JP5680483B2

JP5680483B2 - 基地局

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Publication number: JP5680483B2
Application number: JP2011117635A
Authority: JP
Inventors: 宮田　健雄; 健雄宮田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2031-05-26
Also published as: CN103548410A; JP2012248978A; US9167581B2; WO2012161252A1; US20140086206A1

Description

本発明は、複数のアンテナを用いて通信端末と通信する基地局に関する。

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

ＬＴＥ等の通信システムの基地局においては、複数のアンテナで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。

一方で、基地局においては送信性能の向上が望まれている。

そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、複数のアンテナでの送信指向性を制御して通信端末と通信する基地局の送信性能を向上す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、本発明に係る基地局は、通信端末と通信する基地局であって、複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末と下り通信を行う際には当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、下り通信を行う通信端末を決定するとともに、当該通信端末に対して、前記通信部が当該通信端末との下り通信で使用する使用下り無線リソースを割り当てるスケジューリング実行部とを備え、通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと、当該既知信号用上り無線リソースと対応付けられた、前記通信部が通信端末と下り通信を行う際に使用することが可能な下り無線リソースとが定められており、前記スケジューリング実行部は、既知信号用上り無線リソースの少なくとも一部で受信される既知信号の送信周波数帯域に含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソースを通信端末に割り当てる際には、当該使用下り無線リソースを、当該既知信号用上り無線リソースに対応付けられた下り無線リソースから通信端末に割り当てる割り当て処理を行い、前記通信部は、前記スケジューリング実行部が前記割り当て処理を行って通信端末に割り当てる使用下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う際には、既知信号用上り無線リソースにおいて当該使用下り無線リソースの周波数帯域で受信される既知信号に基づいて前記複数のアンテナでの送信指向性を制御し、前記スケジューリング実行部は、前記割り当て処理において使用下り無線リソースを通信端末に割り当てる際には、前記通信部が既知信号用上り無線リソースにおいて当該使用下り無線リソースの周波数帯域で受信する既知信号に基づいて前記複数のアンテナでの送信指向性を制御して通信端末と下り通信を行う際の送信利得の予測値を算出し、当該予測値に基づいて当該使用下り無線リソースを割り当てる通信端末を決定する。

また、本発明に係る基地局の一態様では、前記スケジューリング実行部は、前記割り当て処理において使用下り無線リソースを通信端末に割り当てる際には、前記通信部が当該使用下り無線リソースを用いて通信端末と通信する際の送信スループットの予測値を算出し、当該送信スループットの予測値と、前記送信利得の予測値とに基づいて、当該使用下り無線リソースを割り当てる通信端末を決定する。

また、本発明に係る基地局の一態様では、前記スケジューリング実行部は、前記割り当て処理において使用下り無線リソースを通信端末に割り当てる際には、プロポーショナルフェアネスに基づいて当該使用下り無線リソースを割り当てる通信端末を決定するための評価値を前記送信利得の予測値を使用して算出し、当該評価値に基づいて当該使用下り無線リソースを割り当てる通信端末を決定する。

また、本発明に係る基地局の一態様では、前記スケジューリング実行部は、前記割り当て処理において、下り無線リソースの割り当て単位ごとに、使用下り無線リソースを割り当てる通信端末を決定する。

また、本発明に係る基地局の一態様では、前記通信部が通信端末に送信する送信信号に適用されるＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）を決定するＭＣＳ決定部がさらに設けられ、前記ＭＣＳ決定部は、前記スケジューリング実行部が前記割り当て処理において通信端末に対して割り当てる、複数の割り当て単位を含む使用下り無線リソースで送信される送信信号に適用される１つのＭＣＳを、当該使用下り無線リソースの周波数帯域全体での当該通信端末と前記通信部との間の下り方向の伝送路特性に基づいて決定する。

本発明によれば、基地局の送信性能を向上することができる。

実施の形態に係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ＴＤＤフレーム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送信帯域が周波数ホッピングされる様子の一例を示す図である。ＳＲＳ０とＳＲＳ１を示す図である。複数のＳＲＳ用上り無線リソースを示す図である。実施の形態に係る通信システムの動作を示す図である。実施の形態に係る対応付け単位期間を示す図である。ＳＲＳ用上り無線リソースと下り無線リソースとの対応付けを示す図である。下り無線リソースの割り当て例を示す図である。基地局とその周辺に位置する基地局での下り無線リソースの割り当て例を示す図である。基地局とその周辺に位置する基地局での送信指向性の一例を示す図である。基地局と通信端末との間の下り方向の伝送路特性を示す図である。基地局とその周辺に位置する基地局での下り無線リソースの割り当て例を示す図である。基地局とその周辺に位置する基地局での下り無線リソースの割り当て例を示す図である。実施の形態に係る基地局での単位リソース割り当て処理を示すフローチャートである。割り当て単位リソースを説明するための図である。割り当て単位リソースと使用ＳＲＳとの関係を示す図である。基地局とその周辺に位置する基地局での送信指向性の一例を示す図である。実施の形態に係る基地局での単位リソース割り当て処理の変形例を示すフローチャートである。

図１は本実施の形態に係る通信システム１００の構成を示す図である。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１０は、周辺基地局１のサービスエリア１０と部分的に重なっている。図１では、４つの基地局１だけしか示されていないため、１つの基地局１に対して周辺基地局１が２つあるいは３つだけしか存在していないが、実際には、１つの基地局１に対して例えば６つの周辺基地局１が存在することがある。

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。また、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。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。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、無線処理部１１と、当該無線処理部１１を制御する制御部１２とを備えている。無線処理部１１は、複数のアンテナ１１０ａから成るアレイアンテナ１１０を有している。無線処理部１１は、アレイアンテナ１１０で受信される複数の受信信号のそれぞれに対して増幅処理、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換処理等を行って、ベースバンドの複数の受信信号を生成して出力する。

また、無線処理部１１は、制御部１２で生成されるベースバンドの複数の送信信号のそれぞれに対して、Ｄ／Ａ変換処理、アップコンバート及び増幅処理等を行って、搬送帯域の複数の送信信号を生成する。そして、無線処理部１１は、生成した搬送帯域の複数の送信信号を、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａにそれぞれ入力する。これにより、各アンテナ１１０ａから送信信号が無線送信される。

制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）及びメモリなどで構成されている。制御部１２は、機能ブロックとして、送信信号生成部１２０、受信データ取得部１２１、スケジューリング実行部１２２、送信ウェイト処理部１２３、受信ウェイト処理部１２４、送信態様決定部１２５及びＭＣＳ決定部１２６を備えている。

ＭＣＳ決定部１２６は、基地局１が通信端末２に送信する送信信号に適用するＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）を決定する。ＭＣＳは、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの変調方式と誤り訂正符号の符号化率との組み合わせを示している。ＭＣＳ決定部１２６は、通信端末２に送信される送信信号に適用されるＭＣＳを、当該送信信号の周波数帯域での基地局１と当該通信端末２との間の下り方向の伝送路特性（無線特性）に基づいて決定する。

送信信号生成部１２０は、通信対象の通信端末２に送信する送信データを生成する。送信データには制御データ及びユーザデータが含まれる。そして、送信信号生成部１２０は、生成した送信データを含むベースバンドの送信信号を、ＭＣＳ決定部１２６で決定されたＭＣＳに基づいて生成する。この送信信号は、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａの数だけ生成される。

送信ウェイト処理部１２３は、送信信号生成部１２０で生成された複数の送信信号に対して、アレイアンテナ１１０での送信指向性を制御するための複数の送信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、送信ウェイト処理部１２３は、複数の送信ウェイトがそれぞれ設定された複数の送信信号に対して逆離散フーリエ変換（IDFT：Inverse Discrete Fourier Transform）等を行った後に、当該複数の送信信号を無線処理部１１に出力する。

受信ウェイト処理部１２４は、無線処理部１１から入力される複数の受信信号に対して、離散フーリエ変換（DFT：Discrete Fourier Transform）を行った後に、アレイアンテナ１１０での受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、受信ウェイト処理部１２４は、複数の受信ウェイトがそれぞれ設定された複数の受信信号を合成して新たな受信信号（以後、「合成受信信号」と呼ぶ）を生成する。

受信データ取得部１２１は、受信ウェイト処理部１２４で生成された合成受信信号に対して、逆離散フーリエ変換や復調処理等を行って、当該合成受信信号に含まれる制御データ及びユーザデータを取得する。

本実施の形態に係る基地局１では、無線処理部１１、送信ウェイト処理部１２３及び受信ウェイト処理部１２４によって、アレイアンテナ１１０の指向性を適応的に制御しながら複数の通信端末２と通信を行う通信部１３が構成されている。通信部１３は、通信端末２と通信する際に、アレイアンテナ１１０の受信指向性及び送信指向性のそれぞれを制御する。具体的には、通信部１３は、受信ウェイト処理部１２４において、受信信号に乗算する受信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での受信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。また、通信部１３は、送信ウェイト処理部１２３において、送信信号に乗算する送信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での送信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。送信ウェイトは受信ウェイトから求めることができ、受信ウェイトは通信端末２からの既知信号に基づいて求めることができる。

スケジューリング実行部１２２は、データの下り通信を行う通信端末２を決定するとともに、当該通信端末２に対して、当該通信端末２とのデータの下り通信で使用する下り無線リソース（以後、「使用下り無線リソース」と呼ぶ）を割り当てる。以後、スケジューリング実行部１２２で行われる、通信端末２に対する使用下り無線リソースの割り当てのスケジューリングを単に「下りスケジューリング」と呼ぶ。送信信号生成部１２０は、スケジューリング実行部１２２が通信端末２に割り当てた使用下り無線リソースに基づいて、当該通信端末２に送信すべきデータを含む送信信号を生成するとともに、当該使用下り無線リソースに基づいたタイミングで当該送信信号を送信ウェイト処理部１２３に入力する。これにより、通信端末２に送信すべきデータを含む送信信号が、当該通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースを用いて通信部１３から送信される。送信信号生成部１２０は、スケジューリング実行部１２２が通信端末２に割り当てた使用下り無線リソースを当該通信端末２に通知するための制御データを含む送信信号を生成して出力する。これにより、通信端末２は、自装置宛てのデータの送信で使用される使用下り無線リソースを知ることができ、基地局１からの自装置宛てのデータを適切に受信することができる。

またスケジューリング実行部１２２は、データの上り通信を行う通信端末２を決定するとともに、当該通信端末２に対して、当該通信端末２とのデータの上り通信で使用する上り無線リソース（以後、「使用上り無線リソース」と呼ぶ）を割り当てる。送信信号生成部１２０は、スケジューリング実行部１２２が通信端末２に割り当てた使用上り無線リソースを当該通信端末２に通知するための制御データを含む送信信号を生成して出力する。これにより、通信端末２は、基地局１へのデータの送信に使用する使用上り無線リソースを知ることができ、当該使用上り無線リソースを用いて基地局１にデータを無線送信する。

送信態様決定部１２５は、通信端末２が送信する既知信号である後述のサウンディング基準信号（ＳＲＳ）の送信態様（送信周波数帯域及び送信周期など）を決定する。送信信号生成部１２０は、送信態様決定部１２５で決定された、通信端末２が送信するＳＲＳの送信態様を当該通信端末２に通知するための制御データを含む送信信号を生成して出力する。これにより、当該通信端末２は、自身が送信するＳＲＳについての送信態様（送信周波数帯域及び送信周期等）を知ることができ、当該送信態様に基づいてＳＲＳを基地局１に送信する。

＜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１０ＭＨｚであって、ＴＤＤフレーム３００の時間長は１０ｍｓである。基地局１は、ＴＤＤフレーム３００から、各通信端末２に対して割り当てる使用上り無線リソース及び使用下り無線リソースを決定する。

図３はＴＤＤフレーム３００の構成を示す図である。図３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。通信端末２は、上りサブフレーム３０２で基地局１にデータを送信し、基地局１は、下りサブフレーム３０２で通信端末２にデータを送信する。

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。スケジューリング実行部１２２は、通信端末２に対して使用上り無線リソースを割り当てる場合、あるいは通信端末２に対して使用下り無線リソースを割り当てる場合には、時間方向においては連続する２つのリソースブロック単位、つまり１つのサブフレーム３０２単位で、周波数方向においては１つのリソースブロック単位で、当該通信端末２に対して使用上り無線リソースあるいは使用下り無線リソースを割り当てる。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において、ある通信端末２に対して周波数方向におい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。

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４は当該７種類の構成を示す図である。

図４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。本通信システム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４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５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５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５の例では、下りパイロットタイムスロット３５１の時間長は１１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、各通信端末２は、上りパイロットタイムスロット３５２の２つのシンボル期間３０４のうちのどちらか一方において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シンボルで構成されている。以後、ＳＲＳに含まれる複素シンボルを「ＳＲＳシンボル」と呼ぶ。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の通信部１３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１１０の送信指向性の制御を行うことが可能となっている。以後、アレイアンテナ１１０の送信指向性の制御を「アレイ送信制御」と呼ぶ。

なお、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。つまり、通信端末２は、上りサブフレーム３０２において、最後のシンボル期間３０４を除く各シンボル期間３０４ではデータを送信可能であり、最後のシンボル期間３０４ではＳＲＳを送信可能である。アレイ送信制御には、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４で送信されるＳＲＳを使用することも可能であるが、本実施の形態では、上りパイロットタイムスロット３５２で送信されるＳＲＳを使用するものとする。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、通信端末２がＳＲＳを送信することが可能な上りパイロットタイムスロット３５２に含まれる前方のシンボル期間３０４及び後方のシンボル期間３０４を「第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａ」及び「第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂ」とそれぞれ呼ぶ。また、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａと第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂを特に区別する必要が無い場合には、それぞれを「ＳＲＳ用上り通信期間」と呼ぶ。

各通信端末２はＳＲＳを周期的に送信する。ＳＲＳの送信周期の長さ（送信間隔）は変更することが可能である。以後、ＳＲＳの送信周期を「ＳＲＳ送信周期３６０」と呼ぶ。図５の例では、各通信端末２についてのＳＲＳ送信周期３６０の長さ（送信間隔）が５ｍｓに設定されている。したがって、図５の例では、各通信端末２は、上り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、各通信端末２に関して、当該通信端末２が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、当該通信端末２についてのＳＲＳ送信周期３６０ごとに、システム帯域の高周波側及び低周波側に交互に配置されているようになっている。図５では、ＳＲＳ送信周期３６０の長さが５ｍｓで、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａでＳＲＳを送信する通信端末２についてのＳＲＳ送信可能帯域４００が右上がりの斜線で示されており、ＳＲＳ送信周期３６０の長さが５ｍｓで、第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂでＳＲＳを送信する通信端末２についてのＳＲＳ送信可能帯域４００が右下がりの斜線で示されている。システム帯域幅が１０ＭＨｚの場合には、ＳＲＳ送信可能帯域４００は、４０個のリソースブロック分の周波数帯域（１８０ｋＨｚ×４０）となる。本実施の形態では、例えば、１つ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でＳＲＳを送信する複数の通信端末２の間では、システム帯域においてＳＲＳ送信可能帯域４００が配置される場所は同じとなっている。つまり、１つ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でＳＲＳを送信する複数の通信端末２に対しては同じ帯域のＳＲＳ送信可能帯域４００が設定される。

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１回の送信に使用する周波数帯域（以後、「ＳＲＳ送信帯域」と呼ぶ）を、ＳＲＳ送信可能帯域４００の全範囲内あるいは一部の範囲内において、ＳＲＳ送信周期３６０ごとに変化させることが可能である。この制御は「周波数ホッピング」と呼ばれている。また、本通信システム１００では、ＳＲＳ送信帯域４５０の帯域幅（以後、「ＳＲＳ送信帯域幅」と呼ぶ）は変更可能となっている。

図６は、ある通信端末２が使用するＳＲＳ送信帯域４５０がＳＲＳ送信可能帯域４００の全範囲内で周波数ホッピングする様子の一例を示す図である。以後、説明対象の通信端末２を「対象通信端末２」と呼ぶ。図６の例では、対象通信端末２についてのＳＲＳ送信周期３６０の長さが５ｍｓに設定されており、ＳＲＳ送信可能帯域４００が第１及び第２周波数帯域に分割されている。そして、ＳＲＳ送信可能帯域４００の帯域幅の２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及び第２周波数帯域の間で交互に変化している。

なお、ＳＲＳ送信帯域４５０については、周波数ホッピングせずに一定の周波数帯域に固定することも可能である。つまり、通信端末２は、送信周波数帯域が一定のＳＲＳを周期的に送信することも可能である。

＜ＳＲＳの構成＞
本実施の形態に係る通信システム１００では、“transmissionComb”と呼ばれるパラメータｋ_TCで識別される２種類のＳＲＳが規定されている。各通信端末２は、この２種類のＳＲＳのうちのどちらか一方のＳＲＳを、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａ及び第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂのどちらか一方で送信する。

パラメータｋ_TCは“０”あるいは“１”の値をとることが可能である。パラメータｋ_TC＝０で特定されるＳＲＳ（以後、「ＳＲＳ０」と呼ぶ）の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ０は、周波数方向において、連続的に配置されているのではなく、櫛歯状に配置されている。言い換えれば、ＳＲＳ０のキャリア周波数は周波数方向において櫛歯状に配置されている。同様にして、パラメータｋ_TC＝１で特定されるＳＲＳ（以後、「ＳＲＳ１」と呼ぶ）の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ１は、周波数方向において櫛歯状に配置されている。そして、ＳＲＳ０とＳＲＳ１とが同じ周波数帯域で送信される場合には、当該ＳＲＳ０の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ０と、当該ＳＲＳ１の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ１は、周波数方向において交互に配置される。したがって、ＳＲＳ０のキャリア周波数とＳＲＳ１のキャリア周波数とは周波数方向において互いに重なることはない。

図７は、ある周波数帯域４７０において、ＳＲＳ０とＳＲＳ１との両方が送信される様子を示している。図７に示されるように、ＳＲＳ０の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ０は、周波数方向において、１サブキャリア置きに配置されている。同様に、ＳＲＳ１の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ１は、周波数方向において、１サブキャリア置きに配置されている。そして、同じ周波数帯域４７０に含まれる、複数のサブキャリアＳＣ０と複数のサブキャリアＳＣ１とは、周波数方向において交互に配置されている。

このように、１つの通信端末２がＳＲＳの送信に使用する複数のサブキャリアは周波数方向において櫛歯状に配置されていることから、当該通信端末２が使用するＳＲＳ送信帯域４５０でのすべてのサブキャリアがＳＲＳの送信に使用されるわけではない。そして、同じ周波数帯域に含まれる、複数のサブキャリアＳＣ０と複数のサブキャリアＳＣ１とは交互に配置されることから、ＳＲＳ０を送信する通信端末２と、ＳＲＳ１を送信する通信端末２とは、同じＳＲＳ用上り通信期間において同じＳＲＳ送信帯域４５０を使用することができる。基地局１側から見れば、基地局１は、同じＳＲＳ用上り通信期間において同じＳＲＳ送信帯域４５０で送信されるＳＲＳ０及びＳＲＳ１を区別することができる。

さらに、本通信システム１００においては、ＳＲＳを構成する複数のＳＲＳシンボルから成る符号パターンが８種類規定されている。この８種類の符号パターンには、互いに直交する８種類の符号系列がそれぞれ採用されている。通信端末２は、８種類の符号パターンのいずれか１つをＳＲＳとして送信する。

このように、ＳＲＳにおいては、互いに直交する８種類の符号系列が採用された８種類の符号パターンが規定されていることから、最大で８つの通信端末２が、同じＳＲＳ用上り通信期間において同じＳＲＳ送信帯域４５０を用いてＳＲＳ０を送信することが可能である。さらに、最大で８つの通信端末２が、同じＳＲＳ用上り通信期間において同じＳＲＳ送信帯域４５０を用いてＳＲＳ１を送信することが可能である。

本実施の形態では、各通信端末２は、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａにおいてＳＲＳ０を送信するか、第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂにおいてＳＲＳ０を送信するか、第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂにおいてＳＲＳ１を送信するかのいずれかとなっている。ＬＴＥにおいては、各通信端末２に、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａにおいてＳＲＳ１を送信させることは可能であるが、本実施の形態では、各通信端末２は、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａにおいてＳＲＳ１を送信しないようになっている。

以後、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａと、スペシャルサブフレーム３０２の周波数帯域に含まれる、ＳＲＳ０の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ０とで特定される上り無線リソースを「第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ」と呼ぶ。また、第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂと、スペシャルサブフレーム３０２の周波数帯域に含まれる、ＳＲＳ０の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ０とで特定される上り無線リソースを「第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ」と呼ぶ。そして、第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂと、スペシャルサブフレーム３０２の周波数帯域に含まれる、ＳＲＳ１の送信にすることが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ１とで特性される上り無線リソースを「第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃ」と呼ぶ。

図８は、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ及び第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃを示す図である。図８に示されるように、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ及び第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃは、時間方向及び周波数方向の少なくとも一方で互いに異なっている。以後、これらの上り無線リソースを区別する必要がない場合には、それぞれを「ＳＲＳ用上り無線リソース」と呼ぶ。

本実施の形態では、ＳＲＳの送信態様を決定する送信態様決定部１２５は、基地局１と通信する各通信端末２について、使用するＳＲＳ用上り通信期間、ＳＲＳ送信帯域幅、ＳＲＳ送信帯域４５０の先頭位置、ＳＲＳ送信周期３６０、パラメータｋ_TCの値及びＳＲＳの符号パターンの種類を決定する。これにより、送信態様決定部１２５では、基地局１と通信する各通信端末２について、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａに含まれる上り無線リソース、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂに含まれる上り無線リソース及び第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃに含まれる上り無線リソースのうちのいずれをＳＲＳの送信用として使用するかが決定される。ＳＲＳ送信帯域４５０の先頭位置がＳＲＳ送信周期３６０ごとに変化すると、ＳＲＳ送信帯域４５０が周波数ホッピングするようになるため、送信態様決定部１２５は、通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域幅とＳＲＳ送信帯域４５０の先頭位置を決定することによって、当該通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０を決定することができる。また、ＬＴＥにおいては、ＳＲＳ送信帯域幅として設定することが可能な帯域幅として、互いに大きさが異なる複数の帯域幅が定められている。例えば、システム帯域幅が１０ＭＨｚの場合には、４０個のリソースブロック分の帯域幅（１８０ｋＨｚ×４０）と、２０個のリソースブロック分の帯域幅（１８０ｋＨｚ×２０）と、４個のリソースブロック分の帯域幅（１８０ｋＨｚ×４）の３種類の帯域幅が定められている。送信態様決定部１２５は、この複数の帯域幅の１つをＳＲＳ送信帯域幅として決定する。

送信信号生成部１２０は、送信態様決定部１２５で決定された、通信端末２が送信するＳＲＳの送信態様を当該通信端末２に通知するための制御データ（以後、「ＳＲＳ制御データ」と呼ぶ）を含む送信信号を生成する。この送信信号は、下りサブフレーム３０２が使用されて通信部１３から当該通信端末２に送信される。これにより、各通信端末２にはＳＲＳ制御データが送信され、各通信端末２は、自身が送信するＳＲＳの送信態様を知ることができる。つまり、各通信端末２は、自身が送信するＳＲＳの符号パターンの種類、ＳＲＳの送信に使用する上り無線リソース及びＳＲＳ送信周期３６０を認識することができる。各通信端末２は、基地局１で決定された送信態様に基づいてＳＲＳを周期的に送信する。

なお、ＳＲＳ制御データには、ＳＲＳの送信開始を指示するための送信開始データあるいはＳＲＳの送信停止を指示するための送信停止データも含められる。ＳＲＳを送信していない通信端末２が、送信開始データを含むＳＲＳ制御データを受信すると、当該ＳＲＳ制御データで指示される送信態様に基づいてＳＲＳの周期的な送信を開始する。また、ＳＲＳを周期的に送信する通信端末２が、送信停止データを含むＳＲＳ制御データを受信すると、ＳＲＳの送信を停止する。通信端末２が送信するＳＲＳの送信態様を変更する場合には、変更後の送信態様を指示するためのＳＲＳ制御データが当該通信端末２に通知される。このようなＳＲＳ制御データは、ＬＴＥでは、“RRCConnectionReconfiguration message”と呼ばれている。

＜ＳＲＳの送信を制御する際の通信システムの基本動作＞
次に、対象通信端末２がＳＲＳ制御データを受信してから、対象通信端末２が当該ＳＲＳ制御データによって通知される送信態様に基づいてＳＲＳを送信するまでの通信システム１００の動作について説明する。図９は当該動作を示す図である。

図９に示されるように、例えば、（Ｎ−２）番目のＴＤＤフレーム３００の末尾に位置する下りサブフレーム３０２において、基地局１から対象通信端末２にＳＲＳ制御データを含む送信信号が送信されると、その次の（Ｎ−１）番目のＴＤＤフレーム３００の先頭から８番目の上りサブフレーム３０２（第７サブフレーム３０２）において、対象通信端末２は、ＳＲＳ制御データを正常に受信した旨を通知するための応答データを含む送信信号を基地局１に送信する。この応答データは“RRCConnectionReconfigurationComplete message”と呼ばれている。

応答データを送信した対象通信端末２は、次のＮ番目のＴＤＤフレーム３００以降において、受信したＳＲＳ制御データで指示される送信態様でＳＲＳを送信する。図９の例では、ＳＲＳ送信周期３６０の長さは５ｍｓに設定されている。

なお、図９の例では、（Ｎ−１）番目のＴＤＤフレーム３００で対象通信端末２が応答データを送信しているが、それよりも後のＴＤＤフレーム３００で対象通信端末２が応答データを送信することもある。

また、ＳＲＳを送信している通信端末２が、変更後の送信態様を通知するためのＳＲＳ制御データを受信した場合には、当該ＳＲＳ制御データによって通知される変更後の送信態様でＳＲＳを送信するまでは（図９の例では、（Ｎ−１）番目のＴＤＤフレーム３００の２つ目のスペシャルサブフレーム３０２まで）、それまでの送信態様でＳＲＳを送信することになる。

このように、基地局１が、あるＴＤＤフレーム３００において、対象通信端末２に対してＳＲＳ制御データを送信すると、そのＴＤＤフレーム３００よりも少なくとも２つ後のＴＤＤフレーム３００以降において、対象通信端末２は、当該ＳＲＳ制御データに基づいたＳＲＳの送信を行うようになる。したがって、基地局１が、対象通信端末２にＳＲＳの送信開始を指示する際、あるいは対象通信端末２にＳＲＳの送信態様の変更を指示する際には、対象通信端末２にＳＲＳ制御データを送信してから、そのＳＲＳ制御データに基づいて対象通信端末２から送信されるＳＲＳを受信するまでに、ある程度の時間がかかることになる。なお、基地局１は、自装置と新たに接続されるようになった通信端末２や、自装置と接続されている通信端末２であって、データ送信を開始することになった通信端末２に対して、ＳＲＳ制御データを送信してＳＲＳの送信開始を指示する。これにより、基地局１とデータの下り通信を行う各通信端末２は、当該基地局１に対してＳＲＳを送信するようになる。

基地局１がＳＲＳを周期的に送信している通信端末２に対してＳＲＳの送信停止を指示する場合についても、通信システム１００は同様に動作する。例えば、（Ｎ−２）番目のＴＤＤフレーム３００の末尾に位置する下りサブフレーム３０２において、送信停止データを含むＳＲＳ制御データが基地局１から対象通信端末２に対して送信されると、その次の（Ｎ−１）番目のＴＤＤフレーム３００の先頭から８番目の上りサブフレーム３０２（第７サブフレーム３０２）において、対象通信端末２は、ＳＲＳ制御データを正常に受信した旨を通知するための応答データを基地局１に送信する。応答データを送信した対象通信端末２は、次のＮ番目のＴＤＤフレーム３００になるとＳＲＳの送信を停止する。

このように、基地局１が、対象通信端末２にＳＲＳの送信停止を指示する際には、対象通信端末２にＳＲＳ制御データを送信してから、対象通信端末２でのＳＲＳの送信が停止するまでに、ある程度の時間がかかることになる。なお、基地局１は、ハンドオーバによって周辺基地局１と接続されるようになった通信端末２や、自装置と接続されている通信端末２であって、データ送信が終了した通信端末２に対して、ＳＲＳ制御データを送信してＳＲＳの送信停止を指示する。これにより、基地局１とデータの下り通信を行う必要が無くなった各通信端末２は当該基地局１に対してＳＲＳを送信しないようになる。

＜ＳＲＳ用上り無線リソースと下り無線リソースとの対応付けについて＞
本実施の形態では、図１０に示される、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の先頭までの期間５５０に関して、当該期間５５０に含まれる、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ及び前方の下りサブフレーム３０２が互いに対応付けられている。また、当該期間５５０に含まれる、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ及び２つ目の下りサブフレーム３０２が互いに対応付けられている。そして、当該期間５５０に含まれる第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃと当該期間５５０に含まれるスペシャルサブフレーム３０２における下りパイロットタイムスロット３５１を含む部分とが互いに対応付けられている。

以後、当該期間５５０を「対応付け単位期間５５０」と呼ぶ。また、対応付け単位期間５５０に含まれる２つの下りサブフレーム３０２について、前方の下りサブフレーム３０２を「第１下り無線リソース５６０ａ」と呼び、後方の下りサブフレーム３０２を「第２下り無線リソース５６０ｂ」と呼ぶ。また、対応付け単位期間５５０に含まれる、スペシャルサブフレーム３０２における下りパイロットタイムスロット３５１を含む部分を「第３下り無線リソース５６０ｃ」と呼ぶ。そして、第１下り無線リソース５６０ａ、第２下り無線リソース５６０ｂ及び第３下り無線リソース５６０ｃの間において特に区別する必要が無い場合には、それぞれを「下り無線リソース５６０」と呼ぶ。

図１１は、ある対応付け単位期間５５０でのＳＲＳ用上り無線リソースと下り無線リソース５６０との対応付けの様子を示す図である。図１１では、ＴＤＤフレーム３００の最初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を含む対応付け単位期間５５０について示されているが、ＴＤＤフレーム３００の２つ目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を含む対応付け単位期間５５０についても同様である。

スケジューリング実行部１２２は、各対応付け単位期間５５０について、ＳＲＳ用上り無線リソースの少なくとも一部で受信されるＳＲＳの送信周波数帯域（ＳＲＳ送信帯域４５０）に含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソースを通信端末２に割り当てる際には、当該使用下り無線リソースを、当該ＳＲＳ用上り無線リソースに対応付けられた下り無線リソース５６０から通信端末２に割り当てる。例えば、スケジューリング実行部１２２は、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａの少なくとも一部で受信されるＳＲＳの送信周波数帯域に含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソースを通信端末２に割り当てる際には、当該使用下り無線リソースを、当該第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａに対応付けられた第１下り無線リソース５６０ａから通信端末２に割り当てる。そして、スケジューリング実行部１２２は、下り無線リソース５６０から使用下り無線リソースを通信端末に割り当てる際には、当該使用下り無線リソースを割り当てる通信端末２を、ＳＲＳを送信している通信端末２から決定する。

通信部１３は、スケジューリング実行部１２２において下り無線リソース５６０から通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースを用いて当該通信端末２と下り通信を行う際には、当該下り無線リソース５６０に対応付けられたＳＲＳ用上り無線リソースにおける当該使用下り無線リソースの周波数帯域で受信されるＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。

図１２は、ある対応付け単位期間５５０において基地局１が下り通信を行う端末番号１〜４の通信端末２に対する使用下り無線リソースの割り当て例を示す図である。以後、説明の対象となる対応付け単位期間５５０を「対象対応付け単位期間５５０」と呼ぶ。

図１２に示される例では、端末番号１及び２の通信端末２のそれぞれは、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａの一部を用いてＳＲＳを送信している。また、端末番号３の通信端末２は、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂの一部を用いてＳＲＳを送信している。そして、端末番号４の通信端末２は、第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃの一部を用いてＳＲＳを送信している。

図１２に示されるように、端末番号１の通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０ａについては、それに含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソース６００ａが第１下り無線リソース５６０ａから端末番号１の通信端末２に割り当てられている。また、ＳＲＳ送信帯域４５０ａに含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソース６００ｂが第１下り無線リソース５６０ａから端末番号２の通信端末２に割り当てられている。

端末番号２の通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０ｂについては、それに含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソース６００ｃが第１下り無線リソース５６０ａから端末番号２の通信端末２に割り当てられている。使用下り無線リソース６００ｃは、周波数方向で不連続の２つの部分下り無線リソース６００ｃａ，６００ｃｂから構成されている。また、ＳＲＳ送信帯域４５０ｂに含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソース６００ｄが第１下り無線リソース５６０ａから端末番号１の通信端末２に割り当てられている。

端末番号３の通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０ｃについては、それに含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソース６００ｅが第２下り無線リソース５６０ｂから端末番号３の通信端末２に割り当てられている。

端末番号４の通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０ｄについては、それに含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソース６００ｆが第３下り無線リソース５６０ｃから端末番号４の通信端末２に割り当てられている。

通信部１３は、第１下り無線リソース５６０ａに含まれる使用下り無線リソース６００ａを用いて端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際には、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて当該使用下り無線リソース６００ａの周波数帯域で受信する、端末番号１の通信端末２からのＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。

通信部１３は、第１下り無線リソース５６０ａに含まれる使用下り無線リソース６００ｂを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う際には、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて当該使用下り無線リソース６００ｂの周波数帯域で受信する、端末番号１の通信端末２からのＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。

通信部１３は、第１下り無線リソース５６０ａに含まれる使用下り無線リソース６００ｃを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う際には、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて当該使用下り無線リソース６００ｃの周波数帯域で受信する、端末番号２の通信端末２からのＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。

通信部１３は、第１下り無線リソース５６０ａに含まれる使用下り無線リソース６００ｄを用いて端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際には、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて当該使用下り無線リソース６００ｄの周波数帯域で受信する、端末番号２の通信端末２からのＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。

通信部１３は、第２下り無線リソース５６０ｂに含まれる使用下り無線リソース６００ｅを用いて端末番号３の通信端末２と下り通信を行う際には、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂにおいて当該使用下り無線リソース６００ｅの周波数帯域で受信する、端末番号３の通信端末２からのＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。

通信部１３は、第３下り無線リソース５６０ｃに含まれる使用下り無線リソース６００ｆを用いて端末番号４の通信端末２と下り通信を行う際には、第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃにおいて当該使用下り無線リソース６００ｆの周波数帯域で受信する、端末番号４の通信端末２からのＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。

以上のように、本実施の形態では、ＳＲＳ用上り無線リソースで受信する、ある通信端末２からのＳＲＳの送信周波数帯域に含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソースは、当該ＳＲＳ用上り無線リソースに対応する下り無線リソース５６０から、当該ＳＲＳを送信する通信端末２に対して割り当てられたり、当該ＳＲＳを送信する通信端末２とは別の通信端末２に対して割り当てられたりする。

以後、上述の使用下り無線リソース６００ａ，６００ｃ，６００ｅ，６００ｆの通信端末２に対する割り当て処理のように、ＳＲＳ用上り無線リソースで受信する、ある通信端末２からのＳＲＳの送信周波数帯域に含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソースを、当該ＳＲＳ用上り無線リソースに対応する下り無線リソース５６０から通信端末２に割り当てる場合に、当該使用下り無線リソースを当該ＳＲＳを送信する通信端末２に対して割り当てる処理を「ＳＲＳ対応下り割り当て処理」と呼ぶ。一方で、上述の使用下り無線リソース６００ｂ，６００ｄの通信端末２に対する割り当て処理のように、当該使用下り無線リソースを当該ＳＲＳを送信する通信端末２以外の通信端末２に対して割り当てる処理を「ＳＲＳ非対応下り割り当て処理」と呼ぶ。

＜アレイ送信制御について＞
本実施の形態に係るアレイ送信制御では、ヌルステアリング及びビームフォーミングが同時に行われる。通信部１３では、例えば、ＲＬＳ（Recursive Least-Squares）アルゴリズム等の逐次更新アルゴリズムを用いて受信ウェイトを複数回更新し、更新終了後の受信ウェイトに基づいて送信ウェイトを求めることによって、ヌルステアリングとビームフォーミングの両方を同時に行う。

例えば、上述の図１２の例において、通信部１３が、第１下り無線リソース５６０ａに含まれる使用下り無線リソース６００ａを用いて端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際には、受信ウェイト処理部１２４が、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて当該使用下り無線リソース６００ａの周波数帯域で受信する、端末番号１の通信端末２からのＳＲＳを構成する複数の複素シンボルに基づいて受信ウェイトを複数回更新し、送信ウェイト処理部１２３が更新終了後の受信ウェイトに基づいて送信ウェイトを求める。そして、送信ウェイト処理部１２３は、算出した送信ウェイトを、使用下り無線リソース６００ａを用いて送信する、制御データ及びユーザデータを含む送信信号に設定する。

また、上述の図１２の例において、通信部１３が、第１下り無線リソース５６０ａに含まれる使用下り無線リソース６００ｂを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う際には、受信ウェイト処理部１２４が、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて当該使用下り無線リソース６００ｂの周波数帯域で受信する、端末番号１の通信端末２からのＳＲＳを構成する複数の複素シンボルに基づいて受信ウェイトを複数回更新し、送信ウェイト処理部１２３が更新終了後の受信ウェイトに基づいて送信ウェイトを求める。そして、送信ウェイト処理部１２３は、算出した送信ウェイトを、使用下り無線リソース６００ｂを用いて送信する送信信号に設定する。

また、本実施の形態に係るアレイ送信制御では、送信ウェイトが、例えば、１リソースブロックの周波数帯域ごとに求められる。以後、１リソースブロックの周波数帯域を「ＲＢ帯域」と呼ぶ。例えば、図１２の例において、端末番号１の通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソース６００ａの周波数帯域が４つのＲＢ帯域で構成されているとすると、当該通信端末２についてのアレイ送信制御では、当該４つのＲＢ帯域のそれぞれについて送信ウェイトが求められる。使用下り無線リソース６００ａに含まれるあるＲＢ帯域を用いて端末番号１の通信端末２に送信される信号に対して適用する送信ウェイトは、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて使用下り無線リソース６００ａの周波数帯域で受信されるＳＲＳを構成する複数の複素シンボルのうち、当該あるＲＢ帯域で受信される６個の複素シンボルに基づいて受信ウェイトが６回更新されて、更新終了後の受信ウェイトに基づいて送信ウェイトが求められる。ここで、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ＲＢ帯域を用いて１２個の複素シンボルを送信することが可能である。一方で、上述のように、１つの通信端末２がＳＲＳの送信に使用する複数のサブキャリアは周波数方向において櫛歯状に配置されている。受信ウェイト処理部１２４は、ＳＲＳ使用上り無線リソース６００ａにおいて紐付け対応下り無線リソース６５０ａの周波数帯域に含まれる当該あるＲＢ帯域で受信された１２個の複素シンボルのうち、端末番号１のＳＲＳ直近送信端末２がＳＲＳの送信に使用する６個のサブキャリアにそれぞれ対応する６個の複素シンボルを用いて受信ウェイトを６回更新する。

＜ＭＣＳの決定方法について＞
本実施の形態に係る通信システム１００では、変調方式及び符号化率の組み合わせが互いに異なるＭ個（Ｍ≧２）のＭＣＳが規定されている。ＬＴＥにおいては、２９個のＭＣＳが規定されている。そして、Ｍ個のＭＣＳに対しては、０段階から（Ｍ−１）段階までのランクがそれぞれ付与されている。本実施の形態では、ランクが上がるほど、それに対応するＭＣＳでの変調方式及び符号化率の組み合わせで決定される基地局１の瞬時の送信スループットが大きくなっている。したがって、通信部１３がランク（Ｍ−１）のＭＣＳを使用して下り通信を行うと、基地局１の瞬時の送信スループットが最大となる。ＭＣＳ決定部１２６は、通信部１３が通信端末２に送信する送信信号に適用するＭＣＳをＭ個のＭＣＳから決定する。

また、本実施の形態では、第１下り無線リソース５６０ａ、第２下り無線リソース５６０ｂ及び第３下り無線リソース５６０ｃのそれぞれについて、当該下り無線リソース５６０を用いて１つの通信端末２に送信される送信信号については、その送信信号の周波数帯域の大きさにかかわらず、１つのＭＣＳが適用される。つまり、各下り無線リソース５６０では、１つの通信端末２に対して１つのＭＣＳが決定される。例えば、上述の図１２の例において、ＭＣＳ決定部１２６は、第１下り無線リソース５６０ａに含まれる使用下り無線リソース６００ａ，６００ｄを用いて端末番号１の通信端末２に送信される送信信号については、それに適用する１つのＭＣＳを決定する。また、ＭＣＳ決定部１２６は、第１下り無線リソース５６０ａに含まれる使用下り無線リソース６００ｃを用いて端末番号２の通信端末２に送信される送信信号については、それに適用する１つのＭＣＳを決定する。以後、説明の対象の下り無線リソース５６０を「対象下り無線リソース５６０」と呼ぶ。なおＬＴＥでは、基地局１が、各下り無線リソース５６０において、１つの通信端末２に対して２つ以上のＭＣＳを決定する動作モードも規定されているが、本実施の形態では、上記の通り、各下り無線リソース５６０において、１つの通信端末２に対して１つのＭＣＳを決定するものとする。

ＭＣＳ決定部１２６は、対象下り無線リソース５６０に含まれる使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２に送信される送信信号に適用される１つのＭＣＳを、当該使用下り無線リソースの周波数帯域全体での通信部１３と対象通信端末２との間の下り方向の伝送路特性に基づいて決定する。以下にＭＣＳの決定方法について詳細に説明する。

本実施の形態では、各通信端末２は、基地局１からの信号を受信すると、その受信信号についてのＳＩＮＲ（信号対干渉雑音電力比：Signal to Interference plus Noise power Ratio）を１つのＲＢ帯域ごとに求める。通信端末２で求められる、１つのＲＢ帯域についてのＳＩＮＲは、当該１つのＲＢ帯域での当該通信端末２と通信部１３との間の下り方向の伝送路特性を示している。各通信端末２は、求めたＳＩＮＲをＣＱＩ（Channel Quality Indicator）情報に変換して基地局１に通知する。基地局１は、通信端末２からのＣＱＩ情報に基づいて、当該通信端末２でのＳＩＮＲを特定することができる。

ＭＣＳ決定部１２６は、対象下り無線リソース５６０に含まれる使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２に送信される送信信号に適用される１つのＭＣＳを決定する際には、対象通信端末２における、当該使用下り無線リソースの周波数帯域に含まれる各ＲＢ帯域での過去のＳＩＮＲの平均値を求める。このＳＩＮＲの平均値は、当該使用下り無線リソースの周波数帯域全体での対象通信端末２と通信部１３との間の下り方向の伝送路特性を示している。ＭＣＳ決定部１２６は、求めたＳＩＮＲの平均値に基づいて、当該使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２に送信される送信信号に適用される１つのＭＣＳを決定する。

ここで、本実施の形態では、通信端末２における、基地局１からの受信信号についてのＳＩＮＲがとり得る各値と、当該通信端末２でのＳＩＮＲが当該値である場合に当該通信端末２への送信信号に適用するＭＣＳとが対応付けられて登録された対応付けテーブルが、ＭＣＳ決定部１２６に記憶されている。この対応付けテーブルは通信端末２ごとに準備される。ＭＣＳ決定部１２６は、対象通信端末２についての対応付けテーブルを参照して、求めたＳＩＮＲの平均値に対応するＭＣＳを特定し、当該ＭＣＳを対象通信端末２への送信信号に適用するＭＣＳとする。

このようにして、使用下り無線リソースの周波数帯域全体での通信部１３と対象通信端末２との間の下り方向の伝送路特性に応じたＭＣＳが決定される。

なお、対象通信端末２で求められるＳＩＮＲだけで、基地局１と対象通信端末２との間の下り方向の伝送路特性を正確に表すことは困難であることから、対象通信端末２でのＳＩＮＲの値に変化が無いとしても、対象通信端末２への送信信号に適用されるＭＣＳの最適なランクが変化することがある。

そこで、ＭＣＳ決定部１２６は、各通信端末２についての対応付けテーブルを、基地局１と当該通信端末２との間の下り通信の結果に基づいて更新する。以下に、対応付けテーブルの更新方法について説明する。

本実施の形態では、各通信端末２は、下り無線リソース５６０ごとに、当該下り無線リソース５６０を用いて基地局１が送信する送信信号に含まれるデータを適切に受信したか否かを示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報を基地局１に通知する。ＭＣＳ決定部１２６は、複数のＴＤＤフレーム３００の間、対象通信端末２からのＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報を観測し、対象通信端末２での受信エラー率を算出する。そして、ＭＣＳ決定部１２６は、対象通信端末２についての受信エラー率が大きい場合や小さい場合には、対象通信端末２についての対応付けテーブルを更新する。一方で、ＭＣＳ決定部１２６は、対象通信端末２についての受信エラー率が適切である場合には対応付けテーブルを更新せずに維持する。

ＭＣＳ決定部１２６は、対象通信端末２についての受信エラー率が大きい場合や小さい場合には、対象通信端末２についての対応付けテーブルに関して、ＳＩＮＲの各値を変更するか、あるいはＳＩＮＲの各値に対応付けられているＭＣＳを変更する。例えば、対象通信端末２についての受信エラー率が大きい場合、つまり受信エラー率が第１のしきい値よりも大きい場合には、ＭＣＳ決定部１２６は、対象通信端末２についての対応付けテーブルに登録されているＳＩＮＲの各値を所定値だけ大きくするか、あるいは、当該各値に対応付けられているＭＣＳのランクを１つ下げる。また、対象通信端末２についての受信エラー率が小さい場合、つまり受信エラー率が第２のしきい値（＜第１のしきい値）よりも小さい場合には、ＭＣＳ決定部１２６は、対象通信端末２についての対応付けテーブルに登録されているＳＩＮＲの各値を所定値だけ小さくするか、あるいは、当該各値に対応付けられているＭＣＳのランクを１つ上げる。

このように、通信端末２でのＳＩＮＲから当該通信端末２への送信信号に適用するＭＣＳを決定する際に使用する対応付けテーブルを、基地局１と当該通信端末２との間の下り通信の結果に基づいて更新することによって、当該通信端末２への送信信号に対して適切なＭＣＳを適用することができる。

＜下りスケジューリングの詳細について＞
基地局１が、上述のＳＲＳ対応下り割り当て処理を行って使用下り無線リソースを割り当てた対象通信端末２と下り通信を行う場合には、通信部１３は、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビームを対象通信端末２に適切に向けることができる。さらに、基地局１が、ＳＲＳ対応下り割り当て処理を行って使用下り無線リソースを割り当てた対象通信端末２と下り通信を行う場合には、周辺基地局１が当該使用下り無線リソースと同じ下り無線リソースを使用下り無線リソースとしてＳＲＳ対応下り割り当て処理によって割り当てる通信端末２に対して、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルを適切に向けることができる。以下にこの点について詳細に説明する。

図１３，１４は、ＳＲＳ対応下り割り当て処理を行うことによってアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビーム及びヌルが適切に制御される点を説明するための図である。図１３には、対象対応付け単位期間５５０における、２つの基地局１ａ，１ｂでの使用下り無線リソースの割り当て例が示されている。また図１４には、対象対応付け単位期間５５０における、基地局１ａ，１ｂでの送信指向性に関するビーム及びヌルが示されている。

図１３，１４の例では、対象対応付け単位期間５５０において、基地局１ａは、ＳＲＳ対応下り割り当て処理を行って使用下り無線リソース６１０ａを端末番号１の通信端末２に割り当てている。また、基地局１ｂは、ＳＲＳ対応下り割り当て処理を行って使用下り無線リソース６１０ｂを端末番号５の通信端末２に割り当てている。また、図１３，１４の例では、端末番号１の通信端末２と端末番号５の通信端末２は、ともに第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａを用いてＳＲＳを送信している。また、図１３，１４の例では、端末番号１の通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０ａと、端末番号５の通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０ｅとが一致している。

図１３，１４の例では、端末番号１の通信端末２がＳＲＳの送信に使用する上り無線リソースと、端末番号５の通信端末２がＳＲＳの送信に使用する上り無線リソースとが一致していることから、基地局１ａが、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて端末番号１の通信端末２から受信するＳＲＳには、基地局１ａの周辺に位置する基地局１ｂが通信する端末番号５の通信端末２が送信するＳＲＳが干渉波成分として含まれるようになる。したがって、基地局１ａが、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて端末番号１の通信端末２から受信するＳＲＳに基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを、使用下り無線リソース６１０ａを用いて端末番号１の通信端末２に送信する送信信号に設定すると、図１４に示されるように、基地局１ａが使用下り無線リソース６１０ａを用いて送信する際のアレイアンテナ１１０での送信指向性においては、ビーム７００ａが端末番号１の通信端末２に向くとともに、ヌル７０１ａが基地局１ｂと通信する端末番号５の通信端末２に向くようになる。よって、基地局１ａは、通信対象の通信端末２に対して送信信号を確実に届けることができるとともに、周辺の基地局１ｂが通信する通信端末２に対して干渉を与えることを抑制することができる。基地局１ｂ側から見れば、その周辺に位置する基地局１ａが通信端末２と通信する際に、基地局１ｂが通信する通信端末２に対してヌルを向けてくれるようになる。

一方で、基地局１ｂが、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて端末番号５の通信端末２から受信するＳＲＳには、基地局１ｂの周辺に位置する基地局１ａが通信する端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳが干渉波成分として含まれるようになる。したがって、基地局１ｂが、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて端末番号５の通信端末２から受信するＳＲＳに基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを、紐付け対応下り無線リソース６１０ｂを用いて端末番号５の通信端末２に送信する送信信号に設定すると、図１４に示されるように、基地局１ｂが使用下り無線リソース６１０ｂを用いて送信信号を送信する際のアレイアンテナ１１０での送信指向性においては、ビーム７００ｂが端末番号５の通信端末２に向くとともに、ヌル７０１ｂが基地局１ａと通信する端末番号１の通信端末２に向くようになる。よって、基地局１ｂは、通信対象の通信端末２に対して送信信号を確実に届けることができるとともに、周辺の基地局１ａが通信する通信端末２に対して干渉を与えることを抑制することができる。

このように、ＳＲＳ対応下り割り当て処理を行う場合には、通信対象の通信端末２にはビームを向けることができるとともに、通信対象ではない通信端末２にはヌルを向けることができることから、ビーム及びヌルを適切に制御することができる。

しかしながら、ＳＲＳ対応下り割り当て処理を行う場合に、使用下り無線リソースの割り当て先の周波数帯域での対象通信端末２と通信部１３との間の下り方向の伝送路特性（無線特性）を考慮せずに対象通信端末２に使用下り無線リソースを割り当てると、当該伝送路特性の悪い周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソースが対象通信端末２に割り当てられる可能性がある。その結果、基地局１からの送信信号が対象通信端末２に適切に届かない可能性が高くなり、基地局１の対象通信端末２に対する送信性能が低下する。さらに、使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２に送信される送信信号に適用されるＭＣＳは、当該使用下り無線リソースの周波数帯域全体での対象通信端末２と通信部１３との間の下り方向の伝送路特性に基づいて決定されることから、当該伝送路特性が悪い場合には、当該送信信号に適用されるＭＣＳのランクは低くなる。よって、対象通信端末２と通信部１３との間の下り方向の伝送路特性が悪い周波数帯域を含む使用下り無線リソースが対象通信端末２に割り当てられると、通信部１３の対象通信端末２に対する送信スループットが低下し、基地局１の対象通信端末２に対する送信性能が低下する。

また、対象通信端末２に割り当てられる使用下り無線リソースの周波数帯域が複数のＲＢ帯域で構成されて当該周波数帯域が大きい場合には、周波数選択性フェージングにより、当該周波数帯域において、対象通信端末２と通信部１３との間の下り方向の伝送路特性がばらつくことがある。図１５はその様子を示す図である。

図１５には、通信部１３が、ＲＢ帯域番号が２２〜３８のＲＢ帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２と下り通信を行う際の対象通信端末２と通信部１３との間の下り方向の伝送路特性の一例が示されている。図１５では、横軸にはＲＢ帯域番号が示されており、縦軸にはＲＢ帯域番号で特定されるＲＢ帯域で対象通信端末２が受信する受信信号についてのＳＩＮＲが示されている。本実施の形態では、システム帯域は例えば５０個のＲＢ帯域で構成されており、当該５０個のＲＢ帯域に対しては、周波数が低い方から順に１番〜５０番までのＲＢ帯域番号が割り当てられている。

図１５に示されるように、ＲＢ帯域番号２２〜２９までの８個のＲＢ帯域のそれぞれでは、当該ＲＢ帯域で対象通信端末２が受信する受信信号のＳＩＮＲは大きくなっていることから、ＲＢ帯域番号２２〜２９までの８個のＲＢ帯域から成る周波数帯域での伝送路特性は良好となっている。

一方で、ＲＢ帯域番号３０〜３６までの７個のＲＢ帯域のそれぞれでは、当該ＲＢ帯域で対象通信端末２が受信する受信信号のＳＩＮＲが小さくなっていることから、ＲＢ帯域番号３０〜３６までの７個のＲＢ帯域から成る周波数帯域での伝送路特性は不良となっている。

このように、対象通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースの周波数帯域において、伝送路特性が良好な周波数帯域が含まれている場合であっても、伝送路特性が不良な周波数帯域が含まれている場合には、当該使用下り無線リソースの周波数帯域全体で見れば伝送路特性は悪くなってしまい、当該使用下り無線リソースの周波数帯域に含まれる１８個のＲＢ帯域でのＳＩＮＲの平均値は小さくなる。したがって、当該使用下り無線リソースで送信される送信信号に適用されるＭＣＳとしては、ランクの低いＭＣＳが適用されることになる。その結果、通信部１３が対象通信端末２と下り通信を行う際の周波数利用効率が低下して、通信部１３の対象通信端末２に対する送信スループットが低下し、基地局１の送信性能が低下する。

これに対して、アレイ送信制御を考慮せずに、下り方向の伝送路特性だけを考慮して通信端末２に使用下り無線リソースを割り当てる場合には、上述のＳＲＳ非対応下り割り当て処理のように、ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて受信されるＳＲＳの送信周波数帯域に含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソースを通信端末２に割り当てる際には、当該使用下り無線リソースが、当該ＳＲＳを送信する通信端末２以外の通信端末２に割り当てられる可能性がある。この場合には、通信部１３は、使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２と下り通信を行う際に、対象通信端末２からのＳＲＳではなく、対象通信端末２とは別の通信端末２からのＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行うことになり、アレイ送信制御を適切に行えない。図１６はその様子を説明するための図である。

図１６は、対象対応付け単位期間５５０における、２つの基地局１ａ，１ｂでの使用下り無線リソースの割り当て例が示されている。図１６の例では、対象対応付け単位期間５５０において、基地局１ａは、ＳＲＳ非対応下り割り当て処理を行って、端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域（ＳＲＳ送信帯域４５０ａ）に含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソース６２０ａを端末番号２の通信端末２に割り当てている。また、基地局１ｂは、ＳＲＳ非対応下り割り当て処理を行って、端末番号５の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域（ＳＲＳ送信帯域４５０ｅ）に含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソース６２０ｂを端末番号６の通信端末２に割り当てている。また、図１６の例では、基地局１ａと通信する端末番号１の通信端末２と、周辺基地局１ｂと通信する端末番号５の通信端末２は、ともに第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａを用いてＳＲＳを送信している。また、図１６の例では、端末番号１の通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０ａと、端末番号５の通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０ｅとが一致している。

図１６の例では、端末番号１の通信端末２がＳＲＳの送信に使用する上り無線リソースと、端末番号５の通信端末２がＳＲＳの送信に使用する上り無線リソースとが一致していることから、基地局１ａが、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて端末番号１の通信端末２から受信するＳＲＳには、基地局１ａの周辺に位置する基地局１ｂが通信する端末番号５の通信端末２が送信するＳＲＳが干渉波成分として含まれるようになる。このような場合に、基地局１ａが、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて端末番号１の通信端末２から受信するＳＲＳに基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを、使用下り無線リソース６２０ａを用いて端末番号２の通信端末２に送信する送信信号に設定すると、基地局１ａが使用下り無線リソース６２０ａを用いて送信する際のアレイアンテナ１１０での送信指向性に関するビームは、端末番号１の通信端末２に対しては向くものの、通信対象の端末番号２の通信端末２に対しては向くとは限らない。つまり、このような場合には、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビームを、意図的に端末番号２の通信端末２に向けることができない。よって、基地局１ａは、通信対象の端末番号２の通信端末２に対して送信信号を届けることができない可能性が高くなり、基地局１ａの送信性能が低下する。

さらに、基地局１ａが使用下り無線リソース６２０ａを用いて送信する際のアレイアンテナ１１０での送信指向性に関するヌルは、基地局１ａの周辺に位置する基地局１ｂと通信する端末番号５の通信端末２に対しては向くものの、端末番号２の通信端末２と同じ使用下り無線リソースが使用される端末番号６の通信端末２に対しては向くとは限らない。つまり、このような場合には、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルを、干渉を与えることを抑制したい端末番号６の通信端末２に意図的に向けることができない。よって、基地局１ａは端末番号６の通信端末２に干渉を与える可能性が高くなる。つまり、端末番号６の通信端末２は、基地局１ｂからの信号を受信する際に、基地局１ａが端末番号２の通信端末２に送信する信号を干渉波として受信する可能性が高くなる。

同様にして、基地局１ｂでは、通信対象の端末番号６の通信端末２に対してビームが向く可能性が低くなるとともに、干渉を与えることを抑制したい端末番号２の通信端末２に対してヌルが向く可能性が低くなる。よって、基地局１ｂでは、通信対象の端末番号６の通信端末２に対して送信信号を届けることができない可能性が高くなるとともに、端末番号２の通信端末２に干渉を与える可能性が高くなる。

このように、基地局１ａとその周辺に位置する基地局１ｂとが、ＳＲＳ非対応下り割り当て処理を行って、互いに同じ使用下り無線リソースを通信端末２に割り当てる場合には、基地局１ａ，１ｂのそれぞれでは、通信対象の通信端末２にビームが向く可能性が低くなり、通信対象ではない通信端末２にヌルが向く可能性が低くなる。その結果、基地局１ａ，１ｂのそれぞれでは、アレイ送信制御を適切に行うことができず、基地局１ａ，１ｂの送信性能が低下する。

また、図１７に示されるように、基地局１ａでは、ＳＲＳ非対応下り割り当て処理が行われて、端末番号２の通信端末２に対して使用下り無線リソース６２０ａが割り当てられ、基地局１ｂでは、上述の図１３の例のように、ＳＲＳ対応下り割り当て処理が行われて、端末番号５の通信端末２に対して、使用下り無線リソース６２０ａと同じ使用下り無線リソース６１０ｂが割り当てられる場合には、基地局１ａは、端末番号５の通信端末２に対してヌルを向けることができるが、基地局１ｂは、端末番号２の通信端末２に対してヌルを向けることができない。

以上のように、基地局１が下り方向の伝送路特性だけを考慮して通信端末２に使用下り無線リソースを割り当てる場合には、基地局１からの送信信号が通信端末２に対して届かない可能性があるとともに、基地局１が周辺基地局１と通信する通信端末２に対して干渉を与える可能性がある。よって、基地局１の送信性能が低下する。

そこで、本実施の形態では、基地局１の送信性能を向上することが可能な下りスケジューリングを提案する。以下に基地局１での下りスケジューリングについて詳細に説明する。

図１８は基地局１での下りスケジューリングを示すフローチャートである。本実施の形態に係る下りスケジューリングは、下り無線リソース５６０ごとに行われる。また、本実施の形態に係る下りスケジューリングでは、各下り無線リソース５６０において、当該下り無線リソース５６０に対応するＳＲＳ用上り無線リソースで受信されるＳＲＳの送信周波数帯域に含まれる１つのＲＢ帯域を周波数方向に含む部分を、下り無線リソースの割り当て単位としている。この割り当て単位を「割り当て単位リソース７００」と呼ぶ。そして、割り当て単位リソース７００ごとに、使用下り無線リソースを割り当てる通信端末２を決定する。つまり、割り当て単位リソース７００ごとに、割り当て単位リソース７００を使用下り無線リソースとして割り当てる通信端末２を決定する単位リソース割り当て処理を行う。

図１９は、上述の図１２に示されるようにＳＲＳ用上り無線リソースにおいてＳＲＳが送信されている場合での割り当て単位リソース７００を示す図である。図１９に示されるように、第１下り無線リソース５６０ａには、ＳＲＳ送信帯域４５０ａに含まれる複数のＲＢ帯域をそれぞれ周波数方向に含む複数の割り当て単位リソース７００と、ＳＲＳ送信帯域４５０ｂに含まれる複数のＲＢ帯域をそれぞれ周波数方向に含む複数の割り当て単位リソース７００とが含まれている。また、第２下り無線リソース５６０ｂには、ＳＲＳ送信帯域４５０ｃに含まれる複数のＲＢ帯域をそれぞれ周波数方向に含む複数の割り当て単位リソース７００が含まれている。そして、第３下り無線リソース５６０ｃには、ＳＲＳ送信帯域４５０ｄに含まれる複数のＲＢ帯域をそれぞれ周波数方向に含む複数の割り当て単位リソース７００が示されている。

図１８は、ある割り当て単位リソースについての単位リソース割り当て処理を示すフローチャートである。スケジューリング実行部１２２は、図１８に示される一連の処理を、下り無線リソース５６０ごとに、当該下り無線リソース５６０に含まれる各割り当て単位リソース７００について行う。

以後、説明の対象となる割り当て単位リソース７００を「対象割り当て単位リソース７００」と呼ぶ。また、対象割り当て単位リソース７００が属する下り無線リソース５６０に対応するＳＲＳ用上り無線リソースにおいて、対象割り当て単位リソースが含む１つのＲＢ帯域で受信されるＳＲＳを「使用ＳＲＳ」と呼び、当該ＳＲＳを送信する通信端末２を「使用ＳＲＳ送信端末２」と呼ぶ。したがって、通信部１３が対象割り当て単位リソース７００を用いて下り通信を行う際のアレイ送信制御で使用されるＳＲＳが使用ＳＲＳとなり、当該ＳＲＳを送信する通信端末２が使用ＳＲＳ送信端末２となる。図２０は、第１下り無線リソース５６０ａに含まれる対象割り当て単位リソース７００と、それに対応する使用ＳＲＳ７５０とを示す図である。図２０の例では、使用ＳＲＳ７５０を送信する使用ＳＲＳ送信端末２は、端末番号１の通信端末２となっている。

本実施の形態では、対象割り当て単位リソース７００を使用下り無線リソースとして割り当てる通信端末２を決定する際には、対象割り当て単位リソース７００が含まれる下り無線リソース５６０に対応するＳＲＳ用上り無線リソースでＳＲＳを送信する通信端末２を、対象割り当て単位リソース７００を割り当てることか可能な通信端末２とする。例えば、図１９の例において、第１下り無線リソース５６０ａに含まれる対象割り当て単位リソース７００を割り当てることが可能な通信端末２は、第１下り無線リソース５６０ａに対応する第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａでＳＲＳを送信している端末番号１の通信端末２と端末番号２の通信端末２となる。また、第２下り無線リソース５６０ｂに含まれる対象割り当て単位リソース７００を割り当てることが可能な通信端末２は、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂでＳＲＳを送信している端末番号３の通信端末２だけとなる。また、第３下り無線リソース５６０ｃに含まれる対象割り当て単位リソース７００を割り当てることが可能な通信端末２は、第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃでＳＲＳを送信している端末番号４の通信端末２だけとなる。以後、対象割り当て単位リソース７００を使用下り無線リソースとして割り当てることが可能な通信端末２を「割り当て可能端末２」と呼ぶ。以下に図１８を参照して、対象割り当て単位リソース７００についての単位リソース割り当て処理について説明する。

図１８に示されるように、ステップｓ１において、スケジューリング実行部１２２は、割り当て可能端末２の１つを処理対象端末２とする。

次に、ステップｓ２において、スケジューリング実行部１２２は、通信部１３が使用ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行って処理対象端末２と対象割り当て単位リソース７００を用いて下り通信を行う際の処理対象端末２に対する送信利得の予測値を示す指標値Ｚ（以後、「送信利得指標値Ｚ」と呼ぶ）を求める。送信利得指標値Ｚは以下の式（１）で求められる。

ここで、Ｗは、使用ＳＲＳに基づいて通信部１３で求められる送信ウェイトベクトルを示している。送信ウェイトベクトルＷは、複数のアンテナ１１０ａからそれぞれ送信される複数の送信信号にそれぞれ設定される複数の送信ウェイトで構成されている。またｈは、処理対象端末２からの信号（所望波成分）についてのアレイ応答ベクトルを示している。送信利得指標値Ｚはスカラー値であって、アレイ応答値とも呼ばれる。アレイ応答ベクトルｈは通信部１３で求められる。以下に、アレイ応答ベクトルｈの求め方について説明する。

複数のアンテナ１１０ａで受信される、処理対象端末２が送信するＳＲＳを所望波成分として含む１サブキャリアあたりの受信信号から成る受信信号ベクトルＸは以下の式（２）で表される。

ここで、Ｓは、複数のアンテナ１１０ａで受信される、処理対象端末２が送信する１サブキャリアあたりのＳＲＳ（ＳＲＳシンボル）から成る所望波成分の信号ベクトルであって、Ｕｌ（１≦ｌ≦Ｌ）は、複数のアンテナ１１０ａで受信される、周辺基地局１が通信する通信端末２が送信する１サブキャリアあたりのＳＲＳ（ＳＲＳシンボル）から成る干渉波成分の信号ベクトルを示している。また、Ｎは内部雑音成分の信号ベクトルを示している。また、ｈｌは干渉波成分についてアレイ応答ベクトルを示している。

通信部１３の受信ウェイト処理部１２４は、無線処理部１１の出力信号から得られる、１サブキャリアあたりの受信信号ベクトルＸと、所望波成分の信号ベクトルＳとの間の相関値を求める。受信ウェイト処理部１２４は、この相関値を、例えば１つのＲＢ帯域に含まれる、ＳＲＳの送信に使用される６個のサブキャリアのそれぞれについて求める。そして、受信ウェイト処理部１２４は、得られた６個の相関値の平均値を算出する。この平均値を「相関平均値」と呼ぶ。

ここで、１つのＲＢ帯域に含まれる１２個のサブキャリアの周波数は互いに隣接していることから、当該１２個のサブキャリアのうち、一つの通信端末２がＳＲＳの送信に使用する６個のサブキャリアについての受信信号ベクトルＸでの応答ベクトルｈ，ｈｌは、互いに同じであると考えることができる。また、基地局１と通信する通信端末２が送信するＳＲＳと、その周辺基地局１と通信する通信端末２が送信するＳＲＳとの間の相関値は平均することで小さくなる。また、内部雑音成分の信号ベクトルＮと所望波成分の信号ベクトルＳとの間の相関も低くなる。そして、所望波成分の信号ベクトルＳと所望波成分の信号ベクトルＳとの間の相関値ではベクトル要素がすべて“１”となるようになっている。よって、相関平均値はアレイ応答ベクトルｈと概ね等しくなる。このようにして、受信ウェイト処理部１２４では、１つのＲＢ帯域についてのアレイ応答ベクトルｈが求められる。

なお、上記の例では、１つのＲＢ帯域ごとにアレイ応答ベクトルｈ（相関平均値）を求めているが、２つ以上のＲＢ帯域ごとにアレイ応答ベクトルｈ（相関平均値）を求めても良い。

受信ウェイト処理部１２４は、ＳＲＳを送信している各通信端末２について、当該通信端末２がＳＲＳを送信している全周波数帯域、つまり、当該通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０が一周期、周波数ホッピングする間に占める周波数帯域に含まれるすべてのＲＢ帯域についてのアレイ応答ベクトルｈを求める。

また、受信ウェイト処理部１２４は、通信端末２がＳＲＳ送信周期３６０でＳＲＳを送信するたびに、当該通信端末２についてのアレイ応答ベクトルｈを求める。受信ウェイト処理部１２４は、通信端末２がＳＲＳの送信に使用するＳＲＳ使用上り無線リソースにおいて通信部１３が受信する、当該ＳＲＳを所望波成分として含む受信信号に基づいて、当該受信信号の周波数帯域（当該ＳＲＳについてのＳＲＳ送信帯域４５０）に含まれる各ＲＢ帯域についてアレイ応答ベクトルｈを求める。そして、受信ウェイト処理部１２４は、新たに求めたアレイ応答ベクトルｈに関して、同じＲＢ帯域のアレイ応答ベクトルｈがすでに存在する場合には、その古いアレイ応答ベクトルｈの代わりに新たに求めたアレイ応答ベクトルｈを記憶する。このようにして、通信部１３には、常に新しいアレイ応答ベクトルｈが記憶される。

スケジューリング実行部１２２は、受信ウェイト処理部１２４から、対象割り当て単位リソース７００に含まれるＲＢ帯域での処理対象端末２のアレイ応答ベクトルｈを取得し、上述の式（１）を用いて処理対象端末２についての送信利得指標値Ｚを求める。

次にステップｓ３において、スケジューリング実行部１２２は、通信部１３が対象割り当て単位リソースを用いて処理対象端末２と下り通信する際の通信部１３の送信スループットの予測値を示す指標値Ｔ（以後、「瞬時送信スループット指標値Ｔ」と呼ぶ）を求める。本実施の形態では、処理対象端末２が、対象割り当て単位リソース７００を含む下り無線リソース５６０に対応するＳＲＳ用上り無線リソースで送信するＳＲＳの送信周波数帯域（以後、「処理対象端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０」と呼ぶ）に含まれる各ＲＢ帯域における、処理対象端末２での過去のＳＩＮＲの平均値を求める。そして、スケジューリング実行部１２２は、求めたＳＩＮＲの平均値を、基地局１と処理対象端末２との間の過去の下り通信の結果（処理対象端末２からのＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報）から求められた、処理対象端末２についての受信エラー率に基づいて調整する。具体的には、スケジューリング実行部１２２は、処理対象端末２についての受信エラー率が大きい場合には、ＳＩＮＲの平均値を所定値だけ小さくし、処理対象端末２についての受信エラー率が小さい場合には、ＳＩＮＲの平均値を所定値だけ大きくする。スケジューリング実行部１２２は、このようにして調整したＳＩＮＲの平均値を瞬時送信スループット指標値Ｔとして採用する。なお、処理対象端末２についての受信エラー率が適切である場合には、ＳＩＮＲの平均値がそのまま瞬時送信スループット指標値Ｔとなる。

ここで、後述の説明から理解できるように、対象割り当て単位リソース７００は使用ＳＲＳ送信端末２に割り当てられる可能性が高い。したがって、下り無線リソース５６０から、当該下り無線リソース５６０に対応するＳＲＳ用上り無線リソースでＳＲＳを送信する対象通信端末２に対して割り当てられる使用下り無線リソースは、当該下り無線リソース５６０における、対象通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域を周波数方向に含む部分（以後、「ＳＲＳ対応部分」と呼ぶ）とほぼ一致する可能性が高くなる。上述の図１２に示される例では、第１下り無線リソース５６０ａから端末番号１の通信端末２に対して割り当てられる使用下り無線リソース（６００ａ，６００ｄ）は、第１下り無線リソース５６０ａにおけるＳＲＳ対応部分とほぼ一致している。

上述のように、ＭＣＳ決定部１２６は、下り無線リソース５６０に含まれる使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２に送信される送信信号に適用するＭＣＳを決定する際には、対象通信端末２における、当該使用下り無線リソースの周波数帯域に含まれる各ＲＢ帯域での過去のＳＩＮＲの平均値（以後、「使用下り無線リソースの周波数帯域での平均ＳＩＮＲ」と呼ぶ）を求めて、当該平均値に基づいてＭＣＳを決定する。下り無線リソース５６０から、当該下り無線リソース５６０に対応するＳＲＳ用上り無線リソースでＳＲＳを送信する対象通信端末２に対して割り当てられる使用下り無線リソースは、当該下り無線リソース５６０におけるＳＲＳ対応部分とほぼ一致する可能性が高くなることから、対象通信端末２における、当該ＳＲＳ対応部分に含まれる各ＲＢ帯域（対象通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０に含まれる各ＲＢ帯域）での過去のＳＩＮＲの平均値（以後、「ＳＲＳ送信帯域での平均ＳＩＮＲ」と呼ぶ）は、当該使用下り無線リソースの周波数帯域での平均ＳＩＮＲとほぼ一致する可能性が高いと言える。使用下り無線リソースで送信される送信信号に適用されるＭＣＳは、その使用下り無線リソースの周波数帯域での平均ＳＩＮＲに基づいて決定され、当該ＭＣＳによって、当該使用下り無線リソースを用いて通信部１３が下り通信する際の送信スループットが決定することから、当該使用下り無線リソースの周波数帯域での平均ＳＩＮＲは、当該使用下り無線リソースを用いて通信部１３が下り通信する際の送信スループットを示していると言える。よって、使用下り無線リソースの周波数帯域での平均ＳＩＮＲとほぼ一致する可能性が高いＳＲＳ送信帯域での平均ＳＩＮＲは、当該使用下り無線リソースを用いて通信部１３が下り通信する際の送信スループットの予測値を示していると考えることができる。

また、上述のように、通信端末２でのＳＩＮＲから当該通信端末２への送信信号に適用されるＭＣＳが決定される際に使用される対応付けテーブルは、当該通信端末２についての受信エラー率に基づいて更新される。したがって、複数の通信端末２の間において、使用下り無線リソースの周波数帯域での平均ＳＩＮＲが同じであっても、当該通信端末２への送信信号に適用されるＭＣＳが一致するとは限らない。つまり、複数の通信端末２の間において、使用下り無線リソースの周波数帯域での平均ＳＩＮＲが同じであっても、基地局１が当該通信端末２と使用下り無線リソースを用いて下り通信する際の送信スループットが一致することは限らない。

以上より、本実施の形態では、処理対象端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０に含まれる各ＲＢ帯域における、処理対象端末２での過去のＳＩＮＲの平均値（処理対象端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０での平均ＳＩＮＲ）を処理対象端末２についての受信エラー率に基づいて調整したものを、通信部１３が対象割り当て単位リソースを用いて処理対象端末２と下り通信する際の通信部１３の送信スループットの予測値を示す指標値である瞬時送信スループット指標値Ｔとして採用している。

次にステップｓ４において、スケジューリング実行部１２２は、処理対象端末２について求めた送信利得指標値Ｚ及び瞬時送信スループット指標値に基づいて、対象割り当て単位リソースを処理対象端末２に対して割り当てる割り当て優先度を示す割り当て評価値Ｙを求める。本実施の形態では、以下の式（３）を用いて割り当て評価値Ｙを求める。

ここで、通信部１３が使用ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行って処理対象端末２と対象割り当て単位リソースを用いて下り通信を行う際の処理対象端末２に対する送信利得が大きい場合に、そのときの通信部１３の送信スループットが小さい場合（ＭＣＳのランクが低い場合）には、処理対象端末２において受信エラーが発生する可能性が低くなる。一方で、通信部１３が使用ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行って処理対象端末２と対象割り当て単位リソースを用いて下り通信を行う際の処理対象端末２に対する送信利得が大きい場合であっても、そのときの通信部１３の送信スループットが大きい場合（ＭＣＳのランクが高い場合）には、処理対象端末２では基地局１からの受信信号についての受信エラーが発生する可能性が高くなる。

上述の式（３）においては、瞬時送信スループット指標値Ｔから送信利得指標値Ｚを差し引いて得られる値を割り当て評価値Ｙとしているため、割り当て評価値Ｙが小さいほど、処理対象端末２において受信エラーが発生する可能性が低くなり、通信部１３が使用ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行って処理対象端末２と対象割り当て単位リソースを用いて下り通信する際の通信部１３の下り通信性能が良いと言える。したがって、割り当て評価値Ｙが小さいほど、対象割り当て単位リソースを処理対象端末２に対して割り当てる割り当て優先度が高くなる。

スケジューリング実行部１２２は、ステップｓ４において、処理対象端末２についての割り当て評価値Ｙを求めると、ステップｓ５において、対象割り当て単位リソースを割り当てることが可能な割り当て可能端末２のすべてを処理対象端末２としたか否かを判断する。ステップｓ５において、すべての割り当て可能端末２が処理対象端末２とされていないと判断されると、スケジューリング実行部１２２は、再度ステップｓ１を実行して、未だ処理対象端末２とされていない割り当て可能端末２の１つを処理対象端末２とする。その後、スケジューリング実行部１２２は、この新たな処理対象端末２について上述のステップｓ１〜ｓ４を実行して割り当て評価値Ｙを求める。

一方で、ステップｓ５において、すべての割り当て可能端末２が処理対象端末２とされたと判断されると、ステップｓ６において、スケジューリング実行部１２２は、対象割り当て単位リソースについての割り当て評価値Ｙが最小の割り当て可能端末２を特定する。つまり、対象割り当て単位リソースについての割り当て優先度が最も高い割り当て可能端末２を特定する。これにより、通信部１３が使用ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行って対象割り当て単位リソースを用いて下り通信を行う際に通信部１３の下り通信性能が最良となる通信端末２が特定される。その後、ステップｓ７において、スケジューリング実行部１２２は、ステップｓ６で特定した割り当て可能端末２に対して対象割り当て単位リソースを使用下り無線リソースとして割り当てる。

スケジューリング実行部１２２が、以上のような単位リソース割り当て処理を、対象対応付け単位期間５５０に含まれる第１下り無線リソース５６０ａ、第２下り無線リソース５６０ｂ及び第３下り無線リソース５６０ｃのそれぞれについて、当該下り無線リソース５６０に含まれる各割り当て単位リソース７００について行うと、例えば、上述の図１２の例のようにして、対象対応付け単位期間５５０でＳＲＳを送信する各通端末２に対して使用下り無線リソースが割り当てられる。

なお、上記の例では、送信利得指標値Ｚと瞬時送信スループット指標値Ｔとに基づいて割り当て優先度を示す割り当て評価値Ｙを求めたが、瞬時送信スループット指標値Ｔを使用せずに、送信利得指標値Ｚをそのまま割り当て評価値Ｙとして採用しても良い。この場合には、割り当て評価値Ｙの値が大きいほど、割り当て優先度が高くなる。そして、割り当て評価値Ｙが最大の割り当て可能端末２に対して対象割り当て単位リソースが使用下り無線リソースとして割り当てられる。

以上のように、本実施の形態に係る基地局１では、ＳＲＳ用上り無線リソースで受信されるＳＲＳの送信周波数帯域に含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソース（割り当て単位リソース）を、当該ＳＲＳ用上り無線リソースに対応する下り無線リソース５６０から通信端末２に割り当てる場合には、当該ＳＲＳ用上り無線リソースにおいて当該使用下り無線リソースの周波数帯域で受信されるＳＲＳ（使用ＳＲＳ）に基づいてアレイ送信制御を行って通信端末２と当該使用下り無線リソースを用いて下り通信する際の当該通信端末２に対する送信利得の予測値（送信利得指標値Ｚ）に基づいて、当該使用下り無線リソースを割り当てる通信端末２を決定している。したがって、当該ＳＲＳ用上り無線リソースにおいて当該使用下り無線リソースの周波数帯域で受信されるＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行って当該使用下り無線リソースを用いて下り通信する際に送信利得が大きくなるであろう通信端末２に対して、当該使用下り無線リソースを割り当てることができる。よって、基地局１は、当該使用下り無線リソースを使用して通信端末２と下り通信する際に、伝送路利得を得ることができ、送信信号を当該通信端末２に対して確実に届けることができる。その結果、基地局１の送信性能が向上する。

また、本実施の形態に係る単位リソース割り当て処理において、処理対象端末２が使用ＳＲＳ送信端末２である場合を考えると、通信部１３が使用ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行って使用ＳＲＳ送信端末２と対象割り当て単位リソースを用いて下り通信を行う際には、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビームは使用ＳＲＳ送信端末２に向くようになることから、使用ＳＲＳ送信端末２についての送信利得指標値Ｚは大きくなる傾向にある。したがって、使用ＳＲＳ送信端末２についての割り当て評価値Ｙは小さくなる傾向にあり、使用ＳＲＳ送信端末２に対して対象割り当て単位リソースが使用下り無線リソースとして割り当てられ易くなる。その結果、上述の図１２に示されるように、ＳＲＳ用上り無線リソースでＳＲＳを送信する対象通信端末２に対して、当該ＳＲＳ用上り無線リソースに対応する下り無線リソースから割り当てられる使用下り無線リソースは、当該下り無線リソースにおけるＳＲＳ対応部分とほぼ一致する可能性が高くなる。よって、基地局１は当該使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２と下り通信する際には、当該使用下り無線リソースの周波数帯域の大部分において、対象通信端末２対してアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビームを向けることができるとともに、周辺基地局１がＳＲＳ対応下り割り当て処理を行って使用下り無線リソースを割り当てる通信端末２に対してアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルを向けることができる。その結果、基地局１の送信性能が向上する。

このように、本実施の形態に係る基地局１では、通信端末２と下り通信を行う際には、伝送路利得を得ることができるととともに、周辺基地局１と通信する通信端末２に対してヌルを向けることができる。

なお、対象割り当て単位リソースの周波数帯域での使用ＳＲＳ送信端末２と通信部１３との間の下り方向の伝送路特性が悪い場合には、通信部１３が使用ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行って使用ＳＲＳ送信端末２と対象割り当て単位リソースを用いて下り通信を行う際にビームが使用ＳＲＳ送信端末２に向くものの、使用ＳＲＳ送信端末２についての送信利得指標値Ｚは小さくなる。よって、この場合には、対象割り当て単位リソース７００は、使用ＳＲＳ送信端末２以外の通信端末２に対して使用下り無線リソースとして割り当てられる可能性がある。したがって、この場合には、対象割り当て単位リソース７００についてはＳＲＳ非対応下り割り当て処理が行われることになり、上述の図１６を参照して説明したように、通信部１３が使用ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行って通信端末２と対象割り当て単位リソースを用いて下り通信を行う際には、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビームを当該通信端末２に意図的に向けることはできなくなる。さらには、図１７を参照して説明したように、周辺基地局１がＳＲＳ対応下り割り当て処理を行って使用下り無線リソースを割り当てる通信端末２に対しては、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルを向けることはできるが、図１６を参照して説明したように、周辺基地局１がＳＲＳ非対応下り割り当て処理を行って使用下り無線リソースを割り当てる通信端末２に対してはヌルを意図的に向けることはできない。

しかしながら、本実施の形態では、対象割り当て単位リソース７００についてＳＲＳ非対応下り割り当て処理が行われる場合であっても、送信利得指標値Ｚが大きい通信端末２に対して対象割り当て単位リソース７００が割り当てられるため、通信部１３が当該通信端末２と対象割り当て単位リソースを用いて下り通信を行う際に、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビームが当該通信端末２に意図的に向かない場合であっても、当該通信端末２に対して基地局１からの送信信号を確実に届けることができる。

さらに、通信部１３が当該通信端末２と対象割り当て単位リソースを用いて下り通信を行う際に、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルが、周辺基地局１がＳＲＳ非対応下り割り当て処理を行って使用下り無線リソースを割り当てる通信端末２に対して意図的に向かないとしても、当該通信端末２に対して干渉を与えることを抑制できる。以下にこの点について図２１を参照して説明する。

図２１には、基地局１ａと、その周辺に位置する周辺基地局１ｂでの送信指向性に関するビームが示されている。図２１には、基地局１ａが、ある割り当て単位リソースが使用下り無線リソースとしてＳＲＳ非対応下り割り当て処理で割り当てられた、当該割り当て単位リソースでの送信利得指標値Ｚが大きい端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際のアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビーム８００ａが示されている。また図２１には、周辺基地局１ｂが、上記のある割り当て単位リソースと同じ割り当て単位リソースが使用下り無線リソースとしてＳＲＳ非対応下り割り当て処理で割り当てられた端末番号５の通信端末２と当該割り当て単位リソースを用いて下り通信を行う際のアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビーム８００ｂが示されている。

図２１の例では、端末番号１の通信端末２についての送信利得指標値Ｚは大きいことから、使用下り無線リソースの周波数帯域での基地局１ａと端末番号１の通信端末２との間の伝送路特性は良好となっている。したがって、端末番号１の通信端末２は、周辺基地局１ｂと通信する各通信端末２からの干渉を受けにくい位置、つまり、周辺基地局１ｂと通信する各通信端末２とは離れた位置に存在している可能性が高い。したがって、端末番号１の通信端末２は、周辺基地局１ｂが下り通信を行う端末番号５の通信端末２と離れた位置に存在する可能性が高い。よって、基地局１ａが端末番号１の通信端末２に信号を送信する際に、周辺基地局１ｂが通信する端末番号５の通信端末２に対して基地局１ａの送信指向性に関するヌルが向かないとしても、図２１に示されるように、基地局１ａの送信指向性に関するビーム８００ａが端末番号５の通信端末２に届かない可能性が高くなる。よって、基地局１ａは、端末番号１の通信端末２との下り通信を行う際に、周辺基地局１ｂが通信する端末番号５の通信端末２に対してヌルを意図的に向けることができない場合であっても、当該端末番号５の通信端末２に対する干渉の影響が少ないと考えられる。

また、本実施の形態では、割り当て単位リソース７００ごとに、使用下り無線リソースを割り当てる通信端末２を決定しているため、つまり、下り無線リソース５６０に含まれる複数の割り当て単位リソース７００のそれぞれについて、当該割り当て単位リソースを割り当てる通信端末２を送信利得指標値Ｚに基づいて決定しているため、図１５の例とは異なり、１つの通信端末２に対して、それぞれにおいて伝送路特性が良好な複数の割り当て単位リソース７００を含む使用下り無線リソースを下り無線リソース５６０から割り当てることが可能となる。よって、通信端末２に割り当てられる使用下り無線リソースの周波数帯域全域において伝送路特性が良好となり、当該使用下り無線リソースを用いて送信される送信信号に適用されるＭＣＳのランクを上げることが可能となる。その結果、基地局１の送信スループットが向上し、基地局１の送信性能が向上する。

また、本実施の形態では、使用下り無線リソースを通信端末２に割り当てる際には、送信利得指標値Ｚだけではなく、瞬時送信スループット指標値Ｔにも基づいて当該使用下り無線リソースを割り当てる通信端末２を決定しているため、基地局１が当該使用下り無線リソースを使用して通信端末２と下り通信する際に、当該通信端末２において受信エラーが発生する可能性を低くすることができる。

＜各種変形例＞
＜第１変形例＞
上記の例では、対象割り当て単位リソースを処理対象端末２に対して割り当てる割り当て優先度を示す割り当て評価値Ｙを、送信利得指標値Ｚと瞬時送信スループット指標値Ｔとに基づいて決定したが、プロポーショナルフェアネスに基づいて使用下り無線リソースを割り当てる通信端末２を決定するための評価値ＤＭ（以後、「ＰＦ値ＤＭ」と呼ぶ）にも基づいて決定しても良い。図２２は、本変形例に係る単位リソース割り当て処理を示すフローチャートである。

図２２に示されるように、上述のステップｓ１〜ｓ３を行って、処理対象端末２についての送信利得指標値Ｚ及び瞬時送信スループット指標値Ｔを求める。

次にステップｓ１１において、スケジューリング実行部１２２は、対象割り当て単位リソースでの処理対象端末２についてのＰＦ値ＤＭを求める。

第ｎ番目の対応付け単位期間５５０に含まれる対象割り当て単位リソースでの処理対象端末２についてのＰＦ値ＤＭ（ｎ）は以下の式（４）で表すことができる。

ここで、Ｚ（ｎ）は、第ｎ番目の対応付け単位期間５５０に含まれる対象割り当て単位リソースでの処理対象端末２についての送信利得指標値Ｚである。

また、ＴＤ（ｎ）は、第ｎ番目の対応付け単位期間５５０までの対象割り当て単位リソースでの処理対象端末２に対する基地局１の平均的な送信能力を示しており、以下の式（５）で表される。

ここで、Ｔｃは忘却係数と呼ばれる定数である。また、第（ｎ−１）番目の対応付け単位期間５５０において対象割り当て単位リソースが基地局１と処理対象端末２との間の下り通信で使用されない場合にはＺ（ｎ−１）は零となる。

式（４），（５）から理解できるように、処理対象端末２についてのＰＦ値ＤＭは、その時点での送信能力が高いほど高くなり、それまでの平均的な送信能力が低いほど、つまりそれまでの下り通信データ量が少ないほど高くなる。このＰＦ値ＤＭを、割り当て評価値Ｙに組み込むことで、複数の通信端末２の間での下り通信データ量の公平性を維持しつつ、基地局１の送信スループットを向上させることができる。

次にステップｓ１２において、スケジューリング実行部１２２は、処理対象端末２について求めた送信利得指標値Ｚ、瞬時送信スループット指標値Ｔ及びＰＦ値ＤＭに基づいて、対象割り当て単位リソースを処理対象端末２に対して割り当てる割り当て優先度を示す割り当て評価値Ｙを求める。本変形例では、以下の式（６）を用いて割り当て評価値Ｙを求める。

ここで、βは、ＰＦ値ＤＭの単位を、送信利得指標値Ｚ及び瞬時送信スループット指標値Ｔの単位に一致させるための調整定数である。

式（６）に示されるように、本変形例に係る割り当て評価値Ｙは、ＰＦ値ＤＭ（正確には調整定数βが掛け合わされたＰＦ値ＤＭ）から、上述の式（３）で示される割り当て評価値Ｙを差し引いたものである。

本変形例に係る割り当て評価値Ｙは、ＰＦ値ＤＭが大きいほど大きくなり、瞬時送信スループット指標値Ｔが小さいほど大きくなり、送信利得指標値Ｚが大きいほど大きくなる。よって、割り当て評価値Ｙが大きいほど、対象割り当て単位リソースを処理対象端末２に対して割り当てる割り当て優先度が高くなる。

スケジューリング実行部１２２は、ステップｓ１２において、処理対象端末２についての割り当て評価値Ｙを求めると、ステップｓ１３において、対象割り当て単位リソースを割り当てることが可能な割り当て可能端末２のすべてを処理対象端末２としたか否かを判断する。ステップｓ１３において、すべての割り当て可能端末２が処理対象端末２とされていないと判断されると、スケジューリング実行部１２２は、再度ステップｓ１を実行して、未だ処理対象端末２とされていない割り当て可能端末２の１つを処理対象端末２とする。その後、スケジューリング実行部１２２は、この新たな処理対象端末２について上述のステップｓ１〜ｓ３，ｓ１１，ｓ１２を実行して割り当て評価値Ｙを求める。

一方で、ステップｓ１３において、すべての割り当て可能端末２が処理対象端末２とされたと判断されると、ステップｓ１４において、スケジューリング実行部１２２は、対象割り当て単位リソースについての割り当て評価値Ｙが最大の割り当て可能端末２を特定する。つまり、対象割り当て単位リソースについての割り当て優先度が最も高い割り当て可能端末２を特定する。その後、ステップｓ１５において、スケジューリング実行部１２２は、ステップｓ１４で特定した割り当て可能端末２に対して対象割り当て単位リソースを使用下り無線リソースとして割り当てる。

このように、本変形例では、ＰＦ値ＤＭにも基づいて使用下り無線リソースを割り当てる通信端末２を決定するため、基地局１と通信する複数の通信端末２の間での下り無線リソースの割り当ての公平性を維持しつつ、基地局１の送信性能を向上することができる。

＜第２変形例＞
上記の第１変形例とは異なる方法で、ＰＦ値ＤＭに基づいて、対象割り当て単位リソースを割り当てる通信端末２を決定しても良い。

例えば、上記の図１８に示されるフローチャートのステップｓ６において、式（３）に示される割り当て評価値Ｙが最小の割り当て可能端末２が特定されると、当該割り当て可能端末２についてのＰＦ値ＤＭを求める。そして、このＰＦ値ＤＭがしきい値よりも大きい場合には、割り当て評価値Ｙが最小の割り当て可能端末２に対して対象割り当て単位リソースを使用下り無線リソースとして割り当てる。一方で、割り当て評価値Ｙが最小の割り当て可能端末２についてのＰＦ値ＤＭがしきい値以下の場合には、その次に割り当て評価値Ｙが小さい割り当て可能端末２についてのＰＦ値ＤＭを求めて、当該ＰＦ値ＤＭがしきい値よりも大きい場合には、当該割り当て可能端末２に対して対象割り当て単位リソースを割り当てる。次に割り当て評価値Ｙが小さい割り当て可能端末２についてのＰＦ値ＤＭがしきい値以下の場合に、その次に割り当て評価値Ｙが小さい割り当て可能端末２についてのＰＦ値ＤＭを求めて、以下同様の処理を繰り返す。なお、ＰＦ値ＤＭがしきい値よりも大きい割り当て可能端末２が存在しない場合には、割り当て評価値Ｙが最小の割り当て可能端末２に対して対象割り当て単位リソースを割り当てる。

このような場合であっても、第１変形例と同様の効果を得ることができる。さらに、第１変形例と比較して、すべての割り当て可能端末２についてのＰＦ値ＤＭを必ず求める必要はないことから、単位リソース割り当て処理が簡素化される。

＜第３変形例＞
上記の第１変形例では、割り当て評価値Ｙを、送信利得指標値Ｚ、瞬時送信スループット指標値Ｔ及びＰＦ値ＤＭを用いて求めていたが、ＰＦ値ＤＭをそのまま割り当て評価値Ｙとしても良い。この場合には、第１変形例と同様に、割り当て評価値Ｙ（ＰＦ値ＤＭ）が大きいほど、対象割り当て単位リソースを処理対象端末２に対して割り当てる割り当て優先度が高くなる。ＰＦ値ＤＭは、送信利得指標値Ｚに基づいて求められることから、この場合であっても、基地局１と通信する複数の通信端末２の間での下り無線リソースの割り当ての公平性を維持しつつ、基地局１の送信性能を向上することができる。

＜第４変形例＞
上記の例では、瞬時送信スループット指標値Ｔとして、処理対象端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０に含まれる各ＲＢ帯域における、処理対象端末２での過去のＳＩＮＲの平均値を処理対象端末２の受信エラー率に基づいて調整した値を採用したが、当該値を採用する代わりに、当該ＳＩＮＲの平均値に基づいて当該ＳＲＳ送信帯域４５０で送信される送信信号に適用されるＭＣＳのランクを求めて、このＭＣＳのランクを瞬時送信スループット指標値Ｔとして採用しても良い。この場合には、処理対象端末２についての対応付けテーブルを参照して、当該ＳＩＮＲの平均値に対応するＭＣＳを特定し、特定したＭＣＳのランクを瞬時送信スループット指標値Ｔとする。また、上述の式（１）を用いて求められた送信利得指標値Ｚに応じたＭＣＳのランクを特定し、当該ＭＣＳのランクを、割り当て評価値Ｙの算出に使用する送信利得指標値Ｚとする。

＜第５変形例＞
対象割り当て単位リソースが使用ＳＲＳ送信端末２に対して使用下り無線リソースとして割り当てられる場合には、通信部１３は使用ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行って使用ＳＲＳ送信端末２と対象割り当て単位リソースを用いて下り通信を行うことになる。この場合には、上述のように、使用ＳＲＳ送信端末２に対してアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビームを向けることができるとともに、周辺基地局１がＳＲＳ対応下り割り当て処理を行って使用下り無線リソースを割り当てる通信端末２に対してアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルを向けることができる。よって、アレイ送信制御の観点からすると、対象割り当て単位リソースができるだけ使用ＳＲＳ送信端末２に対して割り当てられることが望ましい。

そこで、処理対象端末２が使用ＳＲＳ送信端末２である場合には、この処理対象端末２に対象割り当て単位リソースが割り当てられる可能性が高くなるように、当該処理対象端末２についての割り当て評価値Ｙに対してオフセット値γを加えても良い。

例えば、上述の式（３）に示される割り当て評価値Ｙを使用する場合には、当該割り当て評価値Ｙに対してマイナスの値のオフセット値γを加える。また、上述の第１〜第３変形例に係る割り当て評価値Ｙを使用する場合には、当該割り当て評価値Ｙに対してプラスの値のオフセット値γを加える。これにより、対象割り当て単位リソースが使用ＳＲＳ送信端末２に対してさらに割り当てられ易くなり、より適切なアレイ送信制御を行うことができる。

＜第６変形例＞
上述の図１８に示されるステップｓ６では、割り当て評価値Ｙが最小の割り当て可能端末２、つまり受信エラーが発生する可能性が最も小さい割り当て可能端末２を特定していたが、割り当て評価値Ｙがθより小さい割り当て可能端末２、つまり、受信エラーが発生する可能性がある程度低い割り当て可能端末２を特定しても良い。この場合には、ステップｓ７において、受信エラーが発生する可能性がある程度低い割り当て可能端末２のうち、対象割り当て単位リソースを含む下り無線リソース５６０を用いて基地局１が下り通信する際の送信スループットの予測値が最大となる割り当て可能端末２に対して、対象割り当て単位リソースを使用下り無線リソースとして割り当てる。

上述のように、下り無線リソース５６０から、当該下り無線リソース５６０に対応するＳＲＳ用上り無線リソースでＳＲＳを送信する対象通信端末２に対して割り当てられる使用下り無線リソースは、当該下り無線リソース５６０における、対象通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域を周波数方向に含む部分とほぼ一致する可能性が高い。したがって、基地局１が、ある割り当て可能端末２と、対象割り当て単位リソースを含む下り無線リソース５６０を用いて下り通信する際の送信スループットの予測値は、当該割り当て可能端末２についての瞬時送信スループット指標値Ｔ（実施の形態ではＳＩＮＲの平均値を受信エラー率で調整した値であって、第４変形例ではＭＣＳのランク）と、当該割り当て可能端末２が当該下り無線リソース５６０に対応するＳＲＳ用上り無線リソースで送信するＳＲＳの送信周波数帯域に含まれるＲＢ帯域の数とに基づいて求めることができる。

このように、受信エラーが発生する可能性がある程度低い割り当て可能端末２のうち、対象割り当て単位リソースを含む下り無線リソース５６０を用いて基地局１が下り通信する際の送信スループットの予測値が最大となる割り当て可能端末２に対して、対象割り当て単位リソースを使用下り無線リソースとして割り当てることによって、通信端末２において受信エラーが発生する可能性を抑えつつ、基地局１の送信スループットを大きくすることが可能となる。

＜その他の変形例＞
上記の例では、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ及び第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂの３つのＳＲＳ用上り無線リソースをＳＲＳの送信に使用したが、それらのうちの２つのＳＲＳ用上り無線リソースだけをＳＲＳの送信に使用しても良い。この場合には、ＳＲＳの送信に使用する一方のＳＲＳ用上り無線リソースと、第１下り無線リソース５６０ａ、第２下り無線リソース５６０ｂ及び第３下り無線リソース５６０ｃのうちの１つの下り無線リソース５６０とが対応付けられ、ＳＲＳの送信に使用する他方のＳＲＳ用上り無線リソースと、残りの２つの下り無線リソース５６０から成る下り無線リソースとが対応付けられる。

また、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ及び第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂのうちの１つのＳＲＳ用上り無線リソースだけをＳＲＳの送信に使用しても良い。この場合には、ＳＲＳの送信に使用する１つのＳＲＳ用上り無線リソースと、第１下り無線リソース５６０ａ、第２下り無線リソース５６０ｂ及び第３下り無線リソース５６０ｃから成る下り無線リソースとが対応付けられることになる。

また、上記の例では、アレイ送信制御に、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で送信されるＳＲＳを使用したが、そのＳＲＳに代わりに、あるいはそのＳＲＳと一緒に、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４で送信されるＳＲＳを使用しても良い。この場合には、上りサブフレーム３０２において、最後のシンボル期間３０４と、ＳＲＳ０の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ０とで特定される上り無線リソースをＳＲＳ用上り無線リソースとすれば、上記と同様にして、単位リソース割り当て処理を行うことができる。また、上りサブフレーム３０２において、最後のシンボル期間３０４と、ＳＲＳ１の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ０とで特定される上り無線リソースをＳＲＳ用上り無線リソースとすれば、上記と同様にして、単位リソース割り当て処理を行うことができる。

また、上記の例では、本願発明をＬＴＥ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にも適用することができる。

１基地局
２通信端末
１３通信部
１１０ａアンテナ
１２２スケジューリング実行部
１２６ＭＣＳ決定部

Claims

通信端末と通信する基地局であって、
複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末と下り通信を行う際には当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、
下り通信を行う通信端末を決定するとともに、当該通信端末に対して、前記通信部が当該通信端末との下り通信で使用する使用下り無線リソースを割り当てるスケジューリング実行部と
を備え、
通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと、当該既知信号用上り無線リソースと対応付けられた、前記通信部が通信端末と下り通信を行う際に使用することが可能な下り無線リソースとが定められており、
前記スケジューリング実行部は、既知信号用上り無線リソースの少なくとも一部で受信される既知信号の送信周波数帯域に含まれる周波数帯域を周波数方向に含む使用下り無線リソースを通信端末に割り当てる際には、当該使用下り無線リソースを、当該既知信号用上り無線リソースに対応付けられた下り無線リソースから通信端末に割り当てる割り当て処理を行い、
前記通信部は、前記スケジューリング実行部が前記割り当て処理を行って通信端末に割り当てる使用下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う際には、既知信号用上り無線リソースにおいて当該使用下り無線リソースの周波数帯域で受信される既知信号に基づいて前記複数のアンテナでの送信指向性を制御し、
前記スケジューリング実行部は、前記割り当て処理において使用下り無線リソースを通信端末に割り当てる際には、前記通信部が既知信号用上り無線リソースにおいて当該使用下り無線リソースの周波数帯域で受信する既知信号に基づいて前記複数のアンテナでの送信指向性を制御して通信端末と下り通信を行う際の送信利得の予測値を算出し、当該予測値に基づいて当該使用下り無線リソースを割り当てる通信端末を決定する、基地局。
請求項１に記載の基地局であって、
前記スケジューリング実行部は、前記割り当て処理において使用下り無線リソースを通信端末に割り当てる際には、前記通信部が当該使用下り無線リソースを用いて通信端末と通信する際の送信スループットの予測値を算出し、当該送信スループットの予測値と、前記送信利得の予測値とに基づいて、当該使用下り無線リソースを割り当てる通信端末を決定する、基地局。
請求項１及び請求項２のいずれか一つに記載の基地局であって、
前記スケジューリング実行部は、前記割り当て処理において使用下り無線リソースを通信端末に割り当てる際には、プロポーショナルフェアネスに基づいて当該使用下り無線リソースを割り当てる通信端末を決定するための評価値を前記送信利得の予測値を使用して算出し、当該評価値に基づいて当該使用下り無線リソースを割り当てる通信端末を決定する、基地局。
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の基地局であって、
前記スケジューリング実行部は、前記割り当て処理において、下り無線リソースの割り当て単位ごとに、使用下り無線リソースを割り当てる通信端末を決定する、基地局。
請求項４に記載の基地局であって、
前記通信部が通信端末に送信する送信信号に適用されるＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）を決定するＭＣＳ決定部をさらに備え、
前記ＭＣＳ決定部は、前記スケジューリング実行部が前記割り当て処理において通信端末に対して割り当てる、複数の割り当て単位を含む使用下り無線リソースで送信される送信信号に適用される１つのＭＣＳを、当該使用下り無線リソースの周波数帯域全体での当該通信端末と前記通信部との間の下り方向の伝送路特性に基づいて決定する、基地局。