JP6829729B2 - 基地局装置、通信システム、通信方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明のいくつかの態様は、基地局装置、端末装置、通信システム、通信方法及びプログラム、特に携帯電話網で用いられる無線通信システムに関する。
本願は、２０１６年１１月１７日に日本に出願された特願２０１６−２２４３４１号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

無線通信システムでは、一般に複数の基地局装置を備える。無線通信システムが通信サービスを提供可能なサービス領域は、複数のカバレッジが配置されることにより形成される。カバレッジとは、各基地局装置が送信する電波が所定の受信レベルをもって到達する範囲である。カバレッジは、セル、カバーエリア、とも呼ばれる。これにより、カバレッジ内に所在する端末装置は、当該カバレッジに係る基地局装置を介して相手先の機器との通信が可能となる。

基地局装置は、カバレッジの大きさにより、マクロセルとスモールセルに分類される。
マクロセルとは、カバレッジが比較的大きい基地局装置を意味する。マクロセルのカバレッジの半径は、典型的には数百ｍ〜数ｋｍである。スモールセルとは、カバレッジがマクロセルよりも小さい基地局装置を意味する。スモールセルのカバレッジの半径は、典型的には、数百ｍ以下である。スモールセルには、ピコセル、フェムトセルなどが含まれる。
マクロセルとスモールセルとを混在させることで、無線通信システムにおいて通信容量の向上と設置コストの低減が図られる。

例えば、特許文献１に記載の無線通信システムでは、マクロセルのカバレッジ内にビームを放射するスモールセルが配置されている。それぞれのカバレッジが重なり合う領域内に所在する端末装置は、マクロセルとスモールセルの両者を用いることで大容量通信を可能とする。ここで、マクロセルは端末装置に自装置のカバレッジ内のスモールセル情報を通知する。スモールセルは、自装置のカバレッジ内で端末装置を発見するために比較的幅が広いビームを放射する。スモールセルは、より幅が狭いビームをさらに放射し、端末装置は、そのビームを捕捉して通信を行う。

特開２０１５−１６４２８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の無線通信システムにおいて、スモールセルは、端末装置がない方位にも到来するビームを放射する。放射されるビームは、通信に用いられない。そのため、無線リソースや電力が浪費されるおそれがある。

本発明の一態様は、上記の点に鑑みてなされたものであり、無線リソースや電力の利用効率を向上させることができる基地局装置、端末装置、通信システム、通信方法及びプログラムを提供する。

本発明の一態様は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、端末装置と通信する第１通信部と、指向性を有するビームを放射可能な他の基地局装置と通信する第２通信部と、制御部とを備え、前記制御部は、前記端末装置の位置を示す位置情報を、第１通信部を介して前記端末装置から受信し、前記端末装置の位置に基づく前記放射指示を、前記第２通信部を介して前記他の基地局装置に送信する基地局装置である。

本発明の一態様によれば、無線リソースや電力の利用効率を向上させることができる。

第１の実施形態に係る通信システムの基本構成例を示す概念図である。 第１の実施形態に係る通信システムの動作例を示す説明図である。 第１の実施形態に係るマクロセル基地局装置の構成例を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係るスモールセル基地局装置の構成例を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係る端末装置の構成例を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係るビーム追加処理の一例を示すシーケンス図である。 第１の実施形態に係るビーム停止処理の一例を示すシーケンス図である。 第２の実施形態に係るマクロセル基地局装置の構成例を示す概略ブロック図である。 第２の実施形態に係るビーム変更処理の一例を示すシーケンス図である。 第３の実施形態に係るマクロセル基地局装置の構成例を示す概略ブロック図である。 第３の実施形態に係るビーム変更処理の一例を示すシーケンス図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る通信システム１の基本構成例を示す概念図である。
通信システム１は、マクロセル基地局装置１０とスモールセル基地局装置２０と端末装置３０を含んで構成される。マクロセル基地局装置１０のカバレッジＣＭ０１内には、複数のスモールセル基地局装置２０が配置される。また、カバレッジＣＭ０１内に在圏する端末装置３０の数は、１個である場合も、２個以上である場合もある。以下の説明では、複数のスモールセル基地局装置２０を、２０−１、２０−２等の符号を用いて区別する。
複数のスモールセル基地局装置２０−１等を区別する必要がない場合には、スモールセル基地局装置２０と総称する。また、複数の端末装置３０を、３０−１、３０−１等の符号を用いて区別する。複数の端末装置３０−１等を区別する必要がない場合には、端末装置３０と総称する。

図１に示す例では、カバレッジ内ＣＭ０１内に５台のスモールセル基地局装置２０−１〜２０−５が配置され、２台の端末装置３０−１、３０−２が在圏している。スモールセル基地局装置２０−１は、端末装置３０−１、３０−２との間でそれぞれ通信を行う。スモールセル基地局装置２０−１は、端末装置３０−１、３０−２のそれぞれの方向に指向方向を有する電波のビームＣＳ０１−１、ＣＳ０１−２を放射する。指向方向とは、ビームの指向性の方向、つまりビームの強度が他の方向よりも高い方向を意味する。スモールセル基地局装置２０−１は、放射したビームを用いて、端末装置３０−１、３０−２に各種のデータをそれぞれ送信する。端末装置３０−１、３０−２がビームを放射し、それを用いてスモールセル基地局装置２０−１に各種のデータを送信することが可能であってもよい。また、マクロセル基地局装置１０と５台のスモールセル基地局装置２０−１〜２０−５の少なくともいずれか１台とで、キャリアアグリゲーション（ＣＡ：Ｃａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）又は同時接続（Ｄｕａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ）を実行して各端末装置３０と通信を行うことができる。

キャリアアグリゲーションとは、複数の異なる周波数帯域の電波を同時に運用し、１つの通信回線としてデータを送受信する手法である。同時接続とは、制御プレーン（Ｃｏｎｔｒｏｌ−Ｐｌａｎｅ）とユーザプレーン（Ｕｓｅｒ−Ｐｌａｎｅ）とを異なる基地局装置を用いて通信を行うことである。同時接続は、デュアルコネクティビティ、Ｃ／Ｕ分離などとも呼ばれる。制御プレーンとは、通信制御に係る制御信号、又は制御信号を送受信するための機能である。ユーザプレーンとは、送受信対象となるユーザデータ、又はユーザデータを送受信するための機能である。マクロセル基地局装置１０は、そのカバレッジ内に在圏している各端末装置３０との間で制御プレーンとユーザプレーンを担当し、原則として常時接続する。スモールセル基地局装置２０は、主にユーザプレーンを担当し、必要とされる時において端末装置３０と接続する。スモールセル基地局装置２０は、制御プレーンの一部又は全部の機能を担当してもよい。なお、マクロセル基地局装置１０とスモールセル基地局装置２０は、例えば、Ｓ１インタフェースを介してそれぞれコアネットワーク（図示せず）と接続されている。またマクロセル基地局装置１０とスモールセル基地局装置２０は、相互に接続されている。その接続において、例えば、Ｘ２インタフェースを介して専用回線（図示せず）が用いられる。

次に、通信システム１の動作例について説明する。図２は、本実施形態に係る通信システム１の動作例を示す説明図である。図２に示す例では、２台のスモールセル基地局装置２０−１、２０−２と１台の端末装置３０が接続される場合が仮定されている。通信システム１は、主に次のステップＳ０１−Ｓ０６を実行する。

（ステップＳ０１）端末装置３０は、ビーム要求をマクロセル基地局装置１０に送信する。ビーム要求とは、指向方向を自装置の方向とするビームの要求（トリガー）を示す制御信号である。その後、ステップＳ０２の処理に進む。

（ステップＳ０２）マクロセル基地局装置１０は、ビーム要求の送信元である端末装置３０の位置を特定する。その後、ステップＳ０３の処理に進む。
（ステップＳ０３）マクロセル基地局装置１０は、予め設定したスモールセル位置情報に基づいて、端末装置３０からの距離が所定範囲内であるスモールセル基地局装置２０を特定する。スモールセル位置情報は、スモールセル基地局装置２０の位置を示す情報である。図２に示す例では、スモールセル基地局装置２０−１、２０−２が特定される。マクロセル基地局装置１０は、特定したスモールセル基地局装置２０−１、２０−２に、端末装置３０へのビーム放射指示を送信する。ビーム放射指示とは、目標位置の方向を指向方向とするビームの放射を指示する制御信号である。図２に示す例では、目標位置は端末装置３０の位置である。その後、ステップＳ０４の処理に進む。

（ステップＳ０４）スモールセル基地局装置２０−１、２０−２は、それぞれマクロセル基地局装置１０からのビーム放射指示の受信に応じて、ビーム放射指示で示される目標位置の方向が指向方向となるビームを放射する。その後、ステップＳ０５の処理に進む。
（ステップＳ０５）端末装置３０は、自装置に到来する電波のビームのうちマクロセル基地局装置１０が自装置に割り当てたビームをサーチし、最も受信状態が良好なビームを選択する。受信状態として、例えば、電波強度、信号干渉雑音比（ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ｐｌｕｓ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）などの通信品質の指標値を用いることができる。電波強度、ＳＩＮＲは、それぞれ値が大きいほど受信状態が良好であることを示す指標値である。端末装置３０は、選択したビームに係るスモールセル基地局装置２０を特定し、特定したビームとスモールセル基地局装置２０を示すビーム捕捉情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。その後、ステップＳ０６の処理に進む。

（ステップＳ０６）マクロセル基地局装置１０は、端末装置３０から受信したビーム捕捉情報で指定されるビームの放射をスモールセル基地局装置２０に継続させる。また、マクロセル基地局装置１０は、その他のビームの放射を停止させる。その後、図２に示す処理を終了する。ステップＳ０６において指定されるビームは、スモールセル基地局装置２０から端末装置３０への通信路として用いられる。

（マクロセル基地局装置）
次に、本実施形態に係るマクロセル基地局装置１０の構成例について説明する。
図３は、本実施形態に係るマクロセル基地局装置１０の構成例を示す概略ブロック図である。マクロセル基地局装置１０は、第１通信部１１、第２通信部１２及び制御部１３を含んで構成される。

第１通信部１１は、送信部１１１及び受信部１１２を含んで構成される。
送信部１１１は、制御部１３から入力される送信信号を電波として端末装置３０に送信する。
受信部１１２は、端末装置３０からの電波を受信信号として受信する。受信部１１２は、受信した受信信号を制御部１３に出力する。
第２通信部１２は、コアネットワークの各構成機器（図示せず）及びスモールセル基地局装置２０のそれぞれとの間で、各種のデータを送受信する。

制御部１３は、位置取得部１３１、スモールセル特定部１３２、ビーム制御部１３３及び通信処理部１３４を含んで構成される。
位置取得部１３１は、自装置のカバレッジエリア内の端末装置３０からビーム要求を受信するとき、その端末装置３０の位置を示す端末位置情報を取得する。位置取得部１３１は、端末位置情報を取得する際、例えば、端末装置３０から端末位置情報を受信する。位置取得部１３１は、端末装置３０から受信した測定レポート（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔ）から端末位置情報を抽出する。端末装置３０の位置測定部３３１（後述）は、自部が測定した自装置の位置を示す端末位置情報を、測定レポートに含めてマクロセル基地局装置１０に送信する。なお、端末装置３０がビーム要求などの制御信号に端末位置情報を含める場合には、位置取得部１３１は、制御信号から端末位置情報を抽出してもよい。

スモールセル特定部１３２には、位置取得部１３１から端末位置情報が入力される。スモールセル特定部１３２は、予め設定されたスモールセル位置情報を参照して、端末位置情報が示す位置からの距離が、所定の距離の閾値以下となる位置のスモールセル基地局装置２０を周辺セルとして特定する。特定される周辺セルの個数は、一般には複数個（例えば、２〜５個）である。スモールセル位置情報は、個々のスモールセル基地局装置２０の位置を示す情報である。スモールセル特定部１３２は、端末位置情報と特定したスモールセル基地局装置２０を示すスモールセル特定情報をビーム制御部１３３に出力する。

ビーム制御部１３３は、スモールセル特定部１３２から端末位置情報とスモールセル特定情報が入力される。ビーム制御部１３３は、スモールセル特定情報が示すスモールセル基地局装置２０の位置から端末位置情報が示す端末装置３０への方向を指向方向として定める。また、ビーム制御部１３３は、個々のビームを識別するビームＩＤを生成する。ビーム制御部１３３は、ビーム毎のビームＩＤと指向方向を含むビーム放射指示をスモールセル特定情報が示すスモールセル基地局装置２０に送信する。ビーム制御部１３３は、個々のビームＩＤを示すビーム情報を端末装置３０に送信する。よって、未使用のビームを示す情報が端末装置３０に通知される。

ビーム制御部１３３は、端末装置３０からビーム捕捉情報を受信する。ビーム制御部１３３は、ビーム捕捉情報に含まれるビームＩＤで指定される未使用のビームについてビーム確立指示を生成し、生成したビーム確立指示を特定したスモールセル基地局装置２０に送信する。ビーム確立指示は、ビーム放射指示で指示されたビームのうち、ビーム捕捉情報が示すビームの放射の継続を指示し、その他の未使用のビームの放射の停止を指示する制御信号である。

通信処理部１３４は、自装置のカバレッジ内の端末装置３０との通信に関する処理を行う。通信処理部１３４は、例えば、端末装置３０との接続の確立、切断に係る処理、端末装置３０から受信したユーザデータの相手先の機器への送信、相手先の機器から受信したユーザデータの端末装置３０への送信、などの処理を行う。相手先の機器とは、端末装置３０の通信相手となる機器である。以下の説明では、相手先の機器を単に、相手先と呼ぶことがある。端末装置３０からビーム捕捉情報が受信されるとき、通信処理部１３４は、相手先から受信したユーザデータの一部をスモールセル基地局装置２０に転送する。転送先のスモールセル基地局装置２０は、ビーム確立指示により放射の継続が指示されたビームを用いて、転送されたユーザデータを端末装置３０に送信する。通信処理部１３４は、受信したユーザデータのうち転送されずに残されたデータの端末装置３０への送信を継続する。

（スモールセル基地局装置）
次に、本実施形態に係るスモールセル基地局装置２０の構成例について説明する。
図４は、本実施形態に係るスモールセル基地局装置２０の構成例を示す概略ブロック図である。スモールセル基地局装置２０は、第１通信部２１、第２通信部２２及び制御部２３を含んで構成される。

第１通信部２１は、送信部２１１及び受信部２１２を含んで構成される。
送信部２１１は、制御部２３から入力される送信信号を電波として端末装置３０に送信する。送信部２１１は、複数のアンテナと、各アンテナから放射させる電波の強度を調整する増幅器ならびに位相を調整する移相器を備える。この構成により、送信部２１１は、放射される電波のビームの指向方向とビーム幅を調整することができる。また、送信部２１１は、複数のビームを放射することができる。各ビームの指向方向、ビーム幅は、それぞれ調整可能である。また、放射されるビーム間で周波数帯域、時間帯が異なってもよい。
受信部２１２は、端末装置３０からの電波を受信信号として受信する。受信部２１２は、受信した受信信号を制御部２３に出力する。
第２通信部２２は、コアネットワークの各構成機器（図示せず）及びマクロセル基地局装置１０のそれぞれとの間で、各種のデータを送受信する。

制御部２３は、ビーム制御部２３３及び通信処理部２３４を含んで構成される。
ビーム制御部２３３は、少なくとも２種類のビーム幅の電波のビームを送信部２１１に放射させる。２種類のビーム幅のうち、広い方のビーム幅を有するビームを広ビームと呼び、狭い方のビーム幅を有するビームを狭ビームと呼ぶことがある。ビーム制御部２３３は、送信部２１１に広ビームを所定の時間（例えば、１０〜２０ｍｓ）毎に放射させる。広ビームは、主に発見信号の搬送に用いられる。発見信号とは、自装置の発見に用いられる信号である。なお、発見信号は、広ビームに代えて無指向性の電波を用いて搬送されてもよい。ビーム制御部２３３は、マクロセル基地局装置１０からビーム放射指示を受信するとき、受信したビーム放射指示に含まれるビームＩＤに対応付けられた指向方向の狭ビームを送信部２１１に放射させる。狭ビームは、参照信号やユーザデータの搬送に用いられる。狭ビームを放射させる頻度は、一般に発見信号よりも高い。狭ビームの送信強度、ビーム幅は、予め設定されていてもよいし、可変であってもよい。ビーム放射指示でビームＩＤ毎に送信強度が指定されている場合には、ビーム制御部２３３は、送信部２１１に指定された送信強度でその狭ビームを放射させる。ビーム放射指示でビームＩＤ毎にビーム幅が指定されている場合には、ビーム制御部２３３は、送信部２１１に指定されたビーム幅でその狭ビームを放射させる。ビーム幅は、一般に周波数、アンテナ間隔及びアンテナ数に応じて定まるが、一方向に配列された複数のアンテナのうち、動作させるアンテナが多いほど、ビーム幅を狭くすることができる。ビーム制御部２３３は、マクロセル基地局装置１０からビーム確立指示を受信するとき、ビーム放射指示で指定されたビームのうち、ビーム確立指示に含まれるビームＩＤで指定される狭ビームの放射を継続し、その他の狭ビームの放射を停止する。これにより、スモールセル基地局装置２０から端末装置３０への通信路が確立する。

通信処理部２３４は、自装置のカバレッジ内の端末装置３０との通信に関する処理を行う。通信処理部２３４は、例えば、端末装置３０との接続の確立、切断に係る処理、端末装置３０から受信したユーザデータの相手先への送信、相手先から受信したユーザデータの端末装置３０への送信、などの処理を行う。通信処理部２３４は、発見信号を広ビームで搬送させ、参照信号を狭ビームで搬送させる。相手先とのユーザデータの送受信は、マクロセル基地局装置１０を介して行われることがある。マクロセル基地局装置１０から端末装置３０を送信先とするユーザデータが転送されるとき、通信処理部２３４は、継続して放射される狭ビームで転送されたユーザデータを送信部２１１に対して搬送させる。

（端末装置）
次に、本実施形態に係る端末装置３０の構成例について説明する。
図５は、本実施形態に係る端末装置３０の構成例を示す概略ブロック図である。端末装置３０は、通信部３１、通信状態判定部３２及び制御部３３を含んで構成される。

通信部３１は、送信部３１１及び受信部３１２を含んで構成される。図５に示す例では、送信部３１１及び受信部３１２は、互いに別個の構成として表されている。
送信部３１１は、制御部３３から入力される送信信号を電波としてマクロセル基地局装置１０又はスモールセル基地局装置２０に送信する。
受信部３１２は、マクロセル基地局装置１０又はスモールセル基地局装置２０からの電波を受信信号として受信する。受信部３１２は、受信した受信信号を通信状態判定部３２と制御部３３に出力する。

通信状態判定部３２は、通信処理部３３４により発見されたスモールセル基地局装置２０から受信部３１２を介して受信した受信信号に基づいて、個々のビームの通信状態を判定する。通信状態判定部３２は、復調された受信信号から個々のビームで搬送されるビームＩＤと参照信号を取得し、マクロセル基地局装置１０から受信したビーム情報で指示されるビームＩＤにより個々のビームで搬送される参照信号を取得する。通信状態判定部３２は、参照信号を用いてビーム毎の通信状態の指標を算出する。通信状態の指標として、例えば、受信強度が用いられる。通信状態判定部３２は、ビーム毎の通信状態を示す通信状態情報を制御部３３のビーム処理部３３３に出力する。なお、通信状態判定部３２はビーム毎の通信状態の指標として、通信品質の指標、例えば、ＳＩＮＲなどを算出してもよい。

制御部３３は、位置測定部３３１、ビーム処理部３３３及び通信処理部３３４を含んで構成される。
位置測定部３３１は、所定時間毎に自装置の位置を測定し、測定した自装置の位置を示す端末位置情報を生成する。位置測定部３３１は、生成した端末位置情報を測定レポートに含めマクロセル基地局装置１０に送信する。端末装置３０の位置を測定する手法については、後述する。

ビーム処理部３３３は、通信状態判定部３２から入力された通信状態情報に基づいて、スモールセル基地局装置２０から受信したビーム情報が示す狭ビームのいずれかを選択する。ビーム情報が示す狭ビームは、ユーザデータの搬送に用いられていない未使用のビームであるので、既に通信に用いられているビームの選択が回避される。ビーム処理部３３３は、通信状態情報が示す通信状態が最も良好であるビームを選択する。通信状態情報がビーム毎の受信強度を示す場合には、受信強度が最も高いビームが選択される。ビーム処理部３３３は、選択したビームのビームＩＤを示すビーム捕捉情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。

通信処理部３３４は、基地局装置を用いた無線通信に関する処理を行う。通信処理部３３４は、例えば、マクロセル基地局装置１０又はスモールセル基地局装置２０との接続の確立、切断に係る処理、ユーザデータを格納したデータパケットの相手先への送信、相手先から受信したデータパケットからのユーザデータの抽出、などの処理を行う。通信処理部３３４は、スモールセル基地局装置２０からの発見信号を検出し、検出した発見信号を用いてスモールセル基地局装置２０との同期をとる。通信処理部３３４は、通信状態判定部３２において算出された通信状態の指標を含む測定レポートを生成し、生成した測定レポートをマクロセル基地局装置１０に送信する。

また、通信処理部３３４は、新たなビーム、即ち、ビームの追加もしくは変更の要否を判定してもよい。通信処理部３３４が、新たにビームが必要と判定する場合には、例えば、次の場合がある。（ｉ）動作停止中（ｉｄｌｅ状態）において通信開始を指示するためのユーザ操作を受け付けるとき、（ｉｉ）動作停止中において所定のアプリケーションブログラムに記述された通信開始要求（コマンド）が実行されるとき、（ｉｉｉ）通信中において受信信号で搬送されるユーザデータの情報量が所定の情報量よりも大きいとき、（ｉｖ）通信中において通信状態情報が示す通信品質が所定の通信品質よりも低くなるとき。通信処理部３３４は、新たなビームを必要と判定するとき、ビーム要求をマクロセル基地局装置１０に送信する。通信処理部３３４は、例えば、ビーム要求の有無を示すサービスリクエストを測定レポートに含めてマクロセル基地局装置１０に送信してもよい。
ビーム処理部３３３がビーム捕捉情報を送信した後、通信処理部３３４は、選択したビームを受信して得られる受信信号で搬送されるデータパケットからユーザデータを抽出する。

（端末装置の位置の測定）
次に、端末装置３０の位置を測定する手法について説明する。端末装置３０の位置を測定する手法には、主に次の３種類の手法（１）〜（３）がある。位置測定部３３１は、いずれの手法を用いてもよい。
（１）各種センサの検出信号の利用： 位置測定部３３１は、自装置が備える各種のセンサが検出した信号を用いる。例えば、端末装置３０は、４個以上のＧＰＳ（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信器を備える。その場合、位置測定部３３１は、ＧＰＳ受信器が受信した受信データ間の時間差に基づいて端末装置３０の緯度及び経度を定める。端末装置３０が加速度センサ及びジャイロセンサを備える場合には、位置測定部３３１は、例えば、ジャイロセンサが検出した向きで、加速度センサが検出した加速度の方向を補正し、補正した加速度を２階積分して端末装置３０の位置を算出してもよい。
なお、位置測定部３３１は、加速度センサが検出した重力の向きを基準としたジャイロセンサが検出した端末装置３０の向きをさらに特定してもよい。位置測定部３３１は、特定した向きをさらに測定レポートに含めてマクロセル基地局装置１０に送信する。その場合、マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、端末装置３０からの測定レポートが示す端末装置３０の向きとスモールセル基地局装置２０が送信するビーム毎の受信電力の履歴を蓄積する。そして、スモールセル特定部１３２は、距離に基づいて選択した複数のスモールセル基地局装置２０のうち、その時点における端末装置３０の向きに対して、蓄積した履歴を参照して最も受信電力が高いビームを与えるビームを送信するスモールセル基地局装置２０を選択してもよい。一般に、狭ビームとして放射される電波は、遮蔽による電波の回り込みが少ない。そのため、送信元と端末装置３０との間に遮蔽物が存在すると、たとえ送信元からの距離が小さくても、送信元からのビームの受信電力が極端に低くなり、そのビームよりも他の方向から到来するビームの方が、受信電力が高くなることがある。よって、端末装置３０の向きも考慮されることで、より良好な受信品質が期待されるビームを与えるスモールセル基地局装置２０が選択される。
なお、端末装置３０が気圧センサを備える場合には、位置測定部３３１は、気圧センサ検出した気圧から所定の換算式を用いて端末装置３０の高度を算出してもよい。位置測定部３３１は、特定した高度を測定レポートに含めてマクロセル基地局装置１０に送信する。その場合、マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、端末装置３０からの測定レポートが示す端末装置３０の高度とスモールセル基地局装置２０が送信するビーム毎の受信電力の履歴を蓄積する。そして、スモールセル特定部１３２は、距離に基づいて選択した複数のスモールセル基地局装置２０のうち、その時点における端末装置３０の高度に対して、蓄積した履歴を参照して最も受信電力が高いビームを与えるビームを送信するスモールセル基地局装置２０を選択してもよい。一般に、狭ビームとして放射される電波は、高さ方向に拡散しないため、放射される領域の高さが制御可能となる。そのため、たとえ送信元からの距離が小さくても、送信元からのビームの受信電力が極端に低くなり、そのビームよりも他の方向から到来するビームの方が、受信電力が高くなることがある。よって、端末装置３０の高さも考慮されることで、より良好な受信品質が期待されるビームを与えるスモールセル基地局装置２０が選択される。

（２）基地局装置からの受信信号に基づく測定： 位置測定部３３１は、マクロセル基地局装置１０から伝搬する電波の受信信号に基づいてマクロセル基地局装置１０の方向を検出することができる。例えば、位置測定部３３１は、各アンテナが受信した受信信号の受信強度とマクロセル基地局装置１０の送信強度に基づいて端末装置３０からマクロセル基地局装置１０の距離を測定する。マクロセル基地局装置１０の送信部１１１が複数のアンテナを備え、各アンテナについて電波の指向方向が異なり、位置測定部３３１が送信元のアンテナを特定することができれば、端末装置３０からマクロセル基地局装置１０のおよその方向を特定することができる。位置測定部３３１は、例えば、アンテナ毎に搬送するビームＩＤの情報、周波数、送信タイミングなどの情報に基づいてアンテナを特定する。
位置測定部３３１は、特定されたマクロセル基地局装置１０までの距離、方向と、予め設定されたマクロセル基地局装置１０の位置を参照することで、自装置の位置を算出することができる。また、位置測定部３３１は、スモールセル基地局装置２０からの電波の受信信号を用いて、マクロセル基地局装置１０と同様な手法で、スモールセル基地局装置２０までの距離、方向と、予め設定されたスモールセル基地局装置２０の位置を参照することで、自装置の位置を算出することができる。なお、位置測定部３３１は、受信信号に基づいて定めたマクロセル基地局装置１０までの距離、スモールセル基地局装置２０までの距離及び予め設定されたマクロセル基地局装置１０の位置、スモールセル基地局装置２０の位置に基づいて、端末装置３０の位置を特定してもよい。また、位置測定部３３１は、受信信号に基づいて定めたマクロセル基地局装置１０までの方向、スモールセル基地局装置２０までの方向及び予め設定されたマクロセル基地局装置１０の位置、スモールセル基地局装置２０の位置に基づいて、端末装置３０の位置を特定してもよい。

（３）ビーム情報の利用： マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、ユーザデータの搬送に用いられるビームに係る指向方向、ビーム幅及び送信強度の情報を含むビーム放射情報を端末装置３０に出力してもよい。位置測定部３３１は、マクロセル基地局装置１０から受信したビーム放射情報と、ビーム処理部３３３から入力されるビーム捕捉情報に基づいて端末装置３０の位置を算出する。位置測定部３３１は、そのビームの指向方向、幅ならびに送信強度と受信強度に基づいて、端末装置３０の方向と距離を算出する。算出した角度と距離は、端末装置３０の位置を示す情報を構成する。（３）の処理は、ビーム処理部３３３が既に少なくとも１個のビームを捕捉している場合に実行可能となる。

（ビーム追加処理）
次に、本実施形態に係るビーム追加処理について説明する。図６は、本実施形態に係るビーム追加処理の一例を示すシーケンス図である。図６に示す処理は、動作停止中の端末装置３０が通信を開始するときに実行される場合を例にする。

（ステップＳ１０１）端末装置３０の通信処理部３３４は、通信開始要求（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ）をマクロセル基地局装置１０に送信する。通信開始要求には、位置測定部３３１が測定した端末装置３０の位置を示す端末位置情報が含まれてもよい。その後、端末装置３０とマクロセル基地局装置１０との間で所定の手順（例えば、ＬＴＥ−Ａ：Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎに規定の手順）を用いて接続を確立する。その後、ステップＳ１０２の処理に進む。
なお、端末装置３０との接続が確立した後、マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、端末装置３０との通信に係る各種の制御情報を生成し、生成した制御情報を端末装置３０に送信する。制御情報には、例えば、端末装置３０との通信において利用可能とする一群のビームを示す利用可能ビーム情報が含まれる。複数の端末装置３０と接続されているとき、通信処理部１３４は、接続されている端末装置３０間で互いに異なるビームを割り当てる。個々のビーム間で、周波数帯域、帯域幅、送信タイミングのいずれか又はそれらの組が異なっていてもよい。これにより、複数の端末装置３０間における干渉が回避される。また、通信処理部１３４は、端末装置３０から所定時間毎に受信する測定レポートが示す通信品質に応じて制御情報を逐次に更新してもよい。通信処理部１３４は、更新の都度、更新された制御情報を端末装置３０に送信する。

（ステップＳ１０２）マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、通信開始要求で指定される相手先からユーザデータを格納したデータパケットを受信し、受信したデータパケットを端末装置３０に送信する。端末装置３０の通信処理部３３４は、マクロセル基地局装置１０から受信したデータパケットに格納されたユーザデータを抽出する。その後、ステップＳ１０３の処理に進む。

（ステップＳ１０３）端末装置３０の位置測定部３３１は、端末装置３０の位置を測定する。その後、ステップＳ１０４の処理に進む。
（ステップＳ１０４）端末装置３０の通信処理部３３４は、新たなビームを必要と判定するとき、測定された位置を示す端末位置情報を含むビーム要求（ビーム追加要求）を生成し、生成したビーム要求をマクロセル基地局装置１０に送信する。マクロセル基地局装置１０の位置取得部１３１は、端末装置３０から受信したビーム要求に含まれる端末位置情報を取得する。その後、ステップＳ１０５の処理に進む。
（ステップＳ１０５）マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、予め設定したスモールセル位置情報を参照して、端末位置情報が示す端末装置３０の位置からの距離が、所定の距離の閾値以下となる位置のスモールセル基地局装置２０を特定する。その後、ステップＳ１０６の処理に進む。

（ステップＳ１０６）マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、特定したスモールセル基地局装置２０から端末装置３０への方向を指向方向として定める。ビーム制御部１３３は、定めた指向方向でのビーム放射指示を特定したスモールセル基地局装置２０に送信する。その後、ステップＳ１０７の処理に進む。
（ステップＳ１０７）マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、特定したスモールセル基地局装置２０毎のビームを示すビーム情報を端末装置３０に送信する。その後、ステップＳ１０８の処理に進む。

（ステップＳ１０８）スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、マクロセル基地局装置からビーム放射指示を受信する。ビーム制御部２３３は、受信したビーム放射指示が示す指向方向に、指向方向を有する電波のビームの放射をビーム制御部２３３に開始させる。その後、ステップＳ１０９の処理に進む。
（ステップＳ１０９）端末装置３０のビーム処理部３３３は、マクロセル基地局装置１０から受信したその時点で最新の制御信号から自装置に割り当てられた一群のビームを特定する。端末装置３０のビーム処理部３３３は、特定したビームのうち、マクロセル基地局装置１０から受信したビーム情報が示すビームのうち、通信状態が最も良好なビームを選択する。その後、ステップＳ１１０の処理に進む。

（ステップＳ１１０）端末装置３０のビーム処理部３３３は、選択したビームを示すビーム捕捉情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、端末装置３０から受信したビーム捕捉情報で示されるビームに係るビーム確立指示をスモールセル基地局装置２０に送信する。スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、ビーム確立指示で指定されるビームの放射を継続し、それ以外のビーム放射指示で指定されるビームの放射を停止する。その後、ステップＳ１１１の処理に進む。

（ステップＳ１１１）マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、相手先から受信したユーザデータの一部を格納したデータパケットをスモールセル基地局装置２０に転送する。その後、ステップＳ１１２の処理に進む。
（ステップＳ１１２）スモールセル基地局装置２０の通信処理部２３４は、マクロセル基地局装置１０から受信したデータパケットを、放射を継続しているビームを用いて送信する。その後、図６に示す処理を終了する。

なお、端末装置３０の位置測定部３３１又はマクロセル基地局装置１０の位置取得部１３１は、通信中において端末装置３０の位置を示す端末位置情報を所定時間（例えば、１ｓ）毎に取得してもよい。位置測定部３３１又は位置取得部１３１は、取得した端末位置情報を、端末装置３０と通信を行っているスモールセル基地局装置２０に送信する。スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、自装置から端末位置情報が示す端末装置３０の位置までの自装置の方向に、端末装置３０へのユーザデータの搬送に用いるビームの指向方向を制御する。よって、スモールセル基地局装置２０から放射されるビームの指向方向は、端末装置３０の方向に追従する。

（ビーム停止処理）
次に、本実施形態に係るビーム停止処理について説明する。図７は、本実施形態に係るビーム停止処理の一例を示すシーケンス図である。図７に例示される処理は、図６に例示される処理により開始した通信を終了し、動作停止（ｉｄｌｅ）状態に移行するときに開始される。端末装置３０の通信処理部３３４が、通信終了を判定する場合には、例えば、次の場合がある。（ｖ）通信中において通信終了を指示するためのユーザ操作を受け付けるとき、（ｖｉ）通信中において所定のアプリケーションブログラムに記述された通信終了要求が実行されるとき、（ｖｉｉ）受信信号で搬送されるユーザデータの受信が終了するとき。

（ステップＳ１２１）端末装置３０の通信処理部３３４は、実行中の通信の終了を判定する。その後、ステップＳ１２２の処理に進む。
（ステップＳ１２２）端末装置３０の通信処理部は、通信終了要求をマクロセル基地局装置１０に送信する。その後、ステップＳ１２３の処理に進む。

（ステップＳ１２３）マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、端末装置３０から通信終了要求を受信するとき、ビーム確立指示で指定されたビームを放射するスモールセル基地局装置２０にビーム放射停止指示を送信する。指定されたビームは、端末装置３０との通信に用いていたビームである。ビーム放射停止指示は、ビームの放射の停止を指示するための制御信号である。そのため、通信中に行われていた端末装置３０の方向に追従したビームの指向方向の制御が停止する。その後、ステップＳ１２４の処理に進む。
（ステップＳ１２４）スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、マクロセル基地局装置１０から受信したビーム放射停止指示で指定されるビームの放射を停止させる。その後、ステップＳ１２５の処理に進む。
（ステップＳ１２５）スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、ビーム放射停止通知をマクロセル基地局装置１０に送信する。マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、スモールセル基地局装置２０からビーム放射停止通知を受信する。その後、図７に示す処理を終了する。この状態において、スモールセル基地局装置２０は、マクロセル基地局装置１０から次のビーム放射指示を待ち受ける。

以上に説明したように、本実施形態に係るマクロセル基地局装置１０は、自装置との通信可能なカバレッジに在圏する端末装置３０の位置を取得する位置取得部１３１を備える。マクロセル基地局装置１０は、カバレッジ内に設置されたスモールセル基地局装置２０のうち、位置取得部１３１が取得した位置から所定範囲内に設置されたスモールセル基地局装置２０を特定するスモールセル特定部１３２を備える。また、マクロセル基地局装置１０は、端末装置３０の方向に指向方向を有するビームをスモールセル特定部１３２が特定したスモールセル基地局装置２０に放射させるビーム制御部１３３を備える。
この構成により、端末装置３０の近傍のスモールセル基地局装置２０から、端末装置３０の方向に指向方向を有するビームを用いてデータが搬送される。従って、あらゆる方向に多数のビームが放射される場合ほど無線リソースを必要としないので、無線リソースが有効に利用される。また、スモールセル基地局装置２０からの不要なビームの放射が回避されるので、ビームの放射に係る電力が節減される。

また、本実施形態に係る端末装置３０は、マクロセル基地局装置１０とは別個の複数のスモールセル基地局装置２０が放射するビームの通信状態を判定する通信状態判定部３２を備える。また、端末装置３０は、複数のビームのうちいずれかの未使用のビームを通信状態に基づいて選択し、選択したビームを示すビームに関する情報をマクロセル基地局装置１０に通知するビーム処理部３３３を備える。
この構成により、自装置の方向に指向方向を有する通信に用いられていないビームのうち、通信状態が良好なビームが選択され、選択されたビームの情報が、マクロセル基地局装置１０に通知される。例えば、端末装置３０の周囲の環境により一部のビームが遮蔽又は干渉を受ける場合であっても、それらの影響による通信状態の劣化が発生しないもしくは少ないビームが選択される。マクロセル基地局装置１０がスモールセル基地局装置２０に選択されたビームを利用してデータを搬送させることで、端末装置３０に搬送されるデータの通信品質を向上させることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述した実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を援用し、主に差異点について説明する。
本実施形態に係る通信システム１ａ（図示せず）は、マクロセル基地局装置１０ａ、スモールセル基地局装置２０及び端末装置３０を含んで構成される。第１の実施形態との主な差異点は、マクロセル基地局装置１０ａの位置取得部１３１ａ（後述）がその時点から所定時間後における端末装置３０の位置を予測する点である。

図８は、本実施形態に係るマクロセル基地局装置１０ａの構成例を示す概略ブロック図である。マクロセル基地局装置１０ａは、第１通信部１１、第２通信部１２及び制御部１３ａを含んで構成される。制御部１３ａは、位置取得部１３１ａ、スモールセル特定部１３２、ビーム制御部１３３及び通信処理部１３４を含んで構成される。

位置取得部１３１ａは、位置取得部１３１（図３）と同様に端末装置３０の位置を示す端末位置情報を取得する。位置取得部１３１ａは、所定の時間毎に取得した端末位置情報を集積し、その時点までに取得した端末位置情報が示す端末装置３０の位置の時系列を生成する。生成される時系列は、その時点までに移動した端末装置３０の軌跡を示す。位置取得部１３１ａは、その時点までに取得した端末位置情報が示す端末装置３０の位置の時系列について線形予測を行い、現時点から所定時間後の端末装置３０の位置を算出する。
以下の説明では、予測により算出される位置を予測位置と呼ぶ。予測位置は、その時点における位置よりも移動方向にその速度に応じて変位した位置となる。所定時間は、例えば、マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３からのビーム放射指示の送信時から、ビーム放射指示で指定される指向方向へのビームの放射開始時までに要する制動時間に相当する。位置取得部１３１ａは、予測位置を示す予測位置情報をスモールセル特定部１３２に出力する。

従って、本実施形態において、スモールセル特定部１３２は、端末位置情報に代えて予測位置情報が示す予測位置からの距離が、所定の距離の閾値以下となる位置のスモールセル基地局装置２０を周辺セルとして特定する。そのため、所定時間後に予測される端末装置３０の位置に近接するスモールセル基地局装置２０が特定される。
ビーム制御部１３３は、端末位置情報に代えて予測位置情報を用いて、ビーム毎の指向方向を定める。即ち、ビーム制御部１３３は、特定されたスモールセル基地局装置２０から予測位置の方向を指向方向として定める。

（ビーム変更処理）
次に、本実施形態に係るビーム変更処理について説明する。図９は、本実施形態に係るビーム変更処理の一例を示すシーケンス図である。図９に例示される処理は、通信中の端末装置３０が移動により接続先のスモールセル基地局装置２０−１をスモールセル基地局装置２０−２に変更する場合を例にする。

（ステップＳ１３１）端末装置３０の通信状態判定部３２は、スモールセル基地局装置２０−１が放射するビームで搬送される参照信号を取得し、取得した参照信号を用いて受信強度を測定する。その後、ステップＳ１３２の処理に進む。
（ステップＳ１３２）端末装置３０の通信処理部３３４は、受信強度が所定の受信強度よりも低いと判定するとき、ビームの変更を要すると判定する。通信処理部３３４は、ビーム要求（ビーム変更要求）をマクロセル基地局装置１０ａに送信する。その後、ステップＳ１３３の処理に進む。

（ステップＳ１３３）端末装置３０の位置測定部３３１は、端末装置３０の位置を測定し、測定した位置を示す端末位置情報をマクロセル基地局装置１０ａに送信する。その後、ステップＳ１３４の処理に進む。
（ステップＳ１３４）マクロセル基地局装置１０ａの位置取得部１３１ａは、端末装置３０毎に端末位置情報を集積し、その時点までの端末装置３０の位置の時系列を生成する。
位置取得部１３１ａは、端末装置３０の位置の時系列を用いてその時点から所定時間後の予測位置を予測する。その後、ステップＳ１３５の処理に進む。

（ステップＳ１３５）マクロセル基地局装置１０ａのスモールセル特定部１３２は、予め設定したスモールセル位置情報を参照して、端末位置情報が示す端末装置３０の位置からの距離が、所定の距離の閾値以下となる位置であって、端末装置３０との通信に用いられていないスモールセル基地局装置２０を特定する。特定されるスモールセル基地局装置２０には、スモールセル基地局装置２０−２が含まれる。その後、ステップＳ１３６の処理に進む。

（ステップＳ１３６）マクロセル基地局装置１０ａのビーム制御部１３３は、特定したスモールセル基地局装置２０から端末装置３０への方向を指向方向として定める。ビーム制御部１３３は、定めた指向方向でのビーム放射指示を特定したスモールセル基地局装置２０に送信する。その後、ステップＳ１３７の処理に進む。
（ステップＳ１３７）マクロセル基地局装置１０ａのビーム制御部１３３は、特定したスモールセル基地局装置２０毎のビームを示すビーム情報を端末装置３０に送信する。その後、ステップＳ１３８の処理に進む。

（ステップＳ１３８）スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、マクロセル基地局装置からビーム放射指示を受信する。ビーム制御部２３３は、受信したビーム放射指示が示す指向方向に、指向方向を有する電波のビームの放射をビーム制御部２３３に開始させる。その後、ステップＳ１３９の処理に進む。
（ステップＳ１３９）端末装置３０のビーム処理部３３３は、受信したビーム情報が示すビームのうち、通信状態が最も良好なビームを選択する。図９に示す例では、スモールセル基地局装置２０−２から放射されるビームが選択される。その後、ステップＳ１４０の処理に進む。
（ステップＳ１４０）端末装置３０のビーム処理部３３３は、選択したビームを示すビーム捕捉情報をマクロセル基地局装置１０ａに送信する。その後、ステップＳ１４１の処理に進む。

（ステップＳ１４１）マクロセル基地局装置１０ａのビーム制御部１３３は、ビーム放射指示で指示されるビームのうち、端末装置３０から受信したビーム捕捉情報で示されるビーム以外のビームについてビーム放射停止指示をスモールセル基地局装置２０−１に送信する。スモールセル基地局装置２０−１のビーム制御部２３３は、ビーム放射停止指示で指定されるビームの放射を停止する。また、マクロセル基地局装置１０ａのビーム制御部１３３は、端末装置３０から受信したビーム捕捉情報で示されるビームに係るビーム確立指示をスモールセル基地局装置２０−２に送信する。スモールセル基地局装置２０−２のビーム制御部２３３は、ビーム確立指示で指定されるビームの放射を継続する。その後、ステップＳ１４２の処理に進む。

（ステップＳ１４２）マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、相手先から受信したユーザデータの一部を格納したデータパケットをスモールセル基地局装置２０−２に転送する。その後、ステップＳ１４３の処理に進む。
（ステップＳ１４３）スモールセル基地局装置２０の通信処理部２３４は、マクロセル基地局装置１０から受信したデータパケットを、放射を継続しているビームを用いて送信する。その後、図９に示す処理を終了する。

以上に説明したように、本実施形態に係るマクロセル基地局装置１０ａにおいて、位置取得部１３１ａは、現在までの端末装置３０の位置を用いて所定時間後の端末装置３０の位置を予測する。また、スモールセル特定部１３２は、予測された位置の近傍に設置されたスモールセル基地局装置２０を選択する。そのため、端末装置３０が移動するときでも、予測される端末装置３０の位置において選択されたスモールセル基地局装置２０から良好な通信状態が期待されるビームが放射される。そのため、通信状態が良好に維持される。

また、本実施形態に係る端末装置３０は、マクロセル基地局装置１０ａとの通信状態に基づいてビームの追加又は変更の要否を判定する。
この構成により、通信状態の変化に応じてビームが追加又は変更される。追加又は変更されるビームとして、良好な通信状態が得られるビームが選択される。そのため、通信状態が良好に維持される。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。上述した実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を援用し、主に差異点について説明する。
本実施形態に係る通信システム１ｂ（図示せず）は、マクロセル基地局装置１０ｂ、スモールセル基地局装置２０及び端末装置３０を含んで構成される。第１の実施形態又は第２の実施形態との主な差異点は、マクロセル基地局装置１０ｂの通信処理部１３４ｂが、端末装置３０との通信状態に基づいて新たなビームの要否を判定する点である。本実施形態では、端末装置３０の通信処理部３３４におけるビームの要否判定が省略されてもよい。

図１０は、本実施形態に係るマクロセル基地局装置１０ｂの構成例を示す概略ブロック図である。マクロセル基地局装置１０ｂは、第１通信部１１、第２通信部１２及び制御部１３ｂを含んで構成される。制御部１３ｂは、位置取得部１３１、スモールセル特定部１３２、ビーム制御部１３３、通信処理部１３４ｂ及び通信状態判定部１３５ｂを含んで構成される。

通信状態判定部１３５ｂは、端末装置３０との相手先から受信するユーザデータに基づいて相手先から端末装置３０への通信状態の指標を算出する。通信状態の指標として、例えば、受信するユーザデータの情報量が用いられる。また、通信状態を示す情報として、相手先からの通信開始要求、通信停止要求などが用いられてもよい。通信状態判定部１３５ｂは、端末装置３０との通信状態を示す通信状態情報を通信処理部１３４ｂに出力する。

通信処理部１３４ｂは、通信処理部１３４ａ（図８）と同様の処理を行う他、通信状態判定部１３５ｂから入力された通信状態情報に基づいて新たなビームの要否を判定する。
通信処理部１３４ｂが新たなビームの要否を判定する手法は、端末装置３０の通信処理部３３４と同様であってもよい。即ち、通信処理部１３４ｂが、新たなビームが必要と判定する場合には、例えば、次の場合がある。（ｉｘ）相手先から端末装置３０への通信開始要求を受信するとき、（ｘ）相手先と端末装置３０との通信中において、相手先から受信するユーザデータの情報量が、所定の情報量の閾値よりも多いとき。通信処理部１３４ｂは、新たなビームを必要と判定するとき、ビーム要求を位置取得部１３１に出力する。

（ビーム変更処理）
次に、本実施形態に係るビーム変更処理について説明する。図１１は、本実施形態に係るビーム変更処理の一例を示すシーケンス図である。図１１に例示される処理は、図９と同様に通信中の端末装置３０が移動により接続先のスモールセル基地局装置２０−１をスモールセル基地局装置２０−２に変更する場合を例にする。ステップＳ１５５−Ｓ１６２の処理は、図９のステップＳ１３６−１４３の処理と同様であるため、その説明を援用する。

（ステップＳ１５１）マクロセル基地局装置１０ｂの通信状態判定部１３５ｂは、通信状態の指標として端末装置３０との相手先から受信するユーザデータの情報量を取得する。
その後、ステップＳ１５２の処理に進む。
（ステップＳ１５２）マクロセル基地局装置１０ｂの通信状態判定部１３５ｂは、取得した情報量が所定の情報量よりも少ないと判定するとき、ビームの変更を要すると判定する。通信処理部１３４ｂは、ビーム要求（ビーム変更要求）を位置取得部１３１に出力する。その後、ステップＳ１５３の処理に進む。

（ステップＳ１５３）端末装置３０の位置測定部３３１は、端末装置３０の位置を測定して、測定した位置を示す端末位置情報をマクロセル基地局装置１０ｂに送信する。マクロセル基地局装置１０ｂの位置取得部１３１は、端末装置３０から端末位置情報を受信する。その後、ステップＳ１５４の処理に進む。
（ステップＳ１５４）マクロセル基地局装置１０ｂのスモールセル特定部１３２は、予め設定したスモールセル位置情報を参照して、端末位置情報が示す端末装置３０の位置からの距離が、所定の距離の閾値以下となる位置であって、端末装置３０との通信に用いられていないスモールセル基地局装置２０を特定する。特定されるスモールセル基地局装置２０には、スモールセル基地局装置２０−２が含まれる。その後、ステップＳ１５５の処理に進む。

以上に説明したように、本実施形態に係るマクロセル基地局装置１０ｂは、端末装置３０との通信状態を判定する通信状態判定部１３５ｂを備える。また、ビーム制御部１３３は、その通信状態に基づいてビームの追加又は変更の要否を判定する。
この構成により、通信状態の変化に応じて、ビームを追加又は変更される。追加又は変更されるビームとして、良好な通信状態が得られるビームが選択される。そのため、通信状態が良好に維持される。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態について説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。上述した実施形態において説明した構成の一部が変形、省略又は組み合わされてもよいし、他の構成が追加されてもよい。
例えば、マクロセル基地局装置１０ｂ（図１０）は、位置取得部１３１に代えて位置取得部１３１ａ（図８）を備えてもよい。

位置取得部１３１、１３１ａは、端末装置３０の位置を測定してもよい。例えば、位置取得部１３１、１３１ａは、端末装置３０に通知される送信電力と端末装置３０からの受信信号の受信電力に基づいて得られる減衰量に対応する距離を端末装置３０から自装置までの距離を算出する。位置取得部１３１、１３１ａは、複数のスモールセル基地局装置２０からその受信信号の受信電力の報告を受け、送信電力と各スモールセル基地局装置２０からの受信電力に基づいて得られる減衰量に対応する距離を算出する。そして、位置取得部１３１、１３１ａは、それぞれの距離と予め設定された自装置の位置及び各スモールセル基地局装置２０の位置を用いて端末装置３０の位置を算出する。位置取得部１３１、１３１ａが、端末装置３０の位置を測定する場合には、端末装置３０の位置測定部３３１が省略されてもよい。

また、送信部１１１と受信部１１２、送信部２１１と受信部２１２、送信部３１１と受信部３１２のそれぞれにおいて、一部の部材、例えば、アンテナが共通であってもよい。
また、上述では、キャリアアグリゲーションにおいて、主に１台のマクロセル基地局装置１０、１０ａ、１０ｂと１台のスモールセル基地局装置２０を用いる場合を例にしたが、これには限られない。キャリアアグリゲーションにおいて、複数のスモールセル基地局装置２０が用いられてもよい。その場合には、マクロセル基地局装置１０、１０ａ、１０ｂは、ステップＳ１０５（図６：ビーム追加処理）において複数のスモールセル基地局装置２０を選択する。マクロセル基地局装置１０、１０ａ、１０ｂと端末装置３０は、選択した複数のスモールセル基地局装置２０のそれぞれについてステップＳ１０６〜Ｓ１１２の処理を実行すればよい。また、ビーム停止処理（図７）ならびにビーム変更処理（図９）は、その複数のスモールセル基地局装置２０の全部について行われてもよいし、一部について行われてもよい。

なお、上述した実施形態は、次の態様でも実施することができる。
（１）端末装置と通信する第１通信部と、指向性を有するビームを放射可能な他の基地局装置と通信する第２通信部と、制御部とを備え、前記制御部は、前記端末装置の位置を示す位置情報を、前記第１通信部を介して前記端末装置から受信し、前記端末装置の位置に基づく前記放射指示を、前記第２通信部を介して前記他の基地局装置に送信する基地局装置。

（２）前記制御部は、受信した前記端末装置の位置情報を用いて所定時間後の前記端末装置の位置を予測し、前記基地局装置に対し、予測した所定時間後の前記端末装置の位置に基づく前記放射指示を、前記第２通信部を介して前記他の基地局装置に送信する（１）の基地局装置。

（３）前記制御部は、前記端末装置の通信状態を判定し、判定した前記通信状態に基づいて前記ビームの追加又は変更の要否を判定する（１）又は（２）の基地局装置。

（４）第１の基地局装置、及び指向性を有するビームを放射可能な第２の基地局装置と通信する通信部と、制御部とを備え、前記制御部は、前記第２の基地局装置が放射するビームの少なくとも１つを選択し、選択したビームに関する情報を、前記通信部を介して前記第１の基地局装置に通知する端末装置。

（５）前記制御部は、前記第１の基地局装置と自装置との通信状態を判定し、判定した前記通信状態に基づいて前記ビームの追加の要否を判定する（４）の端末装置。

（６）前記制御部は、前記第２の基地局装置と自装置との通信状態を判定し、判定した前記通信状態に基づいて前記ビームの変更の要否を判定する（４）又は（５）の端末装置。

（７）第１の基地局装置、指向性を有するビームを放射可能な複数の第２の基地局装置及び端末装置を備える通信システムであって、前記第１の基地局装置は、前記端末装置と通信する第１通信部と、前記複数の第２の基地局装置と通信する第２通信部と、基地局制御部とを備え、前記基地局制御部は、前記端末装置の位置を示す位置情報を、前記第１通信部を介して前記端末装置から受信し、指向性を有し、前記端末装置の位置に基づくビームの放射指示を、前記第２通信部を介して前記複数の第２の基地局装置の少なくともいずれかの基地局装置に送信し、前記端末装置は、前記第１の基地局装置、及び前記少なくともいずれかの基地局装置と通信する通信部と、端末制御部とを備え、前記端末制御部は、前記少なくともいずれかの基地局装置が放射するビームの少なくとも１つを選択し、選択したビームに関する情報を、前記通信部を介して前記第１の基地局装置に通知する通信システム。

（８）基地局装置の通信方法であって、端末装置の位置を示す位置情報を、前記端末装置と通信する第１通信部を介して前記端末装置から受信する過程と、指向性を有し、前記端末装置の位置に基づくビームの放射指示を、前記ビームを放射可能な他の基地局装置と通信する第２通信部を介して前記他の基地局装置に送信する過程と、を有する通信方法。

（９）基地局装置のコンピュータに、端末装置の位置を示す位置情報を、前記端末装置と通信する第１通信部を介して前記端末装置から受信する手順、指向性を有し、前記端末装置の位置に基づくビームの放射指示を、前記ビームを放射可能な他の基地局装置と通信する第２通信部を介して前記他の基地局装置に送信する手順、を実行させるためのプログラム。

なお、マクロセル基地局装置１０、１０ａ、１０ｂ、スモールセル基地局装置２０、端末装置３０の一部、例えば、制御部１３、１３ａ、１３ｂ、２３、３３は、コンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
また、上述した実施形態におけるマクロセル基地局装置１０、１０ａ、１０ｂ、スモールセル基地局装置２０、端末装置３０の一部または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。マクロセル基地局装置１０、１０ａ、１０ｂ、スモールセル基地局装置２０、端末装置３０の一部、の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。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よい。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てもよい。

本発明のいくつかの態様は、無線リソースや電力の利用効率を向上させることが必要な基地局装置、端末装置、通信システム、通信方法及びプログラムなどに適用することができる。

１、１ａ、１ｂ…通信システム、１０、１０ａ、１０ｂ…マクロセル基地局装置、１１…第１通信部、１２…第２通信部、１３、１３ａ、１３ｂ…制御部、２０（２０−１〜２０−５）…スモールセル基地局装置、２１…第１通信部、２２…第２通信部、２３…制御部、３０（３０−１、３０−２）…端末装置、３１…通信部、３２…通信状態判定部、３３…制御部、１１１…送信部、１１２…受信部、１３１、１３１ａ…位置取得部、１３２…スモールセル特定部、１３３…ビーム制御部、１３４、１３４ｂ…通信処理部、１３５ｂ…通信状態判定部、２１１…送信部、２１２…受信部、２３３…ビーム制御部、２３４…通信処理部、３１１…送信部、３１２…受信部、３３１…位置測定部、３３３…ビーム処理部、３３４…通信処理部

Claims (9)

1. 端末装置と通信する第１通信部と、
   指向性を有するビームの放射指示を複数の他の基地局装置の少なくともいずれかに送信する第２通信部と、
   前記端末装置の位置を示す位置情報と、前記端末装置の向きを示す情報を、前記第１通信部を介して前記端末装置から受信し、
   前記端末装置の向きを示す情報と、前記複数の他の基地局装置が送信するビーム毎の受信電力の履歴を示す情報を蓄積し、前記第１通信部を介して前記端末装置から受信している前記端末装置の向きを示す情報と、蓄積した情報に基づいて、最も受信電力が高いビームを送信する基地局装置を、前記複数の他の基地局装置から特定し、
   前記端末装置の位置を示す位置情報と、前記端末装置の向きを示す情報に基づく前記放射指示を、前記第２通信部を介して、特定した前記基地局装置に対して送信する制御部と、
   を備える基地局装置。
2. 前記制御部は、
   受信した前記端末装置の位置を示す位置情報を用いて所定時間後の前記端末装置の位置を予測し、
   予測した前記所定時間後の前記端末装置の位置に基づく前記放射指示を、前記第２通信部を介して前記複数の他の基地局装置の少なくともいずれかに送信する
   請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記制御部は、
   前記端末装置の通信状態を判定し、
   判定した前記通信状態に基づいて前記ビームの追加又は変更の要否を判定する
   請求項１又は請求項２に記載の基地局装置。
4. 第１の基地局装置、指向性を有するビームを放射可能な複数の第２の基地局装置及び端末装置を備える通信システムであって、
   前記第１の基地局装置は、
   前記端末装置と通信する第１通信部と、
   前記複数の第２の基地局装置と通信する第２通信部と、
   前記端末装置の位置を示す位置情報と、前記端末装置の向きを示す情報を、前記第１通信部を介して前記端末装置から受信し、
   前記端末装置の向きを示す情報と、前記複数の第２の基地局装置が送信するビーム毎の受信電力の履歴を示す情報を蓄積し、前記第１通信部を介して前記端末装置から受信している前記端末装置の向きを示す情報と、蓄積した情報に基づいて、最も受信電力が高いビームを送信する基地局装置を、前記複数の第２の基地局装置から特定し、
   前記端末装置の位置を示す位置情報と、前記端末装置の向きを示す情報に基づくビームの放射指示を、前記第２通信部を介して、特定した前記基地局装置に対して送信する基地局制御部と、
   を備え、
   前記端末装置は、
   前記端末装置の位置を示す位置情報と、前記端末装置の向きを示す情報を、前記第１の基地局装置に送信する第３通信部と、
   前記端末装置の位置を示す位置情報と、前記端末装置の向きを示す情報に基づく前記放射指示を、前記第１の基地局装置から送信された前記基地局装置と、前記第３通信部を介して通信する端末制御部と、
   を備える
   通信システム。
5. 前記端末制御部は、前記複数の第２の基地局装置のそれぞれが放射するビームのうち、
   通信状態が最も良好なビームを選択し、
   前記端末制御部は、選択されたビームを用いて、前記複数の第２の基地局装置のいずれかと、前記第３通信部を介して通信する
   請求項４に記載の通信システム。
6. 前記端末制御部が、前記通信状態が最も良好なビームを選択した場合に、
   前記複数の第２の基地局装置のいずれかは、前記端末装置に対するビームの放射を継続し、
   前記複数の第２の基地局装置のいずれか以外の基地局装置は、前記端末装置に対するビームの放射を停止する
   請求項５に記載の通信システム。
7. 前記端末装置は、通信終了要求を、前記第１の基地局装置に送信し、
   前記第１の基地局装置は、前記通信終了要求を、前記端末装置から受信した場合に、ビーム放射停止通知を、前記複数の第２の基地局装置のいずれかに送信し、
   前記複数の第２の基地局装置のいずれかは、前記ビーム放射停止通知を、前記第１の基地局装置から受信した場合に、前記端末装置に対するビームの放射を停止する
   請求項４に記載の通信システム。
8. 基地局装置の通信方法であって、
   端末装置の位置を示す位置情報と、前記端末装置の向きを示す情報を、前記端末装置と通信する第１通信部を介して前記端末装置から受信する第１の過程と、
   前記端末装置の向きを示す情報と、複数の他の基地局装置が送信するビーム毎の受信電力の履歴を示す情報を蓄積し、前記第１通信部を介して前記端末装置から受信している前記端末装置の向きを示す情報と、蓄積した情報に基づいて、最も受信電力が高いビームを送信する基地局装置を、前記複数の他の基地局装置から特定する第２の過程と、
   指向性を有し、前記端末装置の位置を示す位置情報と、前記端末装置の向きを示す情報に基づくビームの放射指示を、前記ビームを放射可能な前記複数の他の基地局装置の少なくともいずれかと通信する第２通信部を介して、特定した前記基地局装置に対して送信する第３の過程と、
   を有する通信方法。
9. 基地局装置のコンピュータに、
   端末装置の位置を示す位置情報と、前記端末装置の向きを示す情報を、前記端末装置と通信する第１通信部を介して前記端末装置から受信する第１の手順、
   前記端末装置の向きを示す情報と、複数の他の基地局装置が送信するビーム毎の受信電力の履歴を示す情報を蓄積し、前記第１通信部を介して前記端末装置から受信している前記端末装置の向きを示す情報と、蓄積した情報に基づいて、最も受信電力が高いビームを送信する基地局装置を、前記複数の他の基地局装置から特定する第２の手順、
   指向性を有し、前記端末装置の位置を示す位置情報と、前記端末装置の向きを示す情報に基づくビームの放射指示を、前記ビームを放射可能な前記複数の他の基地局装置の少なくともいずれかと通信する第２通信部を介して、特定した前記基地局装置に対して送信する第３の手順、
   を実行させるためのプログラム。

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