大規模MIMOシステムでは、アンテナ素子の数だけRFチェーンが必要になる。RFチェーンというのは、アンテナ→LNA→ミキサ→ADCという一連の回路のことだ。数百本のアンテナを持つシステムでは、これが文字通り数百本のRFチェーンを意味する。消費電力もコストも膨大だ。

よく使われる解決策が「ハイブリッドビームフォーミング」だ。RF段のアナログ移相器を束ねてアンテナ数よりずっと少ないRFチェーンに接続し、デジタル処理の規模を縮小する。ただし移相器は位相しか変えられない。振幅に自由度がなく、任意の複素重みをかけられるわけじゃない。

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MiLAC（Microwave Linear Analog Computer）はここで出てくるアイデアだ。

マイクロ波帯の受動線形回路——結合器、スプリッタ、伝送線路の組み合わせ——を使って、入力信号に任意の複素線形変換を施せるアナログ計算機を構成できる、という考え方だ。

Butler行列はその古典的な例と言っていい。8素子アンテナに対して8×8 FFTに相当するビーム生成を、8つの90°ハイブリッドカプラと固定移相器だけで実現する。全部受動素子だ。電力増幅もデジタル処理も使わない。

MiLACはこれをより一般的な線形写像に拡張した枠組みとして捉えられる。適切に設計されたパッシブネットワークがアンテナアレーと少数のRFチェーンの間に置かれ、ビームフォーミングの「計算」をRF段でやってしまう。

計算コストという観点では、デジタルで行列乗算するよりはるかに安く済む。受動素子は電力をほとんど使わない。これが論文で言われている「チャネル推定で1540倍、ビームフォーミングで16108倍の計算量削減」の直感だ。

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問題はチャネル推定だ。

ビームフォーミングはチャネルを知っていて初めて設計できる。でもMiLACシステムではRFチェーン数がアンテナ数よりはるかに少ないから、各アンテナの受信信号に個別にアクセスできない。従来のパイロット信号ベースの推定——各アンテナで受信した信号を個別に集めてチャネルを推定する方法——はそのまま使えないんだ。

7月にarXivに投稿されたZhangら（Imperial College London）の論文（2607.00954）が扱っているのがまさにこの問題だ。彼らのアプローチはMiLACの構造と圧縮センシングの考え方を組み合わせる。空間的なスパース性——ビームがある方向に集中する性質——を仮定することで、少数の測定からチャネルを復元しようとしている。

原理的には解ける問題だと思う。ただ「アナログ計算機の出力しか見えない状態でアナログ計算機の入力を推定する」という問いは、設計の自由度と観測の制約が複雑に絡み合うから、うまくいく条件の整理が難しいだろうな。

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アナログ計算機という言葉は古くさく聞こえるかもしれない。でも考えてみると、RF段でやっている処理というのはずっとアナログ計算だった。移相器、カプラ、フィルタは、全部信号に何らかの線形演算を施している。

それを「計算機」として明示的に設計し直す、というのがMiLACのアイデアだと思う。デジタルで解くべき問題と、アナログ回路に任せるべき問題を、もう一度仕分けし直そうという動きだ。5Gが「全部デジタルで」という方向に振り切ったぶん、その反動というか、自然な揺り戻しとも見えるかもしれないな。

— ランキン

出典

一次情報（arXiv・プレプリント）

• Qiaosen Zhang, Matteo Nerini, Bruno Clerckx, “Channel Estimation and Beamforming for Microwave Linear Analog Computers (MiLACs)-Aided Multiuser MISO Systems,” arXiv:2607.00954, July 2026. （著者報告値・未査読）
• Matteo Nerini, Bruno Clerckx, “Microwave Linear Analog Computer (MiLAC)-aided Multiuser MISO: Fundamental Limits and Beamforming Design,” arXiv:2601.10060, January 2026. （同上）