JP2012095096A - 通信装置及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナの送信指向性を制御するための送信ウェイトの精度を向上させることが可能な技術を提供する。
【解決手段】ウェイト処理部２０の送信ウェイト処理部２１は、送信ウェイトを送信信号に設定する場合に、当該送信ウェイトの算出に使用された第１既知信号よりも後に複数のアンテナで受信されるとともに、当該第１既知信号とは異なる送信周波数帯域で送信される第２既知信号が存在する際には、当該第２既知信号についての受信タイミングの遅延量を用いて当該送信ウェイトを補正する。そして、送信ウェイト処理部２１は、補正後の送信ウェイトを送信信号に設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数のアンテナを用いて通信を行う通信技術に関する。

従来から無線通信に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、ＬＴＥ（Long Term Evolution）に関する技術が開示されている。ＬＴＥは、「Ｅ−ＵＴＲＡ」とも呼ばれている。

特開２００８−０９９０７９号公報

特許文献１にも記載されているように、ＬＴＥ等の通信システムにおいては、複数のアンテナから成るアレイアンテナの指向性を適応的に制御するアダプティブアレイアンテナ方式が採用されることがある。通信装置が、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて通信相手装置と通信する際には、アレイアンテナの送信指向性を制御するための送信ウェイトが算出される。そして、通信装置は、算出した送信ウェイトを、アレイアンテナから送信される送信信号に設定する。このような通信装置の送信性能を向上するためには、送信ウェイトの精度を向上させることが望まれる。

そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、複数のアンテナの送信指向性を制御するための送信ウェイトの精度を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る通信装置は、通信相手装置と通信する通信装置であって、複数のアンテナと、前記複数のアンテナが受信する、前記通信相手装置からの既知信号に基づいて、当該複数のアンテナの送信指向性を制御するための送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを、当該複数のアンテナが送信する送信信号に設定するウェイト処理部と、前記既知信号の受信タイミングの遅延量を求める遅延量取得部とを備え、前記ウェイト処理部は、前記送信ウェイトを前記送信信号に設定する場合に、当該送信ウェイトの算出に使用された前記既知信号である第１既知信号よりも後に前記複数のアンテナで受信される、当該第１既知信号とは異なる送信周波数帯域で送信される前記既知信号である第２既知信号が存在する際には、当該第２既知信号についての前記遅延量を用いて当該送信ウェイトを補正し、補正後の当該送信ウェイトを前記送信信号に設定する。

また、本発明に係る通信装置の一態様では、前記ウェイト処理部は、前記第２既知信号についての前記遅延量が、前記第１既知信号についての前記遅延量よりも大きい場合には、前記送信信号の送信距離が大きくなるように前記送信ウェイトを補正する。

また、本発明に係る通信装置の一態様では、前記ウェイト処理部は、前記第２既知信号についての前記遅延量が、前記第１既知信号についての前記遅延量よりも大きい場合には、前記送信信号の送信距離が大きくなり、かつ前記複数のアンテナの送信指向性に関するビームの幅が大きくなるように前記送信ウェイトを補正する。

また、本発明に係る通信装置の一態様では、前記ウェイト処理部は、前記第２既知信号についての前記遅延量が、前記第１既知信号についての前記遅延量よりも小さい場合には、前記送信信号の送信距離が小さくなるように前記送信ウェイトを補正する。

また、本発明に係る通信装置の一態様では、前記ウェイト処理部は、前記第２既知信号についての前記遅延量が、前記第１既知信号についての前記遅延量よりも小さい場合には、前記送信信号の送信距離が小さくなり、かつ前記複数のアンテナの送信指向性に関するビームの幅が大きくなるように前記送信ウェイトを補正する。

また、本発明に係る通信装置の一態様では、前記既知信号の送信に使用することが可能な周波数帯域は複数の部分周波数帯域に区分され、前記既知信号の送信周波数帯域は、前記複数の部分周波数帯域のいずれか一つに順次設定される。

また、本発明に係る通信装置の一態様では、前記ウェイト処理部は、前記第１既知信号に基づいて算出した送信ウェイトを、前記第１既知信号とは異なる送信周波数帯域で送信される前記第２既知信号についての前記遅延量を用いて補正し、補正後の当該送信ウェイトを、前記第１既知信号の送信周波数帯域に含まれる周波数帯域の前記送信信号に設定する。

また、本発明に係る通信方法は、複数のアンテナを用いて通信相手装置と通信する通信方法であって、（ａ）前記複数のアンテナが受信する、前記通信相手装置からの既知信号に基づいて、前記複数のアンテナの送信指向性を制御するための送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを、前記複数のアンテナが送信する送信信号に設定する工程と、（ｂ）前記既知信号の受信タイミングの遅延量を求める工程とを備え、前記工程（ａ）において前記送信ウェイトを前記送信信号に設定する場合に、当該送信ウェイトの算出に使用された前記既知信号である第１既知信号よりも後に前記複数のアンテナで受信される、当該第１既知信号の送信周波数帯域とは異なる前記既知信号である第２既知信号が存在する際には、当該第２既知信号についての、前記工程（ｂ）で求められた前記遅延量を用いて当該送信ウェイトを補正し、補正後の当該送信ウェイトを前記送信信号に設定する。

本発明によれば、送信ウェイトの精度が向上する。

実施の形態に係る基地局を備える通信システムの構成を示す図である。 実施の形態に係る基地局の構成を示す図である。 実施の形態に係る制御部の構成を示す図である。 実施の形態に係る受信ウェイト処理部の構成を示す図である。 実施の形態に係るＴＤＤフレームの構成を示す図である。 ＴＤＤフレームの構成の種類を示す図である。 実施の形態に係るＴＤＤフレームの構成の詳細を示す図である。 ＳＲＳ送信帯域の周波数ホッピングを示す図である。 送信信号に対する送信ウェイトの設定方法を説明するための図である。 送信ウェイトの補正方法を説明するための図である。 アレイアンテナの送信指向性に関するビームの一例を示す図である。 アレイアンテナの送信指向性に関するビームの一例を示す図である。 アレイアンテナの送信指向性に関するビームの一例を示す図である。 アレイアンテナの送信指向性に関するビームの一例を示す図である。

図１は本実施の形態に係る通信装置を備える通信システム１００の構成を示す図である。本実施の形態に係る通信装置は、例えば、通信端末と通信する基地局である。以後、本実施の形態に係る通信装置を「基地局１」と呼ぶ。

通信システム１００は、例えば、複信方式としてＴＤＤ（Time Division Duplexing）方式が採用されたＬＴＥであって、複数の基地局１を備えている。各基地局１は、複数の通信端末２と通信を行う。ＬＴＥでは、下り通信ではＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式が使用され、上り通信ではＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access）方式が使用される。したがって、基地局１から通信端末２への送信にはＯＦＤＭＡ方式が使用され、通信端末２から基地局１への送信にはＳＣ−ＦＤＭＡ方式が使用される。ＯＦＤＭＡ方式では、互いに直交する複数のサブキャリアが合成されたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号が使用される。

図１に示されるように、各基地局１のサービスエリア１ａは、周辺基地局１のサービスエリア１ａと部分的に重なっている。複数の基地局１は、図示しないネットワークに接続されており、当該ネットワークを通じて互いに通信可能となっている。ネットワークには図示しないサーバ装置が接続されており、各基地局１は、ネットワークを通じてサーバ装置と通信可能となっている。

図２は各基地局１の構成を示す図である。各基地局１は、時間軸と周波数軸とからなる２次元で特定される無線リソースを複数の通信端末２のそれぞれに個別に割り当てることによって、当該複数の通信端末２と同時に通信することが可能となっている。各基地局１は、送受信アンテナとしてアレイアンテナを有し、アダプティブアレイアンテナ方式を用いてアレイアンテナの指向性を制御することが可能である。

図２に示されるように、基地局１は、無線通信部１０と、複数のＤ／Ａ変換部１４と、複数のＡ／Ｄ変換部１５と、制御部１６とを備えている。

制御部１６は、例えばＣＰＵ、ＤＳＰ及びメモリなどで構成されており、基地局１の動作を統括的に制御する。制御部１６は、基地局１が接続されたネットワークからのビットデータ等を含むベースバンドの送信信号を生成して複数のＤ／Ａ変換部１４に出力する。また制御部１６は、複数のＡ／Ｄ変換部１５から出力される受信信号に含まれる、通信端末２が生成したビットデータを再生する。制御部１６で再生されたビットデータのうち、ネットワーク向けのビットデータは、基地局１からネットワークに送信される。

無線通信部１０は、複数のアンテナ１３ａから成るアレイアンテナ１３と、複数の送信部１１と、複数の受信部１２とを備えている。各アンテナ１３ａは、通信端末２からの送信信号を受信する。複数のアンテナ１３ａでの受信信号は、複数の受信部１２にそれぞれ入力される。また、複数の送信部１１が出力する送信信号は複数のアンテナ１３ａにそれぞれ入力される。これにより、各アンテナ１３ａから信号が無線送信される。

各Ｄ／Ａ変換部１４は、制御部１６から入力される、デジタル形式のベースバンドの送信信号をアナログ形式のベースバンドの送信信号に変換して出力する。複数の送信部１１には、複数のＤ／Ａ変換部１４から出力される送信信号がそれぞれ入力される。各送信部１１は、入力されたベースバンドの送信信号を搬送帯域の送信信号に変換して出力する。

各受信部１２は、入力される搬送帯域の受信信号をベースバンドの受信信号に変換して出力する。複数のＡ／Ｄ変換部１５には、複数の受信部１２から出力されるアナログ形式の受信信号がそれぞれ入力される。各Ａ／Ｄ変換部１５は、入力されるアナログ形式の受信信号をデジタル形式の受信信号に変換して出力する。

図３は制御部１６の主要な構成を示すブロック図である。図３に示されるように、制御部１６は、ウェイト処理部２０と、送信信号生成部２３と、無線リソース割り当て部２４と、受信データ取得部２５とを備えている。さらに制御部１６は、複数のＩＤＦＴ部２６と、複数のＤＦＴ部２７と、遅延量取得部２８とを備えている。

複数のＡ／Ｄ変換部１５から出力される受信信号は、複数のＤＦＴ部２７にそれぞれ入力される。各ＤＦＴ部２７は、入力される受信信号に対して離散フーリエ変換（DFT：Discrete Fourier Transform）を行う。これにより、各ＤＦＴ部２７では、入力された受信信号を構成する複数のサブキャリアにそれぞれ対応する複数の複素信号（複素シンボル）が得られる。以後、ＤＦＴ部２７で得られる複素信号を「受信複素信号」と呼ぶ。また、ＤＦＴ部２７で得られる複数の複素信号を「受信複素信号列」と呼ぶ。各ＤＦＴ部２７で得られた受信複素信号列は、ウェイト処理部２０に入力される。

送信信号生成部２３は、ネットワークからのビットデータを含む、通信端末２に向けたビットデータを生成し、当該ビットデータに対して、符号化処理及びスクランブル処理を行う。そして、送信信号生成部２３は、処理後のビットデータを、ＯＦＤＭ信号を構成する複数のサブキャリアに対応する、ＩＱ平面上での複数の複素信号に変換してウェイト処理部２０に入力する。以後、送信信号生成部２３で生成される複素信号を「送信複素信号」と呼ぶ。また、送信信号生成部２３で生成される複数の複素信号を「送信複素信号列」と呼ぶ。

ウェイト処理部２０は、通信端末２からの既知信号に基づいて、アレイアンテナ１３の送信指向性を制御するための送信ウェイトと、アレイアンテナ１３の受信指向性を制御するための受信ウェイトとを算出する。ウェイト処理部２０は、送信ウェイトを算出する送信ウェイト処理部２１と、受信ウェイトを算出する受信ウェイト処理部２２とを備えている。

受信ウェイト処理部２２は、各アンテナ１３ａでの受信信号、つまり、各ＤＦＴ部２７から出力される受信複素信号列に設定する受信ウェイトを、例えばＭＭＳＥ（最小二乗誤差法）を用いて算出する。受信ウェイトは、通信端末２からの送信信号に含まれる既知の複素信号に基づいて算出することができる。

受信ウェイト処理部２２は、入力された複数の受信複素信号列のそれぞれについて、当該受信複素信号列を構成する複数の受信複素信号のそれぞれに対して、対応する受信ウェイトを設定（複素乗算）する。そして、受信ウェイト処理部２２は、複数の受信複素信号列に含まれる、同一のサブキャリアについての受信ウェイト設定後の複数の受信複素信号を加算する。これにより、アレイアンテナ１３の受信指向性に関するビーム、つまり複数のアンテナ１３ａ全体での受信指向性に関するビームが、特定の通信端末２からの１つのサブキャリア（希望波）に向けられるようになり、当該１つのサブキャリアについての希望複素信号を取得することができる。つまり、複数の受信複素信号列に含まれる、同一のサブキャリアについての受信ウェイト設定後の複数の受信複素信号を足し合わせて得られる新たな複素信号では、干渉成分が除去されており、当該新たな複素信号が希望複素信号として取得される。受信ウェイト処理部２２は、受信信号を構成する複数のサブキャリアのそれぞれについて希望複素信号を取得して出力する。このように、通信端末２からの受信信号に受信ウェイトを設定することによって、アレイアンテナ１３の受信指向性に関するビームが当該通信端末２に向くようになり、当該通信端末２から送信されるユーザデータを適切に受信することができる。

送信ウェイト処理部２１は、入力された送信複素信号列を、アンテナ１３ａの数だけ準備する。この複数の送信複素信号列は、複数のアンテナ１３ａからそれぞれ送信される。送信ウェイト処理部２１は、各送信複素信号列に設定する送信ウェイト、言い換えれば、各アンテナ１３ａから送信する送信信号に設定する送信ウェイトを算出する。送信ウェイトは、受信ウェイト処理部２２で算出された受信ウェイトに基づいて算出することができる。具体的には、送信ウェイト処理部２１は、受信ウェイト処理部２２で算出された受信ウェイトをキャリブレーション情報に基づいて補正し、補正後の受信ウェイトを送信ウェイトとする。キャリブレーション情報は、基地局１での送信系回路と受信系回路の特性の相違に基づいて生成される情報である。受信ウェイト処理部２２で求められた受信ウェイトをそのまま送信ウェイトとして使用することも可能であるが、送信系回路と受信系回路の特性に相違（例えば、送信系回路と受信系回路の増幅部の特性の相違）があるため、キャリブレーション情報を使用して、その相違を吸収するように受信ウェイトを補正することによって、最適な送信ウェイトを得ることができる。

送信ウェイト処理部２１は、入力された複数の送信複素信号列のそれぞれについて、当該送信複素信号列を構成する複数の送信複素信号のそれぞれに対して、対応する送信ウェイトを設定（複素乗算）する。そして、送信ウェイト処理部２１は、送信ウェイト設定後の複数の送信複素信号列を、複数のＩＤＦＴ部２６にそれぞれ入力する。このように、通信端末２に向けた送信信号に対して送信ウェイトを設定することによって、アレイアンテナ１３の送信指向性に関するビームが当該通信端末２に向くようになり、当該通信端末２に対してユーザデータを適切に送信することができる。

受信データ取得部２５は、受信ウェイト処理部２２から出力される、受信信号を構成する複数のサブキャリアについての希望複素信号に対して、等化処理を行った後、逆離散フーリエ変換（IDFT：Inverse DFT）を行う。そして、受信データ取得部２５は、逆離散フーリエ変換の実行によって得られた信号に対して復調処理を行って、当該信号をビットデータに変換する。その後、受信データ取得部２５は、得られたビットデータに対してデスクランブル処理及び復号化処理を行う。これにより、受信データ取得部２５では、通信端末２で生成された基地局１向けのビットデータが再生される。このビットデータのうち、ネットワーク向けのビットデータは、基地局１からネットワークに送信される。

各ＩＤＦＴ部２６は、入力される送信複素信号列に対して逆離散フーリエ変換を行う。これにより、ＩＤＦＴ部２６では、送信複素信号列を構成する複数の送信複素信号（複素シンボル）で変調された複数のサブキャリアが合成されたベースバンドのＯＦＤＭ信号が得られる。複数のＩＤＦＴ部２６で生成されたベースバンドの送信信号は、複数のＤ／Ａ変換部１４にそれぞれ入力される。

無線リソース割り当て部２４は、通信対象の各通信端末２に対して、当該通信端末２に基地局１が信号を送信する際に使用する無線リソース（以後、「下り無線リソース」と呼ぶことがある）を割り当てる。これにより、各通信端末２について、下り通信（ＯＦＤＭＡ方式）に使用される周波数帯域（サブキャリア）及び通信時間帯が決定される。制御部１６は、無線リソース割り当て部２４での下り無線リソースの割り当て結果に基づいてベースバンドの複数の送信信号を生成するとともに、当該割り当て結果に基づいたタイミングで当該複数の送信信号を複数のＤ／Ａ変換部１４にそれぞれ入力する。これにより、無線通信部１０は、各通信端末２に対して、当該通信端末２に割り当てられた下り無線リソースを用いて信号を送信する。

また、無線リソース割り当て部２４は、各通信端末２に対して、当該通信端末２が基地局１に信号を送信する際に使用する無線リソース（以後、「上り無線リソース」と呼ぶことがある）を割り当てる。これにより、各通信端末２について、上り通信（ＳＣ−ＦＤＭＡ方式）に使用される周波数帯域及び通信時間帯が決定される。制御部１６は、無線リソース割り当て部２４において通信端末２に対して上り無線リソースが割り当てられると、当該上り無線リソースを当該通信端末２に通知するための通知信号を生成する。そして、制御部１６は、生成した通知信号を含む、ベースバンドの複数の送信信号を生成して、これらを複数のＤ／Ａ変換部１４にそれぞれ入力する。これにより、各通信端末２には、当該通信端末２に基地局１で割り当てられた上り無線リソースが通知される。各通信端末２は、基地局１から通知された上り無線リソースを用いて信号を基地局１に送信する。

遅延量取得部２８は、送信ウェイトを求める際に使用される既知信号の受信タイミングの遅延量を求める。遅延量取得部２８の動作は後で詳細に説明する。

図４は受信ウェイト処理部２２の構成を示すブロック図である。図４に示されるように、受信ウェイト処理部２２は、複数の複素乗算部２２０と、加算部２２１と、受信ウェイト算出部２２２とを備えている。

複数の複素乗算部２２０には、複数のＤＦＴ部２７で取得された、同一のサブキャリアについての受信複素信号ＲＳがそれぞれ入力される。また、複数の複素乗算部２２０には、受信ウェイト算出部２２２から出力される複数の受信ウェイトＲＷがそれぞれ入力される。各複素乗算部２２０は、入力された受信複素信号ＲＳに対して、入力された受信ウェイトＲＷを複素乗算し、受信ウェイトＲＷが乗算された受信複素信号ＲＳを出力する。加算部２２１は、複数の複素乗算部２２０から出力される、受信ウェイトＲＷが乗算された受信複素信号ＲＳを足し合わせて、それによって得られた新たな受信複素信号を復調複素信号ＤＳとして出力する。

受信ウェイト算出部２２２は、加算部２２１で得られた既知の復調複素信号ＤＳについての参照複素信号に対する誤差を示す誤差信号を生成する。この参照複素信号は、加算部２２１で得られた既知の復調複素信号ＤＳについての理想状態の信号である。受信ウェイト算出部２２２は、逐次推定アルゴリズム、例えばＲＬＳアルゴリズムに基づいて、生成する誤差信号が小さくなるように、複数の既知の復調複素信号ＤＳを用いて複数の受信ウェイトＲＷを所定回数更新する。受信ウェイト算出部２２２は、複数の受信ウェイトＲＷを所定回数更新すると、複数の受信ウェイトＲＷの更新を終了する。更新終了後の複数の受信ウェイトＲＷは送信ウェイト処理部２１に入力される。更新終了後の複数の受信ウェイトＲＷが複数の複素乗算部２２０にそれぞれ入力されると、加算部２２１からは、干渉成分が除去された復調複素信号ＤＳ、つまり希望複素信号が出力されるようになる。これにより、受信ウェイト処理部２２からは、各サブキャリアについての希望複素信号が出力される。

＜ＴＤＤフレームの構成＞
次に基地局１と通信端末２との間で使用されるＴＤＤフレーム３００について説明する。ＴＤＤフレーム３００は、時間軸と周波数軸とからなる２次元で特定される。ＴＤＤフレーム３００の周波数帯域幅（システム帯域幅）は例えば２０ＭＨｚであって、ＴＤＤフレーム３００の時間長は１０ｍｓである。基地局１の無線リソース割り当て部２４は、ＴＤＤフレーム３００から、各通信端末２に対して割り当てる上り無線リソース及び下り無線リソースを決定する。

図５はＴＤＤフレーム３００の構成を示す図である。図５に示されるように、ＴＤＤフレーム３００は、２つのハーフフレーム３０１で構成されている。各ハーフフレーム３０１は、５個のサブフレーム３０２で構成されている。つまり、ＴＤＤフレーム３００は１０個のサブフレーム３０２で構成されている。サブフレーム３０２の時間長は１ｍｓである。以後、ＴＤＤフレーム３００を構成する１０個のサブフレーム３０２を、先頭から順に第０〜第９サブフレーム３０２とそれぞれ呼ぶことがある。

各サブフレーム３０２は、時間方向に２つのスロット３０３を含んで構成されている。各スロット３０３は、７個のシンボル期間３０４で構成されている。したがって、各サブフレーム３０２は、時間方向に１４個のシンボル期間３０４を含んでいる。このシンボル期間３０４は、ＯＦＤＭＡ方式の下り通信では、ＯＦＤＭシンボルの１シンボル期間となり、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式の上り通信では、ＤＦＴＳ（Discrete Fourier Transform Spread）−ＯＦＤＭシンボルの１シンボル期間となる。

以上のように構成されるＴＤＤフレーム３００には、上り通信専用のサブフレーム３０２と、下り通信専用のサブフレーム３０２とが含められる。以後、上り通信専用のサブフレーム３０２を「上りサブフレーム３０２」と呼び、下り通信専用のサブフレーム３０２を「下りサブフレーム３０２」と呼ぶ。

ＬＴＥでは、ＴＤＤフレーム３００において、周波数方向に１８０ｋＨｚの周波数帯域幅を含み、時間方向に７シンボル期間３０４（１スロット３０３）を含む領域（無線リソース）が「リソースブロック（ＲＢ）」と呼ばれている。リソースブロックには、１２個のサブキャリアが含まれる。無線リソース割り当て部２４での通信端末２に対する上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当ては、１リソースブロック単位で行われる。なお、上り通信ではＳＣ−ＦＤＭＡ方式が使用されていることから、上りサブフレーム３０２の１つのスロット３０３において、ある通信端末２に対して複数のリソースブロックが割り当てられる際には、周波数方向に連続した複数のリソースブロックが当該通信端末２に割り当てられる。以後、１リソースブロックの周波数帯域を「割り当て単位帯域」と呼ぶ。

また、ＬＴＥでは、ＴＤＤフレーム３００の構成については、上りサブフレーム３０２と下りサブフレーム３０２の組み合わせが異なる７種類の構成が規定されている。図６は当該７種類の構成を示す図である。

図６に示されるように、ＬＴＥでは、０番〜６番までのＴＤＤフレーム３００の構成が規定されている。通信システム１００では、この７種類の構成のうちの１つの構成が使用される。図６では、「Ｄ」で示されるサブフレーム３０２は、下りサブフレーム３０２を意味し、「Ｕ」で示されるサブフレーム３０２は、上りサブフレーム３０２を意味している。また、「Ｓ」で示されるサブフレーム３０２は、通信システム１００において、下り通信から上り通信への切り替えが行われるサブフレーム３０２を意味している。このサブフレーム３０２を「スペシャルサブフレーム３０２」と呼ぶ。

例えば、０番の構成を有するＴＤＤフレーム３００では、第０及び第５サブフレーム３０２が下りサブフレーム３０２となっており、第２〜第４サブフレーム３０２及び第７〜第９サブフレーム３０２が上りサブフレーム３０２となっており、第１及び第６サブフレーム３０２がスペシャルサブフレーム３０２となっている。また、４番の構成を有するＴＤＤフレーム３００では、第０サブフレーム３０２及び第４〜第９サブフレーム３０２が下りサブフレーム３０２となっており、第２及び第３サブフレーム３０２が上りサブフレーム３０２となっており、第１サブフレーム３０２がスペシャルサブフレーム３０２となっている。

図７は、１番の構成を有するＴＤＤフレーム３００の構成を詳細に示す図である。図７に示されるように、スペシャルサブフレーム３０２は、時間方向に、下りパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）３５１と、ガードタイム（ＧＰ）３５０と、上りパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）３５２とを含んでいる。ガードタイム３５０は、下り通信から上り通信に切り替えるために必要な無信号期間であって、通信には使用されない。以下の説明では、通信システム１００では、１番の構成を有するＴＤＤフレーム３００が使用されるものとする。

ＬＴＥでは、下りパイロットタイムスロット３５１、ガードタイム３５０及び上りパイロットタイムスロット３５２の時間長の組み合わせについて、複数種類の組み合わせが規定されている。図７の例では、下りパイロットタイムスロット３５１の時間長は３シンボル期間３０４に設定されており、上りパイロットタイムスロット３５２の時間長は２シンボル期間３０４に設定されている。

本実施の形態に係る通信システム１００では、下りサブフレーム３０２だけではなく、スペシャルサブフレーム３０２の下りパイロットタイムスロット３５１においても下り通信を行うことが可能である。また、本通信システム１００では、上りサブフレーム３０２だけではなく、スペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２においても上り通信を行うことが可能である。

本実施の形態では、基地局１は、下りパイロットタイムスロット３５１の各シンボル期間３０４においてデータを通信端末２に送信する。また、通信端末２は、上りパイロットタイムスロット３５２に含まれるシンボル期間３０４において、「サウンディング基準信号（ＳＲＳ）」と呼ばれる既知信号を送信する。ＳＲＳは、複数のサブキャリアを変調する複数の複素信号（複素シンボル）で構成されている。ＳＲＳを構成する複数の複素信号が示す符号パターンは基地局１では既知となっている。以後、ＳＲＳを構成する複素信号を「ＳＲＳ複素信号」と呼ぶ。

ＬＴＥにおいては、ＳＲＳは、上りの通信品質を推定する際に使用されることが多いが、本実施の形態では、上りパイロットタイムスロット３５２において送信されるＳＲＳを、送信ウェイトを算出するために使用する。つまり、基地局１は、通信端末２が上りパイロットタイムスロット３５２で送信するＳＲＳに基づいてアレイアンテナ１３での送信指向性を制御する。

なお、アレイアンテナ１３が受信する、通信端末２からのユーザデータを含む受信信号に対して設定する受信ウェイトについては、ＳＲＳではなく、上りサブフレーム３０２で通信端末２から送信される復調リファレンス信号（ＤＲＳ：Demodulation Reference Signal）と呼ばれる既知信号に基づいて算出される。

また、ＳＲＳは、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４においても送信可能である。以後、特に断らない限り、ＳＲＳと言えば、上りパイロットタイムスロット３５２を使用して送信されるＳＲＳを意味するものとする。

また、ＳＲＳは、スペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２ごとに送信されることから、スペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２の先頭から、その次のスペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２の先頭までを「ＳＲＳ送信周期３６０」と呼ぶ。

また、上りパイロットタイムスロット３５２に含まれる各シンボル期間３０４を「ＳＲＳ送信シンボル期間３７０」と呼ぶ。各通信端末２は、各スペシャルサブフレーム３０２において（ＳＲＳ送信周期３６０ごとに）、上りパイロットタイムスロット３５２に含まれる２つのＳＲＳ送信シンボル期間３７０のうち少なくとも１つを使用してＳＲＳを送信する。

＜ＳＲＳの送信周波数帯域＞
本通信システム１００では、ＳＲＳの送信に使用可能な周波数帯域４００（以後、「ＳＲＳ送信可能帯域４００」と呼ぶ）がシステム帯域の高周波側に寄せられて配置されたスペシャルサブフレーム３０２と、ＳＲＳ送信可能帯域４００がシステム帯域の低周波側に寄せられて配置されたスペシャルサブフレーム３０２とが交互に現れるようになっている。つまり、ＳＲＳ送信可能帯域４００は、ＳＲＳ送信周期３６０ごとに、システム帯域の高周側及び低周波側に交互に配置されるようになっている。図７では、ＳＲＳ送信可能帯域４００が斜線で示されている。

また、本実施の形態に係る通信システム１００では、１つの通信端末２がＳＲＳの送信に使用する周波数帯域（以後、「ＳＲＳ送信帯域」と呼ぶ）は、ＳＲＳ送信可能帯域４００内において、スペシャルサブフレーム３０２ごと（ＳＲＳ送信周期３６０ごと）に変化し、１つの通信端末２がＳＲＳを複数回送信することによって、ＳＲＳ送信可能帯域４００の全帯域にわたってＳＲＳが送信されるようになっている。この動作は「周波数ホッピング」と呼ばれている。

図８は、ある通信端末２が使用するＳＲＳ送信帯域４５０が周波数ホッピングする様子の一例を示す図である。図８の例では、ＳＲＳ送信可能帯域４００が第１〜第４部分周波数帯域に区分され、ＳＲＳ送信帯域４５０が、第１〜第４部分周波数帯域のいずれか一つに順次設定されている。具体的には、ＳＲＳ送信可能帯域４００の帯域幅の４分の１の帯域幅を有するＳＲＳ送信帯域４５０が、ＳＲＳ送信周期３６０ごとに、第１部分周波数帯域、第３部分周波数帯域、第２部分周波数帯域、第４部分周波数帯域の順に変化している。

第１〜第４部分周波数帯域のそれぞれの幅は、例えば、２４リソースブロック分の周波数帯域幅、つまり、割り当て単位帯域の幅の２４倍に設定される。以後、第１〜第４部分周波数帯域を特に区別する必要がないときには、それぞれを「部分周波数帯域」と呼ぶ。また、ＳＲＳ送信可能帯域４００の全領域にわたってＳＲＳ送信帯域４５０が一通り変化する周期を「ホッピング周期」と呼ぶ。図８の例では、ホッピング周期は、４つのＳＲＳ送信周期３６０で構成されている。したがって、４つのＳＲＳ送信周期３６０が経過すると、ＳＲＳはＳＲＳ送信可能帯域４００の全領域にわたって送信されることになる。

基地局１では、無線リソース割り当て部２４が、通信対象の各通信端末２に対して、ＳＲＳの送信に必要な各種情報を割り当てる。具体的には、無線リソース割り当て部２４は、各通信端末２に対して、ＳＲＳ送信帯域の帯域幅（以後、「ＳＲＳ送信帯域幅」と呼ぶ）、ＳＲＳ送信シンボル期間３７０及びＳＲＳ送信帯域の周波数ホッピングの方法（ＳＲＳ送信帯域をどのように変化させるか）を割り当てる。ＳＲＳ送信帯域幅は、上記の部分周波数帯域の幅と一致する。したがって、ＳＲＳ送信帯域幅が変化すると、ホッピング周期も変化することになる。

送信信号生成部２３は、無線リソース割り当て部２４において、通信端末２に割り当てられたＳＲＳ送信帯域幅等を当該通信端末２に通知するための制御信号を含む送信信号を生成する。この送信信号は、無線通信部１０から当該通信端末２に向けて送信される。これにより、各通信端末２は、自身に割り当てられたＳＲＳ送信帯域幅、ＳＲＳ送信シンボル期間３７０及びＳＲＳ送信帯域の周波数ホッピングの方法を認識することができる。各通信端末２は、自身に割り当てられたＳＲＳ送信帯域幅等に基づいて、ＳＲＳ送信周期３６０ごとにＳＲＳを送信する。

なお、上記の制御信号は、ＬＴＥにおいて、“RRCConnectionReconfiguration message”と呼ばれている。また、ＬＴＥにおいては、ＳＲＳ送信帯域幅等を通信端末２に通知するための各種パラメータが定められている。例えば、ＳＲＳ送信帯域幅は、“srs-BandwidthConfig”と呼ばれるパラメータＣ_SRSと、“srs-Bandwidth”と呼ばれるパラメータＢ_SRSとで決定され、パラメータＣ_SRS，Ｂ_SRSの値を通信端末２に通知することによって、当該通信端末２にＳＲＳ送信帯域幅を通知することができる。

＜送信信号に対して送信ウェイトを設定する際の基地局の基本動作＞
次に、基地局１がある通信端末２に向けた送信信号に対して送信ウェイトを設定する際の基本動作について説明する。以後、説明の対象となる通信端末２を「対象通信端末２」と呼ぶことがある。

本実施の形態に係る基地局１では、あるＳＲＳ送信周期３６０において対象通信端末２に送信される送信信号については、原則、当該ＳＲＳ送信周期３６０で対象通信端末２が送信する、当該送信信号の周波数帯域を送信周波数帯域に含むＳＲＳに基づいて送信ウェイトが算出され（より正確には、当該ＳＲＳに基づいて算出された受信ウェイトに基づいて算出され）、当該送信ウェイトが当該送信信号に設定される。

ただし、送信信号が送信されるＳＲＳ送信周期３６０において、当該送信信号の周波数帯域を送信周波数帯域に含むＳＲＳが送信されない場合には、当該ＳＲＳ送信周期３６０よりも前であって当該ＳＲＳ送信周期３６０にできるだけ近いＳＲＳ送信周期３６０において送信される、当該送信信号の周波数帯域を送信周波数帯域に含むＳＲＳに基づいて算出された送信ウェイトが、当該送信信号に設定される。以下に、送信信号に対する送信ウェイトの設定方法の具体例について図９を参照して説明する。

図９は対象通信端末２に対する下り無線リソースの割り当て例を示す図である。図９では、無線リソース割り当て部２４において対象通信端末２に割り当てられた下り無線リソースが右下斜線で示されている。また図９では、第Ｎ番目のＴＤＤフレーム３００から第（Ｎ＋２）番目のＴＤＤフレーム３００において現れる６つのＳＲＳ送信周期３６０を、先頭から順にＳＲＳ送信周期３６０ａ〜３６０ｆとしている。

図９において、例えば、ＳＲＳ送信周期３６０ａで対象通信端末２に送信される第１部分周波帯域の送信信号については、原則通り、ＳＲＳ送信周期３６０ａにおいて対象通信端末２から送信される、第１部分周波数帯域をＳＲＳ送信帯域４５０とするＳＲＳに基づいて送信ウェイトが算出され、当該送信ウェイトが当該送信信号に設定される。

また、ＳＲＳ送信周期３６０ｂで対象通信端末２に送信される第３部分周波帯域の送信信号については、ＳＲＳ送信周期３６０ｂにおいて対象通信端末２から送信される、第３部分周波数帯域をＳＲＳ送信帯域４５０とするＳＲＳに基づいて送信ウェイトが算出され、当該送信ウェイトが当該送信信号に設定される。

また、ＳＲＳ送信周期３６０ｄで対象通信端末２に送信される第４部分周波帯域の送信信号（第（Ｎ＋１）番目のＴＤＤフレーム３００の第９サブフレームで送信される第４部分周波帯域の送信信号と、第（Ｎ＋２）番目のＴＤＤフレーム３００の第０サブフレームにおいて送信される第４部分周波帯域の送信信号）については、ＳＲＳ送信周期３６０ｄにおいて対象通信端末２から送信される、第４部分周波数帯域をＳＲＳ送信帯域４５０とするＳＲＳに基づいて送信ウェイトが算出され、当該送信ウェイトが当該送信信号に設定される。

これに対して、例えば、ＳＲＳ送信周期３６０ｃで対象通信端末２に送信される、第１部分周波帯域の送信信号については、ＳＲＳ送信周期３６０ｃにおいて、第１部分周波数帯域をＳＲＳ送信帯域４５０とするＳＲＳが対象通信端末２から送信されていないことから、ＳＲＳ送信周期３６０ｃよりも前のＳＲＳ送信周期３６０ａにおいて送信される、第１部分周波数帯域をＳＲＳ送信帯域４５０とするＳＲＳに基づいて算出された送信ウェイトが設定される。このとき、送信ウェイトは、補正された上で送信信号に設定される。この補正方法については後で詳細に説明する。

また、ＳＲＳ送信周期３６０ｄで送信される第１部分周波帯域の送信信号については、ＳＲＳ送信周期３６０ｄにおいて、第１部分周波数帯域をＳＲＳ送信帯域４５０とするＳＲＳが送信されていないことから、ＳＲＳ送信周期３６０ｄよりも前のＳＲＳ送信周期３６０ａにおいて送信される、第１部分周波数帯域をＳＲＳ送信帯域４５０とするＳＲＳに基づいて算出された送信ウェイトが補正された上で設定される。

また、ＳＲＳ送信周期３６０ｄで送信される第２部分周波帯域の送信信号については、ＳＲＳ送信周期３６０ｄにおいて、第２部分周波数帯域をＳＲＳ送信帯域４５０とするＳＲＳが送信されていないことから、当該ＳＲＳ送信周期３６０ｄよりも前のＳＲＳ送信周期３６０ｃにおいて送信される、第２部分周波数帯域をＳＲＳ送信帯域４５０とするＳＲＳに基づいて算出された送信ウェイトが補正された上で設定される。

また、ＳＲＳ送信周期３６０ｆで送信される第１部分周波帯域の送信信号（第（Ｎ＋２）番目のＴＤＤフレーム３００の第９サブフレームで送信される第１部分周波帯域の送信信号と、その次のＴＤＤフレーム３００の第０サブフレームにおいて送信される第１部分周波帯域の送信信号）については、ＳＲＳ送信周期３６０ｆにおいて、第１部分周波数帯域をＳＲＳ送信帯域４５０とするＳＲＳが送信されていないことから、ＳＲＳ送信周期３６０ｆよりも前のＳＲＳ送信周期３６０ｅにおいて送信される、第１部分周波数帯域をＳＲＳ送信帯域４５０とするＳＲＳに基づいて算出された送信ウェイトが補正された上で設定される。

ウェイト処理部２０では、通信端末２に向けた送信信号に設定する送信ウェイトが算出される際には、まず受信ウェイト処理部２２において、当該送信ウェイトの算出に使用するＳＲＳを構成する複数のＳＲＳ複素信号のうち、当該送信信号の周波数帯域と同じ周波数帯域を用いて送信された複数のＳＲＳ複素信号に基づいて受信ウェイトが算出される。その後、送信ウェイト処理部２１において、受信ウェイト算出部２２２で求められた受信ウェイトに基づいて送信ウェイトが算出される。

また、ウェイト処理部２０では、送信ウェイトが、例えば、割り当て単位帯域ごとに算出される。例えば、対象通信端末２に送信される送信信号の周波数帯域が４つの割り当て単位帯域で構成されているとすると、４つの割り当て単位帯域のそれぞれについて送信ウェイトが求められる。ある割り当て単位帯域を用いて対象通信端末２に送信される送信信号に対して設定される送信ウェイトは、対象通信端末２から受信したＳＲＳを構成する複数のＳＲＳ複素信号のうち、当該ある割り当て単位帯域を用いて送信された１２個のＳＲＳ複素信号に基づいて求められる。１リソースブロックには１２個のサブキャリアが含まれることから、１つの割り当て単位帯域を用いて１２個の複素信号を送信することが可能である。以下に、ある割り当て単位帯域を用いて対象通信端末２に送信される送信信号に対して設定される送信ウェイトの算出方法について詳細に説明する。以後、説明の対象となる割り当て単位帯域を「対象割り当て単位帯域」と呼ぶ。

受信ウェイト処理部２２では、受信ウェイト算出部２２２が、対象割り当て単位帯域を用いて送信される１２個のＳＲＳ複素信号のうちの１つのＳＲＳ複素信号に相当する、加算部２２１から出力される復調複素信号ＤＳについて、当該復調複素信号ＤＳと、それに対応する参照複素信号との間の誤差を示す誤差信号を求める。そして、受信ウェイト算出部２２２は、求めた誤差信号を用いて複数の受信ウェイトＲＷを１回更新する。受信ウェイト算出部２２２は、この処理を、対象割り当て単位帯域を用いて送信される１２個のＳＲＳ複素信号のそれぞれについて行う。これにより、複数の受信ウェイトＲＷが１２回更新されて、複数の受信ウェイトＲＷの更新が終了する。送信ウェイト処理部２１は、受信ウェイト処理部２２において更新が完了した複数の受信ウェイトＲＷに基づいて、複数のアンテナ１３ａにそれぞれ対応する複数の送信ウェイトを算出する。これにより、各アンテナ１３ａについて、対象割り当て単位帯域を用いて送信される送信信号に設定される送信ウェイトが算出される。

なお、図９のように、例えば、ＳＲＳ送信周期３６０ｃにおいて第１部分周波数帯域を利用して送信される送信信号の周波数帯域と、ＳＲＳ送信周期３６０ａにおいて第１部分周波数帯域を利用して送信される送信信号の周波数帯域とが一致する場合には、ＳＲＳ送信周期３６０ｃにおいて送信ウェイトを求める必要はなく、ＳＲＳ送信周期３６０ａでの送信信号について算出された送信ウェイトを、ＳＲＳ送信周期３６０ｃでの送信信号に設定することができる。

これに対して、図９とは異なり、ＳＲＳ送信周期３６０ｃにおいて第１部分周波数帯域を利用して送信される送信信号の周波数帯域と、ＳＲＳ送信周期３６０ａにおいて第１部分周波数帯域を利用して送信される送信信号の周波数帯域とが異なる場合には、ＳＲＳ送信周期３６０ａでの送信信号について算出された送信ウェイトを、ＳＲＳ送信周期３６０ｃでの送信信号に設定することはできず、ＳＲＳ送信周期３６０ｃでの送信信号に設定する送信ウェイトを、ＳＲＳ送信周期３６０ａで送信されたＳＲＳに基づいてあらためて算出することになる。

＜ＳＲＳの受信タイミングの遅延量の取得方法＞
上述の説明からも理解できるように、対象割り当て単位帯域を用いて送信される送信信号についての送信ウェイトは、当該対象割り当て単位帯域を用いて送信される１２個のＳＲＳ複素信号と、当該１２個のＳＲＳ複素信号にそれぞれ対応する１２個の参照複素信号とを用いて算出された受信ウェイトに基づいて算出される。以後、１つの割り当て単位帯域を用いて送信される送信信号に設定される送信ウェイトを「単位送信ウェイト」と呼び、単位送信ウェイトを求める際に使用される受信ウェイトを「単位受信ウェイト」と呼ぶ。また、単位送信ウェイト及び単位受信ウェイトを総称して「単位ウェイト」と呼ぶ。また、単位ウェイトを求める際に使用される１２個のＳＲＳ複素信号をまとめて「ＳＲＳ信号列」と呼ぶ。そして、単位ウェイトを求める際に使用される１２個の参照複素信号をまとめて「参照信号列」と呼ぶ。

本実施の形態に係る遅延量取得部２８は、基地局１でのＳＲＳ信号列の受信タイミングの遅延量を求める。具体的には、まず遅延量取得部２８は、あるアンテナ１３ａで受信されたＳＲＳ信号列と、それに対応する参照信号列との間の相関値を、当該参照信号列の位相を少しずつ遅らせながら算出する。そして、遅延量取得部２８は、算出した相関値が最大となる参照信号列の位相の遅れ量、つまり、あるアンテナ１３ａで受信されたＳＲＳ信号列と相関がとれている参照信号列の位相の遅れ量を、基地局１でのＳＲＳ信号列の受信タイミングの遅延量とする。位相がαだけ遅れている参照信号列と、ＳＲＳ信号列との間で相関がとれているということは、基地局１での当該ＳＲＳ信号列の受信タイミングが、αに相当する時間だけ遅れていると考えることができることから、本実施の形態では、このαを基地局１での当該ＳＲＳ信号列の受信タイミングの遅延量とする。

遅延量取得部２８は、受信ウェイト算出部２２２が、アレイアンテナ１３で受信されたＳＲＳ信号列に基づいて単位受信ウェイトを算出するたびに、当該ＳＲＳ信号列の受信タイミングの遅延量を取得する。そして、遅延量取得部２８は、あるＳＲＳ送信周期３６０で受信されるＳＲＳを構成する複数のＳＲＳ送信信号列のうち、Ｘ個（Ｘは１以上の整数）のＳＲＳ信号列に基づいてＸ個の単位受信ウェイトが算出される場合には、当該Ｘ個のＳＲＳ信号列の受信タイミングの遅延量の平均値を、当該ＳＲＳの受信タイミングの遅延量βとする。ただし、Ｘ＝１の場合には、当該ＳＲＳに含まれるＳＲＳ信号列の受信タイミングの遅延量が、そのまま当該ＳＲＳの受信タイミングの遅延量βとなる。この遅延量βは、後述する送信ウェイトの補正処理に使用される。

＜送信ウェイトの補正処理＞
図９を用いて説明したように、基地局１では、あるＳＲＳ送信周期３６０において送信される送信信号の周波数帯域を送信周波数帯域に含むＳＲＳが当該ＳＲＳ送信周期３６０で送信される場合には、当該送信信号の送信タイミングに近いタイミングで送信されたＳＲＳに基づいて送信ウェイトを算出することができる。よって、この場合には、送信ウェイトの精度を十分に確保することができる。

これに対して、あるＳＲＳ送信周期３６０において送信される送信信号の周波数帯域を送信周波数帯域に含むＳＲＳが当該ＳＲＳ送信周期３６０で送信されない場合には、当該ＳＲＳ送信周期３６０よりも前のＳＲＳ送信周期３６０で送信されたＳＲＳに基づいて算出された送信ウェイトが当該送信信号に設定されることになる。この場合には、送信信号に設定される送信ウェイトは、その送信信号の送信タイミングから離れたタイミングで送信されたＳＲＳに基づいて算出されることから、当該送信ウェイトの精度を十分に確保できないことがある。

そこで、本実施の形態では、送信信号に設定される送信ウェイトが、その送信信号の送信タイミングから離れたタイミングで送信されるＳＲＳに基づいて算出される場合には、当該送信ウェイトを補正することによって、当該送信ウェイトの精度を向上させる。以下に、この補正処理について詳細に説明する。

本実施の形態に係る送信ウェイト処理部２１は、送信ウェイトを送信信号に設定する場合に、当該送信ウェイトの算出に使用されるＳＲＳよりも後にアレイアンテナ１３で受信されるとともに、当該ＳＲＳとは異なる送信周波数帯域で送信される他のＳＲＳが存在する際には、当該他のＳＲＳの受信タイミングの遅延量βを用いて当該送信ウェイトを補正する。このとき、当該送信信号の送信タイミングに対してできるだけ近いタイミングで受信される他のＳＲＳを用いることが望ましい。そして、送信ウェイト処理部２１は、補正後の当該送信ウェイトを送信信号に設定する。送信ウェイト処理部２１では、単位送信ウェイトごとに補正処理が行われる。送信ウェイト処理部２１は、ある割り当て単位帯域で送信される送信信号に単位送信ウェイトを設定する場合に、当該単位送信ウェイトの算出に使用されるＳＲＳ（ＳＲＳ信号列）よりも後にアレイアンテナ１３で受信されるとともに、当該ＳＲＳとは異なる送信周波数帯域で送信される他のＳＲＳが存在する際には、当該他のＳＲＳの受信タイミングの遅延量βを用いて当該単位送信ウェイトを補正する。

図１０は、送信ウェイト処理部２１での対象通信端末２についての送信ウェイトの補正処理を説明するための図である。図１０では、対象通信端末２に対して図９と同様の下り無線リソースが割り当てられている。以下では、図１０のＳＲＳ送信周期３６０ｃに送信される、第１部分周波数帯域の送信信号５０１に設定される送信ウェイトを説明の対象とし、この送信ウェイトの補正処理について詳細に説明する。以後、説明の対象となる送信ウェイトを「対象送信ウェイト」と呼び、対象送信ウェイトが設定される送信信号を「対象送信信号」と呼ぶ。また、対象送信ウェイトの算出に使用されるＳＲＳを「対象ＳＲＳ」と呼ぶ。

対象送信信号５０１に設定される対象送信ウェイト５０２は、ＳＲＳ送信周期３６０ｃよりも前のＳＲＳ送信周期３６０ａにおいてアレイアンテナ１３で受信される対象ＳＲＳ５０３に基づいて算出される。つまり、対象送信ウェイト５０２は、対象送信信号５０１の送信タイミング（ＳＲＳ送信周期３６０ｃ）から離れたタイミング（ＳＲＳ送信周期３６０ａ）で送信される対象ＳＲＳ５０３に基づいて算出される。

一方で、対象ＳＲＳ５０３よりも後にアレイアンテナ１３で受信されるとともに、対象ＳＲＳ５０１とはＳＲＳ送信帯域４５０が異なるＳＲＳであって、対象送信信号５０１の送信タイミングにできるだけ近いタイミングでアレイアンテナ１３で受信されるＳＲＳとして、ＳＲＳ送信周期３６０ｃで送信される、第２部分周波数帯域をＳＲＳ送信帯域４５０とするＳＲＳ５０４が存在する。送信ウェイト処理部２１は、このＳＲＳ５０４の受信タイミングの遅延量βに基づいて対象送信ウェイト５０２を補正する。以後、対象送信ウェイトを補正する際に使用される遅延量βを、受信タイミングの遅延量とするＳＲＳを「直近ＳＲＳ」と呼ぶ。

ここで、対象通信端末２と基地局１との間の相対距離が変化すると、基地局１における、対象通信端末２からのＳＲＳの受信タイミングの遅延量βは変化する。したがって、当該遅延量βは、対象通信端末２と基地局１との間の相対距離を示していることになる。上述の直近ＳＲＳ５０４は、対象送信信号５０１の送信タイミングに近いタイミングで送信されることから、直近ＳＲＳ５０４の受信タイミングの遅延量βは、対象送信信号５０１の送信タイミングに近いタイミングでの、対象通信端末２と基地局１との間の相対距離を示していると言える。よって、直近ＳＲＳ５０４の受信タイミングの遅延量βに基づいて対象送信ウェイト５０２を補正することによって、つまり当該遅延量βに基づいて、対象送信信号５０１を送信する際のアレイアンテナ１３の送信指向性を制御することによって、対象通信端末２に対して対象送信信号５０１を確実に送信することが可能となる。

＜送信ウェイトの補正例＞
次に、直近ＳＲＳの受信タイミングの遅延量βを用いて対象送信ウェイトを具体的にどのように補正するかについて説明する。

送信ウェイト処理部２１は、対象送信ウェイトを補正する際には、まず、直近ＳＲＳの受信タイミングの遅延量β（以後、「新遅延量β」と呼ぶ）と、対象送信ウェイトの算出に使用する対象ＳＲＳの受信タイミングの遅延量β（以後、「旧遅延量β」と呼ぶ）とを比較する。送信ウェイト処理部２１は、新遅延量βが旧遅延量βよりも大きければ、対象通信端末２が、基地局１に対して、対象ＳＲＳを受信したときよりも離れていると判断して、対象送信信号の送信距離が大きくなるように対象送信ウェイトを補正（調整）する。図１１は、補正前後の対象送信ウェイトに対応した、アレイアンテナ１３の送信指向性のビーム６００を示す図である。図１１では、補正前の対象送信ウェイトに対応した、アレイアンテナ１３の送信指向性のビーム６００が波線で示されており、補正後の対象送信ウェイトに対応した、アレイアンテナ１３の送信指向性のビーム６００が実線で示されている。また図１１では、対象ＳＲＳを基地局１が受信する際の対象通信端末２が波線で示されており、対象送信信号が基地局１から送信される際の対象通信端末２が実線で示されている。後述の図１２〜１４についても同様である。

新遅延量βが旧遅延量βよりも大きい場合には、図１１に示されるように、対象通信端末２が、基地局１に対して、対象ＳＲＳを受信したときよりも離れていることから、ビーム６００が向く方向はそのままで当該ビーム６００が延びるように対象送信ウェイトを補正することによって、対象送信信号が対象通信端末２で適切に受信される可能性が高くなる。つまり、対象送信ウェイトの精度が向上する。

なお、対象通信端末２は、図１１に示されるように移動するとは限らないことから、つまり、移動する前の位置と基地局１とを結ぶ方向に移動するとは限らないことから、図１２に示されるように、対象送信信号の送信距離が大きくなるとともに、ビーム６００の幅が大きくなるように対象送信ウェイトを補正することが望ましい。これにより、対象通信端末２の移動方向にかかわらず、対象送信信号を対象通信端末２に適切に受信させることができる。

一方で、送信ウェイト処理部２１は、新遅延量βが旧遅延量βよりも小さいときには、対象通信端末２が、基地局１に対して、対象ＳＲＳを受信したときよりも近づいていると判断して、対象送信信号の送信距離が小さくなるように対象送信ウェイトを補正（調整）する。図１３は、新遅延量βが旧遅延量βよりも小さい場合における、補正前後の対象送信ウェイトに対応した、アレイアンテナ１３の送信指向性のビーム６００を示す図である。

新遅延量βが旧遅延量βよりも小さい場合には、図１３に示されるように、対象通信端末２が、基地局１に対して、対象ＳＲＳを受信したときよりも近づいていることから、ビーム６００が向く方向はそのままで当該ビーム６００が短くなるように対象送信ウェイトを補正することによって、周辺に干渉を与えることを抑制しつつ、対象送信信号を対象通信端末２に送信することができる。つまり、対象送信ウェイトの精度が向上する。

なお、対象通信端末２は、図１３に示されるように、移動する前の位置と基地局１とを結ぶ方向に移動するとは限らないことから、図１４に示されるように、対象送信信号の送信距離が小さくなるとともに、ビーム６００の幅が大きくなるように対象送信ウェイトを補正することが望ましい。これにより、対象通信端末２の移動方向にかかわらず、対象送信信号を対象通信端末２に適切に受信させることができる。

送信ウェイト処理部２１は、新遅延量βと旧遅延量βとが同じである場合には、対象送信ウェイトを補正せずに、当該対象送信ウェイトを対象送信信号に設定する。あるいは、送信ウェイト処理部２１は、対象送信信号の送信距離はそのままで、ビーム６００の幅が大きくなるように対象送信ウェイトを補正する。後者の場合には、対象通信端末２が、基地局１との間の相対距離が変化しないように移動したとしても、対象送信信号を対象通信端末２に適切に受信させることができる。

なお、新遅延量βと旧遅延量βとの間の差の大きさに応じて、対象送信ウェイトに対する補正量を変化させてもよい。

例えば、新遅延量βが旧遅延量βよりも大きい場合には、それらの間の差の絶対値が所定量以上であるときの送信信号の送信距離が、当該絶対値が所定量未満であるときの送信信号の送信距離よりも大きくなるように、当該絶対値に応じて対象送信ウェイトの補正量を変化させる。これにより、送信ウェイトの精度がさらに向上する。

また、新遅延量βが旧遅延量βよりも小さい場合には、それらの間の差の絶対値が所定量以上であるときの送信信号の送信距離が、当該絶対値が所定量未満であるときの送信信号の送信距離よりも小さくなるように、当該絶対値に応じて対象送信ウェイトの補正量を変化させる。これにより、送信ウェイトの精度がさらに向上する。

以上のように、本実施の形態によれば、送信信号に設定する送信ウェイトの算出に使用されたＳＲＳよりも後に受信された、当該ＳＲＳとは送信周波数帯域が異なる他のＳＲＳが存在する場合には、当該他のＳＲＳについての受信タイミングの遅延量βに基づいて、当該送信ウェイトを補正している。したがって、送信ウェイトの精度を向上することが可能となる。よって、基地局１の送信性能が向上する。

なお、上述の実施の形態では、送信ウェイトを算出する際に使用する既知信号としてＳＲＳを例に挙げて説明したが、他の既知信号に基づいて送信ウェイトを算出する場合であっても同様にして送信ウェイトを補正することができる。上述のように、ＬＴＥにおいては、ユーザデータを含む受信信号に設定する受信ウェイトを算出する際に主に使用される、復調リファレンス信号（ＤＲＳ）と呼ばれる既知信号が規定されているが、この既知信号に基づいて送信ウェイトを算出する場合であっても、同様にして送信ウェイトを補正することができる。

また、上述の実施の形態では、本願発明をＬＴＥの基地局に適用する場合について説明したが、本願発明は、他の通信システムの基地局にも適用することができる。また、本願発明は、基地局以外の通信装置にも適用することができる。

１ 基地局
２ 通信端末
１３ａ アンテナ
２０ ウェイト処理部
２８ 遅延量取得部
２２２ 受信ウェイト算出部
６００ ビーム

Claims (8)

1. 通信相手装置と通信する通信装置であって、
   複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナが受信する、前記通信相手装置からの既知信号に基づいて、当該複数のアンテナの送信指向性を制御するための送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを、当該複数のアンテナが送信する送信信号に設定するウェイト処理部と、
   前記既知信号の受信タイミングの遅延量を求める遅延量取得部と
   を備え、
   前記ウェイト処理部は、
   前記送信ウェイトを前記送信信号に設定する場合に、当該送信ウェイトの算出に使用された前記既知信号である第１既知信号よりも後に前記複数のアンテナで受信される、当該第１既知信号とは異なる送信周波数帯域で送信される前記既知信号である第２既知信号が存在する際には、当該第２既知信号についての前記遅延量を用いて当該送信ウェイトを補正し、補正後の当該送信ウェイトを前記送信信号に設定する、通信装置。
2. 請求項１に記載の通信装置であって、
   前記ウェイト処理部は、
   前記第２既知信号についての前記遅延量が、前記第１既知信号についての前記遅延量よりも大きい場合には、前記送信信号の送信距離が大きくなるように前記送信ウェイトを補正する、通信装置。
3. 請求項２に記載の通信装置であって、
   前記ウェイト処理部は、
   前記第２既知信号についての前記遅延量が、前記第１既知信号についての前記遅延量よりも大きい場合には、前記送信信号の送信距離が大きくなり、かつ前記複数のアンテナの送信指向性に関するビームの幅が大きくなるように前記送信ウェイトを補正する、通信装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の通信装置であって、
   前記ウェイト処理部は、
   前記第２既知信号についての前記遅延量が、前記第１既知信号についての前記遅延量よりも小さい場合には、前記送信信号の送信距離が小さくなるように前記送信ウェイトを補正する、通信装置。
5. 請求項４に記載の通信装置であって、
   前記ウェイト処理部は、
   前記第２既知信号についての前記遅延量が、前記第１既知信号についての前記遅延量よりも小さい場合には、前記送信信号の送信距離が小さくなり、かつ前記複数のアンテナの送信指向性に関するビームの幅が大きくなるように前記送信ウェイトを補正する、通信装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の通信装置であって、
   前記既知信号の送信に使用することが可能な周波数帯域は複数の部分周波数帯域に区分され、
   前記既知信号の送信周波数帯域は、前記複数の部分周波数帯域のいずれか一つに順次設定される、通信装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の通信装置であって、
   前記ウェイト処理部は、
   前記第１既知信号に基づいて算出した送信ウェイトを、前記第１既知信号とは異なる送信周波数帯域で送信される前記第２既知信号についての前記遅延量を用いて補正し、補正後の当該送信ウェイトを、前記第１既知信号の送信周波数帯域に含まれる周波数帯域の前記送信信号に設定する、通信装置。
8. 複数のアンテナを用いて通信相手装置と通信する通信方法であって、
   （ａ）前記複数のアンテナが受信する、前記通信相手装置からの既知信号に基づいて、前記複数のアンテナの送信指向性を制御するための送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを、前記複数のアンテナが送信する送信信号に設定する工程と、
   （ｂ）前記既知信号の受信タイミングの遅延量を求める工程と
   を備え、
   前記工程（ａ）において前記送信ウェイトを前記送信信号に設定する場合に、当該送信ウェイトの算出に使用された前記既知信号である第１既知信号よりも後に前記複数のアンテナで受信される、当該第１既知信号の送信周波数帯域とは異なる前記既知信号である第２既知信号が存在する際には、当該第２既知信号についての、前記工程（ｂ）で求められた前記遅延量を用いて当該送信ウェイトを補正し、補正後の当該送信ウェイトを前記送信信号に設定する、通信方法。

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