することにより合成する。「使用対象の重み係数」は、送信ウェイトベクトルのノルム値を所定レベル以上、例えば、最大とする。
【００６０】
この無線通信装置１０の構成により、各無線通信装置５０の十分大きな受信電力を同時に確保できるビームパターンを形成することができる。この結果として、受信品質をさらに向上させることができる。
【００６１】
［実施例２］
実施例２は、「使用対象の重み係数」の決定方法（算出方法）のバリエーションに関する。実施例２の無線通信システム、第１通信装置、及び第２通信装置の主要構成は、実施例１の無線通信システム、第１通信装置、及び第２通信装置と同様であるので、図１，２を参照して説明する。
【００６２】
実施例２の無線通信装置１０のビームフォーミング制御部１５は、複数の重み係数候補のそれぞれを用いて複数の送信ウェイトベクトル候補を算出する。そして、ビームフォーミング制御部１５は、算出した複数の送信ウェイトベクトル候補のそれぞれを用いた場合の各無線通信装置５０の「予測スループット」を算出する。そして、ビームフォーミング制御部１５は、算出した各無線通信装置５０の「予測スループット」に基づいて、複数の重み係数候補の中から「使用対象の重み係数」を決定する。
【００６３】
例えば、ビームフォーミング制御部１５は、各送信ウェイトベクトル候補について、各無線通信装置５０の「予測スループット」の合計値を算出し、算出した合計値が最大である送信ウェイトベクトルに対応する重み係数候補を、「使用対象の重み係数」として決定する。
【００６４】
すなわち、無線通信装置１０と無線通信装置５０−１との間のチャネル行列をｈ１とすると、無線通信装置５０−１の予測ＳＮＲ（Signal  to  Noise  Ratio）γ１は、次の式（１４）によって表される。
【数１４】
2016058849.tif 000016
ここで、式（１４）中のσ１２は、無線通信装置５０−１における雑音電力を表す。この雑音電力は、無線通信装置５０−１からのフィードバック信号等によって推定することができる。
【００６５】
同様に、無線通信装置５０−２の予測ＳＮＲγ２は、次の式（１５）によって表される。
【数１５】
2016058849.tif 000017
【００６６】
このとき、無線通信装置５０−１の予測スループットＴ１及び無線通信装置５０−２の予測スループットＴ２は、シャノンの定理によって次の式（１６）の様に表すことができる。
【数１６】
2016058849.tif 000018
ここで、Ｂ１及びＢ２は、無線通信装置５０−１及び無線通信装置５０−２にそれぞれ割り当てられた帯域幅である。
【００６７】
また、次の式（１７）に示すように、重み係数候補αをＬ個用意しておく。
【数１７】
2016058849.tif 000019
【００６８】
そして、各重み係数候補についての無線通信装置５０−１，２の予測スループットを、Ｔ１（ｌ），Ｔ２（ｌ）でそれぞれ表すと、無線通信装置５０−１の予測スループットと無線通信装置５０−２の予測スループットとの合計Ｔｓｕｍ（ｌ）は、次の式（１８）で表される。
【数１８】
2016058849.tif 000020
【００６９】
Ｌ個の重み係数候補のそれぞれについて、合計スループットＴｓｕｍ（ｌ）を算出し、最も大きいＴｓｕｍ（ｌ）に対応する重み係数候補αｌを、使用対象の重み係数とする。
【００７０】
なお、式（１８）の代わりに、次の式（１９）を用いてもよい。
【数１９】
2016058849.tif 000021
【００７１】
すなわち、ビームフォーミング制御部１５は、各送信ウェイトベクトル候補について、算出した各無線通信装置５０の予測スループットの対数値の合計値を算出し、算出した合計値が最大である送信ウェイトベクトルに対応する重み係数候補を、使用対象の重み係数として決定してもよい。
【００７２】
以上のように本実施例によれば、無線通信装置１０においてビームフォーミング制御部１５は、複数の重み係数候補のそれぞれを用いて複数の送信ウェイトベクトル候補を算出し、算出した複数の送信ウェイトベクトル候補のそれぞれを用いた場合の各無線通信装置５０の予測スループットを算出する。そして、ビームフォーミング制御部１５は、算出した各無線通信装置５０の予測スループットに基づいて、複数の重み係数候補の中から使用対象の重み係数を決定する。
【００７３】
例えば、ビームフォーミング制御部１５は、各送信ウェイトベクトル候補について、算出した各無線通信装置５０の予測スループットの合計値を算出し、算出した合計値が最大である送信ウェイトベクトルに対応する重み係数候補を、使用対象の重み係数として決定してもよい。又は、ビームフォーミング制御部１５は、各送信ウェイトベクトル候補について、算出した各無線通信装置５０の予測スループットの対数値の合計値を算出し、算出した合計値が最大である送信ウェイトベクトルに対応する重み係数候補を、使用対象の重み係数として決定してもよい。
【００７４】
この無線通信装置１０の構成により、各無線通信装置５０の十分大きな受信電力を同時に確保できるビームパターンを形成することができる。この結果として、受信品質をさらに向上させることができる。
【００７５】
［他の実施例］
［１］実施例１及び実施例２では、無線通信装置１０が１つの送信系統（つまり、多重部１１及び無線送信部１２）を有する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、図７に示すように、無線通信装置１１０が第１の送信系統（多重部１１−１及び無線送信部１２−１）及び第２の送信系統（多重部１１−２及び無線送信部１２−２）、つまり複数の送信系統を有していてもよい。無線通信装置１１０において、各アンテナの前段には、加算部１１１−１〜Ｍがそれぞれ設けられており、各加算部１１１は、無線送信部１２−１及び無線通信部１２−２のそれぞれから出力された無線信号を対応するアンテナへ出力する。図７は、他の実施例の無線通信装置の一例を示すブロック図である。
【００７６】
［２］実施例１及び実施例２では、デジタルビームフォーミングについて説明をしていないが、実施例１及び実施例２で説明した無線通信装置１０の構成にデジタルビームフォーミング部を設けてもよい。すなわち、アナログビームフォーミングとデジタルビームフォーミングとをハイブリッドで適用してもよい。無線通信装置１０にデジタルビームフォーミングを適用する場合、デジタルビームフォーミング部は、多重部１１と無線送信部１２との間に設けられる。
【００７７】
［３］実施例１及び実施例２で図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。
【００７８】
さらに、各装置で行われる各種処理機能は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）（又はＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）、ＭＣＵ（Micro  Controller  Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしてもよい。また、各種処理機能は、ＣＰＵ（又はＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行するプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしてもよい。
【００７９】
実施例１及び実施例２の無線通信装置は、例えば、次のようなハードウェア構成により実現することができる。
【００８０】
図８は、無線通信装置のハードウェア構成例を示す図である。図８に示すように、無線通信装置２００は、プロセッサ２０１と、メモリ２０２と、ＲＦ回路２０３とを有する。実施例１及び実施例２の無線通信装置１０，５０のそれぞれが、図８に示すハードウェア構成を有している。プロセッサ２０１の一例としては、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等が挙げられる。また、メモリ２０２の一例としては、ＳＤＲＡＭ（Synchronous  Dynamic  Random  Access  Memory）等のＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ等が挙げられる。
【００８１】
そして、実施例１及び実施例２の無線通信装置で行われる各種処理機能は、不揮発性記憶媒体などの各種メモリに格納されたプログラムをプロセッサで実行することによって実現してもよい。すなわち、多重部１１と、取得部１４と、ビームフォーミング制御部１５とによって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ２０２に記録され、各プログラムがプロセッサ２０１で実行されてもよい。また、無線送信部１２と、無線受信部１３とは、ＲＦ回路２０３によって実現される。
【００８２】
なお、ここでは、実施例１及び実施例２の無線通信装置で行われる各種処理機能が１つのプロセッサ２０１によって実行されるものとしたが、これに限定されるものではなく、複数のプロセッサによって実行されてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１  無線通信システム
１０，５０，１１０  無線通信装置
１１  多重部
１２  無線送信部
１３  無線受信部
１４  取得部
１５  ビームフォーミング制御部
２１  デジタルアナログ変換部
２２  アップコンバータ
２３  ビームフォーミング部
２４  増幅部
２５  移相器
２６  パワーアンプ
１１１  加算部
【図１】
2016058849.tif 000022
【図２】
2016058849.tif 000023
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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