JP2015012568A - 指向性制御装置、および指向性制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路規模の増加を抑えつつ、指向性制御の精度の向上を図ることが可能な、指向性制御装置、および指向性制御方法を提供する。【解決手段】複数のアンテナ素子が平面上に配置され、１または２以上の送信装置から送信される信号を受信するフェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する指向性制御装置であって、フェイズドアレーアンテナにおける複数のアンテナ素子がグループ化されたサブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する指向性制御部を備える指向性制御装置が提供される。【選択図】図６

Description

本発明は、指向性制御装置、および指向性制御方法に関する。

近年、移動通信方式において伝送速度を向上させるための研究や技術開発が盛んに進められている。移動通信方式において伝送速度を向上させるための方法としては、例えば、より広帯域の信号を用いることが挙げられる。ここで、より広帯域の信号を伝送するには、例えば、これまで使用されているマイクロ波よりも高い周波数の準ミリ波などを用いる必要がある。しかしながら、高いキャリア周波数の信号を使用する場合には、伝搬損失が増える。そのため、高いキャリア周波数の信号を使用する場合には、例えば、移動通信サービスを提供可能なサービスエリアが縮小する、または、伝送品質が大幅に劣化するなどの問題が生じうる。

よって、伝搬損失を補償する補償技術として、例えばアレー利得により回線品質を確保するアンテナアレー技術に注目が集まっている。アンテナアレー技術としては、例えば、特許文献１に記載の技術が挙げられる。

特開２００８−２０５６４５号公報

より大きなアレー利得を得るには、マイクロ波の受信に係る従来のフェイズドアレーアンテナよりもかなり多くのアンテナ素子（以下、「アレー素子」と示す場合がある。）が必要となる。しかしながら、例えば、各アレー素子に、周波数変換器、Ａ／Ｄ変換器（Analog-to-Digital converter）を設けて、各アレー素子が受信した受信信号に基づいて信号再生処理や、指向性（位相）制御処理を行う場合には、受信される信号の信号処理に係る回路規模や装置規模が膨大となるという問題が生じる。

また、例えば、各アレー素子が受信した受信信号の合成を中間周波数の信号を処理するアナログ回路で行う場合には、回路規模や装置規模を小さくすることは可能である。しかしながら、各アレー素子が受信した受信信号の合成を中間周波数の信号を処理するアナログ回路で行う場合には、信号検出に係る処理や指向制御処理などにおいて、より高機能な方法（例えば、より精度の高い方法）を用いることができない。よって、各アレー素子が受信した受信信号の合成を中間周波数の信号を処理するアナログ回路で行う場合には、例えば、指向性を信号を送信する送信装置の位置する方向へと最適に調整するときや、送信装置の位置する方向とビームの方向とにずれがあるときに、高い信号検出特性を有することが困難であるという問題が生じうる。

上記のような生じうる問題の解決を図るための一の方法としては、例えば、特許文献１に記載の技術のように、フェイズドアレーアンテナを構成する複数のアレー素子をグループ化し、アレー素子がグループ化されたサブアレーごとに、各アレー素子が受信した受信信号の合成を行って、信号再生処理や、指向性制御処理を行う方法が挙げられる。サブアレーごとに各アレー素子が受信した受信信号の合成を行って、信号再生処理や指向性制御処理を行う場合には、アレー素子ごとに周波数変換器やＡ／Ｄ変換器を設ける場合よりも、回路規模や装置規模をより小さくすることが可能であり、また、より高機能な方法を用いることも可能となる。

ここで、例えば特許文献１に記載の技術では、指向性制御処理を行う通信装置が、送信装置から送信される既知の基準送信信号（例えば、トレーニング信号に相当する。）に基づいて、振幅や位相を校正する。しかしながら、例えば特許文献１に記載の技術は、トレーニング信号に相当する基準送信信号に基づいて振幅や位相を校正するものであるので、ユーザデータなどの実データを示す信号に対する指向性制御の精度の向上を図ることができるとは限らない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路規模の増加を抑えつつ、指向性制御の精度の向上を図ることが可能な、新規かつ改良された指向性制御装置、および指向性制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、複数のアンテナ素子が平面上に配置され、１または２以上の送信装置から送信される信号を受信するフェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する指向性制御装置であって、上記フェイズドアレーアンテナにおける上記複数のアンテナ素子がグループ化されたサブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、上記フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する指向性制御部を備える指向性制御装置が提供される。

かかる構成によって、フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路規模を低減させることができ、また、良好な指向性制御特性を実現することができる。よって、かかる構成によって、フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路規模の増加を抑えつつ、指向性制御の精度の向上を図ることができる。

また、上記指向性制御部は、上記サブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、指向性の制御における基準となる基準チャネル応答を生成する基準チャネル応答生成部と、上記サブアレーごとのチャネルの推定結果と、生成された上記基準チャネル応答とに基づいて、上記指向性を向ける方向の誤差を推定する方向誤差推定部と、推定された誤差に基づいて、上記フェイズドアレーアンテナにおける指向性の方向を設定する指向性設定部と、を備えていてもよい。

また、上記方向誤差推定部は、上記サブアレーごとのチャネルの推定結果と、生成された基準チャネル応答との相関に基づいて、上記サブアレーごとの位相誤差成分を検出し、検出された上記サブアレーごとの位相誤差成分に基づいて位相誤差を推定し、上記指向性設定部は、推定された上記位相誤差が変換された、上記信号の到来方向と上記フェイズドアレーアンテナにおける指向性の設定方向との方向誤差に基づいて、上記フェイズドアレーアンテナにおける指向性の方向を設定してもよい。

また、上記方向誤差推定部は、最小二乗法を用いて上記位相誤差を推定してもよい。

また、上記サブアレーそれぞれを構成する各アンテナ素子において受信された信号が、上記サブアレーごとに合成された信号に基づいて、上記サブアレーごとにチャネルを推定するチャネル推定部をさらに備えていてもよい。

また、上記フェイズドアレーアンテナと、上記サブアレーごとに、各アンテナ素子において受信された信号を合成し、上記サブアレーごとに、合成された信号をベースバンド信号に変換する信号変換部と、リソースブロックごとに、上記サブアレーごとのベースバンド信号に基づいて再生データを復号する信号処理部と、をさらに備えていてもよい。

また、上記目的を達成するために、本発明の第２の観点によれば、複数のアンテナ素子が平面上に配置され、１または２以上の送信装置から送信される信号を受信するフェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する指向性制御方法であって、上記フェイズドアレーアンテナにおける上記複数のアンテナ素子がグループ化されたサブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、上記フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御するステップを有する指向性制御方法が提供される。

かかる方法を用いることによって、通信装置が備える、フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路の回路規模を低減させることができ、また、良好な指向性制御特性を実現することができる。よって、かかる方法が用いられることによって、フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路規模の増加を抑えつつ、指向性制御の精度の向上を図ることができる。

本発明によれば、フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路規模の増加を抑えつつ、指向性制御の精度の向上を図ることができる。

従来の技術に係る第１の通信装置の構成の一例を示す説明図である。 従来の技術に係る第２の通信装置の構成の一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を有する本発明の実施形態に係る通信システムの一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る送信装置の構成の一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る送信装置から送信される信号の一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る通信装置の構成の一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る通信装置が備えるフェイズドアレーアンテナの一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る通信装置における指向性制御処理を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る通信装置における指向性制御処理を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る通信装置における指向性制御処理による効果を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る通信装置における指向性制御処理による効果を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る指向性制御方法の一例を示す流れ図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下では、本発明の実施形態に係る指向性制御装置が、通信機能を有する通信装置（例えば、フェイズドアレーアンテナと、受信された信号を処理する受信部とを備える構成を有する装置）であり、自装置が備えるフェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する場合を例に挙げる。そのため、以下では、本発明の実施形態に係る指向性制御装置を「本発明の実施形態に係る通信装置」と示して、本発明の好適な実施の形態について説明する。

なお、本発明の実施形態に係る指向性制御装置の構成は、通信機能を有する構成に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る指向性制御装置は、後述する変形例に示すように、フェイズドアレーアンテナを備える外部の通信装置における、フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御することも可能である。

（従来の技術に係る通信装置における問題）
本発明の実施形態に係る通信装置（本発明の実施形態に係る指向性制御装置。以下、同様とする。）の構成について説明する前に、従来の技術に係る通信装置における問題について説明する。

［Ａ］従来の技術に係る第１の通信装置における問題
図１は、従来の技術に係る第１の通信装置の構成の一例を示す説明図である。ここで、図１は、フェイズドアレーアンテナを構成するアンテナ素子それぞれに、周波数変換器、ローパスフィルタ、およびＡ／Ｄ変換器を備える、従来の技術に係る通信装置の構成の一例を示している。また、図１は、従来の技術に係る通信装置の構成のうち、デジタルビームフォーミングに係る構成を示している。

従来の技術に係る第１の通信装置は、例えば、アンテナ素子１０Ａ、１０Ｂ、…、１０ｍと、乗算器１２Ａ、１２Ｂ、…、１２ｍと、中間周波数ｆ_ＩＦの信号を生成する発振回路１４と、ローパスフィルタ１６Ａ、１６Ｂ、…、１６ｍと、Ａ／Ｄ変換器１８Ａ、１８Ｂ、…、１８ｍと、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）回路２０Ａ、２０Ｂ、…、２０ｍと、アレーウェイト制御部２２と、乗算器２４Ａ、２４Ｂ、…、２４ｍと、合成回路２６と、信号検出部２８と、誤り訂正復号部３０と、判定回路３２とを備える。

アンテナ素子１０Ａ、１０Ｂ、…、１０ｍ（各アレー）において受信された信号は、乗算器１２Ａ、１２Ｂ、…、１２ｍにより中間周波数ｆ_ＩＦへ周波数変換される。つまり、乗算器１２Ａ、１２Ｂ、…、１２ｍそれぞれは、周波数変換器としての役目を果たす。

乗算器１２Ａ、１２Ｂ、…、１２ｍにより周波数変換された信号は、ローパスフィルタ１６Ａ、１６Ｂ、…、１６ｍによりフィルタリングされた後に、Ａ／Ｄ変換器１８Ａ、１８Ｂ、…、１８ｍによってサンプリングされる。つまり、ローパスフィルタ１６Ａ、１６Ｂ、…、１６ｍそれぞれは、フィルタリング回路の役目を果たし、Ａ／Ｄ変換器１８Ａ、１８Ｂ、…、１８ｍそれぞれは、サンプリング回路の役目を果たす。Ａ／Ｄ変換器１８Ａ、１８Ｂ、…、１８ｍによってサンプリングされることによって、従来の技術に係る第１の通信装置における以降の処理は、デジタル信号に対する処理となる。

高速フーリエ変換回路２０Ａ、２０Ｂ、…、２０ｍは、サンプリングされた信号からガードインターバル（Guard Interval：ＧＩ）を取り除き、高速フーリエ変換を行うことによって、周波数領域の信号へと変換する。

アレーウェイト制御部２２は、アレーウェイトベクトルを算出する。ここで、周波数領域の信号、すなわち、受信ベースバンド信号に含まれるリファレンス信号は、従来の技術に係る第１の通信装置において既知であるので、アレーウェイト制御部２２は、周波数領域の信号が所望の信号となるように、アレーウェイトベクトルを算出する。

乗算器２４Ａ、２４Ｂ、…、２４ｍは、高速フーリエ変換回路２０Ａ、２０Ｂ、…、２０ｍから伝達される周波数領域の信号と、アレーウェイトベクトルとを乗算し、合成回路２６は、乗算器２４Ａ、２４Ｂ、…、２４ｍから伝達される信号を合成する。信号検出部２８は、合成回路２６から伝達される信号から、送信装置（例えば、ユーザが所有するユーザ端末など）から送信された信号を検出する。乗算器２４Ａ、２４Ｂ、…、２４ｍ、および合成回路２６において、アレーウェイトベクトルと、受信データシンボルとの積和演算が行われ、信号検出部２８において送信装置から送信された信号が検出されることによって、送信装置から送信された信号が復元される。

誤り訂正復号部３０は、信号検出部２８において検出された信号の誤りを訂正し、判定回路３２は、誤りが訂正された信号（デジタル信号）の“０”、“１”を判定し、判定結果を示す信号（デジタル信号）を、送信装置から送信された信号に対応する再生データ（受信データ）として出力する。

例えば図１に示すような構成の従来の技術に係る第１の通信装置は、全アンテナ素子で受信された信号を一括してデジタル信号処理を行うことによって、アダプティブアレー制御（振幅と位相との制御）を行う。この場合、従来の技術に係る第１の通信装置では、例えば、高速フーリエ変換回路２０Ａ、２０Ｂ、…、２０ｍから伝達される周波数領域の信号と、リファレンス信号（トレーニング信号）との誤差が小さくなるように、適応アルゴリズムや逆行列演算を用いて、振幅と位相とが制御される。

しかしながら、従来の技術に係る第１の通信装置は、図１に示すように、フェイズドアレーアンテナを構成するアンテナ素子それぞれに、乗算器（周波数変換器）、ローパスフィルタ、およびＡ／Ｄ変換器を備えなければならない。よって、従来の技術に係る第１の通信装置では、フェイズドアレーアンテナを構成するアンテナ素子の数が増加すればする程（すなわち、必要となるアレーエレメント数が増加すればする程）、フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路規模が膨大となるという問題が生じる。

［Ｂ］従来の技術に係る第２の通信装置における問題
図２は、従来の技術に係る第２の通信装置の構成の一例を示す説明図である。ここで、図２は、中間周波数ｆ_ＩＦの信号を生成する発振回路が生成した信号を、フェイズドアレーアンテナを構成するアンテナ素子それぞれにおいて所望の指向性に対応した位相に合わせて周波数変換した後に合成し、その後、１組のフィルタ回路とサンプリング回路とによってフィルタリングとサンプリングが行われる、従来の技術に係る通信装置の構成の一例を示している。また、図２は、従来の技術に係る通信装置の構成のうち、アナログビームフォーミングに係る構成を示している。

従来の技術に係る第２の通信装置は、例えば、アンテナ素子１０Ａ、１０Ｂ、…、１０ｍと、信号変換部３４と、発振回路１４と、ローパスフィルタ１６と、Ａ／Ｄ変換器１８と、高速フーリエ変換回路２０と、信号検出部２８と、誤り訂正復号部３０と、判定回路３２と、指向性設定部４０とを備える。また、信号変換部３４は、アンテナ素子１０Ａ、１０Ｂ、…、１０ｍそれぞれに対応する周波数変換器３６Ａ、３６Ｂ、…、３６ｍと、合成回路２６とを備える。

アンテナ素子１０Ａ、１０Ｂ、…、１０ｍ（各アレー）において受信された信号は、周波数変換器３６Ａ、３６Ｂ、…、３６ｍにおいて周波数変換される。そして、合成回路２６は、周波数変換器３６Ａ、３６Ｂ、…、３６ｍにおいて周波数変換された信号を合成する。ここで、周波数変換器３６Ａ、３６Ｂ、…、３６ｍは、アンテナ素子１０Ａ、１０Ｂ、…、１０ｍにおいて受信された信号を無線周波数から中間周波数ｆ_ＩＦへと周波数変換し、さらに、ベースバンド信号（変調されて搬送波にのせられる前の信号）へと周波数変換する。また、周波数変換器３６Ａ、３６Ｂ、…、３６ｍは、ベースバンド信号へと周波数変換する際には、発振回路１４が生成した信号を、アンテナ素子それぞれにおいて所望の指向性に対応した位相に合わせて周波数変換する。また、上記所望の指向性は、指向性設定部４０によって設定される。

周波数変換器３６Ａ、３６Ｂ、…、３６ｍにおいて上記のように周波数変換された後に、合成回路２６が信号を合成することによって、信号変換部３４において、アンテナ素子１０Ａ、１０Ｂ、…、１０ｍ（各アレー）において受信された信号がベースバンド信号へ変換されたときには、ビームフォーミングがなされている。よって、従来の技術に係る第２の通信装置は、図２に示すように、信号変換部３４の後段に、ローパスフィルタ１６、およびＡ／Ｄ変換器１８、高速フーリエ変換回路２０を１系統備えていればよいという利点を有する。

合成回路２６から出力される信号は、ローパスフィルタ１６によりフィルタリングされた後に、Ａ／Ｄ変換器１８によってサンプリングされる。つまり、ローパスフィルタ１６は、フィルタリング回路の役目を果たし、Ａ／Ｄ変換器１８は、サンプリング回路の役目を果たす。Ａ／Ｄ変換器１８によってサンプリングされることによって、従来の技術に係る第２の通信装置における以降の処理は、デジタル信号に対する処理となる。

高速フーリエ変換回路２０は、サンプリングされた信号からガードインターバル（ＧＩ）を取り除き、高速フーリエ変換を行うことによって、周波数領域の信号へと変換する。

信号検出部２８は、高速フーリエ変換回路２０から伝達される信号から、送信装置から送信された信号を検出する。誤り訂正復号部３０は、信号検出部２８において検出された信号の誤りを訂正し、判定回路３２は、誤りが訂正された信号（デジタル信号）の“０”、“１”を判定し、判定結果を示す信号（デジタル信号）を、送信装置から送信された信号に対応する再生データ（受信データ）として出力する。

指向性設定部４０は、再生データに含まれる、送信装置から送信される複数の固定ビームの中の最適なビームインデックスの帰還に基づいて、指向性を設定する。

例えば図２に示すような構成の従来の技術に係る第２の通信装置における指向性（位相）制御は、帰還されるビームインデックスに基づいて、量子化された方向へのスイッチングとなる。

また、従来の技術に係る第２の通信装置では、例えば図２に示すように、信号変換部３４、ローパスフィルタ１６、Ａ／Ｄ変換器１８、および高速フーリエ変換回路２０から構成されるビームフォーマーを複数備え、各ビームフォーマーにおいてアンテナ素子１０Ａ、１０Ｂ、…、１０ｍにおいて受信された信号を処理させることによって、複数の送信装置から送信された信号を同時に受信することが可能である。

しかしながら、例えば図２に示すように、従来の技術に係る第２の通信装置は、図１に示す従来の技術に係る第１の通信装置よりも構成が簡単である。そのため、従来の技術に係る第２の通信装置では、信号検出に係る処理や指向制御処理などにおいて、より高機能な方法（例えば、より精度の高い方法）を用いることは困難である。よって、従来の技術に係る第２の通信装置では、例えば、指向性を送信装置の位置する方向へと最適に調整する場合や、送信装置の位置する方向とビームの方向とにずれがある場合に、高い信号検出特性を有することが困難であるという問題が生じる。

図１、図２を参照して示したように、従来の技術に係る通信装置では、例えば、フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路規模が膨大となるという問題や、高い信号検出特性を有することが困難であるという問題が生じる。

（本発明の実施形態に係る通信装置（本発明の実施形態に係る指向性制御装置））
次に、本発明の実施形態に係る通信装置について説明する。

［１］本発明の実施形態に係る通信装置を有する通信システムの概要
図３は、本発明の実施形態に係る通信装置を有する本発明の実施形態に係る通信システムの一例を示す説明図である。まず、図３を参照しつつ、本発明の実施形態に係る通信システムを構成する、本発明の実施形態に係る通信装置と、本発明の実施形態に係る送信装置との概要について説明する。

本発明の実施形態に係る通信システムは、例えば、通信装置１００と、送信装置２００Ａ、２００Ｂ（以下、総称して「送信装置２００」、または「ユーザ」と示す場合がある。）とを有する。

図３では、通信装置１００が、送信装置２００Ａおよび送信装置２００Ｂという２つの送信装置２００からそれぞれ送信された信号を受信する例を示している。なお、本発明の実施形態に係る通信装置が受信する信号は、２つの送信装置２００からそれぞれ送信された信号に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る通信装置は、１または２以上の送信装置２００からそれぞれ送信される信号を受信し、受信した信号を処理することが可能である。

以下では、説明の便宜上、送信装置２００Ａを「ユーザ＃１」と示し、また、送信装置２００Ａから送信された信号に係る信号も「ユーザ＃１」と示す場合がある。同様に、以下では、説明の便宜上、送信装置２００Ｂを「ユーザ＃２」と示し、また、送信装置２００Ｂから送信された信号に係る信号も「ユーザ＃２」と示す場合がある。

また、図３では、通信装置１００が、複数のアンテナ素子が平面上に配置されているフェイズドアレーアンテナを２つ備え、フェイズドアレーアンテナ間の間隔が例えば１０〜２０波長程度離して配置されている例（空間ダイバーシチ配置の一例）を示している。例えば図３に示すように、フェイズドアレーアンテナの数を２とすると、それぞれのフェイズドアレーアンテナを異なるユーザに対応させることによって、複数のユーザが通信装置１００に同時にアクセスすること（複数のユーザが通信装置１００と同時に通信を行うこと）が可能となる。

なお、本発明の実施形態に係る通信装置が備えることが可能なフェイズドアレーアンテナの数は、図３に示すような２つに限らない。例えば、本発明の実施形態に係る通信装置が、１または３以上のフェイズドアレーアンテナを備える構成であってもよい。本発明の実施形態に係る通信装置が、１または３以上のフェイズドアレーアンテナを備える構成であっても、複数のユーザが通信装置１００に同時にアクセスすることは可能である。つまり、本発明の実施形態に係る通信装置は、１または２以上のフェイズドアレーアンテナを備える構成をとることができる。以下では、本発明の実施形態に係る通信装置が、図３に示すように２つのフェイズドアレーアンテナを備える構成である場合を例に挙げる。

［１−１］本発明の実施形態に係る通信装置の概要
通信装置１００は、例えば、フェイズドアレーアンテナ１０２と、受信部１０４とを備える。

また、通信装置１００は、例えば、制御部（図示せず）や、ＲＯＭ（Read Only Memory。図示せず）、ＲＡＭ（Random Access Memory。図示せず）、外部装置と通信を行うための他の通信部（図示せず）などを備えていてもよい。通信装置１００は、例えば、データの伝送路としてのバスにより上記各構成要素間を接続する。

ここで、制御部（図示せず）は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や各種処理回路などで構成され、通信装置１００全体を制御する。また、制御部（図示せず）は、例えば、受信部１０４の役目を果たしてもよい。なお、受信部１０４は、専用の（または汎用の）処理回路で構成されていてもよいことは、言うまでもない。

ＲＯＭ（図示せず）は、制御部（図示せず）が使用するプログラムや演算パラメータなどの制御用データを記憶する。ＲＡＭ（図示せず）は、制御部（図示せず）により実行されるプログラムなどを一時的に記憶する。

他の通信部（図示せず）は、通信装置１００が備える他の通信手段であり、ネットワークを介して（あるいは、直接的に）、外部装置と無線／有線で通信を行う。ここで、他の通信部（図示せず）としては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ポートおよび送受信回路（無線通信）や、光ファイバーが接続される光コネクタおよび光ＩＣ（Integrated Circuit）、あるいはＬＡＮ（Local Area Network）端子および送受信回路（有線通信）などが挙げられる。また、本発明の実施形態に係るネットワークとしては、例えば、ＬＡＮやＷＡＮ（Wide Area Network）などの有線ネットワーク、無線ＬＡＮ（Wireless Local Area Network：ＷＬＡＮ）や無線ＷＡＮ（Wireless Wide Area Network：ＷＷＡＮ）などの無線ネットワーク、あるいは、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）などの通信プロトコルを用いたインターネットなどが挙げられる。

フェイズドアレーアンテナ１０２は、例えば、フェイズドアレーアンテナ１０２Ａと、フェイズドアレーアンテナ１０２Ｂとの２つのフェイズドアレーアンテナを備える。フェイズドアレーアンテナ１０２Ａ、フェイズドアレーアンテナ１０２Ｂそれぞれは、複数のアンテナ素子が平面上に配置され、１または２以上の送信装置から送信される信号を受信する。ここで、フェイズドアレーアンテナ１０２Ａ、フェイズドアレーアンテナ１０２Ｂそれぞれは、例えば図３に示すように、２次元アンテナアレーを構成する。なお、上述したように、本発明の実施形態に係るフェイズドアレーアンテナ１０２は、１または３以上のフェイズドアレーアンテナを備える構成であってもよい。

受信部１０４は、フェイズドアレーアンテナ１０２の各アンテナ素子が受信した信号を処理する。例えば図３に示すように、本発明の実施形態に係る通信装置が複数のフェイズドアレーアンテナを備える場合、受信部１０４は、例えば、複数のフェイズドアレーアンテナの各アンテナ素子が受信した信号を、一括して処理する。

なお、本発明の実施形態に係る通信装置が複数のフェイズドアレーアンテナを備える場合、受信部１０４は、各フェイズドアレーアンテナの各アンテナ素子が受信した信号をそれぞれ処理する構成（例えば、各フェイズドアレーアンテナの各アンテナ素子が受信した信号を処理する系統を複数有する構成）をとることも、可能である。

受信部１０４の構成の具体例については、後述する。

通信装置１００は、例えば図３に示す構成によって、同時期にまたは異なる時期に、送信装置２００からそれぞれ送信された信号を受信し、各送信装置２００から送信された信号を再生する。したがって、各送信装置２００に対して指向性を向けることにより良好な受信信号品質を得るには、例えば、見通し可能な環境（例えば、通信装置１００と送信装置２００との間胃に障害物などがない環境）においては送信装置２００の方向に、また、見通し可能ではない環境（例えば、通信装置１００と送信装置２００との間胃に障害物などがある環境）においては電波の到来方向に、より正確に指向性を向ける必要がある。

［１−２］本発明の実施形態に係る送信装置の概要
図４は、本発明の実施形態に係る送信装置２００の構成の一例を示す説明図である。ここで、図４では、送信装置２００の構成のうち、信号の送信に係る構成の一例を示している。

送信装置２００は、例えば、誤り検出符号化部２０２と、誤り訂正符号化部２０４と、インターリーバ部２０６と、変調マッピング部２０８と、逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform：ＩＦＦＴ）部２１０と、プリアンブル信号多重化部２１２と、周波数ｆ_ｃの信号を生成する発振回路２１４と、乗算器２１６と、アンテナ２１８とを備える。誤り検出符号化部２０２、誤り訂正符号化部２０４、インターリーバ部２０６、および変調マッピング部２０８は、送信対象のパケットデータを、リソースブロック（Resource Block。以下、「ＲＢ」と示す場合がある。）ごとに処理する。

誤り検出符号化部２０２は、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号などの誤り検出用の符号を、送信対象のパケットデータに付加する。

誤り訂正符号化部２０４は、ターボ符号やＬＤＰＣ（Low-Density Parity-check Code）符号などの誤り訂正用の符号を、誤り検出符号化部２０２から伝達されるパケットデータに付加する。また、インターリーバ部２０６は、誤り訂正符号化部２０４から伝達されるパケットデータに対してインターリービングを行い、変調マッピング部２０８は、インターリーバ部２０６においてインターリービングされたパケットデータを変調マッピングする。ここで、誤り訂正符号化部２０４において使用される符号化率と、変調マッピング部２０８において使用される変調次数は、例えば、リソースブロックごとにチャネル状況に応じて、例えば通信装置１００や基地局などによってＭＣＳ（Modulation and Coding Set）インデックスとして指定される。

逆高速フーリエ変換部２１０は、変調マッピング部２０８から伝達されるパケットデータを、逆高速フーリエ変換によって時間領域の信号に変換し、ガードインターバル（ＧＩ）を付加する。ここで、逆高速フーリエ変換部２１０における処理は、後述する“データ信号部”に対応する信号を生成する処理に該当する。

プリアンブル信号多重化部２１２は、逆高速フーリエ変換部２１０から伝達されるパケットデータに対して、プリアンブル部を付加する。ここで、プリアンブル信号多重化部２１２における処理は、送信装置２００から送信される信号（以下、「プリアンブル信号」と示す場合がある。）を生成する処理に該当する。本発明の実施形態に係るプリアンブル信号は、通信装置１００において、例えば、信号検出や、指向性制御に用いられる。

図５は、本発明の実施形態に係る送信装置２００から送信される信号の一例を示す説明図である。図５に示すＡは、送信装置２００Ａ（ユーザ＃１）から送信されるプリアンブル信号の一例を示しており、図５に示すＢは、送信装置２００Ｂ（ユーザ＃２）から送信されるプリアンブル信号の一例を示している。

例えば図５に示すように、本発明の実施形態に係る通信システムでは、例えば、指向性制御に用いることが可能なプリアンブル信号が、ユーザ間で時分割に多重される。

例えば図５に示すように、プリアンブル信号がユーザ間で時分割に多重されることによって、ユーザ間におけるプリアンブル信号の干渉は回避される。また、例えば図５に示すように、データ区間に該当する“データ信号部”（例えば逆高速フーリエ変換部２１０において生成された信号）については、ユーザ間で干渉が生じうる。通信装置１００の受信部１０４は、例えばマルチユーザ検出器を用いて、データ区間における信号検出を行う。

本発明の実施形態に係る通信システムにおける、プリアンブル信号をユーザ間で時分割に多重させる方法としては、例えば、“プリアンブル信号多重化部２１２が、外部装置から送信された、当該外部装置におけるプリアンブル部を付加するタイミングを示す信号に基づいて、当該信号が示すタイミングとは異なるタイミングでプリアンブル部を付加する方法”が挙げられる。また、プリアンブル信号多重化部２１２は、例えば、送信装置２００が備える外部装置と通信を行うことが可能な通信部（図示せず）や、送信装置２００に接続されている外部の通信デバイスに、自装置（送信装置２００）におけるプリアンブル部を付加するタイミングを示す信号を送信させる。

なお、本発明の実施形態に係る通信システムにおける、プリアンブル信号をユーザ間で時分割に多重させる方法は、上記に限られない。本発明の実施形態に係る通信システムでは、例えば、プリアンブル信号をユーザ間で時分割に多重させることが可能な任意の方法を用いて、図５に示すように、プリアンブル信号をユーザ間で時分割に多重させることが可能である。

また、本発明の実施形態に係る送信装置２００から送信されるプリアンブル信号の構造は、図５に示す例に限られない。例えば、本発明の実施形態に係るプリアンブル信号は、ブランク部を複数有する構造であってもよい。ブランク部を複数有する構造とする場合には、本発明の実施形態に係る通信システムでは、例えば、ブランク部とプリアンブル部との組み合わせ数内の、１または２以上のプリアンブル信号をユーザ間で時分割に多重させることが可能となる。

ここで、複数のユーザ（送信装置２００）が同時に通信装置１００にアクセスした場合には、各ユーザから送信された信号間で干渉が生じて、通信装置１００における指向性制御の誤差の原因となりうる。しかしながら、本発明の実施形態に係る通信システムでは、例えば図５に示すように、送信装置２００においてプリアンブル信号がユーザ間で時分割に多重される。また、本発明の実施形態に係る通信システムでは、通信装置１００において、データ区間におけるユーザそれぞれに対応する信号の検出が行われる。

したがって、複数のユーザが同時に通信装置１００にアクセスした場合であっても、通信装置１００は、指向性制御の誤差をより小さくすることが可能であるので、より良好な受信信号品質を得ることができる。また、通信装置１００は、各ユーザから送信された信号を正常に処理できる可能性をより高めることができる。

再度図４を参照して、送信装置２００の構成の一例について説明する。プリアンブル信号多重化部２１２から出力されるプリアンブル信号は、乗算器２１６において変調され、アンテナ２１８から通信装置１００の方向へ送信される。ここで、通信装置１００の方向への信号の送信は、例えば、セクタアンテナや、送信ビームフォーミングなどによって実現される。

送信装置２００は、例えば図４に示す構成を有することによって、通信装置１００へと信号を送信する。

［２］本発明の実施形態に係る通信装置の構成の一例
次に、本発明の実施形態に係る通信装置１００の構成について、より具体的に説明する。以下では、通信装置１００が、図３に示す送信装置２００Ａと送信装置２００Ｂとの２つの送信装置２００から送信される信号を受信する場合を例に挙げて、通信装置１００の構成の一例を説明する。また、以下では、通信装置１００が、図３に示すような２つのフェイズドアレーアンテナを備える場合を例に挙げて、通信装置１００の構成の一例を説明する。

［２−１］本発明の実施形態に係る通信装置の構成
図６は、本発明の実施形態に係る通信装置１００の構成の一例を示す説明図である。

通信装置１００は、例えば、フェイズドアレーアンテナ１０２と、信号変換部１０６と、チャネル推定部１０８と、信号処理部１１０と、指向性制御部１１２とを備える。ここで、信号変換部１０６、チャネル推定部１０８、信号処理部１１０、および指向性制御部１１２は、図３に示す受信部１０４に対応する。また、図６では、通信装置１００の構成の一例として、受信部１０４が、複数のフェイズドアレーアンテナの各アンテナ素子が受信した信号を一括して処理する構成を示している。

フェイズドアレーアンテナ１０２は、上述したように、１または２以上のフェイズドアレーアンテナを備える。図６では、図３に示すように、フェイズドアレーアンテナ１０２が２つのフェイズドアレーアンテナを備えている例を示している。以下では、フェイズドアレーアンテナ１０２を構成する１または２以上のフェイズドアレーアンテナ（例えば、フェイズドアレーアンテナ１０２Ａ、１０２Ｂ）を総称して、「フェイズドアレーアンテナ１０２」と示す場合がある。

フェイズドアレーアンテナ１０２を構成するフェイズドアレーアンテナは、複数のアンテナ素子が平面上に配置され、１または２以上の送信装置から送信される信号を受信する。図７は、本発明の実施形態に係る通信装置１００が備えるフェイズドアレーアンテナの一例を示す説明図である。

通信装置１００では、フェイズドアレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子がグループ化され、フェイズドアレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子は、サブアレーに分割される。ここで、図７では、フェイズドアレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子が、サブアレーＳＡ１〜ＳＡ４という４つのサブアレーに分割されている例を示している。

また、図７に示すＡ１は、図３に示す送信装置２００Ａが存在する方向を示しており、図７に示すＢ１は、通信装置１００が送信装置２００Ａに対して向けている指向性の方向を示している。同様に、図７に示すＡ２は、図３に示す送信装置２００Ｂが存在する方向を示しており、図７に示すＢ２は、通信装置１００が送信装置２００Ｂに対して向けている指向性の方向を示している。

図７のＡ１に示す方位・仰角（θ_１，φ_１）と、図７のＢ１に示す方位・仰角（θ_１＋Δθ_１，φ_１＋Δφ_１）とに示すように、図７では、送信装置２００Ａが存在する方向と送信装置２００Ａに対して向けている指向性の方向とには、方位の誤差Δθ_１と仰角の誤差Δφ_１とが存在する。通信装置１００は、方位の誤差Δθ_１と仰角の誤差Δφ_１とが小さくなるように、フェイズドアレーアンテナ１０２における送信装置２００Ａに対する指向性を制御する。より具体的には、通信装置１００は、例えば、方位の誤差Δθ_１と仰角の誤差Δφ_１とが小さくなるように、フェイズドアレーアンテナ１０２における指向性の方向を設定する。

また、図７のＡ２に示す方位・仰角（θ_２，φ_２）と、図７のＢ２に示す方位・仰角（θ_２＋Δθ_２，φ_２＋Δφ_２）とに示すように、図７では、送信装置２００Ｂが存在する方向と送信装置２００Ｂに対して向けている指向性の方向とには、方位の誤差Δθ_２と仰角の誤差Δφ_２とが存在する。通信装置１００は、方位の誤差Δθ_２と仰角の誤差Δφ_２とが小さくなるように、フェイズドアレーアンテナ１０２における送信装置２００Ｂに対する指向性を制御する。より具体的には、通信装置１００は、例えば、方位の誤差Δθ_２と仰角の誤差Δφ_２とが小さくなるように、フェイズドアレーアンテナ１０２における指向性の方向を設定する。

なお、図７では、各サブアレーが１６個のアンテナ素子で構成される例を示しているが、本発明の実施形態に係る通信装置１００におけるサブアレーを構成するアンテナ素子の数は、上記に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る通信装置１００におけるサブアレーは、方位と仰角のビーム制御が可能な２（水平方向）×２（垂直方向）の４つ以上のアンテナ素子で構成することが可能である。また、本発明の実施形態に係る通信装置１００におけるサブアレーの数は、４つに限られない。例えば、フェイズドアレーアンテナ１０２は、２以上のサブアレーに分割されてもよい。さらに、図７では、各サブアレーを構成するアンテナ素子の数が同一である例を示しているが、各サブアレーを構成するアンテナ素子の数は、例えば異なっていてもよい。

また、フェイズドアレーアンテナ１０２が、例えば図３に示すように複数のフェイズドアレーアンテナを備える場合、通信装置１００は、例えば図３に示すように、フェイズドアレーアンテナにおけるサブアレーの数と、各サブアレーを構成するアンテナ素子の数とが同一の、複数のフェイズドアレーアンテナを備える。なお、上記の場合において、通信装置１００は、例えば、フェイズドアレーアンテナにおけるサブアレーの数と、各サブアレーを構成するアンテナ素子の数とのうちの一方または双方が異なる、複数のフェイズドアレーアンテナを備えることも可能である。

再度図６を参照して、通信装置１００の構成の一例について説明する。信号変換部１０６は、サブアレーごとに、各アンテナ素子において受信された信号を合成し、サブアレーごとに、合成された信号をベースバンド信号に変換する。

信号変換部１０６は、例えば、変換部１１４と、ローパスフィルタ１１６Ａ、１１６Ｂ、…１１６ｎ（以下、総称して「ローパスフィルタ１１６」と示す場合がある。）と、Ａ／Ｄ変換器１１８Ａ、１１８Ｂ、…、１１８ｍ（以下、総称して「Ａ／Ｄ変換器１１８」と示す場合がある。）と、高速フーリエ変換回路１２０Ａ、１２０Ｂ、…１２０ｍ（以下、総称して「高速フーリエ変換回路１２０」と示す場合がある。）とを備える。

図６では、信号変換部１０６が、変換部１１４、ローパスフィルタ１１６、Ａ／Ｄ変換器１１８、および高速フーリエ変換回路１２０を有するビームフォーマーを２つ備える構成を示している。図６に示すビームフォーマー＃１は、例えば図３に示すフェイズドアレーアンテナ１０２Ａに対応するビームフォーマーであり、フェイズドアレーアンテナ１０２Ａの各アンテナ素子により受信された信号を処理する。また、ビームフォーマー＃２は、例えば図３に示すフェイズドアレーアンテナ１０２Ｂに対応するビームフォーマーであり、フェイズドアレーアンテナ１０２Ｂの各アンテナ素子により受信された信号を処理する。ビームフォーマー＃２は、例えば、図６に示すビームフォーマー＃１と同様の構成を有する。

また、図６では、本発明の実施形態に係るビームフォーマーが、チャネル推定部１０８を構成する、各サブアレーに対応するチャネル推定部１０８Ａ、１０８Ｂ、…、１０８ｎ（後述する）を有する例を示している。

なお、本発明の実施形態に係るビームフォーマーの構成は、チャネル推定部１０８を有する構成に限られない。例えば、本発明の実施形態に係るビームフォーマーと、チャネル推定部１０８とは、別体の処理回路であってもよい。

変換部１１４は、例えば、サブアレーごとに、図２に示す信号変換部３４と同様の構成を有する変換回路１１４Ａ、１１４Ｂ、…、１１４ｎを備える。変換部１１４は、図６に示す構成によって、サブアレーごとに、各アンテナ素子において受信された信号を周波数変換し、周波数変換した信号を合成する。また、変換部１１４における処理は、後述する指向性制御部１１２によって制御される。

ここで、変換部１１４において、上記のようにサブアレーごとに信号が周波数変換された後に合成されることによって、サブアレーごとに合成された信号は、ビームフォーミングがなされた信号となる。よって、信号変換部１０６は、図６に示すように、ローパスフィルタ１１６、Ａ／Ｄ変換器１１８、および高速フーリエ変換回路１２０を、サブアレーごとに１系統ずつ備えていればよい。

したがって、通信装置１００は、図１に示す従来の通信装置よりも、フェイズドアレーアンテナ１０２により受信される信号の信号処理に係る回路規模を低減することができる。

変換回路１１４Ａ、１１４Ｂ、…、１１４ｎそれぞれから出力される信号は、対応するローパスフィルタ１１６によりフィルタリングされた後に、対応するＡ／Ｄ変換器１１８によってサンプリングされる。つまり、ローパスフィルタ１１６は、フィルタリング回路の役目を果たし、Ａ／Ｄ変換器１１８は、サンプリング回路の役目を果たす。Ａ／Ｄ変換器１１８によってサンプリングされることによって、通信装置１００における以降の処理は、デジタル信号に対する処理となる。

高速フーリエ変換回路１２０は、対応するＡ／Ｄ変換器１１８から伝達されるサンプリングされた信号からガードインターバル（ＧＩ）を取り除き、高速フーリエ変換を行うことによって、周波数領域の信号へと変換する。ここで、高速フーリエ変換回路１２０から出力される信号は、本発明の実施形態に係るベースバンド信号（例えば、図４に示す送信装置２００の変調マッピング部２０８において変調マッピングされたパケットデータを含むデータ）に相当する。

信号変換部１０６は、例えば図６に示す構成によって、サブアレーごとに、各アンテナ素子において受信された信号を合成し、サブアレーごとに、合成された信号をベースバンド信号に変換する。

なお、本発明の実施形態に係る信号変換部１０６の構成は、図６に示す構成に限られない。例えば、図６では、信号変換部１０６が、フィルタリング回路としてローパスフィルタを備える構成を示しているが、本発明の実施形態に係る信号変換部１０６は、バンドパスフィルタなどの他のフィルタでフィルタリング回路を構成してもよい。

また、図６では、信号変換部１０６が、変換部１１４、ローパスフィルタ１１６、Ａ／Ｄ変換器１１８、および高速フーリエ変換回路１２０を有するビームフォーマーを２つ備える構成を示しているが、本発明の実施形態に係る信号変換部１０６は、例えば、フェイズドアレーアンテナ１０２を構成するフェイズドアレーアンテナの数に対応する数のビームフォーマーを備えていてもよい。また、本発明の実施形態に係る信号変換部１０６は、例えば時間分割を用いることによって、備えているビームフォーマーの数以上の、複数の送信装置２００から送信される信号を、処理することが可能である。

チャネル推定部１０８は、サブアレーそれぞれを構成する各アンテナ素子において受信された信号が、サブアレーごとに合成された信号に基づいて、サブアレーごとにチャネルを推定する。チャネル推定部１０８は、各サブアレーに対応するチャネル推定部１０８Ａ、１０８Ｂ、…、１０８ｎ（以下、総称して「チャネル推定部１０８」と示す場合がある。）を備える。

チャネル推定部１０８は、例えば、信号変換部１０６を構成するＡ／Ｄ変換器１１８から出力される、サブアレーごとに合成された信号に対応するデジタル信号に基づいて、サブアレーごとにチャネルを推定する。そして、チャネル推定部１０８は、サブアレーごとのチャネルの推定結果を、信号処理部１１０（より具体的には、後述する信号検出部１２２）と、指向性制御部１１２（より具体的には、後述する基準チャネル応答生成部１３０と方向誤差推定部１３２）とに伝達する。チャネル推定部１０８におけるサブアレーごとのチャネルの推定に係る処理の具体例については、後述する。

信号処理部１１０は、リソースブロックごとに、サブアレーごとのベースバンド信号に基づいて再生データ（受信データ）を復号する。また、信号処理部１１０は、例えば、復号された再生データの誤りを検出することも可能である。

信号処理部１１０は、例えば、信号検出部１２２と、誤り訂正復号部１２４と、判定回路１２６と、誤り検出復号部１２８とを備える。

信号検出部１２２は、例えば、各ビームフォーマーを構成する高速フーリエ変換回路１２０からそれぞれ伝達されるサブアレーに対応するベースバンド信号と、チャネル推定部１０８からそれぞれ伝達されるサブアレーに対応するチャネルの推定結果とに基づいて、送信装置２００（例えば、送信装置２００Ａ、および／または、送信装置２００Ｂ）から送信された信号を検出する。

信号検出部１２２は、例えばマルチユーザ検出器で構成され、マルチユーザ検出器によって、本発明の実施形態に係る通信システムを構成する１または２以上の送信装置２００（例えば、送信装置２００Ａ、送信装置２００Ｂ）からそれぞれ送信された信号のデータ区間（例えば、図５に示すデータ信号部）を検出する。つまり、信号検出部１２２は、マルチユーザの信号を検出するマルチユーザ信号検出部の役目を果たす。

誤り訂正復号部１２４は、信号検出部１２２において検出された、送信装置２００ごとのプリアンブル信号に含まれる、ターボ符号やＬＤＰＣ符号などの誤り訂正用の符号に基づいて、信号検出部１２２において検出された、送信装置２００ごとのプリアンブル信号の誤りを訂正する。

判定回路１２６は、誤りが訂正された信号（デジタル信号）の“０”、“１”を判定し、判定結果を示す信号（デジタル信号）を、送信装置２００から送信された信号に対応する再生データ（受信データ）として出力する。

誤り検出復号部１２８は、判定回路１２６から伝達される再生データに含まれるＣＲＣ符号などの誤り検出用の符号に基づいて、再生データの誤りを検出する。

信号処理部１１０は、例えば図６に示す構成によって、リソースブロックごとに、サブアレーごとのベースバンド信号に基づいて再生データ（受信データ）を復号する。また、信号処理部１１０は、例えば図６に示す構成によって、復号された再生データの誤りを検出する。

なお、本発明の実施形態に係る信号処理部１１０の構成は、図６に示す構成に限られない。

例えば、図６では、信号処理部１１０が、誤り訂正部１２２を備え、誤りを訂正する処理を行った後に再生データを復号する構成を示しているが、本発明の実施形態に係る信号処理部１１０は、例えば、誤り訂正部１２２を備えない構成をとることも可能である。

また、例えば、図６では、信号処理部１１０が、誤り検出復号部１２８を備え、再生データの誤りを検出する構成を示しているが、本発明の実施形態に係る信号処理部１１０は、例えば、誤り検出復号部１２８を備えない構成をとることも可能である。

指向性制御部１１２は、サブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する。指向性制御部１１２は、フェイズドアレーアンテナ１０２が備えるフェイズドアレーアンテナそれぞれにおける指向性を制御する。

図６では、指向性制御部１１２が、例えば、図３に示すフェイズドアレーアンテナ１０２Ａにおける指向性を制御する指向性制御部＃１と、図３に示すフェイズドアレーアンテナ１０２Ｂにおける指向性を制御する指向性制御部＃２とを有する例を示している。指向性制御部＃２は、例えば、図６に示す指向性制御部＃１と同様の構成を有する。

なお、本発明の実施形態に係る指向性制御部１１２の構成は、フェイズドアレーアンテナ１０２が備えるフェイズドアレーアンテナそれぞれに対応する指向性制御部を、個別に有する構成に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る指向性制御部１１２は、１つの処理回路によって、フェイズドアレーアンテナ１０２が備える１または２以上のフェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御することも可能である。

指向性制御部１１２は、例えば、基準チャネル応答生成部１３０と、方向誤差推定部１３２と、指向性設定部１３４とを備える。

基準チャネル応答生成部１３０は、サブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、指向性の制御における基準となる基準チャネル応答を生成する。なお、本発明の実施形態に係る基準チャネル応答、および基準チャネル応答生成部１３０における処理の具体例については、後述する。

方向誤差推定部１３２は、サブアレーごとのチャネルの推定結果と、基準チャネル応答生成部１３０において生成された基準チャネル応答とに基づいて、フェイズドアレーアンテナ１０２における指向性を向ける方向の誤差（以下、「方向誤差」と示す。）を推定する。ここで、本発明の実施形態に係る方向誤差とは、例えば、図７に示す“方位の誤差Δθ_１および仰角の誤差Δφ_１”や、図７に示す“方位の誤差Δθ_２および仰角の誤差Δφ_２”である。なお、方向誤差推定部１３２における処理の具体例については、後述する。

指向性設定部１３４は、方向誤差推定部１３２において推定された方向誤差に基づいて、フェイズドアレーアンテナ１０２における指向性の方向を設定する。なお、指向性設定部１３４における処理の具体例については、後述する。

指向性制御部１１２は、例えば図６に示す構成によって、サブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する。

［２−２］本発明の実施形態に係る通信装置１００における指向性制御処理
次に、本発明の実施形態に係る通信装置１００における指向性制御処理について、説明する。

図８は、本発明の実施形態に係る通信装置１００における指向性制御処理を説明するための説明図である。ここで、図８は、本発明の実施形態に係る指向性制御部１１２の構成の一例を示している。

上述したように、通信装置１００では、ＣＰＵなどで構成される制御部（図示せず）が指向性制御部１１２の役目を果たしてもよいし、受信部１０２を構成する指向性制御部１１２が、専用の（または汎用の）処理回路によって実現されていてもよい。また、指向性制御部１１２における各処理は、ハードウェアによって行われてもよいし、ソフトフェア（プログラム）が実行されることによって行われてもよい。

以下では、図３に示す送信装置２００Ａに対する指向性を制御する場合を例に挙げて、指向性制御部１１２の構成の一例と、通信装置１００における指向性制御処理の一例とを説明する。なお、通信装置１００は、図８に示す指向性制御部１１２の構成において、以下に示す通信装置１００における指向性制御処理と同様の処理を行うことによって、図３に示す送信装置２００Ｂに対する指向性を制御することが可能である。

また、以下では、送信装置２００を「ユーザ」と示し、また、送信装置２００Ａを「ユーザ＃１」、送信装置２００Ｂを「ユーザ＃２」とそれぞれ示す。

指向性制御部１１２は、例えば、基準チャネル応答生成部１３０と、各サブアレーに対応する相関器１５０Ａ、１５０Ｂ、…、１５０ｎと、各サブアレーに対応する位相抽出器１５２Ａ、１５２Ｂ、…、１５２ｎと、位相平面推定部１５４と、方位・仰角誤差変換器１５６と、方位・仰角更新部１５８とを備える。

ここで、例えば、相関器１５０Ａ、１５０Ｂ、…、１５０ｎ（以下、総称して「相関器１５０」と示す場合がある。）、位相抽出器１５２Ａ、１５２Ｂ、…、１５２ｎ（以下、総称して「位相抽出器１５２」と示す場合がある。）、および位相平面推定部１５４は、方向誤差推定部１３２に該当する。また、例えば、方位・仰角誤差変換器１５６、および方位・仰角更新部１５８は、指向性設定部１３４に該当する。なお、指向性制御部１１２では、例えば、方位・仰角誤差変換器１５６が方向誤差推定部１３２に該当し、方位・仰角更新部１５８が、指向性設定部１３４に該当してもよい。

以下、図６と図８とを適宜参照しつつ、本発明の実施形態に係る通信装置１００における指向性制御処理について、説明する。

ユーザｕ（ｕ＝１，２）に対応するビームフォーマーのサブアレーｎ（１≦ｎ≦Ｎ）における、時刻ｋでのサブアレーにおいて合成された信号を“ｘ_ｕ，ｎ（ｋ）”とおくと、“ｘ_ｕ，ｎ（ｋ）”は、例えば下記の数式１で表される。ここで、数式１に示す“ｓ_ｕ（ｋ）”は、ユーザｕから送信される信号を示している。また、数式１に示す“ｈ_ｕ，ｎ（ｌ）”は、サブアレーｎの出力おけるｌサンプル遅延のチャネル応答を示しており、数式１に示す“η（ｋ）”は、雑音を示している。

・・・（数式１）

図５を参照して示したように、プリアンブル部はユーザ間で干渉しないので、上記数式１において干渉成分は含まれていない。

サンプル遅延ｌ＝０，…，Ｌ−１までの応答をベクトル表示すると、例えば下記の数式２で表される。ここで、数式２に示す“Ｌ−１”は、例えば、最大遅延時間程度のサンプル長に設定される。

・・・（数式２）

プリアンブル部では、上記数式１に示す“ｓ_ｕ（ｋ）は既知である。よって、チャネル推定部１０８は、各サブアレーから出力される信号（サブアレーごとに合成された信号）に基づいて、例えば下記の数式３に示す演算を行うことによって、サブアレーごとにチャネルを推定する。ここで、数式３に示す“ｈ＾_ｕ，ｎ”は、サブアレーｎにおけるチャネルベクトル推定値（チャネルの推定結果の一例）を示している。

・・・（数式３）

基準チャネル応答推定部１３０は、チャネル推定部１０８において推定されたサブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、基準チャネル応答を生成する。基準チャネル応答推定部１３０は、例えば下記の数式４に示すように、チャネル推定部１０８において推定されたサブアレーごとのチャネルの推定結果を示すチャネルベクトルを、全サブアレーで合成する。

・・・（数式４）

ここで、サブアレーごとのチャネルの推定結果を示すチャネルベクトル推定値が全サブアレーで合成されることによって、全アレーに対応するチャネルベクトルとなる。よって、基準チャネル応答推定部１３０は、例えば上記数式４に示す演算により生成された全アレーに対応するチャネルベクトルを、リファレンスチャネルベクトル、すなわち、基準チャネル応答とする。

相関器１５０は、サブアレーごとのチャネルの推定結果と、生成された基準チャネル応答との相関演算を行う。相関器１５０は、例えば、下記の数式５に示す演算を行うことによって、サブアレーごとのチャネルの推定結果を示すチャネルベクトル推定値と、基準チャネル応答との相関を算出する。ここで、数式５に示す“ρ_ｕ（ｎ）”は、サブアレーｎに対応するチャネルベクトル推定値と、基準チャネル応答との相関を示す相関値を示している。

・・・（数式５）

相関値“ρ_ｕ（ｎ）”をその大きさで正規化した値を“ρ_ｕ（ｎ）’”とおくと、送信装置２００から送信された信号の到来方向と、フェイズドアレーアンテナにおける指向性との誤差に比例した位相シフト量は、“ρ_ｕ（ｎ）’”の虚数部で表される。

よって、位相抽出器１５２は、例えば、下記の数式６に示すように、サブアレーごとに“ρ_ｕ（ｎ）’”の虚数部を抽出することによって、サブアレーごとの位相誤差成分を検出する。

・・・（数式６）

方向誤差推定部１３２は、例えば上記のような処理を行う、相関器１５０および位相抽出器１５２を有することによって、サブアレーごとのチャネルの推定結果と、生成された基準チャネル応答との相関に基づいて、サブアレーごとの位相誤差成分を検出する機能を有する。

位相平面推定部１５４は、位相抽出器１５２から伝達される各サブアレーに対応する位相回転量（位相誤差成分）と、各サブアレーにおけるサブアレーセンターの座標とに基づいて、位相平面推定により方位と仰角の位相回転量を算出することによって、位相誤差を推定する。

より具体的には、位相平面推定部１５４は、例えば、最小二乗法を用いた位相平面推定により方位と仰角の位相回転量を算出する。なお、位相平面推定部１５４が行う位相平面推定は、最小二乗法を用いた位相平面推定に限られない。例えば、位相平面推定部１５４は、ロバスト推定など他の推定法を用いた位相平面推定により方位と仰角の位相回転量を算出してもよい。以下では、位相平面推定部１５４が、最小二乗法を用いた位相平面推定により方位と仰角の位相回転量を算出する場合を例に挙げて、位相平面推定部１５４における処理について説明する。

ここで、各サブアレーにおけるサブアレーセンターの座標は、例えば下記の数式７で表される。数式７に示す“（ｄ_ｉｘ ^（ｘ），ｄ_ｉｙ ^（ｙ））”は、アレーインデックス（ｉ_ｘ, ｉ_ｙ）に対するアレー座標を示し、数式７に示す“Λ”は、サブアレーｎに含まれるアレーのサブセットを示している。したがって、数式７に示す“（ａ_ｘ（ｎ），ａ_ｙ（ｎ）”は、サブアレーｎのｈ波長で正規化されたアレーセンターの座標を示している。

・・・（数式７）

図９は、本発明の実施形態に係る通信装置１００における指向性制御処理を説明するための説明図である。ここで、図９は、位相抽出器１５２において抽出された位相回転量、位相平面推定部１５４において推定される位相回転量、およびサブアレーセンターの座標との関係の一例を示している。図９に示す平面の傾きが、推定される位相回転量に相当する。

位相平面推定部１５４において推定される位相回転量は、例えば下記の数式８で表される。また、位相抽出器１５２において抽出された位相回転量、位相平面推定部１５４において推定される位相回転量、およびサブアレーセンターの座標との関係は、例えば下記の数式９で表される。

・・・（数式８）

・・・（数式９）

数式９をベクトルで表記すると、位相抽出器１５２において抽出された位相回転量、位相平面推定部１５４において推定される位相回転量、およびサブアレーセンターの座標との関係は、例えば下記の数式１０で表される

・・・（数式１０）

最小二乗法を用いると、方位と仰角の位相回転量は、例えば下記の数式１１に示す演算によって算出される。つまり、位相平面推定部１５４は、例えば下記の数式１１に示す演算を行うことによって、位相誤差を推定する。

・・・（数式１１）

上記のような位相平面推定部１５４を備えることによって、方向誤差推定部１３２は、検出されたサブアレーごとの位相誤差成分に基づいて位相誤差を推定する機能を有する。

方位・仰角誤差変換器１５６は、位相平面推定部１５４において算出された方位と仰角の位相回転量（推定された位相誤差）を、方位の誤差および仰角の誤差（方向誤差）に変換する。

より具体的には、現在設定されているのビームの方位・仰角を（θ_ｕ，φ_ｕ）とおくと、方位・仰角誤差変換器１５６は、例えば下記の数式１２に示す演算を行うことによって、位相平面推定部１５４において算出された方位と仰角の位相回転量を、方位の誤差と仰角の誤差とに変換する。ここで、数式１２に示す“Δθ＾_ｕ”は、方位の誤差を示し、数式１２に示す“Δφ＾_ｕ”は、仰角の誤差を示している。

・・・（数式１２）

方位・仰角更新部１５８は、方位・仰角誤差変換器１５６において算出された方位の誤差、および仰角の誤差に基づいて、フェイズドアレーアンテナにおける指向性の方向を設定する（または、再設定する）。

より具体的には、方位・仰角更新部１５８は、例えば、下記の数式１３に示す演算を行うことによって、フェイズドアレーアンテナ１０２を構成するフェイズドアレーアンテナにおける指向性の方向を規定する方位と仰角とを更新する。更新された方位と仰角とは、信号変換部１０６において、次のタイムスロットにおけるビームの指向性として用いられる。

・・・（数式１３）

なお、方位・仰角更新部１５８における、フェイズドアレーアンテナ１０２を構成するフェイズドアレーアンテナにおける指向性の方向を規定する方位と仰角との更新に係る処理は、上記数式１３に示す演算を行うことに限られない。例えば、方位・仰角更新部１５８は、適応アルゴリズムに係るステップサイズパラメータ“μ”を用いた下記の数式１４に示す演算を行うことによって、フェイズドアレーアンテナ１０２を構成するフェイズドアレーアンテナにおける指向性の方向を規定する方位と仰角とを更新してもよい。

・・・（数式１４）

ここで、ステップサイズパラメータ“μ”としては、例えばμ＝０．１などの設定された固定値が挙げられるが、本発明の実施形態に係るステップサイズパラメータ“μ”は、固定値に限られない。例えば、方位・仰角更新部１５８は、ステップサイズパラメータ“μ”の値を、初期値から徐々に小さくしてもよい。

方位・仰角更新部１５８が、ステップサイズパラメータ“μ”を用いてフェイズドアレーアンテナ１０２における指向性の方向を規定する方位と仰角とを更新することによって、通信装置１００は、雑音の影響をより低減することができる。

上記のような方位・仰角誤差変換器１５６、および方位・仰角更新部１５８を備えることによって、指向性設定部１３４は、方向誤差推定部１３２において推定された位相誤差が変換された、信号の到来方向とフェイズドアレーアンテナ１０２における指向性の設定方向との方向誤差に基づいて、フェイズドアレーアンテナ１０２における指向性の方向を設定する機能を有する。なお、上記では、方位・仰角誤差変換器１５６が指向性設定部１３４を構成する場合を例に挙げたが、指向性制御部１１２では、例えば、方位・仰角誤差変換器１５６が方向誤差推定部１３２を構成していてもよい。

通信装置１００では、指向性制御部１１２において上記のような指向性制御処理が行われることによって、フェイズドアレーアンテナ１０２における指向性が制御される。

また、通信装置１００は、フェイズドアレーアンテナ１０２Ａ、１０２Ｂそれぞれのサブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、上記のような指向性制御処理を、フェイズドアレーアンテナ１０２Ａ、１０２Ｂにおいて、それぞれユーザ＃１、ユーザ＃２に対して行う。よって、通信装置１００は、ユーザ間干渉に影響されることなく、フェイズドアレーアンテナ（２次元アンテナアレー）に対して、チャネル応答領域での簡易な処理でありながらも高精度な指向性制御を、行うことができる。

また、通信装置１００は、例えば図６、図８に示す構成によって、例えば、複数の同時にアクセスしているユーザが十分な角度差をもって位置している場合には、アレーの指向性により複数のユーザを分離しながら受信を行うことができるため、良好な受信信号特性を実現することができる。

また、複数の同時にアクセスしているユーザの角度差が小さい場合には、それぞれのフェイズドアレーアンテナの指向性が近接しているため、互いに他ユーザの信号をビーム干渉として受信してしまう可能性がある。しかしながら、通信装置１００は、例えば図６、図８に示す構成によって、例えば、信号処理部１１０を構成する信号検出部１２２において、上記ビーム干渉を他ユーザの有用な受信信号成分として活用することが可能である。よって、通信装置１００は、例えば図６、図８に示す構成によって、複数の同時にアクセスしているユーザの角度差が小さい場合であっても、空間ダイバーシチ効果として知られる信号検出特性の向上を図ることができる。

［２−３］本発明の実施形態に係る通信装置１００における指向性制御処理による効果
次に、上述した通信装置１００における指向性制御処理による効果の一例について説明する。

図１０、図１１は、本発明の実施形態に係る通信装置１００における指向性制御処理による効果を説明するための説明図である。ここで、図１０は、図３に示す送信装置２００Ａ、２００Ｂの移動モデルを示しており、図１１は、図１０に示す移動モデルにおける方向誤差の結果の一例を示している。図１０、図１１では、送信装置２００Ａを「ユーザ＃１」と示し、送信装置２００Ｂを「ユーザ＃２」と示している。

図１０は、ユーザ＃１が、時速１２［ｋｍ／ｈ］で通信装置１００から距離５０［ｍ］をセルの左端から同心円状に移動し、また、ユーザ＃２が、時速２４［ｋｍ／ｈ］で通信装置１００から距離１００［ｍ］をセルの右端から同心円状に移動する移動モデルを示している。また、図１０では、伝搬条件は、見通し外（見通し可能ではない環境）であり、ユーザ（送信装置２００）の指向性アンテナにより信号の到来角度広がりは小さいものとしている。

図１１は、図１０に示す移動モデルにおけるユーザ追従特性を示している。図１１に示すように、通信装置１００において本発明の実施形態に係る指向性制御処理が行われることによって、指向性制御誤差が０．４［度］以内に抑えられていることが分かる。

したがって、通信装置１００は、上述した本発明の実施形態に係る指向性制御処理を行うことによって、優れた追従特性を実現することができ、また、指向性制御の精度の向上を図ることができる。

［２−４］
以上のように、本発明の実施形態に係る通信装置１００は、例えば図６に示すように、フェイズドアレーアンテナ１０２を構成する複数のアンテナ素子がグループ化されたサブアレーごとに、変換回路１１４Ａ、１１４Ｂ、…、１１４ｎを備える。よって、通信装置１００では、例えば図６に示すように、ローパスフィルタ１１６、Ａ／Ｄ変換器１１８、および高速フーリエ変換回路１２０などの信号処理に係る回路を、サブアレーごとに１系統ずつ備えていればよい。

よって、通信装置１００は、図１に示す従来の通信装置よりも、フェイズドアレーアンテナ１０２により受信される信号の信号処理に係る回路規模を低減することができる。

また、通信装置１００は、上述した本発明の実施形態に係る指向性制御処理によって、サブアレーごとに合成された信号に基づくサブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、フェイズドアレーアンテナ１０２における指向性を制御する。本発明の実施形態に係る指向性制御処理を行うことによって、通信装置１００は、例えば図１１に示すように、良好な指向性制御特性を実現することが可能である。

よって、通信装置１００は、信号検出に用いられるプリアンブル信号から得られるチャネル推定値を、フェイズドアレーアンテナの指向性制御に流用することにより、指向性制御に必要な信号処理を簡易化しつつ、高精度な指向性制御を行うことができるという効果を奏する。

したがって、通信装置１００は、フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路規模の増加を抑えつつ、指向性制御の精度の向上を図ることができる。

［２−５］本発明の実施形態に係る指向性制御装置の変形例
上記では、本発明の実施形態に係る指向性制御装置が、通信機能を有する通信装置１００であり、自装置が備えるフェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する場合を例に挙げた。しかしながら、本発明の実施形態に係る指向性制御装置の構成は、上記に限られない。

［２−５−１］第１の変形例
例えば、本発明の実施形態に係る指向性制御装置は、図６に示す指向性制御部１１２で構成されていてもよい。

本発明の実施形態に係る指向性制御装置が指向性制御部１１２で構成される場合、第１の変形例に係る指向性制御装置は、例えば、チャネル推定部１０８の機能を有する外部装置から取得されたサブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、上述した本発明の実施形態に係る指向性制御処理を行う。そして、第１の変形例に係る指向性制御装置は、例えば、フェイズドアレーアンテナを備える外部の通信装置における、フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する。

［２−５−２］第２の変形例
また、本発明の実施形態に係る指向性制御装置は、例えば、図６に示すチャネル推定部１０８と指向性制御部１１２とで構成されていてもよい。

本発明の実施形態に係る指向性制御装置がチャネル推定部１０８と指向性制御部１１２とで構成される場合、第２の変形例に係る指向性制御装置は、例えば、フェイズドアレーアンテナを備える外部の通信装置におけるサブアレーごとに合成された信号に基づいて、サブアレーごとにチャネルを推定する。また、第２の変形例に係る指向性制御装置は、例えば、サブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、上述した本発明の実施形態に係る指向性制御処理を行う。そして、第２の変形例に係る指向性制御装置は、例えば、フェイズドアレーアンテナを備える外部の通信装置における、フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する。

［２−５−３］第３の変形例
また、本発明の実施形態に係る指向性制御装置は、例えば、図６に示す構成においてチャネル推定部１０８を備えない構成であってもよい。図６に示す構成においてチャネル推定部１０８を備えない構成である場合、第３の変形例に係る指向性制御装置は、例えば、チャネル推定部１０８の機能を有する外部装置から取得されたサブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、上述した本発明の実施形態に係る指向性制御処理を行う。そして、第３の変形例に係る指向性制御装置は、例えば、自装置における、フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する。

本発明の実施形態に係る指向性制御装置が、例えば上記第１の変形例〜上記第３の変形例に係る構成であっても、上述した本発明の実施形態に係る指向性制御処理によって、自装置または外部装置が備えるフェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御することが可能である。また、本発明の実施形態に係る指向性制御装置が、例えば上記第１の変形例〜上記第３の変形例に係る構成であっても、本発明の実施形態に係る指向性制御装置と外部装置とを有するシステムでは、フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路規模が低減される。

したがって、本発明の実施形態に係る指向性制御装置が、例えば上記第１の変形例〜上記第３の変形例に係る構成であっても、フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路規模の増加を抑えつつ、指向性制御の精度の向上を図ることができる。

また、本発明の実施形態に係る指向性制御装置が、例えば上記第１の変形例〜上記第３の変形例に係る構成であっても、本発明の実施形態に係る指向性制御装置と外部装置とを有するシステムでは、図６に示す通信装置１００が奏する効果と同様の効果が奏される。

（本発明の実施形態に係る指向性制御方法）
次に、本発明の実施形態に係る指向性制御方法の一例について説明する。以下では、本発明の実施形態に係る指向性制御方法に係る処理の一例として、本発明の実施形態に係る指向性制御装置が、通信機能を有する通信装置１００であり、自装置が備えるフェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する場合における処理を示す。

図１２は、本発明の実施形態に係る指向性制御方法の一例を示す流れ図である。ここで、図１２に示すステップＳ１０２の処理は、例えば図６に示す信号変換部１０６における処理に該当する。また、図１２に示すステップＳ１０４の処理は、例えば図６に示すチャネル推定部１０８における処理に該当する。また、図１２に示すステップＳ１０６の処理は、例えば図６に示す指向性制御部１１２における処理に該当する。

以下では、通信装置１００（本発明の実施形態に係る指向性制御装置の一例）が、図１２に示す処理を行う場合を例に挙げて説明する。

なお、本発明の実施形態に係る指向性制御方法に係る処理は、通信装置１００により行われることに限られない。例えば図１２に示す処理は、上記［２−５−１］に示す第１の変形例に係る指向性制御装置〜上記［２−５−３］に示す第３の変形例に係る指向性制御装置のいずれかの構成の本発明の実施形態に係る指向性制御装置と、外部装置とのシステムによって行われてもよい。

通信装置１００は、フェイズドアレーアンテナにおいて送信装置から送信された信号が受信されたか否かを判定する（Ｓ１００）。通信装置１００は、例えば、フェイズドアレーアンテナを構成するアンテナ素子から信号が伝達された場合に、信号が受信されたと判定する。

ステップＳ１００において信号が受信されたと判定されない場合には、通信装置１００は、信号が受信されたと判定されるまで処理を進めない。

また、ステップＳ１００において信号が受信されたと判定された場合には、通信装置１００は、フェイズドアレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子がグループ化されたサブアレーごとに、各アンテナ素子において受信された信号を合成し、サブアレーごとに、合成された信号をベースバンド信号に変換する（Ｓ１０２）。ここで、ステップＳ１０２の処理は、例えば図６に示す信号変換部１０６における処理に該当する。

通信装置１００は、サブアレーごとに合成された信号に基づいて、サブアレーごとにチャネルを推定する（Ｓ１０４）。ここで、ステップＳ１０４の処理は、例えば図６に示すチャネル推定部１０８における処理に該当する。

通信装置１００は、サブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する（Ｓ１０６）。そして、通信装置１００は、ステップＳ１００からの処理を繰り返す。ここで、ステップＳ１０６の処理は、例えば図６に示す指向性制御部１１２における処理に該当する。

通信装置１００は、例えば図１２に示す処理を行うことによって、フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する。

ここで、通信装置１００は、ステップＳ１０２において、サブアレーごとに受信された信号を合成して、ベースバンド信号に変換するので、通信装置１００では、図６に示すように、ローパスフィルタ１１６、Ａ／Ｄ変換器１１８、および高速フーリエ変換回路１２０などの信号処理に係る回路を、サブアレーごとに１系統ずつ備えていればよい。よって、例えば図１２に示す処理を行う場合には、通信装置１００は、例えば図１に示す従来の通信装置よりも、フェイズドアレーアンテナ１０２により受信される信号の信号処理に係る回路規模を低減することができる。

また、通信装置１００は、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０４においてサブアレーごとに推定されたチャネルの推定結果に基づいて、フェイズドアレーアンテナ１０２における指向性を制御する。よって、通信装置１００は、信号検出に用いられるプリアンブル信号から得られるチャネル推定値を、フェイズドアレーアンテナの指向性制御に流用することにより、指向性制御に必要な信号処理を簡易化しつつ、高精度な指向性制御を行うことができる。

したがって、例えば図１２に示す処理を行うことによって、通信装置１００は、フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路規模の増加を抑えつつ、指向性制御の精度の向上を図ることができる。

なお、本発明の実施形態に係る指向性制御方法に係る処理は、図１２に示す処理に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る指向性制御装置が、上記［２−５−１］に示す第１の変形例に係る指向性制御装置である場合には、本発明の実施形態に係る指向性制御装置は、本発明の実施形態に係る指向性制御方法に係る処理として、例えば図１２に示すステップＳ１０６の処理を行う。また、例えば、本発明の実施形態に係る指向性制御装置が、上記［２−５−２］に示す第２の変形例に係る指向性制御装置である場合には、本発明の実施形態に係る指向性制御装置は、本発明の実施形態に係る指向性制御方法に係る処理として、例えば図１２に示すステップＳ１０４およびステップＳ１０６の処理を行う。

以上、本発明の実施形態として通信装置を挙げて説明したが、本発明の実施形態は、かかる形態に限られない。本発明の実施形態は、例えば、基地局の役目を果たす装置や、無線アクセスポイントの役目を果たす装置など、フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御することが可能な様々な装置に適用することができる。また、本発明の実施形態は、例えば、上記のような装置に組み込むことが可能な、信号処理ＩＣとして実現することも可能である。

（本発明の実施形態に係るプログラム）
コンピュータを、本発明の実施形態に係る指向性制御装置として機能させるためのプログラム（例えば、本発明の実施形態に係る指向性制御方法に係る処理を実行することが可能なプログラム）が、コンピュータにおいて実行されることによって、フェイズドアレーアンテナにより受信される信号の信号処理に係る回路規模の増加を抑えつつ、指向性制御の精度の向上を図ることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記では、コンピュータを、本発明の実施形態に係る指向性制御装置として機能させるためのプログラム（コンピュータプログラム）が提供されることを示したが、本発明の実施形態は、さらに、上記プログラムをそれぞれ記憶させた記録媒体も併せて提供することができる。

１００ 通信装置
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ フェイズドアレーアンテナ
１０４ 受信部
１０６ 信号変換部
１０８、１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８ｎ チャネル推定部
１１０ 信号処理部
１１２ 指向性制御部
２００Ａ、２００Ｂ、２００ 送信装置

Claims (7)

1. 複数のアンテナ素子が平面上に配置され、１または２以上の送信装置から送信される信号を受信するフェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する指向性制御装置であって、
   前記フェイズドアレーアンテナにおける前記複数のアンテナ素子がグループ化されたサブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、前記フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する指向性制御部を備えることを特徴とする、指向性制御装置。
2. 前記指向性制御部は、
   前記サブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、指向性の制御における基準となる基準チャネル応答を生成する基準チャネル応答生成部と、
   前記サブアレーごとのチャネルの推定結果と、生成された前記基準チャネル応答とに基づいて、前記指向性を向ける方向の誤差を推定する方向誤差推定部と、
   推定された誤差に基づいて、前記フェイズドアレーアンテナにおける指向性の方向を設定する指向性設定部と、
   を備えることを特徴とする、請求項１に記載の指向性制御装置。
3. 前記方向誤差推定部は、
   前記サブアレーごとのチャネルの推定結果と、生成された基準チャネル応答との相関に基づいて、前記サブアレーごとの位相誤差成分を検出し、
   検出された前記サブアレーごとの位相誤差成分に基づいて位相誤差を推定し、
   前記指向性設定部は、推定された前記位相誤差が変換された、前記信号の到来方向と前記フェイズドアレーアンテナにおける指向性の設定方向との方向誤差に基づいて、前記フェイズドアレーアンテナにおける指向性の方向を設定することを特徴とする、請求項２に記載の指向性制御装置。
4. 前記方向誤差推定部は、最小二乗法を用いて前記位相誤差を推定することを特徴とする、請求項３に記載の指向性制御装置。
5. 前記サブアレーそれぞれを構成する各アンテナ素子において受信された信号が、前記サブアレーごとに合成された信号に基づいて、前記サブアレーごとにチャネルを推定するチャネル推定部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の指向性制御装置。
6. 前記フェイズドアレーアンテナと、
   前記サブアレーごとに、各アンテナ素子において受信された信号を合成し、前記サブアレーごとに、合成された信号をベースバンド信号に変換する信号変換部と、
   リソースブロックごとに、前記サブアレーごとのベースバンド信号に基づいて再生データを復号する信号処理部と、
   をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の指向性制御装置。
7. 複数のアンテナ素子が平面上に配置され、１または２以上の送信装置から送信される信号を受信するフェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御する指向性制御方法であって、
   前記フェイズドアレーアンテナにおける前記複数のアンテナ素子がグループ化されたサブアレーごとのチャネルの推定結果に基づいて、前記フェイズドアレーアンテナにおける指向性を制御するステップを有することを特徴とする、指向性制御方法。
   

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