(57)【要約】【課題】ビームゲインを増加させること。【解決手段】複数のアンテナアレイ１４、１５に含まれる各アンテナ３１、３２、３３、３４を介して送受信されるアナログ信号に重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22を乗算する無線部１３と、アナログ信号に対応するデジタル信号に施されるデジタルビームフォーミングの処理を制御するデジタル信号処理部１１と、を有する無線通信装置１０が提供される。デジタル信号処理部１１は、無線部１３を含むアナログ信号の伝搬路１６を表す伝搬チャネル行列Ｈの行列式が最大となるように重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナアレイに含まれる各アンテナを介して送受信されるアナログ信号に重み係数を乗算する無線部と、
前記アナログ信号に対応するデジタル信号に施されるデジタルビームフォーミングの処理を制御するデジタル信号処理部と、
を有し、
前記デジタル信号処理部は、前記無線部を含む前記アナログ信号の伝搬路を表す伝搬チャネル行列の行列式が最大となるように前記重み係数を決定する
無線通信装置。
【請求項２】
前記伝搬チャネル行列は、前記ビームを向ける端末から到来する直接波の到来方向に基づいて決定される
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記複数のアンテナアレイに含まれる複数のアンテナに対応する複数の重み係数のうち１つのアンテナアレイに対応する重み係数の集合をベクトルで表現し、前記ベクトルと係数行列との積で表現される二次形式の形に前記伝搬チャネル行列の行列式を分解した場合の前記係数行列の計算式を記憶する記憶部を有し、
前記デジタル信号処理部は、前記係数行列の最大固有値に対応する固有ベクトルを前記重み係数の集合に設定する処理を、前記複数の重み係数の値が収束するまで、前記複数のアンテナアレイのそれぞれについて繰り返し実行することで前記複数の重み係数を決定する
請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
無線通信装置が、
複数のアンテナアレイに含まれる各アンテナを介して送受信されるアナログ信号に重み係数を乗算し、
前記アナログ信号に対応するデジタル信号に施されるデジタルビームフォーミングの処理を制御し、
前記重み係数を乗算する処理を含む前記アナログ信号の伝搬路を表す伝搬チャネル行列の行列式が最大となるように前記重み係数を決定する
ビーム形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、及びビーム形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波通信のように高い周波数を利用する無線通信システムにおいては、伝搬損失を補償するため、端末の方向にビームを絞って電力を集中させるビームフォーミング（ＢＦ：BeamForming）が行われる。ＢＦを行うと端末がいる特定の方向にビームが絞り込まれるため、電力の高い部分が空間的に分離され、同じ空間にいる端末同士の干渉を抑制する効果が得られる。また、空間多重度の向上により周波数利用効率が高まる。
【０００３】
ビームの指向性は、複数のアンテナから送信される信号の振幅及び位相を調整することで制御することができる。ミリ波は波長が短いことから、多くのアンテナを狭い領域に配置することができる。そのため、ミリ波を利用する無線通信システムでは、多くのアンテナをＢＦに利用することができる。また、複数のアンテナ集合（アンテナアレイ）を設定し、アンテナアレイ毎に異なる指向性のビームを形成するＢＦが行われうる。
【０００４】
ＢＦの方式には、ベースバンド帯域のデジタル信号にＢＦウェイトを乗算する処理を施してＢＦを行うデジタルＢＦと、ＲＦ（Radio Frequency）帯域のアナログ信号にＢＦウェイトを乗算する処理を施してＢＦを行うアナログＢＦとがある。また、消費電力の抑制や回路規模の縮小などを図るために、デジタルＢＦとアナログＢＦとを組み合わせたハイブリッドＢＦが提案されている。
【０００５】
例えば、複数のアンテナアレイが形成するビーム同士の干渉をデジタルＢＦで抑制し、各ビームの指向性をアナログＢＦで制御するハイブリッドＢＦが提案されている。
提案方式におけるアナログＢＦの処理は、個々のアンテナアレイについて実行される。つまり、このアナログＢＦの処理は、複数のアンテナアレイのそれぞれについて、１つのアンテナアレイに含まれる各アンテナから送受信されるアナログ信号の振幅及び位相を調整して、そのアンテナアレイが形成するビームの指向性を制御する処理である。一方、デジタルＢＦの処理には、基地局と端末との間のチャネル状態を示すチャネル情報に基づくＺＦ（Zero Forcing）などのアルゴリズムが適用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１５−５２１８１５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】X.Huang, Y.J.Guo, and J.D.Bunton, "Hybrid Adaptive Antenna Array", IEEE Trans. Wireless Comm., Vol.9, No.5, May 2010, pp.1770-1779.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の提案方式では、デジタルＢＦの処理でビーム間干渉の影響が考慮されるものの、アナログＢＦの処理では異なるアンテナアレイで送受信されるアナログ信号の影響が考慮されていない。ハイブリッドＢＦを行う際にアナログＢＦの処理で、異なるアンテナアレイ間の影響を相互に考慮することでビームゲインを増加させる余地がある。
【０００９】
本開示の１つの側面によれば、ビームゲインを増加させることができる無線通信装置、及びビーム形成方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一態様によれば、複数のアンテナアレイに含まれる各アンテナを介して送受信されるアナログ信号に重み係数を乗算する無線部と、アナログ信号に対応するデジタル信号に施されるデジタルビームフォーミングの処理を制御するデジタル信号処理部と、を有し、デジタル信号処理部は、無線部を含むアナログ信号の伝搬路を表す伝搬チャネル行列の行列式が最大となるように重み係数を決定する無線通信装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、ビームゲインを増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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実施形態に係る無線通信装置のハードウェアの一例を示した図である。
【図４】第２実施形態に係る無線通信装置のアンテナ配置の一例（ＩＬ型サブアレイ）を示した図である。
【図５】第２実施形態に係る無線通信装置のアンテナ配置の一例（ＬＯ型サブアレイ）を示した図である。
【図６】ハイブリッドＢＦについて説明するための図である。
【図７】第２実施形態に係る無線通信装置の機能の一例を示したブロック図である。
【図８】第２実施形態に係るウェイトテーブルの一例を示した図である。
【図９】第２実施形態に係る無線通信装置が実行する送信時の処理の流れを示したフロー図である。
【図１０】第２実施形態に係る無線通信装置が実行するウェイト計算の処理の流れを示したフロー図である。
【図１１】第２実施形態に係る無線通信装置が実行する受信時の処理の流れを示したフロー図である。
【図１２】第２実施形態に係る技術を適用した場合に得られるビームパターン（実施例：ＩＬ型サブアレイ）の実験結果を示したグラフである。
【図１３】第２実施形態に係る技術を適用した場合に得られるビーム強度（実施例：ＩＬ型サブアレイ）の実験結果を示したグラフである。
【図１４】第２実施形態に係る技術を適用した場合に得られるビームパターン（実施例：ＬＯ型サブアレイ）の実験結果を示したグラフである。
【図１５】第２実施形態に係る技術を適用した場合に得られるビーム強度（実施例：ＬＯ型サブアレイ）の実験結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
＜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、ハイブリッドＢＦにおいて、アナログＢＦの際にアンテナアレイ間の影響を好適に考慮することでビームゲインを増加させる技術に関する。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。
【００１５】
図１に示すように、無線通信装置１０は、デジタル信号処理部１１と、変換部１２と、無線部１３と、アンテナアレイ１４、１５とを有する。なお、無線部１３は、移相器２１、２２、２３、２４を有する。アンテナアレイ１４は、アンテナ３１、３２を有する。また、アンテナアレイ１５は、アンテナ３３、３４を有する。
【００１６】
アンテナアレイ１４は、ビーム４１を形成する。アンテナアレイ１５は、ビーム４２を形成する。ビーム４１は、θ1の方向に位置する端末５１に向けて出力される。ビーム４２は、θ2の方向に位置する端末５２に向けて出力される。端末５１、５２は、例えば、携帯電話、スマートフォン、ＰＣ（Personal Computer）、スマートメータ、ウェアラブル端末などの無線通信機能を搭載した無線端末である。
【００１７】
ここでは、説明の都合上、無線通信装置１０と端末５１、５２との間の無線通信にミリ波が利用される状況を想定するが、第１実施形態の技術は、ミリ波以外の周波数帯域を利用する無線通信にも適用しうる。無線通信装置１０に搭載される移相器及びアンテナの数やアンテナの配置（アンテナアレイの設定）などは任意に変更されうる。無線通信装置１０の通信相手となる端末の数もアンテナアレイの数などに応じて任意に変更されうる。こうした変形は、当然に第１実施形態の技術的範囲に属する。
【００１８】
デジタル信号処理部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのプロセッサである。また、デジタル信号処理部１１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリを有する。デジタル信号処理部１１は、例えば、メモリに格納されているプログラムを実行する。
【００１９】
デジタル信号処理部１１は、デジタルビームフォーミングの処理を制御する。例えば、デジタル信号処理部１１は、アンテナアレイ１４、１５を介して送受信されるアナログ信号に対応するデジタル信号（図１の例ではデータ＃１、＃２に対応）を制御して各アンテナアレイ１４、１５が形成するビーム４１、４２同士の干渉を抑制する。このように、デジタル信号処理部１１は、デジタルビームフォーミングの処理の一例として、デジタル信号に対してビーム間干渉を抑制する処理を実行してもよい。
【００２０】
なお、デジタルＢＦの処理には、例えば、ＺＦ、ＳＶＤ（Singular Value Decomposition）、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）などのアルゴリズムを適用可能である。
【００２１】
変換部１２は、無線部１３とデジタル信号処理部１１との間でアナログ信号とデジタル信号との変換を行う。変換部１２は、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換器及びＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換器として機能する。
【００２２】
無線部１３は、複数のアンテナアレイ１４、１５に含まれる各アンテナ３１、３２、３３、３４を介して送受信されるアナログ信号に重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22を乗算する。図１の例では、データ＃１に対応するアナログ信号に移相器２１で重み係数ｗ11が乗算され、移相器２２で重み係数ｗ12が乗算される。また、データ＃２に対応するアナログ信号に移相器２３で重み係数ｗ21が乗算され、移相器２４で重み係数ｗ22が乗算される。
【００２３】
上記の乗算により、各アンテナアレイ１４、１５が形成するビーム４１、４２の指向性が制御される。重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22は、無線部１３を含むアナログ信号の伝搬路１６を表す伝搬チャネル行列Ｈの行列式が最大となるように決定される。
【００２４】
伝搬チャネル行列Ｈは、例えば、ビームを向ける端末５１、５２から到来する直接波の到来方向θ1、θ2に基づいて決定される。到来方向θ1は、例えば、端末５１から送信される電波をアンテナ３１、３２、３３、３４で受信し、アンテナ間における受信強度の差から計算できる。到来方向θ2についても同様である。
【００２５】
なお、無線通信装置１０が複数の方向にビームを向けて参照信号を送信し、端末５１における参照信号の受信強度が最大となるビームを端末５１が特定し、特定したビームの情報を端末５１が無線通信装置１０に通知する方法でも到来方向θ1を特定しうる。到来方向θ2についても同様である。
【００２６】
ミリ波を利用する無線通信は、比較的通信距離が短く、見通しの良い環境で好適に用いられうる。例えば、マクロセル内に配置されるマイクロセルにおいて、このような環境が設定されうる。この場合、マルチパスによる影響を無視しても十分な通信品質が得られうる。直接波だけを考慮すると、無線通信装置１０と端末５１、５２との間のチャネルに加え、アナログＢＦの処理経路（無線部１３）を含む伝搬路１６の状態を表す伝搬チャネル行列Ｈは、図１に示すような式の形で表現することができる。
【００２７】
図１に示した伝搬チャネル行列Ｈの中で、ｊは虚数単位、ｄはアンテナ３１、３２間の距離（間隔）及びアンテナ３３、３４間の距離（間隔）、λは無線通信に利用する波長である。つまり、伝搬チャネル行列Ｈに含まれる未知のパラメータは、到来方向θ1、θ2、及び重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22となる。到来方向θ1、θ2は、上述した方法により特定できるため、実質的に未知のパラメータは重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22である。
【００２８】
上述したように、重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22は、伝搬チャネル行列Ｈの行列式（以下、｜Ｈ｜と表記する。）が最大になるように決定される。なお、重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22を決定する処理は、例えば、デジタル信号処理部１１又は他のプロセッサが実行する。
【００２９】
例えば、デジタル信号処理部１１は、伝搬チャネル行列Ｈの行列式｜Ｈ｜の二乗を、アンテナアレイ１４に対応する重み係数ｗ11、ｗ12を要素とするベクトル（ｗ11，ｗ12）と係数行列との積で表現される二次形式の形に分解する。そして、デジタル信号処理部１１は、上記の係数行列の最大固有値に対応する固有ベクトルを求め、その固有ベクトルを重み係数ｗ11、ｗ12に設定する（工程＃１）。
【００３０】
次に、デジタル信号処理部１１は、行列式｜Ｈ｜の二乗を、アンテナアレイ１５に対応する重み係数ｗ21、ｗ22を要素とするベクトル（ｗ21，ｗ22）と係数行列との積で表現される二次形式の形に分解する。そして、デジタル信号処理部１１は、上記の係数行列の最大固有値に対応する固有ベクトルを求め、その固有ベクトルを重み係数ｗ21、ｗ22に設定する（工程＃２）。
【００３１】
なお、上記の工程＃１を最初に実行する際、上記の係数行列に含まれる重み係数ｗ21、ｗ22には予め設定した初期値が与えられる。
デジタル信号処理部１１は、上記の工程＃１、＃２を順に繰り返し実行する。デジタル信号処理部１１は、重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22の値が収束したタイミングで処理の繰り返しを終了し、最後に得られた重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22を、行列式｜Ｈ｜が最大になる重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22とする。
【００３２】
デジタル信号処理部１１により得られた重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22は、それぞれ移相器２１、２２、２３、２４に設定され、重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22に基づいてアナログＢＦが行われる。上記の方法で重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22を決定することでビームゲインを増大させることができる。
【００３３】
なお、マルチパスを考慮する場合、伝搬チャネル行列Ｈが図１に示した式の形とは異なる形に変形される。しかし、重み係数ｗ11、ｗ12、ｗ21、ｗ22の決定方法は同じである。そのため、上述した第１実施形態の技術は、マルチパスによる通信品質への影響が懸念される環境や帯域でハイブリッドＢＦを行う場合にも適用しうる。
【００３４】
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。第２実施形態は、ハイブリッドＢＦにおいて、アナログＢＦの際にアンテナアレイ間の影響を好適に考慮することでビームゲインを増加させる技術に関する。
【００３５】
［２−１．無線通信システム］
以下、第２実施形態に係る無線通信システムについて説明する。
（システム）
第２実施形態に係る無線通信システムは、図２に示すように、無線通信装置１００、及び複数の端末（端末＃１、＃２）を有する。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の例では、説明の都合上、端末の数を２、無線通信装置１００が形成するビーム（ビーム＃１、＃２）の数を２としているが、端末の数及び無線通信装置１００が形成するビームの数は３以上であってもよい。
【００３６】
無線通信装置１００は複数のアンテナを有する。無線通信装置１００が有する複数のアンテナは、複数のサブアレイ（サブアレイ＃１、＃２）に分けられている。サブアレイ＃１で形成されるビーム（ビーム＃１）は、端末＃１に向けられる。また、サブアレイ＃１を介して端末＃１との間でデータが送受信される。一方、サブアレイ＃２で形成されるビーム（ビーム＃２）は、端末＃２に向けられる。また、サブアレイ＃２を介して端末＃１との間でデータが送受信される。
【００３７】
図２の例において、ビーム＃１は、端末＃１の方向（θ1）に向けられる。一方、ビーム＃２は、端末＃２の方向（θ2）に向けられる。方向θ1は、例えば、端末＃１から出力される電波を複数のアンテナで受信し、アンテナ間における受信強度の差から推定することができる。また、方向θ1を推定する方法として、複数の方向にビームを送信し、端末＃１において最大の受信強度が得られたビームの方向を方向θ1とする方法も採用しうる。方向θ2も同様に端末＃２から到来する電波の強度や、端末＃２における最大の受信強度に基づいて決めることができる。
【００３８】
（無線通信装置のハードウェア）
無線通信装置１００は、例えば、図３に示すようなハードウェアを有する。図３は、第２実施形態に係る無線通信装置のハードウェアの一例を示した図である。
【００３９】
図３に示すように、無線通信装置１００は、メモリ１０１、プロセッサ１０２、無線チップ１０３、及びアンテナ群１０４を有する。メモリ１０１は、ＲＡＭなどの揮発性メモリや、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリである。プロセッサ１０２は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡなどである。プロセッサ１０２は、例えば、メモリ１０１に格納されているプログラムに基づいて動作する。
【００４０】
後述するように、プロセッサ１０２は、端末＃１、＃２との間で送受信されるデータ（データ＃１、＃２）のデジタル信号に重み係数（デジタルウェイト）を乗算してビーム＃１、＃２同士の干渉を抑制する処理（サブアレイ間符号化）を実行する。つまり、プロセッサ１０２は、デジタルＢＦの処理を実行する。
【００４１】
無線チップ１０３は、Ｄ／Ａ変換器群１０３ａ、アナログ信号処理回路１０３ｂ、分配・結合器１０３ｃ、及び移相器群１０３ｄを有する。
Ｄ／Ａ変換器群１０３ａは、デジタル信号とアナログ信号との間の変換を行うＤ／Ａ変換器の集合である。なお、ここでは、説明の都合上、Ｄ／Ａ変換、及びＡ／Ｄ変換を行う変換器をＤ／Ａ変換器と称している。Ｄ／Ａ変換器は、サブアレイ毎に設けられ、サブアレイを介して入出力されるアナログ信号と、このアナログ信号に対応するデジタル信号との間の変換を行う。
【００４２】
アナログ信号処理回路１０３ｂは、例えば、ベースバンド帯域のアナログ信号とＲＦ帯域のアナログ信号との間の周波数変換を行う周波数変換回路など、アナログ信号に対する処理を実行する回路である。
【００４３】
分配・結合器１０３ｃは、複数のサブアレイのそれぞれについて、各サブアレイを介して送信されるアナログ信号をそのサブアレイに含まれる複数のアンテナに分配する。また、分配・結合器１０３ｃは、複数のサブアレイのそれぞれについて、各サブアレイを介して受信される複数のアナログ信号を結合する。
【００４４】
移相器群１０３ｄは、複数のアンテナのそれぞれに接続される移相器の集合である。移相器には重み係数（アナログウェイト）が設定されている。移相器は、分配・結合器１０３ｃが分配したアナログ信号にアナログウェイトを乗算してアナログ信号の振幅及び移相を変化させる。１つのサブアレイの各アンテナに接続されている移相器の集合は、アナログウェイトの乗算により、そのサブアレイで形成されるビームの指向性を制御する。つまり、移相器群１０３ｄは、各移相器に設定されているアナログウェイトに基づいてアナログＢＦの処理を実行する。
【００４５】
例えば、サブアレイ＃１の各アンテナに接続されている移相器は、ビーム＃１が方向θ1に向くようにビーム＃１の指向性を制御する。サブアレイ＃２の各アンテナに接続されている移相器は、ビーム＃２が方向θ2に向くようにビーム＃２の指向性を制御する。つまり、移相器群１０３ｄでアナログＢＦの処理が施されることで、アンテナ群１０４のうち、サブアレイ＃１で形成されるビーム＃１は端末＃１の方向に集中し、サブアレイ＃２で形成されるビーム＃２は端末＃２の方向に集中する。
【００４６】
（無線通信装置のアンテナ配置）
ここで、図４及び図５を参照しながら、アンテナ群１０４に含まれるアンテナの配置について説明する。
【００４７】
複数のアンテナを配置する方法としては、例えば、異なるサブアレイに属するアンテナを市松模様に配置するインターリーブド型（以下、ＩＬ（InterLeaved）型）や、同じサブアレイに属するアンテナを塊状に配置するローカライズド型（以下、ＬＯ（LOcalized）型）がある。図４は、第２実施形態に係る無線通信装置のアンテナ配置の一例（ＩＬ型サブアレイ）を示した図である。図５は、第２実施形態に係る無線通信装置のアンテナ配置の一例（ＬＯ型サブアレイ）を示した図である。
【００４８】
例えば、アンテナ間の間隔を波長λの１／２に設定する場合、図４に示すように、ＩＬ型では同じサブアレイに属するアンテナの間隔が１波長（λ）の長さとなる。一方、ＬＯ型では、図５に示すように、同じサブアレイに属するアンテナの間隔が１／２波長（λ／２）となる。こうしたアンテナ間隔の違いなどから、ＩＬ型サブアレイで形成されるビームにはグレーディングローブが生じやすく、ＬＯ型サブアレイで形成されるビームはＩＬ型サブアレイに比べて幅が広くなる。グレーディングローブやビームの広がりは、ビーム間の干渉を招き、アンテナゲインを低下させる要因となりうる。
【００４９】
（デジタル信号とアンテナとの関係）
ここで、端末＃１に送信されるデジタル信号＃１とアンテナとの関係、及び端末＃２に送信されるデジタル信号＃２とアンテナとの関係について述べる。
【００５０】
デジタル信号＃１は、図４及び図５に示すように、Ｄ／Ａ変換器でアナログ信号に変換され、サブアレイ＃１に属する複数のアンテナに接続された複数の移相器に分配される。そして、複数の移相器でアナログ信号にアナログウェイトが乗算され（ビーム＃１のアナログＢＦ）、サブアレイ＃１のアンテナから送信される。
【００５１】
一方、デジタル信号＃２は、Ｄ／Ａ変換器でアナログ信号に変換され、サブアレイ＃２に属する複数のアンテナに接続された複数の移相器に分配される。そして、複数の移相器でアナログ信号にアナログウェイトが乗算され（ビーム＃２のアナログＢＦ）、サブアレイ＃２のアンテナから送信される。なお、受信時は上記と逆の過程で処理が実行される。
【００５２】
（ハイブリッドＢＦ）
ここで、ハイブリッドＢＦについて述べる。
上述したように、無線通信装置１００は、プロセッサ１０２でデジタルＢＦの処理（サブアレイ間符号化）を実行し、移相器群１０３ｄでアナログＢＦの処理を実行する。つまり、無線通信装置１００は、図６に示すようなハイブリッドＢＦの処理を実行する。図６は、ハイブリッドＢＦについて説明するための図である。
【００５３】
図６に示すように、ビーム＃１、＃２でそれぞれ送信されるデータ＃１、＃２のデジタル信号は、ビーム＃１、＃２間の干渉が抑制されるように、ＺＦなどのアルゴリズムを利用してサブアレイ間符号化（Digital BF）される。次いで、各デジタル信号は、それぞれベースバンド帯域のアナログ信号に変換（Ｄ／Ａ変換）される。
【００５４】
次いで、各アナログ信号は、ベースバンド帯域からＲＦ帯域へと周波数変換され、複数のアンテナのそれぞれに接続されている複数の移相器に分配される。このとき、データ＃１に対応するアナログ信号は、ビーム＃１を形成するサブアレイ＃１のアンテナに分配される。データ＃２に対応するアナログ信号は、ビーム＃２を形成するサブアレイ＃２のアンテナに分配される。
【００５５】
通常のハイブリッドＢＦでは、各移相器に分配されたアナログ信号に対し、下記の式（１）で表現されるアナログウェイトが乗算される（Analog BF）。但し、アナログウェイトｗikは、サブアレイ＃ｉに属するｋ番目のアンテナに接続された移相器がアナログ信号に乗算するアナログウェイトである。ｊは虚数単位、λは波長、ｄは同じサブアレイに属するアンテナの間隔、θiはビーム＃ｉの方向である。このアナログウェイトを利用することで、ビーム＃１はθ1の方向に制御され、ビーム＃２はθ2の方向に制御される。
【００５６】
【数１】
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【００５７】
上記の式（１）から明らかなように、通常のハイブリッドＢＦにおけるアンテナウェイトは、同じサブアレイの各アンテナから平面波が出力された場合に、干渉により平面波の振幅が強め合う方向を所定の方向に向けるように決められる。つまり、通常のハイブリッドＢＦでは、１つのサブアレイに関するアナログＢＦの処理において、他のサブアレイで形成されるビームの影響が考慮されない。
【００５８】
通常のハイブリッドＢＦにおいてもアナログＢＦの前段（送信時）で、送信側のアンテナと受信側のアンテナとの間のチャネル状態に基づいてビーム間の干渉を抑制するデジタルＢＦが施されている。しかし、サブアレイ毎に異なるアナログウェイトの組み合わせを用いてアナログＢＦが行われるため、あるサブアレイに関するアナログＢＦの段階で、異なるサブアレイのアナログＢＦによる影響を考慮すれば、さらなるビーム特性の改善に寄与する可能性がある。
【００５９】
そのため、第２実施形態に係るハイブリッドＢＦでは、異なるサブアレイのアナログＢＦによる影響を考慮し、アンテナゲインが増大するようにアナログウェイトを決め、そのアナログウェイトを利用してアナログＢＦの処理が実行される。以下、このようなハイブリッドＢＦを実行する無線通信装置１００の機能及びその処理の流れについて説明する。
【００６０】
［２−２．無線通信装置の機能＆処理フロー］
無線通信装置１００の機能及び処理フローについて説明する。
（機能）
図７を参照しながら、無線通信装置１００の機能について説明する。図７は、第２実施形態に係る無線通信装置の機能の一例を示したブロック図である。
【００６１】
図７に示すように、無線通信装置１００は、記憶部１１１、端末方向推定部１１２、アナログウェイト計算部１１３、デジタル信号処理部１１４、及びアナログ信号処理部１１５を有する。
【００６２】
記憶部１１１の機能は、上述したメモリ１０１により実現される。端末方向推定部１１２、アナログウェイト計算部１１３、及びデジタル信号処理部１１４の機能は、上述したプロセッサ１０２により実現される。アナログ信号処理部１１５の機能は、上述した無線チップ１０３により実現される。
【００６３】
記憶部１１１は、ウェイトテーブル１１１ａを有する。
ウェイトテーブル１１１ａは、図８に示すように、サブアレイ＃１、＃２で形成されるビームを向ける端末方向の組み合わせ毎に、アナログ信号処理部１１５により計算されたアナログウェイトを格納するテーブルである。図８は、第２実施形態に係るウェイトテーブルの一例を示した図である。以下、サブアレイ＃ｉに属するｋ番目のアンテナに接続された移相器に設定されるアナログウェイトをｗik（ｗikは複素数）と表記する。
【００６４】
端末方向推定部１１２は、ビームを向ける端末の方向を推定する。例えば、端末方向推定部１１２は、端末が出力する電波を複数のアンテナで受信し、アンテナ間における受信強度の違いから端末の方向を算出する。なお、端末方向推定部１１２は、複数の方向にビームを向けて参照信号を送信し、参照信号の受信強度が最大になるビームの情報を端末にフィードバックさせる制御を実施して端末の方向を推定してもよい。
【００６５】
アナログウェイト計算部１１３は、アナログＢＦに利用するアナログウェイトを計算する。例えば、直接波に関する無線通信装置１００と端末＃１、＃２との間のチャネルに加え、アナログＢＦの処理経路を伝搬路に含めると、その伝搬路のチャネル状態を示すチャネル行列Ｈは下記の式（２）で与えられる。
【００６６】
【数２】
2017224968.tif 000004
【００６７】
アナログウェイト計算部１１３は、上記の式（２）で与えられるチャネル行列Ｈの行列式｜Ｈ｜が最大となるようにアナログウェイトｗik（ｉ＝１，２、ｋ＝０，…，ＮT−１）を計算する。但し、ＮTは１つのサブアレイに含まれるアンテナ数である。ここでは、説明の都合上、全てのサブアレイのアンテナ数を同じＮTにしているが、サブアレイ毎にアンテナ数が異なっていてもよい。
【００６８】
行列式｜Ｈ｜（以下、説明の都合上、｜Ｈ｜2を行列式と呼ぶ場合がある。）は、下記の式（３）に示すように、アナログウェイトｗ1k（ｋ＝０，…，ＮT−１）をベクトルとする二次形式で表現することができる。ここで、係数行列Ａ1は、下記の式（４）及び式（５）で与えられる。下記の式（５）に示すように、係数行列Ａ1の要素ａ1m（ｍ＝０，…，ＮT−１）には、未知のパラメータとして、アナログウェイトｗ2k（ｋ＝０，…，ＮT−１）が含まれている。
【００６９】
【数３】
2017224968.tif 000005
【００７０】
アナログウェイト計算部１１３は、係数行列Ａ1の固有値を計算し、計算した固有値の中から最も大きな固有値（最大固有値）を特定する。そして、アナログウェイト計算部１１３は、最大固有値に対応する固有ベクトルを計算する。なお、計算過程でアナログウェイトｗ2kが設定されていない最初の段階では、アナログウェイトｗ2kに所定の初期値を設定して係数行列Ａ1の固有値が計算される。アナログウェイト計算部１１３は、最大固有値に対応する固有ベクトルをアナログウェイトｗ1kに設定する。
【００７１】
行列式｜Ｈ｜は、下記の式（６）に示すように、アナログウェイトｗ2k（ｋ＝０，…，ＮT−１）をベクトルとする二次形式で表現することもできる。ここで、係数行列Ａ2は、下記の式（７）及び式（８）で与えられる。下記の式（８）に示すように、係数行列Ａ2の要素ａ2m（ｍ＝０，…，ＮT−１）には、アナログウェイトｗ1k（ｋ＝０，…，ＮT−１）が含まれている。
【００７２】
【数４】
2017224968.tif 000006
【００７３】
アナログウェイト計算部１１３は、係数行列Ａ2の固有値を計算し、計算した固有値の中から最大固有値を特定する。そして、アナログウェイト計算部１１３は、最大固有値に対応する固有ベクトルを計算する。なお、係数行列Ａ2に関する計算には、係数行列Ａ1の最大固有値に対応する固有ベクトルが設定されたアナログウェイトｗ1kが用いられる。アナログウェイト計算部１１３は、最大固有値に対応する固有ベクトルをアナログウェイトｗ2kに設定する。
【００７４】
アナログウェイト計算部１１３は、上記のようにアナログウェイトｗ1k、ｗ2kの設定値を更新しながら、上述した係数行列Ａ1、Ａ2に関する計算を繰り返し実行する。そして、アナログウェイトｗ1k、ｗ2kの値が収束した場合に、アナログウェイト計算部１１３は、収束した値を、行列式｜Ｈ｜が最大となるアナログウェイトｗik（ｉ＝１，２、ｋ＝０，…，ＮT−１）としてウェイトテーブル１１１ａに記録する。
【００７５】
デジタル信号処理部１１４は、無線通信装置１００と端末＃１、＃２との間のチャネル状態に基づいてデジタルＢＦの処理を実行する。デジタルＢＦの処理に用いるデジタルウェイトの計算には、例えば、ＺＦ、ＳＶＤ、ＭＭＳＥ、ＭＬＤなどのアルゴリズムを利用できる。アナログ信号処理部１１５は、アナログウェイト計算部１１３により計算されたアナログウェイトをアナログ信号に乗算してアナログＢＦの処理を実行する。
【００７６】
なお、端末の方向に対応するアナログウェイトがウェイトテーブル１１１ａにある場合、アナログ信号処理部１１５は、ウェイトテーブル１１１ａに記録されているアナログウェイトを利用してアナログＢＦの処理を実行する。
【００７７】
アナログウェイトは、端末の方向を推定したタイミングで計算されてもよいし、予め様々な方向についてアナログウェイトを計算しておき、ウェイトテーブル１１１ａに格納しておいてもよい。また、上記の説明ではサブアレイ数が２の場合について説明しているが、サブアレイ数が３以上の場合も同様の方法でアナログウェイトを計算できる。
【００７８】
また、上述したアナログウェイトの計算に関する説明では、アナログウェイトｗ2kに初期値を設定してアナログウェイトｗ1kを最初に計算する方法を示したが、アナログウェイトｗ1kに初期値を設定してアナログウェイトｗ2kを最初に計算してもよい。
【００７９】
（処理フロー）
以下、無線通信装置１００が実行する処理の流れについて説明する。
まず、図９を参照しながら、送信時の処理について説明する。図９は、第２実施形態に係る無線通信装置が実行する送信時の処理の流れを示したフロー図である。
【００８０】
（Ｓ１０１）アンテナ群１０４を介して、無線チップ１０３は、通信相手の端末（端末＃１、＃２）から電波を受信する。例えば、端末＃１、＃２が予め設定されたタイミングで参照信号を送信し、アンテナ群１０４で受信される参照信号の信号強度（電波の受信強度）を無線チップ１０３がアンテナ毎に検出する。
【００８１】
（Ｓ１０２）端末方向推定部１１２は、アンテナ毎に検出された電波の受信強度に基づいて電波の到来方向（端末方向）を検出する。なお、端末方向の推定に利用する電波は、あるタイミングで１つの端末から出力される電波であればよく、例えば、端末方向の推定用に端末が出力した電波や、チャネル情報のフィードバックなどに利用される参照信号の送信電波を利用することができる。
【００８２】
無線通信装置１００と端末との間の距離が十分離れていれば、端末が出力する電波は平面波とみなすことができる。また、アンテナの間隔及び電波の波長が既知であるから、各アンテナで受信した電波の強度が与えられると、電波の到来方向を計算することができる。例えば、方向θiに端末がある場合、ｋ番目のアンテナにおける受信強度は、上記の式（１）の右辺に比例する。そのため、比例係数及び方向θiを未知のパラメータとし、アンテナ毎に検出された受信強度を利用することで方向θiを決めることができる。
【００８３】
（Ｓ１０３）アナログウェイト計算部１１３は、Ｓ１０２で推定された端末方向に応じたアナログウェイトがウェイトテーブル１１１ａにあるか否かを判定する。端末方向に応じたアナログウェイトがウェイトテーブル１１１ａにある場合、処理はＳ１０５へと進む。一方、端末方向に応じたアナログウェイトがウェイトテーブル１１１ａにない場合、処理はＳ１０４へと進む。
【００８４】
（Ｓ１０４）アナログウェイト計算部１１３は、上記の式（３）から式（５）で与えられる係数行列Ａ1の最大固有値に対応する固有ベクトルを計算し、計算した固有ベクトルをアナログウェイトｗ1k（ｋ＝０，…，ＮT−１）に設定する（計算＃１）。また、アナログウェイト計算部１１３は、上記の式（６）から式（８）で与えられる係数行列Ａ2の最大固有値に対応する固有ベクトルを計算し、計算した固有ベクトルをアナログウェイトｗ2k（ｋ＝０，…，ＮT−１）に設定する（計算＃２）。
【００８５】
アナログウェイト計算部１１３は、上記の計算＃１、＃２を繰り返し実行する。アナログウェイト計算部１１３は、アナログウェイトｗik（ｉ＝１，２、ｋ＝０，…，ＮT−１）が収束した段階で繰り返し計算を終了し、最後に得られたアナログウェイトｗikをウェイトテーブル１１１ａに記録する。Ｓ１０４の処理が完了すると、処理はＳ１０６へと進む。
【００８６】
（Ｓ１０５）アナログウェイト計算部１１３は、ウェイトテーブル１１１ａから端末方向に応じたアナログウェイトｗik（ｉ＝１，２、ｋ＝０，…，ＮT−１）を取得する。
（Ｓ１０６）アナログウェイト計算部１１３は、端末方向に応じたアナログウェイトｗik（ｉ＝１，２、ｋ＝０，…，ＮT−１）を各移相器に設定する。例えば、アナログウェイト計算部１１３は、サブアレイ＃１に属するｋ番目（ｋ＝０，…，ＮT−１）のアンテナに接続された移相器にアナログウェイトｗ1kを設定する。アナログウェイト計算部１１３は、サブアレイ＃２に属するｋ番目（ｋ＝０，…，ＮT−１）のアンテナに接続された移相器にアナログウェイトｗ2kを設定する。
【００８７】
（Ｓ１０７）デジタル信号処理部１１４は、サブアレイ＃１、＃２で形成されるビーム＃１、＃２の干渉を抑制するように、ビーム＃１、＃２で送信されるデータ＃１、＃２のデジタル信号にデジタルウェイトを乗算する（デジタルＢＦ）。デジタルウェイトは、無線通信装置１００と端末＃１、＃２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、ＳＶＤ、ＭＭＳＥ、ＭＬＤなどのアルゴリズムにより決定される。
【００８８】
（Ｓ１０８、Ｓ１０９）アナログ信号処理部１１５は、デジタルＢＦが施されたデジタル信号をアナログ信号に変換する（Ｄ／Ａ変換）。また、アナログ信号処理部１１５は、アナログ信号に対し、ベースバンド帯域からＲＦ帯域への変換、各アンテナへの分配、各移相器によるアナログウェイトの乗算を実施する。そして、アナログ信号処理部１１５は、サブアレイ＃１、＃２の各アンテナを介して、アナログウェイトが乗算されたアナログ信号を送信する。
【００８９】
Ｓ１０９の処理が完了すると、図９に示した一連の処理は終了する。
ここで、図１０を参照しながら、ウェイト計算の処理（Ｓ１０４、後述するＳ１２４に対応）について、さらに説明する。図１０は、第２実施形態に係る無線通信装置が実行するウェイト計算の処理の流れを示したフロー図である。
【００９０】
（Ｓ１１１）アナログウェイト計算部１１３は、サブアレイ＃２のアナログウェイト｛ｗ20，…，ｗ2(NT-1)｝に初期値を設定する。初期値は管理者が任意に設定してもよいし、例えば、Ｓ１０２で推定された端末方向に近い方向のアナログウェイト｛ｗ20，…，ｗ2(NT-1)｝をウェイトテーブル１１１ａから抽出し、抽出したアナログウェイトを初期値として利用してもよい。
【００９１】
（Ｓ１１２、Ｓ１１３）アナログウェイト計算部１１３は、上記の式（４）及び式（５）に示した係数行列Ａ1の固有値を計算し、係数行列Ａ1の最大固有値を特定する。また、アナログウェイト計算部１１３は、特定した最大固有値に対応する固有ベクトルを計算する。そして、アナログウェイト計算部１１３は、計算した固有ベクトルをサブアレイ＃１のアナログウェイト｛ｗ10，…，ｗ1(NT-1)｝に設定する。
【００９２】
（Ｓ１１４、Ｓ１１５）アナログウェイト計算部１１３は、上記の式（７）及び式（８）に示した係数行列Ａ2の固有値を計算し、係数行列Ａ2の最大固有値を特定する。また、アナログウェイト計算部１１３は、特定した最大固有値に対応する固有ベクトルを計算する。そして、アナログウェイト計算部１１３は、計算した固有ベクトルをサブアレイ＃２のアナログウェイト｛ｗ20，…，ｗ2(NT-1)｝に設定する。
【００９３】
（Ｓ１１６）アナログウェイト計算部１１３は、アナログウェイトｗik（ｉ＝１，２、ｋ＝０，…，ＮT−１）の値が収束したか否かを判定する。
例えば、アナログウェイト計算部１１３は、前回設定されたアナログウェイトｗikと、今回設定されたアナログウェイトｗikとの差（差分絶対値）を計算し、差分絶対値が予め設定した閾値より小さい場合に収束したと判定する。一例として、差分絶対値は、前回設定されたアナログウェイトをｗikpとし、今回設定されたアナログウェイトをｗikcとした場合、Σik｜ｗikp−ｗikc｜で与えられる。
【００９４】
アナログウェイトｗikの値が収束した場合、処理はＳ１１７へと進む。一方、アナログウェイトｗikの値が収束していない場合、処理はＳ１１２へと進む。
（Ｓ１１７）アナログウェイト計算部１１３は、最後に設定されたアナログウェイトｗik（ｉ＝１，２、ｋ＝０，…，ＮT−１）をウェイトテーブル１１１ａに格納する。Ｓ１１７の処理が完了すると、図１０に示した一連の処理は終了する。
【００９５】
次に、図１１を参照しながら、受信時の処理について説明する。図１１は、第２実施形態に係る無線通信装置が実行する受信時の処理の流れを示したフロー図である。
（Ｓ１２１）アンテナ群１０４を介して、無線チップ１０３は、通信相手の端末（端末＃１、＃２）から電波を受信する。例えば、端末＃１、＃２が予め設定されたタイミングで参照信号を送信し、アンテナ群１０４で受信される参照信号の信号強度（電波の受信強度）を無線チップ１０３がアンテナ毎に検出する。
【００９６】
（Ｓ１２２）端末方向推定部１１２は、アンテナ毎に検出された電波の受信強度に基づいて電波の到来方向（端末方向）を検出する。なお、端末方向の推定に利用する電波は、あるタイミングで１つの端末から出力される電波であればよく、例えば、端末方向の推定用に端末が出力した電波や、チャネル情報のフィードバックなどに利用される参照信号の送信電波を利用することができる。
【００９７】
（Ｓ１２３）アナログウェイト計算部１１３は、Ｓ１２２で推定された端末方向に応じたアナログウェイトがウェイトテーブル１１１ａにあるか否かを判定する。端末方向に応じたアナログウェイトがウェイトテーブル１１１ａにある場合、処理はＳ１２５へと進む。一方、端末方向に応じたアナログウェイトがウェイトテーブル１１１ａにない場合、処理はＳ１２４へと進む。
【００９８】
（Ｓ１２４）アナログウェイト計算部１１３は、上記の式（３）から式（５）で与えられる係数行列Ａ1の最大固有値に対応する固有ベクトルを計算し、計算した固有ベクトルをアナログウェイトｗ1k（ｋ＝０，…，ＮT−１）に設定する（計算＃１）。また、アナログウェイト計算部１１３は、上記の式（６）から式（８）で与えられる係数行列Ａ2の最大固有値に対応する固有ベクトルを計算し、計算した固有ベクトルをアナログウェイトｗ2k（ｋ＝０，…，ＮT−１）に設定する（計算＃２）。
【００９９】
アナログウェイト計算部１１３は、上記の計算＃１、＃２を繰り返し実行する。アナログウェイト計算部１１３は、アナログウェイトｗik（ｉ＝１，２、ｋ＝０，…，ＮT−１）が収束した段階で繰り返し計算を終了し、最後に得られたアナログウェイトｗikをウェイトテーブル１１１ａに記録する。Ｓ１２４の処理が完了すると、処理はＳ１２６へと進む。
【０１００】
（Ｓ１２５）アナログウェイト計算部１１３は、ウェイトテーブル１１１ａから端末方向に応じたアナログウェイトｗik（ｉ＝１，２、ｋ＝０，…，ＮT−１）を取得する。
（Ｓ１２６）アナログウェイト計算部１１３は、端末方向に応じたアナログウェイトｗik（ｉ＝１，２、ｋ＝０，…，ＮT−１）を各移相器に設定する。例えば、アナログウェイト計算部１１３は、サブアレイ＃１に属するｋ番目（ｋ＝０，…，ＮT−１）のアンテナに接続された移相器にアナログウェイトｗ1kを設定する。アナログウェイト計算部１１３は、サブアレイ＃２に属するｋ番目（ｋ＝０，…，ＮT−１）のアンテナに接続された移相器にアナログウェイトｗ2kを設定する。
【０１０１】
（Ｓ１２７、Ｓ１２８）アナログ信号処理部１１５は、サブアレイ＃１、＃２の各アンテナを介してＲＦ帯域のアナログ信号を受信し、受信したアナログ信号にアナログウェイトを乗算する。また、アナログ信号処理部１１５は、アナログウェイトが乗算されたアナログ信号をサブアレイ毎に結合し、ＲＦ帯域からベースバンド帯域へとアナログ信号の周波数を変換する。そして、アナログ信号処理部１１５は、ベースバンド帯域のアナログ信号をデジタル信号に変換する（Ａ／Ｄ変換）。
【０１０２】
（Ｓ１２９）デジタル信号処理部１１４は、サブアレイ＃１、＃２で形成されるビーム＃１、＃２の干渉を抑制するように、ビーム＃１、＃２を形成するサブアレイ＃１、＃２に対応するデジタル信号にデジタルウェイトを乗算する（デジタルＢＦ）。デジタルウェイトは、無線通信装置１００と端末＃１、＃２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、ＳＶＤ、ＭＭＳＥ、ＭＬＤなどのアルゴリズムにより決定される。
【０１０３】
Ｓ１２９の処理が完了すると、図１１に示した一連の処理は終了する。
（効果）
上述した第２実施形態に係るハイブリッドＢＦを適用すると、図１２から図１５に示すように良好なビーム特性が得られる。
【０１０４】
図１２は、第２実施形態に係る技術を適用した場合に得られるビームパターン（実施例：ＩＬ型サブアレイ）の実験結果を示したグラフである。アンテナ配置はＩＬ型、ビーム数は２、ビーム＃１方向（端末＃１の方向）は−４０°、ビーム＃２方向（端末＃２の方向）は１０°、素子数（サブアレイ＃１、＃２の総アンテナ数）は１６、素子間隔（同じサブアレイ内のアンテナ間隔）はλである。
【０１０５】
図１２の実線は上記の条件で第２実施形態のハイブリッドＢＦを適用した場合のビームパターン（実施例）である。一方、図１２の鎖線は同じ条件で上記の式（１）に基づくハイブリッドＢＦ（アナログＢＦでサブアレイ間の影響を考慮しないハイブリッドＢＦ）を適用した場合のビームパターン（比較例）である。図１２の横軸はビーム方向であり、縦軸は相対電力（正規化した電力値）である。
【０１０６】
図１２のグラフは、端末＃１に向けたビーム＃１のビームパターンであるが、端末＃１のビーム方向において実施例の相対電力が比較例の相対電力より大きくなっている。つまり、第２実施形態のハイブリッドＢＦを適用した場合にアンテナゲインが増大している。
【０１０７】
図１２のビームパターンは端末＃１、＃２の方向を固定した場合であるが、ビーム＃１のＮＵＬＬを向ける端末＃２の方向を変えた場合の端末＃１におけるビーム強度の分布を図１３に示した。図１３は、第２実施形態に係る技術を適用した場合に得られるビーム強度（実施例：ＩＬ型サブアレイ）の実験結果を示したグラフである。図１３の実施例と比較例とを比べると、端末＃２がどの方向にある場合でも実施例のビーム強度が比較例のビーム強度以上になっており、やはりアンテナゲインの増大が確認できる。
【０１０８】
アンテナ配置をＬＯ型に変えた場合のビームパターン（図１２に対応）、及びビーム強度の分布（図１３に対応）を図１４及び図１５に示した。図１４は、第２実施形態に係る技術を適用した場合に得られるビームパターン（実施例：ＬＯ型サブアレイ）の実験結果を示したグラフである。図１５は、第２実施形態に係る技術を適用した場合に得られるビーム強度（実施例：ＬＯ型サブアレイ）の実験結果を示したグラフである。
【０１０９】
ＬＯ型サブアレイの場合、ＩＬ型サブアレイに比べて、同じサブアレイに属するアンテナの間隔が短くなる。また、ビーム＃２方向が図１２の例とは異なっているが、図１４のビームパターンも図１２のビームパターンと同じ特性になっている。つまり、ＬＯ型の場合でも、第２実施形態のハイブリッドＢＦを適用することで、アンテナゲインの増大が得られる。また、図１５に示した実施例と比較例とを比べると、やはり図１３と同様に、端末＃２がどの方向にある場合でも実施例のビーム強度が比較例のビーム強度以上になっており、アンテナゲインの増大が確認できる。
【０１１０】
以上、第２実施形態に係る無線通信装置１００の機能及び処理フローについて説明した。上記の通り、第２実施形態のハイブリッドＢＦでは、アナログＢＦの処理過程を含む伝搬路をチャネル行列Ｈで表現し、そのチャネル行列Ｈの行列式が最大になるようにアナログウェイトが決定される。その効果としてアンテナゲインを増大させることができた。
【０１１１】
［２−３．変形例：マルチパスの考慮］
これまで、直接波だけを考慮してきたが、マルチパスの影響が無視できない環境においても、第２実施形態の技術を適用することができる。但し、アナログＢＦの処理過程を含む伝搬路のチャネル行列Ｈが、上記の式（２）による表現から、下記の式（９）による表現に変形される。
【０１１２】
下記の式（９）の中で、Ｌiは端末＃ｉに至るマルチパスの数、ｈiqは端末＃ｉに至るｑ番目のパスにおけるチャネル状態を表すチャネル係数、ｆcはキャリア周波数、τiqは端末＃ｉに至るｑ番目のパスにおける伝搬遅延を表す。下記の式（９）で表現されるチャネル行列Ｈも上記の式（３）、式（４）、式（６）、及び式（７）と同様に二次形式で表現できる。そのため、下記の式（９）に基づく係数行列Ａ1、Ａ2を利用して図１０の処理フローをそのまま実行することにより、アナログウェイトｗik（ｉ＝１，２、ｋ＝０，…，ＮT−１）を計算することができる。
【０１１３】
【数５】
2017224968.tif 000007
【０１１４】
以上、第２実施形態について説明した。
【符号の説明】
【０１１５】
１０  無線通信装置
１１  デジタル信号処理部
１２  変換部
１３  無線部
１４、１５  アンテナアレイ
１６  伝搬路
２１、２２、２３、２４  移相器
３１、３２、３３、３４  アンテナ
４１、４２  ビーム
５１、５２  端末
【図１】
2017224968.tif 000008
【図２】
2017224968.tif 000009
【図３】
2017224968.tif 000010
【図４】
2017224968.tif 000011
【図５】
2017224968.tif 000012
【図６】
2017224968.tif 000013
【図７】
2017224968.tif 000014
【図８】
2017224968.tif 000015
【図９】
2017224968.tif 000016
【図１０】
2017224968.tif 000017
【図１１】
2017224968.tif 000018
【図１２】
2017224968.tif 000019
【図１３】
2017224968.tif 000020
【図１４】
2017224968.tif 000021
【図１５】
2017224968.tif 000022