JP2018170536A - 通信システムおよび基地局装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の異なる要求条件を必要とする通信サービスを効率的に提供すること。
【解決手段】本発明の通信システムは、基地局装置と端末装置を備え、異なる通信品質を満たす複数の通信形態に基づいて通信サービスを提供する通信システムであって、前記複数の通信形態は、第１の通信形態と第２の通信形態を含み、前記第１の通信形態が備える通信経路と、前記第２の通信形態が備える通信経路が異なり、前記基地局装置が前記第２の通信形態に基づいた通信を開始するトリガは、前記端末装置が前記第１の通信形態に基づいて送信した情報に含まれる。
【選択図】図４

Description

本発明は、通信システムおよび基地局装置に関する。

第５世代移動無線通信システム（5th Generation mobile radio communication system：５Ｇシステム）には、ＬＴＥ（Long Term Evolution）に代表される第４世代移動無線
通信システムに期待されていたセルラーサービスを含め、あらゆるユースケース（サービスシーン、利用シーン）を想定した要求条件の達成が求められている（非特許文献１参照）。

５Ｇシステムの要求条件として、大容量通信と低遅延通信が挙げられている。大容量通信が求められるユースケースとしては、４Ｋ／８Ｋ等の超高画質の画像および動画データの無線通信による伝送が挙げられる。また、低遅延通信が求められているユースケーとしては、ロボットの遠隔操作が挙げられる。大容量通信を実現するためには、通信システムは、多くの無線リソースを確保するとともに、受信品質を大きく改善させなければならない。一方、低遅延通信を実現するためには、通信システムは、信号フレーム長の短縮化や、制御情報のやりとりの簡略化等を進めて行く必要がある。このとき、通信システムが大容量通信を実現するために必要となる技術要件には、低遅延通信を実現するために必要となる技術要件の全てが含まれるわけではない。同様に、低遅延通信を実現するために必要となる技術要件には、大容量通信を実現するために必要となる技術要件の全てが含まれるわけではない。

そのため、５Ｇシステムのネットワークは、様々な周波数および無線アクセス技術を用いる通信システム（通信セル）が混在するヘテロジーニアスネットワークとして実現されることが期待されている。ヘテロジーニアスネットワークによれば、一つの通信システムが５Ｇシステムの要求条件を全て満たす必要はなく、先を例にとれば、大容量通信を実現する通信システムと、低遅延通信を実現するための通信システムがヘテロジーニアスネットワークに存在していれば良い。

ARIB White Paper, "Mobile communication systems for 2020 and beyond,"２０１４年１０月 NGMN White Paper, "NGMN 5G WHITE PAPER," ２０１５年２月

しかし、無線通信に利用される無線リソース（周波数、時間、空間）には限りがあるため、ヘテロジーニアスネットワーク内に複数の通信システムが存在していた場合、通信システム間で無線リソースを奪い合うことになってしまう。例えば、大容量通信を実現する通信システムは、無線リソースを大幅に利用する。よって、大容量通信と低遅延通信を同時に実現しようとした場合、低遅延通信に必要な無線リソースが枯渇してしまい、所望の通信サービスを提供できなくなってしまう。

本発明は、上記事情を鑑みて為されたものであり、その目的は、複数の異なる要求条件を必要とする通信サービスを効率的に提供する通信システム、および基地局装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明に係る通信システム、および基地局装置の構成は、次の通りである。

（１）すなわち、本発明の通信システムは、基地局装置と端末装置を備え、異なる通信品質を満たす複数の通信形態に基づいて通信サービスを提供する通信システムであって、前記複数の通信形態は、第１の通信形態と第２の通信形態を含み、前記第１の通信形態が備える通信経路と、前記第２の通信形態が備える通信経路が異なり、前記基地局装置が前記第２の通信形態に基づいた通信を開始するトリガは、前記端末装置が前記第１の通信形態に基づいて送信した情報に含まれる。

（２）また、本発明の通信システムは、上記（１）に記載の通信システムであって、複数の前記基地局装置をさらに備え、前記第１の通信形態が備える通信経路は、前記複数の基地局装置のうち、第１の通信品質が最も高い基地局装置と前記端末装置との間の通信路であり、前記第２の通信形態が備える通信経路は、前記複数の基地局装置のうち、第２の通信品質が最も高い基地局装置と前記端末装置との間の通信路である。

（３）また、本発明の通信システムは、上記（２）に記載の通信システムであって、前記第１の通信品質が最も高い基地局装置は、前記端末装置からの信号の受信品質が最も高い基地局装置であり、前記第２の通信品質が最も高い基地局装置は、前記端末装置との間で所要の無線リソースを確保可能な基地局装置である。

（４）また、本発明の通信システムは、上記（３）に記載の通信システムであって、前記第２の通信形態に使用される無線リソースは、前記第１の通信形態に使用される無線リソースに基づいて決定される。

（５）また、本発明の通信システムは、上記（１）に記載の通信システムであって、前記第２の通信形態は、ビームフォーミング送信を含む通信形態であり、前記基地局装置は、前記第１の通信形態に基づいて前記端末装置より送信される情報に基づいて前記ビームフォーミング送信を行なう。

（６）また、本発明の通信システムは、上記（５）に記載の通信システムであって、前記第１の通信形態に基づいて前記端末装置より取得した情報は、前記端末装置の周辺情報であり、前記基地局装置は、前記周辺情報に基づいて、前記端末装置の位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて前記ビームフォーミング送信を行なう。

（７）また、本発明の通信システムは、上記（２）から（４）の何れかに記載の通信システムであって、前記基地局装置は、前記第２の通信形態に基づいた通信が所要の前記第２の通信品質を満たせない場合、前記端末装置に、前記第２の通信形態に基づいた通信が所要の前記第２の通信品質を満たせないことを示す情報をシグナリングする。

（８）また、本発明の通信システムは、上記（２）から（４）の何れかに記載の通信システムであって、前記第１の通信品質は、データレートであり、前記第２の通信品質は、通信遅延時間である。

（９）また、本発明の基地局装置は、異なる通信品質を満たす複数の通信形態に基づいて通信サービスを提供する通信システムが備え、端末装置と通信する基地局装置であって、前記複数の通信形態は、第１の通信形態と第２の通信形態を含み、前記第２の通信形態は、ビームフォーミング送信を含む通信形態であり、前記基地局装置は、前記ビームフォ
ーミング送信を行なう送信部を備え、前記送信部は、前記第１の通信形態に基づいて前記端末装置より送信される情報に基づいて前記ビームフォーミング送信を行なう。

本発明によれば、複数の異なる要求条件を必要とする通信サービスを効率的に提供する通信システム、および基地局装置が提供されるから、品質の高い通信サービスの提供が実現される。

本発明に係る通信システムの一例を示す概略図である。 本発明に係る基地局装置の一構成例を示す概略ブロック図である。 本発明に係る端末装置の一構成例を示す概略ブロック図である。 本発明に係る通信システムの一例を示す概略図である。 本発明に係る通信システムの一例を示す概略図である。

本実施形態における通信システムは、基地局装置（送信装置、セル、送信点、送信アンテナ群、送信アンテナポート群、コンポーネントキャリア、ｅＮｏｄｅＢ）および端末装置（端末、移動端末、受信点、受信端末、受信装置、受信アンテナ群、受信アンテナポート群、ＵＥ）を備える。なお、基地局装置は端末装置の機能の一部を更に備えていても良い。また、端末装置は基地局装置の機能の一部を更に備えていても良い。

本実施形態において、“Ｘ／Ｙ”は、“ＸまたはＹ”の意味を含む。本実施形態において、“Ｘ／Ｙ”は、“ＸおよびＹ”の意味を含む。本実施形態において、“Ｘ／Ｙ”は、“Ｘおよび／またはＹ”の意味を含む。

［１．第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る通信システムの例を示す図である。図１に示すように、本実施形態における通信システムは、基地局装置１Ａ、基地局装置１Ｂ、端末装置２を備える。また、カバレッジ１−１は、基地局装置１Ａが端末装置と接続可能な範囲（通信エリア）である。なお、基地局装置１Ａと基地局装置１Ｂを総称して基地局装置１とも呼称する。

本実施形態に係る通信システムが備える基地局装置１Ａ、基地局装置１Ｂ、端末装置２は、以下に説明する通信方法の少なくとも一部を備える。また、本実施形態に係る通信システムは、基地局装置１Ａ、基地局装置１Ｂ、端末装置２以外の基地局装置および端末装置を備えてもよい。

図１において、端末装置２から基地局装置１への上りリンクの無線通信では、以下の上りリンク物理チャネルが用いられる。上りリンク物理チャネルは、上位層から出力された情報を送信するために使用される。
・ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）
・ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）
・ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）

ＰＵＣＣＨは、上りリンク制御情報（Uplink Control Information: UCI）を送信する
ために用いられる。ここで、上りリンク制御情報は、下りリンクデータ（下りリンクトランスポートブロック、Downlink-Shared Channel: DL-SCH）に対するＡＣＫ（a positive acknowledgement）またはＮＡＣＫ（a negative acknowledgement）（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ
）を含む。下りリンクデータに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫを、ＨＡＲＱ−ＡＣＫ、ＨＡＲＱ
フィードバックとも称する。

また、上りリンク制御情報は、下りリンクに対するチャネル状態情報（Channel State Information: CSI）を含む。また、上りリンク制御情報は、上りリンク共用チャネル（Uplink-Shared Channel: UL-SCH）のリソースを要求するために用いられるスケジューリン
グ要求（Scheduling Request: SR）を含む。前記チャネル状態情報は、好適な空間多重数を指定するランク指標ＲＩ、好適なプレコーダを指定するプレコーディング行列指標ＰＭＩ、好適な伝送レートを指定するチャネル品質指標ＣＱＩなどが該当する。

前記チャネル品質指標ＣＱＩは（以下、ＣＱＩ値）、所定の帯域（詳細は後述）における好適な変調方式（例えば、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭなど）、符号化率（code rate）とすることができる。ＣＱＩ値は、前記変更方式や符号化率によ
り定められたインデックス（CQI Index）とすることができる。前記ＣＱＩ値は、予め当
該システムで定めたものをすることができる。

なお、前記ランク指標、前記プレコーディング品質指標は、予めシステムで定めたものとすることができる。前記ランク指標や前記プレコーディング行列指標は、空間多重数やプレコーディング行列情報により定められたインデックスとすることができる。なお、前記ランク指標、前記プレコーディング行列指標、前記チャネル品質指標ＣＱＩの値をＣＳＩ値と総称する。

ＰＵＳＣＨは、上りリンクデータ（上りリンクトランスポートブロック、UL-SCH）を送信するために用いられる。また、ＰＵＳＣＨは、上りリンクデータと共に、ＡＣＫ／ＮＡＣＫおよび／またはチャネル状態情報を送信するために用いられても良い。また、ＰＵＳＣＨは、上りリンク制御情報のみを送信するために用いられても良い。

また、ＰＵＳＣＨは、ＲＲＣメッセージを送信するために用いられる。ＲＲＣメッセージは、無線リソース制御（Radio Resource Control: RRC）層において処理される情報／
信号である。また、ＰＵＳＣＨは、ＭＡＣ ＣＥ（Control Element）を送信するために
用いられる。ここで、ＭＡＣ ＣＥは、媒体アクセス制御（MAC: Medium Access Control）層において処理（送信）される情報／信号である。

例えば、パワーヘッドルームは、ＭＡＣ ＣＥに含まれ、ＰＵＳＣＨを経由して報告されても良い。すなわち、ＭＡＣ ＣＥのフィールドが、パワーヘッドルームのレベルを示すために用いられても良い。

ＰＲＡＣＨは、ランダムアクセスプリアンブルを送信するために用いられる。

また、上りリンクの無線通信では、上りリンク物理信号として上りリンク参照信号（Uplink Reference Signal: UL RS）が用いられる。上りリンク物理信号は、上位層から出力された情報を送信するためには使用されないが、物理層によって使用される。ここで、上りリンク参照信号には、ＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal）、ＳＲＳ（Sounding Reference Signal）が含まれる。

ＤＭＲＳは、ＰＵＳＣＨまたはＰＵＣＣＨの送信に関連する。例えば、基地局装置１Ａは、ＰＵＳＣＨまたはＰＵＣＣＨの伝搬路補正を行なうためにＤＭＲＳを使用する。ＳＲＳは、ＰＵＳＣＨまたはＰＵＣＣＨの送信に関連しない。例えば、基地局装置１Ａは、上りリンクのチャネル状態を測定するためにＳＲＳを使用する。

図１において、基地局装置１Ａから端末装置２への下りリンクの無線通信では、以下の
下りリンク物理チャネルが用いられる。下りリンク物理チャネルは、上位層から出力された情報を送信するために使用される。
・ＰＢＣＨ（Physical Broadcast Channel；報知チャネル）
・ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel；制御フォーマット指示
チャネル）
・ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel；HARQ指示チャネル）
・ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel；下りリンク制御チャネル）
・ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced Physical Downlink Control Channel；拡張下りリンク制御チャネル）
・ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel；下りリンク共有チャネル）

ＰＢＣＨは、端末装置で共通に用いられるマスターインフォメーションブロック（Master Information Block: MIB, Broadcast Channel: BCH）を報知するために用いられる。
ＰＣＦＩＣＨは、ＰＤＣＣＨの送信に用いられる領域（例えば、ＯＦＤＭシンボルの数）を指示する情報を送信するために用いられる。

ＰＨＩＣＨは、基地局装置１Ａが受信した上りリンクデータ（トランスポートブロック、コードワード）に対するＡＣＫ／ＮＡＣＫを送信するために用いられる。すなわち、ＰＨＩＣＨは、上りリンクデータに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫを示すＨＡＲＱインディケータ（ＨＡＲＱフィードバック）を送信するために用いられる。また、ＡＣＫ／ＮＡＣＫは、ＨＡＲＱ−ＡＣＫとも呼称する。端末装置２は、受信したＡＣＫ／ＮＡＣＫを上位レイヤに通知する。ＡＣＫ／ＮＡＣＫは、正しく受信されたことを示すＡＣＫ、正しく受信しなかったことを示すＮＡＣＫ、対応するデータがなかったことを示すＤＴＸである。また、上りリンクデータに対するＰＨＩＣＨが存在しない場合、端末装置２はＡＣＫを上位レイヤに通知する。

ＰＤＣＣＨおよびＥＰＤＣＣＨは、下りリンク制御情報（Downlink Control Information: DCI）を送信するために用いられる。ここで、下りリンク制御情報の送信に対して、
複数のＤＣＩフォーマットが定義される。すなわち、下りリンク制御情報に対するフィールドがＤＣＩフォーマットに定義され、情報ビットへマップされる。

例えば、下りリンクに対するＤＣＩフォーマットとして、１つのセルにおける１つのＰＤＳＣＨ（１つの下りリンクトランスポートブロックの送信）のスケジューリングに使用されるＤＣＩフォーマット１Ａが定義される。

例えば、下りリンクに対するＤＣＩフォーマットには、ＰＤＳＣＨのリソース割り当てに関する情報、ＰＤＳＣＨに対するＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）に関する情報、ＰＵＣＣＨに対するＴＰＣコマンドなどの下りリンク制御情報が含まれる。ここで、下りリンクに対するＤＣＩフォーマットを、下りリンクグラント（または、下りリンクアサインメント）とも称する。

また、例えば、上りリンクに対するＤＣＩフォーマットとして、１つのセルにおける１つのＰＵＳＣＨ（１つの上りリンクトランスポートブロックの送信）のスケジューリングに使用されるＤＣＩフォーマット０が定義される。

例えば、上りリンクに対するＤＣＩフォーマットには、ＰＵＳＣＨのリソース割り当てに関する情報、ＰＵＳＣＨに対するＭＣＳに関する情報、ＰＵＳＣＨに対するＴＰＣコマンドなど上りリンク制御情報が含まれる。上りリンクに対するＤＣＩフォーマットを、上りリンクグラント（または、上りリンクアサインメント）とも称する。

また、上りリンクに対するＤＣＩフォーマットは、下りリンクのチャネル状態情報（ＣＳＩ；Channel State Information。受信品質情報とも称する。）を要求（CSI request）するために用いることができる。チャネル状態情報は、好適な空間多重数を指定するランク指標ＲＩ（Rank Indicator）、好適なプリコーダを指定するプリコーディング行列指標ＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）、好適な伝送レートを指定するチャネル品質指標ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）、プリコーディングタイプ指標ＰＴＩ（Precoding
type Indicator）などが該当する。

また、上りリンクに対するＤＣＩフォーマットは、端末装置が基地局装置にフィードバックするチャネル状態情報報告(CSI feedback report)をマップする上りリンクリソース
を示す設定のために用いることができる。例えば、チャネル状態情報報告は、定期的にチャネル状態情報（Periodic CSI）を報告する上りリンクリソースを示す設定のために用いることができる。チャネル状態情報報告は、定期的にチャネル状態情報を報告するモード設定（CSI report mode）のために用いることができる。

例えば、チャネル状態情報報告は、不定期なチャネル状態情報（Aperiodic CSI）を報
告する上りリンクリソースを示す設定のために用いることができる。チャネル状態情報報告は、不定期的にチャネル状態情報を報告するモード設定（CSI report mode）のために
用いることができる。基地局装置は、前記定期的なチャネル状態情報報告又は前記不定期的なチャネル状態情報報告のいずれかを設定することができる。また、基地局装置は、前記定期的なチャネル状態情報報告及び前記不定期的なチャネル状態情報報告の両方を設定することもできる。

また、上りリンクに対するＤＣＩフォーマットは、端末装置が基地局装置にフィードバックするチャネル状態情報報告の種類を示す設定のために用いることができる。チャネル状態情報報告の種類は、広帯域ＣＳＩ（例えばWideband CQI）と狭帯域ＣＳＩ（例えば、Subband CQI）などがある。

端末装置は、下りリンクアサインメントを用いてＰＤＳＣＨのリソースがスケジュールされた場合、スケジュールされたＰＤＳＣＨで下りリンクデータを受信する。また、端末装置は、上りリンクグラントを用いてＰＵＳＣＨのリソースがスケジュールされた場合、スケジュールされたＰＵＳＣＨで上りリンクデータおよび／または上りリンク制御情報を送信する。

ＰＤＳＣＨは、下りリンクデータ（下りリンクトランスポートブロック、DL-SCH）を送信するために用いられる。また、ＰＤＳＣＨは、システムインフォメーションブロックタイプ１メッセージを送信するために用いられる。システムインフォメーションブロックタイプ１メッセージは、セルスペシフィック（セル固有）な情報である。

また、ＰＤＳＣＨは、システムインフォメーションメッセージを送信するために用いられる。システムインフォメーションメッセージは、システムインフォメーションブロックタイプ１以外のシステムインフォメーションブロックＸを含む。システムインフォメーションメッセージは、セルスペシフィック（セル固有）な情報である。

また、ＰＤＳＣＨは、ＲＲＣメッセージを送信するために用いられる。ここで、基地局装置から送信されるＲＲＣメッセージは、セル内における複数の端末装置に対して共通であっても良い。また、基地局装置１Ａから送信されるＲＲＣメッセージは、ある端末装置２に対して専用のメッセージ（dedicated signalingとも称する）であっても良い。すな
わち、ユーザ装置スペシフィック（ユーザ装置固有）な情報は、ある端末装置に対して専
用のメッセージを使用して送信される。また、ＰＤＳＣＨは、ＭＡＣ ＣＥを送信するために用いられる。

ここで、ＲＲＣメッセージおよび／またはＭＡＣ ＣＥを、上位層の信号（higher layer signaling）とも称する。

また、ＰＤＳＣＨは、下りリンクのチャネル状態情報を要求するために用いることができる。また、ＰＤＳＣＨは、端末装置が基地局装置にフィードバックするチャネル状態情報報告(CSI feedback report)をマップする上りリンクリソースを送信するために用いる
ことができる。例えば、チャネル状態情報報告は、定期的にチャネル状態情報（Periodic
CSI）を報告する上りリンクリソースを示す設定のために用いることができる。チャネル状態情報報告は、定期的にチャネル状態情報を報告するモード設定（CSI report mode）
のために用いることができる。

下りリンクのチャネル状態情報報告の種類は広帯域ＣＳＩ（例えばWideband CSI）と狭帯域ＣＳＩ（例えば、Subband CSI）がある。広帯域ＣＳＩは、セルのシステム帯域に対
して１つのチャネル状態情報を算出する。狭帯域ＣＳＩは、システム帯域を所定の単位に区分し、その区分に対して１つのチャネル状態情報を算出する。

また、下りリンクの無線通信では、下りリンク物理信号として同期信号（Synchronization signal: SS）、下りリンク参照信号（Downlink Reference Signal: DL RS）が用いられる。下りリンク物理信号は、上位層から出力された情報を送信するためには使用されないが、物理層によって使用される。

同期信号は、端末装置が、下りリンクの周波数領域および時間領域の同期を取るために用いられる。また、下りリンク参照信号は、端末装置が、下りリンク物理チャネルの伝搬路補正を行なうために用いられる。例えば、下りリンク参照信号は、端末装置が、下りリンクのチャネル状態情報を算出するために用いられる。

ここで、下りリンク参照信号には、ＣＲＳ（Cell-specific Reference Signal;
セル固有参照信号）、ＰＤＳＣＨに関連するＵＲＳ（UE-specific Reference Signal；端末固有参照信号）、ＥＰＤＣＣＨに関連するＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal
）、ＮＺＰ ＣＳＩ−ＲＳ（Non-Zero Power Chanel State Information - Reference Signal）、ＺＰ ＣＳＩ−ＲＳ（Zero Power Chanel State Information - Reference Signal）が含まれる。

ＣＲＳは、サブフレームの全帯域で送信され、ＰＢＣＨ／ＰＤＣＣＨ／ＰＨＩＣＨ／ＰＣＦＩＣＨ／ＰＤＳＣＨの復調を行なうために用いられる。ＰＤＳＣＨに関連するＵＲＳは、ＵＲＳが関連するＰＤＳＣＨの送信に用いられるサブフレームおよび帯域で送信され、ＵＲＳが関連するＰＤＳＣＨの復調を行なうために用いられる。

ＥＰＤＣＣＨに関連するＤＭＲＳは、ＤＭＲＳが関連するＥＰＤＣＣＨの送信に用いられるサブフレームおよび帯域で送信される。ＤＭＲＳは、ＤＭＲＳが関連するＥＰＤＣＣＨの復調を行なうために用いられる。

ＮＺＰ ＣＳＩ−ＲＳのリソースは、基地局装置１Ａによって設定される。例えば、端末装置２は、ＮＺＰ ＣＳＩ−ＲＳを用いて信号の測定（チャネルの測定）を行なう。ＺＰ ＣＳＩ−ＲＳのリソースは、基地局装置１Ａによって設定される。基地局装置１Ａは、ＺＰ ＣＳＩ−ＲＳをゼロ出力で送信する。例えば、端末装置２は、ＮＺＰ ＣＳＩ−ＲＳが対応するリソースにおいて干渉の測定を行なう。

ＭＢＳＦＮ（Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network）
ＲＳは、ＰＭＣＨの送信に用いられるサブフレームの全帯域で送信される。ＭＢＳＦＮ
ＲＳは、ＰＭＣＨの復調を行なうために用いられる。ＰＭＣＨは、ＭＢＳＦＮ ＲＳの送信に用いられるアンテナポートで送信される。

ここで、下りリンク物理チャネルおよび下りリンク物理信号を総称して、下りリンク信号とも称する。また、上りリンク物理チャネルおよび上りリンク物理信号を総称して、上りリンク信号とも称する。また、下りリンク物理チャネルおよび上りリンク物理チャネルを総称して、物理チャネルとも称する。また、下りリンク物理信号および上りリンク物理信号を総称して、物理信号とも称する。

また、ＢＣＨ、ＵＬ−ＳＣＨおよびＤＬ−ＳＣＨは、トランスポートチャネルである。ＭＡＣ層で用いられるチャネルを、トランスポートチャネルと称する。また、ＭＡＣ層で用いられるトランスポートチャネルの単位を、トランスポートブロック（Transport Block: TB）、または、ＭＡＣ ＰＤＵ（Protocol Data Unit）とも称する。トランスポート
ブロックは、ＭＡＣ層が物理層に渡す（deliverする）データの単位である。物理層にお
いて、トランスポートブロックはコードワードにマップされ、コードワード毎に符号化処理などが行なわれる。

図２は、本実施形態における基地局装置１Ａの構成を示す概略ブロック図である。図２に示すように、基地局装置１Ａは、上位層処理部（上位層処理ステップ）１０１、制御部（制御ステップ）１０２、送信部（送信ステップ）１０３、受信部（受信ステップ）１０４と送受信アンテナ１０５を含んで構成される。また、上位層処理部１０１は、無線リソース制御部（無線リソース制御ステップ）１０１１、スケジューリング部（スケジューリングステップ）１０１２を含んで構成される。また、送信部１０３は、符号化部（符号化ステップ）１０３１、変調部（変調ステップ）１０３２、下りリンク参照信号生成部（下りリンク参照信号生成ステップ）１０３３、多重部（多重ステップ）１０３４、無線送信部（無線送信ステップ）１０３５を含んで構成される。また、受信部１０４は、無線受信部（無線受信ステップ）１０４１、多重分離部（多重分離ステップ）１０４２、復調部（復調ステップ）１０４３、復号部（復号ステップ）１０４４を含んで構成される。

上位層処理部１０１は、媒体アクセス制御（Medium Access Control: MAC）層、パケットデータ統合プロトコル（Packet Data Convergence Protocol: PDCP）層、無線リンク制御（Radio Link Control: RLC）層、無線リソース制御（Radio Resource Control: RRC）層の処理を行なう。また、上位層処理部１０１は、送信部１０３および受信部１０４の制御を行なうために必要な情報を生成し、制御部１０２に出力する。

上位層処理部１０１は、端末装置の機能（UE capability）等、端末装置に関する情報
を端末装置から受信する。言い換えると、端末装置は、自身の機能を基地局装置に上位層の信号で送信する。

なお、以下の説明において、端末装置に関する情報は、その端末装置が所定の機能をサポートするかどうかを示す情報、または、その端末装置が所定の機能に対する導入およびテストの完了を示す情報を含む。なお、以下の説明において、所定の機能をサポートするかどうかは、所定の機能に対する導入およびテストを完了しているかどうかを含む。

例えば、端末装置が所定の機能をサポートする場合、その端末装置はその所定の機能をサポートするかどうかを示す情報（パラメータ）を送信する。端末装置が所定の機能をサポートしない場合、その端末装置はその所定の機能をサポートするかどうかを示す情報（
パラメータ）を送信しない。すなわち、その所定の機能をサポートするかどうかは、その所定の機能をサポートするかどうかを示す情報（パラメータ）を送信するかどうかによって通知される。なお、所定の機能をサポートするかどうかを示す情報（パラメータ）は、１または０の１ビットを用いて通知してもよい。

無線リソース制御部１０１１は、下りリンクのＰＤＳＣＨに配置される下りリンクデータ（トランスポートブロック）、システムインフォメーション、ＲＲＣメッセージ、ＭＡＣ ＣＥなどを生成、又は上位ノードから取得する。無線リソース制御部１０１１は、下りリンクデータを送信部１０３に出力し、他の情報を制御部１０２に出力する。また、無線リソース制御部１０１１は、端末装置の各種設定情報の管理をする。

スケジューリング部１０１２は、物理チャネル（ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨ）を割り当てる周波数およびサブフレーム、物理チャネル（ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨ）の符号化率および変調方式（あるいはＭＣＳ）および送信電力などを決定する。スケジューリング部１０１２は、決定した情報を制御部１０２に出力する。

スケジューリング部１０１２は、スケジューリング結果に基づき、物理チャネル（ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨ）のスケジューリングに用いられる情報を生成する。スケジューリング部１０１２は、生成した情報を制御部１０２に出力する。

制御部１０２は、上位層処理部１０１から入力された情報に基づいて、送信部１０３および受信部１０４の制御を行なう制御信号を生成する。制御部１０２は、上位層処理部１０１から入力された情報に基づいて、下りリンク制御情報を生成し、送信部１０３に出力する。

送信部１０３は、制御部１０２から入力された制御信号に従って、下りリンク参照信号を生成し、上位層処理部１０１から入力されたＨＡＲＱインディケータ、下りリンク制御情報、および、下りリンクデータを、符号化および変調し、ＰＨＩＣＨ、ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、および下りリンク参照信号を多重して、送受信アンテナ１０５を介して端末装置２に信号を送信する。

符号化部１０３１は、上位層処理部１０１から入力されたＨＡＲＱインディケータ、下りリンク制御情報、および下りリンクデータを、ブロック符号化、畳み込み符号化、ターボ符号化等の予め定められた符号化方式を用いて符号化を行なう、または無線リソース制御部１０１１が決定した符号化方式を用いて符号化を行なう。変調部１０３２は、符号化部１０３１から入力された符号化ビットをＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、Ｑ
ＰＳＫ（quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ等の予め定められた、または無線リソース制御部１０１１が決定した変調方式で変調する。

下りリンク参照信号生成部１０３３は、基地局装置１Ａを識別するための物理セル識別子（ＰＣＩ、セルＩＤ）などを基に予め定められた規則で求まる、端末装置２が既知の系列を下りリンク参照信号として生成する。

多重部１０３４は、変調された各チャネルの変調シンボルと生成された下りリンク参照信号と下りリンク制御情報とを多重する。つまり、多重部１０３４は、変調された各チャネルの変調シンボルと生成された下りリンク参照信号と下りリンク制御情報とをリソースエレメントに配置する。

無線送信部１０３５は、多重された変調シンボルなどを逆高速フーリエ変換（Inverse
Fast Fourier Transform: IFFT）してＯＦＤＭシンボルを生成し、ＯＦＤＭシンボルにサイクリックプレフィックス（cyclic prefix: CP）を付加してベースバンドのディジタル
信号を生成し、ベースバンドのディジタル信号をアナログ信号に変換し、フィルタリングにより余分な周波数成分を除去し、搬送周波数にアップコンバートし、電力増幅し、送受信アンテナ１０５に出力して送信する。

受信部１０４は、制御部１０２から入力された制御信号に従って、送受信アンテナ１０５を介して端末装置２から受信した受信信号を分離、復調、復号し、復号した情報を上位層処理部１０１に出力する。

無線受信部１０４１は、送受信アンテナ１０５を介して受信された上りリンクの信号を、ダウンコンバートによりベースバンド信号に変換し、不要な周波数成分を除去し、信号レベルが適切に維持されるように増幅レベルを制御し、受信された信号の同相成分および直交成分に基づいて、直交復調し、直交復調されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。

無線受信部１０４１は、変換したディジタル信号からＣＰに相当する部分を除去する。無線受信部１０４１は、ＣＰを除去した信号に対して高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform: FFT）を行い、周波数領域の信号を抽出し多重分離部１０４２に出力する。

多重分離部１０４２は、無線受信部１０４１から入力された信号をＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、上りリンク参照信号などの信号に分離する。なお、この分離は、予め基地局装置１Ａが無線リソース制御部１０１１で決定し、各端末装置２に通知した上りリンクグラントに含まれる無線リソースの割り当て情報に基づいて行なわれる。

また、多重分離部１０４２は、ＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨの伝搬路の補償を行なう。また、多重分離部１０４２は、上りリンク参照信号を分離する。

復調部１０４３は、ＰＵＳＣＨを逆離散フーリエ変換（Inverse Discrete Fourier Transform: IDFT）し、変調シンボルを取得し、ＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨの変調シンボルそれぞれに対して、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ等の予め定められた、または自装置が端末装置２各々に上りリンクグラントで予め通知した変調方式を用いて受信信号の復調を行なう。

復号部１０４４は、復調されたＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨの符号化ビットを、予め定められた符号化方式の、予め定められた、又は自装置が端末装置２に上りリンクグラントで予め通知した符号化率で復号を行ない、復号した上りリンクデータと、上りリンク制御情報を上位層処理部１０１へ出力する。ＰＵＳＣＨが再送信の場合は、復号部１０４４は、上位層処理部１０１から入力されるＨＡＲＱバッファに保持している符号化ビットと、復調された符号化ビットを用いて復号を行なう。

図３は、本実施形態における端末装置２の構成を示す概略ブロック図である。図３に示すように、端末装置２は、上位層処理部（上位層処理ステップ）２０１、制御部（制御ステップ）２０２、送信部（送信ステップ）２０３、受信部（受信ステップ）２０４、チャネル状態情報生成部（チャネル状態情報生成ステップ）２０５と送受信アンテナ２０６を含んで構成される。また、上位層処理部２０１は、無線リソース制御部（無線リソース制御ステップ）２０１１、スケジューリング情報解釈部（スケジューリング情報解釈ステップ）２０１２を含んで構成される。また、送信部２０３は、符号化部（符号化ステップ）２０３１、変調部（変調ステップ）２０３２、上りリンク参照信号生成部（上りリンク参照信号生成ステップ）２０３３、多重部（多重ステップ）２０３４、無線送信部（無線送
信ステップ）２０３５を含んで構成される。また、受信部２０４は、無線受信部（無線受信ステップ）２０４１、多重分離部（多重分離ステップ）２０４２、信号検出部（信号検出ステップ）２０４３を含んで構成される。

上位層処理部２０１は、ユーザの操作等によって生成された上りリンクデータ（トランスポートブロック）を、送信部２０３に出力する。また、上位層処理部２０１は、媒体アクセス制御（Medium Access Control: MAC）層、パケットデータ統合プロトコル（Packet
Data Convergence Protocol: PDCP）層、無線リンク制御（Radio Link Control: RLC）
層、無線リソース制御（Radio Resource Control: RRC）層の処理を行なう。

上位層処理部２０１は、自端末装置がサポートしている端末装置の機能を示す情報を、送信部２０３に出力する。

無線リソース制御部２０１１は、自端末装置の各種設定情報の管理をする。また、無線リソース制御部２０１１は、上りリンクの各チャネルに配置される情報を生成し、送信部２０３に出力する。

無線リソース制御部２０１１は、基地局装置から送信されたＣＳＩフィードバックに関する設定情報を取得し、制御部２０２に出力する。

スケジューリング情報解釈部２０１２は、受信部２０４を介して受信した下りリンク制御情報を解釈し、スケジューリング情報を判定する。また、スケジューリング情報解釈部２０１２は、スケジューリング情報に基づき、受信部２０４、および送信部２０３の制御を行なうために制御情報を生成し、制御部２０２に出力する。

制御部２０２は、上位層処理部２０１から入力された情報に基づいて、受信部２０４、チャネル状態情報生成部２０５および送信部２０３の制御を行なう制御信号を生成する。制御部２０２は、生成した制御信号を受信部２０４、チャネル状態情報生成部２０５および送信部２０３に出力して受信部２０４、および送信部２０３の制御を行なう。

制御部２０２は、チャネル状態情報生成部２０５が生成したＣＳＩを基地局装置に送信するように送信部２０３を制御する。

受信部２０４は、制御部２０２から入力された制御信号に従って、送受信アンテナ２０６を介して基地局装置１Ａから受信した受信信号を、分離、復調、復号し、復号した情報を上位層処理部２０１に出力する。

無線受信部２０４１は、送受信アンテナ２０６を介して受信した下りリンクの信号を、ダウンコンバートによりベースバンド信号に変換し、不要な周波数成分を除去し、信号レベルが適切に維持されるように増幅レベルを制御し、受信した信号の同相成分および直交成分に基づいて、直交復調し、直交復調されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。

また、無線受信部２０４１は、変換したディジタル信号からＣＰに相当する部分を除去し、ＣＰを除去した信号に対して高速フーリエ変換を行い、周波数領域の信号を抽出する。

多重分離部２０４２は、抽出した信号をＰＨＩＣＨ、ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、および下りリンク参照信号に、それぞれ分離する。また、多重分離部２０４２は、チャネル測定から得られた所望信号のチャネルの推定値に基づいて、ＰＨＩＣＨ、ＰＤ
ＣＣＨ、およびＥＰＤＣＣＨのチャネルの補償を行ない、下りリンク制御情報を検出し、制御部２０２に出力する。また、制御部２０２は、ＰＤＳＣＨおよび所望信号のチャネル推定値を信号検出部２０４３に出力する。

信号検出部２０４３は、ＰＤＳＣＨ、チャネル推定値を用いて、信号検出し、上位層処理部２０１に出力する。

送信部２０３は、制御部２０２から入力された制御信号に従って、上りリンク参照信号を生成し、上位層処理部２０１から入力された上りリンクデータ（トランスポートブロック）を符号化および変調し、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、および生成した上りリンク参照信号を多重し、送受信アンテナ２０６を介して基地局装置１Ａに送信する。

符号化部２０３１は、上位層処理部２０１から入力された上りリンク制御情報を畳み込み符号化、ブロック符号化等の符号化を行う。また、符号化部２０３１は、ＰＵＳＣＨのスケジューリングに用いられる情報に基づきターボ符号化を行なう。

変調部２０３２は、符号化部２０３１から入力された符号化ビットをＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の下りリンク制御情報で通知された変調方式または、チャネル毎に予め定められた変調方式で変調する。

上りリンク参照信号生成部２０３３は、基地局装置１Ａを識別するための物理セル識別子（physical cell identity: PCI、Cell IDなどと称される）、上りリンク参照信号を配置する帯域幅、上りリンクグラントで通知されたサイクリックシフト、ＤＭＲＳシーケンスの生成に対するパラメータの値などを基に、予め定められた規則（式）で求まる系列を生成する。

多重部２０３４は、制御部２０２から入力された制御信号に従って、ＰＵＳＣＨの変調シンボルを並列に並び替えてから離散フーリエ変換（Discrete Fourier Transform: DFT
）する。また、多重部２０３４は、ＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨの信号と生成した上りリンク参照信号を送信アンテナポート毎に多重する。つまり、多重部２０３４は、ＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨの信号と生成した上りリンク参照信号を送信アンテナポート毎にリソースエレメントに配置する。

無線送信部２０３５は、多重された信号を逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier
Transform: IFFT）して、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式の変調を行い、ＳＣ−ＦＤＭＡシンボルを生成し、生成されたＳＣ−ＦＤＭＡシンボルにＣＰを付加し、ベースバンドのディジタル信号を生成し、ベースバンドのディジタル信号をアナログ信号に変換し、余分な周波数成分を除去し、アップコンバートにより搬送周波数に変換し、電力増幅し、送受信アンテナ２０６に出力して送信する。

なお、本実施形態に係る通信システムが備える基地局装置１および端末装置２が備える通信方法は、以上に説明する方法に限定されるものではない。本実施形態に係る通信システムが備える基地局装置１および端末装置２は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution
）をサポートしていても良いし、ＩＥＥＥ８０２．１１として定義されている通信方式をサポートしていても良い。

本実施形態に係る端末装置２は、基地局装置１Ａと基地局装置１Ｂとの間で通信を行なう。そして、端末装置２は、異なる通信品質である第１の通信品質と第２の通信品質をそれぞれ満たす必要がある複数の通信を、基地局装置１Ａと基地局装置１Ｂとの間で行なう。例えば、端末装置２は、基地局装置１に対して、情報量の大きいデータを送信するため
に、端末装置２と基地局装置１は所要のデータレートを満足する通信を行なう。更に基地局装置１は、端末装置２に対して、信号を大きな遅延を引き起こすことなく送信するために、端末装置２と基地局装置１は、所要の通信遅延時間を満足する通信を行なう。この場合、第１の通信品質はデータレートであり、第２の通信品質は通信遅延時間となる。

本実施形態に係る通信システムは、所要データレートを満足する通信と、所要遅延時間を満足する通信は、同時に行われることが可能である。しかし、所要遅延時間を満足する通信がいつ開始されるかは、所要データレートを満足する通信に依存する。例えば、所要遅延時間を満足する通信の開始トリガは、所要データレートを満足する通信によって提供された情報に基づくことができる。

ここでデータレートとは、一定期間内に送信装置から受信装置へ送信される情報量（情報ビット数）を指すものとする。例えば、端末装置２は、基地局装置１に対して、自装置が備えるカメラデバイスによって取得した高解像度の動画像をリアルタイムに送信するためには、端末装置２と基地局装置１との間の通信には高いデータレートが要求される。また、端末装置２が取得した動画像を常に高解像度にて基地局装置１に送信するためには、安定して一定のデータレートを実現できることが要求される。すなわち、本実施形態に係る所要データレートを満足する通信は、平均的に高いデータレートが実現するのではなく、常に一定の高いデータレートを実現することができる。

一方、低遅延の通信とは、ある端末装置に他の端末装置宛ての送信要求（トラフィック）が発生してから、実際に、当該送信要求に係る通信が終了するまでの時間が短い通信を指す。また、ある端末装置に他の端末装置宛ての送信要求が発生してから、当該送信要求に係る通信が実際に開始されるまでの時間が短い通信を指すこともできる。本実施形態に係る通信システムでは、端末装置に送信要求が発生してから、実際に通信が開始されるまでの時間と、基地局装置に送信要求が発生してから、実際に通信が開始されるまでの時間を比較した場合、前者より後者を短くすることができる。

また、本実施形態に係る通信遅延時間には、情報を送信する、もしくは情報を要求する端末装置が、対象となる端末装置に対して、情報の送信を完了する、もしくは要求した情報を取得するまで（End-to-End）に存在するあらゆる装置（例えば、端末装置、基地局装置、Remote Radio Head、Base Band Unit等）の装置内制御遅延と、無線通信区間および
有線通信区間の通信遅延を含む。本実施形態に係る装置内制御遅延には、ＯＳＩ参照モデルやＴＣＰ／ＩＰモデルにて定義されている各プロトコル間の情報やり取りに係る時間を含む。本実施形態において、ある通信が、他の通信に対して遅延が少ないという状態は、上記遅延時間のうち、いずれか一つ、もしくは複数の遅延時間の総和が、短い（少ない）ことを指す。

一般的に、高いデータレートの通信を満たすために要求される無線リソースや無線技術は、低遅延の通信を満たすために要求される無線リソースや無線技術とは異なる。よって、本実施形態に係る通信システムが、一つの通信方法によって、上記２つの通信を満たそうとした場合、通信に係るコスト（無線リソース、装置製造コスト等に代表される投資コスト(APEX)、システム運営に代表される運営コスト(OPEX)を含む）を増大させてしまう。

そこで、本実施形態に係る通信システムは、複数の通信経路（通信路）、通信方式および無線アクセス技術(RAT)を備えることができる。例えば、通信システムは、端末装置２
と基地局装置１Ａとの間の第１の通信経路（通信路）と、端末装置２と基地局装置１Ｂとの間の第２の通信経路を備えることができる。また、通信システムは、端末装置２と基地局装置１Ａとの間で、第１の通信方式と第２の通信方式を用いた通信を行なうことができる。また、通信システムは、端末装置２と基地局装置１Ａとに、それぞれ第１のＲＡＴと
第２のＲＡＴを備えさせることができる。

また、通信システムは、上記内容を組み合わせた複数の通信形態を備えることができる。例えば、端末装置２は、第１の通信形態として、基地局装置１Ａとの間の第１の通信経路において、第１のＲＡＴを用いる一方で、第２の通信形態として、基地局装置１Ｂとの間の第２の通信経路において、第２のＲＡＴを用いることもできる。なお、本実施形態において、通信形態が備える（通信形態を特徴づける）要素は、上記内容に限定されるものではなく、他の構成要素が存在していても良いし、後述する要求条件によって特徴づけられても良い。本実施形態において、通信システムは、複数の通信形態を備えるものとして、以下では説明を行なう。

本実施形態に係る通信システムは、端末装置２が、高いデータレートの通信を要求する信号を基地局装置１に送信する際に、当該要求を満たすのに適した通信形態を選択することができる。なお、以下では“通信形態を選択する”という動作は、通信システムが主体となって行なっても良いし、端末装置２や基地局装置１が主体となって該動作を行なっても良い。また、通信システムを管理する別の装置（例えば、Radio Network Controller(RNC)）が、主体となって該動作行なっても。また、本実施形態に係る通信システムを用い
て、主サービスを提供する実体が、主体となって該動作を行なっても良い。

また、通信形態毎に、通信形態を選択する主体が異なっていても良い。例えば、本実施形態に係る通信システムでは、第１の通信形態を選択する主体は端末装置２であり、第２の通信形態を選択する主体は基地局装置１とすることが可能である。

また、“通信形態を選択する”という動作は、以下で説明するような、通信形態を構成する要素（通信経路、通信方式、ＲＡＴ、無線周波数、無線リソース等）を選択する動作も含む。

なお、本実施形態に係る通信システムは複数の基地局装置を備えることができるが、一つの基地局装置が複数の通信形態をサポート可能である場合、該基地局装置の複数の通信形態を指して、複数の基地局装置とすることも可能である。例えば、本実施形態に係る通信システムは、基地局装置１Ａが、第１のＲＡＴと第２のＲＡＴを備えている場合、第１のＲＡＴを用いる基地局装置１Ａと第２のＲＡＴを用いる基地局装置１Ａを異なる基地局装置１Ａとみなすことができる。

例えば、端末装置２は、基地局装置１Ａと基地局装置１Ｂとで、最も受信品質の高い基地局装置１との間の通信経路を用いる通信形態を、高いデータレートの通信を実現する第１の通信形態として選択することができる。これは、このような第１の通信形態は、該通信形態で通信される信号の受信品質を高く保つことが可能であるためである。一方、端末装置２は、基地局装置１Ａと基地局装置１Ｂとで、無線リソースを確保可能である基地局装置１との間の通信経路を用いる通信形態を、遅延時間の少ない通信を実現する第２の通信形態として選択することができる。このとき、端末装置２は第２の通信形態を選択する際に、必ずしも受信品質を考慮する必要は無い。

以上説明したように、通信システムが第１の通信形態と第２の通信形態を選択することで、第１の通信形態は、第２の通信形態よりも第１の通信品質であるデータレートを高くすることができる。一方で、第２の通信形態は、第１の通信形態よりも第２の通信品質である所要遅延時間を小さくすることができる。

また、本実施形態に係る通信システムは、基地局装置１がサポート可能な通信方式や、ＲＡＴや、無線周波数や、通信帯域幅等に応じて、第１の通信形態と第２の通信形態を選
択することができる。

図４は、本実施形態に係る通信システムの様子の一例を示す図である。端末装置２は、通信システムが備える基地局装置１Ａ〜１Ｄの中で、最も受信品質の高い基地局装置１を、第１の通信形態に基づいて通信する基地局装置１として選択することができる。一方、本実施形態に係る通信システムは、端末装置２に対して、第２の通信形態に基づいて信号を送信する際に、該送信要求が発生した瞬間に無線リソースを確保可能である基地局装置１を選択し、選択した基地局装置１より、端末装置２に対して、第２の通信形態に基づいて信号を送信することができる。

当然ながら、端末装置２が通信システム内を移動するたびに、端末装置２が第１の通信形態および第２の通信形態に基づいて通信を行なう基地局装置１は変更されても良い。また、端末装置２は、複数の基地局装置１との間で、第１の通信形態および第２の通信形態に基づいて通信を行なっても良い。例えば、本実施形態に係る通信システムは、第２の通信形態に基づいた通信のトリガ発生した場合、その瞬間に無線リソースを確保可能なすべての基地局装置１が、該端末装置２に対して、該第２の通信形態に基づいて、該情報を送信しても良い。

言い換えると、本実施形態に係る通信システムにおいては、端末装置２は、自装置が情報を送信する際に用いる通信形態に基づいて、接続する基地局装置１を選択していると言える。すなわち、端末装置２は、複数の基地局装置１と接続状態を維持することができるが、該複数の基地局装置１は、前述してきたように、第１の通信形態に基づいて通信を行なう基地局装置１と、第２の通信形態に基づいて通信を行なう基地局装置１とに棲み分けることが可能である。

このことは、本実施形態に係る通信システムに基づいて通信サービスを提供するサービスを提供する実体が、端末装置２が接続する基地局装置１を選択する場合も同様である。サービスを提供する実体は、自らが備える通信システムが備える基地局装置１が、前述してきたような第１の通信形態に基づいて通信を行なうことが可能な基地局装置１と、第２の通信形態に基づいて通信を行なうことが可能な基地局装置１とに棲み分けることが可能である。サービスを提供する実体は、該棲み分けに応じて、端末装置２が接続する基地局装置１を選択することができる。

サービスを行なう実体、端末装置２、および基地局装置１が行なう基地局装置１の棲み分けは、瞬時の通信品質に基づいて行っても良いし、平均的な通信品質に基づいて行っても良い。先を例にとれば、端末装置２は、瞬時の通信品質として挙げられる受信品質が高い基地局装置１を、第１の通信形態に基づいて通信を行なうことが可能な基地局装置１として棲み分けていたと言える。また、端末装置２は、無線リソースを確保可能な基地局装置１を、第２の通信形態に基づいて通信を行なうことが可能な基地局装置１として棲み分けていたと言える。

なお、本実施形態に係る通信システムでは、第１の通信形態と第２の通信形態が用いる無線リソースは、何かに限定されるものでは無いが、高いデータレートを常に保つことが望ましい第１の通信形態に優先的に無線リソースを割り振ることが好適である。よって、本実施形態に係る通信システムは、通信システムに存在する端末装置２が、通信システム内の何れかの基地局装置１に接続することで第１の通信形態が実現可能となるように無線リソースの割り当てを決定することができる。通信システムは、利用可能な無線リソースのうち、第１の通信形態に割り当てていない無線リソースを第２の通信形態に割り当てることが可能である。

本実施形態に係る通信システムは、第１の通信形態と第２の通信形態に固定的に無線リソースを割り当てることができる。この場合、第１の通信形態を提供する基地局装置１と、第２の通信形態を提供する基地局装置１は、固定的に棲み分けられることになる。

本実施形態に係る通信システムは、第１の通信形態と第２の通信形態に動的に無線リソースを割り当てることができる。この場合、通信システムが備える複数の基地局装置１は、利用可能な無線リソースに応じて、第１の通信形態を提供する基地局装置１か第２の通信形態を提供する基地局装置１かに住み分けられる。

また、本実施形態に係る通信システムは、第１の通信形態および第２の通信形態を満足する通信経路、通信方式およびＲＡＴの組み合わせを、予めグループ化しておくことができる。第１の通信形態および第２の通信形態を満足する通信経路等の組み合わせは、複数あっても良い。

以上説明してきた方法によれば、通信システムは、要求条件の異なる複数の通信を効率的に行なうことができるから、通信に係るコストを大幅に削減しつつ、高品質な通信サービスを提供することが可能である。

［２．第２の実施形態］
本実施形態においては、通信システムが備える複数の通信形態は、お互いがそれぞれ関連付けられている。以下では、第１の実施形態と同様に、通信システムは、高いデータレートの通信を満足する第１の通信形態と、遅延の少ない通信を満足する第２の通信形態を備える。

本実施形態において、端末装置２が第１の通信形態によって送信する第１の情報と、端末装置２が第２の通信形態によって受信する第２の情報はお互いに関連付けられている。例えば、本実施形態に係る通信システムでは、端末装置２が第１の通信形態によって送信する第１の情報は、端末装置２が、自装置が備えるデバイスによって得られた自装置周辺の情報である。自装置周辺の情報は、例えば端末装置２がカメラデバイスによって得られた周辺の静止画像もしくは動画像でも良いし、端末装置２がセンサーデバイスによって得られた周辺の環境データでも良い。一方、端末装置２が第２の通信形態によって受信する第２の情報は、端末装置２が第１の通信形態によって送信した該端末装置２周辺の情報に基づいて生成される。例えば、端末装置２が第１の通信形態を用いて送信した動画像に、特定の情報が認められた場合、通信システムは、端末装置２に対して、第２の通信形態によって第２の情報を送信することができる。すなわち、第１の実施形態と同様に、第２の通信形態によって第２の情報が送信されるか否かは、第１の通信形態によって送信される情報に基づいて決定される。

このとき、本実施形態に係る通信システムは、低遅延を満足する必要がある第２の通信形態を実現するために、特定の通信技術を用いることができる。例えば、本実施形態に係る通信システムは、第２の通信形態を実現するために、ビームフォーミング技術（ビームフォーミング送信、ビームフォーミング通信）を用いることができる。具体的には、本実施形態に係る通信システムが備える基地局装置１は、複数の送信アンテナを備え、自装置が送信する信号にビームフォーミングを掛けて送信することができる。

本実施形態に係るビームフォーミング送信の方法は何かに限定されるものではない。例えば、基地局装置１は、端末装置２宛ての送信信号のベースバンド信号に対して、送信重みを乗算するディジタルビームフォーミングを行なうことができる。また、基地局装置１は、自装置が備える複数のアンテナ素子間の位相差や振幅差を調整することでビームフォーミング送信を行なうアナログビームフォーミングを行なうことができる。また、基地局
装置１は、アナログビームフォーミングを適用したアンテナ素子群（サブアレイ）を見かけ上の送信アンテナとみなしてディジタルビームフォーミングを行なうハイブリッドビームフォーミングを行なうことができる。また、基地局装置１は、固定のビーム利得（アンテナ利得、アンテナ指向性、ビーム指向性）を備えた複数のアンテナを備え、該複数のアンテナを切り替えて用いることでビームフォーミング送信を行なうことも可能である。

基地局装置１は、ビームフォーミング送信を行なうことが出来るから、第１の通信形態よりも高い無線周波数を用いることも可能となるから、無線リソースを確保しやすくなる。また、基地局装置１がビームフォーミング送信を行なうことで、基地局装置１のカバレッジを広げることが可能となる。よって、本実施形態に係る通信システムにおいて、特定の基地局装置１がビームフォーミング送信を行ない、かつ第１の通信形態が用いる無線周波数よりも高い無線周波数を用いることで、当該基地局装置１が常に第２の通信形態に基づいて端末装置２に対して信号を送信することが可能となるから、第２の通信形態が満足すべき要求条件である通信遅延の短縮を、より好適に実現できる。

本実施形態に係る基地局装置１は、ビームフォーミングを行なうための複数の送信重み（送信フィルタ、フィルタ、位相回転量）を予め備えており、また、各送信重みによって、自装置のカバレッジがどのように変化するかを予め把握しておくことができる。

しかし、ビームフォーミング技術を用いる基地局装置１は、送信信号の宛先端末装置との間のチャネルに関する情報を必要とする。ここで宛先の端末装置との間のチャネルに関する情報としては、端末装置との間の複素チャネル利得情報が好適であるが、基地局装置１がビームフォーミング技術を用いるのに足る情報であれば良い。例えば、基地局装置１は、送信信号の宛先端末装置の位置情報を取得することで、ビームフォーミング技術を用いることができる。しかし、従来の通信システムにおいては、送信装置がビームフォーミング技術を用いるためには、前述したようなチャネルに関する情報を制御情報としてやり取りしていたため、通信システムのオーバーヘッドを増加させてしまう。

本実施形態に係る通信システムは、端末装置２が第１の通信形態を用いて送信する第１の情報は、端末装置２の装置周辺の情報であるから、基地局装置１は該端末装置２の装置周辺の情報（周辺情報）に基づいて、ビームフォーミング送信を行なうことができる。例えば、該端末装置２の装置周辺の情報が、該端末装置２に搭載のカメラデバイスが取得した動画像であれば、基地局装置１は、該動画像に基づいて、該端末装置２が現在位置する場所を推定することが可能であるから、その情報に基づいて、基地局装置１はビームフォーミングを行なうことが可能である。

図５は本実施形態に係る通信システムの様子の一例を示す図である。図５において通信システムは基地局装置１Ａと端末装置２を備えている。また、５−１〜５−４は、基地局装置１Ａのカバレッジであり、基地局装置１Ａが、それぞれ異なるビームフォーミングを行なった場合のカバレッジの変化に対応している。すなわち、図５において、基地局装置１Ａは４つの送信フィルタ６−１〜６−４が利用可能であり、基地局装置１Ａが送信フィルタ６−１を用いた場合の、基地局装置１Ａのカバレッジがカバレッジ５−１に対応する。

なお、本実施形態において、基地局装置１Ａが行なうビームフォーミング手法は何かに限定されるものではない。基地局装置１Ａは、アナログビームフォーミングを用いても良いし、ディジタルビームフォーミングを用いても良い。また、基地局装置１Ａは、図５に示すように、予め複数種類の送信フィルタを備えていても良いし、前述してきたように、第１の通信形態に基づいて端末装置２が送信した端末装置２の装置周辺の情報に基づいて、その都度送信フィルタを計算しても良い。ただし、基地局装置１Ａが、自装置がビーム
フォーミングを用いることで、自装置のカバレッジがどのように変化するかを把握しておくことが好適である。

本実施形態において、基地局装置１は、第１の通信形態に基づいて端末装置２が送信した端末装置２の装置周辺の情報に基づいて、自装置の送信フィルタを決定する。例えば、該端末装置２の装置周辺の情報より、基地局装置１は該端末装置２がカバレッジ５−２に存在すると判断した場合、カバレッジ５−２を実現する送信フィルタ６−２を用いてビームフォーミングを行なえば良い。

また、本実施形態に係る通信システムは、端末装置２が第１の通信形態に基づいて送信した動画像データに情報が認められる基地局装置１より、第２の通信形態に基づいて、該端末装置２に情報を送信することができる。ここで、該動画像データに情報が認められるということは、該動画像データに、該基地局装置１を示す情報（該基地局装置１の外観等）が映っていることを指す。また、基地局装置１が、特定の周波数もしくは位相にて情報を送信し、該動画像データに当該情報が認められる場合も含む。本実施形態に係る通信システムは、該動画像データにより、端末装置２に向けたビームフォーミングを可能とする基地局装置１を判断可能である。また、該動画像データより、該基地局装置１から見た該端末装置２の方向も推定可能であるから、該基地局装置１は、該端末装置２に対して好適なビームフォーミング送信を行なうことができる。

また、本実施形態に係る通信システムは、上記方法に基づいて第２の通信形態を実現可能な基地局装置１の中から基地局装置１を選択し、第２の通信形態に基づいた通信を行なうことができる。

なお、ビームフォーミング技術は、信号の宛先装置にビームを向ける必要があることから、送信装置と受信装置の位置関係によっては、どうしても通信できない状態が生ずる。図５を例にとれば、端末装置２が、基地局装置１Ａのいずれのカバレッジ内にも存在しなければ、基地局装置１Ａは、端末装置２に対して、ビームフォーミング技術を用いた信号送信を行なうことは出来ない。

そのため、本実施形態に係る通信システムでは、基地局装置１は、端末装置２に対して、第２の通信形態に基づいた通信にて送信すべき情報が無い状態でも、常に、端末装置２に対してビームフォーミング送信によって何かしらの情報を送信し続けることができる。以下ではこの通信を確認通信と呼ぶこととする。該確認通信は、送信信号に対して、応答信号を送信することができる。確認通信を開始した基地局装置１は、端末装置２からの応答信号を受信することで、該確認通信が正しく行われていることを把握できる。該確認通信が正しく行われている間は、基地局装置１は、端末装置２に対して、ビームフォーミング送信が実現できていることを意味しているから、該第２の通信形態に基づいた通信にて送信すべき情報が発生したら、基地局装置１は、速やかに当該情報を端末装置２に対して、ビームフォーミング送信を含む該第２の通信形態に基づいた通信にて、情報を送信することができる。

一方、該確認通信が正しく行われていないと基地局装置１が判断した場合、基地局装置１は端末装置２に対して、第２の通信形態に基づいた通信が行えないことを意味している。この場合、基地局装置１は端末装置２に対して、第２の通信形態に基づいた通信が行えない旨を示す情報をシグナリングすることが出来る。この場合、該端末装置２は、他の基地局装置１への接続を試みても良いし、該通信システムを用いて提供されている通信サービスから離脱しても良い。

以上説明してきた方法によれば、通信システムは、第１の通信形態によって送信された
情報に基づいて、第２の通信形態による通信を実現することが可能となるから、通信システムのオーバーヘッドを削減することが可能となり、高効率な通信サービスを提供することが可能となる。

［３．全実施形態共通］
なお、本発明に係る各装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。

また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における各装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。各装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。

なお、本願発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、本願発明の端末装置２は、移動局装置への適用に限定されるものではなく、屋内外に設置される据え置き型、または非可動型の電子機器、たとえば、ＡＶ機器、キッチン機器、掃除・洗濯機器、空調機器、オフィス機器、自動販売機、その他生活機器などに適用出来ることは言うまでもない。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。

本発明は、通信システムおよび基地局装置に用いて好適である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 基地局装置
２ 端末装置
１０１ 上位層処理部
１０２ 制御部
１０３ 送信部
１０４ 受信部
１０５ 送受信アンテナ
１０１１ 無線リソース制御部
１０１２ スケジューリング部
１０３１ 符号化部
１０３２ 変調部
１０３３ 下りリンク参照信号生成部
１０３４ 多重部
１０３５ 無線送信部
１０４１ 無線受信部
１０４２ 多重分離部
１０４３ 復調部
１０４４ 復号部
２０１ 上位層処理部
２０２ 制御部
２０３ 送信部
２０４ 受信部
２０５ チャネル状態情報生成部
２０６ 送受信アンテナ
２０１１ 無線リソース制御部
２０１２ スケジューリング情報解釈部
２０３１ 符号化部
２０３２ 変調部
２０３３ 上りリンク参照信号生成部
２０３４ 多重部
２０３５ 無線送信部
２０４１ 無線受信部
２０４２ 多重分離部
２０４３ 信号検出部

Claims (9)

1. 基地局装置と端末装置を備え、異なる通信品質を満たす複数の通信形態に基づいて通信サービスを提供する通信システムであって、
   前記複数の通信形態は、第１の通信形態と第２の通信形態を含み、
   前記第１の通信形態が備える通信経路と、前記第２の通信形態が備える通信経路が異なり、
   前記基地局装置が前記第２の通信形態に基づいた通信を開始するトリガは、前記端末装置が前記第１の通信形態に基づいて送信した情報に含まれる通信システム。
2. 複数の前記基地局装置をさらに備え、
   前記第１の通信形態が備える通信経路は、前記複数の基地局装置のうち、第１の通信品質が最も高い基地局装置と前記端末装置との間の通信路であり、
   前記第２の通信形態が備える通信経路は、前記複数の基地局装置のうち、第２の通信品質が最も高い基地局装置と前記端末装置との間の通信路である、請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第１の通信品質が最も高い基地局装置は、前記端末装置からの信号の受信品質が最も高い基地局装置であり、
   前記第２の通信品質が最も高い基地局装置は、前記端末装置との間で所要の無線リソースを確保可能な基地局装置である、請求項２に記載の通信システム。
4. 前記第２の通信形態に使用される無線リソースは、前記第１の通信形態に使用される無線リソースに基づいて決定される、請求項３に記載の通信システム。
5. 前記第２の通信形態は、ビームフォーミング送信を含む通信形態であり、
   前記基地局装置は、前記第１の通信形態に基づいて前記端末装置より送信される情報に基づいて前記ビームフォーミング送信を行なう、請求項１に記載の通信システム。
6. 前記第１の通信形態に基づいて前記端末装置より取得した情報は、前記端末装置の周辺情報であり、
   前記基地局装置は、前記周辺情報に基づいて、前記端末装置の位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて前記ビームフォーミング送信を行なう、請求項５に記載の通信システム。
7. 前記基地局装置は、前記第２の通信形態に基づいた通信が所要の前記第２の通信品質を満たせない場合、前記端末装置に、前記第２の通信形態に基づいた通信が所要の前記第２の通信品質を満たせないことを示す情報をシグナリングする、請求項２から請求項４の何れか１項に記載の通信システム。
8. 前記第１の通信品質は、データレートであり、
   前記第２の通信品質は、通信遅延時間である、請求項２から請求項４の何れか１項に記載の通信システム。
9. 異なる通信品質を満たす複数の通信形態に基づいて通信サービスを提供する通信システムが備え、端末装置と通信する基地局装置であって、
   前記複数の通信形態は、第１の通信形態と第２の通信形態を含み、
   前記第２の通信形態は、ビームフォーミング送信を含む通信形態であり、
   前記基地局装置は、前記ビームフォーミング送信を行なう送信部を備え、
   前記送信部は、前記第１の通信形態に基づいて前記端末装置より送信される情報に基づ
   いて前記ビームフォーミング送信を行なう基地局装置。

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