JP6433657B2 - 無線基地局、移動局、及び無線通信方法 - Google Patents

無線基地局、移動局、及び無線通信方法 Download PDF

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Description

本発明は、同一の移動体内に存在する多数の端末における移動通信（グループモビリティ）における無線基地局、移動局、及び無線通信方法に関する。
ＬＴＥ（Long Term Evolution）やＬＴＥの後継システム（例えば、ＬＴＥアドバンスト、ＦＲＡ（Future Radio Access）、４Ｇなどともいう）では、半径数百メートルから数キロメートル程度の相対的に大きいカバレッジを有するマクロセルと重複して、半径数メートルから数十メートル程度の相対的に小さいカバレッジを有するスモールセル（ピコセル、フェムトセルなどを含む）が配置される無線通信システム（例えば、Heterogeneous networkともいう）が検討されている（例えば、非特許文献１）。
かかる無線通信システムでは、マクロセルとスモールセルとの双方で同一の周波数帯を用いるシナリオ（例えば、co-channelともいう）や、マクロセルとスモールセルとで異なる周波数帯を用いるシナリオ（例えば、separate frequencyともいう）が検討されている。具体的には、後者のシナリオでは、マクロセルにおいて、相対的に低い周波数帯（例えば、２ＧＨｚ）を用い、スモールセルにおいて相対的に高い周波数帯（例えば、３．５ＧＨｚ、１０ＧＨｚなど）を用いることも検討されている。
ところで、従来の無線通信システムでは、同一の移動体（例えば、電車、バス、船など）内に存在する多数のユーザ端末における移動通信（グループモビリティ、Group Mobility、ＧＭなどとも呼ばれる）において、各端末が個別に無線基地局との通信を行う。このため、制御信号による負荷、端末間干渉などによってシステムパフォーマンスが低下してしまう恐れがあった。特に、多数のユーザ端末を含んだ移動体がセル境界を通過する場合に、システムパフォーマンスの低下が顕著になるという課題があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、グループモビリティに対して、システムパフォーマンスを向上する無線基地局、移動局、及び無線通信方法を提供することを目的とする。
本発明の無線基地局は、移動体の移動経路上にセルを形成し、前記移動体に設けられた移動局とビームフォーミングを用いて通信を行う無線基地局であって、少なくとも移動体の移動経路上に形成されるセルのエッジ領域に対して、異なるビームフォーミング用ウェイトがそれぞれ適用された複数の捕捉用信号を送信する送信部と、捕捉用信号を受信した移動局から通知される情報に基づいて、当該移動局に送信するデータ信号に適用するビームフォーミング用ウェイトを制御する制御部と、前記移動局によって次に受信される可能性があるビームフォーミング用ウェイトを予測し、前記データ信号に適用するビームフォーミング用ウェイトを有するデータ信号用の捕捉用信号と、前記予測されたビームフォーミング用ウェイトを有する予測用の捕捉用信号と、を選択する選択部と、を有し、所定期間内の異なるタイムスロットに、異なるビームフォーミング用ウェイトを有する捕捉用信号が関連付けられ、前記送信部は、前記所定期間のうち、前記データ信号用の捕捉用信号に対応するタイムスロットにおいて、前記データ信号用の捕捉用信号を送信し、前記所定期間のうち、前記予測用の捕捉用信号に対応するタイムスロットにおいて、前記予測用の捕捉用信号を送信し、前記所定期間のうち、前記データ信号用の捕捉用信号及び前記予測用の捕捉用信号が送信されないタイムスロットにおいて、前記データ信号を送信することを特徴とする。
本発明によれば、同一の移動体内に存在する多数の端末における移動通信（グループモビリティ）に対して、システムパフォーマンスを向上することができる。
本実施の形態に係る無線通信システムが適用されるネットワーク構成の概念図の一例である。 グループモビリティを利用する無線通信システムの概略説明図である。 移動経路に沿って設定された所定の固定ウェイトを利用したＧＭ基地局−ＧＭ移動局間の通信方法の一例を説明する図である。 本実施の形態に係るＧＭ基地局のビームフォーミング（ＢＦ）方法の一例を説明する図である。 ＧＭ基地局が形成するＧＭセルの設置形態の一例を示す図である。 ＧＭ基地局が形成するＧＭセルにおける待機走査範囲（セルエッジ領域）の設定方法の一例を示す図である。 本実施の形態に係るＧＭ移動局の概略説明図である。 セルエッジ領域におけるＧＭ基地局とＧＭ移動局の通信動作の説明図である。 セルエッジ領域におけるＧＭ基地局とＧＭ移動局の通信動作（ＧＭ移動局が１ビーム捕捉時）の説明図である。 セルエッジ領域におけるＧＭ基地局とＧＭ移動局の通信動作（ＧＭ移動局が１ビーム捕捉時）の説明図である。 セルエッジ領域におけるＧＭ基地局とＧＭ移動局の通信動作（ＧＭ移動局が複数ビーム捕捉時）の説明図である。 セルエッジ領域におけるＧＭ基地局とＧＭ移動局の通信動作（ＧＭ移動局が複数ビーム捕捉時）の説明図である。 ＧＭ移動局におけるＤＬデータ受信時の動作の説明図である。 ＧＭ基地局におけるＵＬデータ受信時の動作の説明図である。 ＧＭ基地局におけるビーム（ＩＡ信号）の切替動作の説明図である。 ＧＭ基地局とＧＭ移動局の通信動作のフローチャートの一例である。 ＧＭ基地局におけるＧＭ移動局の検出方法の一例を示す図である。 移動体に複数のＧＭ移動局が搭載された場合の通信動作の説明図である。 本実施の形態に係るＧＭ基地局の機能ブロック図である。 本実施の形態に係るＧＭ移動局の機能ブロック図である。 ＧＭ移動局とＧＭ基地局の初期接続動作の説明図である。 ＧＭ基地局がＧＭセルの全範囲走査を行う場合の一例を示す図である。 ＧＭ基地局におけるタイムスロット再構成動作の説明図である。
図１は、本実施の形態に係る無線通信システムが適用されるネットワーク構成の概念図の一例である。図１に示すネットワーク構成は、マクロセルを形成する無線基地局（以下、マクロ基地局又はＭｅＮＢ（Macro eNodeB）という）、各スモールセルを形成する無線基地局（以下、スモール基地局又はＳｅＮＢ（Small eNodeB）という）、マクロ基地局及びスモール基地局の少なくとも一つと通信するユーザ端末（ＵＥ：User Equipment）とを含む。図１においては、移動体（例えば、電車）が、所定の移動経路（例えば、線路）に沿って移動しており、多数のユーザ端末が移動体に内包されている。また、図１では、スモール基地局が、マクロセルがカバーする範囲（カバレッジエリア、セルエリア）と重畳（オーバーレイ）してスモールセルを形成するネットワーク構成を示している。
図１に示すネットワーク構成では、マクロセルにおいて相対的に低い周波数帯（以下、低周波数帯という）のキャリアＦ１（例えば、２ＧＨｚ帯）を用い、スモールセルにおいて相対的に高い周波数帯（以下、高周波数帯という）のキャリアＦ２（例えば、３．５ＧＨｚ帯、１０ＧＨｚ帯など）を用いることが検討されている。なお、本実施の形態に係る無線通信システムが適用されるネットワーク構成は、図１に示した構成に限られない。例えばスモールセルが移動経路上に形成される場合や、スモール基地局がない無線通信システムにも適用可能である。
低周波数帯のキャリアＦ１を用いるマクロセルにおいて、カバレッジ確保やモビリティサポートを行い、高周波数帯のキャリアＦ２を用いるスモールセルにおいて、容量増大やオフロードを行うこと（Macro-assisted、Ｃ／Ｕ-plane splitなどともいう）も検討されている。例えば、ユーザ端末がマクロ基地局及びスモール基地局の双方に接続可能である場合、制御メッセージを取り扱う制御プレーン（Ｃ（Ｃｏｎｔｒｏｌ）−ｐｌａｎｅ）をマクロセルによってサポートし、ユーザデータを取り扱うユーザプレーン（Ｕ（Ｕｓｅｒ）−ｐｌａｎｅ）をスモールセルによってサポートするよう分離して制御することができる。
また、一般的に、周波数ｆに比例してパスロス（path-loss、伝搬損失）が増加する。このため、高周波数帯のキャリアＦ２が用いられるスモールセルでは、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）、Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ（３次元（３Ｄ）／Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯともいう）などによるビームフォーミング（ＢＦ：Beam Forming）を適用することで、パスロスを補償することが検討されている。
ここで、ビームフォーミング（ＢＦ：Beam Forming）とは、複数のアンテナ素子において、それぞれの送受信信号に対して振幅、位相を制御することによって、送受信ビームに指向性を持たせ、かつビームの形状を変更できる技術である。このビームフォーミングにおいては、一般にアンテナ素子数が多いほど高度な制御が可能である。言い換えると、アンテナ素子数に応じてビーム数、各ビームの形状（水平面におけるビームの幅、垂直面におけるビームの幅等）、ビームの方向及び利得を詳細に制御できる。例えば、ビームの幅を狭くすること（すなわち、細いビームを形成すること）により、高い利得（電力密度）を得ることができる。
Ｍａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯ伝送方式では、多数（例えば、１００個以上）のアンテナ素子を用いてデータを送信することでデータレート（周波数利用効率）を向上させる。大量のアンテナ素子を用いてデータを送信することから、少数のアンテナ素子を用いる場合と比べて多重化に伴う伝送効率を改善でき、従来よりも高速な無線通信が可能となる。また、多数のアンテナ素子の組合せにより高度なビームフォーミングが可能となる。
図１に示すネットワーク構成において、マクロ基地局及びスモール基地局は、上位局装置（中央制御局、上位ノードとも呼ばれる）と接続される。この上位局装置は、コアネットワークに接続される。中央制御局には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれる。なお、上位局装置の一部又は全部の機能をマクロ基地局に設けた構成としてもよい。
ところで、従来の無線通信システムでは、１つの移動体（例えば、電車、バス、船など）内に存在する多数のユーザ端末における移動通信（グループモビリティ、ＧＭ（Group Mobility））において、各端末が個別に無線基地局との通信を行う。その結果、制御信号による負荷や、端末間干渉などによってシステムパフォーマンスが低下してしまうおそれがある。例えば、図１において、移動体がマクロセル境界を通過する場合には、移動体内の各ユーザ端末がハンドオーバを一斉に実施するため、ハンドオーバを制御するためのプロセスが大量に発生してしまい、システムパフォーマンスが低下する。
また、移動体の移動に伴う高速なチャネル変動により、無線基地局及び移動体内のユーザ端末が正確なプリコーディングを行うことができない場合、端末間干渉が生じ、通信パフォーマンスが低下する。また、移動体内のユーザ端末は、高速変動するチャネルに追従するために、無線基地局から送信される参照信号を用いたチャネル推定を頻繁に行う必要があるが、多数のユーザ端末がそれぞれ独自にチャネル推定する場合、参照信号の送信や、チャネル状態情報（ＣＳＩ）のフィードバックによるオーバヘッドが大きく、システムパフォーマンスが低下する。
このように、複数のユーザ端末を含んだ移動体の移動に伴って高密度なトラフィック（通信量）の発生源が移動することとなる。そのため、移動体の移動経路周辺の無線基地局においては、移動体がセル内に存在する場合（特に、移動体が外部からセルに入ってきた場合）には高負荷が発生し、移動体がセル外に移動すると負荷が急激に減少する。その結果、無線通信システムのネットワークが不安定となってしまうおそれがある。
そこで、本発明者らは、グループモビリティにおいて、複数のユーザ端末と無線基地局との通信を中継する移動局を移動体に設け、当該移動局（ＧＭ移動局）と無線基地局（ＧＭ基地局）との通信を制御することを検討している（図２参照）。この構成によれば、ユーザ端末に変更を加えることなく、無線通信システム全体のシステムパフォーマンスを向上することが可能となる。
図２は、グループモビリティを利用する無線通信システムの概略構成図である。図２に示す無線通信システム１００は、例えば、ＬＴＥシステム、ＬＴＥ−Ａシステム、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ、ＦＲＡ（Future Radio Access）などを適用できる。なお、以下の説明では、移動体が電車である場合を例に説明するが、本実施の形態はこれに限られるものではない。
図２に示すように、無線通信システム１００は、複数のユーザ端末を有する移動体１１０と、移動体１１０に搭載されるＧＭ移動局１２０と、ＧＭセル１８０（１８０ａ、１８０ｂ）を形成するＧＭ基地局１３０（１３０ａ、１３０ｂ）と、マクロセルを形成するマクロ基地局１４０と、スモールセルを形成するスモール基地局１５０と、から構成される。
ＧＭ移動局１２０は、移動体１１０に設置され、当該移動体１１０内部に含まれるユーザ端末と、ＧＭ基地局１３０、マクロ基地局１４０及びスモール基地局１５０との通信を中継する。ＧＭ移動局１２０の送受信アンテナは、複数のアンテナ素子を有するＭＩＭＯ構成であることが好ましい。当該構成により、ビームフォーミングを利用して、移動体１１０の移動に伴う各基地局の相対的な位置の変化に好適に追従することができ、安定した通信品質を保証することが可能となる。
ＧＭ基地局１３０は、移動体の移動経路をカバーするセル（ＧＭセル）を形成する基地局であり、移動体１１０の移動経路に沿って設置される。ＧＭ基地局１３０は、移動体１１０に搭載されるＧＭ移動局１２０を介してユーザ端末との通信を行う。ＧＭ基地局１３０の送受信アンテナは、複数のアンテナ素子を有するＭＩＭＯ構成であることが好ましい。当該構成により、ビームフォーミングを利用して、移動体１１０の移動に好適に追従し、安定した通信品質、良好なリソース使用効率を保証することが可能となる。
マクロ基地局１４０は、相対的に広いカバレッジを有するセル（マクロセル）を形成する無線基地局であり、ＧＭ移動局１２０及びユーザ端末と通信することができる。なお、マクロ基地局は、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、無線基地局、送信ポイント（transmission point）などと呼ばれてもよい。
スモール基地局１５０は、局所的なカバレッジを有するセル（スモールセル）を形成する無線基地局であり、ＧＭ移動局１２０及びユーザ端末と通信することができる。なお、スモール基地局は、ＲＲＨ（Remote Radio Head）、ピコ基地局、フェムト基地局、Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢ、送信ポイント、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）などと呼ばれてもよい。また、スモール基地局１５０は、Ｍａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯ伝送方式により通信を行うことができるＭａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯ基地局であっても良い。
本発明者らは、上記図２に示す無線通信システム１００において、ＧＭ基地局１３０が、ＧＭ移動局１２０の移動経路の形状、幅、移動方向などに応じて、事前に決定された複数のビームフォーミング用固定ウェイト（以下、「ＢＦウェイト」とも記す）を利用することを検討している。具体的には、ＧＭ基地局１３０が、事前に決定された複数のＢＦウェイトを一定間隔で切り替えて選択してビームを形成することを検討している。
例えば、図３に示すように、移動体１１０が移動経路を左側から移動してきた場合を想定する。この場合、ＧＭ基地局１３０は移動体１１０に搭載されるＧＭ移動局１２０の位置を把握し、ＢＦウェイトＷ１によりビームを形成する。その後、所定の時間間隔毎にウェイトの更新を実施し、ＢＦウェイトＷ２、Ｗ３、…、ＷＮというように、適宜ウェイトを変更しつつＧＭ移動局１２０との通信を実施する。
図３に示す方法では、移動体１１０が規則に従って移動している場合には、当該移動体１１０が所定の時刻に存在する地理的位置はＧＭ基地局１３０で特定可能であるため、一定時間間隔でのＢＦウェイト切り替えによるビーム形成を好適に行うことができる。
一方で、本発明者らは、移動体１１０が規則的に移動しない場合には、ＧＭ基地局１３０があるタイミングで適用するＢＦウェイトがＧＭ移動局にとって必ずしも最適とならない可能性がある点、および高いスループットを求める場合、空間多重に使用する複数ビームの利用が困難な点に着目した。そこで、本発明者らは、無線基地局（ＧＭ基地局１３０）が、ＧＭ移動局１２０捕捉用の信号を利用し、ＧＭ移動局１２０における捕捉用信号の受信状況に応じてＢＦウェイトを制御することを着想した。
具体的には、無線基地局（ＧＭ基地局）が、少なくとも移動体の移動経路上に形成するセルのエッジ領域（待機走査範囲）に対して、異なるＢＦウェイトがそれぞれ適用された複数の初期捕捉（ＩＡ：Initial Acquisition）信号（以下、「捕捉用信号」、「ＩＡ信号」とも記す）を送信する。そして、ＧＭ基地局は、特定のＩＡ信号を受信したＧＭ移動局から通知される情報（例えば、受信したＩＡ信号に関する情報）に基づいて、ＧＭ移動局に送信するデータ信号に適用するＢＦウェイトを制御する。これにより、移動体１１０が規則的に移動しない場合であっても、ＧＭ基地局１３０とＧＭ移動局１２０の通信において適切なＢＦウェイトを選択することが可能となる。
以下、本実施の形態に係る無線通信システムについて詳細に説明する。本実施の形態に係る無線通信システムは、グループモビリティを利用する無線通信システム（例えば、上記図２）であれば適用することが可能である。
ＧＭ基地局１３０は、移動体の移動経路上にＧＭセルを形成し、当該ＧＭセルのエッジを含む一定範囲の領域（待機走査範囲）に対して、異なるＢＦウェイトをそれぞれ適用した複数の初期捕捉用信号（ＩＡ信号）を送信する（図４参照）。図４Ａでは、ＧＭ基地局１３０が、ｎ個の初期捕捉用信号（ＢＦ−ＩＡ１信号〜ＢＦ−ＩＡｎ信号）を用いてセルエッジ領域を走査する場合を示している。
また、ＧＭ基地局１３０は、複数のＩＡ信号を所定期間毎に切り替えて時間方向に多重して送信する。例えば、図４Ｂに示すように、ＧＭ基地局１３０は、各タイムスロットに対して、異なるＢＦウェイトが適用されたＩＡ信号を時間方向に切り替えて送信する。ここで、タイムスロットとは所定の時間間隔を指し、例えば、１タイムスロットを１シンボルとすることができる。ここでは、ＩＡ１信号〜ＩＡｎ信号を１タイムスロット（例えば、１シンボル）毎に切り替えて送信する場合を示している。なお、図４では、タイムスロットをシンボルとする場合を示しているが、本実施の形態はこれに限られない。
また、ＧＭ基地局１３０は、異なるＢＦウェイトが適用された複数のＩＡ信号を、それぞれ所定のタイムスロットに対応づけて送信することができる。例えば、図４Ｂに示すように、サブフレームの１番目のタイムスロット（１シンボル目）でＩＡ１信号を送信し、２番目のタイムスロットでＩＡ２信号を送信し、ｎ番目のタイムスロットでＩＡｎ信号を送信する。
また、ＧＭ基地局１３０は、各ＩＡ信号に対して、ビーム幅や方向に応じたＢＦウェイト（固定ウェイトＷｎ）を適用する。この際、ＧＭ基地局１３０は、複数のＩＡ信号に対して事前にデータベース等により定められたＢＦウェイトを利用してビームを形成することも可能である。なお、各ビームの切り替え間隔、ビーム数、ビーム幅等はシステムパラメータとして扱うことができる。例えば、ビームの走査時間（または走査周期）をサブフレーム長とし、ビーム切り替え間隔をシンボル長とし、ビーム数をサブフレーム中のシンボル数とし、ビーム幅を（待機範囲／ビーム数）、ビーム角度間隔をビーム幅と設定することができる。また、走査精度を高めた場合、走査周期をサブフレーム長の数倍にし、ビームがオーバーラップするように、ビームの角度間隔をビーム幅の数分の１と設定することもできる。また、ここでの例では、２次元（線的な）走査を例として説明しているが、待機走査範囲は３次元（面的）の領域で、ビームによる走査も３次元において行われても良い。
ＧＭ基地局１３０は、通信を行う周波数帯域の全帯域を利用してＩＡ信号を送信してもよいし（図４Ｂ参照）、一部の周波数帯域に限定してＩＡ信号を送信してもよい。例えば、セルエッジ領域に対して送信するＩＡ信号数（ビーム数）が所定時間間隔数（タイムスロット数）より多い場合には、ＧＭ基地局１３０は、複数のＩＡを周波数方向で多重して送信することができる。
なお、ＧＭ基地局１３０は、ＧＭセルのエッジ領域（待機走査範囲）において、ＧＭ移動局１２０を検出できない場合（検出ミス）が発生することも考えられる。したがって、ＧＭ基地局１３０は、待機走査範囲におけるＧＭ移動局１２０の検出ミス（失敗率）に基づいて、ＩＡ信号のパラメータ（固定ビームのパラメータ（ＢＦウェイト等）、使用帯域等）の設定を制御することができる。なお、ＧＭ移動局１３０は、待機走査範囲においてＧＭ移動局１２０を検出ミスした場合であっても、その後にＧＭセル内で当該ＧＭ移動局１２０を検出できるように、所定周期毎に複数のＩＡ信号を用いてＧＭセル全体を走査してもよい。
また、ＧＭ基地局１３０は、ＩＡ信号を当該ＧＭ基地局特定の系列を有する信号とすることができる。さらに、ＩＡ信号をシステム同期用の系列（例えば、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａにおける同期信号（ＳＳ信号））と、チャネル推定用の参照信号であってＧＭ移動局１２０で既知となる系列（例えば、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａにおけるチャネル推定用の参照信号（ＲＳ信号））を組み合わせて（連結して）構成することができる。これにより、ＧＭ移動局１２０は、受信したＩＡ信号を利用して、ＧＭ基地局１３０と同期すると共にチャネル推定を行うことができる。
なお、ＧＭ移動局１２０とＧＭ基地局１３０との同期が不要な場合（例えば、ＧＭ基地局１３０が上位ネットワーク（例えば、マクロ基地局）と同期されている場合）、ＧＭ移動局１２０はＧＭ基地局の識別番号（ＧＭ基地局ＩＤ）を上位ネットワークから取得できる。かかる場合、ＧＭ基地局１３０は、ＩＡ信号をチャネル推定用の参照信号の系列のみ（同期用の系列を組み合わせない）で構成することも可能である。
また、ＧＭ基地局特定の系列は、直交信号／非直交信号のいずれであってもよい。非直交信号を用いる場合には、ＩＡ信号を時間領域で直交すればよい。チャネル推定用の系列として直交系列を利用する場合には、ＩＡ信号の空間多重が可能となり、複数信号を同時に送信することが可能となる。
（ＧＭセルの形態）
次に、移動経路上に形成されるＧＭセルの設置形態、待機走査範囲（セルエッジ領域）について、図５、図６を参照して説明する。ＧＭ基地局１３０の設置場所は、移動体１１０の移動経路を広くカバーできる場所とすることが好ましい。例えば、ＧＭ基地局１３０を、移動体１１０のルート（移動経路）の脇（図５Ａ参照）、ルートの上方（図５Ｂ参照）に設ける。
ＧＭ基地局１３０を移動体１１０の移動経路の脇に設ける場合（図５Ａ参照）、ＧＭ基地局１３０のアンテナ素子の正面方向（例えば、アンテナパターンの中心方向など）を、移動経路に対して鉛直に向ける。ＧＭ基地局１３０を移動体１１０の移動経路の上方に設ける場合（図５Ｂ参照）、ＧＭ基地局１３０のアンテナ素子の正面方向を、移動体１１０の進行方向に沿って一方向又は両方向に設ける。なお、ＧＭ基地局１３０のアンテナ素子を、進行方向に斜めで向けてもよい。ＧＭ基地局の具体的な設置形態は、移動体種別、移動ルート、ＧＭ基地局の設置環境制限などに応じて適宜決定する。
ＧＭ基地局１３０が形成するＧＭセルの範囲は、当該ＧＭ基地局１３０の構成（アンテナ数、送信電力など）、ＧＭセル間隔、移動体１１０の種別（電車、車、新幹線、船舶など）に応じて適宜設定することができる。また、ＧＭ基地局１３０は、セルエッジ方向（又は、移動体１１０の進入方向）を含めた一定の範囲を待機走査範囲（セルエッジ領域）に設定する。ＧＭ基地局１３０が設定した待機走査範囲（例えば、角度範囲、方向、など）は、システムパラメータとして扱われる。なお、ＧＭ基地局１３０は、全ての移動体１１０の進行方向を考慮して、通信の制御を行う。
例えば、ＧＭ基地局１３０は、移動経路上においてＧＭセルが途切れる場所をセルエッジとして、当該セルエッジを含む周囲の領域を待機走査範囲（セルエッジ領域）として設定する（図６Ａ参照）。なお、異なるＧＭ基地局１３０ａ、１３０ｂにより形成されるＧＭセルが重なる場合には、ＧＭ基地局１３０ａ、１３０ｂ同士の関係に応じてセルエッジ領域の設定を制御することができる。
例えば、図６Ｂに示すように、ＧＭ基地局１３０ａが形成するＧＭセル１とＧＭ基地局１３０ｂが形成するＧＭセル２の一部が重複する場合を想定する。ＧＭ基地局１３０ａ（ＧＭセル１）と隣接するＧＭ基地局１３０ｂ（ＧＭセル２）間において制御信号などの連携が可能であり、ＧＭ移動局１２０がＧＭセル１から隣接するＧＭセル２へ途切れなく移動・接続できる場合、ＧＭセル１とＧＭセル２が重複する領域については、待機走査範囲（セルエッジ領域）を設定しなくてよい。ＧＭセル１とＧＭセル２が一つのＧＭ基地局１３０により形成されている場合も同様である。なお、ＧＭセル１とＧＭセル２間における連携は、ＧＭ基地局間で直接信号をやり取りしても良い、マクロ基地局など上位ネットワーク経由で信号をやり取りしても良い。
一方で、ＧＭセル１とＧＭセル２が重複している場合であっても、ＧＭセル１とＧＭセル２間において制御信号などの連携がなく、ＧＭ移動局１２０がＧＭセル１からＧＭセル２へ移動する際に、通信が途切れる（連続して接続できない）場合には、ＧＭセル１とＧＭセル２の重複範囲においても待機走査範囲（セルエッジ領域）を設定する。このように、ＧＭ移動局１３０は、移動経路上に形成されるＧＭセルの端部を待機走査範囲（セルエッジ領域）に設定し、当該待機走査範囲（セルエッジ領域）に複数のＩＡ信号を送信してＧＭ移動局１２０を検出することができる。
（ＧＭ移動局におけるＩＡ信号受信動作）
次に、ＧＭ基地局から送信されたＩＡ信号を受信したＧＭ移動局の動作について説明する。まず、図７を参照して、本実施の形態に係るＧＭ移動局の基本構成を説明する。図７は、本実施の形態に係るＧＭ移動局の概略説明図であり、移動体における１つの車両１１１にＧＭ移動局１２０が配置される場合を例に説明する。
ＧＭ移動局１２０は、ＭＩＭＯを構成するために多数のＧＭセル用アンテナ素子を有する。また、ＧＭセル用アンテナ素子数を移動体に分散して配置することにより、分散アンテナＭＩＭＯによる空間多重効果が得られると共に、ＧＭセル間のハンドオーバを好適に行うことができる。なお、アンテナ素子の配置及び配線に係るコスト低減を優先させたい場合には、アンテナ素子を集中して配置しても良い。また、車両毎に異なるＧＭ移動局１２０を設けてもよい。
また、ＧＭ移動局１２０は、マクロセル用、スモールセル用のアンテナ及び送受信機を搭載しており、マクロセル及びスモールセルの信号を移動体内に中継する。これにより、ユーザ端末の通信に係る接続の安定性を保証すると同時に、マクロセル及びスモールセルと複数のユーザ端末との通信をＧＭ移動局１２０が統括することができる。その結果、各ユーザ端末が個別に各セルと通信する場合に比べて、マクロセル、スモールセルが要する制御信号、参照信号などの通信オーバヘッドを削減することができる。
ＧＭ移動局１２０におけるユーザ端末への信号及びユーザ端末からの信号の中継方法としては、ＤＦ（Decode and Forward）型中継技術及びＡＦ（Amplifier and Forward）型中継技術を利用することができる。ただし、信号の中継方法はこれに限られない。
続いて、ＧＭ移動局１２０が、セルエッジ領域（待機走査範囲）においてＩＡ信号を受信した場合の動作について図８を参照して説明する。なお、図８では、ＧＭ移動局１２０が、セルエッジ領域（待機走査範囲）においてＧＭ基地局１３０から送信される複数のＩＡ信号のうち、ＩＡ２信号（Ｗ２）と、ＩＡ４信号（Ｗ４）を受信した場合を示している（図８Ｂ参照）。ＩＡ２信号はＢＦウェイトＷ２が適用され、ＩＡ４信号はＢＦウェイトＷ４が適用されている。
図８Ａに示すように、ＧＭ移動局１２０は、ＧＭ基地局１３０から送信されるＩＡ信号を受信しながら移動する。この際、ＧＭ移動局１２０は、ビームフォーミング（ＢＦ）を行わずにＩＡ信号を受信してもよいし、マクロ基地局などの上位ネットワークからのアシスト情報によりＩＡ信号の到来方向などが特定可能な場合は、一定範囲内でＢＦを行ってＩＡ信号を受信してもよい。ＧＭ移動局１２０がＢＦを行って受信する場合、受信範囲、ビーム幅、ビーム切り替えの有無、ビーム切り替え方法等のパラメータについて、外部（例えば、マクロ基地局又はスモール基地局）から受信するアシスト情報から適宜決定することができる。
ＧＭ移動局１２０は、受信したＩＡ信号を用いて、ＧＭ基地局１３０を特定すると共に、周波数やタイミング同期などを実施する。また、受信したＩＡ信号に関する情報（ビーム識別番号、チャネル推定結果等）や、ＧＭ移動局に関する情報を送信する。ＧＭ移動局１２０は、ＩＡ信号に関する情報とＧＭ移動局に関する情報をマクロ基地局及び／又はスモール基地局を介してＧＭ基地局１３０に送信（フィードバック）することができる。
また、ＧＭ移動局１２０がマクロ基地局（マクロセル）と同期している場合、ＧＭ移動局１２０は、ＧＭ基地局１３０のフレームタイミングを把握することができるため、ＧＭ基地局１３０が適用する各タイムスロットを特定することが可能となる。したがって、各タイムスロットに対して、特定のＢＦウェイトが適用されたＩＡ信号がそれぞれ対応づけられている場合には、ＧＭ移動局１２０は、タイムスロット番号に基づいて受信したＩＡ信号（ＩＡ信号の識別番号）を特定することができる。
また、ＧＭ移動局に関する情報としては、ＧＭ移動局の識別番号（ＧＭ移動局ＩＤ）、ＧＭ移動局構成（全ＧＭ移動局数、設置間隔、ＨＷ構成等）、移動体情報（種別、構成など）、移動体の移動条件（方向、速度等）、位置情報、トラフィック量等が挙げられる。なお、ＧＭ移動局１２０は、ＧＭ移動局に関する情報を所定周期毎に上位ネットワーク（マクロ基地局等）に送信することも可能である。この場合、更新される情報のみ所定周期毎に送信することも可能である。
また、ＧＭ移動局１２０が複数のＩＡ信号を受信した場合には、受信した全てのＩＡ信号に関する情報等を返信してもよいし、一部のＩＡ信号に関する情報を返信してもよい。ＧＭ移動局１２０が、受信した複数のＩＡ信号のうち、一部のＩＡ信号に関する情報を返信する場合には、所定の基準値以上（例えば、チャネル推定結果が所定値以上）となるＩＡ信号を選択して返信することができる。
（ＧＭ基地局のデータ信号送信動作）
ＧＭ基地局１３０は、ＩＡ信号を受信したＧＭ移動局１２０から通知される情報に基づいて、当該ＧＭ移動局１２０に送信するデータ信号に適用するＢＦウェイトを制御する。具体的に、ＧＭ基地局１３０は、ＧＭ移動局１２０が受信（捕捉）したＩＡ信号のＢＦウェイトをデータ信号に適用して送信する（図９Ａ、９Ｂ参照）。
なお、ここでいうデータ信号とは、ＩＡ信号以外のＤＬ信号の一部又は全部を指す。例えば、ＧＭ基地局１３０は、ユーザデータ（例えば、ＬＴＥ、ＬＴＥ−ＡにおけるＰＤＳＣＨ信号等）及び／又は制御信号（例えば、ＬＴＥ、ＬＴＥ−ＡにおけるＰＤＣＣＨ信号等）等に対して、ＧＭ移動局１２０が捕捉したＩＡ信号のＢＦウェイトを適用する。
また、ＧＭ基地局１３０は、ＧＭ移動局１２０が受信したＩＡ信号についても送信を続ける。この場合、ＧＭ基地局１３０は、当該ＩＡ信号をセルエッジ領域で送信を行ったタイムスロットと同じタイムスロットで送信し、データ信号を他のタイムスロット（他のＩＡ信号が送信されていたタイムスロット）で送信する。
また、ＧＭ基地局１３０は、移動体１１０（ＧＭ移動局１２０）の移動速度や方向から、移動しているＧＭ移動局１２０が次に受信（捕捉）するＩＡ信号を予測し、予測したＩＡ信号（予測ビーム）についても送信する。具体的に、ＧＭ基地局１３０は、一定時間後のＧＭ移動局１２０の位置を移動速度、方向、ルート形状から予測し、予測した方向に対応するＩＡ信号を予測ビームとして選択する。この際、ＧＭ基地局１３０は、予測ビームとして、予測した方向を含めた一定範囲内の複数ビーム（異なるＢＦウェイトが適用された複数のＩＡ信号）を選択することも可能である。
図９では、ＧＭ移動局１２０がセルエッジ領域で送信される複数のＩＡ信号の中からＩＡ２信号（Ｗ２）を受信（捕捉）した場合に、ＧＭ基地局１３０が送信するＩＡ信号とデータ信号の一例を示している。
この場合、ＧＭ基地局１３０は、ＧＭ移動局１２０からマクロ基地局等を介して返信されるＩＡ２信号に関する情報と当該ＧＭ移動局１２０に関する情報を取得する（図９Ａ参照）。そして、ＧＭ基地局１３０は、ＩＡ２信号に適用されたＢＦウェイトＷ２をデータ信号にも適用して送信する。さらに、ＧＭ基地局１３０は、ＧＭ移動局に関する情報等に基づいて、ＩＡ３信号を予測ビームとして選択し、ＩＡ２信号とＩＡ３信号を所定のタイムスロット（セルエッジ領域で対応づけられたタイムスロット）で送信する（図９Ｂ参照）。この際、ＧＭ基地局１３０は、データ信号をＩＡ２信号、ＩＡ３信号と異なるタイムスロットで送信する。
ＧＭ基地局１３０における予測ビームの選択は、ＧＭ移動局１２０から返信される情報に加えて、過去の結果をデータベース（ＤＢ）として蓄積して利用することも可能である。
なお、上記図９では、ＧＭ基地局１３０は、ＧＭ移動局１２０が捕捉したＩＡ２信号（データ信号に用いるデータ信号用のＩＡ信号）と、予測用のＩＡ３信号を、セルエッジ領域で送信したタイムスロットと同一のタイムスロットで送信する場合を示したが、これに限られない。例えば、ＧＭ移動局１２０に捕捉されたＩＡ２信号を先頭のタイムスロット（例えば、サブフレームの１シンボル目）で送信する構成としてもよい（図１０Ａ〜Ｃ参照）。この際、予測用のＩＡ３信号は、ＩＡ２信号の次のタイムスロットで送信してもよいし（図１０Ｂ参照）、セルエッジ領域で送信したタイムスロットと同一のタイムスロットで送信してもよい（図１０Ｃ参照）。なお、図１０Ｂ、１０Ｃのいずれの場合においても、ＩＡ２信号、ＩＡ３信号が送信されるタイムスロットを除いたタイムスロットでデータ信号の送信を行うことができる。
また、図２３Ａに示すように、ＧＭ移動局１２０がＧＭセルのエッジ付近に位置している場合、待機走査範囲の外側に対する予測用ビーム（図２３Ａにおける予測用のＩＡｍ信号）が算出される場合がある。かかる場合、当該予測用ビーム（ＩＡｍ信号）は初期フレームのタイムスロットに収まらなくなる（図２３Ｂ参照）。したがって、この場合には、データ信号用のＩＡ信号（図２３ＡにおけるＩＡｎ信号）がフレーム（又はサブフレーム）の先頭に位置するように、タイムスロットを再構成する（図２３Ｃ参照）。
タイムスロット再構成に関する情報は、ＧＭ基地局１３０からＧＭ移動局１２０に通知される。この際、ＧＭ基地局１３０は、マクロ基地局やスモール基地局を介してＧＭ移動局１２０にタイムスロット再構成に関する情報を通知することができる。また、これ以降、予測用のＩＡ信号がフレーム外に位置する場合には、同様の処理（データ用のＩＡ信号をフレームの先頭に配置する処理）を行えばよい。なお、データ用のＩＡ信号をフレームの先頭に配置する方法（例えば、上記図１０）を用いる場合には、図２３に示す処理は不要となる。
ＧＭ移動局１２０が複数のＩＡ信号に関する情報をＧＭ基地局１３０に返信する場合には、所定のＩＡ信号の組み合わせを選択して、選択されたＩＡ信号のＢＦウェイトをデータ信号にそれぞれ適用して複数レイヤで送信する。また、選択されたデータ信号用のＩＡ信号とは別に、予測用のＩＡ信号を選択して所定のタイムスロットで送信する。また、ＧＭ基地局１３０は、データ信号用のＩＡ信号と、予測用のＩＡ信号をセルエッジ領域で送信したタイムスロットと同一のタイムスロットで送信し、残りのタイムスロットでデータ信号を空間多重して送信することができる。
例えば、ＧＭ基地局１３０は、ＧＭ移動局１２０から返信された複数のＩＡ信号の各チャネル推定結果（ｈ）からＭＩＭＯチャネル行列Ｈを合成し、チャネルの容量が最大になるビーム（ＩＡ信号）の組み合わせを決定する。例えば、ＧＭ基地局１３０ではＢＦを適用した信号を送信し、ＧＭ移動局１２０（アンテナ数Ｎｒ）ではＢＦを適用せずに受信する場合、ＧＭ基地局１３０は、Ｎ個のビームのそれぞれのチャネルｈｎ（サイズＮｒ×１のベクトル）利用してチャネル行列Ｈ（サイズＮｒ×Ｎの行列）を合成することができる（式（１）参照）。
式（１）
ｈｎ＝（ｈ１ｎ，ｈ２ｎ，・・・，ｈＮｒ，ｎ）Ｔ
Ｈ＝（ｈ１，ｈ２，・・・，ｈＮ）
また、ＧＭ基地局１３０は、ネットワークのバランスや隣接セルへの干渉等を考慮して、ＩＡ信号の組み合わせを決定してもよい。また、ＩＡ信号の組み合わせは、ＧＭ基地局１３０で決定してもよいし、ＧＭ移動局１２０又は上位制御ノードで決定してもよい。決定されたＩＡ信号の組み合わせに関する情報は、少なくともＧＭ基地局１３０とＧＭ移動局１２０に通知される。
図１１Ａは、ＧＭ移動局１２０がＩＡ２信号とＩＡ５信号を受信して、当該ＩＡ２信号及びＩＡ５信号に関する情報（ＩＡ信号の識別番号やチャネル推定結果等）をＧＭ基地局１３０に返信する場合を示している。ここでは、ＩＡ信号の組み合わせとしてＩＡ２信号とＩＡ５信号が選択され、予測用のＩＡ信号としてＩＡ３信号とＩＡ６信号が選択される場合を示している。
この場合、ＧＭ基地局１３０は、選択されたデータ信号用のＩＡ２信号及びＩＡ５信号と、予測用のＩＡ３信号及びＩＡ６信号をそれぞれセルエッジ領域で送信したタイムスロットと同一のタイムスロットでＭＩＭＯ送信する（図１１Ｂ参照）。具体的には、ＩＡ２信号（Ｗ２）とＩＡ３信号（Ｗ３）をレイヤ１で送信し、ＩＡ５信号（Ｗ５）とＩＡ６信号（Ｗ６）をレイヤ２で送信する。さらに、ＧＭ基地局１３０は、ＩＡ信号が送信されないタイムスロットでデータ信号を空間多重して送信する。具体的には、レイヤ１においてＢＦウェイトＷ２が適用されたデータ信号を送信し、レイヤ２においてＢＦウェイトＷ５が適用されたデータ信号を送信する。
なお、上記図１１では、ＧＭ基地局１３０は、データ信号用のＩＡ２信号及びＩＡ５信号と、予測用のＩＡ３信号及びＩＡ６信号を、セルエッジ領域で送信したタイムスロットと同一のタイムスロットで送信する場合を示したが、これに限られない。
例えば、図１２Ａに示すようにＩＡ信号をタイムスロットの先頭からそれぞれ順番に送信し、残りのタイムスロットにおいてデータ信号を空間多重して送信する。あるいは、図１２Ｂ、図１２Ｃに示すように、データ信号用のＩＡ２信号とＩＡ５信号を一部の周波数帯域で送信し、予測用のＩＡ３信号及びＩＡ６信号をすべての周波数帯域で送信することができる。
この際、ＧＭ基地局１３０は、ＩＡ２信号とＩＡ５信号を周波数方向に多重して送信してもよい。なお、図１２Ｂでは、ＩＡ２信号とＩＡ５信号をそれぞれ一部の周波数領域に連続して割当てる場合を示しており、図１２Ｃでは、ＩＡ２信号とＩＡ５信号を複数の周波数方向にそれぞれ分散して割当てる場合を示している。なお、データ信号用のＩＡ信号と予測用のＩＡ信号の割当て方法はこれらに限られず、図１１Ｂや図１２Ａ〜Ｃを適宜組み合わせて設定することができる。
（ＤＬ／ＵＬ送受信）
図１３は、ＧＭ移動局１２０がＧＭ基地局１３０から送信されるデータ信号を受信する場合の模式図を示している。ＧＭ基地局１３０は、データ信号を送信するビームに関する情報をＧＭ移動局１２０に通知する。例えば、ＧＭ基地局１３０は、データ信号用のＩＡ信号と予測用のＩＡ信号に関する情報（ＩＡ信号の識別番号、送信されるタイムスロット位置等）を直接、又はマクロ基地局やスモール基地局を介してＧＭ移動局１２０に送信する。
ＧＭ移動局１２０は、通知された情報を参照して、ＧＭ基地局１３０で選択されたビーム（ＩＡ信号）に対応したチャネル推定結果からＧＭ基地局１３０と同じようにＭＩＭＯチャネル行列Ｈを合成し、Ｈを用いて適切な受信ウェイトを生成してデータ信号を受信する。これにより、ＧＭ移動局１２０は、データ信号を送信ＢＦおよび無線チャネルに合わせて適切に受信することが可能となる。なお、ＧＭ移動局１２０において、アンテナを複数車両に張出して設ける場合、全てのアンテナで一括して受信ウェイトを生成してデータ信号を受信することができる。
また、図１４は、例としてＧＭ移動局１２０からＧＭ基地局１３０にＵＬ信号をＤＬと同じ周波数で送信する場合（ＴＤＤを利用する場合）の模式図を示している。ＧＭ移動局１２０は、ＤＬで受信したＢＦウェイト（データ信号に適用されるＢＦウェイト）をＵＬの送信ウェイトとして適用して、データを送信することができる。この場合、ＧＭ基地局１３０は、ＤＬ送信に使用（選択）した固定ビームのＢＦウェイトをＵＬ信号の受信ウェイトとして使用してＵＬデータを受信する。なお、この際、送受信機のハードウェア等に起因する特性差がある場合には、必要に応じて補正する。
また、ＧＭ基地局１３０とＧＭ移動局１２０は、一定時間内において、それぞれ同一のビーム（ＢＦウェイト）を用いてデータの送受信を繰り返し行うことができる。移動体の移動速度により、ＧＭシステムのサブフレーム内における移動変動が１つのビーム範囲に比べ小さいなどの場合、複数サブフレーム時間内における、同一ビームを用いることが可能である。この際、ＧＭ移動局１２０はＧＭ基地局１３０から送信される予測用のＩＡ信号についても、所定のタイムスロットで受信を行う。ＧＭ移動局１２０は、予測用のＩＡ信号が割当てられるタイムスロットに関する情報を、ＧＭ基地局１３０から直接、又はマクロ基地局等を介して取得することができる。なお、ＧＭ移動局１２０は、タイムスロットが変更されない場合には既に受信済みのタイムスロット構成に基づいて予測用ＩＡ信号の割当てタイムスロットを算出してもよい。
（ビーム切替動作）
移動体１１０の移動に伴い、ＧＭ移動局１２０が受信する予測用のＩＡ信号の品質が、データ信号用に選択されているＩＡ信号より高くなった場合、ＧＭ移動局１２０はビーム品質情報をＧＭ基地局１３０に通知する（図１５参照）。あるいは、データ信号用のＩＡ信号の品質が所定の基準値以下に低下した場合、ＧＭ移動局１２０は当該ビーム品質情報をＧＭ基地局１３０に通知する。つまり、ＧＭ移動局１２０は、移動に伴ってデータ信号用のビーム品質が低下した場合に、ビーム変更要求をＧＭ基地局１３０に通知することができる。また、ビーム変更要求の通知と同時に、予測用のＩＡ信号から推定されたチャネル情報も一緒にＧＭ基地局１３０に送信する。
ＧＭ基地局１３０は、ＧＭ移動局１２０から通知されたビーム品質情報（ビーム変更要求、チャネル情報など）に基づいて、予測用のＩＡ信号のＢＦウェイトをデータ信号に適用して送信する。そして、ＧＭ移動局１２０が次に受信する可能性のあるＩＡ信号を予測用のＩＡ信号として選択する。なお、上記図１１に示すように、ＭＩＭＯ送信により多重して送信している場合には、多重の有無、多重するビーム（ＩＡ信号）の組み合わせを再度算出する。ビーム切替に関する情報は、マクロ基地局やスモール基地局を介してＧＭ移動局１２０に通知することができる。
なお、ＧＭ基地局１３０は、ＧＭ移動局１２０が次にセルエッジ（反対方向のセルエッジ）を通過するまで、データ信号に適用するＩＡ信号の変更及び予測用ＩＡ信号の再設定を繰り返して行う。これにより、移動体１１０（ＧＭ移動局１２０）が規則的に移動しない場合であっても、ＧＭ基地局１３０は、適切なＢＦウェイトを選択してデータ信号に適用することが可能となる。
ＧＭ基地局１３０は、データ送受信中のＧＭ移動局１２０に対して、ビーム切替のタイミングで、予測ビーム（予測用ＩＡ信号）を含めた一定範囲内でビーム走査を行ってもよい。この際、ＧＭ移動局１２０は、再度チャネル推定を実施し、当該チャネル推定結果をＧＭ基地局１３０に返信することが好ましい。これにより、ＧＭ基地局１３０において、最適な送信ビームを再設定することが可能となる。なお、ＧＭ基地局１３０におけるビーム走査を行う範囲、再走査の間隔は、ＧＭ移動局１２０の速度、方向、等を考慮して決定する。
（処理フロー）
図１６に本実施の形態におけるＧＭ基地局とＧＭ移動局との通信方法に係るフローチャートの一例を示す。
まず、ＧＭ基地局の手順について説明する。ＧＭ基地局は、移動体の移動経路上に形成されたセルのエッジ領域（待機走査範囲）に対して異なるＢＦウェイトが適用された複数のＩＡ信号を送信する（ステップＳＴ１０１）。続いて、ＩＡ信号を受信したＧＭ移動局からフィードバック（ＦＢ）情報を受信した場合（ステップＳＴ１０２のＹｅｓ）には、予測ビーム（予測用のＩＡ信号）を算出（選択）する（ステップＳＴ１０３）。ＧＭ移動局からフィードバックされる情報としては、当該ＧＭ移動局が受信したＩＡ信号に関する情報（ＩＡ信号の識別子、チャネル推定結果等）や、ＧＭ移動局に関する情報が挙げられる。
予測ビームがＧＭ基地局により形成されるＧＭセル内に向けられる場合には（ステップＳＴ１０４のＹｅｓ）、データ信号用のＩＡ信号と予測用のＩＡ信号に関する情報をＧＭ移動局に通知する（ステップＳＴ１０５）。一方、予測ビームがＧＭ基地局により形成されるＧＭセル外に向けられる場合には（ステップＳＴ１０４のＮｏ）、終了フラグをたてる（例えば、終了フラグ＝１）（ステップＳＴ１０６）。その後、データ信号用のＩＡ信号に関する情報をＧＭ移動局に通知する。
次に、ＧＭ基地局は、所定のＢＦウェイトが適用されたデータ信号、データ信号用のＩＡ信号、及び予測用のＩＡ信号を送信すると共に、ＧＭ移動局から送信されるＵＬ信号を受信する（ステップＳＴ１０７）。
ＧＭ基地局は、ＧＭ移動局からビームの品質に関する通知（ビーム変更要求）を受信した場合（ステップＳＴ１０８のＹｅｓ）、予測ビーム（予測用ＩＡ信号）への切り替え可否を判断する（ステップＳＴ１０９）。予測ビームがＧＭセル内に設定されている場合（ステップＳＴ１０６の終了フラグがたっていない場合）には、ＧＭ基地局は、予測用のＩＡ信号をデータ送信用のＩＡ信号に切り替える（ステップＳＴ１１０）。そして、新たなデータ送信用のＩＡ信号のウェイトをデータ信号に適用すると共に、予測用のＩＡ信号を新たに設定する。一方、予測ビームがＧＭセル内に設定されていない場合（ステップＳＴ１０６の終了フラグ１がたっている場合）には、データ信号の送信を終了し、その旨をＧＭ移動局に通知する（ステップＳＴ１１１）。
次に、ＧＭ移動局の手順について説明する。まず、ＧＭ移動局は、ＧＭ基地局から送信されるＩＡ信号の受信を試みる（ステップＳＴ２０１）。ＩＡ信号を受信した場合には（ステップＳＴ２０２のＹｅｓ）、受信したＩＡ信号を特定すると共に、チャネル推定を行う（ステップＳＴ２０３）。なお、上述したように、各ＩＡ信号が所定のタイムスロットに対応づけられている場合、ＧＭ移動局は受信したＩＡ信号が送信されたタイムスロットから当該ＩＡ信号を特定することができる。
続いて、ＧＭ移動局は、受信したＩＡ信号に関する情報（ＩＡ信号の識別番号、チャネル推定結果等）とＧＭ移動局に関する情報等をフィードバックする（ステップＳＴ２０４）。なお、これらの情報は、マクロ基地局やスモール基地局を介してＧＭ基地局にフィードバックすることができる。
次に、ＧＭ移動局は、ＧＭ基地局が選択したデータ信号用のＩＡ信号に関する情報や予測用ＩＡ信号に関する情報（ビーム情報）を受信する（ステップＳＴ２０５）。ＧＭ移動局は、受信したビーム情報に基づいて受信ウェイトを生成して（ステップＳＴ２０６）、ＧＭ基地局から送信されるＩＡ信号及びデータ信号を受信すると共に、ＵＬ信号の送信を行う（ステップＳＴ２０７）。
続いて、ＧＭ移動局は、ＧＭ基地局が適用するビーム（ＩＡ信号）の品質について判断する（ステップＳＴ２０８）。ＧＭ移動局における予測用のＩＡ信号のビーム品質が、データ信号用のＩＡ信号より高くなった場合、ＧＭ移動局は当該ビーム品質情報（ビーム変更要求）をＧＭ基地局に通知する（ステップＳＴ２０９）。また、ＧＭ基地局からデータ送受信の終了通知を受信した場合、ＧＭ基地局とのデータ送受信を終了する（ステップＳＴ２１０）。
（ＧＭ移動局とＧＭ基地局との初期接続動作）
図２１を参照して、本実施の形態に係るＧＭ移動局１２０とＧＭ基地局１３０との初期接続動作（上記図６におけるステップＳＴ１０１〜１０２、ステップＳＴ２０１〜２０４）の一例を具体的に説明する。なお、以下の説明は、待機走査範囲におけるＧＭ移動局１２０とＧＭ基地局１３０との初期接続（セルサーチ）動作に限られない。例えば、ＧＭ移動局１３０が待機走査範囲においてＧＭ移動局１２０を検出ミスした場合に、その後にＧＭセル内で当該ＧＭ移動局１２０を検出する場合にも適用することができる。また、本実施の形態で適用可能な接続動作は以下に説明する方法に限られない。
上述したように、ＧＭ基地局１３０は、ＧＭ移動局１２０との初期接続動作に適用するＩＡ信号として、異なる固定ウェイトが適用された複数の送信ビームを適用する。つまり、ＧＭ基地局１３０は、ＩＡ信号にビームフォーミングを適用し、ビーム幅が狭い送信ビームを複数生成して送信する。また、ＧＭ基地局１３０は、異なるウェイトが適用された各ＩＡ信号にそれぞれ識別情報（例えば、ビームＩＤ）を含めて送信する。
図２１Ａは、ＧＭ基地局１３０から送信されるＩＡ信号の送信イメージを模式的に示している。図２１Ｂは、ＧＭ基地局１３０から送信されるＩＡ信号を時間軸及び周波数軸上に示している。ＧＭ基地局１３０は、図２１Ａに示すように、ビーム幅が狭い送信ビームを所定の方位角方向に時間間隔τ毎に変更することで、予め定めた総時間ＴにおいてＧＭセルの一部（例えば、セルエッジ領域）又はＧＭセル全体にＢＦが適用されたＩＡ信号を送信することができる。
例えば、ＧＭ基地局１３０は、タイミングｔ１でＧＭセルのある方向に向けて狭いビームを送信した後、タイミングｔ２でビーム幅Φだけ方位角方向に送信方向をずらして狭いビームを送信する（図２１Ａ参照）。時間間隔τ毎に送信されるＩＡ信号は、通信システムのシステム全体の帯域幅を利用して送信することができる。
なお、図２１では、ＩＡ信号を二次元（２Ｄ）で走査する場合を示したが、三次元（３Ｄ）で走査してもよい。例えば、ＩＡ信号の送信用の狭いビームの送信方向に仰角方向を追加し、方位角方向及び仰角方向に時間間隔τ毎に変更することにより、ＧＭセルのエリアに位置する全てのＧＭ移動局１２０を走査することも可能となる。
このように、ＧＭ基地局１３０が複数のＩＡ信号をセルエッジ領域だけでなく、ＧＭセル全体に送信することにより、ＧＭ移動局１３０が待機走査範囲においてＧＭ移動局１２０を検出ミスした場合であっても、ＧＭセル内でＧＭ移動局１２０を検出することができる（図２２参照）。なお、ＧＭセル全体へのＩＡ信号の送信（ＧＭセル全範囲走査）は、所定の時間間隔（例えば、１０フレーム）毎に行うことが好ましい。また、ＧＭセル全範囲走査の間隔をシステムパラメータとして扱うことができる。
ＧＭ基地局１３０は、セルエッジ領域（待機走査範囲）で利用するＩＡ信号に対して、ビームが広くなるＢＦウェイトの利用や、一部の周波数帯域への割当て（周波数多重）等を行うことにより、全範囲走査を待機走査範囲と同じタイムスロットで実施することができる。また、ＧＭ基地局１３０は、ＧＭセル全範囲走査を行う場合、セルエッジ領域（待機走査範囲）を除いた範囲を走査することも可能である。
ＧＭ基地局１３０がＧＭセル全範囲走査を行う場合、ＧＭ移動局１２０は、セルエッジ領域（待機走査範囲）と同様の動作を行う。つまり、ＧＭ移動局１２０は、検出したＩＡ信号の識別情報（ビームＩＤ）に関する情報や受信品質（ＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ等）に関する情報をＧＭ基地局１３０にフィードバックする。
これにより、ＧＭ基地局１３０は、待機走査範囲で検出できなかったＧＭ移動局１２０に対しても、待機走査範囲で検出したＧＭ移動局１２０と同様に、特定のＩＡ信号に対応するウェイト情報を把握することができる。ＧＭ基地局１３０は、当該ウェイト情報を、接続後のＧＭ移動局１２０との無線通信において利用する。また、ＧＭ基地局１３０は、待機走査範囲における検出ミス（失敗率）に基づいて、待機走査範囲において送信するＩＡ信号を適応的に調整する。
（変形例）
なお、上記実施の形態では、セルエッジ領域に対してＧＭ基地局１３０から送信される複数のＩＡ信号を利用してＧＭ移動局１２０を検出する方法を示したが、本実施の形態はこれに限られない。例えば、ＧＭ基地局１３０は、センサーとＩＡ信号を併用してＧＭ移動局１２０を検出する構成としてもよい。
例えば、ＧＭ基地局１３０に監視センサー（カメラ、レーザ、レーダ等）を設け、当該監視センサーでＧＭ移動局１２０の接近を検出してもよい。この場合、ＧＭ基地局１３０は、監視センサーでＧＭ移動局１２０を検出した時点で、ＧＭ移動局１２０が接近する方向に対してＩＡ信号の送信を開始すればよい（図１７参照）。この際、ＧＭ基地局１３０での監視精度を向上するために、ＧＭ移動局１２０にマーカー、ビーコン、反射物等を設けておくことが好ましい。これにより、ＧＭ基地局１３０は、ＧＭ移動局１２０の接近を効率的に検出することが可能となるため、ＩＡ信号の送信時間を低減することができる。
また、ＧＭ移動局１２０の接近を検出する方法として、ＧＭ移動局１２０が所定周期で当該ＧＭ移動局に関する情報（位置、速度、方向等）をマクロ基地局やスモール基地局に通知し、マクロセルやスモールセルからＧＭ基地局１３０にＧＭ移動局１２０の接近を通知してもよい。あるいは、ＧＭ移動局１２０の情報（位置、速度、方向等）をマクロ基地局やスモール基地局を介してＧＭ基地局１３０に通知し、当該ＧＭ基地局１３０側でＧＭ移動局１２０の接近を判断する構成としてもよい。なお、ＧＭ移動局１２０から通知する間隔は、当該ＧＭ移動局１２０の速度等を考慮して適宜設定することができる。
また、図１８に示すように同じ移動体に空間的に離れた複数のＧＭ移動局１２０が搭載される場合、ＧＭ基地局１３０は複数のＧＭ移動局を異なるＧＭ移動局として識別する。この場合、移動体の先頭方向に搭載されたＧＭ移動局１２０ａから、後続のＧＭ移動局１２０ｂに関する情報をＧＭ基地局１３０に通知することが好ましい。この場合、ＧＭ基地局１３０は、先頭方向に搭載されたＧＭ移動局１２０ａから通知された他のＧＭ移動局１２０ｂの情報に基づいて、後続のＧＭ移動局１２０ｂに対するビーム走査手順（例えば、後続のＧＭ移動局１２０ｂに対する予測ビームの算出等）を簡略化することができる。なお、後続のＧＭ移動局１０２ｂの情報としては、ＧＭ移動局間隔、ＧＭ移動局数、装置構成等が挙げられる。
なお、上記説明では、ＧＭ基地局１３０からＩＡ信号を送信し、ＧＭ移動局１２０が当該ＩＡ信号を受信する場合について説明したが、本実施の形態はこれに限られない。例えば、ＧＭ移動局１２０からＩＡ信号を送信し、ＧＭ基地局１３０が当該ＩＡ信号を受信する構成としてもよい。この場合、上述した説明において、ＧＭ基地局１３０における送受信と、ＧＭ移動局１２０における送受信とを反対に読み替えて適用することができる。
（ＧＭ基地局及びＧＭ移動局の構成）
以下、本実施の形態に係るＧＭ基地局及びＧＭ移動局の構成について図１９、図２０を参照して説明する。
図１９は、本実施の形態に係るＧＭ基地局の機能ブロック図の一例である。ＧＭ基地局は、送信部３０１と、送信信号生成部３０２と、データ信号生成部３０３と、ＩＡ信号生成部３０４と、ウェイト制御部３０５と、受信部３０６と、受信データ取得部３０７と、ＩＡ信号情報取得部３０８と、予測用ＩＡ信号選択部３０９と、ＩＡ信号選択部３１０と、を有している。なお、図１９は、ＧＭ基地局の特徴的な機能ブロックを示しており、ＧＭ基地局は、無線通信に必要となるその他の機能ブロックを当然有しているものとする。
ＩＡ信号生成部３０４は、ＧＭ移動局に送信するＩＡ信号を生成する。ＩＡ信号生成部３０４は、セルエッジ領域にＩＡ信号を送信する場合、上記図４に示したように複数のＩＡ信号（ＩＡ１〜ＩＡｎ信号）を生成する。また、ＩＡ信号生成部３０４は、ＩＡ信号選択部３１０及び／又は予測用ＩＡ信号選択部３０９からの情報に基づいて、ＧＭセル内で移動中のＧＭ移動局に対して所定のＩＡ信号（データ送信用のＩＡ信号、予測用のＩＡ信号）を生成する。
データ信号生成部３０３は、ＧＭ移動局に送信するデータ信号（ユーザデータや制御信号等）を生成する。送信信号生成部３０２は、ＩＡ信号やデータ信号に所定のＢＦウェイトを適用して下り送信信号を生成する。ＩＡ信号やデータ信号に適用するＢＦウェイトは、ウェイト制御部３０５により制御される。
ウェイト制御部３０５（制御部）は、ＧＭ基地局から送信するＩＡ信号やデータ信号に適用するＢＦウェイトを制御する。セルエッジ領域にＩＡ信号を送信する場合、ウェイト制御部３０５は、複数のＩＡ信号（ＩＡ１〜ＩＡｎ信号）に対して異なるＢＦウェイトを適用する。また、ウェイト制御部３０５は、ＩＡ信号選択部３１０及び／又は予測用ＩＡ信号選択部３０９からの情報に基づいて、送信信号に適用するウェイトを決定することができる。
送信部３０１は、ＢＦウェイトが適用された送信信号（ＩＡ信号、データ信号等）を送信する。送信部３０１は、セルエッジ領域においてＩＡ信号を送信する場合、異なるＢＦウェイトがそれぞれ適用された複数のＩＡ信号を、所定期間毎に切り替えて送信する（上記図４参照）。この際、送信部３０１は、異なるＢＦウェイトが適用された各ＩＡ信号を、所定のタイムスロットに対応づけて送信することができる。
また、送信部３０１は、データ信号用のＩＡ信号と予測用のＩＡ信号をそれぞれ所定のタイムスロットで送信すると共に、ＩＡ信号とデータ信号を時間方向に分割多重して送信する（上記図９、図１０参照）。また、ＧＭ移動局が複数のＩＡ信号を受信した場合には、送信部３０１は、ＩＡ信号が送信されないタイムスロットにおいてデータ信号を空間多重して送信することができる（上記図１１、図１２参照）。また、送信部３０１は、データ信号用のＩＡ信号、予測用のＩＡ信号に関する情報等をＧＭ移動局に送信する。
なお、送信部３０１が送信するＩＡ信号やデータ信号の無線リソース（タイムスロット）への割当ては、スケジューラ等で制御される。
受信部３０６は、ＧＭ移動局が受信したＩＡ信号に関する情報、当該ＧＭ移動局に関する情報、及び上りデータ信号等を受信する。ＩＡ信号情報取得部３０８は、受信部３０６が受信した情報からの中から、ＧＭ移動局からフィードバックされるＩＡ信号に関する情報（ＩＡ信号の識別子、チャネル推定結果等）を取得する。
ＩＡ信号選択部３１０は、ＩＡ信号情報取得部３０８で取得された情報に基づいて、データ信号用のＩＡ信号（データ信号に適用するＢＦウェイトを有するＩＡ信号）を選択する。例えば、ＧＭ移動局が受信（捕捉）したＩＡ信号がデータ信号用のＩＡ信号として選択される。予測用ＩＡ信号選択部３０９は、ＧＭ移動局の移動速度や方向から、移動しているＧＭ移動局が次に受信（捕捉）するビーム（ＩＡ信号）を予測する。例えば、予測用ＩＡ信号選択部３０９は、一定時間後のＧＭ移動局の位置を移動速度、方向、ルート形状から予測し、予測した方向に対応するＩＡ信号を予測ビームとして選択する。
受信データ取得部３０７は、ＧＭ移動局から送信された上りデータを取得する。受信データ取得部３０７は、下り送信に使用したＢＦウェイトを上り受信ウェイトとして利用して上りデータを取得することができる。
図２０は、本実施の形態に係るＧＭ移動局の機能ブロック図の一例である。ＧＭ移動局は、送信部２０１と、送信信号生成部２０２と、データ信号生成部２０３と、チャネル品質情報生成部２０４と、ウェイト制御部２０５と、受信部２０６と、受信データ取得部２０７と、ＩＡ信号情報取得部２０８と、チャネル品質推定部２０９と、を有している。なお、図２０は、ＧＭ移動局の特徴的な機能ブロックを示しており、ＧＭ移動局は、無線通信に必要となるその他の機能ブロックを当然有しているものとする。
受信部２０６は、ＧＭ基地局から送信されるＩＡ信号及びデータ信号を受信する。なお、受信部２０６は、マクロ基地局、スモール基地局等から送信されるＤＬ信号も受信可能である。
ＩＡ信号情報取得部２０８は、受信部２０６で受信したＩＡ信号に関する情報（ＩＡ信号の識別番号等）を取得する。また、ＩＡ信号情報取得部２０８は、ＧＭ基地局、マクロ基地局又はスモール基地局から送信されるＩＡ信号に関する情報（データ信号用のＩＡ信号、予測用のＩＡ信号に関する情報等）も取得する。ＩＡ信号情報取得部２０８で取得したＩＡ信号に関する情報は、ウェイト制御部２０５に出力される。
受信データ取得部２０７は、ＧＭ基地局から送信されたデータを取得する。受信データ取得部２０７は、ＧＭ基地局から通知されるデータ信号用のＩＡ信号に対応したチャネル推定結果から適切な受信ウェイトを生成して下りデータを取得することができる。
チャネル品質推定部２０９は、ＧＭ基地局から送信されたＩＡ信号を用いてチャネル推定を行う。チャネル品質情報生成部２０４は、チャネル品質推定部２０９におけるチャネル推定結果に基づいて、チャネル品質情報を生成する。チャネル品質情報生成部２０４は、ＧＭ移動局が受信する予測用のＩＡ信号の品質が、データ信号用のＩＡ信号より高くなった場合、あるいは、データ信号用のＩＡ信号の品質が所定の基準値以下に低下した場合に、当該チャネル品質情報に関する情報（ビーム変更要求）を生成する。
データ信号生成部２０３は、ＧＭ基地局に送信するデータ信号生成する。送信信号生成部２０２は、データ信号等に所定のＢＦウェイトを適用して上り送信信号を生成する。データ信号に適用するＢＦウェイトは、ウェイト制御部２０５により制御される。
ウェイト制御部２０５は、ＧＭ移動局から送信するデータ信号等に対して適用するウェイトを制御する。例えば、ウェイト制御部２０５は、下り信号の受信ウェイトを上り信号の送信ウェイトとして適用することができる。
送信部２０１は、ＢＦウェイトが適用された送信信号（上りデータ信号等）を送信する。また、送信部２０１は、受信したＩＡ信号に関する情報やＧＭ移動局に関する情報を送信する。送信部２０１は、送信する信号の内容に応じてＵＬ信号の送信先（ＧＭ基地局、マクロ基地局又はスモール基地局）を選択する。
以上のように、本実施の形態に係る無線通信システムによれば、グループモビリティに対して、移動体内のユーザ端末とＧＭ基地局がＧＭ移動局を介して通信を行う構成となるため、ユーザ端末に変更を加えることなく、無線通信システム全体のシステムパフォーマンスを向上することが可能となる。さらに、本実施の形態では、ＧＭ基地局がＩＡ信号を利用し、ＧＭ移動局におけるＩＡ信号の受信状況に応じてＢＦウェイトを適宜制御するため、移動体が規則的に移動しない場合であっても、ＧＭ基地局とＧＭ移動局の通信に適切となるＢＦウェイトを選択することが可能となる。
以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
１００ 無線通信システム
１１０ 移動体
１１１ 車両
１２０ ＧＭ移動局
１３０ ＧＭ基地局
１４０ マクロ基地局
１５０ スモール基地局
１８０ ＧＭセル
２０１ 送信部
２０２ 送信信号生成部
２０３ データ信号生成部
２０４ チャネル品質情報生成部
２０５ ウェイト制御部
２０６ 受信部
２０７ 受信データ取得部
２０８ ＩＡ信号情報取得部
２０９ チャネル品質推定部
３０１ 送信部
３０２ 送信信号生成部
３０３ データ信号生成部
３０４ ＩＡ信号生成部
３０５ ウェイト制御部
３０６ 受信部
３０７ 受信データ取得部
３０８ ＩＡ信号情報取得部
３０９ 予測用ＩＡ信号選択部
３１０ ＩＡ信号選択部

Claims (8)

  1. 移動体の移動経路上にセルを形成し、前記移動体に設けられた移動局とビームフォーミングを用いて通信を行う無線基地局であって、
    少なくとも移動体の移動経路上に形成されるセルのエッジ領域に対して、異なるビームフォーミング用ウェイトがそれぞれ適用された複数の捕捉用信号を送信する送信部と、
    捕捉用信号を受信した移動局から通知される情報に基づいて、当該移動局に送信するデータ信号に適用するビームフォーミング用ウェイトを制御する制御部と、
    前記移動局によって次に受信される可能性があるビームフォーミング用ウェイトを予測し、前記データ信号に適用するビームフォーミング用ウェイトを有するデータ信号用の捕捉用信号と、前記予測されたビームフォーミング用ウェイトを有する予測用の捕捉用信号と、を選択する選択部と、を有し、
    所定期間内の異なるタイムスロットに、異なるビームフォーミング用ウェイトを有する捕捉用信号が関連付けられ、
    前記送信部は、前記所定期間のうち、前記データ信号用の捕捉用信号に対応するタイムスロットにおいて、前記データ信号用の捕捉用信号を送信し、前記所定期間のうち、前記予測用の捕捉用信号に対応するタイムスロットにおいて、前記予測用の捕捉用信号を送信し、前記所定期間のうち、前記データ信号用の捕捉用信号及び前記予測用の捕捉用信号が送信されないタイムスロットにおいて、前記データ信号を送信することを特徴とする無線基地局。
  2. 前記送信部は、前記異なるビームフォーミング用ウェイトがそれぞれ適用された複数の捕捉用信号を、所定期間毎に切り替えて送信することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  3. 前記送信部は、異なるビームフォーミング用ウェイトが適用された複数の捕捉用信号を、それぞれ所定のタイムスロットに対応づけて送信することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
  4. 移動局から複数の捕捉用信号に関する情報が通知される場合、前記選択部は、複数のデータ信号用の捕捉用信号及び複数の予測用の捕捉用信号を選択し、前記送信部は、異なるデータ信号用の捕捉用信号のビームフォーミングウェイトが適用されたデータ信号を空間多重して送信することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  5. 前記制御部は、移動局から通知されるデータ信号用の捕捉用信号の品質情報が所定値以下となった場合に、予測用の捕捉用信号のビームフォーミング用ウェイトをデータ信号に適用することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  6. 前記捕捉用信号は、ＬＴＥシステム及び／又はＬＴＥ−Ａシステムにおける同期信号用の系列とチャネル推定用の参照信号の系列とを組み合わせた信号であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の無線基地局。
  7. 移動体に設けられ且つ前記移動体の移動経路上にセルを形成する無線基地局とビームフォーミングを用いて通信を行う移動局であって、
    前記無線基地局から送信される捕捉用信号及びデータ信号を受信する受信部と、
    受信した捕捉用信号に関する情報を送信する送信部と、を有し、
    所定期間内の異なるタイムスロットに、異なるビームフォーミング用ウェイトを有する捕捉用信号が関連付けられ、
    前記受信部は、前記データ信号に適用されるビームフォーミング用ウェイトを有するデータ信号用の捕捉用信号を、前記所定期間のうち前記データ信号用の捕捉用信号に対応するタイムスロットにおいて受信し、次に受信する可能性があると予測されたビームフォーミング用ウェイトを有する予測用の捕捉用信号を、前記所定期間のうち前記予測用の捕捉用信号に対応するタイムスロットにおいて受信し、前記所定期間のうち、前記データ信号用の捕捉用信号及び前記予測用の捕捉用信号が送信されないタイムスロットにおいて、前記データ信号を受信することを特徴とする移動局。
  8. 移動体の移動経路上にセルを形成する無線基地局と、前記移動体に設けられた移動局との無線通信方法であって、
    前記無線基地局が、少なくとも移動体の移動経路上に形成するセルのエッジ領域に対して、異なるビームフォーミング用ウェイトがそれぞれ適用された複数の捕捉用信号を送信する工程と、
    前記無線基地局が、捕捉用信号を受信した移動局から通知される情報に基づいて、当該移動局に送信するデータ信号に適用するビームフォーミング用ウェイトを制御する工程と、
    前記無線基地局が、前記移動局によって次に受信される可能性があるビームフォーミング用ウェイトを予測し、前記データ信号に適用するビームフォーミング用ウェイトを有するデータ信号用の捕捉用信号と、前記予測されたビームフォーミング用ウェイトを有する予測用の捕捉用信号と、を選択する工程と、
    所定期間内の異なるタイムスロットに、異なるビームフォーミング用ウェイトを有する捕捉用信号が関連付けられ、前記無線基地局が、前記所定期間のうち、前記データ信号用の捕捉用信号に対応するタイムスロットにおいて、前記データ信号用の捕捉用信号を送信し、前記所定期間のうち、前記予測用の捕捉用信号に対応するタイムスロットにおいて、前記予測用の捕捉用信号を送信し、前記所定期間のうち、前記データ信号用の捕捉用信号及び前記予測用の捕捉用信号が送信されないタイムスロットにおいて、前記データ信号を送信する工程と、を有することを特徴とする無線通信方法。
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