JPWO2016163375A1 - 通信システム - Google Patents

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Abstract

通信システムを構成する基地局装置と通信端末装置とは、複数のアンテナ素子で構成される多素子アンテナを用いて、信号の送受信を行う。基地局装置および通信端末装置のうち、少なくとも一方は、信号を送受信するときにアンテナ素子が形成するビームの位相および振幅のキャリブレーションを行うキャリブレーション部であるＰＨＹ処理部（９０１）を備える。ＰＨＹ処理部（９０１）は、複数のアンテナ素子間において、ビームの位相および振幅が同一になるように、各アンテナ素子におけるビームの位相および振幅の補正値を求め、求めた補正値に基づいてキャリブレーションを行う。

Description

本発明は、移動端末装置などの通信端末装置と基地局装置との間で無線通信を行う通信システムに関する。
移動体通信システムの規格化団体である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において、無線区間についてはロングタームエボリューション（Long Term Evolution：ＬＴＥ）と称し、コアネットワークおよび無線アクセスネットワーク（以下、まとめて、ネットワークとも称する）を含めたシステム全体構成については、システムアーキテクチャエボリューション（System Architecture Evolution：ＳＡＥ）と称される通信方式が検討されている（例えば、非特許文献１〜１３参照）。この通信方式は３．９Ｇ（3.9 Generation）システムとも呼ばれる。
ＬＴＥのアクセス方式としては、下り方向はＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、上り方向はＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）が用いられる。また、ＬＴＥは、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）とは異なり、回線交換を含まず、パケット通信方式のみになる。
非特許文献１（５章）に記載される、３ＧＰＰでの、ＬＴＥシステムにおけるフレーム構成に関する決定事項について、図１を用いて説明する。図１は、ＬＴＥ方式の通信システムで使用される無線フレームの構成を示す説明図である。図１において、１つの無線フレーム（Radio frame）は１０ｍｓである。無線フレームは１０個の等しい大きさのサブフレーム（Subframe）に分割される。サブフレームは、２個の等しい大きさのスロット（slot）に分割される。無線フレーム毎に１番目および６番目のサブフレームに下り同期信号（Downlink Synchronization Signal）が含まれる。同期信号には、第一同期信号（Primary Synchronization Signal：Ｐ−ＳＳ）と、第二同期信号（Secondary Synchronization Signal：Ｓ−ＳＳ）とがある。
３ＧＰＰでの、ＬＴＥシステムにおけるチャネル構成に関する決定事項が、非特許文献１（５章）に記載されている。ＣＳＧ（Closed Subscriber Group）セルにおいてもｎｏｎ−ＣＳＧセルと同じチャネル構成が用いられると想定されている。
物理報知チャネル（Physical Broadcast Channel：ＰＢＣＨ）は、基地局装置（以下、単に「基地局」という場合がある）から移動端末装置（以下、単に「移動端末」という場合がある）などの通信端末装置（以下、単に「通信端末」という場合がある）への下り送信用のチャネルである。ＢＣＨトランスポートブロック（transport block）は、４０ｍｓ間隔中の４個のサブフレームにマッピングされる。４０ｍｓタイミングの明白なシグナリングはない。
物理制御フォーマットインジケータチャネル（Physical Control Format Indicator Channel：ＰＣＦＩＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＣＦＩＣＨは、ＰＤＣＣＨｓのために用いるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボルの数を、基地局から通信端末へ通知する。ＰＣＦＩＣＨは、サブフレーム毎に送信される。
物理下り制御チャネル（Physical Downlink Control Channel：ＰＤＣＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＤＣＣＨは、後述のトランスポートチャネルの１つである下り共有チャネル（Downlink Shared Channel：ＤＬ−ＳＣＨ）のリソース割り当て（allocation）情報、後述のトランスポートチャネルの１つであるページングチャネル（Paging Channel：ＰＣＨ）のリソース割り当て（allocation）情報、ＤＬ−ＳＣＨに関するＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）情報を通知する。ＰＤＣＣＨは、上りスケジューリンググラント（Uplink Scheduling Grant）を運ぶ。ＰＤＣＣＨは、上り送信に対する応答信号であるＡｃｋ（Acknowledgement）／Ｎａｃｋ（Negative Acknowledgement）を運ぶ。ＰＤＣＣＨは、Ｌ１／Ｌ２制御信号とも呼ばれる。
物理下り共有チャネル（Physical Downlink Shared Channel：ＰＤＳＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＤＳＣＨには、トランスポートチャネルである下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）、およびトランスポートチャネルであるＰＣＨがマッピングされている。
物理マルチキャストチャネル（Physical Multicast Channel：ＰＭＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＭＣＨには、トランスポートチャネルであるマルチキャストチャネル（Multicast Channel：ＭＣＨ）がマッピングされている。
物理上り制御チャネル（Physical Uplink Control Channel：ＰＵＣＣＨ）は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。ＰＵＣＣＨは、下り送信に対する応答信号（response signal）であるＡｃｋ／Ｎａｃｋを運ぶ。ＰＵＣＣＨは、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）レポートを運ぶ。ＣＱＩとは、受信したデータの品質、もしくは通信路品質を示す品質情報である。またＰＵＣＣＨは、スケジューリングリクエスト（Scheduling Request：ＳＲ）を運ぶ。
物理上り共有チャネル（Physical Uplink Shared Channel：ＰＵＳＣＨ）は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。ＰＵＳＣＨには、トランスポートチャネルの１つである上り共有チャネル（Uplink Shared Channel：ＵＬ−ＳＣＨ）がマッピングされている。
物理ＨＡＲＱインジケータチャネル（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel：ＰＨＩＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＨＩＣＨは、上り送信に対する応答信号であるＡｃｋ／Ｎａｃｋを運ぶ。物理ランダムアクセスチャネル（Physical Random Access Channel：ＰＲＡＣＨ）は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。ＰＲＡＣＨは、ランダムアクセスプリアンブル（random access preamble）を運ぶ。
下り参照信号（リファレンスシグナル（Reference Signal）：ＲＳ）は、ＬＴＥ方式の通信システムとして既知のシンボルである。以下の５種類の下りリファレンスシグナルが定義されている。セル固有参照信号（Cell-specific Reference Signal：ＣＲＳ）、ＭＢＳＦＮ参照信号（MBSFN Reference Signal）、ＵＥ固有参照信号（UE-specific Reference Signal）であるデータ復調用参照信号（Demodulation Reference Signal：ＤＭ−ＲＳ）、位置決定参照信号（Positioning Reference Signal：ＰＲＳ）、チャネル状態情報参照信号（Channel State Information Reference Signal：ＣＳＩ−ＲＳ）。通信端末の物理レイヤの測定として、リファレンスシグナルの受信電力（Reference Signal Received Power：ＲＳＲＰ）測定がある。
非特許文献１（５章）に記載されるトランスポートチャネル（Transport channel）について、説明する。下りトランスポートチャネルのうち、報知チャネル（Broadcast Channel：ＢＣＨ）は、その基地局（セル）のカバレッジ全体に報知される。ＢＣＨは、物理報知チャネル（ＰＢＣＨ）にマッピングされる。
下り共有チャネル（Downlink Shared Channel：ＤＬ−ＳＣＨ）には、ＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）による再送制御が適用される。ＤＬ−ＳＣＨは、基地局（セル）のカバレッジ全体への報知が可能である。ＤＬ−ＳＣＨは、ダイナミックあるいは準静的（Semi-static）なリソース割り当てをサポートする。準静的なリソース割り当ては、パーシステントスケジューリング（Persistent Scheduling）ともいわれる。ＤＬ−ＳＣＨは、通信端末の低消費電力化のために通信端末の間欠受信（Discontinuous reception：ＤＲＸ）をサポートする。ＤＬ−ＳＣＨは、物理下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）へマッピングされる。
ページングチャネル（Paging Channel：ＰＣＨ）は、通信端末の低消費電力を可能とするために通信端末のＤＲＸをサポートする。ＰＣＨは、基地局（セル）のカバレッジ全体への報知が要求される。ＰＣＨは、動的にトラフィックに利用できる物理下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）のような物理リソースへマッピングされる。
マルチキャストチャネル（Multicast Channel：ＭＣＨ）は、基地局（セル）のカバレッジ全体への報知に使用される。ＭＣＨは、マルチセル送信におけるＭＢＭＳ（Multimedia Broadcast Multicast Service）サービス（ＭＴＣＨとＭＣＣＨ）のＳＦＮ合成をサポートする。ＭＣＨは、準静的なリソース割り当てをサポートする。ＭＣＨは、ＰＭＣＨへマッピングされる。
上りトランスポートチャネルのうち、上り共有チャネル（Uplink Shared Channel：ＵＬ−ＳＣＨ）には、ＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）による再送制御が適用される。ＵＬ−ＳＣＨは、ダイナミックあるいは準静的（Semi-static）なリソース割り当てをサポートする。ＵＬ−ＳＣＨは、物理上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）へマッピングされる。
ランダムアクセスチャネル（Random Access Channel：ＲＡＣＨ）は、制御情報に限られている。ＲＡＣＨは、衝突のリスクがある。ＲＡＣＨは、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）へマッピングされる。
ＨＡＲＱについて説明する。ＨＡＲＱとは、自動再送要求（Automatic Repeat reQuest：ＡＲＱ）と誤り訂正（Forward Error Correction）との組合せによって、伝送路の通信品質を向上させる技術である。ＨＡＲＱには、通信品質が変化する伝送路に対しても、再送によって誤り訂正が有効に機能するという利点がある。特に、再送にあたって初送の受信結果と再送の受信結果との合成をすることで、更なる品質向上を得ることも可能である。
再送の方法の一例を説明する。受信側にて、受信データが正しくデコードできなかった場合、換言すればＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）エラーが発生した場合（ＣＲＣ＝ＮＧ）、受信側から送信側へ「Ｎａｃｋ」を送信する。「Ｎａｃｋ」を受信した送信側は、データを再送する。受信側にて、受信データが正しくデコードできた場合、換言すればＣＲＣエラーが発生しない場合（ＣＲＣ＝ＯＫ）、受信側から送信側へ「Ａｃｋ」を送信する。「Ａｃｋ」を受信した送信側は次のデータを送信する。
非特許文献１（６章）に記載される論理チャネル（ロジカルチャネル：Logical channel）について、説明する。報知制御チャネル（Broadcast Control Channel：ＢＣＣＨ）は、報知システム制御情報のための下りチャネルである。論理チャネルであるＢＣＣＨは、トランスポートチャネルである報知チャネル（ＢＣＨ）、あるいは下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。
ページング制御チャネル（Paging Control Channel：ＰＣＣＨ）は、ページング情報（Paging Information）およびシステム情報（System Information）の変更を送信するための下りチャネルである。ＰＣＣＨは、通信端末のセルロケーションをネットワークが知らない場合に用いられる。論理チャネルであるＰＣＣＨは、トランスポートチャネルであるページングチャネル（ＰＣＨ）へマッピングされる。
共有制御チャネル（Common Control Channel：ＣＣＣＨ）は、通信端末と基地局との間の送信制御情報のためのチャネルである。ＣＣＣＨは、通信端末がネットワークとの間でＲＲＣ接続（connection）を有していない場合に用いられる。下り方向では、ＣＣＣＨは、トランスポートチャネルである下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。上り方向では、ＣＣＣＨは、トランスポートチャネルである上り共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。
マルチキャスト制御チャネル（Multicast Control Channel：ＭＣＣＨ）は、１対多の送信のための下りチャネルである。ＭＣＣＨは、ネットワークから通信端末への１つあるいはいくつかのＭＴＣＨ用のＭＢＭＳ制御情報の送信のために用いられる。ＭＣＣＨは、ＭＢＭＳ受信中の通信端末のみに用いられる。ＭＣＣＨは、トランスポートチャネルであるマルチキャストチャネル（ＭＣＨ）へマッピングされる。
個別制御チャネル（Dedicated Control Channel：ＤＣＣＨ）は、１対１にて、通信端末とネットワークとの間の個別制御情報を送信するチャネルである。ＤＣＣＨは、通信端末がＲＲＣ接続（connection）である場合に用いられる。ＤＣＣＨは、上りでは上り共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）へマッピングされ、下りでは下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）にマッピングされる。
個別トラフィックチャネル（Dedicated Traffic Channel：ＤＴＣＨ）は、ユーザ情報の送信のための個別通信端末への１対１通信のチャネルである。ＤＴＣＨは、上りおよび下りともに存在する。ＤＴＣＨは、上りでは上り共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）へマッピングされ、下りでは下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。
マルチキャストトラフィックチャネル（Multicast Traffic channel：ＭＴＣＨ）は、ネットワークから通信端末へのトラフィックデータ送信のための下りチャネルである。ＭＴＣＨは、ＭＢＭＳ受信中の通信端末のみに用いられるチャネルである。ＭＴＣＨは、マルチキャストチャネル（ＭＣＨ）へマッピングされる。
ＣＧＩとは、セルグローバル識別子（Cell Global Identifier）のことである。ＥＣＧＩとは、Ｅ−ＵＴＲＡＮセルグローバル識別子（E-UTRAN Cell Global Identifier）のことである。ＬＴＥ、後述のＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution Advanced）およびＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）において、ＣＳＧ（Closed Subscriber Group）セルが導入される。
ＣＳＧ（Closed Subscriber Group）セルとは、利用可能な加入者をオペレータが特定しているセル（以下「特定加入者用セル」という場合がある）である。特定された加入者は、ＰＬＭＮ（Public Land Mobile Network）の１つ以上のセルにアクセスすることが許可される。特定された加入者がアクセスを許可されている１つ以上のセルを「ＣＳＧセル（ＣＳＧ ｃｅｌｌ（ｓ））」と呼ぶ。ただし、ＰＬＭＮにはアクセス制限がある。
ＣＳＧセルは、固有のＣＳＧアイデンティティ（CSG identity：ＣＳＧ ＩＤ；ＣＳＧ−ＩＤ）を報知し、ＣＳＧインジケーション（CSG Indication）にて「ＴＲＵＥ」を報知するＰＬＭＮの一部である。予め利用登録し、許可された加入者グループのメンバーは、アクセス許可情報であるところのＣＳＧ−ＩＤを用いてＣＳＧセルにアクセスする。
ＣＳＧ−ＩＤは、ＣＳＧセルまたはセルによって報知される。ＬＴＥ方式の通信システムにＣＳＧ−ＩＤは複数存在する。そして、ＣＳＧ−ＩＤは、ＣＳＧ関連のメンバーのアクセスを容易にするために、通信端末（ＵＥ）によって使用される。
通信端末の位置追跡は、１つ以上のセルからなる区域を単位に行われる。位置追跡は、待受け状態であっても通信端末の位置を追跡し、通信端末を呼び出す、換言すれば通信端末が着呼することを可能にするために行われる。この通信端末の位置追跡のための区域をトラッキングエリアと呼ぶ。
３ＧＰＰにおいて、Ｈｏｍｅ−ＮｏｄｅＢ（Ｈｏｍｅ−ＮＢ；ＨＮＢ）、Ｈｏｍｅ−ｅＮｏｄｅＢ（Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ；ＨｅＮＢ）と称される基地局が検討されている。ＵＴＲＡＮにおけるＨＮＢ、およびＥ−ＵＴＲＡＮにおけるＨｅＮＢは、例えば家庭、法人、商業用のアクセスサービス向けの基地局である。非特許文献２には、ＨｅＮＢおよびＨＮＢへのアクセスの３つの異なるモードが開示されている。具体的には、オープンアクセスモード（Open access mode）と、クローズドアクセスモード（Closed access mode）と、ハイブリッドアクセスモード（Hybrid access mode）とが開示されている。
各々のモードは、以下のような特徴を有する。オープンアクセスモードでは、ＨｅＮＢおよびＨＮＢは、通常のオペレータのノーマルセルとして操作される。クローズドアクセスモードでは、ＨｅＮＢおよびＨＮＢは、ＣＳＧセルとして操作される。このＣＳＧセルは、ＣＳＧメンバーのみアクセス可能なＣＳＧセルである。ハイブリッドアクセスモードでは、ＨｅＮＢおよびＨＮＢは、非ＣＳＧメンバーも同時にアクセス許可されているＣＳＧセルとして操作される。言い換えれば、ハイブリッドアクセスモードのセル（ハイブリッドセルとも称する）は、オープンアクセスモードとクローズドアクセスモードとの両方をサポートするセルである。
３ＧＰＰでは、全ての物理セル識別子（Physical Cell Identity：ＰＣＩ）のうち、ＣＳＧセルで使用するためにネットワークによって予約されたＰＣＩ範囲がある（非特許文献１ １０．５．１．１章参照）。ＰＣＩ範囲を分割することをＰＣＩスプリットと称することがある。ＰＣＩスプリットに関する情報（ＰＣＩスプリット情報とも称する）は、システム情報によって基地局から傘下の通信端末に対して報知される。基地局の傘下とは、該基地局をサービングセルとすることを意味する。
非特許文献３は、ＰＣＩスプリットを用いた通信端末の基本動作を開示する。ＰＣＩスプリット情報を有していない通信端末は、全ＰＣＩを用いて、例えば５０４コード全てを用いて、セルサーチを行う必要がある。これに対して、ＰＣＩスプリット情報を有する通信端末は、当該ＰＣＩスプリット情報を用いてセルサーチを行うことが可能である。
また３ＧＰＰでは、リリース１０として、ロングタームエボリューションアドヴァンスド（Long Term Evolution Advanced：ＬＴＥ−Ａ）の規格策定が進められている（非特許文献４、非特許文献５参照）。ＬＴＥ−Ａは、ＬＴＥの無線区間通信方式を基本とし、それにいくつかの新技術を加えて構成される。
ＬＴＥ−Ａシステムでは、１００ＭＨｚまでのより広い周波数帯域幅（transmission bandwidths）をサポートするために、二つ以上のコンポーネントキャリア（Component Carrier：ＣＣ）を集約する（「アグリゲーション（aggregation）する」とも称する）、キャリアアグリゲーション（Carrier Aggregation：ＣＡ）が検討されている。
ＣＡが構成される場合、ＵＥはネットワーク（Network：ＮＷ）と唯一つのＲＲＣ接続（RRC connection）を有する。ＲＲＣ接続において、一つのサービングセルがＮＡＳモビリティ情報とセキュリティ入力を与える。このセルをプライマリセル（Primary Cell：ＰＣｅｌｌ）と呼ぶ。下りリンクで、ＰＣｅｌｌに対応するキャリアは、下りプライマリコンポーネントキャリア（Downlink Primary Component Carrier：ＤＬ ＰＣＣ）である。上りリンクで、ＰＣｅｌｌに対応するキャリアは、上りプライマリコンポーネントキャリア（Uplink Primary Component Carrier：ＵＬ ＰＣＣ）である。
ＵＥの能力（ケーパビリティ（capability））に応じて、セカンダリセル（Secondary Cell：ＳＣｅｌｌ）が、ＰＣｅｌｌとサービングセルの組を形成するために構成される。下りリンクで、ＳＣｅｌｌに対応するキャリアは、下りセカンダリコンポーネントキャリア（Downlink Secondary Component Carrier：ＤＬ ＳＣＣ）である。上りリンクで、ＳＣｅｌｌに対応するキャリアは、上りセカンダリコンポーネントキャリア（Uplink Secondary Component Carrier：ＵＬ ＳＣＣ）である。
一つのＵＥに対して、一つのＰＣｅｌｌと、一つ以上のＳＣｅｌｌとからなるサービングセルの組が構成される。
また、ＬＴＥ−Ａでの新技術としては、より広い帯域をサポートする技術（Wider bandwidth extension）、および多地点協調送受信（Coordinated Multiple Point transmission and reception：ＣｏＭＰ）技術などがある。３ＧＰＰでＬＴＥ−Ａのために検討されているＣｏＭＰについては、非特許文献６に記載されている。
モバイルネットワークのトラフィック量は、増加傾向にあり、通信速度も高速化が進んでいる。ＬＴＥおよびＬＴＥ−Ａが本格的に運用を開始されると、更に通信速度が高速化され、トラフィック量が増加することが見込まれる。
また、スマートフォンおよびタブレット型端末装置の普及によって、セルラー系無線通信によるトラフィック量が爆発的に増加しており、世界中で無線リソースの不足が懸念されている。
トラフィック量の増加の問題に対して、３ＧＰＰにおいて、リリース１２版の規格書の策定が進められている。リリース１２版の規格書では、将来の膨大なトラフィック量に対応するために、スモールｅＮＢを用いることが検討されている。例えば、多数のスモールｅＮＢを設置して、多数のスモールセルを構成することによって、周波数利用効率を高めて、通信容量の増大を図る技術などが検討されている。
その中で、マクロセルとスモールセルとがオーバラップしている場合に、通信端末がマクロセルとスモールセルとの両方に接続する技術として、デュアルコネクティビティ（dual connectivity）が議論されている（非特許文献８参照）。
さらに、高度化する移動体通信に対して、２０２０年以降にサービスを開始することを目標とした第５世代（以下「５Ｇ」という場合がある）無線アクセスシステムが検討されている。例えば、欧州では、ＭＥＴＩＳという団体で５Ｇの要求事項がまとめられている（非特許文献９参照）。
５Ｇ無線アクセスシステムでは、ＬＴＥシステムと比較して、システム容量は１０００倍、データ伝送速度は１００倍、データ処理遅延は１０分の１（１／１０）、通信端末の同時接続数は１００倍として、更なる低消費電力化、および装置の低コスト化を実現することが要件として挙げられている。
このような要件を満たすために、周波数を広帯域で使用してデータの伝送容量を増やすこと、ならびに周波数利用効率を上げてデータの伝送速度を上げるために、空間多重を可能とする、多素子アンテナを用いたＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）およびビームフォーミングなどの技術が検討されている。
多素子アンテナを用いたＭＩＭＯおよびビームフォーミングでは、多素子アンテナを構成する各アンテナ素子の位相および出力が設定されて調整されるので、各アンテナ素子の位相および出力の設定精度が性能に影響を及ぼす。そこで、各アンテナ素子の位相および出力の設定精度を向上させるために、多素子アンテナのキャリブレーションが行われる。
多素子アンテナのキャリブレーションの方法として、素子電界ベクトル回転法（ＲＥＶ法）（非特許文献１０参照）と、相対キャリブレーション（非特許文献１１参照)とが検討されている。また、キャリブレーションの実行方法として、セルフキャリブレーション法（非特許文献１２参照）、およびＯＴＡ（over the air）法（非特許文献１３参照）などが検討されている。
３ＧＰＰ ＴＳ３６．３００ Ｖ１１．７．０ ３ＧＰＰ Ｓ１−０８３４６１ ３ＧＰＰ Ｒ２−０８２８９９ ３ＧＰＰ ＴＲ ３６．８１４ Ｖ９．０．０ ３ＧＰＰ ＴＲ ３６．９１２ Ｖ１０．０．０ ３ＧＰＰ ＴＲ ３６．８１９ Ｖ１１．１．０ ３ＧＰＰ ＴＳ ３６．１４１ Ｖ１１．１．０ ３ＧＰＰ ＴＲ３６．８４２ Ｖ０．２．０ "Scenarios, requirements and KPIs for 5G mobile and wireless system"、［online］、平成２５（２０１３）年４月３０日、ＩＣＴ−３１７６６９−ＭＥＴＩＳ／Ｄ１．１、［平成２７年４月２日検索］、インターネット<https://www.metis2020.com/documents/deliverables/> 真野清司，片木孝至、「フェイズドアレーアンテナの素子振幅位相測定法−素子電界ベクトル回転法−」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Vol.J65-B、No.5、pp.555-560、１９８２年５月 原嘉孝，矢野安宏，久保博嗣、「周波数選択に基づくＯＦＤＭＡ／ＴＤＤ用アンテナアレーキャリブレーション」、IEICE Technical Report RCS2007-143、２００８年１月 能田康義，原嘉孝，矢野安宏，久保博嗣、「ＴＤＤ方式における双方向チャネル測定を用いたアンテナアレー自己キャリブレーション」、信学技報 RCS2008-12、２００８年５月 X.Hou,et al,"Experimental Study of Advanced MU-MIMO Scheme with Antenna Calibration for the Evolving LTE TDD System",IEEE 23rd PIMRC,2012
前述の多素子アンテナを用いたＭＩＭＯおよびビームフォーミングでは、多素子アンテナでのスループットの向上が必要となる。しかし、多素子アンテナでのスループットを向上させるためには、以下の問題がある。
１点目は、以下である。アンテナ素子間の位相差および振幅差を合わせないと、（ａ）ビームの指向性が、向かわせたい方向に制御できなくなる、（ｂ）等価等方放射電力（Equivalent Isotropic Radiated Power；略称：ＥＩＲＰ）などで表される利得が低下する、（ｃ）サイドローブの電力が増加し、他のユーザへの干渉が増加する、などの問題がある。特に、ヌル（null）点を制御するＭＩＭＯ伝送の場合に、精度が要求される。
２点目は、以下である。アンテナ素子間の位相差および振幅差は、温度変化および経年変化におけるばらつきも無くす必要がある。しかし、広帯域通信となり、周波数帯域幅が増加することになるので、温度変化および経年変化の変化量は、増幅器およびフィルタなどによる影響が大きくなるという問題がある。
従来のように増幅器およびフィルタが屋内の温度の管理が行われている部屋に設置され、ケーブルで屋外に引き延ばしてアンテナに接続される形態ではなく、能動型位相配列アンテナ（Active Phased Array Antenna：ＡＰＡＡ）のように、増幅器が屋外に設置されることが検討されている。この場合、温度変化が大きくなり、運用時のキャリブレーションも重要となる。
本発明の目的は、多素子アンテナを構成する複数のアンテナ素子間におけるビームの位相差および振幅差を合わせるためのキャリブレーションを精度良く行うことができ、比較的高いスループットで通信を行うことが可能な通信システムを提供することである。
本発明の通信システムは、複数のアンテナ素子で構成される多素子アンテナを用いて、信号の送受信を行う基地局装置と通信端末装置とを備える通信システムであって、前記基地局装置および前記通信端末装置のうち、少なくとも一方は、前記信号を送受信するときに前記アンテナ素子が形成するビームの位相および振幅のキャリブレーションを行うキャリブレーション部を備え、前記キャリブレーション部は、前記複数のアンテナ素子間において、前記ビームの位相および振幅が同一になるように、各前記アンテナ素子における前記ビームの位相および振幅の補正値を求め、求めた補正値に基づいて前記キャリブレーションを行うことを特徴とする。
本発明の通信システムによれば、基地局装置と通信端末装置とを備えて通信システムが構成される。基地局装置と通信端末装置とは、複数のアンテナ素子で構成される多素子アンテナを用いて、信号の送受信を行う。基地局装置および前記通信端末装置のうち、少なくとも一方は、キャリブレーション部を備える。キャリブレーション部によって、信号を送受信するときにアンテナ素子が形成するビームの位相および振幅のキャリブレーションが行われる。キャリブレーション部は、複数のアンテナ素子間において、ビームの位相および振幅が同一になるように、各アンテナ素子におけるビームの位相および振幅の補正値を求め、求めた補正値に基づいてキャリブレーションを行う。これによって、キャリブレーションを精度良く行うことができるので、多素子アンテナを構成する複数のアンテナ素子間におけるビームの位相差および振幅差を合わせることができる。したがって、比較的高いスループットで通信を行うことが可能な通信システムを実現することができる。
本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
ＬＴＥ方式の通信システムで使用される無線フレームの構成を示す説明図である。 ３ＧＰＰにおいて議論されているＬＴＥ方式の通信システム２００の全体的な構成を示すブロック図である。 本発明に係る通信端末である図２に示す移動端末２０２の構成を示すブロック図である。 本発明に係る基地局である図２に示す基地局２０３の構成を示すブロック図である。 本発明に係るＭＭＥの構成を示すブロック図である。 ＬＴＥ方式の通信システムにおいて通信端末（ＵＥ）が行うセルサーチから待ち受け動作までの概略を示すフローチャートである。 マクロｅＮＢとスモールｅＮＢとが混在する場合のセルの構成の概念を示す図である。 本発明の実施の形態１の通信システムにおける通信装置の構成を示すブロック図である。 ＰＨＹ処理部９０１、制御部９４１１およびｎ個のアンテナ素子９０９，９２２，・・・，９３５の構成の一例を示すブロック図である。 ＰＨＹ処理部９０１、制御部９４１１およびｎ個のアンテナ素子９０９，９２２，・・・，９３５の構成の一例を示すブロック図である。 ＰＨＹ処理部９０１、制御部９４１１およびｎ個のアンテナ素子９０９，９２２，・・・，９３５の構成の一例を示すブロック図である。 ＰＨＹ処理部９０１、制御部９４１１およびｎ個のアンテナ素子９０９，９２２，・・・，９３５の構成の一例を示すブロック図である。 ＰＨＹ処理部９０１Ａ、制御部９４１２およびｎ個のアンテナ素子９０９，９２２，・・・，９３５の構成の他の例を示すブロック図である。 ＰＨＹ処理部９０１Ａ、制御部９４１２およびｎ個のアンテナ素子９０９，９２２，・・・，９３５の構成の他の例を示すブロック図である。 ＰＨＹ処理部９０１Ａ、制御部９４１２およびｎ個のアンテナ素子９０９，９２２，・・・，９３５の構成の他の例を示すブロック図である。 ＰＨＹ処理部９０１Ａ、制御部９４１２およびｎ個のアンテナ素子９０９，９２２，・・・，９３５の構成の他の例を示すブロック図である。 第１アンテナ素子の送信データにおけるマッピングの一例を示す図である。 第２アンテナ素子から第ｎアンテナ素子の送信データにおけるマッピングの一例を示す図である。 第１アンテナ素子の送信データにおけるマッピング、および、周波数毎の受信電力の一例を示す図である。 第１アンテナ素子の送信データにおけるマッピングの他の例を示す図である。 第２アンテナ素子から第ｎアンテナ素子の送信データにおけるマッピングの他の例を示す図である。 第１アンテナ素子の送信データにおけるマッピングのさらに他の例を示す図である。 第２アンテナ素子の送信データにおけるマッピングのさらに他の例を示す図である。 第３アンテナ素子の送信データにおけるマッピングのさらに他の例を示す図である。 第４アンテナ素子の送信データにおけるマッピングのさらに他の例を示す図である。 第１アンテナ素子の送信データにおける送信データのマッピングのさらに他の例を示す図である。 第２アンテナ素子から第ｎアンテナ素子の送信データにおけるマッピングのさらに他の例を示す図である。 実施の形態４の通信システムにおけるキャリブレーション処理に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。 実施の形態４の変形例１の通信システムにおけるキャリブレーション処理に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。 実施の形態４の変形例２の通信システムにおけるキャリブレーション処理に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。 実施の形態４の変形例３の通信システムにおけるキャリブレーション処理に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。 実施の形態５の通信システムにおけるキャリブレーションに関するシーケンスの一例を示す図である。 実施の形態５の通信システムにおけるキャリブレーションに関するシーケンスの他の例を示す図である。 物理下り共有チャネル領域にｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の一例を示す図である。 物理下り共有チャネル領域にｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の他の例を示す図である。 ＭＢＳＦＮ領域にｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の一例を示す図である。 ＡＢＳ領域にｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の一例を示す図である。 実施の形態７における物理下り共有チャネル領域に各アンテナグループのｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の一例を示す図である。 実施の形態８における物理下り共有チャネル領域の周波数軸上の一部分にｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の一例を示す図である。 実施の形態８における物理下り共有チャネル領域の周波数軸上の一部分にｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の他の例を示す図である。 実施の形態８における物理下り共有チャネル領域の周波数軸上の一部分に各アンテナグループのｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の一例を示す図である。
実施の形態１．
図２は、３ＧＰＰにおいて議論されているＬＴＥ方式の通信システム２００の全体的な構成を示すブロック図である。図２について説明する。無線アクセスネットワークは、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）２０１と称される。通信端末装置である移動端末装置（以下「移動端末（User Equipment：ＵＥ）」という）２０２は、基地局装置（以下「基地局（E-UTRAN NodeB：ｅＮＢ）」という）２０３と無線通信可能であり、無線通信で信号の送受信を行う。
ここで、「通信端末装置」とは、移動可能な携帯電話端末装置などの移動端末装置だけでなく、センサなどの移動しないデバイスも含んでいる。以下の説明では、「通信端末装置」を、単に「通信端末」という場合がある。
移動端末２０２に対する制御プロトコル、例えばＲＲＣ（Radio Resource Control）と、ユーザプレイン、例えばＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）、ＲＬＣ（Radio Link Control）、ＭＡＣ（Medium Access Control）、ＰＨＹ（Physical layer）とが基地局２０３で終端するならば、Ｅ−ＵＴＲＡＮは１つあるいは複数の基地局２０３によって構成される。
移動端末２０２と基地局２０３との間の制御プロトコルＲＲＣ（Radio Resource Control）は、報知（Broadcast）、ページング（paging）、ＲＲＣ接続マネージメント（RRC connection management）などを行う。ＲＲＣにおける基地局２０３と移動端末２０２との状態として、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥと、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤとがある。
ＲＲＣ＿ＩＤＬＥでは、ＰＬＭＮ（Public Land Mobile Network）選択、システム情報（System Information：ＳＩ）の報知、ページング（paging）、セル再選択（cell re-selection）、モビリティなどが行われる。ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤでは、移動端末はＲＲＣ接続（connection）を有し、ネットワークとのデータの送受信を行うことができる。またＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤでは、ハンドオーバ（Handover：ＨＯ）、隣接セル（Neighbour cell）の測定（メジャメント（measurement））などが行われる。
基地局２０３は、ｅＮＢ２０７と、Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６とに分類される。通信システム２００は、複数のｅＮＢ２０７を含むｅＮＢ群２０３−１と、複数のＨｏｍｅ−ｅＮＢ２０６を含むＨｏｍｅ−ｅＮＢ群２０３−２とを備える。またコアネットワークであるＥＰＣ（Evolved Packet Core）と、無線アクセスネットワークであるＥ−ＵＴＲＡＮ２０１とで構成されるシステムは、ＥＰＳ（Evolved Packet System）と称される。コアネットワークであるＥＰＣと、無線アクセスネットワークであるＥ−ＵＴＲＡＮ２０１とを合わせて、「ネットワーク」という場合がある。
ｅＮＢ２０７は、移動管理エンティティ（Mobility Management Entity：ＭＭＥ）、あるいはＳ−ＧＷ（Serving Gateway）、あるいはＭＭＥおよびＳ−ＧＷを含むＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部（以下「ＭＭＥ部」という場合がある）２０４とＳ１インタフェースにより接続され、ｅＮＢ２０７とＭＭＥ部２０４との間で制御情報が通信される。一つのｅＮＢ２０７に対して、複数のＭＭＥ部２０４が接続されてもよい。ｅＮＢ２０７間は、Ｘ２インタフェースにより接続され、ｅＮＢ２０７間で制御情報が通信される。
Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６は、ＭＭＥ部２０４とＳ１インタフェースにより接続され、Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６とＭＭＥ部２０４との間で制御情報が通信される。一つのＭＭＥ部２０４に対して、複数のＨｏｍｅ−ｅＮＢ２０６が接続される。あるいは、Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６は、ＨｅＮＢＧＷ（Home-eNB GateWay）２０５を介してＭＭＥ部２０４と接続される。Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６とＨｅＮＢＧＷ２０５とは、Ｓ１インタフェースにより接続され、ＨｅＮＢＧＷ２０５とＭＭＥ部２０４とはＳ１インタフェースを介して接続される。
一つまたは複数のＨｏｍｅ−ｅＮＢ２０６が一つのＨｅＮＢＧＷ２０５と接続され、Ｓ１インタフェースを通して情報が通信される。ＨｅＮＢＧＷ２０５は、一つまたは複数のＭＭＥ部２０４と接続され、Ｓ１インタフェースを通して情報が通信される。
ＭＭＥ部２０４およびＨｅＮＢＧＷ２０５は、上位装置、具体的には上位ノードであり、基地局であるｅＮＢ２０７およびＨｏｍｅ−ｅＮＢ２０６と、移動端末（ＵＥ）２０２との接続を制御する。ＭＭＥ部２０４は、コアネットワークであるＥＰＣを構成する。基地局２０３およびＨｅＮＢＧＷ２０５は、Ｅ−ＵＴＲＡＮ２０１を構成する。
さらに３ＧＰＰでは、以下のような構成が検討されている。Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６間のＸ２インタフェースはサポートされる。すなわち、Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６間は、Ｘ２インタフェースにより接続され、Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６間で制御情報が通信される。ＭＭＥ部２０４からは、ＨｅＮＢＧＷ２０５はＨｏｍｅ−ｅＮＢ２０６として見える。Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６からは、ＨｅＮＢＧＷ２０５はＭＭＥ部２０４として見える。
Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６が、ＨｅＮＢＧＷ２０５を介してＭＭＥ部２０４に接続される場合および直接ＭＭＥ部２０４に接続される場合のいずれの場合も、Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６とＭＭＥ部２０４との間のインタフェースは、Ｓ１インタフェースで同じである。
基地局２０３は、１つのセルを構成してもよいし、複数のセルを構成してもよい。各セルは、移動端末２０２と通信可能な範囲であるカバレッジとして予め定める範囲を有し、カバレッジ内で移動端末２０２と無線通信を行う。１つの基地局２０３が複数のセルを構成する場合、１つ１つのセルが、移動端末２０２と通信可能に構成される。
図３は、本発明に係る通信端末である図２に示す移動端末２０２の構成を示すブロック図である。図３に示す移動端末２０２の送信処理を説明する。まず、プロトコル処理部３０１からの制御データ、およびアプリケーション部３０２からのユーザデータが、送信データバッファ部３０３へ保存される。送信データバッファ部３０３に保存されたデータは、エンコーダー部３０４へ渡され、誤り訂正などのエンコード処理が施される。エンコード処理を施さずに、送信データバッファ部３０３から変調部３０５へ直接出力されるデータが存在してもよい。エンコーダー部３０４でエンコード処理されたデータは、変調部３０５にて変調処理が行われる。変調されたデータは、ベースバンド信号に変換された後、周波数変換部３０６へ出力され、無線送信周波数に変換される。その後、アンテナ３０７から基地局２０３に送信信号が送信される。
また、移動端末２０２の受信処理は、以下のように実行される。基地局２０３からの無線信号がアンテナ３０７により受信される。受信信号は、周波数変換部３０６にて無線受信周波数からベースバンド信号に変換され、復調部３０８において復調処理が行われる。復調後のデータは、デコーダー部３０９へ渡され、誤り訂正などのデコード処理が行われる。デコードされたデータのうち、制御データはプロトコル処理部３０１へ渡され、ユーザデータはアプリケーション部３０２へ渡される。移動端末２０２の一連の処理は、制御部３１０によって制御される。よって制御部３１０は、図３では省略しているが、各部３０１〜３０９と接続している。
図４は、本発明に係る基地局である図２に示す基地局２０３の構成を示すブロック図である。図４に示す基地局２０３の送信処理を説明する。ＥＰＣ通信部４０１は、基地局２０３とＥＰＣ（ＭＭＥ部２０４など）、ＨｅＮＢＧＷ２０５などとの間のデータの送受信を行う。他基地局通信部４０２は、他の基地局との間のデータの送受信を行う。ＥＰＣ通信部４０１および他基地局通信部４０２は、それぞれプロトコル処理部４０３と情報の受け渡しを行う。プロトコル処理部４０３からの制御データ、ならびにＥＰＣ通信部４０１および他基地局通信部４０２からのユーザデータおよび制御データは、送信データバッファ部４０４へ保存される。
送信データバッファ部４０４に保存されたデータは、エンコーダー部４０５へ渡され、誤り訂正などのエンコード処理が施される。エンコード処理を施さずに、送信データバッファ部４０４から変調部４０６へ直接出力されるデータが存在してもよい。エンコードされたデータは、変調部４０６にて変調処理が行われる。変調されたデータは、ベースバンド信号に変換された後、周波数変換部４０７へ出力され、無線送信周波数に変換される。その後、アンテナ４０８より一つもしくは複数の移動端末２０２に対して送信信号が送信される。
また、基地局２０３の受信処理は以下のように実行される。一つもしくは複数の移動端末２０２からの無線信号が、アンテナ4０８により受信される。受信信号は、周波数変換部４０７にて無線受信周波数からベースバンド信号に変換され、復調部４０９で復調処理が行われる。復調されたデータは、デコーダー部４１０へ渡され、誤り訂正などのデコード処理が行われる。デコードされたデータのうち、制御データはプロトコル処理部４０３あるいはＥＰＣ通信部４０１、他基地局通信部４０２へ渡され、ユーザデータはＥＰＣ通信部４０１および他基地局通信部４０２へ渡される。基地局２０３の一連の処理は、制御部４１１によって制御される。よって制御部４１１は、図４では省略しているが、各部４０１〜４１０と接続している。
図５は、本発明に係るＭＭＥの構成を示すブロック図である。図５では、前述の図２に示すＭＭＥ部２０４に含まれるＭＭＥ２０４ａの構成を示す。ＰＤＮ ＧＷ通信部５０１は、ＭＭＥ２０４ａとＰＤＮ ＧＷとの間のデータの送受信を行う。基地局通信部５０２は、ＭＭＥ２０４ａと基地局２０３との間のＳ１インタフェースによるデータの送受信を行う。ＰＤＮ ＧＷから受信したデータがユーザデータであった場合、ユーザデータは、ＰＤＮ ＧＷ通信部５０１から、ユーザプレイン通信部５０３経由で基地局通信部５０２に渡され、１つあるいは複数の基地局２０３へ送信される。基地局２０３から受信したデータがユーザデータであった場合、ユーザデータは、基地局通信部５０２から、ユーザプレイン通信部５０３経由でＰＤＮ ＧＷ通信部５０１に渡され、ＰＤＮ ＧＷへ送信される。
ＰＤＮ ＧＷから受信したデータが制御データであった場合、制御データは、ＰＤＮ ＧＷ通信部５０１から制御プレイン制御部５０５へ渡される。基地局２０３から受信したデータが制御データであった場合、制御データは、基地局通信部５０２から制御プレイン制御部５０５へ渡される。
ＨｅＮＢＧＷ通信部５０４は、ＨｅＮＢＧＷ２０５が存在する場合に設けられ、情報種別によって、ＭＭＥ２０４ａとＨｅＮＢＧＷ２０５との間のインタフェース（ＩＦ）によるデータの送受信を行う。ＨｅＮＢＧＷ通信部５０４から受信した制御データは、ＨｅＮＢＧＷ通信部５０４から制御プレイン制御部５０５へ渡される。制御プレイン制御部５０５での処理の結果は、ＰＤＮ ＧＷ通信部５０１経由でＰＤＮ ＧＷへ送信される。また、制御プレイン制御部５０５で処理された結果は、基地局通信部５０２経由でＳ１インタフェースにより１つあるいは複数の基地局２０３へ送信され、またＨｅＮＢＧＷ通信部５０４経由で１つあるいは複数のＨｅＮＢＧＷ２０５へ送信される。
制御プレイン制御部５０５には、ＮＡＳセキュリティ部５０５−１、ＳＡＥベアラコントロール部５０５−２、アイドルステート（Idle State）モビリティ管理部５０５−３などが含まれ、制御プレインに対する処理全般を行う。ＮＡＳセキュリティ部５０５−１は、ＮＡＳ（Non-Access Stratum）メッセージのセキュリティなどを行う。ＳＡＥベアラコントロール部５０５−２は、ＳＡＥ（System Architecture Evolution）のベアラの管理などを行う。アイドルステートモビリティ管理部５０５−３は、待受け状態（アイドルステート（Idle State）；ＬＴＥ−ＩＤＬＥ状態、または、単にアイドルとも称される）のモビリティ管理、待受け状態時のページング信号の生成および制御、傘下の１つあるいは複数の移動端末２０２のトラッキングエリアの追加、削除、更新、検索、トラッキングエリアリスト管理などを行う。
ＭＭＥ２０４ａは、１つまたは複数の基地局２０３に対して、ページング信号の分配を行う。また、ＭＭＥ２０４ａは、待受け状態（Idle State）のモビリティ制御（Mobility control）を行う。ＭＭＥ２０４ａは、移動端末が待ち受け状態のとき、および、アクティブ状態（Active State）のときに、トラッキングエリア（Tracking Area）リストの管理を行う。ＭＭＥ２０４ａは、ＵＥが登録されている（registered）追跡領域（トラッキングエリア：Tracking Area）に属するセルへ、ページングメッセージを送信することで、ページングプロトコルに着手する。ＭＭＥ２０４ａに接続されるＨｏｍｅ−ｅＮＢ２０６のＣＳＧの管理およびＣＳＧ−ＩＤの管理、そしてホワイトリスト管理は、アイドルステートモビリティ管理部５０５−３で行われてもよい。
次に通信システムにおけるセルサーチ方法の一例を示す。図６は、ＬＴＥ方式の通信システムにおいて通信端末（ＵＥ）が行うセルサーチから待ち受け動作までの概略を示すフローチャートである。通信端末は、セルサーチを開始すると、ステップＳＴ６０１で、周辺の基地局から送信される第一同期信号（Ｐ−ＳＳ）、および第二同期信号（Ｓ−ＳＳ）を用いて、スロットタイミング、フレームタイミングの同期をとる。
Ｐ−ＳＳとＳ−ＳＳとを合わせて、同期信号（Synchronization Signal：ＳＳ）という。同期信号（ＳＳ）には、セル毎に割り当てられたＰＣＩに１対１に対応するシンクロナイゼーションコードが割り当てられている。ＰＣＩの数は５０４通りが検討されている。この５０４通りのＰＣＩを用いて同期をとるとともに、同期がとれたセルのＰＣＩを検出（特定）する。
次に同期がとれたセルに対して、ステップＳＴ６０２で、基地局からセル毎に送信される参照信号（リファレンスシグナル：ＲＳ）であるセル固有参照信号（Cell-specific Reference Signal：ＣＲＳ）を検出し、ＲＳの受信電力（Reference Signal Received Power：ＲＳＲＰ）の測定を行う。参照信号（ＲＳ）には、ＰＣＩと１対１に対応したコードが用いられている。そのコードで相関をとることによって他セルと分離できる。ステップＳＴ１で特定したＰＣＩから、該セルのＲＳ用のコードを導出することによって、ＲＳを検出し、ＲＳの受信電力を測定することが可能となる。
次にステップＳＴ６０３で、ステップＳＴ６０２までで検出された一つ以上のセルの中から、ＲＳの受信品質が最もよいセル、例えば、ＲＳの受信電力が最も高いセル、つまりベストセルを選択する。
次にステップＳＴ６０４で、ベストセルのＰＢＣＨを受信して、報知情報であるＢＣＣＨを得る。ＰＢＣＨ上のＢＣＣＨには、セル構成情報が含まれるＭＩＢ（Master Information Block）がマッピングされる。したがってＰＢＣＨを受信してＢＣＣＨを得ることで、ＭＩＢが得られる。ＭＩＢの情報としては、例えば、ＤＬ（ダウンリンク）システム帯域幅（送信帯域幅設定（transmission bandwidth configuration：dl-bandwidth）とも呼ばれる）、送信アンテナ数、ＳＦＮ（System Frame Number）などがある。
次にステップＳＴ６０５で、ＭＩＢのセル構成情報をもとに該セルのＤＬ−ＳＣＨを受信して、報知情報ＢＣＣＨの中のＳＩＢ（System Information Block）１を得る。ＳＩＢ１には、該セルへのアクセスに関する情報、セルセレクションに関する情報、他のＳＩＢ（ＳＩＢｋ；ｋ≧２の整数）のスケジューリング情報が含まれる。また、ＳＩＢ１には、トラッキングエリアコード（Tracking Area Code：ＴＡＣ）が含まれる。
次にステップＳＴ６０６で、通信端末は、ステップＳＴ６０５で受信したＳＩＢ１のＴＡＣと、通信端末が既に保有しているトラッキングエリアリスト内のトラッキングエリア識別子（Tracking Area Identity：ＴＡＩ）のＴＡＣ部分とを比較する。トラッキングエリアリストは、ＴＡＩリスト（TAI list）とも称される。ＴＡＩはトラッキングエリアを識別するための識別情報であり、ＭＣＣ（Mobile Country Code）と、ＭＮＣ（Mobile Network Code）と、ＴＡＣ（Tracking Area Code）とによって構成される。ＭＣＣは国コードである。ＭＮＣはネットワークコードである。ＴＡＣはトラッキングエリアのコード番号である。
通信端末は、ステップＳＴ６０６で比較した結果、ステップＳＴ６０５で受信したＴＡＣが、トラッキングエリアリスト内に含まれるＴＡＣと同じならば、該セルで待ち受け動作に入る。比較して、ステップＳＴ６０５で受信したＴＡＣがトラッキングエリアリスト内に含まれなければ、通信端末は、該セルを通して、ＭＭＥなどが含まれるコアネットワーク（Core Network，ＥＰＣ）へ、ＴＡＵ（Tracking Area Update）を行うためにトラッキングエリアの変更を要求する。
コアネットワークを構成する装置（以下「コアネットワーク側装置」という場合がある）は、ＴＡＵ要求信号とともに通信端末から送られてくる該通信端末の識別番号（ＵＥ−ＩＤなど）をもとに、トラッキングエリアリストの更新を行う。コアネットワーク側装置は、通信端末に更新後のトラッキングエリアリストを送信する。通信端末は、受信したトラッキングエリアリストに基づいて、通信端末が保有するＴＡＣリストを書き換える（更新する）。その後、通信端末は、該セルで待ち受け動作に入る。
スマートフォンおよびタブレット型端末装置の普及によって、セルラー系無線通信によるトラフィックが爆発的に増大しており、世界中で無線リソースの不足が懸念されている。これに対応して周波数利用効率を高めるために、小セル化し、空間分離を進めることが検討されている。
従来のセルの構成では、ｅＮＢによって構成されるセルは、比較的広い範囲のカバレッジを有する。従来は、複数のｅＮＢによって構成される複数のセルの比較的広い範囲のカバレッジによって、あるエリアを覆うように、セルが構成されている。
小セル化された場合、ｅＮＢによって構成されるセルは、従来のｅＮＢによって構成されるセルのカバレッジに比べて範囲が狭いカバレッジを有する。したがって、従来と同様に、あるエリアを覆うためには、従来のｅＮＢに比べて、多数の小セル化されたｅＮＢが必要となる。
以下の説明では、従来のｅＮＢによって構成されるセルのように、カバレッジが比較的大きいセルを「マクロセル」といい、マクロセルを構成するｅＮＢを「マクロｅＮＢ」という。また、小セル化されたセルのように、カバレッジが比較的小さいセルを「スモールセル」といい、スモールセルを構成するｅＮＢを「スモールｅＮＢ」という。
マクロｅＮＢは、例えば、非特許文献７に記載される「ワイドエリア基地局（Wide Area Base Station）」であってもよい。
スモールｅＮＢは、例えば、ローパワーノード、ローカルエリアノード、ホットスポットなどであってもよい。また、スモールｅＮＢは、ピコセルを構成するピコｅＮＢ、フェムトセルを構成するフェムトｅＮＢ、ＨｅＮＢ、ＲＲＨ（Remote Radio Head）、ＲＲＵ（Remote Radio Unit）、ＲＲＥ（Remote Radio Equipment）またはＲＮ（Relay Node）であってもよい。また、スモールｅＮＢは、非特許文献７に記載される「ローカルエリア基地局（Local Area Base Station）」または「ホーム基地局（Home Base Station）」であってもよい。
図７は、マクロｅＮＢとスモールｅＮＢとが混在する場合のセルの構成の概念を示す図である。マクロｅＮＢによって構成されるマクロセルは、比較的広い範囲のカバレッジ７０１を有する。スモールｅＮＢによって構成されるスモールセルは、マクロｅＮＢ（マクロセル）のカバレッジ７０１に比べて範囲が小さいカバレッジ７０２を有する。
複数のｅＮＢが混在する場合、あるｅＮＢによって構成されるセルのカバレッジが、他のｅＮＢによって構成されるセルのカバレッジ内に含まれる場合がある。図７に示すセルの構成では、参照符号「７０４」または「７０５」で示されるように、スモールｅＮＢによって構成されるスモールセルのカバレッジ７０２が、マクロｅＮＢによって構成されるマクロセルのカバレッジ７０１内に含まれる場合がある。
また、参照符号「７０５」で示されるように、複数、例えば２つのスモールセルのカバレッジ７０２が、１つのマクロセルのカバレッジ７０１内に含まれる場合もある。移動端末（ＵＥ）７０３は、例えばスモールセルのカバレッジ７０２内に含まれ、スモールセルを介して通信を行う。
また図７に示すセルの構成では、参照符号「７０６」で示されるように、マクロｅＮＢによって構成されるマクロセルのカバレッジ７０１と、スモールｅＮＢによって構成されるスモールセルのカバレッジ７０２とが複雑に重複する場合が生じる。
また、参照符号「７０７」で示されるように、マクロｅＮＢによって構成されるマクロセルのカバレッジ７０１と、スモールｅＮＢによって構成されるスモールセルのカバレッジ７０２とが重複しない場合も生じる。
さらには、参照符号「７０８」で示されるように、多数のスモールｅＮＢによって構成される多数のスモールセルのカバレッジ７０２が、１つのマクロｅＮＢによって構成される１つのマクロセルのカバレッジ７０１内に構成される場合も生じる。
多素子アンテナでのスループットを向上させるためには、以下の（１），（２）の問題がある。
（１）アンテナ素子間の位相差および振幅差を合わせないと、（ａ）ビームの指向性が、向かわせたい方向に制御できなくなる、（ｂ）等価等方放射電力（Equivalent Isotropic Radiated Power；略称：ＥＩＲＰ）などで表される利得が低下する、（ｃ）サイドローブの電力が増加し、他のユーザへの干渉が増加する、などの問題がある。
（２）アンテナ素子間の位相差および振幅差は、温度変化および経年変化におけるばらつきも無くす必要がある。しかし、広帯域通信となり、周波数帯域幅が増加することになるので、温度変化および経年変化の変化量は、増幅器およびフィルタなどによる影響が大きくなるという問題がある。
本実施の形態では、多素子アンテナを構成する複数のアンテナ素子間におけるビームの位相差および振幅差を合わせるためのキャリブレーションを精度良く行う方法について開示する。
図８は、本発明の実施の形態１の通信システムにおける通信装置の構成を示すブロック図である。通信装置は、基地局であってもよいし、移動端末であってもよい。すなわち、本実施の形態の通信システムは、基地局と移動端末とを備えて構成され、基地局および移動端末のうち、少なくとも一方は、図８に示す通信装置によって実現される。
通信装置は、ＰＨＹ（Physical layer）処理部８０１と、複数のアンテナ素子８０２〜８０５と、制御部８０６とを備えて構成される。複数のアンテナ素子８０２〜８０５は、具体的には第１アンテナ素子８０２、第２アンテナ素子８０３、第３アンテナ素子８０４、・・・、第ｎアンテナ素子８０５のｎ（ｎは自然数）個のアンテナ素子８０２〜８０５である。第１アンテナ素子８０１から第ｎアンテナ素子８０５は、ＰＨＹ処理部８０１に接続されている。第１アンテナ素子８０１から第ｎアンテナ素子８０５は、多素子アンテナを構成する。
ＰＨＹ処理部８０１は、制御部８０６から与えられる指示に従って、送信信号の生成、マッピング、受信信号の抽出、およびデマッピングの各処理を行う。制御部８０６は、送受信に関するタイミング制御、時間・周波数・符号のリソース割り当て制御、送信電力制御、ならびにアンテナ素子への位相および振幅値の制御を行う。
ＰＨＹ処理部８０１は、信号を送受信するときにアンテナ素子８０２〜８０５が形成するビームの位相および振幅のキャリブレーションを行うキャリブレーション部に相当する。ＰＨＹ処理部８０１は、複数のアンテナ素子８０２〜８０５間において、ビームの位相および振幅が同一になるように、各アンテナ素子８０２〜８０５におけるビームの位相および振幅の補正値を求め、求めた補正値に基づいてキャリブレーションを行う。
次に、信号の流れに沿って、通信装置における制御処理の手順の一例を説明する。制御部８０６は、キャリブレーションを行う必要があるかどうかを判断する。制御部８０６は、キャリブレーションを行う必要があると判断すると、キャリブレーションを実行するタイミング、周波数および送信電力を決定し、ＰＨＹ処理部８０１に通知する。
ＰＨＹ処理部８０１は、具体的には以下のようにしてキャリブレーションを行う。ＰＨＹ処理部８０１は、制御部８０６から与えられる指示に従って、キャリブレーション用ＲＳ（以下「ｃａｌ−ＲＳ」という場合がある）のマッピングおよび送信電力値の設定を行い、予め定めるアンテナ素子を用いて、予め定めるタイミングで信号を送信する。
またＰＨＹ処理部８０１は、制御部８０６から与えられる指示に従って、送信した信号を、予め定めるアンテナ素子で受信する。ＰＨＹ処理部８０１は、受信した信号に対して、キャリブレーション用ＲＳのデマッピング処理を行い、デマッピング処理によって得られた値から伝搬特性を算出して、制御部８０６に通知する。
制御部８０６は、各アンテナ素子８０２〜８０５の間の相対値を解析するか、または、出荷前などの事前に電波暗室などで測定した伝搬特性の理想値との差分を解析し、その解析値または差分値から、各アンテナ素子８０２〜８０５の位相および振幅の補正値を算出して、ＰＨＹ処理部８０１に通知する。
ＰＨＹ処理部８０１は、制御部８０６から与えられる補正値を設定し、以降の信号にオフセットが加算されるようにする。
制御部８０６において、キャリブレーションを行う必要があるかどうかの判断としては、周期的（定期的）に、前述の制御部８０６およびＰＨＹ処理部８０１における各処理を実行し、制御部８０６によって算出される各アンテナ素子８０２〜８０５の位相および振幅の補正値の結果と、現在設定している値との差分に基づいて決定してもよい。
通信装置が基地局である場合、通信装置は、上位の保守管理装置からの指示に従って、キャリブレーションを開始してもよい。これによって、例えば、上位の保守管理装置では、基地局のセルカバレッジで重なりのある複数の基地局で同時にキャリブレーションを行う状態（以下「キャリブレーション状態」という場合がある）になることを防ぎ、サービスの停止エリアが発生することを回避することができる。
同様に、通信装置である基地局は、周辺の基地局からキャリブレーション状態になっているかどうかの通知を受けて、周辺の基地局がキャリブレーション状態になっていないとき、自局がキャリブレーションを開始するようにしてもよい。逆に、基地局は、周辺の基地局のために、自局がキャリブレーション状態になっているかどうかを周辺の基地局に通知してもよい。
あるいは、基地局に温度センサを設け、温度変化が予め定める値以上になったときに基地局がキャリブレーションを開始するようにしてもよい。送信電力増幅器、位相器および所要周波数を分離して抽出するフィルタでは、温度特性があり、送信電力増幅器、位相器および所要周波数にばらつきが生じることが知られている。前述のように温度変化が予め定める値以上になったときに基地局がキャリブレーションを開始するようにすることによって、これら送信電力増幅器、位相器および所要周波数のばらつきによるビーム制御の不正確さを修正することができる。
あるいは、通信装置は、対向装置からの要求に従って、キャリブレーションを開始してもよい。通信装置が基地局であり、対向装置が基地局またはリピータである場合、対向装置は、通常運転時の適切な指向性のときの搬送波対雑音比（Carrier to Noise Ratio；略称：ＣＮＲ）または信号対雑音比（Signal to Noise Ratio；略称：ＳＮＲ）を知っているまたは学習することができる。したがって、例えば、温度変化および経年変化などで、ＣＮＲまたはＳＮＲが予め定める値以下になったときに、対向装置から通信装置にキャリブレーションの開始を指示するようにするとよい。
キャリブレーション用の移動端末を設けて、例えば、いつでも特定の位置に移動端末がある、あるいは、特定の位置に移動してきたものをキャリブレーション用移動端末とする場合、前述と同様に、移動端末から通信装置にキャリブレーションの開始を指示するようにしてもよい。
あるいは、移動端末が、ＭＤＴ（Minimum Drive Test）機能などを用いて収集したＧＰＳ（Global Positioning System）位置情報とともに受信電力およびＳＮＲなどの品質情報をＥＰＣ（Evolved Packet Core）に送信し、ＥＰＣが、受信した品質情報に基づいて、通常運転からの差異を検出し、差異があるときにＥＰＣから基地局にキャリブレーションの開始の指示を通知するようにしてもよい。
特に、制御部８０６において、キャリブレーションを実行するタイミングは、例えば送信系では、対向装置との通信に供するデータを送信していないタイミングとして、送信系の位相および振幅の補正値を設定するとよい。また、受信系では、対向装置との通信に供するデータを受信していないタイミングとして、受信系の位相および振幅の補正値を設定するとよい。時分割複信（Time Division Duplex；略称：ＴＤＤ）の場合には、送受信の切替時間であるギャップ期間に、キャリブレーションを行ってもよい。
また、制御部８０６において、キャリブレーションを実行する周波数を、ある一部に限定、すなわちサブバンド化してもよい。これによって、キャリブレーションしていないリソースで、通常の通信（サービス）が可能になる。また、送信電力増幅器、位相器およびフィルタなどが、温度などであまりばらつきが発生しないことが分かっているとき、キャリブレーションを行ったサブバンド間はキャリブレーションが不要となり、補間することで性能が保証できる。
また、同様に、温度変化が大きくなる前にキャリブレーションを行うことによって、サブバンドでのキャリブレーションで性能保証が可能となる。
また、制御部８０６において、アンテナ素子間で様々な距離となる場合、距離に応じて、いくつかのグループ分けを行い、相対的に遠いアンテナ素子のグループには、相対的に近いアンテナ素子のグループよりも送信電力を大きくするとＳＮＲが向上するので、有効である。このとき、いくつかのアンテナ素子は、複数のグループに属してもよい。
また、制御部８０６において、電波暗室など、出荷時に測定したキャリブレーション値、および過去の補正値の記録から大幅に異なる値となるときは、補正を行わないようにすることも有効である。例えば、目の前を大きなトラックが通過するような場合、その回のキャリブレーションは行わずに、次回にキャリブレーションを行うと、正常にキャリブレーションを行うことが可能となる。
また、補正値が、変更が許容される最大の値である変更許容値を超えた場合、マルチパスの検出および分離を行う。主波のみでキャリブレーションを行うときには、許容値内の場合、その値でキャリブレーションを行うことも有効である。例えば、近くに大きな看板が設置されて、定常的にマルチパスが発生した場合に有効となる。
図９および図１０を用いて、ＰＨＹ処理部８０１および制御部８０６の信号の流れの一例を説明する。図９および図１０は、ＰＨＹ処理部９０１、制御部９４１１およびｎ個のアンテナ素子９０９，９２２，・・・，９３５の構成の一例を示すブロック図である。図９と図１０とは、境界線ＢＬ１の位置で、つながっている。
ＰＨＹ処理部９０１は、複数のエンコーダー部と、複数の変調部と、複数の切替部と、複数の復調部と、複数のデコーダー部と、制御部９４１１とを備えて構成される。ＰＨＹ処理部９０１は、キャリブレーション部に相当する。
複数のエンコーダー部は、具体的には第１エンコーダー部９０２、第２エンコーダー部９１５、・・・、第ｎエンコーダー部９２８のｎ個（ｎは自然数）のエンコーダー部である。複数の変調部は、具体的には第１変調部９０７、第２変調部９２０、・・・、第ｎ変調部９３３のｎ個（ｎは自然数）の変調部である。複数の切替部は、具体的には第１切替部９０８、第２切替部９２１、・・・、第ｎ切替部９３４のｎ個（ｎは自然数）の切替部である。
複数の復調部は、具体的には第１復調部９１０、第２復調部９２３、・・・、第ｎ復調部９３６のｎ個（ｎは自然数）の復調部である。複数のデコーダー部は、具体的には第１デコーダー部９１１、第２デコーダー部９２４、・・・、第ｎデコーダー部９３７のｎ個（ｎは自然数）のデコーダー部である。
また、複数のエンコーダー部９０２，９１５，９２８および複数のデコーダー部９１１，９２４，９３７にそれぞれ対応して、複数のアンテナ素子、具体的には第１アンテナ素子９０９、第２アンテナ素子９２２、・・・、第ｎアンテナ素子９３５のｎ個（ｎは自然数）のアンテナ素子が設けられる。
第１エンコーダー部９０２は、第１送信データ生成部９０３、第１キャリブレーション用ＲＳマッピング部９０４、第１送信電力設定部９０５、および第１送信補正処理部９０６１を備える。第１デコーダー部９１１は、第１受信補正処理部９１２１、第１キャリブレーション用ＲＳ抽出部９１３、および第１応答特性算出部９１４を備える。
第２エンコーダー部９１５は、第２送信データ生成部９１６、第２キャリブレーション用ＲＳマッピング部９１７、第２送信電力設定部９１８、および第２送信補正処理部９１９１を備える。第２デコーダー部９２４は、第２受信補正処理部９２５１、第２キャリブレーション用ＲＳ抽出部９２６、および第２応答特性算出部９２７を備える。
第ｎエンコーダー部９２８は、第ｎ送信データ生成部９２９、第ｎキャリブレーション用ＲＳマッピング部９３０、第ｎ送信電力設定部９３１、および第ｎ送信補正処理部９３２１を備える。第ｎデコーダー部９３７は、第ｎ受信補正処理部９３８１、第ｎキャリブレーション用ＲＳ抽出部９３９、および第ｎ応答特性算出部９４０を備える。
図９および図１０において、第１エンコーダー部９０２、第１変調部９０７、第１切替部９０８および第１アンテナ素子９０９は、第１送信系を構成する。第２エンコーダー部９１５、第２変調部９２０、第２切替部９２１および第２アンテナ素子９２２は、第２送信系を構成する。第ｎエンコーダー部９２８、第ｎ変調部９３３、第ｎ切替部９３４および第ｎアンテナ素子９３５は、第ｎ送信系を構成する。
図９および図１０において、第１アンテナ素子９０９、第１切替部９０８、第１復調部９１０および第１デコーダー部９１１は、第１受信系を構成する。第２アンテナ素子９２２、第２切替部９２１、第２復調部９２３および第２デコーダー部９２４は、第２受信系を構成する。第ｎアンテナ素子９３５、第ｎ切替部９３４、第ｎ復調部９３６および第ｎデコーダー部９３７は、第ｎ受信系を構成する。
図９および図１０では、ＴＤＤ方式における相対キャリブレーションの一例を示している。図９および図１０に示す例では、第１送信系が送信し、第２受信系から第ｎ受信系が受信することによって、第２受信系から第ｎ受信系における応答特性を算出する。
制御部９４１１において、キャリブレーションの実行が決定されると、ＰＨＹ処理部９０１は、制御部９４１１からの指示に従って、以下の処理を行う。
第１送信データ生成部９０３は、送信データを生成し、第１キャリブレーション用ＲＳマッピング部９０４に与える。第１キャリブレーション用ＲＳマッピング部９０４は、第１送信データ生成部９０３から与えられた送信データに対して、制御部９４１１から指示されたタイミングおよび周波数で送信するｃａｌ−ＲＳのマッピング（挿入）を行う。第１キャリブレーション用ＲＳマッピング部９０４は、ｃａｌ−ＲＳをマッピングした送信データを、第１送信電力設定部９０５に与える。
第１送信電力設定部９０５は、予め定めるキャリブレーションによる補正値の精度に達するために、必要に応じて、送信用のアンテナ素子（以下「送信アンテナ」という場合がある）と受信用のアンテナ素子（以下「受信アンテナ」という場合がある）との間の距離に対応した送信電力値を設定する。第１送信電力設定部９０５は、設定した送信電力値を第１送信補正処理部９０６１に与える。
第１送信補正処理部９０６１は、現状、設定されている位相および振幅の補正値のまま、送信するべき信号を第１変調部９０７に与える。第１変調部９０７は、第１送信補正処理部９０６１から与えられた信号に対して、ＯＦＤＭなどの変調を行う。第１変調部９０７は、変調した信号を第１切替部９０８に与える。
第１切替部９０８は、ＴＤＤの送受信を切り替える。第１切替部９０８は、第１変調部９０７から与えられた、変調された信号を第１アンテナ素子９０９に与える。第１アンテナ素子９０９は、第１変調部９０７から与えられた、変調された信号を送信する。
第１アンテナ素子９０９によって送信された信号は、第２アンテナ素子９２２から第ｎアンテナ素子９３５で受信される。このとき、第２切替部９２２から第ｎ切替部９３４は、第１切替部９０８とは異なり、第２受信系から第ｎ受信系で受信できるように接続される。
第２アンテナ素子９２２から第ｎアンテナ素子９３５で受信された信号は、第２復調部９２３から第ｎ復調部９３６によって、ＯＦＤＭなどに復調される。第２復調部９２３から第ｎ復調部９３６によって復調された信号は、第２受信補正処理部９２５１から第ｎ受信補正処理部９３８１に与えられる。
第２受信補正処理部９２５１から第ｎ受信補正処理部９３８１は、現状設定されている位相および振幅のまま、第２キャリブレーション用ＲＳ抽出部９２６から第ｎキャリブレーション用ＲＳ抽出部９３９に与えられる。
第２キャリブレーション用ＲＳ抽出部９２６から第ｎキャリブレーション用ＲＳ抽出部９３９は、ｃａｌ−ＲＳ部を抽出し、第２応答特性算出部９２７から第ｎ応答特性算出部９４０に与える。
第２応答特性算出部９２７から第ｎ応答特性算出部９４０は、送信したｃａｌ−ＲＳが既知であることを用いて、既知信号の変動により伝搬特性を算出する。第２応答特性算出部９２７から第ｎ応答特性算出部９４０は、算出した伝搬特性を制御部９４１１に通知する。
制御部９４１１は、例えば、第２アンテナ素子９２２を基準として、第２アンテナ素子９２２に対して位相および振幅が同一になるように補正値を算出する。このとき、第２アンテナ素子９２２から第ｎアンテナ素子９３５の距離を考慮して補正値を算出する。
制御部９４１１は、算出した補正値を、第２受信補正処理部９２５１から第ｎ受信補正処理部９３８１に設定すると、第２アンテナ素子９２２から第ｎアンテナ素子９３５での受信信号の位相および振幅を合わせることができる。
同じ処理を第２送信系から送信して、第１受信系および第３受信系のキャリブレーションを行うと、第１受信補正処理部９１２１用の補正値も算出することができ、第２受信系と、第１受信系との位相および振幅も合わせることができる。
以上の例では、全てのアンテナ素子で同一の平均受信電力を受信する場合を説明したが、これに限定されない。例えば、アンテナ素子をテーパー形状として、アンテナ素子毎に平均受信電力を変えることによって、サイドローブを低減させてもよい。この場合、出荷前などの正常に動作していたときの所望の振幅値と比較することによって、受信信号の振幅値を所望の値にすることができる。
図１１および図１２は、ＰＨＹ処理部９０１、制御部９４１１およびｎ個のアンテナ素子９０９，９２２，・・・，９３５の構成の一例を示すブロック図である。図１１と図１２とは、境界線ＢＬ２の位置で、つながっている。図１１および図１２の構成は、前述の図９および図１０の構成と同一であるので、同一の部分に同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。図１１および図１２では、図９および図１０に示す受信系のキャリブレーションに続いて、同じ構成を用いて、ＴＤＤ方式における相対キャリブレーション時の送信系のキャリブレーションを行う例を示している。
制御部９４１１において、キャリブレーションの実行が決定されると、ＰＨＹ処理部９０１は、制御部９４１１からの指示に従って、以下の処理を行う。
第１送信データ生成部９０３は、送信データを生成し、第１キャリブレーション用ＲＳマッピング部９０４に与える。第１キャリブレーション用ＲＳマッピング部９０４は、第１送信データ生成部９０３から与えられた送信データに対して、制御部９４１１から指示されたタイミングおよび周波数で送信するｃａｌ−ＲＳのマッピング（挿入）を行う。第１キャリブレーション用ＲＳマッピング部９０４は、ｃａｌ−ＲＳをマッピングした送信データを、第１送信電力設定部９０５に与える。
第１送信電力設定部９０５は、予め定めるキャリブレーションによる補正値の精度に達するために、必要に応じて、送信アンテナと受信アンテナとの間の距離に対応した送信電力値を設定する。第１送信電力設定部９０５は、設定した送信電力値を第１送信補正処理部９０６１に与える。
第１送信補正処理部９０６１は、現状、設定されている位相および振幅の補正値のまま、送信するべき信号を第１変調部９０７に与える。第１変調部９０７は、第１送信補正処理部９０６１から与えられた信号に対して、ＯＦＤＭなどの変調を行う。第１変調部９０７は、変調した信号を第１切替部９０８に与える。
第１切替部９０８は、ＴＤＤの送受信を切り替える。第１切替部９０８は、第１変調部９０７から与えられた、変調された信号を第１アンテナ素子９０９に与える。第１アンテナ素子９０９は、第１変調部９０７から与えられた、変調された信号を送信する。
前述の処理は、第２送信系、第３送信系、・・・、第ｎ送信系の順に行ってもよいし、一部の処理を複数の送信系で同時に行ってもよい。一部の処理を複数の送信系で同時に行うことによって、キャリブレーションに要する時間を短縮することができる。
また、ＲＥＶ法のように、第２送信系、第２送信系＋第３送信系、・・・、第２送信系＋第３送信系＋・・・＋第ｎ送信系のように、処理を行う送信系を順次追加してもよい。
第１アンテナ素子９０９によって送信された信号は、第２アンテナ素子９２２から第ｎアンテナ素子９３５で受信される。このとき、第２切替部９２２から第ｎ切替部９３４は、第１切替部９０８とは異なり、第２受信系から第ｎ受信系で受信できるように接続される。
第２アンテナ素子９２２から第ｎアンテナ素子９３５で受信された信号は、第２復調部９２３から第ｎ復調部９３６によって、ＯＦＤＭなどに復調される。第２復調部９２３から第ｎ復調部９３６によって復調された信号は、第２受信補正処理部９２５１から第ｎ受信補正処理部９３８１に与えられる。
第２受信補正処理部９２５１から第ｎ受信補正処理部９３８１は、現状設定されている位相および振幅のまま、第２キャリブレーション用ＲＳ抽出部９２６から第ｎキャリブレーション用ＲＳ抽出部９３９に与えられる。
第２キャリブレーション用ＲＳ抽出部９２６から第ｎキャリブレーション用ＲＳ抽出部９３９は、ｃａｌ−ＲＳ部を抽出し、第２応答特性算出部９２７から第ｎ応答特性算出部９４０に与える。
第２応答特性算出部９２７から第ｎ応答特性算出部９４０は、送信したｃａｌ−ＲＳが既知であることを用いて、既知信号の変動により伝搬特性を算出する。第２応答特性算出部９２７から第ｎ応答特性算出部９４０は、算出した伝搬特性を制御部９４１１に通知する。
制御部９４１１は、例えば、第１アンテナ素子９０９を含む受信系を基準として、第２アンテナ素子９２２から第ｎアンテナ素子９３５を介して送信される第２〜第ｎ送信信号の位相が同一になるように補正値を算出する。このとき、第１アンテナ素子９０９から第ｎアンテナ素子９３５の距離を考慮（距離分位相回転、振幅減衰）して補正値を算出する。
制御部９４１１は、算出した補正値を、現状の補正値に加算して第２送信補正処理部９１９１から第ｎ送信補正処理部９３２１に設定すると、第２アンテナ素子９２２から第ｎアンテナ素子９３５での送信信号の位相および振幅を合わせることができる。
同じ処理を第１送信系から送信して、第２受信系でキャリブレーションを行うと、第１送信系の位相および振幅も合わせることができる。
以上の例では、全てのアンテナ素子で同一の平均送信電力を送信する場合を説明したが、これに限定されない。例えば、アンテナ素子をテーパー形状として、アンテナ素子毎に平均送信電力を変えることによって、サイドローブを低減させてもよい。この場合、既知である所望の振幅値と比較することによって、送信信号の振幅値を所望の値にすることができる。
図１３および図１４は、ＰＨＹ処理部９０１Ａ、制御部９４１２およびｎ個のアンテナ素子９０９，９２２，・・・，９３５の構成の他の例を示すブロック図である。図１３と図１４とは、境界線ＢＬ３の位置で、つながっている。
ＰＨＹ処理部９０１Ａは、複数のエンコーダー部と、複数の変調部と、複数の切替部と、複数の復調部と、複数のデコーダー部と、制御部９４１２とを備えて構成される。ＰＨＹ処理部９０１Ａは、キャリブレーション部に相当する。
複数のエンコーダー部は、具体的には第１エンコーダー部９０２Ａ、第２エンコーダー部９１５Ａ、・・・、第ｎエンコーダー部９２８Ａのｎ個（ｎは自然数）のエンコーダー部である。複数の変調部は、具体的には第１変調部９０７、第２変調部９２０、・・・、第ｎ変調部９３３のｎ個（ｎは自然数）の変調部である。複数の切替部は、具体的には第１切替部９０８、第２切替部９２１、・・・、第ｎ切替部９３４のｎ個（ｎは自然数）の切替部である。
複数の復調部は、具体的には第１復調部９１０、第２復調部９２３、・・・、第ｎ復調部９３６のｎ個（ｎは自然数）の復調部である。複数のデコーダー部は、具体的には第１デコーダー部９１１Ａ、第２デコーダー部９２４Ａ、・・・、第ｎデコーダー部９３７Ａのｎ個（ｎは自然数）のデコーダー部である。
また、複数のエンコーダー部９０２Ａ，９１５Ａ，９２８Ａおよび複数のデコーダー部９１１Ａ，９２４Ａ，９３７Ａにそれぞれ対応して、複数のアンテナ素子、具体的には第１アンテナ素子９０９、第２アンテナ素子９２２、・・・、第ｎアンテナ素子９３５のｎ個（ｎは自然数）のアンテナ素子が設けられる。
第１エンコーダー部９０２Ａは、第１送信データ生成部９０３、第１キャリブレーション用ＲＳマッピング部９０４、第１送信電力設定部９０５、および第１送信位相回転部９０６２を備える。第１デコーダー部９１１Ａは、第１受信位相回転部９１２２、第１キャリブレーション用ＲＳ抽出部９１３、および第１応答特性算出部９１４を備える。
第２エンコーダー部９１５Ａは、第２送信データ生成部９１６、第２キャリブレーション用ＲＳマッピング部９１７、第２送信電力設定部９１８、および第２送信位相回転部９１９２を備える。第２デコーダー部９２４Ａは、第２受信位相回転部９２５２、第２キャリブレーション用ＲＳ抽出部９２６、および第２応答特性算出部９２７を備える。
第ｎエンコーダー部９２８Ａは、第ｎ送信データ生成部９２９、第ｎキャリブレーション用ＲＳマッピング部９３０、第ｎ送信電力設定部９３１、および第ｎ送信位相回転部９３２２を備える。第ｎデコーダー部９３７Ａは、第ｎ受信位相回転部９３８２、第ｎキャリブレーション用ＲＳ抽出部９３９、および第ｎ応答特性算出部９４０を備える。
図１３および図１４において、第１エンコーダー部９０２Ａ、第１変調部９０７、第１切替部９０８および第１アンテナ素子９０９は、第１送信系を構成する。第２エンコーダー部９１５Ａ、第２変調部９２０、第２切替部９２１および第２アンテナ素子９２２は、第２送信系を構成する。第ｎエンコーダー部９２８Ａ、第ｎ変調部９３３、第ｎ切替部９３４および第ｎアンテナ素子９３５は、第ｎ送信系を構成する。
図１３および図１４において、第１アンテナ素子９０９、第１切替部９０８、第１復調部９１０および第１デコーダー部９１１Ａは、第１受信系を構成する。第２アンテナ素子９２２、第２切替部９２１、第２復調部９２３および第２デコーダー部９２４Ａは、第２受信系を構成する。第ｎアンテナ素子９３５、第ｎ切替部９３４、第ｎ復調部９３６および第ｎデコーダー部９３７Ａは、第ｎ受信系を構成する。
図１３および図１４は、前述の図９および図１０と同一の構成を含んでいるので、同一の部分に同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。図１３および図１４では、ＴＤＤ方式におけるＲＥＶ法の例である。図１３および図１４では、第１送信系が送信し、第２受信系から第ｎ受信系で受信しつつ、第２受信位相回転部９２５２から第ｎ受信位相回転部９３８２によって位相を順次回転させ、制御部９４１２で受信電力が最大になる位相を求める例を示している。
図１５および図１６は、ＰＨＹ処理部９０１Ａ、制御部９４１２およびｎ個のアンテナ素子９０９，９２２，・・・，９３５の構成の他の例を示すブロック図である。図１５と図１６とは、境界線ＢＬ４の位置で、つながっている。図１５および図１６の構成は、前述の図１３および図１４の構成と同一であるので、同一の部分に同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。
図１５および図１６では、図１３および図１４における受信系のキャリブレーションに続いて、同じ構成を用いて、ＴＤＤ方式におけるＲＥＶ法時の送信系のキャリブレーションを行う例を示す。図１５および図１６では、第２送信位相回転部９１９２から第ｎ送信位相回転部９３２２によって位相を順次回転させ、制御部９４１２で送信電力が最大になる位相を求める例を示している。
各キャリブレーション用ＲＳマッピング部９０４〜９３０によって、ｃａｌ−ＲＳを送信しているときには、当該サブフレームまたはスロットがキャリブレーションに使われていることを示す情報ビットを無線送信し、移動端末、周辺のリピータおよび周辺のセルに判別できるようにしてもよい。
移動端末において、キャリブレーションを行うタイミング（以下「キャリブレーションタイミング」という場合がある）を避けて、ランダムアクセスを行うことができる。周辺のリピータおよび周辺のセルでは、同時にキャリブレーションを行うことを回避することができる。あるいは、有線で周辺のリピータおよび周辺のセルに通知してもよい。あるいは、有線で周辺のリピータおよび周辺のセルを経由して、周辺の移動端末に通知してもよい。
キャリブレーションが正常に行われているか否かを通知するのも有効である。キャリブレーションが正常に行われない場合としては、例えば、いくつかのアンテナ素子が電気的または物理的に損傷し、機能が欠損していることが考えられる。そのために、何回測定しても補正値が過去に設定した値（直前に設定した値も含む）よりも大幅に大きくなるかどうか検出する機能を有することも有効である。
キャリブレーションがうまくいかないことが検出された場合、例えば、送受信の可逆性（reciprocity）が保証できなくなり、ビーム制御によるプリコーディング／ポストコーディング（precoding/postcoding）が正常に動作しなくなる可能性があり、ＳＮＲが悪くなる。これによって、正常に通信ができなくなり、正常に動作しているセルに干渉を発生させる。
したがって、キャリブレーションが正常に行われていないことを、報知情報でエリアに存在するＲＲＣ＿ＩＤＬＥの移動端末に通知することが有効である。また、通信中の移動端末に対しては、ＲＲＣ（Radio Resource Control）を用いて個別に通知することが有効である。また、ハンドオーバで移ってくる移動端末に対しては、セルの設定（configuration）情報として通知することが有効である。
キャリブレーションの状態としては、以下の（１）〜（５）の５つの状態がある。
（１）状態１：キャリブレーション未実行。
（２）状態２： キャリブレーション中。
（３）状態３：キャリブレーション失敗。
（４）状態４：一定時間後、キャリブレーションを開始する状態。
（５）状態５：キャリブレーションが正常に完了。
前記（１）〜（５）のキャリブレーションの状態を表す情報も、キャリブレーションがうまくいっているかどうかの情報とは別に通知するのが有効である。あるいは、前記（１）〜（５）のうち複数をまとめて通知すると、情報量を低減することができ、有効である。
キャリブレーションのレベル、具体的には、可逆性（reciprocity）の対応可／不可、および到来方向の把握可／不可などの情報を通知することも有効である。この情報は、報知情報でエリアに存在するＲＲＣ＿ＩＤＬＥの移動端末に通知することが有効である。また、通信中の移動端末に対しては、ＲＲＣ接続セットアップ（RRC connection setup）メッセージおよびＲＲＣ接続再設定（RRC connection reconfiguration）メッセージなどのＲＲＣメッセージを用いて個別に通知することが有効である。また、ハンドオーバで移ってくる移動端末に対しても、セルの設定（configuration）情報として通知することが有効である。
同様に、移動端末におけるキャリブレーションが正常に行われているか否か、あるいは、キャリブレーションの状態を、ＲＲＣ（Radio Resource Control）を用いて個別に基地局に通知することも有効である。
以上のように本実施の形態によれば、キャリブレーション部であるＰＨＹ処理部は、複数のアンテナ素子間において、ビームの位相および振幅が同一になるように、各アンテナ素子におけるビームの位相および振幅の補正値を求め、求めた補正値に基づいてキャリブレーションを行う。これによって、キャリブレーションを精度良く行うことができるので、多素子アンテナを構成する複数のアンテナ素子間におけるビームの位相差および振幅差を合わせることができる。したがって、比較的高いスループットで通信を行うことが可能な通信システムを実現することができる。
実施の形態２．
実施の形態１では、多素子アンテナのアンテナ素子間の位相差および振幅差を合わせることによって、スループットを向上できる方法について説明した。実施の形態２では、キャリブレーションのために必要となるアンテナ素子毎のｃａｌ−ＲＳのマッピングが、時間的にばらつきがあると、同数のｃａｌ−ＲＳを送信するときにも、多くの時間を要するという問題を解決する方法を開示する。
キャリブレーション用のリファレンスシグナル（ｃａｌ−ＲＳ）を送信するアンテナ素子において、同一のサブフレームにｃａｌ−ＲＳを配置する方法である。
図１７は、第１アンテナ素子の送信データにおけるマッピングの一例を示す図である。図１８は、第２アンテナ素子から第ｎアンテナ素子の送信データにおけるマッピングの一例を示す図である。図１７および図１８において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は周波数ｆを表す。図１７および図１８では、リソースブロックを参照符号「１３０６」で示す。
図１７に示す例では、第１アンテナ素子で、先頭のスロット１３０３、サブフレーム１３０４に集中してｃａｌ−ＲＳ１３０２を送信し、その他は通常のＯＦＤＭシンボル１３０１を送信している。
この場合、第２アンテナ素子から第ｎアンテナ素子では、図１８に示すように、同じ時間帯の送信データをヌル（null）１３０７にしている。すなわち、第２アンテナ素子から第ｎアンテナ素子では、第１アンテナ素子でｃａｌ−ＲＳ１３０２が送信される時間帯のスロット１３０８およびサブフレーム１３０９の送信データをヌル１３０７とし、その他は通常のＯＦＤＭシンボル１３０５を送信している。
ここで、スロットとは、７ＯＦＤＭシンボル分の時間を指し、サブフレームとは、１４ＯＦＤＭシンボル分の時間を指しているが、ある特定のユーザ単位に割り当てられる最小スロットであればよい。
図１７に示す例では、特定の時間帯に、ｃａｌ−ＲＳ１３０２を配置しているので、この時間帯でキャリブレーションが可能となり、キャリブレーションに要する時間を短縮することができる。
図１７に示す例では、第１アンテナ素子が、第２ＯＦＤＭシンボルと、第３ＯＦＤＭシンボルでｃａｌ−ＲＳ１３０２を送信しているが、同じスロットまたは同じサブフレームの第４ＯＦＤＭシンボルおよび第５ＯＦＤＭシンボルを用いて、他のアンテナ素子のｃａｌ−ＲＳを送信することも有効である。
また、アンテナ素子毎のｃａｌ−ＲＳを直交化して分離できるようにするために、時間をずらすだけでなく、異なる直交符号を用いることも有効である。符号は、位相回転しても直交する符号にすることがより望ましい。
同様に、第１アンテナ素子によって、一部の周波数でｃａｌ−ＲＳを送信し、他のアンテナ素子によって、異なる周波数でｃａｌ−ＲＳを送信することも有効である。
符号多重しないときには、全てのアンテナ素子でｃａｌ−ＲＳは同一の信号でもよい。
以上のようにすることによって、全ての周波数領域のエネルギーを使うことができるので、ＳＮＲを増加させることができ、キャリブレーションの精度を向上させることができる。また、他のアンテナ素子では、何も送信していないので、干渉を低減することができ、キャリブレーションの精度を向上させることができる。
特定の周波数領域でｃａｌ−ＲＳを送信する方法は、ＳＮＲが十分良好である場合に有効である。この方法を用いることによって、同時に複数のアンテナ素子のキャリブレーションを行うことができるので、キャリブレーションに要する時間を短縮することができる。
ＲＥＶ法を用いる場合は、ヌル（null）の代わりに、第１アンテナ素子と同一の信号を、第２アンテナ素子から第ｎアンテナ素子でもマッピングしてもよい。
図１９は、第１アンテナ素子の送信データにおけるマッピング、および、周波数毎の受信電力の一例を示す図である。図１９（ａ）は、第１アンテナ素子の送信データにおけるマッピングの一例を示す図であり、図１９（ｂ）は、第１アンテナ素子の送信データにおける周波数毎の受信電力の一例を示す図である。
図１９に示す例では、図１７に示す例と同様に、第１アンテナ素子で、先頭のスロット１４０３、サブフレーム１４０４に集中してｃａｌ−ＲＳ１４０２を送信し、その他は通常のＯＦＤＭシンボル１４０１を送信している。
この場合、全ての周波数領域を使っているので、周波数毎の応答特性を算出することができる。したがって、周波数毎の振幅および位相の変動を検出することができる。検出した振幅および位相から受信電力の変動が算出される。図１９に示すように、ＯＦＤＭシンボル１４０１毎の受信電力Ｐの変動が大きい場合、周波数選択性のマルチパスフェージングがあると判断することができる。
キャリブレーションを行うための送信用アンテナ素子および受信用アンテナ素子が移動していない場合、マルチパスの存在を検出した場合は、近くに散乱体が存在するなどの通常とは異なる状態となっていると判断することができ、そのサブバンドでは、キャリブレーションを行わないようにすることが有効である。このときは、前回のキャリブレーションによる補正値および位相回転を使用するのが望ましい。
また、通常、近くに発生した散乱体は、予め定める時間で遠くに移動するので、ある程度の時間経過後、再度、周波数毎の振幅および位相の変動を検出するようにすることが有効である。
また、あるいは、近傍のバンドでの補正値および位相回転から算出して設定してもよい。線形補間などの補間を行うことも有効である。
また、マルチパスの存在を検出した場合は、遅延プロファイルの算出など、主波と遅延波との分離を行い、主波のみでキャリブレーションを行うことが有効である。これによって、マルチパスの影響を除去することができ、適切なキャリブレーションを行うことが可能となる。
以上のように本実施の形態によれば、キャリブレーション部であるＰＨＹ処理部は、複数のアンテナ素子から、それぞれ、ｃａｌ−ＲＳを送信するとき、ｃａｌ−ＲＳを同一のサブフレームに配置する。これによって、全てのアンテナ素子のキャリブレーションを同一の時間帯で行うことができるので、キャリブレーションに要する時間を短縮することができる。
実施の形態３．
実施の形態２では、キャリブレーションのために必要となるアンテナ素子毎のｃａｌ−ＲＳのマッピングを時間的に集中させることによって、キャリブレーションに要する時間を短縮できる方法について示した。しかし、他のＣＨまたは他のＲＳと送信が重なる場合があり、このような規定は現在の規格になく、回避することができないという問題がある。実施の形態３では、新たなマッピング方法を提供することによって、前述の問題を解決する方法を開示する。
図２０は、第１アンテナ素子の送信データにおけるマッピングの他の例を示す図である。図２１は、第２アンテナ素子から第ｎアンテナ素子の送信データにおけるマッピングの他の例を示す図である。図２０および図２１では、キャリブレーション用のスロット、もしくは、サブフレーム、または、リソースブロック１５０４，１５０８を設ける下りの送信ビットのマッピングの一例を示す。
図２０に示すように、第１アンテナ素子では、ｃａｌ−ＲＳ１５０２を送信するサブフレームにおいて、ＣＲＳ１５０３を一部送信しない特別なマッピングとしている。その他では、通常のＯＦＤＭシンボル１５０１が送信されている。
図２１に示すように、第２アンテナ素子から第ｎアンテナ素子では、ヌル（null）１５０６を送信するサブフレームにおいて、ＣＲＳ１５０７を一部送信しない特別なマッピングとしている。その他では、通常のＯＦＤＭシンボル１５０５が送信されている。
図２２は、第１アンテナ素子の送信データにおけるマッピングのさらに他の一例を示す図である。図２３は、第２アンテナ素子の送信データにおけるマッピングのさらに他の例を示す図である。図２４は、第３アンテナ素子の送信データにおけるマッピングのさらに他の例を示す図である。図２５は、第４アンテナ素子の送信データにおけるマッピングのさらに他の例を示す図である。
図２２〜図２５では、リソースブロックをそれぞれ、参照符号「１６０４」、「１６０８」、「１６１２」、「１６１６」で示し、通常のＯＦＤＭシンボルをそれぞれ、参照符号「１６０１」、「１６０５」、「１６０９」、「１６１３」で示す。
図２２〜図２５に示すように、予めｃａｌ−ＲＳ１６０２，１６０６，１６１０，１６１４を配置可能な位置を定義し、ＣＲＳ１６０３，１６０７，１６１１，１６１５と重ならないタイミングのみに限定してもよい。この場合、例えば、各スロットの第１〜第３ＯＦＤＭシンボル、または、第４および第５ＯＦＤＭシンボルのみｃａｌ−ＲＳを配置可能とする。
図２６は、第１アンテナ素子の送信データにおける送信データのマッピングのさらに他の例を示す図である。図２７は、第２アンテナ素子から第ｎアンテナ素子の送信データにおけるマッピングのさらに他の例を示す図である。図２６および図２７では、リソースブロックをそれぞれ、参照符号「１７０４」、「１７０８」で示し、通常のＯＦＤＭシンボルをそれぞれ、参照符号「１７０１」、「１７０５」で示す。また図２７では、ヌル（null）を参照符号「１７０６」で示す。
図２６および図２７に示すように、ＣＲＳ１７０３，１７０７のマッピング位置と重ならない位置に、ｃａｌ−ＲＳ１７０２をマッピングしてもよい。これによって、衝突を回避することができる。
あるいは、図２０および図２１に示すように、ｃａｌ−ＲＳと、他のＣＨまたは他のＲＳとが重なった場合、ｃａｌ−ＲＳを優先して配置してもよい。
以上のように本実施の形態によれば、キャリブレーション部であるＰＨＹ処理部は、ｃａｌ−ＲＳを、サブフレームの他の参照信号および物理チャネルが配置されていない位置に配置する。これによって、ｃａｌ−ＲＳが送信されるタイミングが、他の参照信号および物理チャネルが送信されるタイミングと重なることを防ぐことができるので、ｃａｌ−ＲＳが、他の参照信号および物理チャネルと衝突することを回避することができる。
実施の形態４．
実施の形態３では、キャリブレーション用のサブフレームを設け、該サブフレームでキャリブレーション用のＲＳ（ｃａｌ−ＲＳ）を送信することを開示した。基地局は、該サブフレームで、他のチャネル（略称：ＣＨ）、他のＲＳを送信しないとしてもよい。他のＣＨ、他のＲＳを送信しないキャリブレーション用サブフレームをキャリブレーション専用サブフレームとする。
しかし、通常、基地局は、毎サブフレーム、キャリブレーション用では無い何らかの物理ＣＨまたはＲＳを送信している。したがって、何も工夫がなされないと、キャリブレーション専用サブフレームを構成することができないという問題がある。本実施の形態では、このような問題を解決する方法を開示する。
基地局は、送信するデータが無いサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。スケジューリングするデータが無いサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定してもよい。基地局は、送信またはスケジューリングするデータが無いサブフレームのうち、一つまたは複数のサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。一つまたは複数のサブフレームは、キャリブレーション専用サブフレームの必要性に応じて決定してもよい。
基地局は、キャリブレーション専用サブフレームを設定する無線リンクを決定する。例えば、ＤＬのサブフレームでスケジューリングするデータが無い場合、該ＤＬサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。あるいは、ＵＬのサブフレームでスケジューリングするデータが無い場合、該ＵＬサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定してもよい。あるいは、ＤＬのサブフレームと、該サブフレームのタイミングのＵＬのサブフレームとの両方でスケジューリングするデータが無い場合、ＤＬおよびＵＬの少なくとも一方のサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定してもよい。
基地局は、キャリブレーションを行う無線リンクを予め決めておいてもよい。例えば、ＤＬと予め決めておく。この場合、ＤＬのサブフレームでスケジューリングするデータが無い場合に、該ＤＬサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。たとえＵＬのサブフレームでスケジューリングするデータが無い場合でも、該ＵＬサブフレームをキャリブレーション専用サブフレームに設定しない。キャリブレーション専用サブフレームの設定にＵＬを使用しない。
キャリブレーションを行う無線リンクをＤＬに設定した場合、ＵＥからのＵＬの干渉の影響を無くすことが可能となる。例えば、ＴＤＤをサポートする基地局は、キャリブレーションを行う無線リンクをＤＬに設定することによって、キャリブレーションを行うアンテナを有するセルの傘下のＵＥ、および他のセルもしくは他の基地局の傘下のＵＥから送信される上り送信による干渉の影響を受けることなく、キャリブレーションを実行することが可能となる。上り送信として、ＬＴＥでは、ＳＲ、ＰＲＡＣＨなどがある。このように、キャリブレーションにＤＬを用いることによって、さらにキャリブレーションの精度の向上を図ることができる。
他の例として、ＦＤＤをサポートする基地局は、キャリブレーションを行う無線リンクをＤＬとＵＬとに設定する。そして、ＤＬサブフレームと、該サブフレームのタイミングのＵＬサブフレームとの両方でスケジューリングするデータが無い場合、該ＤＬサブフレームとＵＬのサブフレームとの両方を、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。このようにすることによって、アンテナ素子の送信系と受信系のキャリブレーションを、それらのサブフレーム内で行うことが可能となり、キャリブレーションに要する時間の短縮を図ることができる。
基地局は、送信またはスケジューリングするデータが無いサブフレームを検出し、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。
送信またはスケジューリングするデータが無いサブフレームの検出を行う主体の例として、以下の（１）〜（４）の４つを開示する。
（１）スケジューラ。
例えば、スケジューラがスケジューリングする場合に適用するとよい。スケジューラに、送信またはスケジューリングするデータの有無を検出する機能を設けることは容易である。
（２）ＭＡＣ。
例えば、ＭＡＣがスケジューリングする場合に適用するとよい。ＭＡＣに、送信またはスケジューリングするデータの有無を検出する機能を設けることは容易である。
（３）ＰＨＹ処理部。
例えば、送信するデータが無いサブフレームを検出する場合に適用するとよい。ＰＨＹ処理部に、送信するデータの有無を検出する機能を設けることは容易である。
（４）ＲＲＣ。
例えば、ＲＲＣがＤＲＸなどの設定を行っている場合に適用するとよい。ＲＲＣは、ＤＲＸによって、データの送信またはスケジューリングを行わないサブフレームを認識している。したがって、ＲＲＣに、送信またはスケジューリングするデータの有無を検出する機能を設けることは容易である。
検出したサブフレームをキャリブレーション専用サブフレームに設定する主体の例として、以下の（１）〜（４）の４つを開示する。
（１）スケジューラ。
例えば、スケジューラ、ＭＡＣ、またはＲＲＣで送信またはスケジューリングするデータの有無を検出した場合に適用するとよい。スケジューラ、ＭＡＣ、またはＲＲＣは、該データが無いことを検出した場合、スケジューラに該データが無いことを通知する。スケジューラは、該情報を用いて検出したサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。
（２）ＭＡＣ。
前述の（１）で記載したスケジューラの代わりにＭＡＣとしてもよい。
（３）ＰＨＹ処理部。
例えば、スケジューラ、ＭＡＣ、ＰＨＹ処理部、またはＲＲＣで送信またはスケジューリングするデータの有無を検出した場合に適用するとよい。スケジューラ、ＭＡＣ、ＰＨＹ処理部、またはＲＲＣは、該データが無いことを検出した場合、ＰＨＹ処理部に該データが無いことを通知する。ＰＨＹ処理部は、該情報を用いて検出したサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。
（４）ＲＲＣ。
例えば、ＲＲＣで送信またはスケジューリングするデータの有無を検出した場合に適用するとよい。ＲＲＣは、該データが無いことを検出した場合、該情報を用いて検出したサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。
これらの他にも、送信またはスケジューリングするデータが無いサブフレームを検出する主体と、キャリブレーション専用サブフレームに設定する主体とを、適宜組み合せてもよい。基地局の構成および要求される性能に応じて組み合わせてもよい。
基地局は、どのアンテナ素子のキャリブレーションを行うかを判断する。基地局は、どのアンテナ素子をキャリブレーション用送信アンテナ素子とするか、どのアンテナ素子をキャリブレーション用受信アンテナ素子とするかを判断する。
基地局は、キャリブレーション専用サブフレームに、キャリブレーション用送信アンテナ素子のキャリブレーション用ＲＳ（ｃａｌ−ＲＳ）をマッピングする。一つのキャリブレーション専用サブフレームに、複数のアンテナ素子のｃａｌ−ＲＳをマッピングしてもよい。ＰＨＹ処理部が、キャリブレーション専用サブフレームの情報を用いてｃａｌ−ＲＳをマッピングするとよい。
キャリブレーション専用サブフレームを設定した主体は、ＰＨＹ処理部に対して、キャリブレーション専用サブフレームに関する情報を通知するとよい。基地局は、キャリブレーション専用サブフレームでキャリブレーション用送信アンテナのｃａｌ−ＲＳを送信する。
キャリブレーション用のＲＳとして、キャリブレーション専用でなくてもよい。他の用途に用いてもよい。または、既存のＲＳを用いてもよい。既存のＲＳとしては、例えば、ＣＲＳ、ＣＳＩ−ＲＳ、ＳＲＳ（Sounding Reference Signal）などがある。予め、どのＲＳを用いるか決めておき、該ＲＳをキャリブレーション専用サブフレームにマッピングすればよい。既存のＲＳは、既にシーケンスまたはマッピングされるリソースが決められている。したがって、新たなＲＳを設定することが無く、通信システムが複雑化することを回避することができる。
また、キャリブレーション専用サブフレームを他の用途に用いてもよい。他の用途に用いるＲＳを、キャリブレーション専用サブフレームにマッピングしてもよい。本実施の形態で開示した方法を適用することができる。
キャリブレーション専用サブフレームで、キャリブレーション用送信アンテナ素子からｃａｌ−ＲＳを送信した基地局は、キャリブレーション用受信アンテナ素子で、該キャリブレーション専用サブフレームのｃａｌ−ＲＳを受信する。基地局は、キャリブレーション用送信アンテナ素子毎のｃａｌ−ＲＳの受信結果を用いて、アンテナ素子送信系のキャリブレーション値を導出する。
同様の方法で、基地局は、アンテナ素子受信系のキャリブレーションを行ってもよい。キャリブレーション専用サブフレームで、キャリブレーション用送信アンテナ素子からｃａｌ−ＲＳを送信した基地局は、キャリブレーション用受信アンテナ素子で、該キャリブレーション専用サブフレームのｃａｌ−ＲＳを受信する。基地局は、キャリブレーション用受信アンテナ素子毎の、該ｃａｌ−ＲＳの受信結果を用いて、アンテナ素子受信系のキャリブレーション値を導出する。
図２８は、実施の形態４の通信システムにおけるキャリブレーション処理に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。図２８では、一例として、基地局でのセルフキャリブレーションを示している。
ステップＳＴ４１０１において、基地局は、キャリブレーションの実行を決定する。この判断に、実施の形態１で開示した判断指標を用いてもよい。
ステップＳＴ４１０２において、基地局は、送信するデータが無いサブフレーム（以下「無送信データサブフレーム」という場合がある）が有るか否かを判断する。この判断は、例えば、一つのサブフレーム単位で行われる。複数のサブフレーム単位で行われてもよい。無送信データサブフレームが有ると判断された場合は、ステップＳＴ４１０３に移行し、無送信データサブフレームが無いと判断された場合は、無送信データサブフレームが有ると判断されるまで待機する。
ステップＳＴ４１０３において、基地局は、ステップＳＴ４１０２で検出したサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。
ステップＳＴ４１０４において、基地局は、キャリブレーション専用サブフレームに、キャリブレーション用送信アンテナ素子のキャリブレーション用ＲＳ（ｃａｌ−ＲＳ）をマッピングする。このとき、基地局は、どのアンテナ素子をキャリブレーション用送信アンテナ素子とするか、どのアンテナ素子をキャリブレーション用受信アンテナ素子とするかを判断するとよい。さらに述べると、ステップＳＴ４１０４において、基地局は、キャリブレーション専用サブフレームで、キャリブレーション用送信アンテナのｃａｌ−ＲＳを送信する。
ステップＳＴ４１０５において、基地局は、キャリブレーション用受信アンテナ素子で、該キャリブレーション専用サブフレームのｃａｌ−ＲＳを受信する。
ステップＳＴ４１０６において、基地局は、キャリブレーション用送信アンテナ素子毎のｃａｌ−ＲＳの受信結果を用いて、アンテナ素子送信系のキャリブレーション値を導出する。
ステップＳＴ４１０７において、基地局は、全アンテナ素子のキャリブレーションが終了したか否かを判断する。全アンテナ素子のキャリブレーションが終了したと判断された場合は、ステップＳＴ４１０８に移行する。全アンテナ素子のキャリブレーションが終了していないと判断された場合は、ステップＳＴ４１０２に戻り、キャリブレーションを行っていないアンテナ素子について、前述の処理を行う。全アンテナ素子の送信系および受信系のキャリブレーションが終了するまで実行するとよい。
ステップＳＴ４１０８において、通常動作に戻る。通常動作では、キャリブレーションを終了し、通常の通信サービスを、傘下の移動端末に対して提供する。ステップＳＴ４１０８の処理を終了した後は、全ての処理手順を終了する。
本実施の形態で開示した方法を用いることによって、基地局が多素子アンテナのキャリブレーションを行うためのサブフレームを設けることができる。このようにすることによって、基地局は、アンテナ素子のキャリブレーションを実行することが可能となる。したがって、多素子アンテナを用いたＭＩＭＯおよびビームフォーミングの性能を向上させることが可能となる。
本実施の形態では、基地局は、送信またはスケジューリングするデータが無いサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定することを開示した。他の方法として、送信またはスケジューリングするデータが無いサブフレームとせずに、送信またはスケジューリングするデータが、予め定めるデータ量以下となるサブフレームとしてもよい。少しのデータ量がある場合には、キャリブレーションを優先して実行することが可能となる。
予め定めるデータ量は、予め決められていてもよいし、運用環境および運用状態によって設定されるようにしてもよい。例えば、周囲温度によって予め定めるデータ量を設定する。または、基地局の負荷によって、予め定めるデータ量を設定するなどがある。予め定めるデータ量以下とした場合、送信またはスケジューリングするデータが存在することになる。この送信データの扱いは、実施の形態４の変形例２で開示する、送信しないデータを記憶しておき、以後のデータの送信が可能なタイミングで記憶したデータの送信を行う方法を適用するとよい。
このようにすることによって、運用環境に応じて柔軟にキャリブレーションを実行することが可能となる。したがって、多素子アンテナを用いたＭＩＭＯおよびビームフォーミングの性能を向上させることが可能となる。
以上のように本実施の形態によれば、キャリブレーション部であるＰＨＹ処理部は、送信するべきデータまたはスケジューリングするべきデータが無いサブフレームを、ｃａｌ−ＲＳを配置するサブフレームであるｃａｌ専用サブフレームに設定する。これによって、送信するべきデータまたはスケジューリングするべきデータがある場合でも、ｃａｌ専用サブフレームを構成することができる。したがって、前述のように精度の良いキャリブレーションを実現することができる。
実施の形態４ 変形例１．
実施の形態４では、送信またはスケジューリングするデータが無いサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定することを開示した。しかし、システムによっては、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨがマッピングされるサブフレームがある場合も存在する。
送信データに関係なく送信される信号およびＣＨとしては、例えば、ＵＥが初期サーチするときに必要とする同期用信号、報知情報送信用ＣＨおよび制御ＣＨなどがある。ＬＴＥでは、ＳＳ、ＰＢＣＨおよびＰＤＣＣＨなどである。
このような信号およびＣＨがある場合、たとえ実施の形態４の方法を行ったとしても、キャリブレーション専用サブフレームを構成することができなくなってしまうという問題がある。本変形例では、このような問題を解決する方法を開示する。
基地局は、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨがマッピングされないサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。基地局は、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨがマッピングされないサブフレームのうち、一つまたは複数のサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。一つまたは複数のサブフレームは、キャリブレーション専用サブフレームの必要性に応じて決定してもよい。
送信データに関係なく送信される信号およびＣＨの中でも、例えば、予めスケジューリングされるサブフレームが決められている信号およびＣＨ、周期的もしくは断続的にスケジューリングされる信号およびＣＨの場合に適用するとよい。これらの信号およびＣＨとして、ＬＴＥでは、ＳＳおよびＰＢＣＨがある。これらの信号およびＣＨがマッピングされないサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定するとよい。
他の方法を開示する。基地局は、送信するデータが無い、またはスケジューリングするデータが無いサブフレームがある場合、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨを該サブフレームで送信しない。送信データに関係なく送信される信号およびＣＨの中でも、予めスケジューリングされるサブフレームが決められていない信号およびＣＨ、または、毎サブフレーム送信される信号およびＣＨの場合に適用するとよい。
これらの信号およびＣＨとして、ＬＴＥでは、ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＣＲＳなどがある。基地局は、送信するデータが無い、またはスケジューリングするデータが無いサブフレームのうち、一つまたは複数のサブフレームで、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨを該サブフレームで送信しないとしてもよい。
基地局は、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨを該サブフレームで送信しないサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。また、この方法は、予めスケジューリングされるサブフレームが決められている信号およびＣＨ、周期的もしくは断続的にスケジューリングされる信号およびＣＨの場合に適用してもよい。例えば、送信データが無いタイミングでキャリブレーションの実行が求められる場合などに適用する。これによって、キャリブレーションタイミングを最適化することができ、キャリブレーションの精度を向上させることが可能となる。
基地局は、送信するデータが無い、またはスケジューリングするデータが無いサブフレームがある場合、該サブフレームをキャリブレーション専用サブフレームに設定する場合には、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨを該サブフレームで送信しない、としてもよい。このようにすることによって、キャリブレーション専用サブフレームに設定しない場合は、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨを、該サブフレームで送信することができ、通常の動作を保つことが可能となる。
前述の２つの方法を組み合わせてもよい。このようにすることによって、予めスケジューリングされるサブフレームが決められている信号およびＣＨ、周期的もしくは断続的にスケジューリングされる信号およびＣＨ、さらには、予めスケジューリングされるサブフレームが決められていない信号およびＣＨ、または、毎サブフレーム送信される信号およびＣＨが存在する場合でも、キャリブレーション専用サブフレームを設定することが可能となる。
キャリブレーション専用サブフレームを設定する無線リンクを決定する方法、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨがマッピングされないサブフレームの検出方法およびキャリブレーション専用サブフレームの設定方法は、実施の形態４の方法を適用するとよい。送信データの代わりに、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨとすればよい。
図２９は、実施の形態４の変形例１の通信システムにおけるキャリブレーション処理に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。図２９では、一例として、基地局でのセルフキャリブレーションを示している。図２９に示すフローチャートは、前述の図２８に示すフローチャートと同一のステップを含んでいるので、同一のステップについては同一のステップ番号を付して、共通する説明を省略する。
基地局は、ステップＳＴ４１０１において、キャリブレーションの実行を決定した後、ステップＳＴ４１０２において、無送信データサブフレームが無いと判断された場合は、無送信データサブフレームが有ると判断されるまで待機する。ステップＳＴ４１０２において、無送信データサブフレームが有ると判断された場合は、ステップＳＴ４２０１に移行する。
ステップＳＴ４２０１において、基地局は、ステップＳＴ４１０２で検出したサブフレームでＳＳとＰＢＣＨの送信が無いか否かを判断する。検出したサブフレームでＳＳとＰＢＣＨの送信が無いと判断された場合は、ステップＳＴ４１０３に移行する。検出したサブフレームでＳＳとＰＢＣＨの送信が有ると判断された場合は、ステップＳＴ４１０２に戻り、無送信データサブフレームが有ると判断されるまで待機する。
ステップＳＴ４１０３において、基地局は、ステップＳＴ４１０２で検出したサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。検出したサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定すると、ステップＳＴ４２０２に移行する。
ステップＳＴ４２０２において、基地局は、ステップＳＴ４１０３で設定したキャリブレーション専用サブフレームで、ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨおよびＣＲＳの送信を停止する。ステップＳＴ４２０２の処理が終了した後は、ステップＳＴ４１０４に移行する。
ステップＳＴ４１０４において、基地局は、キャリブレーション専用サブフレームに、キャリブレーション用送信アンテナ素子のキャリブレーション用ＲＳ（ｃａｌ−ＲＳ）をマッピングする。このとき、基地局は、どのアンテナ素子をキャリブレーション用送信アンテナ素子とするか、どのアンテナ素子をキャリブレーション用受信アンテナ素子とするかを判断するとよい。
さらに述べると、ステップＳＴ４１０４において、基地局は、キャリブレーション専用サブフレームで、キャリブレーション用送信アンテナのｃａｌ−ＲＳを送信する。ステップＳＴ４１０４の処理を終了した後は、ステップＳＴ４１０５〜ステップＳＴ４１０８の処理を行う。
本変形例で開示した方法を用いることによって、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨがマッピングされるサブフレームがある場合でも、多素子アンテナのキャリブレーションを行うためのサブフレームを設けることができる。
このようにすることによって、実施の形態１に比べて、さらにキャリブレーション用サブフレームを柔軟に設定することが可能となる。例えば、温度変化が急に大きくなった場合など、必要なタイミングで、キャリブレーション用サブフレームを設定することが可能となる。
したがって、基地局は、アンテナ素子のキャリブレーションを、必要なタイミングで行うことが可能となるので、多素子アンテナを用いたＭＩＭＯおよびビームフォーミングの性能をさらに向上させることが可能となる。
前述の方法では、基地局は、送信するデータが無い、またはスケジューリングするデータが無いサブフレームがある場合、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨを該サブフレームで送信しない、としたが、他の方法として、該信号およびＣＨをミュートする、としてもよい。また、送信電力をゼロ（０）としてもよい。
基地局は、送信するデータが無い、またはスケジューリングするデータが無いサブフレームがある場合、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨを該サブフレームでミュートする。
該信号およびＣＨを送信しない場合、該信号およびＣＨがマッピングされる予定であったシンボルにも、ｃａｌ−ＲＳをマッピングすることが可能となり、ｃａｌ−ＲＳ用のリソースを多くすることが可能となる。
該信号およびＣＨをミュートする場合、該信号およびＣＨの送信電力はゼロ（０）であるが、マッピングが行われるので、そのリソースをｃａｌ−ＲＳに用いることはできない。したがって、ｃａｌ−ＲＳ用のリソースを多くすることはできないが、送信電力の調整だけで済むので、キャリブレーション機能を設けるための構成および制御を容易にすることが可能となる。
前述の方法では、基地局は、送信するデータが無い、またはスケジューリングするデータが無いサブフレームがある場合、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨを該サブフレームで送信しない、あるいはミュートする、としたが、以下のようにしてもよい。すなわち、ｃａｌ−ＲＳを送信するリソースと重なる該信号およびＣＨを送信しない、またはミュートするとしてもよい。
実施の形態３で開示したように、ｃａｌ−ＲＳと、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨとが重なった場合に、該リソースにｃａｌ−ＲＳを優先してマッピングするようにしてもよい。このようにすることによって、ｃａｌ−ＲＳに必要なリソース量が少ない場合は、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨを送信することが可能となり、該信号およびＣＨが必要な場合の通信性能の低下を防ぐことが可能となる。
実施の形態４ 変形例２．
実施の形態４では、送信データの無いサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定した。しかし、基地局の傘下に多数のＵＥが存在する場合、膨大な量のデータを通信している場合、および送信データが無くなるタイミングが、必要なタイミングで生じない場合がある。この場合、送信データが無くなるタイミングを待っていると、キャリブレーションが遅れ、性能の劣化を招くという問題がある。本変形例では、このような問題を解決する方法を開示する。
基地局は、キャリブレーションが必要なタイミングで、キャリブレーション専用サブフレームを設定可能とするように、データの送信タイミングを制御する。例えば、基地局は、キャリブレーションが必要なタイミングで、データの送信を行わず、キャリブレーション専用サブフレームを設定する。基地局は、送信しないデータを記憶しておき、以後のデータの送信が可能なタイミングで、記憶したデータの送信を行う。
基地局は、キャリブレーションが必要なタイミングを検出する。例えば、実施の形態１で開示した、制御部８０６が検出してもよい。
基地局は、キャリブレーションが必要なタイミングで、データの送信を停止する必要があるか否かを判断してもよい。判断基準として、該タイミングで送信するデータが有るか無いかで判断するとよい。例えば、該タイミングで送信するデータが無い場合、データの送信を停止する必要が無いと判断する。
判断主体としては、実施の形態４で開示した、送信またはスケジューリングするデータが無いサブフレームを検出する主体とするとよい。該主体は、キャリブレーションが必要なタイミングに関する情報を制御部８０６から取得することによって可能となる。
データの送信を停止する必要が無い場合、該タイミングでキャリブレーション専用サブフレームの設定を行う。実施の形態４の方法を適用するとよい。キャリブレーションが必要なタイミングで送信するデータが有る場合、基地局は、データの送信を停止し、キャリブレーション専用サブフレームを設定する。
基地局は、キャリブレーションが必要なタイミングで、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨの有無を判断してもよい。該判断およびキャリブレーション専用サブフレームの設定に、実施の形態４の変形例１で開示した方法を適用してもよい。
実施の形態４の変形例１の場合、例えば、予めスケジューリングされるサブフレームが決められている信号およびＣＨ、周期的もしくは断続的にスケジューリングされる信号およびＣＨが有る場合は、これらの信号およびＣＨがマッピングされないサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定するとよいことを示した。
キャリブレーションが必要なタイミングが、これらの信号およびＣＨがマッピングされないサブフレームで間に合えばよいが、そうでない場合も発生する可能性がある。この場合、これらの信号およびＣＨの送信を停止し、キャリブレーション専用サブフレームを設定するとよい。
基地局は、キャリブレーションが必要なタイミングで、キャリブレーション専用サブフレームを設定する。基地局は、キャリブレーションが終了するまで、データの送信を行わない。データの送信を保留するとしてもよい。
基地局は、データの送信を行わない間に、キャリブレーション専用サブフレームを設定する。データの送信を行わない期間は、サブフレーム単位としてもよいし、ＴＴＩ（Transmission Time Interval）単位としてもよい。
他の方法として、設定したキャリブレーション専用サブフレームを含む、予め定める期間、データの送信を行わないとしてもよい。予め定める期間を出来る限り短く設定することによって、データの送信における遅延を削減することができる。また、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨの送信を早期に再開することができ、傘下のＵＥにおける同期および制御処理の欠落を最小限にすることができる。
予め定める期間をキャリブレーション専用サブフレームよりも大きくした場合、キャリブレーションが必要なタイミングの検出とデータの送信タイミングとがずれて、誤動作が発生するような事態を低減することができる。予め定める期間は、予め静的に決めておいてもよいし、基地局が準静的または動的に決定してもよい。
基地局は、送信しないデータを記憶しておき、以後のデータの送信が可能なタイミングで、記憶したデータの送信を行う。送信しないデータの記憶処理は、例えば、スケジューラまたはＭＡＣが行ってもよい。または、ＰＨＹ処理部が行ってもよい。スケジューラ、ＭＡＣまたはＰＨＹ処理部は、内部または外部の記憶デバイスに送信しないデータを記憶させ、以後のデータの送信が可能なタイミングまでに、記憶した送信データを取り出す処理を行うとよい。
基地局は、設定したキャリブレーション専用サブフレームに、キャリブレーション用送信アンテナのｃａｌ−ＲＳをマッピングして送信する。基地局は、キャリブレーション専用サブフレームを用いて、キャリブレーションを行う。この方法は、実施の形態４で開示した方法を適用するとよい。
基地局は、予め定める期間の終了後、データの送信が可能なタイミングで、データの送信を開始する。また、基地局は、予め定める期間の終了後、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨの送信を開始する。これによって、基地局は、通常動作に戻る。
図３０は、実施の形態４の変形例２の通信システムにおけるキャリブレーション処理に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。図３０では、一例として、基地局でのセルフキャリブレーションを示している。図３０に示すフローチャートは、前述の図２８に示すフローチャートと同一のステップを含んでいるので、同一のステップについては同一のステップ番号を付して、共通する説明を省略する。
基地局は、ステップＳＴ４１０１において、キャリブレーションの実行を決定した後、ステップＳＴ４３０１において、キャリブレーションを行うタイミングか否かを判断する。キャリブレーションを行うタイミングであると判断された場合は、ステップＳＴ４３０２に移行する。キャリブレーションを行うタイミングでないと判断された場合は、キャリブレーションを行うタイミングであると判断されるまで待機する。
ステップＳＴ４３０２において、基地局は、送信データが有るか否かを判断する。送信データが有ると判断された場合は、ステップＳＴ４３０３に移行し、送信データが無いと判断された場合は、ステップＳＴ４１０３に移行する。
ステップＳＴ４３０３において、基地局は、キャリブレーションを行うタイミングにおけるデータの送信を停止し、送信データを記憶する。ステップＳＴ４３０３の処理を終了した後は、ステップＳＴ４１０３に移行する。
ステップＳＴ４３０３で送信データの記憶を行った基地局は、ステップＳＴ４１０３において、キャリブレーションのタイミングで、無送信データサブフレームを検出し、検出したサブフレームをキャリブレーション専用サブフレームに設定する。ステップＳＴ４１０３の処理を終了した後は、ステップＳＴ４１０４に移行する。
ステップＳＴ４１０４において、基地局は、設定したキャリブレーション専用サブフレームに、キャリブレーション用送信アンテナのｃａｌ−ＲＳをマッピングして送信し、キャリブレーションを行う。この方法は、図２８と同様であるので、説明を省略する。
ステップＳＴ４１０５およびステップＳＴ４１０６の処理を行った後、ステップＳＴ４１０７において、全アンテナのキャリブレーションが終了したと判断された場合は、ステップＳＴ４３０４に移行する。全アンテナ素子のキャリブレーションが終了していないと判断された場合は、ステップＳＴ４３０２に戻り、キャリブレーションを行っていないアンテナ素子について、前述の処理を行う。
ステップＳＴ４３０４において、基地局は、データの送信が可能なタイミングで、記憶したデータも含めて、データの送信を再開する。これによって、基地局は、通常動作に戻る。ステップＳＴ４３０４の処理を終了した後は、全ての処理手順を終了する。
本変形例で開示した方法を用いることによって、キャリブレーションが必要なタイミングに合わせてキャリブレーション専用サブフレームを設定することができ、該サブフレームでキャリブレーションを実行することができる。
これによって、基地局の傘下に多数のＵＥが存在する場合、および膨大な量のデータを通信している場合でも、キャリブレーションが遅れることによる性能の劣化を防ぐことが可能となる。したがって、多素子アンテナを用いたＭＩＭＯおよびビームフォーミングの性能をさらに向上させることが可能となる。
キャリブレーションが必要なタイミングで、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨがある場合、実施の形態４の変形例１の方法を適用してもよい。送信データに関係なく送信される信号およびＣＨがある場合でも、キャリブレーションが必要なタイミングに合わせてキャリブレーション専用サブフレームを設定することができ、該サブフレームでキャリブレーションを実行することが可能となる。
前述の方法では、基地局は、送信しないデータを記憶しておき、以後のデータの送信が可能なタイミングで、記憶したデータの送信を行うことを開示したが、他の方法でもよい。他の方法として、送信しないデータを記憶せずに送信しないようにしてもよい。また、送信しないデータを記憶せずに廃棄するようにしてもよい。
例えば、重要度の低いデータは、記憶せずに送信しないようにする。または、許容遅延量が小さいような送信データは、記憶せずに送信しないようにしてもよい。許容遅延量が小さいデータとしては、例えば、音声データおよびリアルタイムゲーム用データなどがある。または、再送データは、記憶せずに送信しないようにしてもよい。再送が行われているので、再送データが一回程度抜けたとしても、問題になる可能性は低いためである。以上のようにすることによって、必要とする記憶容量を減らすことが可能となる。
また、保留可能な送信データの場合は、実施の形態４の変形例２の方法を行う、としてもよい。また、保留不可能な送信データの場合は、実施の形態４の方法を行う、としてもよい。
保留可能な送信データの例としては、許容遅延量が大きいデータがある。または、低いＱｏＳ、または、ＱＣＩ（QoS Class Identifier）の値が大きい場合としてもよい。例えば、バッファードストリーミングのビデオデータ、およびファイル転送プロトコル（File Transfer Protocol；略称：ＦＴＰ）のデータなどである。
保留不可能な送信データの例としては、許容遅延量が小さいデータがある。または、高いＱｏＳ、または、ＱＣＩの値が小さい場合としてもよい。例えば、音声データおよびリアルタイムゲーム用データなどがある。
このようにすることによって、送信データに応じて、キャリブレーションの実行のタイミングを変えることが可能となる。これによって、通信中のキャリブレーションを、より柔軟に実行することが可能となる。
保留可能な送信データの場合は、実施の形態４の変形例２の方法を行い、保留不可能な送信データの場合は、実施の形態４の方法を行う、としたが、これに限らない。キャリブレーションを実行する方が、データの送信よりも優先順位が高い場合は、実施の形態４の変形例２の方法を行う、としてもよい。また、データの送信の方が、キャリブレーションを実行することよりも優先順位が高い場合は、実施の形態４の方法を行う、としてもよい。同様に、送信データに応じて、キャリブレーションの実行のタイミングを変えることが可能となる。これによって、通信中のキャリブレーションを、より柔軟に実行することが可能となる。
以上のように本変形例によれば、キャリブレーション部であるＰＨＹ処理部は、ｃａｌ−ＲＳを配置するサブフレームを設定可能とするように、データを送信するタイミングを制御する。これによって、キャリブレーションが必要なタイミングで、ｃａｌ専用サブフレームを設定可能となる。したがって、キャリブレーションの遅れを防ぎ、キャリブレーションの遅れによる性能の劣化を防ぐことができる。
実施の形態４ 変形例３．
実施の形態４の変形例２の課題を解決する他の方法を開示する。基地局は、データ、および送信データに無関係な信号またはＣＨを送信しないサブフレームを設ける。何も送信しないサブフレームを設ける。以下の説明では、何も送信しないサブフレームを、ＣＢＳ（Complete Blank Subframe）という場合がある。基地局は、ＣＢＳに、キャリブレーション用のＲＳのみをマッピングする。
ＣＢＳを構成するためのパラメータの例として、以下の（１）〜（６）の６つを開示する。
（１）オフセット。開始タイミングを表す。例えば、開始無線フレームおよび開始サブフレームの少なくともいずれか一方を設定するとよい。
（２）期間。ＣＢＳが発生する期間である。例えば、一つまたは複数のサブフレーム数を設定するとよい。
（３）周期。ＣＢＳが発生する周期である。ＣＢＳを周期的に発生させる場合に有用である。例えば、無線フレーム数およびサブフレーム数の少なくともいずれか一方を設定するとよい。
（４）終了タイミング。例えば、終了無線フレームおよび終了サブフレームの少なくともいずれか一方を設定するとよい。他の方法として、開始から終了までの期間を設定してもよい。無線フレーム数およびサブフレーム数の少なくともいずれか一方を設定するとよい。また、ＣＢＳを長期に設定する場合は、年、日、時などの設定を行ってもよい。また、終了タイミングを設定しなくてもよい。この場合、一旦ＣＢＳが設定されると、セルのスイッチがオフ（ＯＦＦ）されるまでＣＢＳを構成する。例えば、セルのスイッチがオフ（ＯＦＦ）されるまでキャリブレーションを実行し続ける場合に有効である。
（５）ＣＢＳを構成する無線リンク。例えば、ＤＬおよびＵＬの少なくともいずれか一方で設定するとよい。
（６）前記（１）〜（５）の組合せ。
これらのパラメータを設定することによって、ＣＢＳの構成を特定することができる。これらの構成は変更されてもよい。以下の説明では、ＣＢＳを構成するためのパラメータを、ＣＢＳの設定情報という場合がある。
ＣＢＳを構成する主体の例として、以下の（１）〜（３）の３つを開示する。
（１）ＲＲＣ。
（２）ＭＡＣ。
（３）ＰＨＹ処理部。
基地局は、まずＣＢＳを構成する。ＣＢＳの構成には、前述したパラメータを設定するとよい。これによって、ＣＢＳが構成されるサブフレームが特定される。基地局は、キャリブレーションの実行を決定した場合、ＣＢＳでキャリブレーション専用サブフレームを設定する。他の方法として、基地局は、キャリブレーションが必要なタイミングに応じて、ＣＢＳを設定してもよい。キャリブレーションが必要な開始タイミング、終了タイミング、周期、および期間をＣＢＳの設定に用いるとよい。また、キャリブレーションを行う無線リンクをＣＢＳの設定に用いるとよい。基地局は、ＣＢＳでキャリブレーション専用サブフレームを設定する。
基地局は、設定したキャリブレーション専用サブフレームに、キャリブレーション用送信アンテナのｃａｌ−ＲＳをマッピングして送信する。ＣＢＳには、ｃａｌ−ＲＳの他の信号またはＣＨがマッピングされないので、キャリブレーション専用のサブフレームを構成することが可能となる。キャリブレーション用に多くのリソースを使用することが可能となる。
ＣＢＳで送信データが発生した場合、基地局は、データの送信を停止する。送信データを保留するとしてもよい。この方法は、実施の形態４の変形例２で開示した方法を適用するとよい。また、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨが発生するような場合も、これらの信号およびＣＨを停止するとよい。
図３１は、実施の形態４の変形例３の通信システムにおけるキャリブレーション処理に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。図３１では、一例として、基地局でのセルフキャリブレーションを示している。また、図３１では、キャリブレーションが必要なタイミングに応じて、ＣＢＳを設定する場合を示している。図３１に示すフローチャートは、前述の図２８および図３０に示すフローチャートと同一のステップを含んでいるので、同一のステップについては同一のステップ番号を付して、共通する説明を省略する。
ステップＳＴ４１０１においてキャリブレーションの実行を決定した基地局は、ステップＳＴ４４０１において、ＣＢＳの設定を行う。このときに、基地局は、キャリブレーションが必要なタイミングおよびキャリブレーションを行う無線リンクに応じて、ＣＢＳの設定を行う。ステップＳＴ４４０１の処理を終了した後は、ステップＳＴ４４０２に移行する。
ステップＳＴ４４０２において、基地局は、ＣＢＳのタイミングか否かを判断する。ＣＢＳのタイミングであると判断された場合は、ステップＳＴ４３０２に移行する。ＣＢＳのタイミングでないと判断された場合は、次のＣＢＳのタイミングまでステップＳＴ４４０２の処理を繰り返す。
ステップＳＴ４３０２において、基地局は、送信データが有るか否かを判断する。送信データが有ると判断された場合は、ステップＳＴ４３０３に移行し、送信データが無いと判断された場合は、ステップＳＴ４４０３に移行する。
ステップＳＴ４３０３において、基地局は、キャリブレーションを行うタイミングにおけるデータの送信を停止し、送信データを記憶する。ステップＳＴ４３０３の処理を終了した後は、ステップＳＴ４４０３に移行する。
ステップＳＴ４３０３で送信データの記憶を行った基地局は、ステップＳＴ４４０３において、キャリブレーションが必要なタイミングのＣＢＳにｃａｌ−ＲＳをマッピングして送信する。キャリブレーションが必要なタイミングのＣＢＳを、キャリブレーション専用サブフレームに設定してもよい。設定したキャリブレーション専用サブフレームに、キャリブレーション用送信アンテナのｃａｌ−ＲＳをマッピングして送信する。ステップＳＴ４４０３の処理を終了した後は、ステップＳＴ４１０５に移行する。
ステップＳＴ４１０５およびステップＳＴ４１０６の処理を行った後、ステップＳＴ４１０７において、全アンテナのキャリブレーションが終了したと判断された場合は、ステップＳＴ４３０４に移行する。全アンテナのキャリブレーションが終了していないと判断された場合は、ステップＳＴ４３０２に戻り、キャリブレーションを行っていないアンテナ素子について、前述の処理を行う。
ステップＳＴ４３０４において、基地局は、ＣＢＳではないサブフレームのデータの送信が可能なタイミングで、記憶したデータも含めて、データの送信を再開する。ＣＢＳ終了タイミングが設定されている場合は、該設定に従ってＣＢＳを構成することを終了する。ステップＳＴ４３０４の処理を終了した後は、全ての処理手順を終了する。
本変形例で開示した方法を用いることによって、予めＣＢＳを構成しておくことにより、キャリブレーション専用サブフレームの設定を容易に行うことができる。また、キャリブレーションが必要なタイミングに合わせてＣＢＳを設定しておくことによって、キャリブレーションを、必要なタイミングで行うことができる。
したがって、基地局の傘下に多数のＵＥが存在する場合、および膨大な量のデータを通信している場合でも、キャリブレーションが遅れることによる性能の劣化を防ぐことが可能となる。これによって、多素子アンテナを用いたＭＩＭＯおよびビームフォーミングの性能をさらに向上させることが可能となる。
キャリブレーションが必要なタイミングで、送信データに関係なく送信される信号およびＣＨがある場合、実施の形態４の変形例１の方法を適用してもよい。送信データに関係なく送信される信号およびＣＨがある場合でも、キャリブレーションが必要なタイミングに合わせてキャリブレーション専用サブフレームを設定することができ、該サブフレームでキャリブレーションを実行することが可能となる。
なお、本変形例では、ＣＢＳを構成し、キャリブレーションに用いることを開示したが、ＣＢＳを、キャリブレーションに限らずに他の用途に使用することも可能である。例えば、セル間の干渉を抑制するために、何も送信しないサブフレームを設けるようにしてもよい。
実施の形態４から実施の形態４の変形例３では、基地局のキャリブレーションについて示したが、実施の形態４から実施の形態４の変形例３で開示した方法は、ＵＥのキャリブレーションにも適用することができる。実施の形態４から実施の形態４の変形例３で開示した方法をＵＥのキャリブレーションに適用することによって、ＵＥにおいて運用中にキャリブレーションを実行することが可能となる。
実施の形態４から実施の形態４の変形例３で開示した方法は、アクセス方式としてＯＦＤＭだけでなく、他のアクセス方式にも適用することができる。実施の形態４から実施の形態４の変形例３で開示した方法を他のアクセス方式に適用することによって、他のアクセス方式を用いたシステムにおいても、運用中にキャリブレーションを実行することが可能となる。
実施の形態５．
実施の形態３および実施の形態４では、キャリブレーション用サブフレームまたはキャリブレーション専用サブフレームを設けることを開示した。また、基地局は、該サブフレームで他のＣＨまたは他のＲＳを送信しないことを開示した。
通常、基地局は、毎ＤＬサブフレームで、復調用ＲＳおよび制御ＣＨを送信する。例えば、ＬＴＥにおいては、ＣＲＳ、ＰＤＣＣＨなどを送信する。復調用ＲＳは、ＵＥが同期および復調を行うための信号である。制御ＣＨには、ＵＥがデータを受信するために必要とする情報が含まれる。
復調用ＲＳおよび制御ＣＨが無いサブフレームが存在すると、該サブフレームでＵＥはデータを正常に受信できなくなる。したがって、ＵＥがキャリブレーション用のサブフレームのタイミングを認識しない場合、ＵＥは、該サブフレームで復調用ＲＳおよび制御ＣＨが存在すると認識し、該サブフレームを受信することになる。
この場合、ＵＥは、該サブフレームでデータが実際送信されていないにも拘わらず、送信データが存在すると誤って受信してしまい、誤動作を生じる場合があるという問題がある。本実施の形態では、このような問題を解決する方法を開示する。
基地局は、ＵＥに、キャリブレーション用信号に関する情報を通知する。基地局は、ＵＥに、キャリブレーション専用サブフレームに関する情報を通知するとしてもよい。ＵＥは、取得したキャリブレーション専用サブフレームに関する情報を用いて、キャリブレーション専用サブフレームの送信タイミングで受信不要とする。
キャリブレーション専用サブフレームに関する情報の例としては、キャリブレーション専用サブフレームが送信されるタイミングに関する情報がある。例えば、キャリブレーション専用サブフレームが送信されるサブフレームを示すインジケーション（indication）がある。
サブフレームナンバ、または、次のサブフレームなどのインジケーションであってもよい。第ｎサブフレーム以降のサブフレームを示すインジケーションとして、「ｎ」としてもよい。また、連続するか否かを示すインジケーションであってもよい。また、連続するサブフレーム数を示すインジケーションであってもよい。これらを組み合わせた情報であってもよい。
これらの情報は、ＵＥへの通知に即時性を必要とする場合に、より有効となる。例えば、送信データが無いサブフレームを検出して、検出したサブフレームでキャリブレーション専用サブフレームが設定されるような場合に、即時にＵＥに通知する方法として有効である。
キャリブレーション専用サブフレームに関する他の情報の例としては、実施の形態４の変形例３で開示したＣＢＳの設定情報がある。これらのパラメータは、ＵＥへの通知に即時性を必要としない場合に、より有効となる。例えば、予めキャリブレーションが必要なタイミングが認識できている場合、またはＣＢＳが構成されている場合に、より有効となる。
キャリブレーション専用サブフレームに関する他の情報の例としては、タイムスタンプがある。ＳＦＮ（System Frame Number）は、上限の数値が存在する。それを超えるような間隔でキャリブレーション専用サブフレームが構成されるような場合に有効である。タイムスタンプは、ＯＡＭ（operation administration and maintenance）が管理するものであってもよいし、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて取得するものであってもよい。
基地局からＵＥへのキャリブレーション専用サブフレームに関する情報の通知方法について開示する。基地局は、キャリブレーションを実行するセルからＵＥに通知する。通知方法の具体例として、以下の（１）〜（３）の３つを開示する。
（１）ＲＲＣシグナリングで通知。傘下のＵＥに報知してもよいし、傘下のＵＥに個別に通知してもよい。報知情報で報知する場合、一斉に多数のＵＥに対して通知することが可能となる。ＵＥに個別に通知する場合は、再送機能によって確実に通知することが可能となる。この方法は、例えば、実施の形態４で開示した、送信またはスケジューリングするデータが無いサブフレームを検出する主体およびキャリブレーション専用サブフレームに設定する主体、実施の形態４の変形例３で開示したＣＢＳを構成する主体がＲＲＣである場合に親和性が高い。また、キャリブレーション専用サブフレームに関する情報が、ＵＥへの通知に即時性を必要としない場合に、より有効となる。
（２）ＭＡＣシグナリングで通知。傘下のＵＥに個別に通知する。この方法は、例えば、実施の形態４で開示した、送信またはスケジューリングするデータが無いサブフレームを検出する主体およびキャリブレーション専用サブフレームに設定する主体、実施の形態４の変形例３で開示したＣＢＳを構成する主体がＭＡＣまたはスケジューラである場合に親和性が高い。また、キャリブレーション専用サブフレームの送信タイミングに関する情報が、ＵＥへの通知に即時性を必要とする場合に、より有効となる。
（３）物理制御チャネルで通知。傘下のＵＥに個別に通知する。この方法は、例えば、実施の形態４で開示した、送信またはスケジューリングするデータが無いサブフレームを検出する主体およびキャリブレーション専用サブフレームに設定する主体、実施の形態４の変形例３で開示したＣＢＳを構成する主体がＰＨＹ処理部である場合に親和性が高い。また、キャリブレーション専用サブフレームの送信タイミングに関する情報が、ＵＥへの通知に即時性を必要とする場合に、より有効となる。
図３２は、実施の形態５の通信システムにおけるキャリブレーションに関するシーケンスの一例を示す図である。図３２では、一例として、実施の形態４および実施の形態４の変形例１で開示した、送信またはスケジューリングするデータが無いサブフレームを検出してキャリブレーション専用サブフレームに設定する方法の場合を示している。
ステップＳＴ５１０１において、基地局とＵＥは、通常の通信を行っている。キャリブレーションを実行する基地局は、ステップＳＴ５１０２において、送信データが無いサブフレームである無送信データサブフレームを検出する。
ステップＳＴ５１０３において、基地局は、検出したサブフレームを、キャリブレーション専用サブフレームに設定する。
ステップＳＴ５１０４において、基地局は、ＵＥに対して、設定したキャリブレーション専用サブフレームに関する情報（以下「キャリブレーション専用サブフレーム情報」という場合がある）を通知する。
ステップＳＴ５１０５において、基地局は、キャリブレーション専用サブフレームの間、該サブフレームにキャリブレーション用送信アンテナのｃａｌ−ＲＳをマッピングし、送信する。
ステップＳＴ５１０６において、基地局は、キャリブレーション専用サブフレームでｃａｌ−ＲＳの送信を終了した後、通常動作を行う。
ＵＥは、ステップＳＴ５１０４で、キャリブレーション専用サブフレーム情報を取得する。ステップＳＴ５１０７において、ＵＥは、取得したキャリブレーション専用サブフレーム情報を用いて、キャリブレーション専用サブフレームの間、受信を停止する。
ステップＳＴ５１０８において、ＵＥは、キャリブレーション専用サブフレームの終了後、受信を再開する。
ステップＳＴ５１０９において、基地局とＵＥは、キャリブレーション専用サブフレーム終了後、通常の通信を行う。
図３２に示すシーケンスは、ＵＥへの通知に即時性を必要とする場合に、より有効となる。例えば、ステップＳＴ５１０２において、基地局は、スケジューラが、無送信データサブフレームを検出して、ステップＳＴ５１０３において、検出したサブフレームをキャリブレーション専用サブフレームに設定する。
スケジューラは、設定したキャリブレーション専用サブフレームに関する情報をＰＨＹ処理部に通知する。ＰＨＹ処理部は、キャリブレーション専用サブフレーム情報を物理制御チャネルに制御情報として含めて、ステップＳＴ５１０４においてＵＥに通知する。スケジューラは、次のサブフレームで送るデータ量を認識しているので、スケジューラが検出して設定したキャリブレーション専用サブフレームに関する情報を、ＰＨＹ処理部が該サブフレームの前のサブフレームの物理制御チャネルに、制御情報として含めてＵＥに通知することは可能である。
このようにすることによって、ＵＥは、キャリブレーション専用サブフレームで、復調用ＲＳおよび制御ＣＨが送信されていないにも拘わらず、該サブフレームを受信してしまい、データが実際送信されていないにも拘わらず、送信データが存在すると誤って受信し、誤動作を生じてしまうことを防ぐことができる。したがって、基地局は、ＵＥに誤動作を生じさせること無く、多素子アンテナのキャリブレーションを、必要なタイミングで行うことが可能となる。
図３３は、実施の形態５の通信システムにおけるキャリブレーションに関するシーケンスの他の例を示す図である。図３３では、一例として、実施の形態４の変形例３で開示した、ＣＢＳを構成する方法の場合を示している。
ステップＳＴ５２０１において、基地局とＵＥは、通常の通信を行っている。キャリブレーションを実行する基地局は、ステップＳＴ５２０２において、キャリブレーションタイミングに応じて、ＣＢＳの設定を行う。
ステップＳＴ５２０３において、基地局は、ＵＥに対して、設定したＣＢＳの情報（以下「ＣＢＳ情報」という場合がある）を通知する。
ステップＳＴ５２０３においてＣＢＳ情報を受信したＵＥは、ステップＳＴ５２０４において、基地局に対して、ＣＢＳ情報通知応答を通知する。ステップＳＴ５２０４のＣＢＳ情報通知応答は、省略してもよい。
ステップＳＴ５２０４においてＣＢＳ情報通知応答を受信した基地局は、ステップＳＴ５２０５において、ＣＢＳでｃａｌ−ＲＳを送信する。具体的には、基地局は、ＣＢＳにキャリブレーション用送信アンテナのｃａｌ−ＲＳをマッピングして送信する。
ステップＳＴ５２０６において、基地局は、ＣＢＳ設定に従い、ＣＢＳ終了後、通常動作を行う。
ステップＳＴ５２０４でＣＢＳ情報通知応答を基地局に通知したＵＥは、ステップＳＴ５２０７において、ＣＢＳで受信を停止する。具体的には、ＵＥは、取得したＣＢＳ情報を用いて、ＣＢＳの間、受信を停止する。
ステップＳＴ５２０８において、ＵＥは、ＣＢＳ終了後、受信を再開する。ステップＳＴ５２０９において、基地局とＵＥは、ＣＢＳ終了後、通常の通信を行う。
図３３に示すシーケンスは、ＵＥへの通知に即時性を必要としない場合に、より有効となる。例えば、ステップＳＴ５２０２において、基地局は、ＲＲＣによって、ＣＢＳの設定を行う。ＲＲＣは、ＣＢＳ情報をＲＲＣシグナリングに含めて、ステップＳＴ５２０３においてＵＥに通知する。
ＲＲＣシグナリングを受信したＵＥは、ＲＲＣによって、取得したＣＢＳ情報を用いて、ＣＢＳでの受信停止制御を行うとよい。ＵＥのＲＲＣが、ＭＡＣまたはＰＨＹ処理部にＣＢＳのタイミングを通知して、該サブフレームで受信の停止を実行させるとよい。このようにすることによって、ＲＲＣによる制御が可能となる。
なお、例えば、傘下のＵＥに個別に送る場合に、ＵＥは、基地局にＣＢＳ情報通知応答を通知し、傘下のＵＥに報知する場合に、ＵＥは、基地局にＣＢＳ情報通知応答を通知しないようにしてもよい。このようにすることによって、ＵＥは、ＣＢＳの間受信を停止することができる。
これによって、ＣＢＳで復調用ＲＳおよび制御ＣＨが送信されていないにも拘わらず、該サブフレームを受信してしまい、データが実際送信されていないにも拘わらず、送信データが存在すると誤って受信し、誤動作を生じてしまうことを防ぐことができる。したがって、基地局は、ＵＥに誤動作を生じさせること無く、多素子アンテナのキャリブレーションを、必要なタイミングで行うことが可能となる。
ＵＥは、キャリブレーション専用サブフレームの間、他の基地局（セル）と通信を行ってもよい。または、他の基地局（セル）のメジャメントを行ってもよい。システムとして、キャリブレーション専用サブフレームの間のＵＥの動作を予め決めておいてもよい。または、基地局が、キャリブレーション専用サブフレームの間のＵＥの動作を決めて、ＵＥに通知してもよい。この通知は、キャリブレーション専用サブフレームに関する情報とともに通知してもよい。このようにすることによって、該サブフレームを、ＵＥにおいて他の用途に用いることが可能となる。
また、基地局は、隣接する基地局に対して、キャリブレーション専用サブフレームに関する情報を通知してもよい。この通知には、Ｘ２シグナリングを用いるとよい。このようにすることによって、隣接する基地局は、キャリブレーション専用サブフレームの存在、および時間軸上もしくは周波数軸上のリソースを認識することが可能となる。また、隣接する基地局は、該キャリブレーション専用サブフレームで送信データ、ならびに送信データに関係なく送信されるＣＨおよびＲＳが無いことを認識することができる。したがって、例えば、隣接する基地局への干渉を気にすることなく、該サブフレームを用いて、傘下のＵＥへのデータをスケジューリングすることが可能となる。
また、基地局は、コアネットワーク側ノードに対して、キャリブレーション専用サブフレームに関する情報を通知してもよい。コアネットワーク側ノードは、基地局がキャリブレーションを実行する間に、何らかの特別な動作を必要とする基地局に対して、該基地局から取得したキャリブレーション専用サブフレームに関する情報を通知するとよい。これらの通知には、Ｓ１シグナリングを用いるとよい。これによって、隣接する基地局に対して、キャリブレーション専用サブフレームに関する情報を通知する場合と同様の効果を得ることができる。
本実施の形態は、セルフキャリブレーションの場合だけでなく、ＯＴＡのキャリブレーションを行う場合にも適用してもよい。ＯＴＡの場合、例えば、基地局からキャリブレーション用の信号（ｃａｌ−ＲＳ）を送信し、ＵＥで該信号を受信してキャリブレーション値を導出する。したがって、基地局から、キャリブレーション用の信号に関する情報を送信することによって、ＵＥは、該信号を受信し、受信した該信号からキャリブレーション値を導出することが可能となる。
例えば、図３２では、ＵＥは、ステップＳＴ５１０７において、キャリブレーション専用サブフレームの間、受信を停止するのではなく、キャリブレーション用信号を受信する、とすればよい。ＵＥは、受信したキャリブレーション用信号を用いて、キャリブレーション値を導出する。
また、図３３でも同様に、ステップＳＴ５２０７において、ＣＢＳで受信を停止するのではなく、ＣＢＳでキャリブレーション用信号を受信する、とすればよい。ＵＥは、ＣＢＳにおいて受信したキャリブレーション用信号を用いて、キャリブレーション値を導出する。ＵＥは、導出したキャリブレーション値を基地局に通知するとよい。このようにすることによって、基地局は、送信系アンテナのＯＴＡによるキャリブレーションが可能となる。
受信系のキャリブレーションの場合、基地局は、キャリブレーション用信号を送信することを、ＵＥに対して指示するとよい。基地局は、ＵＥに対して、キャリブレーション用信号に関する情報に該指示の情報を含ませて通知してもよいし、キャリブレーション専用サブフレームに関する情報に含ませて通知してもよい。または、別のシグナリングで通知してもよい。
該指示の情報を受信したＵＥは、例えば、取得したキャリブレーション専用サブフレームに関する情報から導出したサブフレームで、キャリブレーション用信号を送信する。基地局は、該キャリブレーション専用サブフレームでＵＥから送信されたキャリブレーション用信号を受信することによって、キャリブレーション値を導出する。
例えば、図３２では、基地局は、ＵＥに対して、ステップＳＴ５１０４において、キャリブレーション専用サブフレームに関する情報に、該サブフレームでキャリブレーション用信号を送信する指示を示す情報を含めて通知する。該情報を受信したＵＥは、ステップＳＴ５１０７において、該キャリブレーション専用サブフレームでキャリブレーション用信号を送信する。
基地局は、ステップＳＴ５１０５において、該キャリブレーション専用サブフレーム、キャリブレーション用信号を受信する、とすればよい。基地局は、受信したキャリブレーション用信号を用いて、キャリブレーション値を導出する。
また、図３３でも同様に、ステップＳＴ５２０３において、ＣＢＳに関する情報に、該サブフレームでキャリブレーション用信号を送信する指示を示す情報を含めて通知する。該情報を受信したＵＥは、ステップＳＴ５２０７において、該キャリブレーション専用サブフレームでキャリブレーション用信号を送信する。
基地局は、ステップＳＴ５２０５において、該キャリブレーション専用サブフレーム、キャリブレーション用信号を受信する、とすればよい。基地局は、受信したキャリブレーション用信号を用いて、キャリブレーション値を導出する。このようにすることによって、基地局は、受信系アンテナのＯＴＡによるキャリブレーションが可能となる。
以上のように本実施の形態をＯＴＡのキャリブレーションを行う場合に適用することによって、基地局とＵＥとの間のキャリブレーションのための協調、例えばキャリブレーションのタイミングおよびリソースの認識を合わせることなどを容易にすることが可能となる。したがって、ＯＴＡによるキャリブレーションを、運用中に容易に行うことが可能となる。
以上のように本実施の形態によれば、通信端末は、ｃａｌ−ＲＳが配置されるサブフレームを受信しないように設定される。これによって、通信端末の誤動作を防ぐことができる。
実施の形態５ 変形例１．
本変形例では、実施の形態５の問題を解決する他の方法を開示する。基地局は、傘下のＵＥに対して、キャリブレーション専用サブフレームを受信しないように設定する。この設定にＤＲＸを用いる。基地局は、キャリブレーション専用サブフレームで、傘下のＵＥが受信しないようにＤＲＸを構成する。基地局は、キャリブレーション専用サブフレームで、傘下のＵＥが非動作（in-activity）になるようにＤＲＸを構成する。
または、基地局は、キャリブレーション専用サブフレームで、傘下のＵＥが動作（active）しないようにＤＲＸを構成する。または、基地局は、構成したＤＲＸの非動作（in-activity）の間に、キャリブレーション専用サブフレームを構成できるように、該サブフレームで、傘下のＵＥにデータを送信しないとしてもよい。
基地局は、傘下のＵＥに対して、該ＤＲＸ構成を通知する。このＤＲＸ構成の通知には、従来の規格で決められている通知方法を適用することができる。
傘下のＵＥは、構成されたＤＲＸの非動作期間、自セルからの受信を行わない。したがって、ＵＥは、基地局がキャリブレーションを実行している間、受信を行わない。
このようにすることによって、ＵＥは、キャリブレーション専用サブフレームで、復調用ＲＳおよび制御ＣＨが送信されていないにも拘わらず、該サブフレームを受信してしまい、データが実際送信されていないにも拘わらず、送信データが存在すると誤って受信し、誤動作を生じてしまうことを防ぐことができる。したがって、基地局は、ＵＥに誤動作を生じさせること無く、多素子アンテナのキャリブレーションを、必要なタイミングで行うことが可能となる。
また、既存の機能を用いるので、ＵＥは、キャリブレーションについての特別な処理が不要となる。また、既存の通知方法を利用することによって、ＵＥに対して、キャリブレーション用に特別にシグナリングを通知する必要が無い。
他の設定方法を開示する。設定方法として、メジャメントギャップを用いる。基地局は、キャリブレーション専用サブフレームで、傘下のＵＥが受信しないようにメジャメントギャップを構成する。基地局は、キャリブレーション専用サブフレームを含むように、傘下のＵＥに対して、メジャメントギャップを構成する。
基地局は、傘下のＵＥに対して、メジャメントギャップ構成を通知する。このメジャメントギャップ構成の通知には、従来の規格で決められている通知方法を適用することができる。キャリブレーション用に、ＤＬを用いる場合は、ＤＬのメジャメントギャップを構成すればよい。ＵＬを用いる場合は、ＵＬのメジャメントギャップを構成すればよい。
傘下のＵＥは、構成されたメジャメントギャップの間、自セルからの受信を行わない。したがって、ＵＥは基地局がキャリブレーションを実行している間、受信を行わない。ＵＥは、前述と同様の効果を得ることができる。
また、ＤＲＸの構成は、ＤＬについてのみであったが、メジャメントギャップの設定は、ＵＬについても可能である。したがって、キャリブレーションをＵＬで行うような場合でも、メジャメントギャップを用いることは有効である。
実施の形態５および実施の形態５の変形例１で開示した方法は、アクセス方式としてＯＦＤＭだけでなく、他のアクセス方式にも適用することができる。
実施の形態６．
実施の形態３では、キャリブレーション用のＲＳと、他のＣＨまたは他のＲＳとを、同一のサブフレーム内に配置することを開示した。本実施の形態では、その具体例を開示する。
基地局は、ｃａｌ−ＲＳの送信に、物理下り共有チャネル領域を用いる。基地局は、ｃａｌ−ＲＳを物理下り共有チャネル領域にマッピングする。ｃａｌ−ＲＳをマッピングしたシンボルには、物理下り共有チャネルをマッピングしない。ｃａｌ−ＲＳをマッピングしたシンボルで物理下り共有チャネルをマッピングしないように、レートマッチングおよびコーディングを行ってもよい。
または、基地局は、物理下り共有チャネル領域に物理下り共有チャネルをマッピングした後、ｃａｌ−ＲＳをマッピングするシンボルを、ｃａｌ−ＲＳに置き換えてもよい。基地局は、ｃａｌ−ＲＳをマッピングしたシンボルで物理下り共有チャネルを送信しない。
このようにすることによって、キャリブレーション用のＲＳと他のＣＨおよび他のＲＳとを、周波数および時間領域で直交させることが可能となる。したがって、キャリブレーション用のＲＳと他のＣＨおよび他のＲＳとを、同一のサブフレーム内に配置することができ、通信中にキャリブレーションを行うことも可能となる。
図３４は、物理下り共有チャネル領域にｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の一例を示す図である。図３４において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は周波数ｆを表す。図３４では、一例として、ＬＴＥの場合を示している。図３４では、サブフレームを参照符号「６００１」で示し、シンボルタイミングを参照符号「６００２」で示している。１サブフレームのうち、先頭の３シンボルがＰＤＣＣＨ領域６００３であり、以降の１１シンボルがＰＤＳＣＨ領域６００４である。
ＰＤＣＣＨ領域６００３およびＰＤＳＣＨ領域６００４にわたって、ＣＲＳ６００５がマッピングされる。ＰＤＣＣＨ領域６００３には、ＰＤＣＣＨおよびＰＣＦＩＣＨなどがマッピングされる。ＰＤＳＣＨ領域６００４には、ＰＤＳＣＨがマッピングされる。
図３４では、ＰＤＳＣＨ領域６００４に、ｃａｌ−ＲＳをマッピングする例を示している。ＰＤＳＣＨ領域６００４に、第１アンテナ素子＃１のｃａｌ−ＲＳ６００６、第２アンテナ素子＃２のｃａｌ−ＲＳ６００７、第３アンテナ素子＃３のｃａｌ−ＲＳ６００８、および第４アンテナ素子＃４のｃａｌ−ＲＳ６００９をマッピングする。その他のシンボルには、ＰＤＳＣＨ６０１０をマッピングする。
このようにＰＤＳＣＨ領域６００４に、ｃａｌ−ＲＳ６００６〜６００９をマッピングすることによって、ｃａｌ−ＲＳ６００６〜６００９と、ＰＤＳＣＨ６０１０、ＰＤＣＣＨおよびＣＲＳ６００５とを、同一のサブフレーム内にマッピングすることが可能となる。基地局は、ｃａｌ−ＲＳ６００６〜６００９と、ＰＤＳＣＨ、ＰＤＣＣＨおよびＣＲＳ６００５とを、同一のサブフレームで送信することが可能となる。したがって、ＵＥに対するデータ通信を行いつつ、キャリブレーションを実行することが可能となる。
他の方法を開示する。基地局は、ｃａｌ−ＲＳをマッピングしたスロットまたはサブフレームには物理下り共有チャネルをマッピングしないとしてもよい。該サブフレームにおける送信データの取り扱いについては、実施の形態４および実施の形態４の変形例２で開示した方法を適用するとよい。
基地局は、ページングチャネル、報知チャネル、またはランダムアクセス応答がマッピングされる物理下り共有チャネルがマッピングされるサブフレームを除いたサブフレームに、ｃａｌ−ＲＳをマッピングしてもよい。基地局は、ｃａｌ−ＲＳをマッピングしたシンボルタイミングで、全ての周波数領域にわたって物理下り共有チャネルをマッピングしないとしてもよい。基地局は、同期用信号、物理報知チャネル、または他のＲＳと異なるシンボルタイミングに、ｃａｌ−ＲＳをマッピングしてもよい。
図３５は、物理下り共有チャネル領域にｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の他の例を示す図である。図３５において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は周波数ｆを表す。図３５では、一例として、ＬＴＥの場合を示している。図３５では、サブフレームを参照符号「６１０１」で示し、シンボルタイミングを参照符号「６１０２」で示している。１サブフレームのうち、先頭の３シンボルがＰＤＣＣＨ領域６１０３であり、以降の１１シンボルがＰＤＳＣＨ領域６１０４である。
ＰＤＣＣＨ領域６１０３およびＰＤＳＣＨ領域６１０４にわたって、ＣＲＳ６１０５がマッピングされる。ＰＤＣＣＨ領域６１０３には、ＰＤＣＣＨおよびＰＣＦＩＣＨなどがマッピングされる。
図３５では、ＰＤＳＣＨ領域６１０４にＰＤＳＣＨをマッピングせずに、ｃａｌ−ＲＳをマッピングする例を示している。ＰＤＳＣＨ領域６１０４にＰＤＳＣＨをマッピングせずに、第１アンテナ素子＃１のｃａｌ−ＲＳ６１０６、第２アンテナ素子＃２のｃａｌ−ＲＳ６１０７、第３アンテナ素子＃３のｃａｌ−ＲＳ６１０８、および第４アンテナ素子＃４のｃａｌ−ＲＳ６１０９をマッピングする。ここでは、基地局は、ｃａｌ−ＲＳ６１０６〜６１０９をマッピングしたシンボルタイミングで、全ての周波数領域にわたってｃａｌ−ＲＳをマッピングする例を示している。
このように、ＰＤＳＣＨ領域６１０４にｃａｌ−ＲＳ６１０６〜６１０９をマッピングすすることによって、ｃａｌ−ＲＳ６１０６〜６１０９と、ＰＤＣＣＨおよびＣＲＳ６１０５とを、同一のサブフレーム内にマッピングすることが可能となる。基地局は、ｃａｌ−ＲＳ６１０６〜６１０９と、ＰＤＣＣＨおよびＣＲＳ６１０５とを、同一のサブフレームで送信することが可能となる。したがって、制御チャネルならびに復調および測定に用いる信号が送信されることになるので、ＵＥに対する通信を行いつつ、キャリブレーションを実行することが可能となる。
また、基地局は、ＰＤＣＣＨでＵＥへのスケジューリングを行わないようにすることによって、ＵＥは、ＰＤＳＣＨを受信する必要が無くなり、ＵＥにおける誤動作の発生を低減することが可能となる。
他の例を開示する。前述の物理下り共有チャネル領域の代わりに、ＭＢＳＦＮ（Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network）領域を用いる。また、ＭＢＳＦＮ領域には、ＰＭＣＨおよびＰＤＳＣＨがマッピングされるが、どちらも前述のＰＤＳＣＨの代わりに、ＰＭＣＨおよびＰＤＳＣＨとすればよい。
このようにすることによって、キャリブレーション用のＲＳと他のＣＨおよび他のＲＳとを、周波数および時間領域で直交させることが可能となる。したがって、キャリブレーション用のＲＳと他のＣＨおよび他のＲＳとを、同一のサブフレーム内に配置することができ、通信中にキャリブレーションを行うことも可能となる。
図３６は、ＭＢＳＦＮ領域にｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の一例を示す図である。図３６において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は周波数ｆを表す。図３６では、一例として、ＬＴＥの場合を示している。図３６では、ＭＢＳＦＮサブフレームを参照符号「６２０１」で示し、シンボルタイミングを参照符号「６２０２」で示している。１サブフレームのうち、先頭の２シンボルがｎｏｎ−ＭＢＳＦＮ領域６２０３であり、以降の１２シンボルがＭＢＳＦＮ領域６２０４である。
ｎｏｎ−ＭＢＳＦＮ領域６２０３には、ＣＲＳ６１０５がマッピングされる。ｎｏｎ−ＭＢＳＦＮ領域６２０３には、ＰＤＣＣＨおよびＰＣＦＩＣＨなどがマッピングされる。ＭＢＳＦＮ領域６２０４には、ＰＭＣＨおよびＰＤＳＣＨがマッピングされる。
図３６では、ＭＢＳＦＮ領域６２０４にＰＭＣＨをマッピングせずに、ｃａｌ−ＲＳをマッピングする例を示している。ＭＢＳＦＮ領域６２０４にＰＭＣＨおよびＰＤＳＣＨをマッピングせずに、第１アンテナ素子＃１のｃａｌ−ＲＳ６１０６、第２アンテナ素子＃２のｃａｌ−ＲＳ６１０７、第３アンテナ素子＃３のｃａｌ−ＲＳ６１０８、および第４アンテナ素子＃４のｃａｌ−ＲＳ６１０９をマッピングする。ここでは、基地局は、ｃａｌ−ＲＳ６１０６〜６１０９をマッピングしたシンボルタイミングで、全ての周波数領域にわたってｃａｌ−ＲＳをマッピングする例を示している。
このように、ＭＢＳＦＮ領域６２０４にｃａｌ−ＲＳ６１０６〜６１０９をマッピングすることによって、ｃａｌ−ＲＳ６１０６〜６１０９と、ＰＤＣＣＨおよびＣＲＳ６１０５とを、同一のサブフレーム内にマッピングすることが可能となる。基地局は、ｃａｌ−ＲＳ６１０６〜６１０９と、ＰＤＣＣＨおよびＣＲＳ６１０５とを、同一のサブフレームで送信することが可能となる。したがって、制御チャネルならびに復調および測定に用いる信号が送信されることになるので、ＵＥに対する通信を行いつつ、キャリブレーションを実行することが可能となる。
また、基地局は、ＰＤＣＣＨでＵＥへのスケジューリングを行わないようにすることによって、ＵＥは、ＰＤＳＣＨを受信する必要が無くなり、ＵＥにおける誤動作の発生を低減することが可能となる。
また、ＭＢＳＦＮ領域６２０４でＰＭＣＨを送信しない場合、ＭＢＳＦＮ用ＲＳを送信しない。したがって、ＭＢＳＦＮ領域６２０４でＰＭＣＨおよびＰＤＳＣＨをマッピングしない場合、ＭＢＳＦＮ領域６２０４には何もマッピングされなくなる。したがって、前述のＰＤＳＣＨ領域を用いる場合に比べて、キャリブレーション用のリソースをより多く使用することができる。
また、ＭＢＳＦＮサブフレームは、同期用信号、物理報知チャネルまたはページングチャネルがマッピングされるサブフレームには構成されない。したがって、基地局は、ＭＢＳＦＮサブフレームを構成し、ＭＢＳＦＮサブフレームにｃａｌ−ＲＳをマッピングすることによって、前述の同期用信号および物理報知チャネルがマッピングされるシンボル、ならびにページングチャネルがマッピングされるサブフレームを除いてｃａｌ−ＲＳをマッピングするという処理がある場合、該処理を省略することができる。これによって、基地局での処理を簡略化することができる。
さらに他の例を開示する。ＡＢＳ（Almost Blank Subframe）を用いる。ＡＢＳは、ＣＲＳの他のＣＨおよびＲＳがマッピングされないサブフレームである。ＡＢＳのＣＲＳがマッピングされていないリソースに、キャリブレーション用のＲＳをマッピングすることによって、他のＲＳ（ＣＲＳ）とを周波数および時間領域で直交させることが可能となる。したがって、キャリブレーション用のＲＳと他ＲＳとを、同一のサブフレーム内に配置することができ、通信中にキャリブレーションを行うことも可能となる。
図３７は、ＡＢＳ領域にｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の一例を示す図である。図３７において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は周波数ｆを表す。図３７では、一例として、ＬＴＥの場合を示している。図３７では、ＡＢＳ領域を参照符号「６３０１」で示し、シンボルタイミングを参照符号「６３０２」で示している。
ＡＢＳ領域６３０１には、ＣＲＳ６１０５がマッピングされる。ＡＢＳ領域６３０１のうち、ＣＲＳ６１０５がマッピングされていないリソースに、第１アンテナ素子＃１のｃａｌ−ＲＳ６１０６、第２アンテナ素子＃２のｃａｌ−ＲＳ６１０７、第３アンテナ素子＃３のｃａｌ−ＲＳ６１０８、および第４アンテナ素子＃４のｃａｌ−ＲＳ６１０９をマッピングする。ここでは、基地局は、ｃａｌ−ＲＳ６１０６〜６１０９をマッピングしたシンボルタイミングで、全ての周波数領域にわたってｃａｌ−ＲＳをマッピングする例を示している。
このように、ＡＢＳ領域６３０１にｃａｌ−ＲＳ６１０６〜６１０９をマッピングすることによって、ｃａｌ−ＲＳ６１０６〜６１０９とＣＲＳ６１０５とを、同一のサブフレーム内にマッピングすることが可能となる。基地局は、ｃａｌ−ＲＳ６１０６〜６１０９とＣＲＳ６１０５とを、同一のサブフレームで送信することが可能となる。したがって、復調および測定に用いる信号が送信されることになるので、ＵＥに対する通信を行いつつ、キャリブレーションを実行することが可能となる。
また、ＡＢＳ領域６３０１では、ＰＤＣＣＨが送信されない。ＡＢＳが構成された場合、基地局からＡＢＳの構成を通知されたＵＥは、ＡＢＳを受信しなくてよい。ＵＥは、ＡＢＳを受信する必要が無くなり、ＵＥにおける誤動作の発生を低減することが可能となる。
また、ＡＢＳ領域６３０１では、ＰＤＣＣＨおよびＰＣＦＩＣＨを送信しない。したがって、前述のＰＤＳＣＨ領域を用いる場合に比べて、ＰＤＣＣＨ領域もキャリブレーション用のリソースとして使うことができるようになるので、より多くのリソースを使用することができる。
また、ＡＢＳは、同期用信号、物理報知チャネルまたはページングチャネルがマッピングされるサブフレームには構成されない。したがって、基地局は、ＡＢＳを構成し、ＡＢＳにｃａｌ−ＲＳをマッピングすることによって、基地局は、前述の同期用信号および物理報知チャネルがマッピングされるシンボル、ならびにページングチャネルがマッピングされるサブフレームを除いてｃａｌ−ＲＳをマッピングするという処理がある場合、該処理を無くすことができる。これによって、基地局での処理を簡略化することができる。
また、本実施の形態で開示した方法を用いることによって、キャリブレーションを行うＵＥは、特にｃａｌ−ＲＳに関する情報を基地局から通知されなくてもよい。従来のＰＤＣＣＨによるスケジューリング、ＭＢＳＦＮサブフレームの設定、ＡＢＳの設定に従えばよい。したがって、ＵＥは、キャリブレーションについての認識が不要となり、キャリブレーションについての特別な処理が不要となる。これによって、ＵＥでの処理を簡略化することができる。
基地局は、ｃａｌ−ＲＳに関する情報をＵＥに明示してもよい。基地局は、ＵＥに、ｃａｌ−ＲＳに関する情報を通知してもよい。ｃａｌ−ＲＳの情報としては、ｃａｌ−ＲＳがマッピングされる無線フレーム、サブフレーム、リソース、およびシーケンスなどがある。リソースは、例えばリソースブロック、リソースエレメント、リソースユニットなどである。
通知方法としては、ＲＲＣシグナリング、ＭＡＣシグナリング、ＰＤＣＣＨによる通知がある。例えば、ＰＤＳＣＨ領域にｃａｌ−ＲＳをマッピングする場合、基地局がＵＥに、ｃａｌ−ＲＳに関する情報を通知する。このようにすることによって、ＵＥは、キャリブレーションを行うサブフレーム、リソースおよびシーケンスを認識することが可能となる。ＵＥは、例えば、受信したサブフレームのうち、ｃａｌ−ＲＳがマッピングされたリソースにはＰＤＳＣＨが無いと判断することができる。
したがって、ＵＥは、該リソースを受信しない処理または該リソースの復調結果を破棄するなどの処理を行うことが可能となる。これによって、ＵＥは、ＰＤＳＣＨのリソースを正確に受信することが可能となる。
ＭＢＳＦＮサブフレームを用いる場合も同様である。基地局からＵＥに、ｃａｌ−ＲＳをマッピングするＭＢＳＦＮサブフレームに関する情報を通知するとよい。ＭＢＳＦＮサブフレーム構成の通知に、該情報を含めて通知してもよい。ＵＥは、例えば、ＭＢＳＦＮサブフレームのうち、ｃａｌ−ＲＳがマッピングされたリソースにはＰＭＣＨまたはＰＤＳＣＨが無いと判断することができる。
したがって、ＵＥは、該リソースを受信しない処理または該リソースの復調結果を破棄するなどの処理を行うことが可能となる。これによって、ＵＥは、ＰＭＣＨまたはＰＤＳＣＨのリソースを正確に受信することが可能となる。
ＡＢＳを用いる場合も同様である。基地局からＵＥに、ｃａｌ−ＲＳをマッピングするＡＢＳに関する情報を通知するとよい。ＡＢＳ構成の通知に該情報を含めて通知してもよい。このようにすることによって、ＵＥがキャリブレーションを行うサブフレームを認識することができる。
したがって、たとえ、ＵＥが、キャリブレーション用のＲＳを受信できる場合でも、該信号がキャリブレーション用であると認識することができるので、該リソースを受信しない処理または該リソースの復調結果を破棄するなどの処理を行うことが可能となる。これによって、ＵＥがＡＢＳを誤って受信することを防ぐことができる。
また、基地局は、隣接する基地局に対して、ｃａｌ−ＲＳに関する情報、ｃａｌ−ＲＳをマッピングするＭＢＳＦＮサブフレームに関する情報、ｃａｌ−ＲＳをマッピングするＡＢＳに関する情報を通知してもよい。この通知には、Ｘ２シグナリングを用いるとよい。
通常、隣接する基地局は、通常のサブフレーム、ＭＢＳＦＮサブフレームおよびＡＢＳでｃａｌ−ＲＳが送信されることは認識していない。仮に、キャリブレーション用としてｃａｌ−ＲＳを高い電力で送信しなければならないような場合は、該信号が隣接する基地局に干渉を与える場合がある。
したがって、基地局が、隣接する基地局に対して、ｃａｌ−ＲＳに関する情報、ｃａｌ−ＲＳをマッピングするＭＢＳＦＮサブフレームに関する情報、ｃａｌ−ＲＳをマッピングするＡＢＳに関する情報を通知することによって、隣接する基地局は、ｃａｌ−ＲＳの存在、および時間軸上もしくは周波数軸上のリソースを認識することが可能となる。これによって、例えば、該隣接する基地局は、該基地局からの干渉を想定して、傘下のＵＥへのデータスケジューリングを避けることが可能となる。
また、基地局は、コアネットワーク側ノードに対して、ｃａｌ−ＲＳに関する情報、ｃａｌ−ＲＳをマッピングするＭＢＳＦＮサブフレームに関する情報、ｃａｌ−ＲＳをマッピングするＡＢＳに関する情報について通知してもよい。
コアネットワーク側ノードは、該基地局がキャリブレーションを実行する間に、何らかの特別な動作を必要とする基地局に対して、該基地局から取得したｃａｌ−ＲＳに関する情報、ｃａｌ−ＲＳをマッピングするＭＢＳＦＮサブフレームに関する情報、ｃａｌ−ＲＳをマッピングするＡＢＳに関する情報を通知するとよい。
これらの通知には、Ｓ１シグナリングを用いるとよい。以上のように、基地局が、コアネットワーク側ノードに対して、ｃａｌ−ＲＳに関する情報、ｃａｌ−ＲＳをマッピングするＭＢＳＦＮサブフレームに関する情報、ｃａｌ−ＲＳをマッピングするＡＢＳに関する情報について通知する場合でも、前述の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
実施の形態７．
実施の形態２，３，６では、アンテナ素子毎にキャリブレーション用のＲＳを用いてキャリブレーションを実行する場合について開示した。これらの実施の形態では、アンテナ素子の数が増加すると、ｃａｌ−ＲＳも増加する。したがって、全てのアンテナ素子のキャリブレーションを実行すると、各アンテナ素子の位相および振幅の調整時間が増加することになる。また、ｃａｌ−ＲＳが増加することによって、オーバーヘッドが増加する。これによって、実際の通信に使用できる下り物理領域が減ってしまい、本来期待する通信性能を確保することができないという問題が発生する。本実施の形態では、このような問題を解決する方法を開示する。
基地局の多素子アンテナを構成する各アンテナ素子についてグルーピングを行う。アンテナ素子のグルーピングを行う方法としては、多素子アンテナによってビーム形成をするために出荷前、設置前、および運用中に実行されるキャリブレーションによって得られた調整結果でグルーピングする方法と、多素子アンテナの構造に基づいてグルーピングする方法とが挙げられる。
キャリブレーションによる調整結果でアンテナ素子をグルーピングする場合、調整結果として得られる振幅調整値および位相調整値を、過去に実行したキャリブレーション値としてデータを記憶しておき、予め定める範囲内の調整値となるアンテナ素子をグルーピングする。予め定める範囲とは、例えば位相調整で用いるデジタル移相器の調整結果が±１ビットの範囲である。したがって、デジタル移相器の調整結果が±１ビットの範囲にあるものを同一グループとして扱うものとする。
これに加え、送信用の多素子アンテナでは、各アンテナ素子から出力される送信信号に対して基準となる受信系で受信した信号レベルによるグルーピングが可能である。また、受信用の多素子アンテナでは、基準となる送信系から出力される送信信号を各アンテナ素子で受信して得られる信号レベルによるグルーピングが可能である。
ここで、基準となる受信系および基準となる送信系は、多素子アンテナ内の任意のアンテナ素子に付随するものである。任意のアンテナ素子とは、全アンテナ素子の中心に配置されるアンテナ素子、全アンテナ素子の四隅に配置されるアンテナ素子、アンテナ素子の垂直方向および水平方向の各配列内にある１つのアンテナ素子、または各サブアレイアンテナ単位で構成されるアンテナ素子の中心に配置されるアンテナ素子などである。
多素子アンテナの構造に基づいてグルーピングする方法としては、基準となるアンテナ素子から等距離にあるアンテナ素子毎のグルーピング、水平方向または垂直方向で同一位置に配置されるアンテナ素子毎のグルーピング、テーパー形状を施したサブアレイアンテナでの電力分布によるグルーピング、ならびに偏波アンテナ構成時における垂直偏波および水平偏波毎のグルーピングなどがある。
基準となるアンテナ素子からの距離によるグルーピングを適用した場合、アンテナグループ毎に実行する調整に対して、許容精度を緩和することが可能である。テーパー形状を施したサブアレイアンテナは、アンテナ放射パターンのサイドロープレベルを抑圧するために、多素子アンテナ内で電力分布に重み付けをした構成となっている。したがって、ビーム形状を決める、中央に位置して送信出力が大きい主要なアンテナ素子をグルーピングし、この主要アンテナのみをキャリブレーションする。これによって、アンテナ素子の位相および振幅の調整時間の短縮を図ることが可能となる。
偏波アンテナ構成においては、垂直偏波および水平偏波のそれぞれの電波が直交関係にあることから、同時に信号を送受信しても相互に干渉する影響が低い。したがって、偏波毎にアンテナ素子をグルーピングすることによって、垂直アンテナおよび水平アンテナを同時にキャリブレーションすることができる。
以上のようなグルーピングを行ったアンテナ素子グループのキャリブレーションの方法について、以下に説明する。
送信用多素子アンテナのキャリブレーションを実行する場合、各アンテナグループ内のアンテナ素子のうち、任意の１つのアンテナ素子がｃａｌ−ＲＳを送信して、基準となる受信系で信号を受信することによって得られたキャリブレーションの結果を、同一グループ内の全てのアンテナ素子に反映する。
受信用の多素子アンテナのキャリブレーションを実行する場合、基準となる送信系から出力されるｃａｌ−ＲＳを、グループ内のアンテナ素子のうち、任意の１つのアンテナ素子で受信する。そして、受信して得られたキャリブレーションの結果を、同一グループ内の全てのアンテナ素子に反映する。
図３８は、実施の形態７における物理下り共有チャネル領域に各アンテナグループのｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の一例を示す図である。図３８において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は周波数ｆを表す。
図３８では、サブフレームを参照符号「７１０１」で示し、シンボルタイミングを参照符号「７１０２」で示し、ＣＲＳを参照符号「７１０５」で示している。１サブフレームのうち、先頭の３シンボルがＰＤＣＣＨ領域７１０３であり、以降の１１シンボルがＰＤＳＣＨ領域７１０４である。
図３８では、実施の形態６で開示したＬＴＥの物理下り共通チャネルの領域にｃａｌ−ＲＳをマッピングした例とは異なり、ｃａｌ−ＲＳを各アンテナグループ用に配置した例である。ｃａｌ−ＲＳを除く、物理下りチャネルの構成は、図３５と同じであるので、説明を省略する。
図３８では、ＰＤＳＣＨをマッピングせずに、アンテナグループ毎のｃａｌ−ＲＳをマッピングする例を示している。ＰＤＳＣＨ領域７１０４にＰＤＳＣＨをマッピングせずに、第１アンテナグループ＃１のｃａｌ−ＲＳ７１０６、第２アンテナグループ＃２のｃａｌ−ＲＳ７１０７、第３アンテナグループ＃３のｃａｌ−ＲＳ７１０８、および第４アンテナグループ＃４のｃａｌ−ＲＳ７１０９をマッピングする。
ここでは、基地局は、アンテナグループ毎のｃａｌ−ＲＳ７１０６〜７１０９をマッピングしたシンボルタイミングで、全ての周波数領域にわたってｃａｌ−ＲＳをマッピングする例を示している。
以上に述べたように、アンテナ素子をグルーピングし、アンテナグループ毎にｃａｌ−ＲＳを設定するので、全アンテナ素子毎にｃａｌ−ＲＳを用いる場合に比べて、ｃａｌ−ＲＳの数が削減される。これによって、アンテナ素子の位相および振幅の調整時間を削減することができる。また、ｃａｌ−ＲＳの数が削減されることによって、オーバーヘッドによる通信性能の劣化を防ぐことができる。
また、キャリブレーションによる調整結果でグルーピングする方法と、多素子アンテナの構造に基づいてグルーピングする方法とを併用することによって、アンテナ素子の位相および振幅の調整精度の緩和、アンテナ素子の位相および振幅の調整の簡略化などが可能となる。これによって、キャリブレーションに要する時間の短縮を図ることが可能となる。
以上のように本実施の形態によれば、キャリブレーション部であるＰＨＹ処理部は、複数のアンテナ素子をグループに分け、グループ毎にｃａｌ−ＲＳを設定する。これによって、ｃａｌ−ＲＳの増加を抑えることができる。したがって、キャリブレーションに要する時間の増加を抑えることができる。また、実際の通信に使用できる下り物理領域の減少を防ぎ、通信性能を確保することができる。
実施の形態８．
実施の形態８では、実施の形態２，３，６において多素子アンテナを構成する各アンテナ素子に、シンボルタイミングで全ての周波数領域にわたってマッピングされているｃａｌ−ＲＳを部分的に間引いて配置する例を開示する。
図３９は、実施の形態８における物理下り共有チャネル領域の周波数軸上の一部分にｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の一例を示す図である。図３９において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は周波数ｆを表す。
図３９では、サブフレームを参照符号「８１０１」で示し、シンボルタイミングを参照符号「８１０２」で示し、ＣＲＳを参照符号「８１０５」で示している。１サブフレームのうち、先頭の３シンボルがＰＤＣＣＨ領域８１０３であり、以降の１１シンボルがＰＤＳＣＨ領域８１０４である。
図３９は、実施の形態６で開示したＬＴＥの物理下り共通チャネルの領域にｃａｌ−ＲＳを全周波数領域にわたってマッピングした例に対して、ｃａｌ−ＲＳを周波数軸上で間引いて配置した例である。ｃａｌ−ＲＳを除く、物理下りチャネルの構成は、図３５と同じであるので、説明を省略する。
図３９では、ＰＤＳＣＨ領域８１０４にＰＤＳＣＨをマッピングせずに、アンテナ素子のｃａｌ−ＲＳを周波数軸上で周期的に間引いてマッピングする例を示している。ＰＤＳＣＨ領域８１０４にＰＤＳＣＨをマッピングせずに、第１アンテナ素子＃１のｃａｌ−ＲＳ８１０６、第２アンテナ素子＃２のｃａｌ−ＲＳ８１０７、第３アンテナ素子＃３のｃａｌ−ＲＳ８１０８、および第４アンテナ素子＃４のｃａｌ−ＲＳ８１０９を、シンボルタイミングで周波数軸上において周期的に間引いてマッピングする。
各アンテナ素子用のｃａｌ−ＲＳを配置する方法としては、周波数軸上で周期的に間引いて配置する方法に代えて、各アンテナ素子の周波数特性に応じて固定周波数に配置してもよい。
このように、各アンテナ素子のｃａｌ−ＲＳを周波数軸上で間引くことによって、物理下り共通チャネル領域に配置されるｃａｌ−ＲＳの数が削減される。これによって、他のチャネルを配置することが可能となり、オーバーヘッドによる通信性能の劣化を防ぐことができる。
図４０は、実施の形態８における物理下り共有チャネル領域の周波数軸上の一部分にｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の他の例を示す図である。図４０では、各アンテナ素子のｃａｌ−ＲＳを周波数軸上で周期的に間引いて配置するときに、複数のアンテナ素子のｃａｌ−ＲＳを同一のシンボルタイミング内に配置した場合を示す。
図４０において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は周波数ｆを表す。図４０では、サブフレームを参照符号「８２０１」で示し、シンボルタイミングを参照符号「８２０２」で示し、ＣＲＳを参照符号「８２０５」で示している。１サブフレームのうち、先頭の３シンボルがＰＤＣＣＨ領域８２０３であり、以降の１１シンボルがＰＤＳＣＨ領域８２０４である。
図４０では、ＰＤＳＣＨ領域８２０４にＰＤＳＣＨをマッピングせずに、第１アンテナ素子＃１のｃａｌ−ＲＳ８２０６、第２アンテナ素子＃２のｃａｌ−ＲＳ８２０７、および第３アンテナ素子＃３のｃａｌ−ＲＳ８２０８を、同一のシンボルタイミング内の周波数軸上に周期的に配置する。
このように同一のシンボルタイミング内に、複数のアンテナ素子のｃａｌ−ＲＳを配置することによって、シンボルタイミング単位でｃａｌ−ＲＳを処理することが可能となり、まとまったチャネル領域の確保が可能となる。これによって、処理負荷を軽減することができ、通信性能の向上を図ることができる。
また、前述の実施の形態７と本実施の形態とを組合せて、同一の周波数特性を有するアンテナ素子をグルーピングし、グループ内の任意の１つのアンテナ素子について周波数軸上で間引いて配置されたアンテナ素子グループ毎のｃａｌ−ＲＳを用いて、キャリブレーションを実行してもよい。
図４１は、実施の形態８における物理下り共有チャネル領域の周波数軸上の一部分に各アンテナグループのｃａｌ−ＲＳをマッピングした場合のサブフレームの構成の一例を示す図である。図４１において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は周波数ｆを表す。図４１では、サブフレームを参照符号「８３０１」で示し、シンボルタイミングを参照符号「８３０２」で示し、ＣＲＳを参照符号「８３０５」で示している。１サブフレームのうち、先頭の３シンボルがＰＤＣＣＨ領域８３０３であり、以降の１１シンボルがＰＤＳＣＨ領域８３０４である。
図４１は、ＬＴＥの物理下り共通チャネルの領域に各アンテナグループ毎の周波数軸上で間引かれたｃａｌ−ＲＳを配置する例である。
図４１では、ＰＤＳＣＨ領域８３０４にＰＤＳＣＨをマッピングせずに、第１アンテナグループ＃１のｃａｌ−ＲＳ８３０６、第２アンテナグループ＃１のｃａｌ−ＲＳ８３０７、第３アンテナグループ＃３のｃａｌ−ＲＳ８３０８、および第４アンテナグループ＃４のｃａｌ−ＲＳ８３０９を、周波数軸上で間引いて配置する。
このような構成にすることによって、物理下り共通チャネル領域に配置されるｃａｌ−ＲＳの数が削減される。これによって、キャリブレーションに要する時間の短縮を図ることができ、オーバーヘッドによる通信性能の劣化を防ぐことができる。
また、周波数軸上で間引いて配置したｃａｌ−ＲＳ以外をヌル（null）にすることによって、送信電力を大きくすることが可能となり、ＳＮＲの改善を図ることができる。これによって、通信性能の向上を図ることができる。
以上のように本実施の形態によれば、キャリブレーション部であるＰＨＹ処理部は、ｃａｌ−ＲＳを、サブフレームの全周波数領域の一部分に配置する。換言すれば、ＰＨＹ処理部は、全周波数領域にわたってマッピングされているｃａｌ−ＲＳを、部分的に間引いて配置する。これによって、キャリブレーションに要する時間を削減することができる。また、オーバーヘッドによる通信性能の劣化を防ぐことができる。
前述の実施の形態では、キャリブレーション用に設定されるリソースの単位をサブフレームとして説明しているが、サブフレームに限らず、システムにおける送信時間単位でもよい。例えば、ＴＴＩ、スロット、またはシンボルであってもよい。また、送信時間単位の整数倍であってもよい。
前述の実施の形態では、ｃａｌ−ＲＳ用のリソース単位をシンボルとして説明しているが、シンボルに限らず、システムにおける基本時間単位でもよい。また、基本時間単位の整数倍であってもよい。例えば、ＯＦＤＭでは、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）のタイミングであってもよい。例えば、ＬＴＥでは、Ｔｓ（basic time unit）であってもよい。
このようにすることによって、時間軸上において柔軟なキャリブレーションを行うことが可能となる。したがって、運用中のキャリブレーションの実行を容易にし、キャリブレーションの精度を向上させることが可能となる。これによって、多素子アンテナを用いたＭＩＭＯおよびビームフォーミングの性能をさらに向上させることが可能となる。
前述の各実施の形態およびその変形例は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において、各実施の形態およびその変形例を自由に組合せることができる。また各実施の形態およびその変形例の任意の構成要素を適宜変更または省略することができる。このように各実施の形態およびその変形例を自由に組合せたり、各実施の形態およびその変形例の任意の構成要素を適宜変更または省略したりすることによって、運用環境に応じたキャリブレーションを適宜行うことが可能となり、多素子アンテナを用いたＭＩＭＯおよびビームフォーミングの性能をさらに向上させることが可能となる。
本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
８０１，９０１，９０１Ａ ＰＨＹ、８０２，９０９ 第１アンテナ素子、８０３，９２２ 第２アンテナ素子、８０４ 第３アンテナ素子、８０５，９３５ 第ｎアンテナ素子、８０６，９４１１，９４１２ 制御部、９０２，９０２Ａ 第１エンコーダー部、９０３ 第１送信データ生成部、９０４ 第１キャリブレーション用ＲＳマッピング部、９０５ 第１送信電力設定部、９０６１ 第１送信補正処理部、９０６２ 第１送信位相回転部、９０７ 第１変調部、９０８ 第１切替部、９１０ 第１復調部、９１１，９１１Ａ 第１デコーダー部、９１２１ 第１受信補正処理部、９１２２ 第１受信位相回転部、９１３ 第１キャリブレーション用ＲＳ抽出部、９１４ 第１応答特性算出部、９１５，９１５Ａ 第２エンコーダー部、９１６ 第２送信データ生成部、９１７ 第２キャリブレーション用ＲＳマッピング部、９１８ 第２送信電力設定部、９１９１ 第２送信補正処理部、９１９２ 第２送信位相回転部、９２０ 第２変調部、９２１ 第２切替部、９２３ 第２復調部、９２４，９２４Ａ 第２デコーダー部、９２５１ 第２受信補正処理部、９２５２ 第２受信位相回転部、９２６ 第２キャリブレーション用ＲＳ抽出部、９２７ 第２応答特性算出部、９２８，９２８Ａ 第ｎエンコーダー部、９２９ 第ｎ送信データ生成部、９３０ 第ｎキャリブレーション用ＲＳマッピング部、９３１ 第ｎ送信電力設定部、９３２１ 第ｎ送信補正処理部、９３２２ 第ｎ送信位相回転部、９３３ 第ｎ変調部、９３４ 第ｎ切替部、９３６ 第ｎ復調部、９３７，９３７Ａ 第ｎデコーダー部、９３８１ 第ｎ受信補正処理部、９３８２ 第ｎ受信位相回転部、９３９ 第ｎキャリブレーション用ＲＳ抽出部、９４０ 第ｎ応答特性算出部。

Claims (8)

  1. 複数のアンテナ素子で構成される多素子アンテナを用いて、信号の送受信を行う基地局装置と通信端末装置とを備える通信システムであって、
    前記基地局装置および前記通信端末装置のうち、少なくとも一方は、前記信号を送受信するときに前記アンテナ素子が形成するビームの位相および振幅のキャリブレーションを行うキャリブレーション部を備え、
    前記キャリブレーション部は、前記複数のアンテナ素子間において、前記ビームの位相および振幅が同一になるように、各前記アンテナ素子における前記ビームの位相および振幅の補正値を求め、求めた補正値に基づいて前記キャリブレーションを行うことを特徴とする通信システム。
  2. 前記キャリブレーション部は、前記複数のアンテナ素子から、それぞれ、前記キャリブレーションのためのキャリブレーション用参照信号を送信するとき、前記キャリブレーション用参照信号を同一のサブフレームに配置することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  3. 前記キャリブレーション部は、前記キャリブレーション用参照信号を、前記サブフレームの他の参照信号および物理チャネルが配置されていない位置に配置することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
  4. 前記キャリブレーション部は、送信するべきデータまたはスケジューリングするべきデータが無いサブフレームを、前記キャリブレーション用参照信号を配置するサブフレームに設定することを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
  5. 前記キャリブレーション部は、前記キャリブレーション用参照信号を配置するサブフレームを設定可能とするように、前記データを送信するタイミングを制御することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
  6. 前記通信端末装置は、前記キャリブレーション用参照信号が配置されるサブフレームを受信しないように設定されることを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載の通信システム。
  7. 前記キャリブレーション部は、前記複数のアンテナ素子をグループに分け、前記グループ毎に前記キャリブレーション用参照信号を設定することを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載の通信システム。
  8. 前記キャリブレーション部は、前記キャリブレーション用参照信号を、前記サブフレームの全周波数領域の一部分に配置することを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載の通信システム。
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