JP4809689B2 - 無線通信方法、基地局及び無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信方法、基地局及び無線通信システムに係り、特に、セルラ通信を行う基地局が複数のアンテナを具備するアレイアンテナ型の無線装置において、時分割にビームを形成しパケット送信を行う無線通信方法、基地局及び無線通信システムに関する。

セルラーシステム基地局において使用するアンテナは、セクタを構成するための指向性アンテナであり、セクタを更に細分化するアレイアンテナは付加されていないものもある。また、各基地局は、同一の周波数チャネルを使用していて、互いの通信が干渉を引き起こしていることがある。基地局は、パイロット信号を送信し、移動局ではこれらの信号を受信して、それぞれの信号レベルを測定する。移動局では、測定された信号レベルからＣ／Ｉ（搬送波電力対雑音電力比）が計算でき、計算されたＣ／Ｉから下り回線の送信データレートを計算する。計算された送信データレートは、無線を介して最寄りの基地局に送信される。基地局では、この情報を基に複数用意された変調器のうち、移動局によって選択されたデータレートを指定して、ネットワークから送られてくるユーザ情報を変調する。変調された信号は、無線信号として、パイロット信号と同様の放射パターン（例えばセクタパターン）を使用して基地局のアンテナから送信される。

セルラーシステムの例として、ｃｄｍａ２０００ １ｘＥＶ−ＤＯのシステムを取り上げる。本システムの詳細な仕様は、非特許文献１で得られる。本システムにおいて、基地局から送信するパイロットチャネルとデータチャネルは時分割により多重される。移動局では、この時分割多重されたパイロット信号のＣ／Ｉより下り回線の送信データレートを逐次計算し、基地局に対してそのデータレート値を逐次要求する。なお、アレイアンテナによる放射パターン形成及びそれを用いたシステムでの下り回線データレート決定方法については非特許文献１及び他の文献においても仕様化はなされていない。

ｃｄｍａ２０００ １ｘＥＶ−ＤＯシステムにおいて、アレイアンテナを用いた基地局システムでの下り回線データレートを決定する方式が、特許文献１に開示されている。開示された方式では、複数の基地局がアレイアンテナを用いてパイロット信号を送出する。移動局は、複数の基地局それぞれからのパイロット信号を受信し、それらの伝搬路を推定し、伝搬路情報として基地局に送信する。基地局は、移動局より受信した伝搬路情報を用いて下り回線受信品質を推定し、移動局への下り回線送信レートを決定する。

ほかの方式が、特許文献２に開示されている。
開示されている方式では、基地局は、アレイアンテナを用いて移動局に参照信号（パイロット信号）を指向性送信する。移動局は、受信した参照信号よりＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ：希望信号対干渉信号比）を測定し、基地局に送信する。基地局は、受信したＳＩＲを基に、パケットデータを適応変調及び符号化する。基地局は、変調したパケットデータを参照信号を送信した指向性と同じ指向性で移動局へ送信するが、パケットデータを送信するまで指向性を切替えない。

また、セクタを分割する狭ビームパターンを用いて通信を行い、かつその複数のビームパターンによって送信されたパイロット信号から干渉電力を推定してＣ／Ｉを推定し、下りデータレートを求める無線通信システムが開示されている（例えば、特許文献３参照）。なお、特許文献４の出願は、特許文献３の出願の分割出願であり、同様の技術が開示されている。

また、送信データのアンテナパターンを決定する前に、複数のビームパターンをスキャンして、その端末にとって最も良いビームパターンを選択して送信する通信システムが開示されている（例えば、特許文献５参照）。
特開２００３−３０４５７７号公報 特開２００４−１６５８３４号公報 特開２００３−３３８８０３号公報 特開２００５−１４３１４８号公報 特開平１１−２５２６１４号公報 Ｔｈｅ Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ ２ （３ＧＰＰ２） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ、［ｏｎｌｉｎｅ］、Ｃ．Ｓ００２４−ｖ４．０ ｃｄｍａ２０００ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ａｉｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ、［平成１７年８月２９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．３ｇｐｐ２．ｏｒｇ／Ｐｕｂｌｉｃ＿ｈｔｍｌ／ｓｐｅｃｓ／ｔｓｇｃ．ｃｆｍ＞

ｃｄｍａ２０００ １ｘＥＶ−ＤＯにおいては、パイロット信号及びユーザデータ信号が同じ固定のアンテナパタンによって送信されていたため、そのパイロット信号からユーザデータ送信時の伝搬路を推定した。しかし、アレイアンテナを有する基地局においては、この条件は成立せず、ユーザデータ信号は、それぞれ個別のアンテナパタンによって送信される為、パイロット信号からユーザデータ信号の受信品質を予測することが難しい。例えば、基地局は、パイロット信号を移動局にオムニパターンとして送信し伝搬路を推定する。一方、基地局は、ユーザーデータ信号をアレイアンテナにより移動局に、例えば、セクタパターンやビームパターンなどの指向性で送信するため、干渉量等がパイロット信号を送信した場合とユーザーデータ信号を送信した場合では違う場合がある。この場合、パイロット信号の受信品質に基づいてデータ信号を受信する際の受信品質を正確に予測することは困難である。そのため、送信可能なデータレートを正確に推定できず、従ってスループットが低下する。

また、特許文献１で開示されている方式においては、移動局は、複数の基地局より送信する複数のパイロット信号の受信レベルを測定する必要があり、移動局の処理負荷が増える場合がある。また、基地局側が、下り回線送信レートを決定する為、移動局側はあらゆる送信レートの復調が可能となるように、複数の復調回路を持つ必要があり、回路規模が大きくなる場合がある。また、ユーザデータ信号を送信する時刻においての周辺基地局のアンテナパタンが必ずしも予測できないため、実際のユーザデータ信号送信時刻における通信品質に即した送信データレートを正確に推定できない可能性がある。

また、特許文献２で開示されている方式においては、参照信号（パイロット信号）を指向性送信した後に、パケットデータを指向性送信するまで同一の指向性を維持している。この方式では、スロット単位での任意の方向へのビーム切替が出来ず、そのため空間利用率の向上につながりにくい。また、受信品質の変動の原因の一つが他セル・他セクタのビーム方向の変動による影響であることを考えると、実際のユーザデータ信号送信時刻は、受信品質を測定した時刻と多少のタイムラグがあり、その間に同一基地局より送出される他セル・他セクタのビーム方向が変わる場合がある。特許文献２の技術では、パケットデータを指向性送信するまで指向性を維持するため、例えば、パケットデータの送信が終了するまでの間に、他セル・他セクタのビーム方向が変わることで干渉量が変化すると、実際の通信品質に即した送信データレートを正確に推定できない可能性がある。

特許文献３における第１の実施の形態においては、ビームパイロット信号を受信する時点における干渉電力を含めた受信品質と、データチャネル信号を受信する時点における干渉電力を含めた受信品質は必ずしも一致しない。その解決方法として、基地局間が連携して最も信号品質が良くなるように時空間パケットスケジューリングを行っている。端末（移動局）側はそれを前提として、接続する基地局の最も大きいパイロット信号レベルと、干渉する基地局の最も小さいパイロット信号レベルに基づいてＣ／Ｉを求める方法をとっている。しかし、この方式では以下の課題がある。

第１に、セクタ間干渉について開示されていない。特許文献３では、同一基地局の他セクタからの干渉が開示されていない。他セクタの干渉電力は、自セクタとは無相関に送出される為、パイロット信号の受信品質とデータチャネルの受信品質が必ずしも一致しない。第２に、基地局関連携を必要とする。特許文献３の方式では、基地局間において連携し、スケジューリングによって干渉電力が最も低くなるということを前提としている。第３に、端末（移動局）側での処理が多い。特許文献３の方式では、パイロット信号とデータチャネル信号の受信品質が異なる場合があるために、希望波電力Ｃと干渉波電力Ｉをそれぞれ別々に測定し、後でＣ／Ｉを計算して推定する必要がある。従って、その干渉波電力Ｉは隣接する複数の基地局の複数のビームを別々に測定する必要があり、その処理リソースが大きい。それゆえ端末（移動局）の処理負荷は非常に大きくなることがある。また、この方式の課題として、干渉波電力Ｉが単一の信号成分であることを暗黙の前提としている。しかしながら、実際の伝搬環境においては建物の反射などにより複数のマルチパスが発生し、干渉波電力Ｉは、複数のマルチパス信号成分を含む。なおかつ、そのマルチパス信号成分の測定には限界があり、干渉波電力Ｉに含まれる全ての成分を測定するにはさらなる処理リソースが必須となり、その回路規模は増大化する可能性がある。

また、特許文献３における第２の実施の形態は、第１の実施の形態の基地局間連携を行わない方式であり、端末（移動局）側でのＣ／Ｉの推定方法を変えた方式であるが、第１の実施の形態と同様に、パイロット信号の受信品質とデータチャネルの受信品質が異なる場合がある。従って、必ずしも正しいＣ／Ｉを推定することができないことがある。

特許文献５に記載の技術では、単にスキャンを行っているのみであり、パイロット信号とデータチャネル信号の下りビームパターンのタイミングを規定するものではない。従って、自基地局の他セクタからの干渉及び他基地局からの干渉を考えた場合、パイロット信号とデータチャネル信号の受信品質は一致しないことがある。なぜなら、スキャンそのものはそれぞれのセクタ・基地局で個別に行うものであり、そのスキャン毎に干渉状況は変わることがあるからである。

本発明は、以上の点に鑑み、基地局から移動局への下り回線で使用するデータレートを、アンテナ放射パターンに最も適したデータレートを使ってデータ送信する無線通信方法、基地局及び無線通信システムを提供することを目的とする。また、本発明は、セルスループットの向上を目的とする。さらに、本発明は、パケットデータの送信とパイロット信号の送信で同一の放射ビームパターンを使用することを目的とする。

本発明が提供するひとつの構成は、例えば、１つ以上の移動局（無線端末）と基地局装置を備え、上記複数の移動局の要求レートに即してユーザデータ信号送信時刻における放射パターンを決定するステップ１と、そのユーザデータ信号を送信する時刻以前の時刻において同じ放射パターンを使用してパイロット信号を送信するステップ２と、移動局においてそのパイロット信号を受信し、その伝搬路を推定するステップ３と、移動局がその推定した伝搬路情報を基に基地局から受信する下り回線ユーザデータ信号のデータレートを決定するステップ４と、移動局により決定した下り回線データレートを基地局に対して要求するステップ５と、移動局から要求されたデータレートを用いて、かつステップ１において決定した放射パターンにてユーザデータ信号を送信するステップ６を含むことを特徴のひとつとする無線通信システムである。

また、本発明が提供する他の構成は、例えば、上記に記載される無線通信システムであって、かつ複数存在する移動局全てに到達するような放射パターンにて送信する共通パイロット信号と、ステップ２にて送信する個別パイロット信号とを、時分割多重して送信するステップ７を含むことを特徴のひとつとする無線通信システムである。

また、本発明が提供するさらに他の構成は、特に、同一基地局がもつ複数セクタの各セクタがそれぞれ同一のスロットタイミングで動作し、かつ各セクタが上記に記載される無線通信システムで動作することを特徴のひとつとする。

また、本発明が提供するさらに他の構成は、特に、複数の基地局が同期して同一のスロットタイミングで動作し、かつ各基地局が上述の無線通信システムで動作することを特徴のひとつとする。

本発明の第１の解決手段によると、
時分割で、かつ、チャネル毎に放射パターンを設定して、基地局と無線端末とで通信する無線通信方法であって、
基地局が、無指向性又はセクタに応じた指向性で無線端末に送信される共通パイロットチャネルと、複数のビームパターンのうちの特定のビームパターンで送信される個別パイロットチャネルと、該ビームパターンで無線端末にデータを送信するためのデータチャネルとを含む第１のスロットにおいて、該第１のスロットの前記共通パイロットチャネルを用いて同期を含む制御を行い、かつ、該第１のスロットの前記個別パイロットチャネルを用いて、無線端末の位置する方向のビームパターンを含む放射パターンでパイロット信号を送信するステップと、
該方向にいる無線端末が、パイロット信号を受信し、パイロット信号の受信品質に応じてデータレートを決定するステップと、
前記無線端末が、決定されたデータレートを要求するための信号を基地局に送信するステップと、
基地局が、該信号を受信し、要求されたデータレートに従い、前記第１のスロットから予め定められたスロット後の第２のスロットの前記データチャネルを用いて、前記パイロット信号を送信した方向と同じ方向のビームパターンを含む前記放射パターンで、データを前記無線端末に送信するステップと
を含む前記無線通信方法が提供される。

本発明の第２の解決手段によると、
時分割で、かつ、チャネル毎に放射パターンを設定して無線端末と通信する基地局であって、
無指向性若しくはセクタに応じた指向性、及び、ビームパターンを含む放射パターンのうち設定された放射パターンでパイロット信号及びデータを送受信するためのアレイアンテナと、
放射パターン及びビームの方向を設定するスケジューラ部と、
前記アレイアンテナを介して、無線端末から信号又はデータを受信する上りビーム制御部と、
前記上りビーム制御部により受信された信号又はデータを復調する復調器と、
無線端末へのデータを変調する変調器と、
前記アレイアンテナを介して、変調されたデータ又は信号を無線端末へ送信する下りビーム制御部と
を備え、
前記スケジューラ部は、ビームパターンで無線端末の位置する方向にパイロット信号を送信するための放射パターン情報を、前記下りビーム制御部に出力し、
前記下りビーム制御部は、無指向性又はセクタに応じた指向性で無線端末に送信される共通パイロットチャネルと、複数のビームパターンのうちの特定のビームパターンで送信される個別パイロットチャネルと、該ビームパターンで無線端末にデータを送信するためのデータチャネルとを含む第１のスロットにおいて、該第１のスロットの共通パイロットチャネルを用いて同期を含む制御を行い、かつ、該第１のスロットの個別パイロットチャネルを用いて、前記スケジューラ部からの放射パターン情報に従い、ビームパターンで無線端末の位置する方向のビームパターンを含む放射パターンでパイロット信号を送信し、
前記上りビーム制御部は、該方向にいる無線端末によりパイロット信号の受信品質に応じて決定され、送信されたデータレートを要求するための信号を、前記アレイアンテナを介して受信し、
前記復調器は、受信された信号を復調して要求されたデータレートを取得し、
前記スケジューラ部は、第１のスロットから予め定められた後に、前記放射パターン情報を前記下りビーム制御部に再度出力し、及び、無線端末へ送信するデータと前記復調器で取得されたデータレートを前記変調器へ出力し、
前記変調器は、第１のスロットから予め定められたスロット後の第２のスロットのデータチャネルを用いて、前記スケジューラ部からのデータレートに従い前記無線端末へのデータを変調し、及び、前記下りビーム制御部へ出力し、
前記下りビーム制御部は、前記スケジューラ部からの放射パターン情報に従い、パイロット信号を送信した方向と同じ方向のビームパターンを含む前記放射パターンで、前記変調器で変調された第２のスロットのデータチャネルのデータを、無線端末に送信する前記基地局が提供される。

本発明の第３の解決手段によると、
上述の基地局を複数備え、
複数の前記基地局は同一のスロットタイミングで動作し、かつ、各基地局が第１のスロットの個別パイロットチャネルでパイロット信号を送信する各ビームパターンで形成される放射パターンと、各基地局が第２のスロットのデータチャネルでデータを送信する各ビームパターンで形成される放射パターンが、同じパターンである無線通信システムが提供される。

本発明によると、基地局から移動局への下り回線で使用するデータレートを、アンテナ放射パターンに最も適したデータレートを使ってデータ送信を行うことができる。また、本発明によると、セルスループットの向上を目的とする。さらに、本発明によると、パケットデータの送信とパイロット信号の送信で同一の放射ビームパターンを使用することができる。

以下に、本実施の形態を説明するが、これに限定されるものではない。
（システム構成）
図８は、本実施の形態における無線通信システムの構成図である。また、下り回線用放射ビームパターンを示す。
無線通信システムは、基地局（ＡＰ）（８０１）と、移動局（ＡＴ）（８０２）を備える。なお、図では、基地局（８０１）、移動局（８０２）をひとつずつ示しているが、それぞれ複数備えてもよい。また、移動局（８０２）は、移動するものに限らず、無線により基地局（８０１）と通信可能な適宜の無線端末であってもよい。

基地局（８０１）は、共通パイロット信号（ＣＯＭＰＬＴ）についてオムニパターン（８１０）、すなわちどの方向に移動局（８０２）が存在しても、移動局（８０２）が受信可能な放射パターンで送信する。個別パイロット信号（ＢＰＬＴ）及びデータチャネル（ＤＡＴＡ）については、ビームパターン１（８１１）、ビームパターン２（８１２）などの狭ビーム化された個々の放射ビームパターン（８１１〜８２２）のうちのいずれかを用いて送信する。例えば、その送信対象の移動局（８０２）にとって最も適当な放射ビームパターン、すなわち移動局（８０２）のいるビームエリアに向けた放射ビームパターンで送信する。ここで、共通パイロット信号は、基地局（８０１）が管理する移動局（８０２）に対して送信されるものであり、一方、個別パイロット信号は、ある端末又は同じビーム方向にいる複数の端末に送信されるものである。

図１は、本実施の形態の基地局（８０１）の構成図である。
基地局（８０１）は、アレーアンテナ（１２０）と、高周波部（１２１）と、上りビーム制御部（ＲＬＢＦ）（１０４）と、復調器（ＤＥＭ）（１０５）と、下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（１０８）と、変調器（ＭＯＤ）（１０９）と、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（１１０）と、ネットワークインタフェース部（ＮＷ）（１１１）とを備える。また、アレーアンテナ（１２０）は、複数のアンテナ素子（１０１）を有する。高周波部（１２１）は、デュプレクサ（ＤＵＰ）（１０２）と、受信側高周波回路（ＲＸ）（１０３）と、送信側高周波回路（ＴＸ）（１０７）を有する。

まず、基地局（８０１）における上り回線について説明する。移動局（８０２）からの上り信号は、アレーアンテナ（１２０）のアンテナ素子（１０１）によって受信され、高周波部（１２１）のデュプレクサ（ＤＵＰ）（１０２）を通り、受信側高周波回路（ＲＸ）（１０３）に入力される。デュプレクサ（ＤＵＰ）（１０２）は、上り受信信号と下り送信信号の分離を行うもので、例えば、それぞれの信号を選択する帯域選択型フィルタで構成されるか、あるいはサーキュレータで構成されることができる。受信側高周波回路（ＲＸ）（１０３）は、アンテナ素子（１０１）からの信号を増幅、周波数変換等を行って所定の感度にした後、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号へ変換する。

アレーアンテナ（１２０）は複数のアンテナ素子（１０１）を備える。例えば、１２素子アレーアンテナを用いる場合、アレーアンテナ（１２０）は１２個のアンテナ素子（１０１）を備える。また、１２素子アレーアンテナを用いる場合は、高周波部（１２１）のデュプレクサ（ＤＵＰ）（１０２）、受信側高周波回路（ＲＸ）（１０３）及び送信側高周波回路（ＴＸ）（１０７）も各アレーアンテナに対応してそれぞれ１２個備える。従って、この場合、上りビーム制御部（ＲＬＢＦ）（１０４）は、１２個の受信側高周波回路（ＲＸ）（１０３）より各アンテナ素子（１０１）からの上り信号を入力する。また、下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（１０８）は、１２個の送信側高周波回路（ＴＸ）（１０７）に対して下り信号を出力する。

上りビーム制御部（ＲＬＢＦ）（１０４）は、１２個の受信側高周波回路（ＲＸ）（１０３）より上り信号を入力し、複数の移動局（８０２）に対して個別に上りビーム係数を生成し、ベクトル的に１２個の上り信号を合成することで、それぞれの移動局（８０２）に適した方向で受信を行う。あるいは、上りビーム制御部（ＲＬＢＦ）（１０４）は、複数の移動局（８０２）に対して全て同じビーム係数によって、１２個の上り信号をオムニパターンとして合成し受信を行う。上りビーム制御部（ＲＬＢＦ）（１０４）は、上記いずれかの方法により合成された上り信号を、復調器（ＤＥＭ）（１０５）に出力する。

復調器（ＤＥＭ）（１０５）は、内蔵される逆拡散器、ＲＡＫＥ合成器、復号器などによって移動局（８０２）毎に上り信号を復調する。さらに、この上りデータ信号は、ネットワークインタフェース部（ＮＷ）（１１１）に入力され、ネットワーク網に送出される。また、復調器（ＤＥＭ）（１０５）は、復調された上り信号の中に含まれる下りデータレート要求値及びエリア選択値を、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（１１０）に出力する。スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（１１０）が入力した下りデータレート要求値及びエリア選択値は、後述する下りスケジューリング動作に使用される。以上が上り回線についての説明である。

次に、基地局（８０１）における下り回線について説明する。ネットワークインタフェース部（ＮＷ）（１１１）がネットワーク網より入力した下りデータ信号は、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（１１０）に入力される。スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（１１０）は、復調器（ＤＥＭ）（１０５）より入力された下りデータレート要求値及びエリア選択値を基に、複数の移動局（８０２）の要求レート及び移動局（８０２）が存在するエリアを認識し、下りデータ信号を送信する際の放射ビームパターンを決定する。すなわち、ビームのスケジューリングを行う。なお、放射ビームパターンは、例えば、図８のようにあらかじめ定められた複数のビームパターンの中から選択することができる。スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（１１０）は、この時点ではどの移動局（８０２）に下りデータ信号を送信するかまでは決定しないでもよい。なぜなら、例えば、同じ放射ビームパターン配下に複数の移動局（８０２）が存在する場合があるためである。

次に、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（１１０）は、実際にその下りデータ信号を送信するスロットよりも以前のスロットで、放射ビームパターンに対応するビームパターン番号を、下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（１０８）に出力する。下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（１０８）は、入力されたビームパターン番号に対応する放射ビームパターンを使用して個別パイロット信号（ＢＰＬＴ）を移動局（８０２）に送信する。なお、その同じ放射ビームパターンを使用して送信する下りデータ信号のスロットと個別パイロット信号のスロットのオフセット（間隔）は、システム固有のパラメータとしてあらかじめ決めておくことができる。ここでは例として、そのオフセットを２スロットとし、下りデータ信号を送信する２スロット前のスロットで、下りデータ信号を送信する放射ビームパターンと同じ放射ビームパターンを使用して個別パイロット信号を送信する。なお、ビームパターン番号は、番号に限らず文字、角度などのビーム又はビームの方向を識別するための適宜の情報を用いることができる。

個別パイロット信号は、各移動局（８０２）への下り送信データが無い場合（アイドル時）でも、各ビームパターンを定期的に巡回して送出する。これは、例えば、移動局（８０２）がどのビームパターン配下にいるか、下りパケットデータが無い状態においても識別するためである。また、下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（１０８）は、個別パイロット信号とは別に、共通パイロット信号をオムニパターン（全移動局（８０２）に向けた放射パターン）にて送出する。なお、個別パイロット信号と共通パイロット信号は、後述するように、同じスロット内の別のタイミングにおいて時分割で送出される。

スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（１１０）は、個別パイロット信号に対して移動局（８０２）から送信され、及び、復調器（ＤＥＭ）（１０５）より入力された複数の移動局（８０２）の下りデータレート要求値を基に、例えば、プロポーショナルフェアネスあるいは代替の方法により、下りデータ信号を送信する対象の移動局（８０２）を決定する。すなわち、移動局（８０２）のスケジューリングを行う。そして、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（１１０）は、個別パイロット信号を送信したスロットの２スロット後に、その同じ放射ビームパターン番号を下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（１０８）に出力し、同じスロットにて下りデータ信号と下りデータレート要求値を変調器（ＭＯＤ）（１０９）に出力する。

変調器（ＭＯＤ）（１０９）は、内蔵する符号器、拡散器などによって、下りデータレート要求値のレートを用いて下りデータ信号を変調し、共通パイロット信号、個別パイロット信号、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）信号などを時分割多重して、下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（１０８）に出力する。

下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（１０８）は、スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）（１１０）より入力された放射ビームパターン番号を用いて、変調器（ＭＯＤ）（１０９）により時分割多重された下りデータ信号、個別パイロット信号などをビーム形成する。なお、下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（１０８）は、個別パイロット信号をビーム形成する際、放射ビームパターン番号に従い、Ｗａｌｓｈ直交符号を個別パイロット信号系列に対して掛ける。これは、移動局（８０２）において個別パイロット信号がどの放射ビームパターンで送出されたかを識別するためである。下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（１０８）にてビーム形成したそれらの信号は、１２個の下り信号となり、それぞれ１２個の送信側高周波回路（ＴＸ）（１０７）に対して出力される。それぞれの送信側高周波回路（ＴＸ）（１０７）は、下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）（１０８）より入力した下り信号をＤ／Ａ変換器によりアナログ信号に変換後、増幅、周波数変換等を行う。また、送信側高周波回路（ＴＸ）（１０７）は、デュプレクサ（ＤＵＰ）（１０２）を介してアレーアンテナ（１２０）を構成するアンテナ素子（１０１）に変換された下り信号を出力し、下り信号がアンテナ素子（１０１）より放射される。以上が下り回線についての説明である。

図２に、移動局（８０２）の構成図を示す。
移動局（８０２）は、アンテナ部（２０１）と、デュプレクサ（２０２）と、受信側高周波回路（ＲＸ）（２０３）と、復調器（ＤＥＭ）（２０４）と、受信品質測定部（２０５）と、ＤＲＣ推定部（２０６）と、エリア測定部（２０７）と、送信側高周波回路（ＴＸ）（２０８）と、変調器（ＭＯＤ）（２０９）と、ＰＣインタフェース部（２１０）とを備える。

まず、移動局（８０２）における下り回線について説明する。基地局（８０１）からの下り信号は、アンテナ部（２０１）によって受信され、デュプレクサ（ＤＵＰ）（２０２）を通り、受信側高周波回路（ＲＸ）（２０３）に入力される。受信側高周波回路（ＲＸ）（２０３）は、入力した下り信号を増幅、周波数変換等を行って所定の感度にした後、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号へ変換し、復調器（ＤＥＭ）（２０４）に出力する。復調器（ＤＥＭ）（２０４）は、内蔵される逆拡散器、ＲＡＫＥ合成器、復号器などによって下り信号を復調し、時分割多重化された下りデータ信号、個別パイロット信号、共通パイロット信号、ＭＡＣ信号などに分離する。復調器（ＤＥＭ）（２０４）により分離された下りデータ信号は、ＰＣインタフェース部（ＰＣ）に出力され、上位レイヤへと送信される。

また、復調器（ＤＥＭ）（２０４）は、分離された個別パイロット信号を、受信品質測定部（２０５）と、エリア測定部（２０７）とにそれぞれ出力する。受信品質測定部（２０５）は、入力された個別パイロット信号の受信品質（例えば、ＳＩＲ）を測定し、ＤＲＣ推定部（２０６）に出力する。ＤＲＣ推定部（２０６）は、入力された受信品質を基に下り回線に最も適したデータレート要求値を推定し、変調器（ＭＯＤ）（２０９）に出力する。また、エリア測定部（２０７）は、入力された個別パイロット信号のＷａｌｓｈ直交符号及び受信電力レベルより、自分がどのエリアに存在するかを判定し、そのエリア選択値を変調器（ＭＯＤ）（２０９）に出力する。

次に、移動局（８０２）における上り回線について説明する。上位レイヤからの上りデータ信号は、ＰＣインタフェース部（２１０）を通して変調器（ＭＯＤ）（２０９）に入力される。変調器（ＭＯＤ）（２０９）は、その上りデータ信号と、ＤＲＣ推定部（２０６）より出力される下りデータレート要求値と、エリア測定部（２０７）より出力されるエリア選択値を符号多重し、さらに、符号化・拡散し、変調して上り信号を生成する。送信側高周波回路（ＴＸ）（２０８）は、変調器（ＭＯＤ）（２０９）により生成された上り信号を入力し、内蔵するＤ／Ａ変換機によりアナログ信号に変換後、増幅、周波数変換等を行う。変換された信号は、デュプレクサ（ＤＵＰ）（２０２）を通り、アンテナ部（２０１）より放射される。

（時分割チャネルの構成）
図４は、本実施の形態の下り回線時分割チャネルの構成図である。
図は、横方向を時間としたときのある一つのスロットの下り回線時分割チャネル構成を示している。本実施の形態での下り回線時分割チャネルは、個々の移動局（８０２）向けの個別ビームパイロットチャネル（ＢＰＬＴ）（４０１）、全移動局（８０２）向けの共通ビームパイロットチャネル（ＣＯＭＰＬＴ）（４０２）、データチャネル（ＤＡＴＡ）（４０３）及びマックチャネル（ＭＡＣ）（４０４）を含む。

ここでの従来技術との違いのひとつは、例えば、パイロットチャネルが目的毎（個々の移動局向け（ＢＰＬＴ）及び全移動局向け（ＣＯＭＰＬＴ））に時分割に分かれているところである。基地局（８０１）は、これらの目的別パイロットチャネル（ＢＰＬＴ、ＣＯＭＰＬＴ）を送信する際、別の放射パターンを使用してそれぞれの方向に各パイロット信号を送信する。このように、本発明における基地局（８０１）は、スロット内の各チャネルの放射パターンが任意に設定、切替可能なアレイアンテナ基地局である。

ＣＯＭＰＬＴ（４０２）は、例えば、非同期状態、すなわち電源投入直後やその基地局（８０１）配下にハンドオフしてきた際などにおいて、同期を取るためや制御チャネルを受信する際のチャネル検波用などに用いられる。これらの動作は、特定の狭ビーム化された放射ビームパターン配下にいる移動局（８０２）のみが行う動作ではなく、全ての移動局（８０２）が必要な動作である。そのためＣＯＭＰＬＴ（４０２）は、オムニパターン、すなわち全方向の移動局（８０２）において受信が可能な（無指向性の）放射パターンにて送信される。一方、ＢＰＬＴ（４０１）は、狭ビーム化された放射ビームパターンにて送信される。

なお、アレイアンテナ機能を持たない従来のセルラーシステム基地局においては、各チャネルの放射パターンは常に一定である。これにアレイアンテナ機能を持たせた場合であっても、従来機能においてパイロットチャネルは、ＢＰＬＴ、ＣＯＭＰＬＴに分かれておらず同一のチャネルとなっており、常に一定である。すなわち、パイロットチャネルは、オムニパターンあるいはセクタパターンのいずれかで放射される。

一方、ＤＡＴＡチャネルは、移動局（８０２）の存在する方向に向けてスロット毎に放射パターンが決まるが、その放射ビームパターンは、パイロットチャネルとは異なるパターンを使用できる。従って、この場合、パイロットチャネルとデータチャネルの伝搬路条件が変わってしまう場合があり、データチャネルの受信品質を推定することが困難なことがある為、正しい下り送信データレートを選ぶことが不可能な場合があった。本実施の形態を用いることでこの点が改善される。

図５は、本実施の形態の下り回線スロットの放射ビーム割当の説明図である。
図は、横方向を時間としたときのスロットを示している。本実施の形態では、基地局（８０１）は、あるスロットＮ（５０４）のデータチャネル（ＤＡＴＡ）（５０２）の放射ビームパターンと、そのＡスロット前のスロットＮ−Ａ（５０３）の個別パイロットチャネル（ＢＰＬＴ）（５０１）の放射ビームパターンを同一の放射ビームパターンによって送信する。この放射ビームパターンは、基地局（８０１）で受信した移動局（８０２）からの下りデータレート要求値及びエリア選択値により基地局（８０１）内のスケジューラ部（１１０）で決定されるものである。これにより、パイロット受信品質と下りデータチャネルの受信品質が一致し、高い推定精度で下り送信データレートを決定することが可能となる。なお、Ａは個別パイロットチャネルを送出するスロットと下りデータチャネルを送出するスロットのオフセットを示す。例えば、オフセットが２スロットであればＡ＝２であり、下りデータチャネルを送出するスロットの２スロット前のスロットにおいて、同じ放射ビームパターンを用いて個別パイロットチャネルを送出するという動作となる。

なお、オフセットはスロットの間隔、個別パイロット信号を送信してからＤＲＣ要求を受信するまでの時間等に応じて予め決定されることができる。また、同一スロット内の共通パイロットチャネルと個別パイロットチャネルでは個別パイロットチャネルのほうを早いタイミングで送信することによりオフセットを小さくできることがある。

（基地局・移動局の動作）
図３は、本実施の形態のシーケンス図である。
図は、上から下に向かって時間の経過を示す。図及び以下の説明においては、基地局（以下、ＡＰと記す）（８０１）と移動局（以下、ＡＴと記す）（８０２）の１対について注目して説明する。

まず、ネットワークからの下りパケットデータ転送が無い状態、すなわちアイドル状態の動作（Ｓ３０３）を説明する。ＡＰ（８０１）は、個別パイロット信号を、放射ビームパターンを巡回的に切り替えながら放射する（Ｓ３２１）。例えば、図８に示すビームパターン１（８１１）〜１２（８２２）を順番に切り替えながら放射する。また、セクタ構成のＡＰ（８０１）においては各セクタに、ビームパターンを切り替えながら個別パイロット信号を放射する。例えば、図８に示すビームパターン１（８１１）〜４（８１４）を１セクタとする場合、各ビームパターンを繰り返し順番に切り替えて放射する。なお、この個別パイロット信号は、放射ビームパターンに対応するＷａｌｓｈ直交符号を掛けることで、ＡＴ（８０２）側においてその放射ビームパターンがどのビームパターンかを識別することが可能である。

ＡＴ（８０２）は、送信された個別パイロット信号を受信する（Ｓ３２１）。また、ＡＴ（８０２）は、エリア選択及び通信レート選択を行う（Ｓ３０１）。例えば、ＡＴ（８０２）は、Ｗａｌｓｈ直交符号を復号して、受信した個別パイロット信号のビームパターンすなわちビームエリア番号を識別する。また、ＡＴ（８０２）は、ＡＰ（８０１）より巡回的に切り替えて送信される複数の個別パイロット信号の中から、最も受信電力レベルの大きい個別パイロット信号を選択し、対応するビームエリア番号を選択することで、自己のいるエリアを認識する。さらに、ＡＴ（８０２）は、個別パイロット信号の受信品質（ＳＩＲ）を測定し、その下り受信品質に見合った下り回線送信レートを選択する。ＡＴ（８０２）は、選択されたビームエリア番号および下り回線送信レート要求をＡＰ（８０１）に対して送信する（Ｓ３２２）。なお、ステップＳ３０１及びＳ３２２の処理は、個別パイロット信号を受信した複数のＡＴ（８０２）により実行されることができる。

ＡＰ（８０１）は、ＡＴ（８０２）から送信されるそのビームエリア番号を基に、ＡＴ（８０２）がどのビームエリア配下に存在しているかを把握する。なお、ＡＰ（８０１）にＡＴ（８０２）が複数接続している場合においても同じである。ＡＰ（８０１）は、複数のＡＴ（８０２）から同時に又はほぼ同時に報告されるビームエリア番号を基に、どのＡＴ（８０２）がどのビームエリア配下に存在しているかを把握する。以上が、アイドル状態における動作（Ｓ３０３）の例であるが、ＡＴ（８０２）が、どのビームエリア配下に存在しているかを把握する動作は、アイドル状態（Ｓ３０３）から抜けて下り送信パケットが発生した状態においても全く同じであり、並行して行われる。

次に、下り送信パケットが発生した場合について説明する。
ＡＰ（８０１）は、ＮＷ（１１１）を介してネットワークから下りパケットデータを入力すると（Ｓ３３１）、そのパケットデータを一旦キューイングする（Ｓ３１１）。なお、ＡＴ（８０２）が複数接続している場合においては、データキューはＡＴ（８０２）毎に別々に存在し、例えば、下りパケットデータ送信先ＡＴ（８０２）に従い、ＡＴ（８０２）に対応したデータキューにキューイングする。ＮＷ（１１１）からの下りパケットデータは、別々のＡＴ（８０２）に対して同時に転送されてくる場合もある。また、下りパケットデータは、ＡＴ（８０２）に送信する速度よりも速くＮＷ（１１１）より転送されてくる場合もあるため、複数のＡＴ（８０２）のそれぞれのデータキューに同時に又はほぼ同時にデータが積まれることになる。

次に、ＡＰ（８０１）は、ビームスケジュールを行う（Ｓ３１２）。例えば、ＡＰ（８０１）は、複数のＡＴ（８０２）の中から、前述の処理（ステップＳ３２２）においてそれぞれのＡＴ（８０２）より送信された下り回線送信レート要求値（ＤＲＣ：Ｄａｔａ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を参照して、最もＤＲＣの高いＡＴ（８０２）のいるビームエリアを選択する。あるいは、ＡＰ（８０１）は、それ以前にＡＴ（８０２）と通信している場合において、下り回線の平均レート値（Ｒ）をＡＴ（８０２）毎に観測し、ＤＲＣ／Ｒの値を求めて、この結果が最も高いＡＴ（８０２）のいるビームエリアを選択する。すなわち、ＡＰ（８０１）は、プロポーショナルフェアネスの手法を用いてビームエリアを選択する。

なお、ＡＰ（８０１）は、例えば、ビームスケジュールする時間においてデータキューにデータが存在するＡＴ（８０２）が１台しかなければ、そのＡＴ（８０２）のいるビームエリアを選択する。また、ＡＰ（８０１）は、データキューにデータが存在するＡＴ（８０２）が複数あり、その全てのＡＴ（８０２）が同じビームエリアに存在する場合においても同様にその複数のＡＴ（８０２）のいるビームエリアを選択する。ただし、ＡＰ（８０１）は、ビームスケジュールをする時点においては、どのＡＴ（８０２）に向けてデータを送信するかまでは決定しないでもよい。あくまで、あるスロットにおける放射ビームパターンを決定する。

次に、ＡＰ（８０１）は、ビームスケジュール（Ｓ３１２）において選択した放射ビームエリアへ電波を出力するための放射ビームパターンを用いて、個別パイロット信号をＡＴ（８０２）に送信する（Ｓ３２３）。また、ＡＰ（８０１）は、同じスロットの共通パイロットチャネルを用いて同期を含む制御を行う。なお、この個別パイロット信号を送信するスロットと、ビームスケジュール（Ｓ３１２）において選択した同じ放射ビームパターンを用いて、後に下りパケットデータを送信するスロットとは別のスロットである。例えば、ＡＰ（８０１）は、個別パイロットを送信したスロットの２スロット後にその同じ放射ビームパターンを用いて下りパケットデータを送信する。その放射ビームパターンのスロット関係についての詳細は後述する。同様に、このスロット関係を保つことが重要な点についても後述する。

次に、ＡＴ（８０２）は、このビームスケジュール（Ｓ３１２）において選択した放射ビームパターンを用いてＡＰ（８０１）より送信された個別パイロット信号を受信する（Ｓ３２３）。また、ＡＴ（８０２）は、エリア選択及び通信レート選択を行う（Ｓ３０２）。例えば、ＡＴ（８０２）は、Ｗａｌｓｈ直交符号を復号してビームパターンすなわちビームエリア番号を識別する。さらに、ＡＴ（８０２）は、個別パイロット信号の受信品質（ＳＩＲ）を測定し、その下り受信品質に見合った下り回線送信レートを選択する。ＡＴ（８０２）は、ビームエリア番号及び下り回線送信レート要求をＡＰ（８０１）に対して送信する（Ｓ３２４）。これらＡＴ（８０２）の動作は、アイドル時動作（Ｓ３０３）と同様であり、ＡＴ（８０２）側においては、特に、アイドル時か否かの判断は行わなくてもよい。なお、ＡＴ（８０２）が同じビームエリアに複数存在する場合においては、このビームエリア番号及び下り回線送信レート要求の送信（Ｓ３２４）は、該当する複数のＡＴ（８０２）が行う。

次に、ＡＰ（８０１）は、移動局スケジュールを行う（Ｓ３１３）。例えば、ＡＰ（８０１）は、ビームスケジュール（Ｓ３１２）において選択した放射ビームパターンを用いて、ステップＳ３２３で送信した個別パイロット信号に対応する下り回線送信レート要求値（ＤＲＣ）を複数のＡＴ（８０２）から受信する（Ｓ３２４）。ＡＰ（８０１）は、それら複数のＡＴ（８０２）の中から、最もＤＲＣの高いＡＴ（８０２）を選択する。あるいは、ＡＰ（８０１）は、それ以前にＡＴ（８０２）と通信している場合において下り回線の平均レート値（Ｒ）をＡＴ（８０２）毎に観測し、ＤＲＣ／Ｒの値を求め、その結果がの最も高いＡＴ（８０２）を選択する。すなわち、ＡＰ（８０１）は、プロポーショナルフェアネスの手法を用いてＡＴ（８０２）を選択する。なお、ＡＰ（８０１）は、移動局スケジュールする時間においてデータキューにデータが存在するＡＴ（８０２）が１台しかなければ、そのＡＴ（８０２）を選択する。

ＡＰ（８０１）は、選択したＡＴ（８０２）が送信した要求レート値に従って、そのレートに対応する変調方式・符号化率を使用してそのＡＴ（８０２）向けの下りパケットを生成する。ＡＰ（８０１）は、ステップＳ３２３で送出した個別パイロット信号と同じ放射ビームパターンを用いて、下りパケットを送信する（Ｓ３２５）。これにより、下り回線送信レートを選択する際に用いる個別パイロット信号の受信品質と、実際の下りデータチャネル受信時の受信品質が一致し、高い推定精度で下り送信データレートを決定することが可能となる。なお、上述のステップＳ３１２〜Ｓ３２５の処理は、データキューにデータがある場合には繰返し実行することができる。

（下り回線スロットの構成）
図６は、本実施の形態の下り回線スロット毎の放射ビーム対応の説明図である。
図は、横方向を時間としたときの複数のスロット（Ｎ−４、Ｎ−３、・・・、Ｎ）（６０１〜６０５）を示している。この例では、同じ放射ビームパターンを用いて送出する個別パイロットチャネルのスロットと下りデータチャネルのスロットのオフセットが２スロットである場合の、各スロットにおける放射ビームパターンの対応を示している。なお、オフセットは２スロットに限らず、適宜のスロット数であってもよい。スロットＮ−２（６０３）におけるデータチャネル（６２１）の放射ビームパターンは、スロットＮ−４（６０１）における個別パイロットチャネル（６１１）の放射ビームパターンと同一のビームパターン（例えば、ビームパターン１）で送信される。同様に、スロットＮ−１（６０４）におけるデータチャネル（６２２）とスロットＮ−３（６０２）における個別パイロットチャネル（６１２）は、同一のビームパターン（例えば、ビームパターン２）で送信される。スロットＮ（６０５）におけるデータチャネル（６２３）とスロットＮ−２（６０３）における個別パイロットチャネル（６１３）の放射ビームパターンが同一のビームパターン（例えば、ビームパターン３）で送信される。このように、各スロットにデータチャネルと個別パイロットチャネルは、２スロットずれて対応する。さらに、各スロット毎のデータチャネル同士は、別々の放射ビームパターンを使用してもその対応関係は保持される。これにより、パイロット受信品質と下りデータチャネルの受信品質が一致し、高い推定精度で下り送信データレートを決定することが可能となる。また、各スロットの動的なビームパターン割当、移動局割当が可能となることで、セルスループットの向上を図ることができる。

図７は、本実施の形態における下り回線スロットとＡＴ（８０２）の動作との対応の説明図である。
図は、横方向を時間としたときの下り回線（７１１）とＡＴ（８０２）の動作（７１２）を示している。なお、この図は、同じ放射ビームパターンを用いて送出する個別パイロットチャネルのスロットと下りデータチャネルのスロットのオフセットが２スロットである場合の図である。下り回線（７１１）のスロットＮ（７０３）におけるデータチャネル（７２２）の放射ビームパターンと、スロットＮ−２（７０１）における個別パイロットチャネル（７２１）の放射ビームパターンは、同一の放射ビームパターンで送信される。ＡＴ（８０２）は、スロットＮ−２（７０１）の個別パイロットチャネル（７２１）を受信し、受信品質測定部（２０５）によりその受信品質測定を行う（７３１）。ＡＴ（８０２）のＤＲＣ推定部（２０６）は、その受信品質より伝搬路推定を行い、その下り回線伝搬路に見合う適切な下り回線データレート値を選択する。

次に、ＡＴ（８０２）は、その下り回線データレートに対応する識別子を用いてＡＰ（８０１）に対してその下り回線送信データレートを要求する（７３２）。ＡＰ（８０１）は、その要求レート値にしたがって、そのレートに対応する変調方式・符号化率を使用してＡＴ（８０２）向けの下りパケットを生成し、先にスロットＮ−２（７０１）にて送出した個別パイロットチャネル（７２１）と同様の放射ビームパターンを用いて下りデータチャネル（７２２）を送信する。ＡＴ（８０２）は、下り回線送信データレートを要求した（７３２）ときのレートを用いて、下りデータチャネル（７２２）を受信し、復調する（７３３）。これにより、下りチャネル伝搬路推定と実際の下りデータチャネルの受信品質が一致し、高い推定精度で下り送信データレートを決定することが可能となる。

（セクタ構成の基地局）
ＡＰ（８０１）は、セクタ構成とすることもできる。セクタ構成化されたＡＰ（８０１）においては、ある複数のビームパターンを用いて１つのセクタを構成する。例えば、図８のビームパターン１〜４（８１１〜８１４）をセクタ１、ビームパターン５〜８（８１５〜８１８）をセクタ２、ビームパターン９〜１２（８１９〜８２２）をセクタ３という組み合わせのように構成できる。ＡＰ（８０１）がセクタ構成される場合、各セクタについて図１のようなブロック構成がそれぞれ独立して存在する。あるいは、一部を共用して構成する。各セクタは、それぞれ独立のスケジューラが存在し、それぞれのセクタが同時に図４に示すようなチャネル構成を用いて、ＢＰＬＴ、ＤＡＴＡなどを送信する。なお、上述の基地局は、共通パイロットチャネルをオムニパターンで送信しているが、セクタに応じた指向性で送信してもよい。

ここで重要なことのひとつは、各セクタのＢＰＬＴ、ＤＡＴＡが図５の関係性、すなわちＢＰＬＴと、ＢＰＬＴのＡスロット後のＤＡＴＡチャネルが同じ放射ビームパターンを用いて送信されるという関係性を保つことである。例えば、個別パイロットチャネルを各セクタにより図８のビームパターン１、ビームパターン５、ビームパターン９、で形成される放射パターンで送信した場合、Ａスロット後に送信するデータチャネルもビームパターン１、５、９を用いて送信する。なぜなら、各セクタが送信に用いる放射ビームパターンは、狭ビーム化されているもののサイドローブ、すなわち他の方向に対してもある程度の干渉を発生している。あるいは、建物などの反射により他の方向に反射するため、他のセクタに対しても干渉が発生しておいる。そのため、図５に示すような関係性が保たれなければ、ＡＴ（８０２）において受信する個別パイロット（ＢＰＬＴ）の受信品質と、データチャネル（ＤＡＴＡ）の受信品質が異なる品質になるためである。例えば、個別パイロット信号をビームパターン１、５、９で形成される放射パターンで送信し、データチャネルをビームパターン１、５、１２で形成される放射パターンで送信されたとすると、ビームパターン１は１２からの干渉が強くなり、個別パイロット信号を送信したときの受信品質と異なる品質になることがある。すなわち、各セクタのＢＰＬＴ、ＤＡＴＡチャネルが図５に示す関係性を保つことにより、放射パターンが一致して、下りチャネル伝搬路推定と実際の下りデータチャネルの受信品質が一致し、高い推定精度で下り送信データレートを決定することが可能となる。このことは、隣接するＡＰ（８０１）からの干渉についても同様のことがいえる。

（複数の基地局の構成）
図９は、本実施の形態における複数の基地局の構成図である。
ＡＰ１（９０１）及びＡＰ２（９０２）は、それぞれのビームエリアが重なっており、そのエリア端においてはそれぞれが干渉を発生している。ここで、各ＡＰもしくは各ＡＰを構成する各セクタのＢＰＬＴ、ＤＡＴＡが、図５に示す関係性、すなわちＢＰＬＴと、ＢＰＬＴのＡスロット後のＤＡＴＡチャネルが同じ放射ビームパターンを用いて送信されるという関係性を保つ。なぜなら、各ＡＰもしくは各ＡＰを構成する各セクタが送信に用いる放射ビームパターンは、隣接する互いのＡＰに対して干渉を発生している。あるいは、建物などの反射により隣接する互いのＡＰの方向に反射するため干渉が発生している。そのため、図５に示すような関係性が保たれなければ、ＡＴにおいて受信する個別パイロット（ＢＰＬＴ）の受信品質と、データチャネル（ＤＡＴＡ）の受信品質が異なる品質になってしまうためである。例えば、ＢＰＬＴを送信する際のＡＰ１（９０１）のビームパターンと、ＡＰ２（９０２）のビームパターンで形成される放射パターンと、ＤＡＴＡを送信させる際のビームパターンの放射パターンを一致させる。

なお、図５に示すオフセットＡの値を各ＡＰ、各セクタで同じ値を用いれば各ＡＰ、各セクタからの放射パターンは一致する。すなわち、各ＡＰもしくは各ＡＰを構成する各セクタのＢＰＬＴ、ＤＡＴＡチャネルが図５の関係性を保つことにより、下りチャネル伝搬路推定と実際の下りデータチャネルの受信品質が一致し、高い推定精度で下り送信データレートを決定することが可能となる。

セルラ通信を行う基地局、複数のアンテナを具備するアレイアンテナ型の無線装置、時分割にビームを形成しパケット送信する基地局及び、無線通信システムに関する産業に利用可能である。

本実施の形態の基地局装置の構成図。 本実施の形態の移動局装置の構成図。 本実施の形態の流れ図。 本実施の形態の時分割チャネル構成図。 本実施の形態の下り回線スロットの放射ビーム割当の説明図。 本実施の形態の下り回線スロット毎の放射ビーム対応の説明図。 本実施の形態の下り回線スロットとＡＴ動作の対応の説明図。 無線通信システムの説明図。 本実施の形態の複数の基地局の構成図。

符号の説明

１０１ アンテナ素子
１０２ デュプレクサ（ＤＵＰ）
１０３ 受信側高周波回路（ＲＸ）
１０４ 上りビーム制御部（ＲＬＢＦ）
１０５ 復調器（ＤＥＭ）
１０７ 送信側高周波回路（ＴＸ）
１０８ 下りビーム制御部（ＦＬＢＦ）
１０９ 変調器（ＭＯＤ）
１１０ スケジューラ部（ＳＣＨＥＤ）
１１１ ネットワークインタフェース部（ＮＷ）
１２０ アレーアンテナ
１２１ 高周波部
２０１ アンテナ部
２０２ デュプレクサ（ＤＵＰ）
２０３ 受信側高周波回路（ＲＸ）
２０４ 復調器（ＤＥＭ）
２０５ 受信品質測定部
２０６ ＤＲＣ推定部
２０７ エリア測定部
２０８ 送信側高周波回路（ＴＸ）
２０９ 変調器（ＭＯＤ）
２１０ ＰＣインタフェース部（ＰＣ）
４０１ 個々の移動局向け個別ビームパイロットチャネル（ＢＰＬＴ）
４０２ 全移動局向け共通ビームパイロットチャネル（ＣＯＭＰＬＴ）
４０３ データチャネル（ＤＡＴＡ）
４０４ マックチャネル（ＭＡＣ）
８０１ 基地局（ＡＰ）
８０２ 移動局（ＡＴ）
８１０ オムニパターンの放射パターン
８１１〜８２２ ビームパターン１〜１２の放射パターン
９０１ 基地局１（ＡＰ１）
９０２ 基地局２（ＡＰ２）
９０３ 移動局（ＡＴ）

Claims (10)

1. 時分割で、かつ、チャネル毎に放射パターンを設定して、基地局と無線端末とで通信する無線通信方法であって、
   基地局からの複数のビームパターンにはビームパターン毎にパターンを識別するための識別情報が与えられており、
   基地局が、該識別情報に従い、無線端末においてビームパターンを識別するための符号化をおこなって該ビームパターンで第１個別パイロット信号を送出するステップと、
   無線端末が、受信された第１個別パイロット信号の符号より、該無線端末が存在するエリアを判定するステップと、
   無線端末が、判定されたエリア判定情報を基地局に送信するステップと、
   基地局が、該エリア判定情報に従い、無線端末の位置する方向を把握するステップと、
   基地局が、無指向性又はセクタに応じた指向性で無線端末に送信される共通パイロットチャネルと、複数のビームパターンのうちの特定のビームパターンで送信される個別パイロットチャネルと、該ビームパターンで無線端末にデータを送信するためのデータチャネルとを含む第１のスロットにおいて、該第１のスロットの前記共通パイロットチャネルを用いて同期を含む制御を行い、かつ、該第１のスロットの前記個別パイロットチャネルを用いて、該エリア判定情報に従い把握された無線端末の位置する方向のビームパターンを含む放射パターンで第２個別パイロット信号を送信するステップと、
   該方向にいる無線端末が、第２個別パイロット信号を受信し、第２個別パイロット信号の受信品質に応じてデータレートを決定するステップと、
   前記無線端末が、決定されたデータレートを要求するための信号を基地局に送信するステップと、
   基地局が、該信号を受信し、要求されたデータレートに従い、前記第１のスロットから予め定められたスロット後の第２のスロットの前記データチャネルを用いて、前記第２個別パイロット信号を送信した方向と同じ放射パターンで、データを前記無線端末に送信するステップと
   を含む前記無線通信方法。
2. 前記基地局は、複数のセクタを有し、
   各セクタは同一のスロットタイミングで動作し、かつ、各セクタが第１のスロットの個別パイロットチャネルで第２個別パイロット信号を送信する各ビームパターンで形成される放射パターンと、各セクタが第２のスロットのデータチャネルでデータを送信する各ビームパターンで形成される放射パターンが、同じパターンである請求項１に記載の無線通信方法。
3. 前記第１のスロットと前記第２のスロットの間隔が、各セクタで同じ間隔である請求項２に記載の無線通信方法。
4. 複数の基地局が同一のスロットタイミングで動作し、かつ、各基地局が第１のスロットの個別パイロットチャネルで第２個別パイロット信号を送信する各ビームパターンで形成される放射パターンと、各基地局が第２のスロットのデータチャネルでデータを送信する各ビームパターンで形成される放射パターンが、同じパターンである請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信方法。
5. 前記第１のスロットと前記第２のスロットの間隔は、各基地局で同じ間隔である請求項４に記載の無線通信方法。
6. 時分割で、かつ、チャネル毎に放射パターンを設定して無線端末と通信する基地局であって、
   無指向性若しくはセクタに応じた指向性、及び、ビームパターンを含む放射パターンのうち設定された放射パターンでパイロット信号及びデータを送受信するためのアレイアンテナと、
   放射パターン及びビームの方向を設定するスケジューラ部と、
   前記アレイアンテナを介して、無線端末から信号又はデータを受信する上りビーム制御部と、
   前記上りビーム制御部により受信された信号又はデータを復調する復調器と、
   無線端末へのデータを変調する変調器と、
   前記アレイアンテナを介して、変調されたデータ又は信号を無線端末へ送信する下りビーム制御部と
   を備え、
   複数のビームパターンにはビームパターン毎にパターンを識別するための識別情報が与えられており、
   該識別情報に従い、無線端末においてビームパターンを識別するための符号化をおこなって該ビームパターンで第１個別パイロット信号を送出し、
   無線端末が第１個別パイロット信号の符号より判定した該無線端末が存在するエリアを示すエリア判定情報を受信し、
   該エリア判定情報に従い、無線端末の位置する方向を把握し、
   前記スケジューラ部は、該エリア判定情報に従い把握された無線端末の位置する方向にビームパターンでパイロット信号を送信するための放射パターン情報を、前記下りビーム制御部に出力し、
   前記下りビーム制御部は、無指向性又はセクタに応じた指向性で無線端末に送信される共通パイロットチャネルと、複数のビームパターンのうちの特定のビームパターンで送信される個別パイロットチャネルと、該ビームパターンで無線端末にデータを送信するためのデータチャネルとを含む第１のスロットにおいて、該第１のスロットの共通パイロットチャネルを用いて同期を含む制御を行い、かつ、該第１のスロットの個別パイロットチャネルを用いて、前記スケジューラ部からの放射パターン情報に従い、エリア判定情報に従い把握された無線端末の位置する方向のビームパターンを含む放射パターンで第２個別パイロット信号を送信し、
   前記上りビーム制御部は、該方向にいる無線端末により第２個別パイロット信号の受信品質に応じて決定され、送信されたデータレートを要求するための信号を、前記アレイアンテナを介して受信し、
   前記復調器は、受信された信号を復調して要求されたデータレートを取得し、
   前記スケジューラ部は、第１のスロットから予め定められた後に、前記放射パターン情報を前記下りビーム制御部に再度出力し、及び、無線端末へ送信するデータと前記復調器で取得されたデータレートを前記変調器へ出力し、
   前記変調器は、第１のスロットから予め定められたスロット後の第２のスロットのデータチャネルを用いて、前記スケジューラ部からのデータレートに従い前記無線端末へのデータを変調し、及び、前記下りビーム制御部へ出力し、
   前記下りビーム制御部は、前記スケジューラ部からの放射パターン情報に従い、パイロット信号を送信した方向と同じ放射パターンで、前記変調器で変調された第２のスロットのデータチャネルのデータを、無線端末に送信する前記基地局。
7. 前記基地局は、複数のセクタを有し、
   各セクタは同一のスロットタイミングで動作し、かつ、各セクタが第１のスロットの個別パイロットチャネルで第２個別パイロット信号を送信する各ビームパターンで形成される放射パターンと、各セクタが第２のスロットのデータチャネルでデータを送信する各ビームパターンで形成される放射パターンが、同じパターンである請求項６に記載の基地局。
8. 前記第１のスロットと前記第２のスロットの間隔が、各セクタで同じ間隔である請求項７に記載の基地局。
9. 請求項６乃至８のいずれかに記載の基地局を複数備え、
   複数の前記基地局は同一のスロットタイミングで動作し、かつ、各基地局が第１のスロットの個別パイロットチャネルで第２個別パイロット信号を送信する各ビームパターンで形成される放射パターンと、各基地局が第２のスロットのデータチャネルでデータを送信する各ビームパターンで形成される放射パターンが、同じパターンである無線通信システム。
10. 前記第１のスロットと前記第２のスロットの間隔は、各基地局で同じ間隔である請求項９に記載の無線通信システム。

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