JP7350107B2 - 通信装置及び通信方法 - Google Patents

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Description

本開示は、通信装置及び通信方法に関する。
無線通信において、基地局、アクセスポイントなどのキャパシティを増大させるために、非常に多くのアンテナを用いる送信方法であるmassive MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）方式の検討が行われている。
例えば、特許文献１、非特許文献１では、基地局およびアクセスポイントが、複数のビームを生成し、複数の端末と同時にアクセスすることで、キャパシティを改善する方法が示されている。
特表２０１５－５２３７５７号公報
E. G. Larsson, O. Edfors, F. Tufvesson, and T. L. Marzetta, "Massive MIMO for next generation wireless systems", IEEE Communication Magazine, vol.52, no.2, pp.186-195, February 2014,
ところで、例えば５ＧＨｚ以上の周波数、より具体的には、５ＨＧｚ帯、２０ＧＨｚ帯、６０ＧＨｚ帯の電波は、マイクロ波帯の電波に比べ、減衰が早いため、通信距離の範囲が狭くなる。通信システムにおけるシステム全体の消費電力の削減、システム全体にかかるコストの削減を実現するためには、「通信可能な領域を確保しながら、基地局やアクセスポイントの数を少なくしたい」という要望がある。これを実現するための一つの方法として、各基地局及び各アクセスポイントの通信距離範囲を広くするとよい。
しかしながら、特許文献１、非特許文献１では、massive MIMO方式を適用した際に、基地局及びアクセスポイントの通信距離範囲を広げるための検討が行われていなかった。
そこで、本開示の一態様は、複数のアンテナ素子を用いる通信装置であって、複数の端末の各々のための変調信号を生成し、フレームを時間分割、周波数分割、又は時間周波数分割することによって規定される複数のサブフレームのうちの一つに前記生成された変調信号を割り当てる信号処理部と、前記割り当て後の複数の変調信号に重み付けを行い、前記重み付けにより得られた複数の送信信号を前記複数のアンテナ素子から送信し、前記複数の送信信号の送信電力の総和は、同時に送信される変調信号の数に関わらず、閾値以下である、送信部と、を具備し、同一時間帯及び同一周波数帯で同時送信可能な変調信号数は各端末が所属する通信可能範囲に応じて異なるように設定されており、前記複数のサブフレームの各々には同時通信可能な最大変調信号数以下の変調信号が割り当てられる、通信装置を提供する。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本開示の一態様によれば、massive MIMO方式を適用した際に、基地局及びアクセスポイントの通信距離範囲を広げることにより、通信可能な領域を確保しながら、基地局やアクセスポイントの数を少なくすることができる。
実施の形態における基地局の構成の一例を示す図 アンテナ部の構成の一例を示す図 実施の形態における図１の基地局の構成とは異なる基地局の構成を示す図 端末の構成の一例を示す図 アンテナ部の構成の一例を示す図 実施の形態における図４の端末の構成とは異なる端末の構成を示す図 基地局が４つの送信ビームを送信している場合の通信状態の一例を示す図 基地局と端末が図７の通信状態の場合の基地局が送信する変調信号の状態の一例を示す図 基地局が２つの送信ビームを送信している場合の通信状態の一例を示す図 基地局と端末が図９の通信状態の場合の基地局が送信する変調信号の状態の一例を示す図 基地局と各端末の通信のやりとりの例を示す図 基地局と端末の状態の一例を示す図 基地局と端末の状態の一例を示す図 基地局が送信する変調信号の状態の一例を示す図 本実施の形態の基地局と端末の通信状態の例を示す図 基地局の「通信可能な限界位置」を示す図 基地局が送信する、「一つ以上の送信ビーム（または、変調信号）のフレーム構成」の第１の例を示す図 基地局が送信する、「一つ以上の送信ビーム（または、変調信号）のフレーム構成」の第２の例を示す図 各フレームを構成する送信ビームの一例を示す図 各フレームを構成するストリームの一例を示す図 第ｉフレームにおけるサブフレームの構成の第１の例を示す図 本実施の形態の基地局と端末の通信状態の例を示す図 第ｉフレームにおけるサブフレームの構成の第２の例を示す図 第ｉフレームにおけるサブフレームの構成の第３の例を示す図 第ｉフレームにおけるサブフレームの構成の第４の例を示す図 第ｉフレームにおけるサブフレームの構成の第５の例を示す図 基地局が送信する、「一つ以上のストリーム（または、変調信号）のフレーム構成」の例を示す図 時間方向における分割の一例について示す図 周波数方向における分割の一例について示す図 実施の形態における通信装置の基本構成の一例を示す図
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態は一例であり、本開示はこれらの実施形態により限定されるものではない。
（実施の形態）
図１は、本実施の形態における基地局の構成の一例を示す図である。なお、図１に示す基地局は、アクセスポイントなどであってもよい。
１０１＿１は情報＃１、１０１＿２は情報＃２、・・・、１０１＿Ｍは情報＃Ｍを示している。つまり、１０１＿ｍは情報＃ｍを示している（ｍは１以上Ｍ以下の整数とする。なお、Ｍは２以上の整数とする）。なお、情報＃１から情報＃Ｍすべてが存在する必要はない。
そして、通信相手として、端末＃１、端末＃２、・・・、端末＃Ｕ（ＵはＭ以下の整数）が存在していた場合、情報＃ｉは、「存在していない」、または、「いずれかの端末に伝送するためのデータ」となる。
信号処理部１０２は、情報＃１（１０１＿１）、情報＃２（１０１＿２）、・・・、情報＃Ｍ（１０１＿Ｍ）、および、制御信号１５９を入力とする。信号処理部１０２は、制御信号１５９に含まれる、「誤り訂正符号化の方法（例えば、符号化率または符号長（ブロック長））に関する情報」、「変調方式に関する情報」、「プリコーディングに関する情報」、「送信方法（例えば、多重化方法）」などの情報に基づき、信号処理を行い、信号処理後の信号１０３＿１、信号処理後の信号１０３＿２、・・・、信号処理後の信号１０３＿Ｍを出力する。つまり、信号処理部１０２は、信号処理後の信号１０３＿ｍを出力する。なお、信号処理後の信号１０３＿１から信号処理後の信号１０３＿Ｍすべてが存在する必要はない。
このとき、情報＃ｍ（１０１＿ｍ）に対し、誤り訂正符号化を行い、その後、設定した変調方式によるマッピングを行う。これにより、ベースバンド信号が得られる。そして、各情報に対応するベースバンド信号を集め、プリコーディングを行う。あるいは、例えば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）を適用してもよい。
無線部１０４＿１は、信号処理後の信号１０３＿１、制御信号１５９を入力とし、制御信号１５９に基づいて、帯域制限、周波数変換、増幅などの処理を行い、変調信号１０５＿１を出力する。そして、変調信号１０５＿１は、アンテナ部１０６＿１から電波として出力される。
同様に、無線部１０４＿２は、信号処理後の信号１０３＿２、制御信号１５９を入力とし、制御信号１５９に基づいて、帯域制限、周波数変換、増幅などの処理を行い、変調信号１０５＿２を出力する。そして、変調信号１０５＿２は、アンテナ部１０６＿２から電波として出力される。
同様に、無線部１０４＿Ｍは、信号処理後の信号１０３＿Ｍ、制御信号１５９を入力とし、制御信号１５９に基づいて、帯域制限、周波数変換、増幅などの処理を行い、変調信号１０５＿Ｍを出力する。そして、変調信号１０５＿Ｍは、アンテナ部１０６＿Ｍから電波として出力される。
なお、信号処理後の信号が存在していない場合は、各無線部は上記処理を行わなくてもよい。
無線部群１５３は、受信アンテナ群１５１によって受信された受信信号群１５２を入力とし、周波数変換等の処理を行い、ベースバンド信号群１５４を出力する。なお、受信信号群１５２は、１つまたは複数の受信信号を含み、受信アンテナ群１５１は、１つまたは複数のアンテナを含み、無線部群１５３は、１つまたは複数の無線部を含み、ベースバンド信号群１５４は、１つまたは複数の受信信号を含む。
信号処理部１５５は、ベースバンド信号群１５４を入力とし、復調、誤り訂正復号を行う。また、信号処理部１５５は、時間同期、周波数同期、チャネル推定などの処理も行う。このとき、信号処理部１５５は、一つ以上の端末が送信した変調信号を受信し、処理を行っているため、各端末が送信したデータと共に各端末が送信した制御情報を得ることになる。したがって、信号処理部１５５は、一つ以上の端末に対応するデータ群１５６、および、一つ以上の端末に対応する制御情報群１５７を出力する。データ群１５６は、１つまたは複数のデータを含み、制御情報群１５７は、１つまたは複数の制御情報を含む。
設定部１５８は、制御情報群１５７を入力とし、制御情報群１５７に基づき、「誤り訂正符号化の方法（例えば、符号化率または符号長（ブロック長））」、「変調方式」、「プリコーディング方法」、「送信方法」、「アンテナの設定」などを決定し、これらの決定した情報を含んだ制御信号１５９を出力する。
アンテナ部１０６＿１、１０６＿２、・・・、１０６＿Ｍは、制御信号１５９を入力としている。アンテナ部１０６＿１、１０６＿２、・・・、１０６＿Ｍの構成について、アンテナ部１０６＿ｍを例にとって図２を用いて説明する。
図２は、アンテナ部１０６＿ｍの構成の一例を示す図である。アンテナ部１０６＿ｍは、図２のように複数のアンテナを具備しているものとする。なお、図２では、アンテナを４つ示しているが、アンテナの本数は４に限ったものではない。各アンテナ部１０６＿１、１０６＿２、・・・、１０６＿Ｍは、複数のアンテナを具備していればよい。また、各アンテナ部１０６＿１、１０６＿２、・・・、１０６＿Ｍが具備するアンテナの本数は、同一でなくてもよい。
分配部２０２は、送信信号２０１（図１の変調信号１０５＿ｍに相当）を入力とし、送信信号２０１を分配し、信号２０３＿１、２０３＿２、２０３＿３、２０３＿４を出力する。
乗算部２０４＿１は、信号２０３＿１、および、制御信号２００（図１の制御信号１５９に相当）を入力とし、制御信号２００に含まれる乗算係数の情報に基づき、信号２０３＿１に対し、係数Ｗ１を乗算し、乗算後の信号２０５＿１を出力する。なお、係数Ｗ１は複素数で定義されるものとする。したがって、Ｗ１は実数をとることもできる。信号２０３＿１をｖ１（ｔ）とすると、乗算後の信号２０５＿１はＷ１×ｖ１（ｔ）とあらわすことができる（ｔは時間）。そして、乗算後の信号２０５＿１は、アンテナ２０６＿１から電波として出力される。
同様に、乗算部２０４＿２は、信号２０３＿２、および、制御信号２００を入力とし、制御信号２００に含まれる乗算係数の情報に基づき、信号２０３＿２に対し、係数Ｗ２を乗算し、乗算後の信号２０５＿２を出力する。なお、係数Ｗ２は複素数で定義されるものとする。したがって、Ｗ２は実数をとることもできる。信号２０３＿２をｖ２（ｔ）とすると、乗算後の信号２０５＿２はＷ２×ｖ２（ｔ）とあらわすことができる。そして、乗算後の信号２０５＿２は、アンテナ２０６＿２から電波として出力される。
同様に、乗算部２０４＿３は、信号２０３＿３、および、制御信号２００を入力とし、制御信号２００に含まれる乗算係数の情報に基づき、信号２０３＿３に対し、係数Ｗ３を乗算し、乗算後の信号２０５＿３を出力する。なお、係数Ｗ３は複素数で定義されるものとする。したがって、Ｗ３は実数をとることもできる。信号２０３＿３をｖ３（ｔ）とすると、乗算後の信号２０５＿３はＷ３×ｖ３（ｔ）とあらわすことができる。そして、乗算後の信号２０５＿３は、アンテナ２０６＿３から電波として出力される。
同様に、乗算部２０４＿４は、信号２０３＿４、および、制御信号２００を入力とし、制御信号２００に含まれる乗算係数の情報に基づき、信号２０３＿４に対し、係数Ｗ４を乗算し、乗算後の信号２０５＿４を出力する。なお、係数Ｗ４は複素数で定義されるものとする。したがって、Ｗ４は実数をとることもできる。信号２０３＿４をｖ４（ｔ）とすると、乗算後の信号２０５＿４はＷ４×ｖ４（ｔ）とあらわすことができる。そして、乗算後の信号２０５＿４は、アンテナ２０６＿４から電波として出力される。
なお、Ｗ１の絶対値、Ｗ２の絶対値、Ｗ３の絶対値、Ｗ４の絶対値が等しくてもよい。
アンテナ２０６＿１～２０６＿４から出力される電波は、所定の送信ビームとなる。
図１、図２を用いて説明した基地局の構成において、設定部１５８は、後述するフレームの構成を決定する。決定したフレーム構成の情報は、出力される制御信号１５９に含まれる。信号処理部１０２は、制御信号１５９に含まれるフレーム構成の情報に基づいて、信号処理後の信号をフレームに割り当てる。無線部１０４＿１～１０４＿Ｍ、およびアンテナ部１０６＿１～１０６＿Ｍは、制御信号１５９に含まれるフレーム構成の情報に基づいて、それぞれの処理を行い、フレーム構成に従って信号の送信処理を行う。
なお、本実施の形態では、図１、図２を用いて説明した基地局の構成とは異なる基地局の構成を採ることもできる。
図３は、本実施の形態における図１の基地局の構成とは異なる基地局の構成を示す図である。図３において、図１と同様の構成については、同一の番号を付し、説明を省略する。
重みづけ合成部３０１は、変調信号１０５＿１、変調信号１０５＿２、・・・、変調信号１０５＿Ｍ、および、制御信号１５９を入力とする。そして、重みづけ合成部３０１は、制御信号１５９に含まれる重みづけ合成に関する情報にもとづき、変調信号１０５＿１、変調信号１０５＿２、・・・、変調信号１０５＿Ｍに対し、重みづけ合成を行い、重みづけ合成後の信号３０２＿１、３０２＿２、・・・、３０２＿Ｋを出力する（Ｋは１以上の整数とする）。そして、重みづけ合成後の信号３０２＿１はアンテナ３０３＿１から電波として出力される。同様に、重みづけ合成後の信号３０２＿２はアンテナ３０３＿２から電波として出力される。同様に、重みづけ合成後の信号３０２＿Ｋはアンテナ３０３＿Ｋから電波として出力される。
変調信号１０５＿ｍをｘｍ（ｔ）、重みづけ合成後の信号３０２＿ｋ（ｋは、１以上Ｋ以下の整数）をｙｋ（ｔ）、重みづけ係数をＡｋｍとすると、ｙｋ（ｔ）は、以下の式（１）のようにあらわされる（ｔは時間）。
Figure 0007350107000001
なお、式（１）において、Ａｋｍは複素数で定義できる値である。したがって、Ａｋｍは実数をとることもできる。
次に、本実施の形態における端末の構成について説明する。
図４は、端末の構成の一例を示す図である。アンテナ部４０１＿１、４０１＿２、・・・、４０１＿Ｎは、制御信号４１０を入力としている（Ｎは１以上の整数）。
無線部４０３＿１は、アンテナ部４０１＿１で受信した受信信号４０２＿１、および、制御信号４１０を入力とし、制御信号４１０に基づき、受信信号４０２＿１に対し、周波数変換等の処理を施し、ベースバンド信号４０４＿１を出力する。
同様に、無線部４０３＿２は、アンテナ部４０１＿２で受信した受信信号４０２＿２、および、制御信号４１０を入力とし、制御信号４１０に基づき、受信信号４０２＿２に対し、周波数変換等の処理を施し、ベースバンド信号４０４＿２を出力する。
同様に、無線部４０３＿Ｎは、アンテナ部４０１＿Ｎで受信した受信信号４０２＿Ｎ、および、制御信号４１０を入力とし、制御信号４１０に基づき、受信信号４０２＿Ｎに対し、周波数変換等の処理を施し、ベースバンド信号４０４＿Ｎを出力する。
ただし、無線部４０３＿１、４０３＿２、・・・、４０３＿Ｎはすべてが動作しなくてもよい。したがって、ベースバンド信号４０４＿１、４０４＿２、・・・、４０４＿Ｎがすべて存在しているとは限らない。
信号処理部４０５は、ベースバンド信号４０４＿１、４０４＿２、・・・、４０４＿Ｎ、および、制御信号４１０を入力とし、制御信号４１０に基づいて、復調、誤り訂正復号の処理を行い、データ４０６、送信用制御情報４０７、制御情報４０８を出力する。なお、信号処理部４０５は、時間同期、周波数同期、チャネル推定などの処理も行う。
設定部４０９は、制御情報４０８を入力とし、受信方法に関する設定を行い、制御信号４１０を出力する。
信号処理部４５２は、情報４５１、送信用制御情報４０７を入力とし、誤り訂正符号化、設定した変調方式によるマッピングなどの処理を行い、ベースバンド信号群４５３を出力する。
無線部群４５４は、ベースバンド信号群４５３を入力とし、帯域制限、周波数変換、増幅等の処理を行い、送信信号群４５５を出力する。送信信号群４５５は、送信アンテナ群４５６から、電波として出力される。なお、無線部群４５４は、１つまたは複数の無線部を含み、ベースバンド信号群４５３は、１つまたは複数のベースバンド信号を含み、送信信号群４５５は、１つまたは複数の送信信号を含み、送信アンテナ群４５６は、１つまたは複数のアンテナを含む。
次に、アンテナ部４０１＿１、４０１＿２、・・・、４０１＿Ｎの構成について、アンテナ部４０１＿ｎを例にとって図２を用いて説明する（ｎは１以上Ｎ以下の整数）。
図５は、アンテナ部４０１＿ｎの構成の一例を示す図である。アンテナ部４０１＿ｉは、図５のように複数のアンテナを具備しているものとする。なお、図５では、アンテナを４つ示しているが、アンテナの本数は４に限ったものではない。各アンテナ部４０１＿１、４０１＿２、・・・、４０１＿Ｎは、複数のアンテナを具備していればよい。また、各アンテナ部４０１＿１、４０１＿２、・・・、４０１＿Ｎが具備するアンテナの本数は、同一でなくてもよい。
乗算部５０３＿１は、アンテナ５０１＿１で受信した受信信号５０２＿１、および、制御信号５００（図４の制御信号４１０に相当）を入力とし、制御信号５００に含まれる乗算係数の情報に基づき、受信信号５０２＿１に対し、係数Ｄ１を乗算し、乗算後の信号５０４＿１を出力する。なお、係数Ｄ１は複素数で定義されるものとする。したがって、Ｄ１は実数をとることもできる。受信信号５０２＿１をｅ１（ｔ）とすると、乗算後の信号５０４＿１はＤ１×ｅ１（ｔ）とあらわすことができる（ｔは時間）。
同様に、乗算部５０３＿２は、アンテナ５０１＿２で受信した受信信号５０２＿２、および、制御信号５００を入力とし、制御信号５００に含まれる乗算係数の情報に基づき、受信信号５０２＿２に対し、係数Ｄ２を乗算し、乗算後の信号５０４＿２を出力する。なお、係数Ｄ２は複素数で定義できるものとする。したがって、Ｄ２は実数をとることもできる。受信信号５０２＿２をｅ２（ｔ）とすると、乗算後の信号５０４＿２はＤ２×ｅ２（ｔ）とあらわすことができる。
同様に、乗算部５０３＿３は、アンテナ５０１＿３で受信した受信信号５０２＿３、および、制御信号５００を入力とし、制御信号５００に含まれる乗算係数の情報に基づき、受信信号５０２＿３に対し、係数Ｄ３を乗算し、乗算後の信号５０４＿３を出力する。なお、係数Ｄ３は複素数で定義できるものとする。したがって、Ｄ３は実数をとることもできる。受信信号５０２＿３をｅ３（ｔ）とすると、乗算後の信号５０４＿３はＤ３×ｅ３（ｔ）とあらわすことができる。
同様に、乗算部５０３＿４は、アンテナ５０１＿４で受信した受信信号５０２＿４、および、制御信号５００を入力とし、制御信号５００に含まれる乗算係数の情報に基づき、受信信号５０２＿４に対し、係数Ｄ４を乗算し、乗算後の信号５０４＿４を出力する。なお、係数Ｄ４は複素数で定義できるものとする。したがって、Ｄ４は実数をとろこともできる。受信信号５０２＿４をｅ４（ｔ）とすると、乗算後の信号５０４＿４はＤ４×ｅ４（ｔ）とあらわすことができる。
合成部５０５は、乗算後の信号５０４＿１、５０４＿２、５０４＿３、５０４＿４を入力とし、乗算後の信号５０４＿１、５０４＿２、５０４＿３、５０４＿４を加算し、合成後の信号５０６（図４の受信信号４０２＿ｉに相当する）を出力とする。合成後の信号５０６は、Ｄ１×ｅ１（ｔ）＋Ｄ２×ｅ２（ｔ）＋Ｄ３×ｅ３（ｔ）＋Ｄ４×ｅ４（ｔ）とあらわされる。
なお、本実施の形態では、図４、図５を用いて説明した端末構成とは異なる端末の構成を採ることもできる。
図６は、本実施の形態における図４の端末の構成とは異なる端末の構成を示す図である。図６において、図４と同様の構成については、同一の番号を付しており、以下では説明を省略する。
乗算部６０３＿１は、アンテナ６０１＿１で受信した受信信号６０２＿１、および、制御信号４１０を入力とし、制御信号４１０に含まれる乗算係数の情報に基づき、受信信号６０２＿１に対し、係数Ｇ１を乗算し、乗算後の信号６０４＿１を出力する。なお、係数Ｇ１は複素数で定義できるものとする。したがって、Ｇ１は実数をとることもできる。受信信号６０２＿１をｃ１（ｔ）とすると、乗算後の信号６０４＿１はＧ１×ｃ１（ｔ）とあらわすことができる（ｔは時間）。
同様に、乗算部６０３＿２は、アンテナ６０１＿２で受信した受信信号６０２＿２、および、制御信号４１０を入力とし、制御信号４１０に含まれる乗算係数の情報に基づき、受信信号６０２＿２に対し、係数Ｇ２を乗算し、乗算後の信号６０４＿２を出力する。なお、係数Ｇ２は複素数で定義できるものとする。したがって、Ｇ２は実数をとることもできる。受信信号６０２＿２をｃ２（ｔ）とすると、乗算後の信号６０４＿２はＧ２×ｃ２（ｔ）とあらわすことができる。
同様に、乗算部６０３＿Ｌは、アンテナ６０１＿Ｌで受信した受信信号６０２＿Ｌ、および、制御信号４１０を入力とし、制御信号４１０に含まれる乗算係数の情報に基づき、受信信号６０２＿Ｌに対し、係数ＧＬを乗算し、乗算後の信号６０４＿Ｌを出力する。なお、係数ＧＬは複素数で定義できるものとする。したがって、ＧＬは実数をとることもできる。受信信号６０２＿ＬをｃＬ（ｔ）とすると、乗算後の信号６０４＿ＬはＧＬ×ｃＬ（ｔ）とあらわすことができる。
同様に、乗算部６０３＿ｌ（ｌは、１以上Ｌ以下の整数であり、Ｌは２以上の整数）は、アンテナ６０１＿ｌで受信した受信信号６０２＿ｌ、および、制御信号４１０を入力とし、制御信号４１０に含まれる乗算係数の情報に基づき、受信信号６０２＿ｌに対し、係数Ｇｌを乗算し、乗算後の信号６０４＿ｌを出力する。なお、係数Ｇｌは複素数で定義できるものとする。したがって、Ｇｌは実数をとることもできる。受信信号６０２＿ｌをｃｌ（ｔ）とすると、乗算後の信号６０４＿ｉはＧｌ×ｃｌ（ｔ）とあらわすことができる。
処理部６０５は、乗算後の信号６０４＿１、乗算後の信号６０４＿２、・・・、乗算後の信号６０４＿Ｌ、および、制御信号４１０を入力とし、制御信号４１０に基づき、信号処理を行い、処理後の信号６０６＿１、６０６＿２、・・・、６０６＿Ｎを出力する（Ｎは２以上の整数）。
このとき、乗算後の信号６０４＿ｌをｐｌ（ｔ）とし、処理後の信号６０６＿ｎをｒｎ（ｔ）とすると、ｒｎ（ｔ）は以下の式（２）のようにあらわされる。（ｎは１以上Ｎ以下の整数）
Figure 0007350107000002
なお、式（２）において、Ｂｎｌは複素数で定義できる値である。したがって、Ｂｎｌは実数をとることもできる。
以上説明したように、本実施の形態における基地局および端末は、それぞれ、複数のアンテナ、または、複数のアンテナから構成されるアンテナ部を具備し、指向性を制御することができる。なお、端末の受信装置は、「指向性制御を行わない」としてもよい。この場合、端末は、アンテナを複数具備しなくてもよい。つまり、端末は、アンテナを１つ具備することになる。端末がアンテナを１つ具備する場合、指向性制御を行うのは、基地局となる。
次に、本実施の形態において基地局および端末がそれぞれアンテナの指向性を制御している場合の通信状態について説明する。
図７は、基地局７００が４つの送信ビームを送信している場合の通信状態の一例を示す図である。図７において、７００は基地局であり、７０１は端末＃１、７０２は端末＃２、７０３は端末＃３、７０４は端末＃４を示している。そして、基地局７００は、同一時間、同一周波数（帯）を用いて、端末＃１（７０１）宛ての変調信号、端末＃２（７０２）宛ての変調信号、端末＃３（７０３）宛ての変調信号、端末＃４（７０４）宛ての変調信号を送信する。図７は、その時の様子を示している。
基地局７００は、端末＃１（７０１）に対し、送信ビーム７１１のようなアンテナの指向性を向け、端末＃２（７０２）に対し、送信ビーム７１２のようなアンテナの指向性を向け、端末＃３（７０３）に対し、送信ビーム７１３のようなアンテナの指向性を向け、端末＃４（７０４）に対し、送信ビーム７１４のようなアンテナの指向性を向けている。つまり、基地局７００は、４つの端末それぞれに対して、４つの送信ビームをそれぞれ向けている。このようにすることで、端末＃１（７０１）宛ての変調信号、端末＃２（７０２）宛ての変調信号、端末＃３（７０３）宛ての変調信号、端末＃４（７０４）宛ての変調信号は、互いの干渉を少なくなり、各端末＃１～＃４は、高いデータの受信品質を確保することができる。これを実現するために、基地局７００は、例えば、図１、または、図３のような構成をとっている。
なお、図７では、端末＃１（７０１）は、基地局７００に対し、ビーム７２１のようなアンテナの指向性を向け、端末＃２（７０２）は、基地局７００に対し、ビーム７２２のようなアンテナの指向性を向け、端末＃３（７０３）は、基地局７００に対し、ビーム７２３のようなアンテナの指向性を向け、端末＃４は、基地局７００に対し、ビーム７２４のようなアンテナの指向性を基地局に向けているが、これに限ったものではない。
図７における楕円７９９は、基地局７００が４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信した場合の端末の通信可能な限界位置を示している。楕円７９９内に端末が存在していた場合、その端末は、基地局７００と通信が可能となる。
なお、図７において、基地局７００が４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信するとして説明しているが、送信ビーム（または、変調信号）は、変調シンボル系列であってもよい。その場合、図７では、基地局７００が４つの変調シンボル系列を送信している。そして、楕円７９９は、同一時間帯及び同一周波数帯で同時送信可能な変調シンボル系列数が４の場合の通信可能な限界位置を示している。
なお、本実施の形態では、通信可能な限界位置を楕円形状として説明するが、通信可能限界位置は楕円形状に限定されない。
図８は、基地局７００と端末が図７の通信状態の場合の基地局７００が送信する変調信号の状態の一例を示す図である。図８において、横軸は時間を示している。そして、図８（ａ）は端末＃１宛ての変調信号のフレームの一例を示しており、図８（ｂ）は端末＃２宛ての変調信号のフレームの一例を示しており、図８（ｃ）は端末＃３宛ての変調信号のフレームの一例を示しており、図８（ｄ）は端末＃４宛ての変調信号のフレームの一例を示している。
図８に示すように、端末＃１宛てのシンボル群８０１、端末＃２宛てのシンボル群８０２、端末＃３宛てのシンボル群８０３、端末＃４宛てのシンボル群８０４は、少なくとも時間軸における区間Ｔ１に各シンボル群が存在していることになる。そして、既に説明したように、端末＃１宛てのシンボル群８０１、端末＃２宛てのシンボル群８０２、端末＃３宛てのシンボル群８０３、端末＃４宛てのシンボル群８０４は、同一周波数（帯）を用いて、基地局７００から送信されることになる。このような送信方法を、マルチユーザーＭＩＭＯ（ＭＵ－ＭＩＭＯ（Multi User Multiple-Input Multiple-Output）方法と呼ぶ。
上述のように、図７における楕円７９９は、基地局７００が４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信した場合の通信可能な限界位置である。なお、基地局７００が送信する送信ビーム（または、変調信号）の数が異なる場合、通信可能な限界位置も異なる。これは、後に説明するように、基地局の平均送信電力に関する制限があるためである。次に、基地局７００が２つの送信ビーム（または、変調信号）を送信した場合の通信可能な限界位置について説明する。
図９は、基地局７００が２つの送信ビームを送信している場合の通信状態の一例を示す図である。図９において、基地局７００は、同一時間、同一周波数（帯）を用いて、端末＃１１（９０１）宛ての変調信号、端末＃１２（９０２）宛ての変調信号を送信する。図９は、その時の様子を示している。
基地局７００は、端末＃１１（９０１）に対し、送信ビーム９１１のようなアンテナの指向性を向け、端末＃１２（９０２）に対し、送信ビーム９１２のようなアンテナの指向性を向けている。このようにすることで、端末＃１１（９０１）宛ての変調信号、端末＃１２（９０２）宛ての変調信号は、互いの干渉が少なくなり、各端末＃１、＃２は、高いデータの受信品質を確保することができるようになる。これを実現するために、基地局７００は、例えば、図１、または、図３のような構成をとっている。
なお、図９では、端末＃１１（９０１）は、基地局７００に対し、ビーム９２１のようなアンテナの指向性を向け、端末＃１２（９０２）は、基地局７００に対し、ビーム９２２のようなアンテナの指向性を向けているが、これに限ったものではない。
図９における楕円９９９は、基地局７００が２つの送信ビーム（または、変調信号）を送信した場合の端末の通信可能限界位置を示している。楕円９９９内に端末が存在していた場合、その端末は、基地局７００と通信が可能となる。比較として、図７で示した、「基地局が４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信した場合の端末の通信可能限界位置を示す楕円７９９」を図９に示している。
基地局は、送信ビームの数（または、送信する変調信号の数）によらず、平均送信電力の総和の上限は、ある値に定められている。このため、基地局が送信する送信ビームの数が多くなるに従い、端末の通信可能限界位置は、基地局から近い位置となる。したがって、図９に示すように、「基地局が４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能限界位置」を示す楕円７９９は、「基地局が２つの送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能限界位置」を示す楕円９９９より、基地局７００に近い位置となる。
図１０は、基地局と端末が図９の通信状態のとき、図９の基地局７００が送信する変調信号の状態の一例を示す図である。図１０（ａ）は横軸時間における端末＃１１宛ての変調信号のフレームの一例を示しており、図１０（ｂ）は横軸時間における端末＃１２宛ての変調信号のフレームの一例を示している。
図１０に示すように、端末＃１１宛てのシンボル群１００１、端末＃１２宛てのシンボル群１００２は、少なくとも時間軸における区間Ｔ２に各シンボル群が存在していることになる。そして、既に説明したように、端末＃１２宛てのシンボル群１００１、端末＃１２宛てのシンボル群１００２は、同一周波数（帯）を用いて、基地局から送信されることになる。
図１１は、基地局と各端末の通信のやりとりの例を示す図である。図１１（ａ）は、基地局が送信する送信信号の横軸時間における送信シンボルの例を示し、図１１（ｂ）は、端末が送信する送信信号の横軸時間における送信シンボルの例を示している。
例えば、図１１のように、まず、基地局は、基地局制御情報シンボル１１０１を送信する。このシンボルには、例えば、端末においてマッピングが既知であるＰＳＫ（Phase Shift Keying）のシンボルを含んでいるものとする。
端末は、基地局が送信した基地局制御情報シンボル１１０１を受信し、伝搬環境の推定（チャネル状態の推定）を行う。そして、端末は、チャネル状態の情報（例えば、ＣＳＩ：Channel State Information）を含む端末制御情報シンボル１１５１を送信する。あわせて、端末は、端末データシンボル１１５２を送信してもよい。
基地局は、端末が送信した端末制御情報シンボル１１５１、および、端末データシンボル１１５２を受信する。そして、基地局は、端末制御情報シンボル１１５１に含まれるチャネル状態の情報を取得し、この端末宛てに送信する送信信号を生成するための、乗算係数（例えば、図２の乗算部２０４＿１から２０４＿４で使用する乗算係数、または、図３の重みづけ合成部３０１で使用する重みづけ合成の係数）を求める。そして、基地局は、基地局制御情報シンボル１１０２、および、基地局データシンボル１１０３を送信する。このとき、基地局は、求めた乗算係数を用いて、送信ビームを生成することになる。
なお、基地局は、複数の端末と、図１１のようなシンボルのやりとりを行うことによって、各端末宛ての送信ビームを生成することになる。これにより、基地局は、例えば、図７、図９のような送信ビームを送信することになる。
なお、以降においても、基地局は、各端末に送信ビームを送信する際には、図１１のような端末とのやりとりを、各端末と行うことになる。ただし、図１１はあくまでも例であり、基地局が端末に送信した変調信号の伝搬環境状態の共有方法は、図１１の方法に限ったものではない。
図１２は、基地局と端末の状態の一例を示す図である。なお、図７、図９と同様の構成については、同一番号を付している。図７で説明したように、基地局７００は、同一時間、同一周波数（帯）を用いて、端末＃１（７０１）宛ての変調信号、端末＃２（７０２）宛ての変調信号、端末＃３（７０３）宛ての変調信号、端末＃４（７０４）宛ての変調信号を送信している状態を考える。したがって、基地局７００は、端末＃１（７０１）に対し、送信ビーム７１１のようなアンテナの指向性を向け、端末＃２（７０２）に対し、送信ビーム７１２のようなアンテナの指向性を向け、端末＃３（７０３）に対し、送信ビーム７１３のようなアンテナの指向性を向け、端末＃４（７０４）に対し、送信ビーム７１４のようなアンテナの指向性を向けているものとする。つまり、基地局７００は、４つの端末それぞれに対して、４つの送信ビームをそれぞれ向けている。この場合、４つの端末は、「基地局が４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信した場合の端末の通信可能な限界位置」を示す楕円７９９より内側に存在しているため、基地局７００は、端末＃１（７０１）、端末＃２（７０２）、端末＃３（７０３）、端末＃４（７０４）と通信が可能となる。
一方、端末＃１１（９０１）、端末＃１２（９０２）は、少なくとも「基地局が４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」を示す楕円７９９より外側に存在しているため、基地局７００は、端末＃１１（９０１）と端末＃１２（９０２）と通信を行っていないものとする。
図１３は、基地局と端末の状態の一例を示す図である。なお、図７、図９と同様の構成については、同一番号を付している。図７で説明したように、基地局７００は、同一時間、同一周波数（帯）を用いて、端末＃１（７０１）宛ての変調信号、端末＃２（７０２）宛ての変調信号、端末＃３（７０３）宛ての変調信号、端末＃４（７０４）宛ての変調信号を送信している状態を考える。したがって、基地局７００は、端末＃１（７０１）に対し、送信ビーム７１１のようなアンテナの指向性を向け、端末＃２（７０２）に対し、送信ビーム７１２のようなアンテナの指向性を向け、端末＃３（７０３）に対し、送信ビーム７１３のようなアンテナの指向性を向け、端末＃４（７０４）に対し、送信ビーム７１４のようなアンテナの指向性を向けているものとする。つまり、基地局７００は、４つの端末それぞれに対して、４つの送信ビームをそれぞれ向けている。この場合、基地局７００は、端末＃１（７０１）、端末＃２（７０２）、端末＃３（７０３）、端末＃４（７０４）と通信を行っているものとする。これらの４つの端末は、「基地局が４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」を示す楕円７９９より内側に存在しているため、基地局７００は、端末＃１（７０１）、端末＃２（７０２）、端末＃３（７０３）、端末＃４（７０４）と通信が可能となる。
このような状態から、基地局７００が、同一時間、同一周波数（帯）を用いて、端末＃１（７０１）宛ての変調信号、端末＃２（７０２）宛ての変調信号、端末＃３（７０３）宛ての変調信号、端末＃４（７０４）宛ての変調信号、端末＃１１（９０１）宛ての変調信号、端末＃１２（９０２）宛ての変調信号を送信することを考える。
図１４は、基地局７００が送信する変調信号の状態の一例を示す図である。図１４（ａ）は横軸時間における端末＃１宛ての変調信号のフレーム構成の一例を示し、図１４（ｂ）は横軸時間における端末＃２宛ての変調信号のフレーム構成の一例を示し、図１４（ｃ）は横軸時間における端末＃３宛ての変調信号のフレーム構成の一例を示し、図１４（ｄ）は横軸時間における端末＃４宛ての変調信号のフレーム構成の一例を示し、図１４（ｅ）は横軸時間における端末＃１１宛ての変調信号のフレーム構成の一例を示し、図１４（ｆ）は横軸時間における端末＃１２宛ての変調信号のフレーム構成の一例を示している。
図１４において、端末＃１宛てのシンボル群１４０１、端末＃２宛てのシンボル群１４０２、端末＃３宛てのシンボル群１４０３、端末＃４宛てのシンボル群１４０４、端末＃１１宛てのシンボル群１４０５、端末＃１２宛てのシンボル群１４０６が少なくとも区間Ｔ３に存在しているものとする。そして、端末＃１宛てのシンボル群１４０１、端末＃２宛てのシンボル群１４０２、端末＃３宛てのシンボル群１４０３、端末＃４宛てのシンボル群１４０４、端末＃１１宛てのシンボル群１４０５、端末＃１２宛てのシンボル群１４０６は、同一周波数（帯）を用いて基地局から送信される場合を考える。
図１３において、基地局７００が図１４に示す変調信号の送信を行った場合、基地局７００は、６つの送信ビームを送信することになる。前にも説明したように、図１３の楕円７９９は、「基地局が４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信した場合の端末の通信可能限界位置」を示している。基地局７００が、図１４に示す変調信号の送信を行い、６つの送信ビームを送信した場合の端末の通信可能な限界位置は、楕円７９９に比べて、基地局７００に近い位置となる。したがって、端末＃１（７０１）、端末＃２（７０２）、端末＃３（７０３）、端末＃４（７０４）、端末＃１１（９０１）、端末＃１２（９０２）のそれぞれ位置によっては、基地局７００と通信が困難な端末があらわれる可能性がある。
例えば、図１２のような状態を考えた場合、基地局７００からの距離が、「基地局が４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」を示す楕円７９９より遠い端末は、図７のような通信形態をとっている場合、基地局７００との通信が困難となる。
したがって、図７のような通信形態より、柔軟な通信を可能とする基地局の送信方法を適用し、通信距離範囲を広くすることが望まれる。
また、例えば、図１３のような状態、つまり、「基地局がある数の送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」内に、端末の数が送信ビームの数より多くある状態を考える。この状態において、端末すべてに対し、同一時間、同一周波数を用いて、変調信号を送信するように設定した場合、基地局が送信可能な平均送信電力の上限が設定されているため、すべての端末に対し、同一時間、同一周波数を用いて、変調信号を送信するのが困難なケースが発生する可能性がある。
このような課題に対し、効果のある送信方法について、以下では説明する。
図１５は、本実施の形態の基地局と端末の通信状態の例を示す図である。なお、図１５において、図７、図９と同様のものについては、同一番号を付し、その説明を省略する。
基地局７００は、端末＃１（７０１）宛ての送信ビーム７１１、端末＃２（７０２）宛ての送信ビーム７１２、端末＃３（７０３）宛ての送信ビーム７１３、端末＃４（７０４）宛ての送信ビーム７１４を、同一時間（時間ｔｔ１とする）、同一周波数（帯）を用いて送信する。その際、各端末は、基地局７００に対して、それぞれのビーム（ビーム７２１～７２４）を向ける指向性制御を行っても良い。また、基地局７００は、端末＃１１（９０１）宛ての送信ビーム１５１１、端末＃１２（９０２）宛ての送信ビーム１５１２を、同一時間（時間ｔｔ２とする）、同一周波数（帯）を用いて送信する。その際、端末＃１１（９０１）、端末＃１２（９０２）は、基地局７００に対して、それぞれ、ビーム１５２１、ビーム１５２２を向ける指向性制御を行っても良い。なお、時間ｔｔ１と時間ｔｔ２は異なる時間であるものとする。
上記とは、別の方法について説明する。
基地局７００は、端末＃１（７０１）宛ての送信ビーム７１１、端末＃２（７０２）宛ての送信ビーム７１２、端末＃３（７０３）宛ての送信ビーム７１３、端末＃４（７０４）宛ての送信ビーム７１４を、同一時間、同一周波数（帯）（周波数（帯）ｆｆ１）を用いて送信する。その際、各端末は、基地局７００に対して、それぞれのビーム（ビーム７２１～７２４）を向ける指向性制御を行っても良い。また、基地局７００は、端末＃１１（９０１）宛ての送信ビーム１５１１、端末＃１２（９０２）宛ての送信ビーム１５１２を、同一時間、同一周波数（帯）（周波数（帯）ｆｆ２）を用いて送信する。その際、端末＃１１（９０１）、端末＃１２（９０２）は、基地局７００に対して、それぞれ、ビーム１５２１、ビーム１５２２を向ける指向性制御を行っても良い。なお、周波数（帯）ｆｆ１と周波数（帯）ｆｆ２は、異なる周波数（帯）であるものとする。
このように、基地局７００は、４つの送信ビームを送信する際に、端末＃１（７０１）宛ての送信ビーム、端末＃２（７０２）宛ての送信ビーム、端末＃３（７０３）宛ての送信ビーム、端末＃４（７０４）宛ての送信ビームを送信する。この場合、端末＃１（７０１）、端末＃２（７０２）、端末＃３（７０３）、端末＃４（７０４）は、「基地局が４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」を示す楕円７９９より内側に存在しているため、基地局７００は、端末＃１（７０１）、端末＃２（７０２）、端末＃３（７０３）、端末＃４（７０４）と通信が可能となる。そして、基地局７００は、２つの送信ビームを送信する際に、端末＃１１（９０１）宛ての送信ビーム、端末＃１２（９０２）宛ての送信ビームを送信する。そして、端末＃１１（９０１）、端末＃１２（９０２）は、「基地局が２つの送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」を示す楕円９９９より内側に存在しているため、基地局７００は、端末＃１１（９０１）、端末＃１２（９０２）と通信が可能となる。
図１５の別の例を説明する。
図１６は、基地局１６００の「通信可能な限界位置」を示す図である。図１６には、基地局１６００の配置に対し、複数の「通信可能な限界位置」を示す楕円が示されている。
楕円１６５１は、「基地局が１６個の送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」である。楕円１６５１の内側では、条件を満たせば通信が可能である。
楕円１６５２は、「基地局が８つの送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」である。楕円１６５２の内側では、条件を満たせば通信が可能である。
楕円１６５３は、「基地局が４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」である。楕円１６５３の内側では、条件を満たせば通信が可能である。
楕円１６５４は、「基地局が２つの送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」である。楕円１６５４の内側では、条件を満たせば通信が可能である。
楕円１６５５は、「基地局が１つの送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」である。楕円１６５５の内側では、条件を満たせば通信が可能である。
図１７は、基地局が送信する、「一つ以上の送信ビーム（または、変調信号）のフレーム構成」の第１の例を示す図である。図１７に示す例は、図１６に示すような５つの通信可能な限界位置が設定されている場合の例である。
図１７において、横軸は時間である。１７０１＿１は第１フレーム、１７０１＿２は第２フレーム、１７０１＿３は第３フレーム、１７０１＿４は第４フレーム、１７０１＿５は第５フレームである。第１フレーム（１７０１＿１）、第２フレーム（１７０１＿２）、第３フレーム（１７０１＿３）、第４フレーム（１７０１＿４）、および第５フレーム（１７０１＿５）は、時間分割多重（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）されているものとする。
このとき、第１フレーム（１７０１＿１）は、「基地局が最大１６個の送信ビーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５１の内側のエリアに対応する通信可能エリアを実現している。
第２フレーム（１７０１＿２）は、「基地局が最大８つの送信ビーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５２の内側のエリアに対応する通信可能エリアを実現している。
第３フレーム（１７０１＿３）は、「基地局が最大４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５３の内側のエリアに対応する通信可能のエリアを実現している。
第４フレーム（１７０１＿４）は、「基地局が最大２つの送信ビーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５４の内側のエリアに対応する通信可能エリアを実現している。
第５フレーム（１７０１＿５）は、「基地局が１つの送信ビーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５５の内側のエリアに対応する通信可能エリアを実現している。
そして、第１フレーム（１７０１＿１）は時間区間ｔ１に存在しており、第２フレーム（１７０１＿２）は時間区間ｔ２に存在しており、第３フレーム（１７０１＿３）は時間区間ｔ３に存在しており、第４フレーム（１７０１＿４）は時間区間ｔ４に存在しており、第５フレーム（１７０１＿５）は時間区間ｔ５に存在している。
このとき、時間区間ｔ１、時間区間ｔ２、時間区間ｔ３、時間区間ｔ４、時間区間ｔ５は、固定の時間区間であってもよいし、都度、時間区間を設定可能であってもよい。例えば、基地局が通信を行う端末の数、端末の位置などによって、各時間区間を設定してもよい。
なお、図１７では、第１フレーム（１７０１＿１）、第２フレーム（１７０１＿２）、第３フレーム（１７０１＿３）、第４フレーム（１７０１＿４）、第５フレーム（１７０１＿５）は連続的に配置している。なお、第１フレーム（１７０１＿１）、第２フレーム（１７０１＿２）、第３フレーム（１７０１＿３）、第４フレーム（１７０１＿４）、第５フレーム（１７０１＿５）の送信する順番は、図１７に限ったものではなく、また、適宜、フレームの送信順番は変更してもよい。
図１７において、例えば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）などのマルチキャリア伝送方式を用いてもよい。シングルキャリア伝送方式であってもよい。したがって、周波数軸に複数のシンボルが存在していてもよい。
図１８は、基地局が送信する、「一つ以上の送信ビーム（または、変調信号）のフレーム構成」の第２の例を示す図である。図１８に示す例は、図１６に示すような５つの通信可能な限界位置が設定されている場合の例である。
図１８において、横軸は時間であり、１７０１＿１は第１フレーム、１７０１＿２は第２フレーム、１７０１＿３は第３フレーム、１７０１＿４は第４フレーム、１７０１＿５は第５フレームである。第１フレーム（１７０１＿１）、第２フレーム（１７０１＿２）、第３フレーム（１７０１＿３）、第４フレーム（１７０１＿４）、および第５フレーム（１７０１＿５）は、時間分割多重（ＴＤＭ）されているものとする。
このとき、第１フレーム（１７０１＿１）は、「基地局が最大１６個の送信ビーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５１の内側のエリアに対応する通信可能エリアを実現している。
第２フレーム（１７０１＿２）は、「基地局が最大８つの送信ビーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５２の内側のエリアに対応する通信可能エリアを実現している。
第３フレーム（１７０１＿３）は、「基地局が最大４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５３の内側のエリアに対応する通信可能のエリアを実現している。
第４フレーム（１７０１＿４）は、「基地局が最大２つの送信ビーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５４の内側のエリアに対応する通信可能エリアを実現している。
第５フレーム（１７０１＿５）は、「基地局が１つの送信ビーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５５の内側のエリアに対応する通信可能エリアを実現している。
そして、第１フレーム（１７０１＿１）は時間区間ｔ１に存在しており、第２フレーム（１７０１＿２）は時間区間ｔ２に存在しており、第３フレーム（１７０１＿３）は時間区間ｔ３に存在しており、第４フレーム（１７０１＿４）は時間区間ｔ４に存在しており、第５フレーム（１７０１＿５）は時間区間ｔ５に存在している。
このとき、時間区間ｔ１、時間区間ｔ２、時間区間ｔ３、時間区間ｔ４、時間区間ｔ５は、固定の時間区間であってもよいし、都度、時間区間を設定可能であってもよい。例えば、基地局が通信を行う端末の数、端末の位置などによって、各時間区間を設定してもよい。
なお、図１８では、第１フレーム（１７０１＿１）、第２フレーム（１７０１＿２）、第３フレーム（１７０１＿３）、第４フレーム（１７０１＿４）、第５フレーム（１７０１＿５）は離散的に配置している。なお、第１フレーム（１７０１＿１）、第２フレーム（１７０１＿２）、第３フレーム（１７０１＿３）、第４フレーム（１７０１＿４）、第５フレーム（１７０１＿５）の送信する順番は、図１８に限ったものではなく、また、適宜、フレームの送信順番は変更してもよい。
図１８において、例えば、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送方式を用いてもよい。シングルキャリア伝送方式であってもよい。したがって、周波数軸に複数のシンボルが存在していてもよい。
なお、図１７、図１８において、「フレーム」以外に、「制御情報シンボル（データシンボルを復調・復号するのに必要となるシンボル）」、「伝搬路の変動を推定する・信号を検出する・周波数同期を行う・時間同期を行う・周波数オフセットを推定するパイロットシンボル・リファレンスシンボル・プリアンブル」などのシンボルが存在していてもよい。また、他のシンボルが含まれていてもよい。制御情報シンボルを用いて送信する情報としては、例えば、「データシンボルを生成するために用いた変調方式の情報、誤り訂正符号のブロック長（符号長）・符号化率の情報、データシンボルのビット長、端末が基地局とリンクするために必要な情報」などがあげられる。
基地局が図１７、図１８のようなフレーム構成で送信ビームを送信することで、基地局が同一周波数、同一時間に複数の送信ビームを送信しているため、データの伝送効率が向上するという効果を得ることができる。また、「基地局は送信ビームの数（または、送信する変調信号の数）によらず、平均送信電力の総和の上限はある一定に定められている」という条件のもと、基地局の端末との通信限界の距離を広くすることができるという効果を得ることができる。
なお、図１７、図１８に示した基地局のフレーム構成はあくまでも一例である。
例えば、フレームがλ個（λは２以上の整数）以上存在し、ｉは１以上λ以下の整数とし、ｊは１以上λ以下の整数とする。そして第ｉフレームは、「基地局が最大ｈｉ個の送信ビーム（または、変調信号）を送信するフレーム」であり、第ｊフレームは、「基地局が最大ｈｊ個の送信ビーム（または、変調信号）を送信するフレーム」であるとする。この場合、フレーム構成において、ｉ≠ｊおよびｈｉ≠ｈｊが成立するｉ、ｊが存在すればよい。
または、フレームがλ個（λは２以上の整数）以上存在し、ｉは１以上λ以下の整数とし、ｊは１以上λ以下の整数とする。そして、第ｉフレームは、「基地局が最大ｈｉ個の送信ビーム（または、変調信号）を送信するフレーム」であり、第ｊフレームは、「基地局が最大ｈｊ個の送信ビーム（または、変調信号）を送信するフレーム」であるとする。この場合、フレーム構成は、ｉ≠ｊを満たすすべてのｉ、すべてのｊで「ｈｉ≠ｈｊ」が成立するとすればよい。
図１９Ａは、各フレーム（第１フレーム１７０１＿１から第５フレーム１７０１＿５）を構成する送信ビームの一例を示す図である。図１９Ｂは、各フレーム（第１フレーム１７０１＿１から第５フレーム１７０１＿５）を構成するストリームの一例を示す図である。
図１９Ａは、図１７、図１８における第ｉフレームの送信ビームの構成を示しており、図１９Ａの（１）の横軸は時間であり、１９０１＿１は第ｉフレームの送信ビーム＃１のシンボル群を示している。図１９Ａの（２）の横軸は時間であり、１９０１＿２は第ｉフレームの送信ビーム＃２のシンボル群を示している。同様に、図１９Ａの（ｕｉ）の横軸は時間であり、１９０１＿ｕｉは第ｉフレームの送信ビーム＃ｕｉのシンボル群を示している。
図１７、図１８の第１フレーム１７０１の場合、ｕ１は０以上１６以下の整数であり、ｕ１が１以上の場合、送信ビーム＃１から送信ビーム＃ｕ１のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ１が０の場合、送信ビームは存在しない。同様に、図１７、図１８の第２フレーム１７０２の場合、ｕ２は０以上８以下の整数であり、ｕ２が１以上の場合、送信ビーム＃１から送信ビーム＃ｕ２のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ２が０の場合、送信ビームは存在しない。図１７、図１８の第３フレーム１７０３の場合、ｕ３は０以上４以下の整数であり、ｕ３が１以上の場合、送信ビーム＃１から送信ビーム＃ｕ３のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ３が０の場合、送信ビームは存在しない。図１７、図１８の第４フレーム１７０４の場合、ｕ４は０以上２以下の整数であり、ｕ４が１以上の場合、送信ビーム＃１から送信ビーム＃ｕ４のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ４が０の場合、送信ビームは存在しない。図１７、図１８の第５フレーム１７０５の場合、ｕ５は０以上１以下の整数であり、ｕ５が１以上の場合、送信ビーム＃１から送信ビーム＃ｕ５のシンボル群が存在することになる。ｕ５が０の場合、送信ビームは存在しない。
そして、図１９Ａにおいて、第ｉフレームの送信ビーム＃１のシンボル群１９０１＿１、第ｉフレームの送信ビーム＃２のシンボル群１９０１＿２、・・・、第ｉフレームの送信ビーム＃ｕｉのシンボル群１９０１＿ｕｉは、時間区間Ｔ４に存在しており、同一周波数を用いて基地局が送信するシンボル群である。
本実施の形態におけるフレームは、上記で説明した各送信ビーム（または変調信号）のシンボル群を割り当てるためのサブフレームを有していてもよい。また、フレームは、サブフレームを有していない場合もある。次に、フレームにおけるサブフレームの構成について説明する。
図２０は、第ｉフレームにおけるサブフレームの構成の第１の例を示す図。図２０に示す第ｉフレームは、図１７、図１８などを用いて説明した第ｉフレームである。
図２０において、横軸は時間である。また、第ｉフレームは、第ｉフレームのサブフレーム＃１（２００１＿１）、第ｉフレームのサブフレーム＃２（２００１＿２）、・・・、第ｉフレームのサブフレーム＃ｖｉ（２００１＿ｖｉ）から構成されている。つまり、第ｉフレームは、ｖｉ個のサブフレームから構成されているものとする。なお、図２０は、サブフレームが時間分割多重（ＴＤＭ）されている例である。また、ｖｉは１以上の整数とする。そして、ｖｉの値は、ｉの値ごとに個別に設定されるものとする。ｖｉの値は、時間により変更してもよい。
この場合、既に説明したように、第ｉフレームは、「基地局が最大ｈｉ個の送信ビーム（または、変調信号）を送信するフレーム」であるものとする。図２０の、各第ｉフレームのサブフレームでは、送信ビーム（または、変調信号）の数は、個別に設定可能であるものとする。ただし、各サブフレームの送信ビーム（または、変調信号）の数は、最大ｈｉ個の条件を満たすものとする。したがって、第ｉフレームのサブフレーム＃ｋ（ｋは１以上ｖｉ以下の整数）の「送信ビーム（または、変調信号）の数」をｂｋ（ｂｋは０以上の整数）とすると、ｂｋは０以上（または１以上）ｈｉ以下の整数となる。
以上のように、第ｉフレームがサブフレームで構成することを述べたが、実施の方法の例とその効果について、図２１を用いて説明する。
図２１は、本実施の形態の基地局と端末の通信状態の例を示す図である。図２１において、図７、図９、図１５と同様の構成については、同一番号を付し、その説明を省略する。図２１において、図１５と異なる点は、「基地局が４つの送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」を示す楕円７９９より外側、かつ、「基地局が２つの送信ビーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」を示す楕円９９９より内側に端末＃２１（２１０１）、端末＃２２（２１０２）、端末＃２３（２１０３）、端末＃２４（２１０４）が存在している点である。
図２１の場合、送信ビーム（または、変調信号）の数と通信限界位置の関係から、例えば、基地局７００が６つの送信ビーム（または、変調信号）を用いて、端末＃１１（９０１）、端末＃１２（９０２）端末＃２１（２１０１）、端末＃２２（２１０２）、端末＃２３（２１０３）、端末＃２４（２１０４）と通信を行うのは困難となる。
つまり、第ｉフレームをサブフレームによる分割を行わない場合、端末＃１１（９０１）および端末＃１２（９０２）が基地局７００との通信を完了しないと、端末＃２１（２１０１）、端末＃２２（２１０２）、端末＃２３（２１０３）、端末＃２４（２１０４）は基地局７００と通信を行うことが困難となる。
一方で、第ｉフレームをサブフレームによる分割を行う場合、例えば、第ｉフレームを３つのサブフレーム（「サブフレーム１」、「サブフレーム２」、「サブフレーム３」と呼ぶ）に分割する場合、基地局７００は、「サブフレーム１」の第１の送信ビームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム１」の第２の送信ビームにより端末＃１２（９０２）と通信を行い、「サブフレーム２」の第１の送信ビームにより端末＃２１（２１０１）と通信を行い、「サブフレーム２」の第２の送信ビームにより端末＃２２（２１０２）と通信を行い、「サブフレーム３」の第１の送信ビームにより端末＃２３（２１０３）と通信を行い、「サブフレーム３」の第２の送信ビームにより端末＃２４（２１０４）と通信を行う。これにより、基地局７００は、端末＃１１（９０１）、端末＃１２（９０２）、端末＃２１（２１０１）、端末＃２２（２１０２）、端末＃２３（２１０３）、端末＃２４（２１０４）と通信を行うことが可能となる。
なお、第ｉフレームの各サブフレームの送信ビームに対して端末を割り当てる際の割り当ての方法は、上述の説明に限ったものではない。
図２１のような状態において、例えば、「ある端末」に対して、以下で説明するように複数のサブフレーム、複数の送信ビームを割り当ててもよい。
例えば、基地局７００は、「サブフレーム１」の第１の送信ビームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム１」の第２の送信ビームにより端末＃１２（９０２）と通信を行い、「サブフレーム２」の第１の送信ビームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム２」の第２の送信ビームにより端末＃２２（２１０２）と通信を行い、「サブフレーム３」の第１の送信ビームにより端末＃２３（２１０３）と通信を行い、「サブフレーム３」の第２の送信ビームにより端末＃２４（２１０４）と通信を行い、「サブフレーム４」の第１の送信ビームにより端末＃２１（２１０１）と通信を行う。つまり、この場合、端末＃１１（９０１）に複数のサブフレームを割り当てている。
また、例えば、基地局７００は、「サブフレーム１」の第１の送信ビームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム１」の第２の送信ビームにより端末＃１２（９０２）と通信を行い、「サブフレーム２」の第１の送信ビームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム２」の第２の送信ビームにより端末＃２２（２１０２）と通信を行い、「サブフレーム３」の第１の送信ビームにより端末＃２３（２１０３）と通信を行い、「サブフレーム３」の第２の送信ビームにより端末＃２４（２１０４）と通信を行い、「サブフレーム４」の第１の送信ビームにより端末＃２１（２１０１）と通信を行い、「サブフレーム４」の第２の送信ビームについても端末２１（２１０１）と通信を行う。つまり、この場合、端末＃１１（９０１）に複数のサブフレームを割り当てており、また、端末＃２１（２１０１）に複数の送信ビームを割り当てている。
また、例えば、基地局７００は、「サブフレーム１」の第１の送信ビームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム１」の第２の送信ビームにより端末＃１２（９０２）と通信を行い、「サブフレーム２」の第１の送信ビームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム２」の第２の送信ビームにより端末＃２２（２１０２）と通信を行い、「サブフレーム３」の第１の送信ビームにより端末＃２３（２１０３）と通信を行い、「サブフレーム３」の第２の送信ビームにより端末＃２４（２１０４）と通信を行い、「サブフレーム４」の第１の送信ビームにより端末＃２１（２１０１）と通信を行い、「サブフレーム４」の第２の送信ビームについても端末２１（２１０１）と通信を行い、「サブフレーム５」の第１の送信ビームについても端末（２１０１）と通信を行う。つまり、この場合、端末＃１１（９０１）に複数のサブフレームを割り当てており、また、端末＃２１（２１０１）に複数のサブフレームおよび複数の送信ビームを割り当てている。
図２２は、第ｉフレームにおけるサブフレームの構成の第２の例を示す図である。図２２に示す第ｉフレームは、図１７、図１８などを用いて説明した第ｉフレームである。
前提の説明として、図１９Ｂについて説明する。図１９Ｂは、図１７、図１８の各フレーム（第１フレーム１７０１＿１から第５フレーム１７０１＿５）を構成するストリームの一例を示す図である。
図１９Ｂは、図１７、図１８における第ｉフレームのストリームの構成を示しており、図１９Ｂの（１）の横軸は時間であり、１９０１Ｂ＿１は第ｉフレームのストリーム＃１のシンボル群を示している。図１９Ｂの（２）の横軸は時間であり、１９０１Ｂ＿２は第ｉフレームのストリーム＃２のシンボル群を示している。同様に、図１９Ｂの（ｉ）の横軸は時間であり、１９０１Ｂ＿ｕｉは第ｉフレームのストリーム＃ｕｉのシンボル群を示している。
図１７、図１８の第１フレーム１７０１の場合、ｕ１は０以上１６以下の整数であり、ｕ１が１以上の場合、ストリーム＃１からストリーム＃ｕ１のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ１が０の場合、ストリームは存在しない。同様に、図１７、図１８の第２フレーム１７０２の場合、ｕ２は０以上８以下の整数であり、ｕ２が１以上の場合、ストリーム＃１からストリーム＃ｕ２のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ２が０の場合、ストリームは存在しない。図１７、図１８の第３フレーム１７０３の場合、ｕ３は０以上４以下の整数であり、ｕ３が１以上の場合、ストリーム＃１からストリーム＃ｕ３のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ３が０の場合、ストリームは存在しない。図１７、図１８の第４フレーム１７０４の場合、ｕ４は０以上２以下の整数であり、ｕ４が１以上の場合、ストリーム＃１からストリーム＃ｕ４のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ４が０の場合、ストリームは存在しない。図１７、図１８の第５フレーム１７０５の場合、ｕ５は０以上１以下の整数であり、ｕ５が１以上の場合、ストリーム＃１からストリーム＃ｕ５のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ５が０の場合、ストリームは存在しない。
そして、図１９Ｂにおいて、第ｉフレームのストリーム＃１のシンボル群１９０１Ｂ＿１、第ｉフレームのストリーム＃２のシンボル群１９０１Ｂ＿２、・・・、第ｉフレームのストリーム＃ｕｉのシンボル群１９０１Ｂ＿ｕｉは、時間区間Ｔ４に存在しており、同一周波数を用いて基地局が送信するシンボル群である。
図２２において、横軸は時間、縦軸は周波数（キャリアまたはサブキャリア）である。図２２では、例えば、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送を用いている場合を想定しており、周波数方向にシンボルが存在しているものとする。
図２２に示すように、第ｉフレームは、第ｉフレームのサブフレーム＃１（２２０１＿１）、第ｉフレームのサブフレーム＃２（２２０１＿２）、・・・、第ｉフレームのサブフレーム＃ｖｉ（２２０１＿ｖｉ）から構成されているものとする。つまり、第ｉフレームは、ｖｉ個のサブフレームから構成されているものとする。なお、図２２は、サブフレームが周波数分割多重（ＦＤＭ：Frequency Division Multiplexing）されている例である。また、ｖｉは１以上の整数とする。そして、ｖｉの値は、ｉの値ごとに個別に設定されるものとする。ｖｉの値は、時間により変更してもよい。
なお、サブフレームの使用方法については、図２０、図２１を用いて説明した場合と同様に考えることになる。つまり、サブフレームは、一つ以上のストリーム（または、変調信号）により構成され、サブフレーム、ストリームごとに端末を割り当てればよい。これにより、図２０、図２１を用いて説明したときと同様の効果を得ることができる。
このとき、サブフレームごとに異なるビームフォーミングを行ってもよい。つまり、図２２のサブフレームごとに送信ビームを生成してもよい。また、ストリームごとに送信ビームを生成してもよい。
図２３は、第ｉフレームにおけるサブフレームの構成の第３の例を示す図である。図２３に示す第ｉフレームは、図１７、図１８などを用いて説明した第ｉフレームである。
図２３において、横軸は時間、縦軸は周波数（キャリアまたはサブキャリア）である。図２３では、例えば、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送を用いている場合を想定しており、周波数方向にシンボルが存在しているものとする。
図２３に示すように、第ｉフレームは、第ｉフレームのサブフレーム＃１（２３０１＿１）、第ｉフレームのサブフレーム＃２（２３０１＿２）、第ｉフレームのサブフレーム＃３（２３０１＿３）、第ｉフレームのサブフレーム＃４（２３０１＿４）、第ｉフレームのサブフレーム＃５（２３０１＿５）、第ｉフレームのサブフレーム＃６（２３０１＿６）、・・・、第ｉフレームのサブフレーム＃ｖｉ（２３０１＿ｖｉ）から構成されている。つまり、第ｉフレームは、ｖｉ個のサブフレームから構成されているものとする。なお、図２３の例では、第ｉフレームのサブフレーム＃１と第ｉフレームのサブフレーム＃２は時間分割多重されており、さらに、他のサブフレームは周波数および時間で構成された領域により分割多重されている。また、ｖｉは１以上の整数とする。そして、ｖｉの値は、ｉの値ごとに個別に設定されるものとする。ｖｉの値は、時間により変更してもよい。
なお、サブフレームの使用方法については、図２２を用いて説明したときと同様である。つまり、サブフレームは、一つ以上のストリーム（または、変調信号）により構成され、サブフレーム、ストリームごとに端末を割り当てればよい。これにより、図２０、図２１を用いて説明したときと同様の効果を得ることができる。
このとき、サブフレームごとに異なるビームフォーミングを行ってもよい。つまり、図２３のサブフレームごとに送信ビームを生成してもよい。また、ストリームごとに送信ビームを生成してもよい。
図２４は、第ｉフレームにおけるサブフレームの構成の第４の例を示す図である。図２４に示す第ｉフレームは、図１７、図１８などを用いて説明した第ｉフレームである。
図２４において、横軸は時間、縦軸は周波数（キャリアまたはサブキャリア）である。図２４では、例えば、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送を用いている場合を想定しており、周波数方向にシンボルが存在しているものとする。
図２４に示すように、第ｉフレームは、第ｉフレームのサブフレーム＃１（２４０１＿１）、第ｉフレームのサブフレーム＃２（２４０１＿２）、第ｉフレームのサブフレーム＃３（２４０１＿３）、第ｉフレームのサブフレーム＃４（２４０１＿４）、第ｉフレームのサブフレーム＃５（２４０１＿５）、・・・、第ｉフレームのサブフレーム＃ｖｉ（２４０１＿ｖｉ）から構成されている。つまり、第ｉフレームは、ｖｉ個のサブフレームから構成されているものとする。なお、図２４の例では、第ｉフレームのサブフレーム＃２と第ｉフレームのサブフレーム＃ｖｉは周波数分割多重されており、さらに、他のサブフレームは、周波数および時間で構成された領域により分割多重されている。また、ｖｉは１以上の整数とする。そして、ｖｉの値は、ｉの値ごとに個別に設定されるものとする。ｖｉの値は、時間により変更してもよい。
なお、サブフレームの使用方法については、図２２を用いて説明したときと同様である。つまり、サブフレームは、一つ以上のストリーム（または、変調信号）により構成され、サブフレーム、ストリームごとに端末を割り当てればよい。これにより、図２０、図２１を用いて説明したときと同様の効果を得ることができる。
このとき、サブフレームごとに異なるビームフォーミングを行ってもよい。つまり、図２２のサブフレームごとに送信ビームを生成してもよい。また、ストリームごとに送信ビームを生成してもよい。
図２５は、第ｉフレームにおけるサブフレームの構成の第５の例を示す図である。図２５に示す第ｉフレームは、図１７、図１８などを用いて説明した第ｉフレームである。
図２５において、横軸は時間、縦軸は周波数（キャリアまたはサブキャリア）である。図２５では、例えば、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送を用いている場合を想定しており、周波数方向にシンボルが存在しているものとする。
図２５に示すように、第ｉフレームは、第ｉフレームのサブフレーム＃１（２５０１＿１）、第ｉフレームのサブフレーム＃２（２５０１＿２）、第ｉフレームのサブフレーム＃３（２５０１＿３）、第ｉフレームのサブフレーム＃４（２５０１＿４）、第ｉフレームのサブフレーム＃５（２５０１＿５）、・・・、第ｉフレームのサブフレーム＃（ｖｉ－１）（２５０１＿（ｖｉ－１））、第ｉフレームのサブフレーム＃ｖｉ（２５０１＿ｖｉ）から構成されている。つまり、第ｉフレームは、ｖｉ個のサブフレームから構成されているものとする。なお、図２５の例では、サブフレームは、周波数および時間で構成された領域により分割多重されている。また、ｖｉは１以上の整数とする。そして、ｖｉの値は、ｉの値ごとに個別に設定されるものとする。ｖｉの値は、時間により変更してもよい。
なお、サブフレームの使用方法については、図２２を用いて説明したときと同様である。つまり、サブフレームは、一つ以上のストリーム（または、変調信号）により構成され、サブフレーム、ストリームごとに端末を割り当てればよい。これにより、図２０、図２１を用いて説明したときと同様の効果を得ることができる。
このとき、サブフレームごとに異なるビームフォーミングを行ってもよい。つまり、図２５のサブフレームごとに送信ビームを生成してもよい。また、ストリームごとに送信ビームを生成してもよい。
以上の説明では、図１７、図１８に示したような、時間分割されているフレームにおける、各フレームの構成について説明してきた。次に、周波数分割されているフレームについて説明する。
図２６は、基地局が送信する、「一つ以上のストリーム（または、変調信号）のフレーム構成」のの例を示す図である。図２６に示す例は、図１６に示すような５つの通信可能な限界位置が設定されている場合の例である。
図２６において、横軸は時間、縦軸は周波数（キャリア）である。そして、２６０１＿１は第１フレーム、２６０１＿２は第２フレーム、２６０１＿３は第３フレーム、２６０１＿４は第４フレーム、２６０１＿５は第５フレームである。第１フレーム（２６０１＿１）、第２フレーム（２６０１＿２）、第３フレーム（２６０１＿３）、第４フレーム（２６０１＿４）、および第５フレーム（２６０１＿５）は、周波数分割多重（ＦＤＭ）されているものとする。したがって、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送時に基づいている。
このとき、第１フレーム（２６０１＿１）は、「基地局が最大１６個のストリーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５１の内側のエリアに対応する通信可能エリアを実現している。
第２フレーム（２６０１＿２）は、「基地局が最大８つのストリーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５２の内側のエリアに対応する通信可能エリアを実現している。
第３フレーム（２６０１＿３）は、「基地局が最大４つのストリーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５３の内側のエリアに対応する通信可能のエリアを実現している。
第４フレーム（２６０１＿４）は、「基地局が最大２つのストリーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５４の内側のエリアに対応する通信可能エリアを実現している。
第５フレーム（２６０１＿５）は、「基地局が１つのストリーム（または、変調信号）を送信するためのフレーム」である。このフレームを用いて、図１６の楕円１６５５の内側のエリアに対応する通信可能エリアを実現している。
そして、第１フレーム（２６０１＿１）は周波数区間Ｆ１に存在しており、第２フレーム（２６０１＿２）は周波数区間Ｆ２に存在しており、第３フレーム（２６０１＿３）は周波数区間Ｆ３に存在しており、第４フレーム（２６０１＿４）は周波数区間Ｆ４に存在しており、第５フレーム（２６０１＿５）は周波数区間Ｆ５に存在している。
このとき、周波数区間Ｆ１、周波数区間Ｆ２、周波数区間Ｆ３、周波数区間Ｆ４、周波数区間Ｆ５は、固定の周波数区間であってもよいし、都度、周波数区間を設定可能であってもよい。例えば、基地局が通信を行う端末の数、端末の位置などによって、各周波数区間を設定してもよい。
なお、第１フレーム（２６０１＿１）、第２フレーム（２６０１＿２）、第３フレーム（２６０１＿３）、第４フレーム（２６０１＿４）、第５フレーム（２６０１＿５）の周波数軸における配置の順番は、図２６に限ったものではなく、また、適宜、フレームの配置位置は変更してもよい。
基地局が図２６のようなフレーム構成でストリームを送信することで、基地局が同一周波数、同一時間に複数の送信ビームを送信しているため、データの伝送効率が向上するという効果を得ることができる。また、「基地局はストリームの数（または、送信する変調信号の数）によらず、平均送信電力の総和の上限はある一定に定められている」という条件のもと、基地局の端末との通信限界の距離を広くすることができるという効果を得ることができる。
なお、図２６に示した基地局のフレーム構成はあくまでも一例である。
例えば、フレームがλ個（λは２以上の整数）以上存在し、ｉは１以上λ以下の整数とし、ｊは１以上λ以下の整数とする。そして、ｉ≠ｊとしたとき、第ｉフレームは、「基地局が最大ｈｉ個のストリーム（または、変調信号）を送信するフレーム」であり、第ｊフレームは、「基地局が最大ｈｊ個のストリーム（または、変調信号）」を送信するフレーム」であるとする。この場合、フレーム構成において、ｉ≠ｊおよびｈｉ≠ｈｊが成立するｉ、ｊが存在すればよい。
または、フレームがλ個（λは２以上の整数）以上存在し、ｉは１以上λ以下の整数とし、ｊは１以上λ以下の整数とする。そして、第ｉフレームは、「基地局が最大ｈｉ個のストリーム（または、変調信号）を送信するフレーム」であり、第ｊフレームは、「基地局が最大ｈｊ個のストリーム（または、変調信号）」を送信するフレーム」であるものとする。この場合、フレーム構成は、ｉ≠ｊを満たすすべてのｉ、すべてのｊで「ｈｉ≠ｈｊ」が成立するとすればよい。
次に、図２６に示したフレームにおけるストリームの一例について、図１９Ｂを用いて説明する。
図１９Ｂは、図２各フレーム（第１フレーム２６０１＿１から第５フレーム２６０１＿５）を構成するストリームの一例を示している。なお、ストリームごとにデータを伝送することが可能であるものとする。例えば、第１ストリームと第２ストリームがあった場合、第１ストリームで第１のデータを伝送し、第２ストリームで第２のデータを伝送することが可能であるものとする。
図１９Ｂは、図２６における第ｉフレームのストリームの構成を示しており、図１９Ｂの（１）の横軸は時間であり、１９０１Ｂ＿１は第ｉフレームのストリーム＃１のシンボル群を示している。図１９Ｂの（２）の横軸は時間であり、１９０１Ｂ＿２は第ｉフレームのストリーム＃２のシンボル群を示している。同様に、図１９Ｂの（ｉ）の横軸は時間であり、１９０１Ｂ＿ｕｉは第ｉフレームのストリーム＃ｕｉのシンボル群を示している。
図２６の第１フレーム２６０１の場合、ｕ１は０以上１６以下の整数であり、ｕ１が１以上の場合、ストリーム＃１からストリーム＃ｕ１のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ１が０の場合、ストリームは存在しない。同様に、図２６の第２フレーム２６０２の場合、ｕ２は０以上８以下の整数であり、ｕ２が１以上の場合、ストリーム＃１からストリーム＃ｕ２のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ２が０の場合、ストリームは存在しない。図２６の第３フレーム２６０３の場合、ｕ３は０以上４以下の整数であり、ｕ３が１以上の場合、ストリーム＃１からストリーム＃ｕ３のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ３が０の場合、ストリームは存在しない。図２６の第４フレーム２６０４の場合、ｕ４は０以上２以下の整数であり、ｕ４が１以上の場合、ストリーム＃１からストリーム＃ｕ４のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ４が０の場合、ストリームは存在しない。図２６の第５フレーム２６０５の場合、ｕ５は０以上１以下の整数であり、ｕ５が１以上の場合、ストリーム＃１からストリーム＃ｕ５のシンボル群が存在することになる。なお、ｕ５が０の場合、ストリームは存在しない。
そして、図１９Ｂにおいて、第ｉフレームのストリーム＃１のシンボル群１９０１Ｂ＿１、第ｉフレームのストリーム＃２のシンボル群１９０１Ｂ＿２、・・・、第ｉフレームのストリーム＃ｕｉのシンボル群１９０１Ｂ＿ｕｉは、時間区間Ｔ４に存在しており、同一周波数を用いて基地局が送信するシンボル群である。
次に、図２６に示したフレームにおけるサブフレームの構成について、図２０を用いて説明する。図２０は、図２６などを用いて説明した第ｉフレームにおけるサブフレームの構成の一例を示している。
図２０において、横軸は時間である。また、第ｉフレームは、第ｉフレームのサブフレーム＃１（２００１＿１）、第ｉフレームのサブフレーム＃２（２００１＿２）、・・・、第ｉフレームのサブフレーム＃ｖｉ（２００１＿ｖｉ）から構成されている。つまり、第ｉフレームは、ｖｉ個のサブフレームから構成されているものとする。なお、図２０は、サブフレームが時間分割多重（ＴＤＭ）されている例である。また、ｖｉは１以上の整数とする。そして、ｖｉの値は、ｉの値ごとに個別に設定されるものとする。また、ｖｉの値は時間により変更してもよい。
この場合、既に説明したように、第ｉフレームは、「基地局が最大ｈｉ個のストリーム（または、変調信号）を送信するフレーム」であるものとする。図２０の、各第ｉフレームのサブフレームでは、ストリーム（または、変調信号）の数は、個別に設定可能であるものとする。ただし、各サブフレームのストリーム（または、変調信号）の数は、最大ｈｉ個の条件を満たすものとする。したがって、第ｉフレームのサブフレーム＃ｋ（ｋは１以上ｖｉ以下の整数）の「ストリーム（または、変調信号）の数」をｂｋ（ｂｋは０以上の整数）とすると、ｂｋは０以上（または１以上）ｈｉ以下の整数となる。
以上のように、第ｉフレームがサブフレームで構成することを述べたが、実施の方法の例とその効果について、図２１を用いて説明する。
図２１は、本実施の形態の基地局と端末の通信状態の例を示している。図２１において、図７、図９、図１５と同様の構成については、同一番号を付し、その説明を省略する。図２１において、図１５と異なる点は、「基地局が４つのストリーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」を示す楕円７９９より外側、かつ、「基地局が２つのストリーム（または、変調信号）を送信したときの端末の通信可能な限界位置」を示す楕円９９９より内側に端末＃２１（２１０１）、端末＃２２（２１０２）、端末＃２３（２１０３）、端末＃２４（２１０４）が存在している点である。
図２１の場合、ストリーム（または、変調信号）の数と通信限界位置の関係から、例えば、基地局７００が６つのストリーム（または、変調信号）を用いて、端末＃１１（９０１）、端末＃１２（９０２）端末＃２１（２１０１）、端末＃２２（２１０２）、端末＃２３（２１０３）、端末＃２４（２１０４）と通信を行うのは困難となる。
つまり、第ｉフレームをサブフレームによる分割を行わない場合、端末＃１１（９０１）および端末＃１２（９０２）が基地局７００との通信を完了しないと、端末＃２１（２１０１）、端末＃２２（２１０２）、端末＃２３（２１０３）、端末＃２４（２１０４）は基地局７００と通信を行うことが困難となる。
一方で、第ｉフレームをサブフレームによる分割を行う場合、例えば、第ｉフレームを３つのサブフレーム（「サブフレーム１」、「サブフレーム２」、「サブフレーム３」と呼ぶ）に分割する場合、基地局７００は、「サブフレーム１」の第１ストリームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム１」の第２ストリームにより端末＃１２（９０２）と通信を行い、「サブフレーム２」の第１ストリームにより端末＃２１（２１０１）と通信を行い、「サブフレーム２」の第２ストリームにより端末＃２２（２１０２）と通信を行い、「サブフレーム３」の第１ストリームにより端末＃２３（２１０３）と通信を行い、「サブフレーム３」の第２ストリームにより端末＃２４（２１０４）と通信を行う。これにより、基地局７００は、端末＃１１（９０１）、端末＃１２（９０２）、端末＃２１（２１０１）、端末＃２２（２１０２）、端末＃２３（２１０３）、端末＃２４（２１０４）と通信を行うことが可能となる。
なお、第ｉフレームの各サブフレームのストリームに対して端末を割り当てる再の割り当ての方法は、上述の説明に限ったものではない。
図２１のような状態において、例えば、「ある端末」に対して、以下で説明するように複数のサブフレーム、複数のストリームを割り当ててもよい。
例えば、基地局７００は、「サブフレーム１」の第１ストリームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム１」の第２ストリームにより端末＃１２（９０２）と通信を行い、「サブフレーム２」の第１ストリームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム２」の第２ストリームにより端末＃２２（２１０２）と通信を行い、「サブフレーム３」の第１ストリームにより端末＃２３（２１０３）と通信を行い、「サブフレーム３」の第２ストリームにより端末＃２４（２１０４）と通信を行い、「サブフレーム４」の第１ストリームにより端末＃２１（２１０１）と通信を行う。つまり、この場合、端末＃１１（９０１）に複数のサブフレームを割り当てている。
また、例えば、基地局７００は、「サブフレーム１」の第１ストリームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム１」の第２ストリームにより端末＃１２（９０２）と通信を行い、「サブフレーム２」の第１ストリームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム２」の第２ストリームにより端末＃２２（２１０２）と通信を行い、「サブフレーム３」の第１ストリームにより端末＃２３（２１０３）と通信を行い、「サブフレーム３」の第２ストリームにより端末＃２４（２１０４）と通信を行い、「サブフレーム４」の第１ストリームにより端末＃２１（２１０１）と通信を行い、「サブフレーム４」の第２ストリームについても端末２１（２１０１）と通信を行う。つまり、この場合、端末＃１１（９０１）に複数のサブフレームを割り当てており、また、端末＃２１（２１０１）に複数のストリームを割り当てている。
また、例えば、基地局７００は、「サブフレーム１」の第１ストリームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム１」の第２ストリームにより端末＃１２（９０２）と通信を行い、「サブフレーム２」の第１ストリームにより端末＃１１（９０１）と通信を行い、「サブフレーム２」の第２ストリームにより端末＃２２（２１０２）と通信を行い、「サブフレーム３」の第１ストリームにより端末＃２３（２１０３）と通信を行い、「サブフレーム３」の第２ストリームにより端末＃２４（２１０４）と通信を行い、「サブフレーム４」の第１ストリームにより端末＃２１（２１０１）と通信を行い、「サブフレーム４」の第２ストリームについても端末２１（２１０１）と通信を行い、「サブフレーム５」の第１ストリームについても端末（２１０１）と通信を行う。つまり、この場合、端末＃１１（９０１）に複数のサブフレームを割り当てており、また、端末＃２１（２１０１）に複数のサブフレームおよび複数のストリームを割り当てている。
次に、図２６に示したフレームにおけるサブフレームの構成について、図２２～２５を用いて説明する。図２２は、図２６などを用いて説明した第ｉフレームの構成の図２０とは異なる例である。
図２２において、横軸は時間、縦軸は周波数（キャリアまたはサブキャリア）である。図２２では、例えば、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送を用いている場合を想定しており、周波数方向にシンボルが存在しているものとする。
図２２に示したように、第ｉフレームは、第ｉフレームのサブフレーム＃１（２２０１＿１）、第ｉフレームのサブフレーム＃２（２２０１＿２）、・・・、第ｉフレームのサブフレーム＃ｖｉ（２２０１＿ｖｉ）から構成されているものとする。つまり、第ｉフレームは、ｖｉ個のサブフレームから構成されているものとする。なお、図２２は、サブフレームが周波数分割多重（ＦＤＭ：Frequency Division Multiplexing）されている例である。また、ｖｉは１以上の整数とする。そして、ｖｉの値は、ｉの値ごとに個別に設定されるものとする。ｖｉの値は、時間により変更してもよい。
なお、サブフレームの使用方法については、図２０、図２１を用いて説明した場合と同様である。つまり、サブフレームは、一つ以上のストリーム（または、変調信号）により構成され、サブフレーム、ストリームごとに端末を割り当てればよい。これにより、図２０、図２１を用いて説明したときと同様の効果を得ることができる。
このとき、サブフレームごとに異なるビームフォーミングを行ってもよい。つまり、図２２のサブフレームごとに送信ビームを生成してもよい。また、ストリームごとに送信ビームを生成してもよい。
図２３は、図２６などを用いて説明した第ｉフレームの構成の図２０、図２２とは異なる例である。
図２３において、横軸は時間、縦軸は周波数（キャリアまたはサブキャリア）である。図２３では、例えば、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送を用いている場合を想定しており、周波数方向にシンボルが存在しているものとする。
図２３に示したように、第ｉフレームは、第ｉフレームのサブフレーム＃１（２３０１＿１）、第ｉフレームのサブフレーム＃２（２３０１＿２）、第ｉフレームのサブフレーム＃３（２３０１＿３）、第ｉフレームのサブフレーム＃４（２３０１＿４）、第ｉフレームのサブフレーム＃５（２３０１＿５）、第ｉフレームのサブフレーム＃６（２３０１＿６）、・・・、第ｉフレームのサブフレーム＃ｖｉ（２３０１＿ｖｉ）から構成されている。つまり、第ｉフレームは、ｖｉ個のサブフレームから構成されているものとする。なお、図２３の例では、第ｉフレームのサブフレーム＃１と第ｉフレームのサブフレーム＃２は時間分割多重されており、さらに、他のサブフレームは、周波数および時間で構成された領域により分割多重されている。また、ｖｉは１以上の整数とする。そして、ｖｉの値は、ｉの値ごとに個別に設定されるものとする。ｖｉの値は、時間により変更してもよい。
なお、サブフレームの使用方法については、図２２を用いて説明したときと同様である。つまり、サブフレームは、一つ以上のストリーム（または、変調信号）により構成され、サブフレーム、ストリームごとに端末を割り当てればよい。これにより、図２０、図２１を用いて説明したときと同様の効果を得ることができる。
このとき、サブフレームごとに異なるビームフォーミングを行ってもよい。つまり、図２３のサブフレームごとに送信ビームを生成してもよい。また、ストリームごとに送信ビームを生成してもよい。
図２４は、図２６などを用いて説明した第ｉフレームの構成の図２０、図２２、図２３とは異なる例である。
図２４において、横軸は時間、縦軸は周波数（キャリアまたはサブキャリア）である。図２４では、例えば、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送を用いている場合を想定しており、周波数方向にシンボルが存在しているものとする。
図２４に示したように、第ｉフレームは、第ｉフレームのサブフレーム＃１（２４０１＿１）、第ｉフレームのサブフレーム＃２（２４０１＿２）、第ｉフレームのサブフレーム＃３（２４０１＿３）、第ｉフレームのサブフレーム＃４（２４０１＿４）、第ｉフレームのサブフレーム＃５（２４０１＿５）、・・・、第ｉフレームのサブフレーム＃ｖｉ（２４０１＿ｖｉ）から構成されている。つまり、第ｉフレームは、ｖｉ個のサブフレームから構成されているものとする。なお、図２４の例では、第ｉフレームのサブフレーム＃２と第ｉフレームのサブフレーム＃ｖｉは周波数分割多重されており、さらに、他のサブフレームは、周波数および時間で構成された領域により分割多重されている。また、ｖｉは１以上の整数とする。そして、ｖｉの値は、ｉの値ごとに個別に設定されるものとする。ｖｉの値は、時間により変更してもよい。
なお、サブフレームの使用方法については、図２２を用いて説明したときと同様である。つまり、サブフレームは、一つ以上のストリーム（または、変調信号）により構成され、サブフレーム、ストリームごとに端末を割り当てればよい。これにより、図２０、図２１を用いて説明したときと同様の効果を得ることができる。
このとき、サブフレームごとに異なるビームフォーミングを行ってもよい。つまり、図２２のサブフレームごとに送信ビームを生成してもよい。また、ストリームごとに送信ビームを生成してもよい。
図２５は、図２６などを用いて説明した第ｉフレームの構成の図２０、図２２、図２３、図２４とは異なる例である。
図２５において、横軸は時間、縦軸は周波数（（サブ）キャリア）であり、例えば、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送を用いている場合を想定しており、周波数方向にシンボルが存在しているものとする。
図２５に示したように、第ｉフレームは、第ｉフレームのサブフレーム＃１（２５０１＿１）、第ｉフレームのサブフレーム＃２（２５０１＿２）、第ｉフレームのサブフレーム＃３（２５０１＿３）、第ｉフレームのサブフレーム＃４（２５０１＿４）、第ｉフレームのサブフレーム＃５（２５０１＿５）、・・・、第ｉフレームのサブフレーム＃（ｖｉ－１）（２５０１＿（ｖｉ－１））、第ｉフレームのサブフレーム＃ｖｉ（２５０１＿ｖｉ）から構成されている。つまり、第ｉフレームは、ｖｉ個のサブフレームから構成されているものとする。なお、図２５の例では、サブフレームは、周波数および時間で構成された領域により分割多重されている。また、ｖｉは１以上の整数とする。そして、ｖｉの値は、ｉの値ごとに個別に設定されるものとする。ｖｉの値は、時間により変更してもよい。
なお、サブフレームの使用方法については、図２２を用いて説明したときと同様である。つまり、サブフレームは、一つ以上のストリーム（または、変調信号）により構成され、サブフレーム、ストリームごとに端末を割り当てればよい。これにより、図２０、図２１を用いて説明したときと同様の効果を得ることができる。
このとき、サブフレームごとに異なるビームフォーミングを行ってもよい。つまり、図２５のサブフレームごとに送信ビームを生成してもよい。また、ストリームごとに送信ビームを生成してもよい。
以上のように、フレームごとに送信ビーム数（ストリーム数）を決定し、基地局が複数のフレームを送信することで、フレームごとに通信可能な範囲が異なるようになるため、基地局と端末の通信距離が拡大するという効果を得ることができる。
なお、本実施の形態で説明したフレーム構成、送信ビームの構成、ストリームの構成、サブフレームの構成、シンボル群の構成などは、あくまでも一例であり、これらの構成は、本実施の形態で説明した構成に限ったものではない。例えば、本実施の形態で説明したフレーム構成、送信ビームの構成、ストリームの構成、サブフレームの構成、シンボル群の構成などでは、データシンボル、データシンボルを復調・復号するのに必要となる制御情報を含む制御情報シンボル、伝搬路の変動の推定、信号検出、周波数同期、時間同期、周波数オフセットの推定等に使用されるパイロットシンボル、リファレンスシンボル、プリアンブルなどのシンボルが含まれる。あるいは、他のシンボルが含まれていてもよい。制御情報シンボルを用いて送信する情報としては、例えば、データシンボルを生成するために用いた変調方式の情報、誤り訂正符号のブロック長（符号長）、符号化率の情報、データシンボルのビット長、端末が基地局とリンクするために必要な情報などがあげられる。
ところで、図１７、図２６のフレーム、図２０、図２２、図２３、図２４、図２５、図２６のサブフレームにおいて、時間分割（または、時間分割多重）、周波数分割（または、周波数分割多重）、時間および周波数領域の分割（または、時間および周波数領域の分割多重）について説明した。次に、フレーム、または、サブフレームの時間的な境界、または、周波数的な境界の構成の別の例について説明する。
例えば、時間方向に分割する際、図２７のような状態を考える。図２７は、時間方向における分割の一例について示す図である。
図２７において、横軸は時間、縦軸は周波数（キャリア）である。図２７は、第１領域、第２領域、第３領域、第４領域を時間方向で分割した場合の例を示している。
図２７に示すように、時刻ｔ１では、第１領域と第２領域が存在する。また、時刻ｔ２、時刻ｔ３では、第２領域と第３領域が存在する。そして、第３領域と第４領域は、時間方向における重なりが存在しない。これらのケースを含めて、「時間方向での分割」と定義するものとする。例えば、フレームを図２７のように、ある時刻で複数のフレームが存在するように時間的に分割を行ってもよい。あるいは、サブフレームを図２７のように、ある時刻で複数のサブフレームが存在するように時間的に分割を行ってもよい。
さらにいえば、図２７の第１領域から第３領域に示すように、１つの領域は、異なる周波数において異なる時間幅を有していても良い。つまり、１つの領域は、時間－周波数平面において矩形でなくてもよい。これらのケースを含めて、「時間方向での分割」と定義するものとする。
例えば、周波数方向に分割する際、図２８のような状態を考える。図２８は、周波数方向における分割の一例について示す図である。
図２８において、横軸は周波数（キャリア）、縦軸は時間である。図２８は、第１領域、第２領域、第３領域、第４領域を周波数方向で分割した場合の例を示している。
図２８に示すように、キャリアｃ１では、第１領域と第２領域が存在する。また、キャリアｃ２、キャリアｃ３では、第２領域と第３領域が存在する。そして、第３領域と第４領域は、周波数方向における重なりが存在しない。これらのケースを含めて、「周波数方向での分割」と定義するものとする。例えば、フレームを図２８のように、ある周波数（キャリア）で複数のフレームが存在するように周波数的に分割を行ってもよい。あるいは、サブフレームを図２８のように、ある周波数（キャリア）で複数のサブフレームが存在するように周波数的に分割を行ってもよい。
さらにいえば、図２８の第１領域から第３領域が示すように、１つの領域は、異なる時間において異なる周波数幅を有していても良い。つまり、１つの領域は、時間－周波数平面において、矩形でなくてもよい。これらのケースを含めて、「周波数方向での分割」と定義するものとする。
また、フレーム、および／または、サブフレームを時間および周波数領域の分割（または、時間および周波数領域の分割多重）を行う際、時間方向での分割を図２７のように行い、周波数方向での分割を図２８のように行ってもよい。つまり、フレームまたはサブフレーム等の時間－周波数平面における１つの領域は、異なる時間において異なる周波数幅を有し、かつ、異なる周波数において異なる時間幅を有していてもよい。
以上の説明において、例えば、図１９Ａは、フレームの送信ビームについて示し、図１９Ｂは、フレームのストリームについて示した。送信ビーム、およびストリームは、いずれも、端末に対して送信する変調シンボル系列に対応するものである。
以上詳細に説明した基地局、またはアクセスポイント等の通信装置の基本構成の一例について、図２９を用いて説明する。本実施の形態における通信装置２９００は、各端末宛の変調シンボル系列が時間と周波数帯域によって規定される複数のフレームの内、各端末が所属する通信可能範囲に対応するフレームで送信されるように、変調シンボル系列の送信タイミング及び／又は周波数を調整する信号処理部２９０１（例えば、図１、図３の信号処理部１０２に相当）と、変調シンボル系列のそれぞれに重み付けを行って、各アンテナ素子から送信する重み付け合成部２９０２（例えば、図２の乗算部２０４＿１～２０４＿４、または、図３の重みづけ合成部３０１に相当）と、を具備する。そして、フレームは、同一時間帯及び同一周波数帯で同時送信可能な変調シンボル系列数が通信可能範囲に応じてそれぞれ異なるように設定されている。また、フレームは、フレームを時分割及び／又は周波数分割することにより規定される複数のサブフレームを含む。信号処理部２９０１は、フレーム内の複数のサブフレームの各々に、当該フレームに設定された同時通信可能な変調シンボル系列数以下の変調シンボル系列を割り当てる。
以上の説明において、「送信ビームの数（または、送信する変調信号の数あるいは送信するストリーム数）によらず、平均送信電力の総和の上限は、ある値に定められている」と記載したが、以下ではこの点について補足説明をする。
例えば、基地局または端末等の送信装置が、送信アンテナ＃Ａ、送信アンテナ＃Ｂ、送信アンテナ＃Ｃ、送信アンテナ＃Ｄの計４本の送信アンテナを具備しているものとする。
例えば、第１のケースとして、送信アンテナ＃Ａから変調信号Ａを平均送信電力１ワットで送信し、送信アンテナ＃Ｂから変調信号Ｂを平均送信電力１ワットで送信し、送信アンテナ＃Ｃから変調信号Ｃを平均送信電力１ワットで送信し、送信アンテナ＃Ｄから変調信号Ｄを平均送信電力１ワットで送信するものとする。この第１のケースの場合、平均送信電力の総和は４ワットになる。
そして、第２のケースとして、送信アンテナ＃Ａから変調信号Ａを平均送信電力ａワットで送信し、送信アンテナ＃Ｂから変調信号Ｂを平均送信電力ｂワットで送信し、送信アンテナ＃Ｃから変調信号Ｃを平均送信電力ｃワットで送信し、送信アンテナ＃Ｄから変調信号Ｄを平均送信電力ｄワットで送信するものとする。なお、ａ、ｂ、ｃ、ｄは０以上の実数であるものとする。
この第２のケースと第１のケースが同じ平均送信電力の総和の上限である場合、つまり、第２のケースの平均送信電力の総和の上限が４ワットである場合、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝４ワットが成立することになる。ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≦４であってもよい。なお、第１のケースおよび第２のケースでは、４つの変調信号が存在している場合について説明しているが、変調信号の数に限らず上述のような規則（平均送信電力の総和の上限がある値に定まるという規則）が成立することになる。
また、第１のケースと第２のケースでは、変調信号を送信する場合について説明したが、変調信号ではなく、送信ビーム（または、ストリーム）を送信する場合についても同様の規則が成立する。
具体的には、例えば、第３のケースとして、送信ビーム（または、ストリーム）Ｅの平均送信電力１ワットで送信し、送信ビーム（または、ストリーム）Ｆの平均送信電力１ワットで送信し、送信ビーム（または、ストリーム）Ｇの平均送信電力１ワットで送信し、送信ビーム（または、ストリーム）Ｈの平均送信電力１ワットで送信するものとする。この第３のケースの場合、平均送信電力の総和は４Ｗになる。
そして、第４のケースとして、送信ビーム（または、ストリーム）Ｅの平均送信電力ｅワットで送信し、送信ビーム（または、ストリーム）Ｆの平均送信電力ｆワットで送信し、送信ビーム（または、ストリーム）Ｇの平均送信電力ｇワットで送信し、送信ビーム（または、ストリーム）Ｈの平均送信電力ｈワットで送信するものとする。なお、ｅ、ｆ、ｇ、ｈは０以上の実数であるものとする。
この第３のケースと第４のケースが同じ平均送信電力の総和の上限である場合、つまり、第４のケースの平均送信電力の総和の上限が４ワットである場合、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝４ワットが成立することになる。ただし、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ≦４であってもよい。なお、第３のケースおよび第４のケースでは、４つの送信ビーム（またはストリーム）が存在している場合について説明しているが、送信ビームの数に限らず上述のような規則（平均送信電力の総和の上限がある値に定まる規則）が成立することになる。
また、本明細書において、「フレーム」「サブフレーム」という語句を用いているが、この呼び方に限ったものではなく、例えば、「スロット」「サブスロット」「ストリーム」「サブストリーム」「セグメント」「サブセグメント」など他の呼び方を行っても、本開示の本質がかわるものではない。
当然であるが、本明細書において説明した実施の形態、その他の内容を複数組み合わせて、実施してもよい。
また、各実施の形態、その他の内容については、あくまでも例であり、例えば、「変調方式、誤り訂正符号化方式（使用する誤り訂正符号、符号長、符号化率等）、制御情報など」を例示していても、別の「変調方式、誤り訂正符号化方式（使用する誤り訂正符号、符号長、符号化率等）、制御情報など」を適用した場合でも同様の構成で実施することが可能である。
変調方式については、本明細書で記載している変調方式以外の変調方式を使用しても、本明細書において説明した実施の形態、その他の内容を実施することが可能である。例えば、ＡＰＳＫ（Amplitude Phase Shift Keying）（例えば、16APSK, 64APSK, 128APSK, 256APSK, 1024APSK, 4096APSKなど）、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）（例えば、4PAM, 8PAM, 16PAM, 64PAM, 128PAM, 256PAM, 1024PAM, 4096PAMなど）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）（例えば、BPSK, QPSK, 8PSK, 16PSK, 64PSK, 128PSK, 256PSK, 1024PSK, 4096PSKなど）、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）（例えば、4QAM, 8QAM, 16QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM, 1024QAM, 4096QAMなど）などを適用してもよいし、各変調方式において、均一マッピング、非均一マッピングとしてもよい。また、Ｉ－Ｑ平面における２個、４個、８個、１６個、６４個、１２８個、２５６個、１０２４個等の信号点の配置方法（２個、４個、８個、１６個、６４個、１２８個、２５６個、１０２４個等の信号点をもつ変調方式）は、本明細書で示した変調方式の信号点配置方法に限ったものではない。
本明細書において、送信装置を具備しているのは、例えば、放送局、基地局、アクセスポイント、端末、携帯電話（ｍｏｂｉｌｅ ｐｈｏｎｅ）等の通信・放送機器であることが考えられ、このとき、受信装置を具備しているのは、テレビ、ラジオ、端末、パーソナルコンピュータ、携帯電話、アクセスポイント、基地局等の通信機器であることが考えられる。また、本開示における通信装置は、通信機能を有している機器であって、その機器が、テレビ、ラジオ、パーソナルコンピュータ、携帯電話等のアプリケーションを実行するための装置に何らかのインターフェースを解して接続できるような形態であることも考えられる。また、本実施の形態では、データシンボル以外のシンボル、例えば、パイロットシンボル（プリアンブル、ユニークワード、ポストアンブル、リファレンスシンボル等）、制御情報用のシンボルなどが、フレームにどのように配置されていてもよい。そして、ここでは、パイロットシンボル、制御情報用のシンボルと名付けているが、どのような名付け方を行ってもよく、機能自身が重要となっている。
パイロットシンボルは、例えば、送受信機において、ＰＳＫ変調を用いて変調した既知のシンボル（または、受信機が同期をとることによって、受信機は、送信機が送信したシンボルを知ることができてもよい。）であればよく、受信機は、このシンボルを用いて、周波数同期、時間同期、（各変調信号の）チャネル推定（ＣＳＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の推定）、信号の検出等を行うことになる。
また、制御情報用のシンボルは、（アプリケーション等の）データ以外の通信を実現するための、通信相手に伝送する必要がある情報（例えば、通信に用いている変調方式・誤り訂正符号化方式・誤り訂正符号化方式の符号化率、上位レイヤーでの設定情報等）を伝送するためのシンボルである。
なお、本開示は各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、各実施の形態では、通信装置として行う場合について説明しているが、これに限られるものではなく、この通信方法をソフトウェアとして行うことも可能である。
なお、例えば、上記通信方法を実行するプログラムを予めＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納しておき、そのプログラムをＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）によって動作させるようにしても良い。
また、上記通信方法を実行するプログラムをコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納し、記憶媒体に格納されたプログラムをコンピュータのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）に記録して、コンピュータをそのプログラムにしたがって動作させるようにしても良い。
そして、上記の各実施の形態などの各構成は、典型的には集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。これらは、個別に１チップ化されてもよいし、各実施の形態の全ての構成または一部の構成を含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限られるものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。さらに、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
本開示は、基地局、アクセスポイント、端末等の通信装置として用いるのに好適である。
１０２、１５５、４０５、４５２、２９０１ 信号処理部
１０４＿１～１０４＿Ｍ、４０３＿１～４０３＿Ｎ 無線部
１０６＿１～１０６＿Ｍ、４０１＿１～４０１＿Ｎ アンテナ部
１５１ 受信アンテナ群
１５３、４５４ 無線部群
１５８、４０９ 設定部
２０２ 分配部
２０４＿１～２０４＿４、５０３＿１～５０３＿４、６０３＿１～６０３＿Ｌ 乗算部
２０６＿１～２０６＿４、３０３＿１～３０３＿Ｋ、５０１＿１～５０１＿４、６０１＿１～６０１＿Ｌ、２９０３＿１～２９０３＿Ｋ アンテナ
３０１、２９０２ 重みづけ合成部
４５６ 送信アンテナ群
６０５ 処理部
７００、１６００ 基地局
７０１～７０４、９０１、９０２、２１０１～２１０４ 端末
２９００ 通信装置

Claims (16)

  1. 複数のアンテナ素子を有する基地局側の通信装置であって、
    同一時間帯かつ同一周波数帯域で送信するための複数の送信ストリームを生成し、前記複数の送信ストリームに重み付けを施す信号処理部と、
    前記重み付けにより得られた複数の送信信号を、複数のサブフレームのうちの一つを用いて前記複数のアンテナ素子から１以上の端末へ送信し、前記複数の送信信号の送信電力の総和は、同時に送信される送信信号の数に関わらず、閾値以下である、送信部と、
    を具備し、
    同一時間帯及び同一周波数帯で同時送信可能な送信信号の数は、前記１以上の端末の各端末が所属する、前記通信装置の通信可能範囲に応じて異なるように設定されている、
    通信装置。
  2. 前記送信部は、前記複数の送信信号を指向性送信によって送信する、
    請求項１に記載の通信装置。
  3. 前記通信可能範囲が小さくなるにつれ、１つのフレーム内で前記通信装置が同時通信可能な最大送信信号数は大きくなる、
    請求項１又は２に記載の通信装置。
  4. 前記通信可能範囲が小さくなるにつれ、１つのサブフレーム内で前記通信装置が同時通信可能な最大送信信号数は大きくなる、
    請求項１又は２に記載の通信装置。
  5. 前記通信可能範囲の外縁は、前記通信装置からの距離により定義される、
    請求項１ないし４いずれか一項に記載の通信装置。
  6. 第１の送信信号数は、第１の通信可能範囲において同一時間帯及び同一周波数帯で同時送信可能な最大の送信ビーム数であり、
    第２の送信信号数は、第２の通信可能範囲のうち、前記第１の通信可能範囲を除く領域において同一時間帯及び同一周波数帯で同時送信可能な最大の送信ビーム数であり、
    前記第１の送信信号数は、前記第２の送信信号数よりも大きい、
    請求項１ないし５いずれか一項に記載の通信装置。
  7. 第３の送信信号数は、第３の通信可能範囲のうち、前記第２の通信可能範囲を除く領域において同一時間帯及び同一周波数帯で同時送信可能な最大の送信ビーム数であり、
    前記第２の送信信号数は、前記第３の送信信号数よりも大きい、
    請求項６に記載の通信装置。
  8. 前記通信可能範囲は、前記通信装置が所定の数の送信信号を送信した場合の通信可能な限界位置を示すものである、
    請求項１ないし７いずれか一項に記載の通信装置。
  9. 複数のアンテナ素子を有する基地局側の通信装置のための通信方法であって、
    同一時間帯かつ同一周波数帯域で送信するための複数の送信ストリームを生成し、前記複数の送信ストリームに重み付けを施し、
    前記重み付けにより得られた複数の送信信号を、複数のサブフレームのうちの一つを用いて前記複数のアンテナ素子から１以上の端末へ送信し、前記複数の送信信号の送信電力の総和は、同時に送信される送信信号の数に関わらず、閾値以下であり、
    同一時間帯及び同一周波数帯で同時送信可能な送信信号の数は、前記１以上の端末の各端末が所属する、前記通信装置の通信可能範囲に応じて異なるように設定されている、
    通信方法。
  10. 前記複数の送信信号は指向性送信によって送信される、
    請求項９に記載の通信方法。
  11. 前記通信可能範囲が小さくなるにつれ、１つのフレーム内で前記通信装置が同時通信可能な最大送信信号数は大きくなる、
    請求項９又は１０に記載の通信方法。
  12. 前記通信可能範囲が小さくなるにつれ、１つのサブフレーム内で前記通信装置が同時通信可能な最大送信信号数は大きくなる、
    請求項９又は１０に記載の通信方法。
  13. 前記通信可能範囲の外縁は、前記通信装置からの距離により定義される、
    請求項９ないし１２いずれか一項に記載の通信方法。
  14. 第１の送信信号数は、第１の通信可能範囲において同一時間帯及び同一周波数帯で同時送信可能な最大の送信ビーム数であり、
    第２の送信信号数は、第２の通信可能範囲のうち、前記第１の通信可能範囲を除く領域において同一時間帯及び同一周波数帯で同時送信可能な最大の送信ビーム数であり、
    前記第１の送信信号数は、前記第２の送信信号数よりも大きい、
    請求項９ないし１３いずれか一項に記載の通信方法。
  15. 第３の送信信号数は、第３の通信可能範囲のうち、前記第２の通信可能範囲を除く領域において同一時間帯及び同一周波数帯で同時送信可能な最大の送信ビーム数であり、
    前記第２の送信信号数は、前記第３の送信信号数よりも大きい、
    請求項１４に記載の通信方法。
  16. 前記通信可能範囲は、前記通信装置が所定の数の送信信号を送信した場合の通信可能な限界位置を示すものである、
    請求項９ないし１５いずれか一項に記載の通信方法。
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