JPWO2020067449A1 - 送信装置、受信装置、無線通信システム、制御回路および記憶媒体 - Google Patents

送信装置、受信装置、無線通信システム、制御回路および記憶媒体 Download PDF

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Abstract

送信装置としての基地局（１）は、それぞれが複数のビームを形成可能な複数のアンテナ部（１８−１，１８−２）と、複数のアンテナ部が形成可能な各ビームを、各ビームを形成するアンテナ部に基づいてグループ分けする候補ビームグループ化部（１１）と、複数のアンテナ部が形成するビームの識別情報およびビームが属するグループを示すグループ情報を含む送信信号を生成し、生成した送信信号を送信信号に含まれるビームの識別情報に対応するビームを形成するアンテナ部へ出力する送信信号生成部（１５）と、を備える。

Description

本発明は、ビームを形成可能なアンテナを複数備えた送信装置、受信装置、無線通信システム、制御回路および記憶媒体に関する。
無線通信システムに関する標準仕様である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project） Ｒｅｌｅａｓｅ １６では、それぞれが独立にビームフォーミング可能であり、異なる送受信点に設置される複数のアレイアンテナを備えた送信局による無線通信サービスが検討されている。この無線通信サービスにおいて、アレイアンテナを用いて通信するには、送信局の各アレイアンテナと受信局の間でデータ伝送用の狭域高利得ビームを選択する必要がある。狭域高利得ビームとは、幅を狭めることにより利得が高められたビームである。
非特許文献１で示されるように、受信局が初期アクセスを行いセルサーチが完了すると、１つのアレイアンテナからみた受信局の粗い方向が取得できる。すなわち、初期アクセスでは、送信局の複数のアレイアンテナの各々が、狭域高利得ビームよりも幅は広いが利得は低い粗ビームを全方向に向けて形成し、受信局は１つの粗ビームを選択して選択結果を送信局に通知する。これにより、送信局は、通知された粗ビームを形成するアレイアンテナから見た受信局の粗い方向が分かる。
上述したように、複数のアレイアンテナを用いて通信するには、送信局の各アレイアンテナと受信局の間でデータ伝送用の狭域高利得ビームを選択する必要がある。また、従来のセルサーチでは、送信局は、通知された粗ビームを形成する１つのアレイアンテナから見た受信局の方向が分かる。そのため、狭域高利得ビームを選択する処理において、送信局は、通知された粗ビームを形成するアレイアンテナについては、通知された粗ビームがカバーする方向にのみ狭域高利得ビームを形成すればよい。しかし、その他のアレイアンテナから見た受信局の方向は分からないため、送信局は、その他のアレイアンテナについては、狭域高利得ビームを全方向に向けて形成し、その中から使用する狭域高利得ビームを受信局が選択する必要がある。よって、使用するアレイアンテナの数の増大に伴い、送信局がデータ伝送で使用する狭域高利得ビームを選択するためのコスト、すなわち、処理負荷および処理の所要時間が増大するという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、使用するビームを選択する際の処理負荷および処理の所要時間を抑制することが可能な送信装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる送信装置は、それぞれが複数のビームを形成可能な複数のアンテナ部と、複数のアンテナ部が形成可能な各ビームを、各ビームを形成するアンテナ部に基づいてグループ分けするグループ化部と、を備える。また、送信装置は、複数のアンテナ部が形成するビームの識別情報およびビームが属するグループを示すグループ情報を含む送信信号を生成し、生成した送信信号を送信信号に含まれるビームの識別情報に対応するビームを形成するアンテナ部へ出力する送信信号生成部を備える。
本発明にかかる送信装置は、使用するビームを選択する際の処理負荷および処理の所要時間を抑制することができる、という効果を奏する。
本発明にかかる無線通信システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる基地局の構成例を示す図 実施の形態１にかかる基地局がＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔを送信する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる基地局がＣＳＩ−ＲＳを送信する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態２にかかる基地局の構成例を示す図 実施の形態３にかかる基地局の構成例を示す図 実施の形態３にかかる基地局がＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔを送信する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態３にかかる基地局がＣＳＩ−ＲＳを送信する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態４にかかる基地局の構成例を示す図 実施の形態５にかかる移動局の構成例を示す図 実施の形態５にかかる移動局の動作の一例を示すフローチャート 実施の形態６にかかる無線通信システムにおけるビームマネージメント動作の一例を示すシーケンス図 本発明にかかる基地局が、ビームのグループ分けの結果を移動局へ通知する方法の第１の例を説明するための図 本発明にかかる基地局が、ビームのグループ分けの結果を移動局へ通知する方法の第１の例を説明するための図 本発明にかかる基地局が、ビームのグループ分けの結果を移動局へ通知する方法の第２の例を説明するための図 本発明にかかる基地局が、ビームのグループ分けの結果を移動局へ通知する方法の第２の例を説明するための図 本発明にかかる基地局が、ビームのグループ分けの結果を移動局へ通知する方法の第３の例を説明するための図 １つの基地局が１つのアレイアンテナを備える構成の場合の環境を模式的に示す図 １つの基地局が２つのアレイアンテナを備える構成の場合の環境を模式的に示す図 移動局によるビームの選択結果の一例を示す図 本発明にかかる基地局が備えるアンテナの設置方法の第１の例を示す図 本発明にかかる基地局が備えるアンテナの設置方法の第２の例を示す図 本発明にかかる基地局が備えるアンテナの設置方法の第３の例を示す図 本発明にかかる基地局の各部を実現する処理回路の第１の例を示す図 本発明にかかる基地局の各部を実現する処理回路の第２の例を示す図 実施の形態７にかかる無線通信システムのハンドオーバ動作の一例を示すシーケンス図 実施の形態７にかかる無線通信システムで実行されるハンドオーバの具体例を説明するための図 実施の形態７にかかる無線通信システムで実行されるハンドオーバの具体例を説明するための図 実施の形態７にかかる無線通信システムで実行されるハンドオーバの具体例を説明するための図 実施の形態７にかかる無線通信システムで実行されるハンドオーバの具体例を説明するための図 実施の形態８にかかる無線通信システムにおいてアレイアンテナ間のビーム切替を行う際の基地局の動作の一例を示すフローチャート 実施の形態８にかかる無線通信システムで実行されるビーム切替の具体例を説明するための図 実施の形態８にかかる無線通信システムで実行されるビーム切替の具体例を説明するための図 実施の形態９にかかる無線通信システムの移動局が信号を送信する動作を説明するための図 実施の形態９にかかる無線通信システムの基地局が、移動局が使用する送信ビームの候補を選択する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態９にかかる無線通信システムにおいて基地局と移動局とが情報を交換するシーケンス図 実施の形態９にかかる無線通信システムの移動局が使用する送信ビームの候補を選択する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態９にかかる無線通信システムで使用されるスロットの構成例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムで使用されるスロットにおけるＳＲＳシンボルの配置例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムで使用されるスロットにおけるＳＲＳシンボルの配置例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムにおいてＳＲＳシンボルを複数のスロットに配置する方法の一例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムにおけるＳＲＳシンボルとビームの方向との紐付け方法の一例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムにおけるＳＲＳシンボルとビームの方向との紐付け方法の一例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムにおけるＳＲＳシンボルとビームの方向との紐付け方法の一例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムにおいてＳＲＳシンボルを４スロットに分散配置する例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムにおいてＳＲＳシンボルを４スロットに分散配置する例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムで使用されるスロットに配置されるＳＲＳシンボルの構成例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムで使用されるスロットに配置されるＳＲＳシンボルの構成例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムで使用されるスロットへの参照信号の配置例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムで使用されるスロットへの参照信号の配置例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムにおけるアップリンク送信動作の一例を示す図 実施の形態９にかかる無線通信システムにおけるアップリンク送信動作の一例を示す図
以下に、本発明の実施の形態にかかる送信装置、受信装置、無線通信システム、制御回路および記憶媒体を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。図１に示したように、本発明にかかる無線通信システム１００は、基地局１および移動局２を含んで構成される。説明を簡単化するため、図１では、無線通信システム１００を構成する基地局１および移動局２をそれぞれ１台とする例を示したが、一般的に、無線通信システム１００を構成する基地局１は複数であり、複数の基地局１のそれぞれは１台以上の移動局２と通信を行う。
本発明にかかる基地局１は、それぞれが複数のビームを形成可能な複数のアレイアンテナを備え、各アレイアンテナは、任意の方向に位置する通信相手の移動局に向けてビームを形成可能である。本実施の形態では、基地局１が備える各アレイアンテナの設置位置はそれぞれ異なるものとする。なお、無線通信システム１００において、基地局１が移動局２に向けてデータなどを送信する場合は基地局１が送信装置、移動局２が受信装置となる。これとは逆に、移動局２が基地局１に向けてデータを送信する場合は移動局２が送信装置、基地局１が受信装置となる。
本実施の形態では、無線通信システム１００を構成する基地局１の動作について説明する。なお、後述する各実施の形態で説明する基地局および移動局も図１に示した無線通信システム１００を構成する。
図２は、実施の形態１にかかる基地局１の構成例を示す図である。実施の形態１にかかる基地局１は、候補ビームグループ化部１１と、記憶部１２と、ビーム設定部１３と、ビーム情報生成部１４と、送信信号生成部１５と、フィードバック情報抽出部１６と、受信信号生成部１７と、アンテナ部１８−１およびアンテナ部１８−２と、を備える。アンテナ部１８−１とアンテナ部１８−２の構成は同一である。アンテナ部１８−１およびアンテナ部１８−２は、それぞれ、ビーム制御部８１、無線送信制御部８２、信号送信部８３、信号受信部８４および無線受信制御部８５を備える。アンテナ部１８−１およびアンテナ部１８−２のそれぞれが備える信号送信部８３および信号受信部８４は、信号処理回路およびアレイアンテナで実現される。以下の説明では、アンテナ部１８−１とアンテナ部１８−２を区別する必要が無い場合、これらをアンテナ部１８と記載する。
図２では、基地局１が２つのアンテナ部１８を備える場合の構成について示したが、アンテナ部１８の数は３以上であってもよい。後述する各実施の形態の基地局が備えるアンテナ部の数も同様とする。複数のアンテナ部１８のそれぞれは、アレイアンテナを含む。アレイアンテナは、パネルに複数のアンテナ素子が設けられた構造である。一般的な無線通信システムでは、１つの基地局に繋がれた複数のアレイアンテナのセルＩＤ（Identifier）は同一である。すなわち、１つの基地局に繋がれた複数のアレイアンテナのそれぞれが形成する各ビームによって１つのセルがカバーされる。本実施の形態にかかる基地局１も同様であり、アンテナ部１８−１に対応するセルＩＤとアンテナ部１８−２に対応するセルＩＤは同一であるものとする。
候補ビームグループ化部１１は、ビーム制御部８１より候補ビームの情報を読み出し、読み出した情報が示す候補ビームをグループ分けし、グループ分けの結果を記憶部１２に保存する。候補ビームとは、ビーム制御部８１を備えるアンテナ部１８が形成可能なビームである。グループ分けは、１つのアンテナ部１８に対して１つのグループを作成してもよいし、複数のアンテナ部１８に対して１つのグループを作成してもよい。１つのアンテナ部１８に対して１つのグループを作成する場合、１つのアンテナ部１８で形成可能な各ビームは同じグループに属することになり、基地局１が備えるアンテナ部１８の数と同じ数のグループが作成される。また、候補ビームグループ化部１１は、後述するフィードバック情報抽出部１６が記憶部１２に保存する、移動局２からフィードバックされる情報に基づいてグループを作成してもよい。候補ビームグループ化部１１がビームをグループに分ける方法の具体例については別途説明するが、候補ビームグループ化部１１は、各ビームを形成するアンテナ部１８に基づいて、すなわち、各ビームをどのアンテナ部１８が形成するのかに基づいて、グループ化を行う。候補ビームグループ化部１１は、複数のアンテナ部１８が形成可能な各ビームを、各ビームを形成するアンテナ部１８に基づいてグループ分けするグループ化部である。
ビーム設定部１３は、記憶部１２が保持している、候補となるビームの情報が示すビームの中から、送信するビームを選択する。ビーム設定部１３は、送信するビームを選択後、選択したビームである選択ビームを示す情報（以下、「選択ビーム情報」と称する）をビーム制御部８１に出力するとともに、選択ビームが属するグループを示すグループ情報（以下、「選択ビームのグループ情報」と称する）および選択ビーム情報をビーム情報生成部１４に出力する。
ビーム情報生成部１４は、ビーム設定部１３から受け取った選択ビームのグループ情報および選択ビーム情報に対応するビーム情報を生成し、送信信号生成部１５へ出力する。ビーム情報生成部１４は、例えば、候補ビームグループ化部１１により作成されたグループごとにＩＤを割り当て、選択ビーム情報と、選択ビームが属するグループのグループＩＤとを含むビーム情報を生成する。また、ビーム情報生成部１４は、時分割多重方式、周波数分割多重方式、符号分割方式、空間分割多重方式、またはこれらの２つ以上の組合せを用いて、移動局２側でビームのグループが区別できるように事前に決定したリソース割当に対応する送信モード情報を生成してこれをビーム情報としてもよい。すなわち、ビーム情報生成部１４が生成するビーム情報は、ビーム設定部１３が選択したビームである選択ビームと、選択ビームが属するグループとを示す情報である。
送信信号生成部１５は、ビーム情報生成部１４が生成したビーム情報を含むベースバンド送信信号を生成し、ビーム情報が示す選択ビームに対応するアンテナ部１８の信号送信部８３へ出力する。ビーム情報が示す選択ビームに対応するアンテナ部１８とは、選択ビームを形成するアンテナ部１８である。
ビーム制御部８１は、形成可能なビームのビームＩＤなど、候補ビームに関する情報を候補ビームグループ化部１１へ出力する。また、ビーム制御部８１はビーム設定部１３が選択したビームを示す選択ビーム情報にしたがい、無線送信制御部８２および無線受信制御部８５に対して、選択ビームに対応する各素子の位相および振幅ウエイトを示す情報を出力する。
無線送信制御部８２は、ビーム制御部８１から入力される、位相および振幅ウエイトを示す情報に基づき、信号送信部８３が信号を送信するタイミング、信号送信部８３が送信する信号の振幅、位相などを制御する。
信号送信部８３は、送信信号生成部１５から受け取ったベースバンド送信信号を無線信号に変換して送信する。すなわち、信号送信部８３は、送信信号生成部１５から受け取ったベースバンド送信信号を、無線送信制御部８２による制御に基づいて、所定のキャリア周波数からなる高周波の無線信号に変換し、無線信号を送信する。ベースバンド送信信号を高周波の無線信号に変換する処理は信号処理回路が行い、無線信号の送信はアレイアンテナが行う。
無線受信制御部８５は、ビーム制御部８１から入力される、位相および振幅ウエイトを示す情報に基づき、信号受信部８４における受信処理を制御する。
信号受信部８４は、移動局２が送信した無線信号を受信する。すなわち、信号受信部８４は、所定のキャリア周波数からなる高周波の無線信号を受信し、無線受信制御部８５による制御に基づいて、高周波の無線信号をベースバンドの受信信号に変換し、受信信号生成部１７へ出力する。高周波の無線信号の受信はアレイアンテナが行い、無線信号をベースバンドの受信信号に変換する処理は信号処理回路が行う。
受信信号生成部１７は、信号受信部８４から受け取った信号に対し、同期処理およびフーリエ変換といった各種処理を行って受信信号を生成し、フィードバック情報抽出部１６へ出力する。
フィードバック情報抽出部１６は、受信信号生成部１７より受けた受信信号から、移動局２からフィードバックされた情報を抽出し、記憶部１２へ出力する。フィードバック情報抽出部１６が受信信号から抽出する情報であるフィードバック情報は、移動局２が選択したビームを示す情報であってもよいし、移動局２の位置情報でもよい。また、３ＧＰＰで規定されるＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔで報告される情報をフィードバック情報としてもよい。
記憶部１２は、候補ビームの情報、候補ビームグループ化部１１が作成するグループ情報、および、フィードバック情報抽出部１６が受信信号から抽出するフィードバック情報を保持する。
つづいて、基地局１の動作について説明する。なお、以下では、３ＧＰＰに対応する無線通信システムにおいて同期信号として用いられるＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔ（Synchronization Signal burst set）内のＳＳＢ（Synchronization Signal Block）の送信、および、初期同期後の狭域高利得ビームの選択などに用いられるＣＳＩ−ＲＳ（Channel State Information-Reference Signal）の送信を例に説明するが、本発明はこれらに限られるものではない。
図３は、実施の形態１にかかる基地局１がＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔを送信する動作の一例を示すフローチャートである。基地局１は、図３に示したフローチャートに従い、異なるビーム形成を適用して複数のＳＳＢを時分割多重で周期的に送信する。
基地局１は、ＳＳＢを送信する各候補ビームをグループ化し、グループ化の結果を記憶部１２に保存する（ステップＳ１１）。すなわち、基地局１は、ＳＳＢを送信する各候補ビームをグループ化した後、各候補ビームの情報を、各候補ビームが属するグループの情報と対応付けて記憶部１２に保存する。ここでは、説明の簡単化のため、グループ分けの一例として、アンテナ部１８−１が形成可能な各ビームがグループＧ１に属し、アンテナ部１８−２が形成可能な各ビームがグループＧ２に属するものとする。候補ビームのグループ分けは、候補ビームグループ化部１１が行う。
次に、基地局１は、送信するビームを候補ビームの中から選択する（ステップＳ１２）。次に、基地局１は、選択したビームを示す情報および選択したビームが属するグループを示す情報を含むビーム情報を生成し（ステップＳ１３）、ＳＳＢを生成する（ステップＳ１４）。具体的には、基地局１は、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘと、送信するビームが属するグループを示すグループ情報とを、ＳＳＢ内の物理報知チャネル（ＰＢＣＨ：Physical Broadcast CHannel）に含めて、ＳＳＢを生成する。または、基地局１は、送信するビームおよびビームが属するグループを移動局２が特定できるようなリソースの割当情報をＰＢＣＨに含めたＳＳＢを生成する。なお、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘは、基地局１が送信するビームと一対一に対応する。移動局２では、ビームが属するグループおよびＳＳＢ Ｉｎｄｅｘを把握できれば、どのグループのどのビームが基地局１から送信されたか分かる。
次に、基地局１は、ステップＳ１２で選択したビームを使用して、ステップＳ１４で生成したＳＳＢを送信する（ステップＳ１５）。基地局１は、全てのＳＳＢの送信が完了するまで、ステップＳ１２でのビームの選択からステップＳ１５でのＳＳＢの送信までを、ＳＳＢ送信周期内で重複がないように繰り返す。具体的には、基地局１は、ステップＳ１５でＳＳＢを送信後、全てのＳＳＢの送信が完了したか、すなわち、全ての候補ビームを使用してＳＳＢを送信したか確認する（ステップＳ１６）。全ての候補ビームを使用したＳＳＢの送信が完了していない場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、基地局１は、ステップＳ１２に戻って動作を継続し、全ての候補ビームを使用したＳＳＢの送信が完了した場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、基地局１は動作を終了する。
図３に示した動作を基地局１が行いＳＳＢを移動局２へ送信することにより、すなわち、基地局１が、ビームを送信する際に、送信するビームが属するグループの情報を移動局２へ送信することにより、移動局２は、グループ分けを考慮してビームを選択することが可能となる。上記の例では、異なる位置に設置された２つのアレイアンテナのどちらから送信されたＳＳＢかを考慮して、移動局２がビームを選択することが可能となる。
一般的に、無線通信システムにおいて、基地局は、まず、広域低利得なビームを使用してＳＳＢを送信し、移動局からフィードバックされる情報に基づいて、移動局の粗い方向を取得し、次に、ＣＳＩ−ＲＳを用いたビームサーチを行い、データ伝送用の高利得な狭域ビームを決定する。基地局は、ＳＳＢを送信後、このＳＳＢを受信した移動局からフィードバック情報を受信した場合、このＳＳＢの送信に用いたビームの送信方向に移動局が存在すると判断する。本実施の形態にかかる基地局１が図３に示したフローチャートに従った動作においてＳＳＢを送信するビームも広域低利得なビームである。基地局１がＳＳＢを送信するビームは第１のビームである。
基地局１は、図３に示したフローチャートに従ってＳＳＢを送信し、その結果、移動局２を検出した場合、すなわち、移動局２が存在する粗い方向の情報が得られた場合、検出した移動局２に対して、ビーム形成を適用したＣＳＩ−ＲＳを送信する。このとき、基地局１は、周期的もしくは非周期的に、時間および周波数で定義されるリソースにＣＳＩ−ＲＳを配置し、符号分割多重および空間分割多重の一方または双方を適用して送信する。ＣＳＩ−ＲＳは、移動局２のモビリティ対応、データ伝送用の高精度なビームの決定などの目的で送信される。図４は、実施の形態１にかかる基地局１がＣＳＩ−ＲＳを送信する動作の一例を示すフローチャートである。
基地局１は、移動局２からビームの測定結果を示すフィードバック情報を受信したか否かを確認する（ステップＳ２１）。ビームの測定結果とは、例えば、移動局２が受信できたビームの識別情報である。ビームの測定結果は、移動局２が受信できたビームの識別情報と、各ビームの受信レベルの情報とを含んでもよい。ここでは、フィードバック情報が、移動局２によるビーム測定結果を基地局１に通知するためのＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔであるものとする。なお、基地局１は、空間フィルタなどを用いて同時に複数のビームを受信できる移動局２に対して、ＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔの際にグループ毎にビームレポートを実施するｇｒｏｕｐＢａｓｅｄＢｅａｍＲｅｐｏｒｔｉｎｇの実施を指示してもよい。
基地局１は、ＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔを受信した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、フィードバック情報、すなわち、ビームの測定結果をＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔから抽出し、記憶部１２へ保存する（ステップＳ２２）。次に、基地局１は、候補ビームをグループ化し、グループ化の結果を記憶部１２に保存する（ステップＳ２３）。すなわち、基地局１は、各候補ビームをグループ化した後、各候補ビームの情報を、各候補ビームが属するグループの情報と対応付けて記憶部１２に保存する。ここでの候補ビームは、ＣＳＩ−ＲＳの送信で使用するビームの候補である。また、ＣＳＩ−ＲＳの送信で使用するビームは、高利得な狭域ビームである。基地局１がＣＳＩ−ＲＳを送信するビームは第２のビームである。ＣＳＩ−ＲＳの送信で使用するビームの候補は、基地局１が形成可能な全ての狭域高利得ビームのうち、記憶部１２が保持しているフィードバック情報に対応するビームである。フィードバック情報に対応するビームとは、例えば、フィードバック情報の送信元の移動局２が存在する方向を含む一定範囲内に向けて形成される狭域高利得ビームである。フィードバック情報の送信元の移動局２が存在する方向を含む一定範囲は、移動局２がＳＳＢを受信したときの広域低利得ビームがカバーする範囲としてもよい。基地局１は、候補ビームをグループ化する必要が無い場合、ステップＳ２３の処理を省略してもよい。候補ビームをグループ化する必要が無い場合とは、例えば、候補ビームが既にグループ化されており、かつ、移動局２から受信したフィードバック情報が前回受信したフィードバック情報と同じ場合である。
一方、基地局１は、ＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔを受信しない場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、記憶部１２に保存されている情報が示す各候補ビームをグループ化し、各候補ビームの情報を、各候補ビームが属するグループの情報と対応付けて記憶部１２に保存する（ステップＳ２３）。このとき、基地局１は、候補ビームをグループ化する必要が無い場合、グループ化する処理を省略してもよい。候補ビームをグループ化する必要が無い場合とは、例えば、候補ビームが既にグループ化されており、かつ、候補ビームのグループ化を最後に行ってからの経過時間が予め定められた時間以下の場合である。
次に、基地局１は、記憶部１２に保存された情報、具体的には、移動局２と対応するＳＳＢまたはＣＳＩ−ＲＳの送信に用いたビームの方向を示す情報に基づいて、ＣＳＩ−ＲＳを送信するビームを選択する（ステップＳ２４）。ＣＳＩ−ＲＳを送信するビーム（以下、「ＣＳＩ−ＲＳの送信用ビーム」とする）は、ＳＳＢを送信するビームよりも幅が狭い狭域ビームである。基地局１は、ＣＳＩ−ＲＳを送信する移動局に対して過去にＣＳＩ−ＲＳを送信したことが無い場合、ＳＳＢの送信に用いたビーム、すなわち、移動局２がＳＳＢを受信したときに用いていたビームの方向を示す情報に基づいて、ＣＳＩ−ＲＳの送信用ビームを選択する。例えば、基地局１は、移動局２がＳＳＢを受信したときに用いていたビームの方向を含む一定範囲内に向けて形成されるビームの中の１つを選択する。移動局２がＳＳＢを受信したときに用いていたビームは複数の場合がある。また、基地局１は、ＣＳＩ−ＲＳを送信する移動局に対して過去にＣＳＩ−ＲＳを送信したことがある場合、移動局２がＣＳＩ−ＲＳを受信したときに用いていたビームの方向を示す情報に基づいて、ＣＳＩ−ＲＳの送信用ビームを選択する。例えば、基地局１は、移動局２がＣＳＩ−ＲＳを前回受信したときに用いていたビームの方向を含む一定範囲内に向けて形成されるビームの中の１つを選択する。移動局２がＣＳＩ−ＲＳを受信したときに用いていたビームは複数の場合がある。なお、移動局２がＳＳＢを受信したときに用いていたビーム、および、移動局２がＣＳＩ−ＲＳを受信したときに用いていたビームは、移動局２が送信するフィードバック情報により基地局１に通知される。
次に、基地局１は、ステップＳ２４で選択したビームである選択ビームおよび選択ビームが属するグループを示すビーム情報を生成し（ステップＳ２５）、ＣＳＩ−ＲＳを生成する（ステップＳ２６）。具体的には、基地局１は、選択ビームが属するグループの情報と、ＣＳＩ−ＲＳと選択ビームとを一対一に対応付けるＣＳＩ−ＲＳ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ（ＣＲＩ）とを含めて、ＣＳＩ−ＲＳを生成する。または、基地局１は、選択ビームが属するグループ、および、ＣＳＩ−ＲＳと選択ビームとを一対一に対応付けるＣＲＩを移動局２が特定できるようなリソース割当情報を含めて、ＣＳＩ−ＲＳを生成する。なお、基地局１は、上記の、選択ビームが属するグループの情報およびＣＲＩ、または、リソース割り当ての結果を、３ＧＰＰで用いられるＤＣＩ（Downlink Control Information）にて事前に移動局２へ通知し、これらの情報を含めずにＣＳＩ−ＲＳを生成してもよい。
次に、基地局１は、選択ビームを使用して、ステップＳ２６で生成したＣＳＩ−ＲＳを送信する（ステップＳ２７）。基地局１は、送信が必要な全てのＣＳＩ−ＲＳについての送信が完了するまで、ステップＳ２４でのビームの選択からステップＳ２７でのＣＳＩ−ＲＳの送信までを、繰り返す。具体的には、基地局１は、ステップＳ２７でＣＳＩ−ＲＳを送信後、必要な全てのＣＳＩ−ＲＳの送信が完了したか確認する（ステップＳ２８）。必要な全てのＣＳＩ−ＲＳの送信とは、上記のステップＳ２４で選択対象となり得るビームのそれぞれを使用したＣＳＩ−ＲＳの送信である。例えば、ステップＳ２４において、基地局１が、移動局２がＳＳＢを受信したときに用いていたビームの方向を含む一定範囲内に向けて形成されるビームの中の１つを選択することとした場合、基地局１は、ステップＳ２８では、一定範囲内に向けて形成される全てのビームを用いてＣＳＩ−ＲＳを送信したかを確認する。
必要な全てのＣＳＩ−ＲＳの送信が完了していない場合、すなわち、ステップＳ２４で選択対象となるビームの中にＣＳＩ−ＲＳを送信していないビームが存在する場合（ステップＳ２８：Ｎｏ）、基地局１は、ステップＳ２４に戻って動作を継続し、必要な全てのＣＳＩ−ＲＳの送信が完了した場合（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、基地局１は動作を終了する。
図４に示したフローチャートに従って基地局１がＣＳＩ−ＲＳを送信することにより、移動局２は候補ビームのグループ分けを考慮してＣＳＩ−ＲＳによるビーム選択を実施できる。そのため、基地局１は各移動局２と対応するデータ伝送用の狭域高利得な候補ビームを、グループ毎に取得できる。
移動局２の動作の詳細については別の実施の形態において説明するが、移動局２は、ＳＳＢを受信すると、ＳＳＢを受信したビームが属するグループの情報を保持する。基地局１が、図３に示したフローチャートに従った動作を行い、候補ビームの全てを用いたＳＳＢの送信が完了すると、移動局２は、ＳＳＢを受信することができたビームの中から、基地局１にフィードバックするビームを選択する。このとき、移動局２は、所属するグループが異なる１つ以上のビームを選択する。例えば、移動局２は、ビームｂ１１〜ｂ１４およびビームｂ２３〜ｂ２５でＳＳＢを受信し、ビームｂ１１〜ｂ１４が第１グループに属し、ビームｂ２３〜ｂ２５が第２グループに属する場合、ビームｂ１１〜ｂ１４の中の１つのビームと、ビームｂ２３〜ｂ２５の中の１つのビームとを選択する。そして、移動局２は、選択した２つのビームの情報を基地局１へフィードバックする。この場合、基地局１は、フィードバックされた２つのビームを形成するアンテナ部１８から見た移動局２の方向を把握できる。
以上のように、本実施の形態にかかる基地局１は、複数のアンテナ部１８を備え、アンテナ部１８で形成可能な各ビームをグループに分け、ＳＳＢおよびＣＳＩ−ＲＳを送信する場合、使用するビームが属するグループの情報を一緒に送信する。これにより、移動局２は、ビームが属するグループを考慮して、ビームを選択することが可能となる。そのため、基地局１は、例えば、ビームをグループに分ける際に、同じアンテナ部１８で形成されるビームを同じグループとし、セルサーチ直後のＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔなどを使用して、各グループから選択した受信可能なビームの情報を移動局２からフィードバックさせることで、２つ以上のアンテナ部１８から見た移動局２の粗い方向が把握可能となる。この結果、基地局１は、データ伝送で使用する狭域高利得なビームを決定する際に、２つ以上のアンテナ部１８から見た移動局２の粗い方向のそれぞれに向けて、狭域高利得なビームの候補を形成すればよく、狭域高利得ビームを選択する際の処理負荷を抑制できる。また、基地局１は、狭域高利得ビームを選択するための処理を開始してから処理が完了するまでの所要時間を抑制できる。基地局１は、データ伝送で使用する狭域高利得なビームを決定する際に、２つ以上のアンテナ部１８から見た移動局２の粗い方向のそれぞれについて、移動局２の粗い方向を含む一定範囲内に向けて狭域高利得なビームの候補を形成するようにしてもよい。
実施の形態２．
図５は、実施の形態２にかかる基地局の構成例を示す図である。実施の形態２にかかる基地局１ａは、実施の形態１にかかる基地局１のアンテナ部１８−１および１８−２をアンテナ部１８ａ−１および１８ａ−２に置き換え、ビーム制御部１９を追加した構成である。アンテナ部１８ａ−１，１８ａ−２およびビーム制御部１９を除く基地局１ａの各構成要素は、基地局１の同じ符号が付された各構成要素と同一であるため、説明を省略する。
アンテナ部１８ａ−１とアンテナ部１８ａ−２の構成は同一である。以下の説明では、アンテナ部１８ａ−１とアンテナ部１８ａ−２を区別する必要が無い場合、これらをアンテナ部１８ａと記載する。
各アンテナ部１８ａは、無線送信制御部８２、信号送信部８３、信号受信部８４および無線受信制御部８５を備える。これらの各部は、実施の形態１にかかる基地局１が備えるアンテナ部１８の無線送信制御部８２、信号送信部８３、信号受信部８４および無線受信制御部８５と同一である。すなわち、アンテナ部１８ａは、アンテナ部１８からビーム制御部８１を削除した構成である。
ビーム制御部１９は、各アンテナ部１８ａがビームを形成する動作を一括制御する。具体的には、ビーム制御部１９は、各アンテナ部１８ａが形成可能なビームのビームＩＤなど、候補ビームに関する情報を候補ビームグループ化部１１へ出力する。また、ビーム制御部１９は、ビーム設定部１３が選択したビームを示す選択ビーム情報にしたがい、各アンテナ部１８ａの無線送信制御部８２および無線受信制御部８５に対して、選択ビームに対応する各素子の位相および振幅ウエイトを示す情報を出力する。
基地局１ａの動作は、実施の形態１にかかる基地局１と同様である。そのため、基地局１ａの動作の説明は省略する。
以上のように、本実施の形態にかかる基地局１ａは、複数のアンテナ部１８ａのビーム制御を、アンテナ部１８ａの外部で一括制御する装置構成である。１つのビーム制御部１９が各アンテナ部１８ａのビーム制御を一括で行う構成とすることで、ビーム制御部１９から候補ビームグループ化部１１およびビーム設定部１３へのインターフェースをそれぞれ１つにまとめることが可能である。そのため、回路規模を抑制することができ、アンテナ部１８ａの数が多い場合ほど、回路規模を効果的に抑制することができる。
実施の形態３．
図６は、実施の形態３にかかる基地局の構成例を示す図である。図６では、上位層の処理部も含めた基地局の構成を示す。本実施の形態では、アンテナ部の構成が変化する場合も想定した基地局について説明する。なお、上位層の処理部を含む構成は本実施の形態に限らず、実施の形態１および２で説明した基地局にも適用可能である。
実施の形態３にかかる基地局１ｂは、候補ビームグループ化部１１ｂと、記憶部１２と、ビーム設定部１３ｂと、ビーム情報生成部１４と、送信信号生成部１５ｂと、フィードバック情報抽出部１６と、受信信号生成部１７ｂと、アンテナ部１８ｂ−１および１８ｂ−２と、上位層処理部４１と、送信制御部４２と、ウエイト生成部４３と、アンテナマッピング部４４と、アンテナデマッピング部４５と、受信制御部４６とを備える。基地局１ｂの記憶部１２、ビーム情報生成部１４およびフィードバック情報抽出部１６は、実施の形態１にかかる基地局１の記憶部１２、ビーム情報生成部１４およびフィードバック情報抽出部１６と同一である。ただし、基地局１ｂの記憶部１２が保持するデータは基地局１の記憶部１２が保持するデータと一部異なる。基地局１ｂのビーム情報生成部１４およびフィードバック情報抽出部１６についての説明は省略する。
アンテナ部１８ｂ−１とアンテナ部１８ｂ−２の構成は同一である。以下の説明では、アンテナ部１８ｂ−１とアンテナ部１８ｂ−２を区別する必要が無い場合、これらをアンテナ部１８ｂと記載する。
各アンテナ部１８ｂは、複数のアンテナポート部８０を備える。各アンテナポート部８０は、無線送信制御部８２ｂ、信号送信部８３、信号受信部８４および無線受信制御部８５ｂを備える。信号送信部８３および信号受信部８４は、実施の形態１にかかる基地局１が備えるアンテナ部１８の信号送信部８３および信号受信部８４と同一である。
上位層処理部４１は、無線リソース制御（ＲＲＣ：Radio Resource Control）などの上位層の処理を行い、上位層の処理結果に基づいて、送信制御部４２、受信制御部４６および候補ビームグループ化部１１を制御する。また、上位層処理部４１は、記憶部１２に保存された移動局２のフィードバック情報を無線リソースの制御に反映し、反映結果を記憶部１２に保存してもよい。一例としては、上位層処理部４１が、記憶部１２が保持しているＳＳＢと移動局２との対応関係を示す情報、または、ＣＳＩ−ＲＳと移動局２との対応関係を示す情報を用いて、移動局２へのＣＳＩ−ＲＳの送信に用いるビームの候補を生成し、生成した候補の情報を記憶部１２に保存する。
送信制御部４２は、上位層処理部４１から入力される、ダウンリンクのスケジューリング情報および制御情報と、ビーム設定部１３から得られる選択ビーム情報とに基づき、候補ビームグループ化部１１ｂ、ビーム設定部１３、ウエイト生成部４３、送信信号生成部１５、アンテナマッピング部４４、および、アンテナ部１８ｂの各アンテナポート部８０が備える無線送信制御部８２を制御する。
候補ビームグループ化部１１ｂは、上位層処理部４１および送信制御部４２からの入力信号に基づき、記憶部１２が保持している情報が示す候補ビームをグループ化し、グループ化の結果を記憶部１２へ保存する。一例として、候補ビームグループ化部１１ｂは、上位層処理部４１より入力されるグループ化の必要性の有無を示す情報、複数のアンテナ部１８ｂの設置位置の情報、および、各アンテナ部１８ｂがオン状態なのかオフ状態なのかを示す情報の中の１つ以上を用いて、候補ビームをグループ分けする。また、候補ビームグループ化部１１ｂは、送信制御部４２より入力される、送信対象の移動局２の情報に基づいて候補ビームをグループ分けしてもよい。
ビーム設定部１３ｂは、送信制御部４２からの入力信号に基づき、記憶部１２が保持している、候補ビームの情報が示すビームの中から、送信するビームを選択し、選択結果を送信制御部４２、ウエイト生成部４３およびビーム情報生成部１４へ出力する。ビーム設定部１３ｂは、送信制御部４２より入力される、送信対象の移動局２の情報、使用可能なアンテナ部の情報などに基づいて送信ビームを選択してもよい。
ウエイト生成部４３は、送信信号生成部１５ｂが送信信号を生成する際に使用するウエイトを生成する。具体的には、ウエイト生成部４３は、送信制御部４２からの入力信号に基づき、ビーム設定部１３ｂが選択したビームである選択ビームに対応するウエイトを生成し、送信信号生成部１５ｂへ出力する。
送信信号生成部１５ｂは、送信制御部４２からの入力信号に基づき、ビーム情報生成部１４が生成したビーム情報を含むベースバンド送信信号を生成し、生成したベースバンド送信信号に対してウエイト生成部４３から入力されたウエイトを適用後、アンテナマッピング部４４へ出力する。
アンテナマッピング部４４は、送信信号生成部１５ｂからの入力信号を、送信制御部４２からの入力信号が示すアンテナポート部８０の信号送信部８３へ出力する。
各アンテナポート部８０の無線送信制御部８２ｂは、送信制御部４２からの入力信号に基づき、信号送信部８３が信号を送信するタイミングの制御などを行う。
信号送信部８３は、アンテナマッピング部４４から受け取ったベースバンド送信信号を、無線送信制御部８２ｂからの入力信号に基づき、所定のキャリア周波数からなる高周波の無線信号に変換して送信する。
受信制御部４６は、上位層処理部４１から入力される、アップリンクのスケジューリング情報や制御情報に基づき、アンテナ部１８ｂの各アンテナポート部８０が備える無線受信制御部８５と、アンテナデマッピング部４５と、受信信号生成部１７ｂとを制御する。
各アンテナポート部８０の無線受信制御部８５ｂは、受信制御部４６からの入力信号に基づき、信号受信部８４における受信処理を制御する。
信号受信部８４は、所定のキャリア周波数からなる高周波の無線信号を受信し、無線受信制御部８５ｂからの入力信号に基づき、高周波の受信信号をベースバンドの受信信号に変換し、アンテナデマッピング部４５へ出力する。
アンテナデマッピング部４５は、受信制御部４６からの入力信号が示すアンテナポート部８０を選択し、選択した信号受信部８４から入力される信号を受信信号生成部１７ｂへ出力する。
受信信号生成部１７ｂは、受信制御部４６からの入力信号に基づき、アンテナデマッピング部４５から受け取ったベースバンド信号に対し、同期処理およびフーリエ変換といった各種処理を行って受信信号を生成し、フィードバック情報抽出部１６へ出力する。
記憶部１２は、上位層処理部４１から入力される、複数のアンテナ部１８ｂの情報および候補ビームの情報と、候補ビームグループ化部１１ｂが作成するグループ情報と、フィードバック情報抽出部１６が受信信号から抽出するフィードバック情報とを保持する。
つづいて、基地局１ｂの動作について説明する。図７は、実施の形態３にかかる基地局１ｂがＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔを送信する動作の一例を示すフローチャートである。基地局１ｂは、図７に示したフローチャートに従い、異なるビーム形成を適用して複数のＳＳＢを時分割多重で周期的に送信する。なお、図７に示したフローチャートのステップＳ１１〜Ｓ１６は、図３に示したフローチャートのステップＳ１１〜Ｓ１６と同様のステップである。
基地局１ｂは、アンテナ部１８ｂの構成に変化があるかを確認する（ステップＳ３１）。このステップＳ３１では、上位層処理部４１が、アンテナ部１８ｂの構成の変化、具体的には、一部のアンテナ部１８ｂの取り外し、アンテナ部１８ｂの追加、アンテナ部１８ｂを構成するアレイアンテナの設置位置の変更、などが発生したか否かを観測する。これらの１つ以上が発生した場合、上位層処理部４１は、アンテナ部１８ｂの構成が変化したと判断する。
アンテナ部１８ｂの構成に変化がある場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、基地局１ｂは、ＳＳＢ送信用のビームのリストを更新する（ステップＳ３２）。ＳＳＢ送信用のビームのリストである第１のリストの更新は上位層処理部４１が行う。例えば、上位層処理部４１は、取り外しなどにより使用不可能なアンテナ部１８ｂが発生した場合、使用不可能となったアンテナ部１８ｂに対応したＳＳＢ送信用のビーム、すなわち、使用不可能となったアンテナ部１８ｂが形成可能なビームを第１のリストから削除する。また、上位層処理部４１は、使用可能なアンテナ部１８ｂが追加された場合、追加されたアンテナ部１８ｂが形成可能なビームを第１のリストに追加する。なお、第１のリストは記憶部１２が保持している。第１のリストに登録されているビームは、ＳＳＢを送信するビームの候補である。第１のリストには、ＳＳＢの送信で使用可能な全てのビームが登録される。
基地局１ｂは、ステップＳ３２を実行してＳＳＢ送信用のビームのリストを更新した場合、ＳＳＢを送信するビームの各候補、すなわち、各候補ビームについて、グループ化を行い、グループ化の結果を記憶部１２に保存する（ステップＳ１１）。候補ビームのグループ化は候補ビームグループ化部１１ｂが行う。候補ビームグループ化部１１ｂは、例えば、上位層処理部４１からアンテナ部１８ｂの配置情報などを受け取り、受け取った情報に基づいてグループ分けを行う。候補ビームグループ化部１１ｂは、アンテナ部１８ｂの配置情報に基づいてグループ化を行う場合、例えば、位置が近いアンテナ部１８ｂが形成される各ビームを同じグループとする。ステップＳ１１に続くステップＳ１２〜Ｓ１６は、図３に示したフローチャートのステップＳ１２〜Ｓ１６と同様のステップである。
基地局１ｂは、アンテナ部１８ｂの構成に変化がない場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、ステップＳ１２およびこれに続く各ステップを実行する。
ステップＳ１２では、ビーム設定部１３ｂが、送信するビーム、すなわち、ＳＳＢを送信するビームを候補ビームの中から選択する。
ステップＳ１３では、ビーム情報生成部１４が、ステップＳ１２でビーム設定部１３ｂが選択したビームを示す情報およびこのビームが属するグループの情報を含むビーム情報を生成する。
ステップＳ１４では、送信信号生成部１５ｂが、ステップＳ１３でビーム情報生成部１４が生成したビーム情報を含んだＳＳＢを生成する。送信信号生成部１５ｂは、ＳＳＢを生成後、ＳＳＢを含んだ送信信号を生成し、さらに、生成した送信信号に対してウエイト生成部４３から入力されたウエイトを乗算し、アンテナマッピング部４４に出力する。アンテナマッピング部４４は、送信信号生成部１５ｂから入力された送信信号を、送信制御部４２が指示するアンテナポート部８０へ出力する。
ステップＳ１５では、アンテナマッピング部４４から出力された信号を受け取ったアンテナポート部８０の信号送信部８３が、受け取った信号を送信することによりＳＳＢを送信する。
図７に示したフローチャートに従った動作を行うことにより、基地局１ｂは、アンテナ部１８ｂの構成が変化した場合に、ＳＳＢの送信に用いるビームのグループ分けを変更することができる。
図８は、実施の形態３にかかる基地局１ｂがＣＳＩ−ＲＳを送信する動作の一例を示すフローチャートである。なお、図８に示したフローチャートのステップＳ２１〜Ｓ２８は、図４に示したフローチャートのステップＳ２１〜Ｓ２８と同様のステップである。
基地局１ｂは、アンテナ部１８ｂの構成に変化があるかを確認する（ステップＳ４１）。このステップＳ４１では、上位層処理部４１が、上述したステップＳ３１と同様の方法により、変化の有無を判定する。アンテナ部１８ｂの構成に変化がある場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、基地局１ｂは、ＣＳＩ−ＲＳ送信用のビームのリストを更新する（ステップＳ４２）。ＣＳＩ−ＲＳ送信用のビームのリストである第２のリストの更新は上位層処理部４１が行う。例えば、上位層処理部４１は、使用不可能なアンテナ部１８ｂが発生した場合、使用不可能となったアンテナ部１８ｂに対応したＣＳＩ−ＲＳ送信用のビーム、すなわち、使用不可能となったアンテナ部１８ｂが形成可能なＣＳＩ−ＲＳ送信用のビームを第２のリストから削除する。また、上位層処理部４１は、使用可能なアンテナ部１８ｂが追加された場合、追加されたアンテナ部１８ｂが形成可能なＣＳＩ−ＲＳ送信用のビームを第２のリストに追加する。なお、第２のリストは、上述した第１のリストと同様に、記憶部１２が保持している。第２のリストに登録されているビームは、ＣＳＩ−ＲＳの送信で使用可能なビームである。第２のリストには、ＣＳＩ−ＲＳの送信で使用可能な全てのビームが登録される。
基地局１ｂは、アンテナ部１８ｂの構成に変化がない場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、移動局２からビームの測定結果を示すフィードバック情報を受信したか否かを確認する（ステップＳ２１）。フィードバック情報を受信した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、基地局１ｂのフィードバック情報抽出部１６が、受信信号生成部１７ｂから受け取った受信信号に含まれるフィードバック情報を受信信号から抽出し、記憶部１２へ保存する（ステップＳ２２）。
ステップＳ２２またはステップＳ４２を実行後、または、移動局２からフィードバック情報を受信していない場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、基地局１ｂの上位層処理部４１が、記憶部１２が保持しているフィードバック情報、ダウンリンクのスケジューリング情報などに基づいて、ＣＳＩ−ＲＳ送信用の候補ビームのリストを更新する（ステップＳ４３）。ＣＳＩ−ＲＳ送信用の候補ビームのリストである第３のリストは記憶部１２が保持する。上位層処理部４１は、例えば、フィードバック情報およびスケジューリング情報に基づいて、データ伝送先の移動局２が存在する方向を特定し、特定した方向を含む一定範囲内に向けて形成される狭域高利得ビームを上記第２のリストに登録されているビームの中から選択し、選択した各ビームが含まれるよう、第３のリストを更新する。
ステップＳ４３に続くステップＳ２３〜Ｓ２８は、図４に示したフローチャートのステップＳ２３〜Ｓ２８と同様のステップである。
ステップＳ２３では、候補ビームグループ化部１１ｂが、上位層処理部からの入力信号に基づき、ＣＳＩ−ＲＳ送信用の候補ビームをグループ化し、グループ化の結果を記憶部１２へ保存する。候補ビームグループ化部１１ｂは、例えば、上位層処理部４１からアンテナ部１８ｂの配置情報、移動局２の位置情報などを受け取り、受け取った情報に基づいてグループ分けを行う。候補ビームグループ化部１１ｂは、上記の第３のリストに登録されている狭域高利得ビームを対象としてグループ化を行う。すなわち、ステップＳ２３において、候補ビームグループ化部１１ｂは、上記第３のリストに登録されている狭域高利得ビームをグループ化する。候補ビームグループ化部１１ｂは、候補ビームをグループ化する必要が無い場合、ステップＳ２３の処理を省略してもよい。
ステップＳ２４では、ビーム設定部１３ｂが、記憶部１２に保存された情報、具体的には、移動局２と対応するＳＳＢまたはＣＳＩ−ＲＳの送信に用いたビームの方向を示す情報に基づいて、ＣＳＩ−ＲＳの送信用ビームを選択する。基地局１ｂは、ＣＳＩ−ＲＳを送信する移動局に対して過去にＣＳＩ−ＲＳを送信したことが無い場合、ＳＳＢの送信に用いたビーム、すなわち、移動局２がＳＳＢを受信したときに用いていたビームの方向を示す情報に基づいて、ＣＳＩ−ＲＳの送信用ビームを選択する。例えば、基地局１ｂは、移動局２がＳＳＢを受信したときに用いていたビームの方向を含む一定範囲内に向けて形成されるビームの中の１つを選択する。また、基地局１ｂは、ＣＳＩ−ＲＳを送信する移動局に対して過去にＣＳＩ−ＲＳを送信したことがある場合、移動局２がＣＳＩ−ＲＳを受信したときに用いていたビームの方向を示す情報に基づいて、ＣＳＩ−ＲＳの送信用ビームを選択する。例えば、基地局１ｂは、移動局２がＣＳＩ−ＲＳを前回受信したときに用いていたビームの方向を含む一定範囲内に向けて形成されるビームの中の１つを選択する。ビーム設定部１３ｂは、ＣＳＩ−ＲＳの送信用ビームを、移動局２へＳＳＢまたはＣＳＩ−ＲＳを前回送信した際に用いたビームの方向、移動局２の位置情報などに基づいて選択してもよい。
ステップＳ２６では、送信信号生成部１５ｂが、ステップＳ２５でビーム情報生成部１４が生成したビーム情報を含んだＣＳＩ−ＲＳを生成する。送信信号生成部１５ｂは、ＣＳＩ−ＲＳを生成後、ＣＳＩ−ＲＳを含んだ送信信号を生成し、さらに、生成した送信信号に対してウエイト生成部４３から入力されたウエイトを乗算し、アンテナマッピング部４４に出力する。アンテナマッピング部４４は、送信信号生成部１５ｂから入力された送信信号を、送信制御部４２が指示するアンテナポート部８０へ出力する。
ステップＳ２７では、アンテナマッピング部４４から出力された信号を受け取ったアンテナポート部８０の信号送信部８３が、受け取った信号を送信することによりＣＳＩ−ＲＳを送信する。
ステップＳ２８では、ビーム設定部１３が、送信が必要な全てのＣＳＩ−ＲＳについての送信が完了したかを確認し、送信が完了していない場合はステップＳ２４〜Ｓ２７を再度実行する。送信が必要な全てのＣＳＩ−ＲＳについての送信が完了したとビーム設定部１３が判断した場合、基地局１は動作を終了する。ビーム設定部１３は、上記のステップＳ２４で選択対象となり得るビームのそれぞれを使用したＣＳＩ−ＲＳの送信が完了した場合、送信が必要な全てのＣＳＩ−ＲＳについての送信が完了したと判断する。
以上のように、本実施の形態にかかる基地局１ｂは、アンテナ部１８ｂの構成が変化したか否かを監視し、構成の変化を検知した場合、すなわち、形成可能なビームの構成が変化した場合、ビームのグループ化を再度行う。そのため、アンテナ部１８ｂの構成が変化した場合でも、移動局２はグループ分けを考慮してデータ伝送用の狭域高利得なビームを選択することが可能であり、基地局１は各移動局２と対応するデータ伝送用の候補ビームを、グループ毎に取得可能である。
実施の形態４．
図９は、実施の形態４にかかる基地局の構成例を示す図である。実施の形態４にかかる基地局１ｃは、実施の形態３にかかる基地局１ｂのアンテナ部１８ｂ−１および１８ｂ−２を、実施の形態２にかかる基地局１ａが備えるアンテナ部１８ａ−１および１８ａ−２に置き換え、ビーム制御部１９を追加した構成である。図９に示したビーム制御部１９は、実施の形態２にかかる基地局１ａが備えるビーム制御部１９と同じものである。
基地局１ｃは、実施の形態２にかかる基地局１ａと同様に、複数のアンテナ部１８ａを１つのビーム制御部１９が一括で制御する。基地局１ｃの全体動作、例えば、ビームをグループ化する動作などは実施の形態３にかかる基地局１ｂと同様である。基地局１ｃは、以下に示す、ビーム制御部１９およびアンテナ部１８ａに関連する動作が実施の形態３にかかる基地局１ｂとは異なる。
実施の形態３にかかる基地局１ｂと基地局１ｃとの違いは、実施の形態１にかかる基地局１と実施の形態２にかかる基地局１ａとの違いと同様、すなわち、複数のアンテナ部１８ａを１つのビーム制御部１９が一括制御する構成とした点である。基地局１ｃにおいて、ビーム制御部１９は、各アンテナ部１８ａが形成可能なビームのビームＩＤなど、候補ビームに関する情報を送信制御部４２へ出力する。また、ビーム制御部１９は、ビーム設定部１３ｂが選択したビームを示す選択ビーム情報を送信制御部４２から受け取り、受け取った選択ビーム情報に基づいてビームの制御を行う。すなわち、ビーム制御部１９は、送信制御部４２から受け取った選択ビーム情報に従い、各アンテナ部１８ａの無線送信制御部８２および無線受信制御部８５に対して、選択ビームに対応する各素子の位相および振幅ウエイトを示す情報を出力する。各アンテナ部１８ａの無線送信制御部８２は、ビーム制御部９１から入力される上記の情報に基づき、信号送信部８３が信号を送信するタイミング、信号送信部８３が送信する信号の振幅、位相などを制御する。また、各アンテナ部１８ａの無線受信制御部８５は、ビーム制御部１９から入力される上記の情報に基づき、信号受信部８４における受信処理を制御する。基地局１ｃのその他の動作については実施の形態３にかかる基地局１ｂと同様であるため、説明を省略する。
以上のように、本実施の形態にかかる基地局１ｃは、複数のアンテナ部１８ａのそれぞれで行うアナログビーム制御を、アンテナ部１８ａの外部で一括制御する装置構成であり、同様の装置構成を採用している実施の形態２にかかる基地局１ａと同様の効果が得られる。また、基地局１ｃは、実施の形態３にかかる基地局１ｂと同様の効果を得ることができる。
実施の形態５．
つづいて、図１に示した無線通信システム１００を構成する移動局２の例について説明する。なお、上述した実施の形態１〜４にかかる基地局と通信を行う場合の例について説明するが、本実施の形態にかかる移動局２が通信可能な基地局を実施の形態１〜４にかかる基地局に限定するものではない。
図１０は、実施の形態５にかかる移動局２の構成例を示す図である。移動局２は、信号受信部２１、無線受信制御部２２、受信信号生成部２３、受信信号測定部２４、ビーム情報抽出部２５、制御情報抽出部２６、情報処理部２７、記憶部２８、ビーム選択部２９、選択ビーム情報生成部３０、送信信号生成部３１、信号送信部３２、無線送信制御部３３、受信制御部３４、上位層処理部３５および送信制御部３６を備える。図１０では、説明を簡単化するため、移動局２が備えるアンテナ（図示せず）の数が１つの場合を想定した構成例を示している。しかし、移動局２が備えるアンテナの数を１に限定するものではない。移動局２は複数のアンテナまたは複数のアレイアンテナを備えていてもよい。また、移動局２は空間フィルタを備え、異なる方向から到来する信号を同時に複数のビームで受信してもよい。移動局２が備えるアンテナの数は、通信相手の基地局の動作、すなわち、ビームのグループ分け、移動局２からのフィードバック情報を考慮したビーム選択などの動作に影響を与えない。
以下の説明では、移動局２の通信相手が実施の形態１にかかる基地局１の場合を想定する。
上位層処理部３５は、ＲＲＣなどの上位層の処理を行い、受信制御部３４および送信制御部３６を制御する。また、上位層処理部３５は、制御情報抽出部２６が受信信号から抽出した、基地局１より送信された制御情報を用いて、上位層の処理、受信制御および送信制御を行う。制御情報抽出部２６が抽出する制御情報の一例は、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control CHannel）で送信されるＤＣＩが該当する。ＤＣＩは、アップリンクのスケジューリング情報およびダウンリンクのスケジュール情報などを含む。これらの情報にしたがい、上位層処理部３５は受信制御部３４および送信制御部３６を制御する。なお、制御情報抽出部２６が抽出する制御情報をＤＣＩに限定するものではない。
受信制御部３４は、上位層処理部３５からの入力信号に基づき、無線受信制御部２２、受信信号生成部２３、受信信号測定部２４およびビーム情報抽出部２５を制御する。
無線受信制御部２２は、受信制御部３４からの入力信号に基づき、信号受信部２１における受信処理を制御する。
信号受信部２１は、信号処理回路およびアンテナで実現され、基地局から送信された信号を受信する。すなわち、信号受信部２１を構成するアンテナは、基地局から送信された所定のキャリア周波数からなる高周波の無線信号を受信する。信号受信部２１を構成する信号処理回路は、無線受信制御部２２による制御に基づき、アンテナが受信した無線信号をベースバンドの受信信号に変換し、受信信号測定部２４および受信信号生成部２３へ出力する。
受信信号測定部２４は、受信制御部３４からの入力信号に基づき、信号受信部２１より受け取った受信信号の品質を測定し、測定結果を情報処理部２７へ出力する。受信信号測定部２４は、受信信号の受信電力を測定してもよいし、受信信号に含まれる既知信号を用いてチャネル情報を測定してもよい。チャネル情報の例は、チャネル品質（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）、チャネル行列のランク（ＲＩ：Rank Indicator）、プリコーディング行列（ＰＭＩ：Precoding Matrix Indicator）などである。
受信信号生成部２３は、受信制御部３４からの入力信号に基づき、信号受信部２１より受け取った信号に対してフーリエ変換などの各種処理を行って受信信号を生成し、ビーム情報抽出部２５および制御情報抽出部２６へ出力する。
制御情報抽出部２６は、受信信号生成部２３より受け取った受信信号から制御情報を抽出し、上位層処理部３５、ビーム情報抽出部２５、選択ビーム情報生成部３０およびビーム選択部２９へ出力する。
ビーム情報抽出部２５は、受信信号生成部２３より受け取った受信信号からビーム情報を抽出し、情報処理部２７へ出力する。ビーム情報は、移動局２が受信した信号の送信に用いられたビームを示す第１の情報と、移動局２が受信した信号の送信に用いられたビームが属するグループを示す第２の情報とを含む。よって、ビーム情報は、移動局２が受信した信号の送信に用いられたビームおよびビームが属するグループを示す情報である。ビーム情報に含まれる第１の情報は、実施の形態１で説明した選択ビーム情報であり、第２の情報は、実施の形態１で説明した選択ビームのグループ情報である。
ビーム情報抽出部２５は、受け取った受信信号がＳＳＢを含む場合、ＳＳＢのＰＢＣＨを復調してＳＳＢ Ｉｎｄｅｘを抽出する。また、ビーム情報抽出部２５は、抽出したＳＳＢ Ｉｎｄｅｘで示されるビームが属するグループを示すグループ情報を取得する。例えば、基地局１のビーム情報生成部１４がＰＢＣＨにグループＩＤをグループ情報として含めた場合、ビーム情報抽出部２５は、ＰＢＣＨを復調してグループＩＤを取得する。また、基地局１のビーム情報生成部１４が、ビームが属するグループに対応したリソース割当に関する送信モード情報をグループ情報として送信した場合、ビーム情報抽出部２５は、取得した送信モード情報を受信制御部３４へ出力し、リソース割当の結果に基づいてグループを区別し、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘとグループの区別とを情報処理部２７へ出力する。この場合、受信制御部３４は、送信モード情報を解析してリソース割当の結果を把握し、リソース割当の結果をビーム情報抽出部２５へ出力する。
ビーム情報抽出部２５は、受け取った受信信号がＣＳＩ−ＲＳを含む場合、ＣＳＩ−ＲＳからＣＲＩを抽出する。また、ビーム情報抽出部２５は、抽出したＣＲＩで示されるビームが属するグループを示すグループ情報を取得する。例えば、基地局１のビーム情報生成部１４がＣＳＩ−ＲＳにグループ情報を含めた場合、ビーム情報抽出部２５は、ＣＳＩ−ＲＳを復調してグループ情報を取得する。また、基地局１のビーム情報生成部１４が、ビームが属するグループに対応したリソース割当の結果を制御情報に含めて送信した場合、ビーム情報抽出部２５は、制御情報抽出部２６より、グループに対応したリソース割当の結果を取得し、ＣＲＩと、ＣＲＩで示されるビームが属するグループの情報とを情報処理部２７へ出力する。
情報処理部２７は、受信信号測定部２４およびビーム情報抽出部２５より受け取った各情報を関連付けて、すなわち、ビーム情報抽出部２５から受け取ったビーム情報と受信信号測定部２４から受け取った測定結果とを関連付けて、記憶部２８へ保存する。
送信制御部３６は、上位層処理部３５からの入力信号に基づき、ビーム選択部２９、選択ビーム情報生成部３０、送信信号生成部３１および、無線送信制御部３３を制御する。
ビーム選択部２９は、送信制御部３６による制御に基づき、記憶部２８が保持しているビーム情報および測定結果を参照し、ビーム情報が示すビームの中からビームを選択する。ビーム選択部２９は、例えば、ビームのグループそれぞれから、測定結果が最も良いビームを選択する。ビーム選択部２９は、選択ビーム情報生成部３０へ選択結果を出力する。ビーム選択部２９は、制御情報抽出部２６が受信信号から抽出した制御情報を制御情報抽出部２６から受け取り、受け取った制御情報に基づいてビームを選択してもよい。
選択ビーム情報生成部３０は、制御情報抽出部２６が取得した基地局１からの制御情報にしたがい、ビーム選択部２９が選択したビームである選択ビームに対応するＳＳＢ Ｉｎｄｅｘを含むフィードバック情報であるＳＳＢ／ＰＢＣＨ Ｂｌｏｃｋ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ（ＳＳＢＲＩ）またはＣＲＩと、選択ビームを用いて基地局１が送信した信号の受信品質を示すチャネル情報とを生成し、送信信号生成部３１へ出力する。
送信信号生成部３１は、送信制御部３６による制御に基づき、選択ビーム情報生成部３０が生成した情報を含むベースバンド送信信号を生成し、信号送信部３２へ出力する。選択ビーム情報生成部３０が生成した情報とは、上述した、選択ビームに対応するＳＳＢＲＩまたはＣＲＩ、および、チャネル情報である。
無線送信制御部３３は、送信制御部３６による制御に基づき、信号送信部３２が信号を送信するタイミング、信号送信部３２が送信する信号の振幅、位相などを制御する。
信号送信部３２は、信号受信部２１と同様に、信号処理回路およびアンテナで実現され、送信信号生成部３１から受け取ったベースバンド送信信号を無線信号に変換して基地局へ送信する。すなわち、信号送信部３２を構成する信号処理回路は、無線送信制御部３３による制御に基づき、送信信号生成部３１から受け取ったベースバンド送信信号を所定のキャリア周波数からなる高周波の無線信号に変換する。信号送信部３２を構成するアンテナは、信号処理回路で生成された無線信号を基地局へ送信する。
記憶部２８は、情報処理部２７より受け取ったビーム情報と、ビーム情報に関連付けられた測定結果とを保持する。
つづいて、実施の形態５にかかる移動局２の動作について説明する。図１１は、実施の形態５にかかる移動局２の動作の一例を示すフローチャートである。図１１のフローチャートは、セルサーチ完了後の移動局２がＳＳＢまたはＣＳＩ−ＲＳを基地局１から受信し、これに伴いフィードバック情報を基地局１へ送信する動作の例を示す。
なお、実施の形態１で説明したように、基地局１は、ＳＳＢを周期的に送信する。一方で、基地局１は、セルサーチ完了後の移動局２に対して、ＤＣＩによりダウンリンクのスケジューリング情報を送信後、ＣＳＩ−ＲＳを周期的に、もしくは、非周期に送信する。そのため、移動局２は、周期的にＳＳＢを受信するとともに、基地局１の指示に従い周期的もしくは非周期的にＣＳＩ−ＲＳを受信する必要がある。
基地局１がＳＳＢを送信した場合、移動局２は、ＳＳＢを受信する（ステップＳ５１）。次に、移動局２は、受信信号の測定およびビーム情報の抽出を行う（ステップＳ５２）。受信信号の測定は、受信信号測定部２４が行う。受信信号測定部２４は、例えば、受信信号に含まれる参照信号の受信電力であるＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）を測定する。ビーム情報の抽出はビーム情報抽出部２５が行う。受信信号測定部２４による受信信号の測定結果およびビーム情報抽出部２５が抽出したビーム情報は、情報処理部２７を介して記憶部２８へ保存される。
基地局１がＣＳＩ−ＲＳを送信した場合、移動局２は、基地局１よりＤＣＩを受信する（ステップＳ５３）。ＤＣＩの受信処理では、制御情報抽出部２６が、ダウンリンクおよびアップリンクのスケジューリング結果を示すスケジューリング情報といった制御情報を抽出する。また、移動局２のビーム情報抽出部２５が、受信したＤＣＩにビーム情報が含まれるかを確認し（ステップＳ５４）、ＤＣＩにビーム情報が含まれる場合（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）、ビーム情報をＤＣＩから抽出する（ステップＳ５５）。ステップＳ５５を実行後、移動局２は、制御情報抽出部２６が抽出したスケジューリング情報で示されるダウンリンクのスケジューリングにしたがい、ＣＳＩ−ＲＳを受信するとともに、受信信号の測定を行う（ステップＳ５６）。受信信号の測定は、受信信号測定部２４が行う。受信信号測定部２４は、例えば、ＲＳＲＰを測定する。ステップＳ５５で抽出されたビーム情報、および、ステップＳ５６における受信信号の測定結果は、情報処理部２７に入力され、情報処理部２７は、入力されたビーム情報と測定結果とを関連付けて記憶部２８に保存する。
ステップＳ５３で受信したＤＣＩにビーム情報が含まれない場合（ステップＳ５４：Ｎｏ）、移動局２は、制御情報抽出部２６が抽出したスケジューリング情報で示されるダウンリンクのスケジューリングにしたがい、ＣＳＩ−ＲＳを受信するとともに、受信信号の測定を行う（ステップＳ５７）。受信信号の測定は、上記のステップＳ５６と同様に、受信信号測定部２４が行い、受信信号測定部２４は、例えば、ＲＳＲＰを測定する。また、移動局２は、ＣＳＩ−ＲＳからビーム情報を抽出する（ステップＳ５８）。ビーム情報の抽出はビーム情報抽出部２５が行う。ステップＳ５７における受信信号の測定結果、および、ステップＳ５８で抽出されたビーム情報は、情報処理部２７に入力され、情報処理部２７は、入力されたビーム情報と測定結果とを関連付けて記憶部２８に保存する。
移動局２は、ステップＳ５２、Ｓ５６またはＳ５８を実行した後、送信ビームのグループを考慮してビームを選択する（ステップＳ５９）。送信ビームの選択はビーム選択部２９が行う。ビーム選択部２９は、記憶部２８が保持しているビーム情報および受信信号の測定結果に基づき、ビーム情報が示す各ビームが属するグループを考慮しつつ、ビームを選択する。なお、基地局１よりｇｒｏｕｐＢａｓｅｄＢｅａｍＲｅｐｏｒｔｉｎｇの指示を受けた移動局２は、２つの異なるグループに属するビームからそれぞれ１つのビームを選択する。
次に、移動局２は、基地局１へのフィードバック情報を生成する（ステップＳ６０）。フィードバック情報は、ステップＳ５９での選択結果を示す情報である。フィードバック情報の生成は選択ビーム情報生成部３０が生成する。フィードバック情報は、ステップＳ５９で選択したビームを基地局１が把握可能な情報であればどのような情報であってもよい。フィードバック情報の例は、ＣＲＩ、ＳＳＢＲＩ、ＲＩ、ＰＭＩ、ＲＳＲＰ、前回のフィードバック情報に対する差分のＲＳＲＰなどが挙げられる。なお、フィードバック情報の種類、すなわち、上記のフィードバック情報の例として挙げた情報を含む各種情報の中のどれを使用して選択結果を通知するのかを、基地局１から移動局２への制御情報を用いて基地局１が移動局２に対して指定してもよい。また、基地局１よりｇｒｏｕｐＢａｓｅｄＢｅａｍＲｅｐｏｒｔｉｎｇの指示を受けた移動局２は、２つの選択ビームを両方含めた選択ビーム情報を生成する。
次に、移動局２は、ステップＳ６０で生成したフィードバック情報を含んだ送信信号であるフィードバック信号を生成し（ステップＳ６１）、基地局１より受信したスケジューリング情報で示されるアップリンクのスケジューリングにしたがい、フィードバック信号を送信する（ステップＳ６２）。ステップＳ６１でのフィードバック信号の生成は送信信号生成部３１が行う。送信信号生成部３１は、ビーム選択部２９による選択結果を基地局１へフィードバックするための信号を生成するフィードバック信号生成部である。ステップＳ６２においては、信号送信部３２がフィードバック信号を送信する。
以上のように、実施の形態５にかかる移動局２は、信号の送信に用いられたビームを示す情報と、信号の送信に用いられたビームが属するグループの情報とを含んだビーム情報を受信すると、信号の受信品質およびビーム情報に基づき、受信した信号の送信に用いられた各ビームが属するグループを考慮して、通信で使用するビームを選択する。これにより、基地局１が複数のアンテナ部のそれぞれを構成するアレイアンテナの設置位置などを考慮してグループ化したビームについて、移動局２はそのグループ分けを考慮して、使用するビームを選択できるようになる。そのため、基地局１および移動局２は、伝送ダイバーシチに優位なビーム選択を確実に行うことが可能になる。
実施の形態６．
つづいて、図１に示した無線通信システム１００において、セルサーチが完了した後の基地局および移動局が行うビームマネージメントについて説明する。本実施の形態では、実施の形態１にかかる基地局１および実施の形態５にかかる移動局２が無線通信システム１００を構成する場合について説明するが、実施の形態２〜４にかかる基地局が無線通信システム１００を構成する場合の動作も同様である。
図１２は、実施の形態６にかかる無線通信システムにおけるビームマネージメント動作の一例を示すシーケンス図である。図１２は、セルサーチ完了後の基地局１および移動局２の動作の一例を示している。なお、基地局１は、移動局２へ、ＳＳＢおよびＣＳＩ−ＲＳを、ビームが属するグループを移動局２が区別できるように送信するものとする。また、基地局１は、異なる送受信点に設置された複数のアレイアンテナごとにグループ化を行う、すなわち、同じアレイアンテナで形成されるビームが同じグループとなるようグループ化を行うものとする。しかし、グループ化の方法がこれに限定されるものではない。他の方法でグループ化を行うようにしてもよい。
移動局２は、セルサーチ時に１つのＳＳＢを選択してランダムアクセスを行い、セルサーチを完了する。そのため、セルサーチ直後では、基地局１は、移動局２がランダムアクセスに用いたＳＳＢを送信した方向のみの位置関係しか取得できない。つまり、基地局１が複数の異なる位置に設置されたアレイアンテナを有する場合でも、その内の１つのアレイアンテナから見た移動局２へのビーム方向しか取得できない。そのため、複数のアレイアンテナを用いて、基地局１と移動局２の間で送受信ダイバーシチの効果を得るためには、基地局１は、他のアレイアンテナ（ランダムアクセス時に選択されたＳＳＢを送信したアレイアンテナ以外のアレイアンテナ）から見た移動局２のビーム方向を取得する必要がある。これらのビーム方向を効率的に取得し、送信ダイバーシチを適用するための動作シーケンスを概説する。
セルサーチ時もしくはセルサーチ完了後、移動局２は、基地局１のＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔを受信し、ＳＳＢの受信および測定を行う（ステップＳ８１）。ＳＳＢの測定とは、ＳＳＢを含む信号の受信品質の測定を意味する。
基地局１は、移動局２に対して、ＰＤＣＣＨにてＤＣＩを送信し（ステップＳ７１）、移動局２へＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔのためのアップリンクおよびダウンリンクのスケジューリング情報を通知する。このとき、基地局１は、ランダムアクセスで使用したＳＳＢの測定結果と、ランダムアクセスで使用したＳＳＢと異なるグループのＳＳＢ ＩｎｄｅｘおよびＳＳＢの測定結果とをフィードバックするように指示してもよい。また、基地局１は、自局の収容移動局に応じて、フィードバックするグループ数を制限してもよい。例えば、ビームが４つのグループに分けられている状態のときに、基地局１は、移動局２に対して、フィードバックするグループ数を２とするよう指示する。この場合、移動局２は、４つのグループの中の２つのグループを対象として、対象とした２つのグループのそれぞれからビームを選択し、選択したビームを示すＳＳＢ Ｉｎｄｅｘと、ＳＳＢの測定結果とを、ランダムアクセスで使用したＳＳＢの測定結果とともにフィードバックする。なお、移動局２は、基地局１から明確な指示がない場合、選択したビームを示す情報すなわちＳＳＢ Ｉｎｄｅｘを少なくともフィードバックすればよく、ＳＳＢの測定結果についてはフィードバックしなくてもよい。
移動局２は、ＳＳＢの送信に用いられたビームが属するグループを考慮してＳＳＢ Ｉｎｄｅｘすなわちビームに対応するＳＳＢを選択する（ステップＳ８２）。このとき、移動局２は、ＤＣＩで受信した制御情報により、基地局１から指示を受けた場合にはその内容にしたがい、ＳＳＢの受信および測定を行う。そして、移動局２は、ＣＳＩ ＲｅｐｏｒｔでフィードバックするＳＳＢ Ｉｎｄｅｘを選択する。基地局１からの指示がない場合、移動局２は、アプリケーションが使用する通信要求に従い、ランダムアクセスで使用したＳＳＢと、このＳＳＢとは異なる複数のグループに対応したＳＳＢとを選択し、選択した各ＳＳＢに対応するＳＳＢ Ｉｎｄｅｘを選択する。
その後、移動局２は、ステップＳ８２で選択したＳＳＢのＳＳＢ Ｉｎｄｅｘを含むＳＳＢＲＩおよびステップＳ８２で選択したＳＳＢを受信した信号の測定結果を含めたＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔを、ＤＣＩで通知されたアップリンクのスケジューリングにしたがい基地局１へ送信する（ステップＳ８３）。
基地局１は、移動局２からＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔを受信すると、ＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔで通知されたＳＳＢ Ｉｎｄｅｘが示すＳＳＢに基づいて、ＣＳＩ−ＲＳを送信する方向を選択する（ステップＳ７２）。ＳＳＢは広域低利得なビームで送信するため、移動局２が異なるグループのＳＳＢを示すＳＳＢ Ｉｎｄｅｘをフィードバックする場合、基地局１は、複数の異なる位置に設定されるアレイアンテナから見た移動局２の粗い方向を知ることになる。基地局１は、この粗い方向に基づいて、ＣＳＩ−ＲＳを送信する狭域高利得なビームを選択する。基地局１は、例えば、移動局２の複数の粗い方向のそれぞれについて、粗い方向を含む一定範囲内に向けて形成される狭域高利得ビームの中からビームを選択する。
その後、基地局１は、ＤＣＩおよびＣＳＩ−ＲＳを移動局２へ送信する（ステップＳ７３）。具体的には、基地局１は、まず、ＤＣＩを送信することで、ＣＳＩ−ＲＳを送信するダウンリンクのスケジューリングと、このＣＳＩ−ＲＳの送信に対するフィードバック情報を送信するためのアップリンクのスケジューリングとを移動局２に通知する。このとき、基地局１は、ＤＣＩに、移動局２がフィードバックすべき測定項目の情報を含めてもよい。そして、基地局１は、ステップＳ７２で選択した狭域高利得ビームを適用したＣＳＩ−ＲＳを、ＤＣＩにて移動局２に通知したダウンリンクのスケジューリングにしたがって送信する。
移動局２は、ＤＣＩを受信し、ＣＳＩ−ＲＳの送信に関するダウンリンクのスケジューリングおよびＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔの送信に関するアップリンクのスケジューリングを示すスケジューリング情報を取得する。移動局２は、取得したスケジューリング情報が示すダウンリンクのスケジュールにしたがい、ＣＳＩ−ＲＳの受信および測定を行う（ステップＳ８４）。ＣＳＩ−ＲＳの測定とは、ＣＳＩ−ＲＳを含む信号の受信品質の測定を意味する。そして、移動局２は、ＣＳＩ−ＲＳの送信に用いられた狭域高利得ビームが属するグループを考慮してＣＲＩを選択する（ステップＳ８５）。
次に、移動局２は、上記取得したスケジューリング情報が示すアップリンクのスケジューリングにしたがい、ステップＳ８５で選択したＣＲＩを含むＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔを基地局１へ送信する（ステップＳ８６）。なお、ＤＣＩにて基地局１より測定項目の指定が有った場合、移動局２は、指定された測定項目の測定結果をＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔに含めて、ＣＲＩと一緒にフィードバックする。
基地局１は、移動局２からＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔを受信すると、ＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔの送信元の移動局２の情報と、ＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔに含まれるＣＲＩ、すなわち、移動局２がステップＳ８５で選択した狭域高利得ビームの情報とを保持する（ステップＳ７４）。これにより、基地局１は、複数の異なる位置に設置されたアレイアンテナから見た移動局２の方向を精度良く検出することができる。よって、基地局１は、ＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔの送信元の移動局２と通信を行う場合に、送信ダイバーシチを適用した通信が可能となる。
なお、セルサーチ直後を想定した動作シーケンスを図１２に基づいて説明したが、移動局２の移動に伴い、基地局１が１つのＳＳＢと移動局２の対応関係のみを有する場合でも、同様のシーケンスにより、複数の異なる送受信点に設置されたアレイアンテナのそれぞれから見た移動局２の方向を精度良く検出することが可能である。
候補ビームのグループ化を想定した上記の動作シーケンスにより、基地局１は、ランダムアクセスに用いられたＳＳＢに対応するアレイアンテナ以外の全てのアレイアンテナのそれぞれから見た全方位についてＣＳＩ−ＲＳによるビームサーチを実施することなく、複数の異なる送受信点に設置されたアレイアンテナから移動局２へのデータ伝送用の狭域高利得ビームの方向を決定することが可能となる。そのため、データ伝送用のビームを選択する際の処理負荷、および、データ伝送用のビーム選択に要する無線リソースの抑制が可能となる。
つづいて、本発明にかかる基地局がビームのグループを移動局へ通知する方法、すなわち、基地局が、ビームのグループ分けの結果を移動局へ通知する方法について、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、基地局および移動局の符号の記載を省略する。
（通知方法の第１の例）
図１３および図１４は、本発明にかかる基地局が、ビームのグループ分けの結果を移動局へ通知する方法の第１の例を説明するための図である。図１３および図１４は、参照信号にグループＩＤを付加して送信する場合の一例を示している。
３ＧＰＰ Ｒｅｌｅａｓｅ １５（Ｒｅｌ.１５）に対応する無線通信システムでは、基地局は、ＳＳＢおよびＣＳＩ−ＲＳにインデックスを付加して、移動局へ送信する。基地局は、例えば、図１３に示したように、ＳＳＢにＳＳＢ Ｉｎｄｅｘを付加して送信する。また、基地局は、図１４に示したように、ＣＳＩ−ＲＳにＣＲＩを付加して送信する。これにより、移動局は、異なるウエイトを用いて形成されたビームで送信されるＳＳＢおよびＣＳＩ−ＲＳを区別できる。なお、１つの移動局に送信するＣＳＩ−ＲＳの最大数は６４でもそれ以上でもよい。
基地局が候補ビームをグループ化し、候補ビームのグループ毎にグループＩＤを作成し、送信信号にグループＩＤ（図１３および図１４に示した「Ｇｒｏｕｐ ＩＤ」が該当）を含めて送信することで、移動局２は、グループＩＤを区別することが可能になる。例えば、基地局がＳＳＢのＰＢＣＨにグループＩＤを含めて送信する場合、および、基地局がＣＳＩ−ＲＳのＣＲＩにグループＩＤを含めて送信する場合が挙げられる。
上記のようなグループＩＤの作成および送信を行う場合、移動局はこれまでのＳＳＢ ＩｎｄｅｘまたはＣＲＩの復調と同様の処理でグループＩＤを復調可能である。
（通知方法の第２の例）
図１５および図１６は、本発明にかかる基地局が、ビームのグループ分けの結果を移動局へ通知する方法の第２の例を説明するための図である。図１５および図１６は、基地局が候補ビームのグループ分けの結果をＳＳＢ Ｉｎｄｅｘを用いて通知する場合の一例を示している。
図１５および図１６では、一例として、基地局が６４のＳＳＢを４つにグループ分けし、各ＳＳＢに対応するグループをＳＳＢ Ｉｎｄｅｘにて移動局に通知する場合を示す。なお、ＳＳＢの数およびグループの数をこれに限定するものではない。
図１５は、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘ＃１〜＃６４を、連続する１６個ごとに４分割する場合の例を示す。すなわち、基地局は、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘ＃１〜＃１６をグループＧ１、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘ＃１７〜＃３２をグループＧ２、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘ＃３３〜＃４８をグループＧ３、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘ＃４９〜＃６４をグループＧ４として、ＳＳＢを送信する。ＳＳＢの分割の方法を示す制御情報をＤＣＩなどで基地局から移動局へ予め通知しておくことにより、移動局は、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘに基づいて、ＳＳＢがどのグループに属するのかを知ることができる。
図１６は、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘ＃１〜＃６４を４分割し、不連続で分散したＳＳＢ Ｉｎｄｅｘで構成される４つのグループを生成する場合の例を示す。図１６に示した例の場合、基地局は、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘ＃ｉを、剰余を計算するｍｏｄ関数を用いてｍｏｄ(ｉ，４)で示されるグループに割り当てることで４つのグループに分ける。これにより、１つのＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔ内で分散したＳＳＢのグループ割当が可能である。この場合も、ＳＳＢの分割の方法を示す制御情報をＤＣＩなどで基地局から移動局へ予め通知しておくことにより、移動局は、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘに基づいて、ＳＳＢがどのグループに属するのかを知ることができる。
上記のように、ＳＳＢのグループ分けを行い、グループ分けの結果をＳＳＢ Ｉｎｄｅｘに特徴付けて送信する手法は、３ＧＰＰ Ｒｅｌ.１５の規格に対して、ＤＣＩで送信モードおよびグループ数を通知できる仕組みを追加するのみで実施可能であり、送信する情報量の制約が厳しい同期信号であるＳＳＢに対する変更を必要としない。また、ＳＳＢの受信周期は３ＧＰＰ Ｒｅｌ.１５の規格と同様であり、ＳＳＢを用いたビーム選択のチャネルの変動に対する追従性に劣化はない。
（通知方法の第３の例）
図１７は、本発明にかかる基地局が、ビームのグループ分けの結果を移動局へ通知する方法の第３の例を説明するための図である。図１７は、基地局が候補ビームのグループ分けの結果をＳＳＢ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔを用いて通知する場合の一例を示している。
図１７では、一例として、基地局が候補ビームを４つにグループ分けし、各候補ビームが属するグループをＳＳＢ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔにて移動局に通知する場合を示す。なお、グループの数をこれに限定するものではない。
図１７は、基地局が４つにグループ分けした候補ビームを、連続したＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔ＃１〜＃４にそれぞれ１グループずつ割り当てて送信する場合の例を示す。すなわち、基地局は、ＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔ＃１をグループＧ１、ＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔ＃２をグループＧ２、ＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔ＃３をグループＧ３、ＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔ＃４をグループＧ４、ＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔ＃５をグループＧ１、…というように、グループＧ１〜Ｇ４をＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔに繰り返し割り当てる。
ＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔへ各グループを割り当てる方法を示す制御情報をＤＣＩなどで基地局から移動局へ予め通知しておくことにより、移動局は、ＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔがどのグループに対応するのかを知ることができる。
この通知方法は、前述のグループ分けをＳＳＢ Ｉｎｄｅｘに特徴付けて送信する方法と同様に、３ＧＰＰ Ｒｅｌ.１５の規格に対して、ＤＣＩで送信モードおよびグループ数を通知できる仕組みを追加するのみで実施可能であり、ＳＳＢを変更する必要はない。また、１つのＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔで送信可能な全てのＳＳＢを１つのグループに割り当てることが可能であるため、１つのグループのカバレッジは３ＧＰＰ Ｒｅｌ.１５の１基地局につき１アレイアンテナ構成とする場合と同等である。
つづいて、本発明にかかる基地局がビームをグループ分けする目的、グループ分けの方法、グループ分けすることにより得られる効果について、図面を参照しながら説明する。
３ＧＰＰ Ｒｅｌ.１５までは、１つの基地局が１つのアレイアンテナを有する構成を主に検討していた。３ＧＰＰ Ｒｅｌ.１６では、１つの基地局が複数の送受信点に配置された、１つまたは複数のアレイアンテナ（３ＧＰＰ ＴＲ３８．９０１ ７．３Ａｎｔｅｎｎａ ｍｏｄｅｌｉｎｇのアレイアンテナを参照）を有する構成（Ｍｕｌｔｉ−ＴＲＰ／Ｐａｎｅｌとも呼ばれる）を検討している。この変化により生じる、データ伝送用の狭域高利得ビーム選択のためのビームマネージメントへの影響を、Ｍｕｌｔｉ−ＴＲＰ／Ｐａｎｅｌによる送受信ダイバーシチの観点を踏まえて説明する。
図１８は、１つの基地局が１つのアレイアンテナを備える構成の場合の環境を模式的に示す図である。図１９は、１つの基地局が２つのアレイアンテナを備える構成の場合の環境を模式的に示す図である。図１８に示した例では、１つの基地局に１つのアレイアンテナＡのみが接続され、図１９に示した例では１つの基地局に２つのアレイアンテナＡ１およびアレイアンテナＡ２が接続され、これらのアレイアンテナＡ１とアレイアンテナＡ２は異なる場所に設置されている。
移動局は、セルサーチを行うために、基地局が時分割で周期的に広域低利得ビームを適用して送信するＳＳＢを受信し、１つのＳＳＢを選択しランダムアクセスを開始する。そのため、セルサーチ完了後、基地局は、ランダムアクセスで使用されたＳＳＢに適用した広域低利得ビームで対応付けられる粗い方向（図１８および図１９において破線で示したビームの方向）に移動局が位置することが分かる。
図１８に示した構成の場合、セルサーチ完了後に１つのアレイアンテナＡから見た移動局の粗い方向が取得でき、その方向に対してＣＳＩ−ＲＳに狭域高利得ビームを用いて送信することで、効率的なデータ伝送用のビーム選択が可能である。
一方、図１９に示した構成の場合、セルサーチ後に１つのアレイアンテナ（図１９のアレイアンテナＡ１）から見た移動局の粗い方向は取得できるが、他のアレイアンテナ（図１９のアレイアンテナＡ２）から見た移動局の方向は不明である。そのため、ランダムアクセスで移動局が選択したＳＳＢを送信するアレイアンテナＡ１以外のアレイアンテナＡ２のデータ伝送用の狭域高利得ビームを確実に選択するには、そのアレイアンテナＡ２からＣＳＩ−ＲＳを用いて全方向のビームサーチを行う必要があり、データ伝送用のビーム選択の処理負荷が増大するとともに、選択が完了するまでの所要時間が増大する。
また、セルサーチ直後のＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔにて、移動局がＳＳＢ Ｉｎｄｅｘをフィードバックすることが考えられるが、ランダムアクセスで移動局が選択したＳＳＢを送信するアレイアンテナとは異なるアレイアンテナ（図１９の例ではアレイアンテナＡ２）が送信するＳＳＢを示すＳＳＢ Ｉｎｄｅｘを移動局が確実にフィードバックする保証はない。一例として、図２０に示したように、移動局がアレイアンテナＡ１の近傍に位置し、アレイアンテナＡ１がＳＳＢ Ｉｎｄｅｘ＃１〜＃５のそれぞれに対応する５つのＳＳＢを送信する場合について説明する。この場合、移動局は、アレイアンテナＡ１から送信される広域低利得ビームのサイドローブでＳＳＢを受信したときのＲＳＲＰが、アレイアンテナＡ２から送信される広域低利得ビームでＳＳＢを受信したときのＲＳＲＰよりも高くなり、アレイアンテナＡ１から送信されたＳＳＢのみを選択してＳＳＢ Ｉｎｄｅｘでフィードバックする可能性がある。
上記の不確実性を改善するために、移動局側でＳＳＢが送信されたアレイアンテナを区別できるようにすることが有効である。すなわち、実施の形態１〜４で説明した基地局と、実施の形態５で説明した移動局とを組み合わせて無線通信システムを構築し、基地局および移動局が、実施の形態６で説明したシーケンス（図１２参照）に従って動作することが有効である。この場合、移動局は、ＳＳＢが送信されたアレイアンテナの区別が可能となり、その結果、ランダムアクセスで用いたＳＳＢを送信するアレイアンテナ以外のアレイアンテナが送信したＳＳＢを確実にフィードバックできるようになる。
そして、基地局は、上記の方法によるフィードバックで得られる移動局の粗い方向に対して、対応するアレイアンテナから狭域高利得ビームを用いてＣＳＩ−ＲＳを送信することで、全方向のビームサーチが不要となる。すなわち、基地局は、ランダムアクセスで用いたＳＳＢを送信するアレイアンテナ以外の各アレイアンテナを用いた全方向のビームサーチを実施せずに、データ伝送用の狭域高利得ビームの選択のために十分なＣＳＩ−ＲＳを移動局へ送信することができる。この結果、データ伝送用のビーム選択の処理負荷、および、ビーム選択が完了するまでの所要時間を抑制できる。
ただし、移動局がＣＳＩ−ＲＳを受信し、データ伝送用の狭域高利得ビームを選択する際に、同一アレイアンテナから送信されたＣＳＩ−ＲＳを選択すると、結果的に１つのアレイアンテナと通信することになり、送信ダイバーシチの効果を享受できない。そのため、基地局は、ＣＳＩ−ＲＳを送信する際もＳＳＢの送信と同様に、移動局がアンテナ部を区別できるようＣＳＩ−ＲＳ送信用のビーム候補をグループ分けし、移動局へ通知する。これにより、Ｍｕｌｔｉ−ＴＲＰ／Ｐａｎｅｌを活用した送信ダイバーシチによるデータ伝送が可能となる。
以上のように、基地局が、ＳＳＢを送信するビーム候補のグループ化を行いグループの情報を含むビーム情報とともにＳＳＢを送信し、移動局が、異なるグループのＳＳＢに対応するＳＳＢＲＩをフィードバックすることにより、ビーム選択の処理負荷および所要時間の低減が可能である。また、基地局が、ＣＳＩ−ＲＳを送信するビーム候補のグループ化を行いグループの情報を含むビーム情報とともにＣＳＩ−ＲＳを送信し、移動局が、異なるグループのＣＳＩ−ＲＳに対応するＣＲＩをフィードバックすることにより、送信ダイバーシチの確実な活用が可能となる。
以上は、基地局の２つのアレイアンテナが異なる送受信点に設置される場合を前提として、適切なグループ分けとして２つのアレイアンテナに対して異なるグループ情報を割り当てることで、上記の効果が得られことを示した。
しかしながら、３ＧＰＰ Ｒｅｌ.１６のＭｕｌｔｉ−ＴＲＰ／Ｐａｎｅｌのユースケースは、上記の分散配置に限らず多様である。候補ビームの適切なグループ分けは複数のアレイアンテナの送受信点配置により異なる。そこで、典型的な配置に対するグループ分けの例を以下に図を用いて説明する。なお、説明の簡単化のため、アレイアンテナの数が２の場合の集中配置について説明するが、アンテナ数は２に限定されない。
図２１は、本発明にかかる基地局が備えるアンテナの設置方法の第１の例を示す図である。図２１は、２つのアレイアンテナＡ１およびＡ２を横並びに集中配置した例を示す。集中配置では一般的に、アレイアンテナＡ１およびＡ２のどちらからも同じ方向に移動局が存在し、アレイアンテナＡ１と移動局のアンテナとの間の伝搬路＃１およびアレイアンテナＡ２と移動局のアンテナとの間の伝搬路＃２が同じ統計的性質を有する（ＱＣＬ：Quasi Co-Location）。伝搬路の統計的性質を示すパラメタには、ドップラシフト、ドップラ広がり、平均遅延、遅延広がり、などが含まれる。このような伝搬路＃１および＃２を用いてＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）伝送する場合、チャネルの相関が高く、チャネル行列の固有値分布は縮退傾向となり、得られるダイバーシチ効果は限られたものとなる。
つまり、集中配置でＱＣＬとなるアレイアンテナＡ１およびＡ２に対して、異なるグループ分けを適用し、２つのグループに対してビーム選択のリソースを割り当て、適切なビームを選択した場合でも、期待のダイバーシチ効果は得られず、ビーム選択のためのリソースを浪費することになる。したがって、ビーム選択の処理負荷を低減し、無理にダイバーシチ効果を得ようとしないために、集中配置のアレイアンテナＡ１よびＡ２は同一のグループ情報を割り当てることが適切である。例えば、基地局は、移動局から見たアレイアンテナＡ１の方向と移動局から見たアレイアンテナＡ２の方向との誤差が予め定められた値以下の場合、アレイアンテナＡ１およびＡ２が形成する各ビームを同じグループとする。基地局は、アレイアンテナＡ１の設置位置とアレイアンテナＡ２の設置位置との距離が予め定められた値以下の場合に、アレイアンテナＡ１およびＡ２が形成する各ビームを同じグループとしてもよい。
ただし、集中配置でも、それぞれのアレイアンテナでチルト角が異なる場合には、ＱＣＬは成り立たないため、それらのアレイアンテナが形成する各ビームを、アレイアンテナ毎に異なるグループとすることも考えられる。
図２２は、本発明にかかる基地局が備えるアンテナの設置方法の第２の例を示す図である。図２２は、２つのアレイアンテナＡ１およびＡ２を異なる場所に分散配置した例を示す。分散配置では、異なる場所にアレイアンテナを配置するため、アレイアンテナＡ１とＡ２はどのサービスエリアに対してもＱＣＬが成り立たない。そのため、各アレイアンテナに異なるグループ情報を割り当て、各グループでＳＳＢによる広域低利得ビーム方向の取得後に、ＣＳＩ−ＲＳによる狭域高利得ビーム方向をそれぞれ取得することで、ビーム選択の処理負荷を低減しつつ、ダイバーシチ効果を得ることができる。例えば、基地局は、アレイアンテナＡ１の設置位置とアレイアンテナＡ２の設置位置との距離が予め定められた値よりも大きい場合に、アレイアンテナＡ１およびＡ２が形成する各ビームを異なるグループとする。
一般的に、既存のシステムでは、基地局のアンテナとサービスエリア内の移動局アンテナの距離は離れているため、図２１および図２２に示した２つのケースにおいて、アレイアンテナのグループ分けをサービスエリアに対して一律に適用する場合を示した。しかしながら、第５世代移動通信システム（５Ｇ）ではミリ波帯である２４ＧＨｚ周辺〜５２ＧＨｚ周辺（３ＧＰＰ規定のＦＲ２に相当）の利用も決定しており、基地局が備えるアレイアンテナとサービスエリア内の移動局が備えるアンテナとの距離が近い場合が想定される。このような場合、サービスエリアに応じて、アレイアンテナのグループ割り当てを適切に設定することで、ビーム選択の処理負荷の低減およびダイバーシチ効果の取得の観点で、グループ分けを最適化することができる。
図２３は、本発明にかかる基地局が備えるアンテナの設置方法の第３の例を示す図である。図２３は、２つのアレイアンテナＡ１およびＡ２を横並びに集中配置した場合で、アレイアンテナとサービスエリアが比較的近い環境を示す。
図２３に示した近傍エリアに存在する移動局から見た場合、アレイアンテナＡ１とＡ２の方向を区別でき、アレイアンテナ間でＱＣＬが成り立たない。このエリアに対しては、アレイアンテナＡ１およびＡ２にそれぞれ異なるグループ情報を割り当てることで、送信ダイバーシチを用いた伝送が可能となる。一方、図２３に示した遠方エリアに存在する移動局から見た場合、アレイアンテナＡ１とＡ２の方向は概ね同じ方向となり、アレイアンテナ間でＱＣＬが成立する。このエリアに対しては、アレイアンテナＡ１およびＡ２に同じグループ情報を割り当てることで、図２１に示した第１の例の場合と同様に、相関の高いチャネルに対してＭＩＭＯ伝送を適用することを防ぐことができる。
アレイアンテナＡ１とＡ２を別のグループとしダイバーシチ効果を得るか、アレイアンテナＡ１とＡ２を同一グループとしダイバーシチ無しとするかは、基地局が、アレイアンテナＡ１と移動局との間の状態を示すパラメタ及びアレイアンテナＡ２と移動局との間の状態を示すパラメタを取得し、これらのパラメタの差にしきい値を設定して判断してもよい。例えば、基地局は、各アレイアンテナを使用して移動局と通信を行うことで、各アレイアンテナと移動局との間のチャネル特性を取得し、統計的性質を示す複数のパラメタのそれぞれを比較して決定する。また、基地局は、ＣＳＩ−Ｒｅｐｏｒｔにて取得可能なＣＱＩ、ＲＩ、ＰＭＩなどを上記のパラメタとして利用してもよい。または、基地局が移動局の位置情報を取得し、基地局のアレイアンテナとの距離に応じて決定してもよい。この場合、基地局は、アレイアンテナからの距離が予め定められたしきい値以下のエリアを近傍エリア、アレイアンテナからの距離が予め定められたしきい値よりも大きいエリアを遠方エリアとし、近傍エリアに向けて形成する各ビームはアレイアンテナＡ１とアレイアンテナＡ２で異なるグループＩＤを割り当て、遠方エリアに向けて形成する各ビームはアレイアンテナＡ１とアレイアンテナＡ２で同じグループＩＤを割り当てる。
なお、本実施の形態に記載した手法は、移動局が複数のパネルすなわち複数のアレイアンテナを備える構成の場合、アップリンク向けにも用いることができる。例えば、ＳＲＳ（Sounding Reference Signal）およびＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared CHannel）の送信時にアレイアンテナのグループ化を行うか否か決断してもよい。移動局でグループ化を行うか判断する情報は基地局および移動局の位置情報、ＱＣＬ情報などとし、上位レイヤ、ＭＡＣ−ＣＥ、ＤＣＩにより基地局により通知されてもよい。あるいはダウンリンクのデータであるＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared CHannel）によって通知される基地局および移動局の位置情報、ＱＣＬ情報などを用いて判断してもよい。アップリンクでアレイアンテナのグループ化を行うことで、ダイバーシチ効果が得られる環境において、周波数利用効率が改善し、ダイバーシチ効果が無い環境においてグループ化を行わず、送信電力の削減あるいは移動局が信号を送信する際に必要な演算量の削減を行うことができる。なお、移動局においてグループ化を行うかはＵＣＩ（Uplink Control Information）あるいはＰＵＳＣＨを用いて基地局に伝達してよい。この場合、フラグを用いて、例えばフラグの値が“１”であれば、グループ化が施されたことを示し、フラグの値が“０”であれば、グループ化が施されなかった事を示すようにする。ＰＵＳＣＨの送信にＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal）が含まれるので、グループ化の処理はアップリンクのＤＭＲＳに適用されてもよい。また、移動局は、基地局に通知を行わず、基地局がアップリンクのＤＭＲＳを参照しながらブラインドデコーディングを行いアレイアンテナのグループ化が移動局にて施された否かを判断してもよい。
図２１〜図２３に示した３つのグループ分けを組み合わせることで、３ＧＰＰ Ｒｅｌ.１６のＭｕｌｔｉ−ＴＲＰ／Ｐａｎｅｌの多様な配置に対して、柔軟なグループ分けを適用し、ビーム選択の処理負荷およびビーム選択の所要時間といったビーム選択のコストを最適化することができる。
次に、上記の各実施の形態で説明した基地局および移動局のハードウェア構成について説明する。
実施の形態１にかかる基地局１の各構成要素のうち、候補ビームグループ化部１１、記憶部１２、ビーム設定部１３、ビーム情報生成部１４、送信信号生成部１５、フィードバック情報抽出部１６、受信信号生成部１７、ビーム制御部８１、無線送信制御部８２および無線受信制御部８５は、処理回路により実現される。
上記の処理回路は、プロセッサを備える制御回路であってもよいし、専用ハードウェアであってもよい。
図２４は、本発明にかかる基地局の各部を実現する処理回路の第１の例を示す図である。図２４は、処理回路がプロセッサを備える制御回路で実現される場合の構成例を示す。図２４に示した処理回路は、外部から入力されたデータを受信する受信部である入力部２０１と、プロセッサ２０２と、メモリ２０３と、データを外部へ送信する送信部である出力部２０４とを備える。入力部２０１は、制御回路の外部から入力されたデータを受信してプロセッサに与えるインターフェース回路である。出力部２０４は、プロセッサ２０２又はメモリ２０３からのデータを制御回路の外部に送るインターフェース回路である。
基地局１の構成要素のうち、候補ビームグループ化部１１、ビーム設定部１３、ビーム情報生成部１４、送信信号生成部１５、フィードバック情報抽出部１６、受信信号生成部１７、ビーム制御部８１、無線送信制御部８２、信号送信部８３、信号受信部８４および無線受信制御部８５は、プロセッサ２０２がメモリ２０３に記憶された、これらの各構成要素を実現するためのプログラムを読み出して実行することにより、実現される。また、基地局１の記憶部１２は、メモリ２０３により実現される。また、メモリ２０３は、プロセッサ２０２が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。なお、基地局１の構成要素のうち、信号送信部８３および信号受信部８４は、実施の形態１で示したように、アレイアンテナおよび信号処理回路で実現される。
プロセッサ２０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）ともいう）である。メモリ２０３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等が該当する。
図２５は、本発明にかかる基地局の各部を実現する処理回路の第２の例を示す図である。図２５は、処理回路が専用のハードウェアで実現される場合の構成例を示す。図２５に示した処理回路は、入力部３０１、処理回路部３０２、メモリ３０３および送信処理部３０４を備える。入力部３０１は、図２４に示した入力部２０１と同様の回路であり、外部から入力されたデータを受信する。処理回路部３０２は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものである。メモリ３０３は、図２４に示したメモリ２０３と同様のメモリである。送信処理部３０４は、データを外部へ送信する送信部である。
基地局１を図２５に示した処理回路で実現する場合、基地局１の候補ビームグループ化部１１、ビーム設定部１３、ビーム情報生成部１４、送信信号生成部１５、フィードバック情報抽出部１６、受信信号生成部１７、ビーム制御部８１、無線送信制御部８２、信号送信部８３、信号受信部８４および無線受信制御部８５は、処理回路部３０２で実現される。また、基地局１の記憶部１２はメモリ３０３で実現される。
なお、基地局１の一部の構成要素を図２４に示した処理回路で実現し、残りの構成要素を図２５に示した処理回路で実現するようにしてもよい。
実施の形態１にかかる基地局１を実現するハードウェアについて説明したが、他の実施の形態にかかる基地局も同様のハードウェアで実現できる。すなわち、実施の形態２〜４のそれぞれにかかる基地局の構成要素のうち、信号送信部８３および信号受信部８４を除いた残りの構成要素は、図２４に示した構成の処理回路または図２５に示した構成の処理回路で実現可能である。また、実施の形態２〜４のそれぞれにかかる基地局の信号送信部８３および信号受信部８４は、アレイアンテナおよび信号処理回路で実現される。
また、実施の形態５にかかる移動局２についても、図２４に示した構成の処理回路または図２５に示した構成の処理回路で実現可能である。すなわち、移動局２の構成要素のうち、無線受信制御部２２、受信信号生成部２３、受信信号測定部２４、ビーム情報抽出部２５、制御情報抽出部２６、情報処理部２７、記憶部２８、ビーム選択部２９、選択ビーム情報生成部３０、送信信号生成部３１、無線送信制御部３３、受信制御部３４、上位層処理部３５および送信制御部３６は、図２４に示した構成の処理回路または図２５に示した構成の処理回路で実現可能である。また、移動局２の信号受信部２１および信号送信部３２は、アンテナおよび信号処理回路で実現される。
実施の形態７．
つづいて、グループＩＤを用いて異なる基地局のアレイアンテナ間のビーム切替であるハンドオーバを行う無線通信システムについて説明する。図２６は、実施の形態７にかかる無線通信システムのハンドオーバ動作の一例を示すシーケンス図である。本実施の形態では、実施の形態１〜４のいずれかで説明した基地局である基地局＃１および基地局＃２と、実施の形態５で説明した移動局とで構成される無線通信システムを想定する。一例として、想定する無線通信システムにおいて、移動局が、接続中の基地局＃１（Serving Cell）からハンドオーバ先の基地局＃２（Target Cell）へハンドオーバする場合について説明する。基地局＃１および基地局＃２は、ＳＳＢ、ＣＳＩ−ＲＳなどの参照信号の識別子を移動局が区別できるように送信するものとする。基地局＃１は第１の基地局、基地局＃２は第２の基地局である。なお、基地局は３ＧＰＰにおいて、ｇＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢあるいはＮｏｄｅＢが持つ機能を備えても良い。また、別例として、車あるいは列車無線において、基地局は情報管理および処理を行うサーバーの役割を果たすことも考えられる。
なお、参照信号の識別子は、どのパネルから送信されたかが分かるように名前を設定してもよいし、別の名前を設定してもよい。すなわち、基地局＃１および基地局＃２は、参照信号の識別子に対して、参照信号を送信するビームが属するグループごとに異なる名前を設定してもよい。ＩＤ（Identification）を例として用いると、参照信号の識別子に設定する名前を、Ｐａｎｅｌ ＩＤまたはＧｒｏｕｐ ＩＤとしてもよい。Ｇｒｏｕｐ ＩＤを設定する場合は、ビームが属する各グループがパネルに対応するように設定してもよい。また、Ｓｅｔ ＩＤまたはＲｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔ ＩＤを参照信号の識別子の名前に設定してもよい。なお、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔは複数のＲｅｓｏｕｒｃｅの集合であり、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔに含まれる全てのＲｅｓｏｕｒｃｅのパラメタの設定などに使われる。例えば、通信システムにおいて、送信源に関するパラメタをＲｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔ内で定義し、送信源から発進される情報をＲｅｓｏｕｒｃｅにて定義して良い。
例えば、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔを基地局に対応させた場合、Ｒｅｓｏｕｒｃｅは前述の基地局から送信されるビームに相当する。この場合、例えば、前述の基地局から送信されるビームの送信の周期などは基地局ごとに統一したほうが良いので、Ｒｅｓｏｕｒｃｅの周期に関するパラメタはＲｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔ内で定義される。送信源単位で設定することに相応しいパラメタはビームの送信周期、送信電力あるいは参照信号に用いられる系列の生成情報などが考えられる。生成情報は例えば系列を生成するために用いるシフトレジスタの初期値に関連するパラメタなどが考えられる。また、サウンディングやビームマネージメントなどに用いるか、など使用用途もＲｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔ内で定義することが可能である。Ｒｅｓｏｕｒｃｅのパラメタは一般的に、時間や周波数領域においてＲｅｓｏｕｒｃｅが配置される位置が定義される。例えば、複数のＣＳＩ−ＲＳのＲｅｓｏｕｒｃｅの位置が異なる個所に定義され、移動局は各Ｒｅｓｏｕｒｃｅの位置を把握することで、対応するＣＳＩ−ＲＳを受信することが可能となる。このように、ビーム間で共通するパラメタはＲｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔにおいて定義し、ビーム毎に異なるパラメタはＲｅｓｏｕｒｃｅにて定義することで、パラメタの数を減らし、制御情報量を最小化することが可能となる。また、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔを送信源に関連付けることで、複数の基地局あるいはＴＲＰ（Transmission Reception Point）が存在する場合、基地局あるいはＴＲＰ毎に各基地局あるいはＴＲＰ毎のビームの送信に関するパラメタを設定することが可能となる。さらに、基地局あるいはＴＲＰに設置されるパネルを送信源とし、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔをパネルに紐づけることも別例である。なお、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔのパラメタに関する情報はＲＲＣなど上位レイヤ、あるいはＤＣＩやＭＡＣ−ＣＥなどの下位レイヤを用いて基地局から移動局に通知されてよい。同様に、Ｒｅｓｏｕｒｃｅのパラメタに関する情報もＲＲＣなど上位レイヤ、あるいはＤＣＩやＭＡＣ−ＣＥなどを用いて基地局から移動局に通知されてよい。Ｒｅｓｏｕｒｃｅのパラメタが動的に変わる場合、下位レイヤのパラメタを用いて情報を移動局に送る方が相応しい。この場合、ＳｅｔまたはＲｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔがパネルに対応することになる。ＩＤには番号が与えられ、ビームの識別情報であるビームＩＤとパネルに関連する識別子とを組み合わせて、どのパネルから送信された参照信号かを移動局が分かるように設定すればよい。このように、基地局＃１から送信されるＳＳＢおよびＣＳＩ−ＲＳにビームＩＤが含まれることで、移動局にて受信したビームの識別が可能となる。なお、ビームＩＤの一例は前述のＲｅｓｏｕｒｃｅの識別子である。なお、参照信号の識別子とパネルとが紐づいている必要は無く、参照信号の識別子は、複数のビームが属するグループのグループＩＤと紐付けられてもよい。ここで「紐付け」とは、参照信号の識別子とグループＩＤとを関連付けることを意味する。本実施の形態においては、複数のパネルを用い、ＳＳＢおよびＣＳＩ−ＲＳがどのパネルから送信されたかを移動局が区別できるようにする方法について説明を行うが一例である。パネルをビームが属するグループに置き換え、ＳＳＢおよびＣＳＩ−ＲＳがどのグループのビームで送信されたかを移動局が区別できるようにすることも可能である。以下の説明では、同じパネルから送信されるＳＳＢおよびＣＳＩ−ＲＳは同じグループに属するものとする。なお、グループＩＤの一例は前述のＲｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔ の識別子となる。例として、１つのグループに関連付けられるのは基地局１機、あるいはＴＲＰ１機となる。
また、基地局＃１および基地局＃２は同期デプロイメント、すなわち、同期がとられており、ＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔを同じ時間区間内で送信する。移動局は、ＳＳＢを復調することで基地局＃１から受信したＳＳＢと基地局＃２から受信したＳＳＢとを区別可能である。一例として、ＰＳＳ（Primary Synchronization Signal）とＳＳＳ（Secondary Synchronization Signal）とを組み合わせることで、各基地局の物理Ｃｅｌｌ ＩＤを識別することが考えられる。
以下、図２６に示すハンドオーバ動作について説明する。基地局＃１に接続中の移動局は、グループを区別した参照信号測定を行う（ステップＳ９０）。具体的には、移動局は、参照信号を受信すると、参照信号がどのグループに属するかを区別するとともに、参照信号の受信品質を測定する。受信品質の測定は、参照信号を受信するごとに行ってもよいし、受信するごとでなくてもよい。移動局は、受信品質の測定を、周期的もしくは非周期的に行い、測定結果を保持する。ここで、ＳＳＢ、ＣＳＩ−ＲＳなどの参照信号は、基地局＃１および基地局＃２が送信する既知系列であり、そのリソース割当は事前にＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、ＰＢＣＨなどで移動局に通知される。または、参照信号のリソース割り当ては、端末間の通信で使用されるＰＳＣＣＨ（Physical Sidelink Control CHannel）、ＰＳＳＣＨ（Physical Sidelink Shared CHannel）などで移動局に通知されてもよい。ここでの端末とは移動局に相当する。
次に、基地局＃１は、ＭＲ（Measurement Report）設定を移動局へ通知する(ステップＳ１００)。なお、基地局＃１は、上位層パラメタであるＲＲＣ設定パラメタを用いてＭＲ設定を通知してもよい。基地局＃１は、１つまたは複数のＭＲ設定を変更することで、移動局に特定の測定情報を指定のＭＲにセットさせることが可能である。例えば、ハンドオーバの開始判定のために、１つまたは複数の隣接セルからの信号の受信状態の情報をＭＲに含めるように、移動局にＭＲ設定を通知可能である。また、基地局＃１は、ＭＲに含める測定結果が属するグループ数、測定結果の平均化方法などを指定してもよい。ここで、受信状態の情報はＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘ、物理セルＩＤ、ＬＩ、ＲＩ、ＰＭＩ、ＣＱＩ、ＣＲＩ、ＳＳＢＲＩのようなチャネル状態情報に対応する指標のうちの１つまたは複数である。
また、ステップＳ１００において、基地局＃１は、それ以前に移動局より報告されたＭＲを参照し、１または複数のグループＩＤに対応する参照信号の受信状態がそれぞれ閾値ａよりも低下した場合、もしくは閾値ｂを超えた場合に、１つまたは複数の隣接セルの受信状態の情報をＭＲに含めるＭＲ設定を移動局に通知してもよい。つまり、基地局＃１は、移動局との間の通信品質が低下してきたことを検知した場合に、１つまたは複数の隣接セルの通信品質を報告するよう、移動局に指示を行う。これにより、基地局＃１は、ある特定のグループに属する参照信号のＭＲだけでセルの通信品質を評価するのではなく、他の複数のグループに属する参照信号のＭＲも含めて隣接セルの通信品質を評価することになる。そのため、より正確なセルの通信品質を考慮してハンドオーバ先のセルを選択可能となる。また、基地局＃１は、周期的に１つまたは複数の隣接セルの受信状態の情報をＭＲに含めるＭＲ設定を移動局に通知してもよい。
移動局は、ステップＳ１００で基地局＃１より通知されたＭＲ設定に基づき、ステップＳ９０で測定した結果をセットしたＭＲを生成して基地局＃１へ送信する（ステップＳ９１）。一般に、移動局は、ステップＳ９０での測定結果の時間領域での平均値をＭＲにセットするが、測定結果をグループＩＤが同じものごとに個別に集合平均した測定結果をＭＲにセットしてもよい。これにより、グループごとの参照信号の受信状態の平均値を基地局＃１に送信することができる。なお、移動局は基地局＃１から指示された平均方法を用いてもよい。
隣接セルの受信状態の情報をＭＲに含めるよう指示するＭＲ設定の通知をステップＳ１００で受けた場合、移動局は、ステップＳ９１において、ステップＳ９０での測定結果のうち、基地局＃１以外の基地局からの参照信号の測定結果もＭＲにセットする。このとき、移動局は、ＭＲにセットする測定結果を、参照信号が属するグループを区別して選択する。なお、移動局は、基地局＃１以外の基地局（non-serving cell）のうち、参照信号の測定結果が良好な基地局を１つまたは複数選択し、選択した基地局からの参照信号の測定結果をＭＲにセットしてもよい。また、移動局は、各基地局からの参照信号の測定結果を同じグループに属する参照信号の測定結果ごとに分けて比較を行い、測定結果が上位のｎグループに属する測定結果の中から、測定結果が良好な１つまたは複数の測定結果を選択してＭＲにセットしてもよい。移動局は、ＲＲＣ設定パラメタでnon-serving cellの基地局の数が通知されている場合、通知された値に従った数の測定結果をＭＲにセットする。例えば、ＲＲＣ設定パラメタで通知された値が「２」の場合、移動局は、基地局＃１以外の２つの基地局からの参照信号の測定結果をＭＲにセットする。また、移動局は、少なくとも異なるｍグループに属する測定結果を選択してＭＲにセットする。この動作の場合、すなわち、移動局が基地局＃１以外の基地局からの参照信号の測定結果もＭＲにセットする場合、ハンドオーバ先の候補に基地局＃１以外の基地局が含まれる。
ここで、グループ数ｎおよびｍは、基地局＃１から移動局に通知された値でもよいし、ステップＳ９０での測定結果をもとに移動局が決定した値でもよい。移動局がグループ数ｎおよびｍを決定する一例としては、グループごとの測定結果の最良値を比較してグループを順位付けし、１番良好なグループの測定結果との相対値が予め定められた閾値以下であるグループ数により決定することが考えられる。
一方、基地局＃１の受信状態の情報のみをＭＲに含めるよう指示するＭＲ設定の通知をステップＳ１００で受けた場合、移動局は、ステップＳ９１において、ステップＳ９０での測定結果のうち、基地局＃１からの参照信号の測定結果をＭＲにセットする。このとき、移動局は、ＭＲにセットする測定結果を、参照信号が属するグループを区別して１つまたは複数選択する。ここで、ＭＲにセットする測定結果のグループ数ｍは基地局＃１から通知された値でもよいし、ステップＳ９０の測定結果をもとに移動局が決定してもよい。例えば、ｍ＝２の場合、移動局は、第１グループに属する参照信号の測定結果と、第１グループとは異なる第２グループに属する参照信号の測定結果とをＭＲにセットして送信する。この場合、基地局＃１に関する測定結果のみがＭＲに含まれる。移動局がグループ数ｍを決定する方法の一例は、前段落の記述と同様、すなわち、隣接セルの受信状態の情報をＭＲに含めるよう指示するＭＲ設定の通知をステップＳ１００で受けた移動局がグループ数ｍを決定する方法と同様である。
基地局＃１は、移動局がステップＳ９１で送信したＭＲを受信すると、ＭＲにセットされている測定結果に基づき、ハンドオーバの開始判定を実施する（ステップＳ１０１）。なお、ハンドオーバの開始判定では、以前に受信したＭＲで取得済みの測定結果も参照してよい。ハンドオーバ開始判定の例として以下が考えられる。
（例１）基地局＃１が送信する１または複数のグループの参照信号の受信状態がある閾値よりも悪くなった場合、基地局＃１はハンドオーバ開始と判定する。
（例２）基地局＃１が送信する１または複数のグループの参照信号の受信状態がある閾値よりも良くなった場合、基地局＃１はハンドオーバ開始と判定する。
（例３）隣接セルで送信される１または複数のグループの参照信号の受信状態が、基地局＃１が送信する１または複数のグループの参照信号の受信状態よりも悪くなった場合、基地局＃１はハンドオーバ開始と判定する。
（例４）基地局＃１が送信する１または複数のグループの参照信号の受信状態が、ある閾値１よりも悪くなり、かつ、隣接セルで送信される１または複数のグループの参照信号の受信状態がある閾値２よりも良くなった場合、基地局＃１はハンドオーバ開始と判定する。
なお、ハンドオーバの開始判定に用いるグループ数はハンドオーバ時に必要となる冗長度で決定してもよい。
ステップＳ１０１においてハンドオーバの開始を１のグループの参照信号の受信状態に基づいて判定するか、複数のグループの参照信号の受信状態に基づいて判定するかは、ハンドオーバ先の候補となる基地局に対する伝送路のランク情報で判断してもよいし、ＭＲで通知される受信状態の時間変動に基づいて判断してもよい。すなわち、基地局＃１は、参照信号の受信状態の時間変動が緩やかな場合、伝送路の変化が比較的低速であると判断し、最高の受信状態である１つのグループの参照信号の受信状態のみを用いてハンドオーバの開始を判定してもよい。このようにした場合、ハンドオーバに要する通信リソースを削減することができる。一方、参照信号の受信状態の時間変動が激しい場合、基地局＃１は、伝送路の変化が比較的高速であると判断し、受信状態が上位の複数グループの参照信号の受信状態を用いてハンドオーバの開始を判定してもよい。このようにした場合、ハンドオーバに複数ブランチのダイバーシチを適用可能であり、ダイバーシチ効果によりハンドオーバの成功率を向上できる。
ハンドオーバ開始と判定した場合に基地局＃１がハンドオーバ先の基地局を選択する方法の例を説明する。基地局＃１は、例えば、ハンドオーバ先の候補となる他の基地局のうち、参照信号の測定結果が上位のＬグループを対象として、各グループの測定結果を比較し、受信状態が最も良い基地局を選択する。グループ数Ｌは、測定結果の時間変動に基づいて決定してもよいし、最高の受信状態との相対値が予め定められた閾値以下のグループを選択候補としてもよい。さらに、隣接セルのアレイアンテナ配置およびアレイアンテナ数に基づいてグループ数Ｌを決定してもよい。
なお、基地局＃１および移動局は、基地局＃１がステップＳ１０１でハンドオーバ開始と判定するまで、すなわち、ハンドオーバの実施が必要と判定するまで、ステップＳ９０およびＳ９１と、ステップＳ１００およびＳ１０１とを繰り返す。繰り返しにおける各ステップの実施周期は任意に設定可能である。
ここでは、ステップＳ１０１において、基地局＃１がハンドオーバ開始と判定し、ハンドオーバ先の基地局として基地局＃２を選択するものとして説明を続ける。
ステップＳ１０１でハンドオーバ開始と判定した基地局＃１は、ステップＳ１０１で選択したハンドオーバ先の基地局＃２に対してハンドオーバ要求（HO Request：Handover Request）を送信する（ステップＳ１０２）。なお、ハンドオーバ先の基地局はターゲットセル（Target Cell）と称される場合がある。ステップＳ１０２において、基地局＃１は、移動局から取得した測定結果のうち、ハンドオーバ先の基地局＃２からの参照信号の測定結果に基づき、移動局が基地局＃２から参照信号を受信したビームが属するグループの情報をＳＳＢ Ｉｎｄｅｘ、ＳＳＢＲＩおよびＣＲＩの１つまたは複数を用いて基地局＃２へ提供してもよい。これにより、ハンドオーバ時の移動局の基地局＃２への初期アクセスに対して複数の異なるグループに属するビームの方向の冗長性を確保でき、初期アクセスの成功率を向上できる。
基地局＃１からハンドオーバ要求を受信した基地局＃２は、ハンドオーバのための受入れ制御（Admission制御）を行い（ステップＳ１１０）、基地局＃１へハンドオーバＡＣＫ（HO ACK）を送信する（ステップＳ１１１）。基地局＃２によるハンドオーバＡＣＫの送信では、ＲＲＣ設定（Radio Resource Control configuration）を基地局＃１に提供する。なお、基地局＃２は、ステップＳ１０２で受信したハンドオーバ要求でビームが属するグループの情報を取得した場合、取得した情報に基づき、ＲＲＣ設定の提供と、後述のステップＳ９２で行うランダムアクセスのためのリソース割当およびプリアンブルＩＤ（Preamble ID）の通知とを行うようにしてもよい。また、基地局＃２は、ビームが属するグループとして複数のグループの情報を取得した場合、複数のグループに対して、１つまたは複数のプリアンブルＩＤを指定してもよい。
基地局＃１は、ステップＳ１１１でハンドオーバＡＣＫを受信すると、移動局へハンドオーバコマンド（ＨＯコマンド）を送信し（ステップＳ１０３）、ＲＲＣ設定および基地局＃２へのアクセスに必要な情報を提供する。なお、ハンドオーバコマンドは、アクセスに必要な情報として、移動局が基地局＃２への初期アクセスであるランダムアクセスに用いる１つまたは複数のビームの情報を含んでもよい。ビームの情報は、例えばビームＩＤである。また、ハンドオーバコマンド以外のシグナリングにより、ランダムアクセスに用いる１つまたは複数のビームの情報を通知してもよい。基地局＃１は、例えば、ＰＢＣＨ、ＰＤＳＣＨ、ＰＤＣＣＨ、ＰＳＳＣＨ、ＰＳＣＣＨなどを用いて、基地局＃２へのランダムアクセスに用いるビームの情報を移動局に通知する。
ハンドオーバコマンドを受信した移動局は、ハンドオーバコマンドで通知されたＲＲＣ設定および基地局＃２へのアクセスに必要な情報を用いて基地局＃２へのランダムアクセス（ＲＡ：Random Access）を実施してハンドオーバを完了する（ステップＳ９２）。具体的には、まず、移動局が、ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access CHannel） Ｐｒｅａｍｂｌｅ（Ｍｓｇ＃１）を送信する（ステップＳ９２−１）。基地局＃２は、Ｍｓｇ＃１を受信すると、ＲＡ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ（Ｍｓｇ＃２）を移動局へ送信する（ステップＳ９２−２）。移動局は、Ｍｓｇ＃２を受信すると、ＨＯ（Handover）完了コマンド（Ｍｓｇ＃３）を送信してハンドオーバを終了する（ステップＳ９２−３）。
移動局がハンドオーバする際の基地局＃２へのアクセスの手順、すなわち、上記のステップＳ９２−１およびＳ９２−２の手順は、セルサーチ時のランダムアクセスと同等である。ただし、移動局は、基地局＃１から受信したハンドオーバコマンドにｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ＲＡ（Random Access）情報とそれに対応した１つまたは複数のビームの情報が含まれる場合、この情報で指定されたリソースおよびプリアンブル系列を用いて基地局＃２へのランダムアクセスを行う。つまり、移動局は、指定されたリソースを使用し、指定されたプリアンブル系列をステップＳ９２−１で送信する。移動局は、ランダムアクセスに用いる１つまたは複数のビームの情報を、ハンドオーバコマンドではなくその他のシグナリングで取得した場合、取得した情報に基づくランダムアクセスを実施してもよい。移動局は、ランダムアクセスに用いる複数のビームの情報を取得した場合、取得した情報が示す複数のビームのそれぞれに対して、順次ランダムアクセスを試みてもよい。ハンドオーバコマンドにビームに関する情報が含まれていない場合、移動局は、上記のステップＳ９０を実行して取得済みの基地局＃２に関する情報、具体的には、基地局＃２からの参照信号を受信したビームの情報、ビームが属するグループの情報、基地局＃２からの参照信号の受信状態などを用いて、複数のビームのそれぞれに対して順次ランダムアクセスを実施してもよいし、上記のステップＳ９０と同様の処理を再度実行して必要な情報を取得し、ランダムアクセスを実施してもよい。
以上のシーケンスにより、移動局は、基地局＃１から基地局＃２へのハンドオーバを完了する。なお、移動局は、ランダムアクセスが失敗した場合、予め定められた範囲内でランダムアクセスを再度試みる。例えば、移動局は、ハンドオーバコマンドを受信してから既定の時間が経過するまでの間は、ランダムアクセスが失敗した場合にランダムアクセスの試行を繰り返す。移動局は、ランダムアクセスで使用するビームで送信される参照信号のＲＳＲＰ（受信電力）が定められた閾値以上の状態の場合にランダムアクセスの試行を繰り返してもよい。
上述したステップＳ１０２〜Ｓ９２−３では、基地局＃１が一度に複数のビームの情報をシグナリングして移動局に通知し、通知された情報に従い移動局がランダムアクセスを実施する。または、ステップＳ１０２〜Ｓ９２−３では、基地局＃１が一度に決まった数のビームの情報をシグナリングして移動局に通知し、通知された情報に従い移動局がランダムアクセスを試みる、という動作をランダムアクセスが成功するまで繰り返してもよい。この場合、基地局＃１は一度に最低１つのビームの情報をシグナリングする。
図２７は、実施の形態７にかかる無線通信システムで実行されるハンドオーバの具体例を説明するための図である。図２７は、高速道路環境でのハンドオーバの具体例を示している。図２７を参照しながらハンドオーバおよび効果について説明する。ここでは、図２７に示すように基地局＃１および基地局＃２の各アレイアンテナを道路の両側に配置した環境において、移動局である車が行うハンドオーバについて説明するが、基地局のアレイアンテナの数、配置および移動局の種類をこれらに限定するものではない。
基地局＃１は道路の両側に分散配置されたアレイアンテナ＃１ａおよびアレイアンテナ＃１ｂを備え、アレイアンテナ＃１ａにグループ＃１を、アレイアンテナ＃１ｂにグループ＃２を割り当てる。同様に、基地局＃２は道路の両側に分散配置されたアレイアンテナ＃２ａおよびアレイアンテナ＃２ｂを備え、アレイアンテナ＃２ａにグループ＃１を、アレイアンテナ＃２ｂにグループ＃２を割り当てる。基地局＃１および基地局＃２は同期デプロイメントであり、同じＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔの時間区間内において、異なる方向に広域ビームでＳＳＢを時分割送信する。つまり、ＳＳ ｂｕｒｓｔ ｓｅｔの時間区間内で、基地局＃１は、アレイアンテナ＃１ａからＳＳＢ＃１ａ−１〜ＳＳＢ＃１ａ−５の全てを時分割で送信するとともに、アレイアンテナ＃１ｂからＳＳＢ＃１ｂ−１〜ＳＳＢ＃１ｂ−５の全てを時分割で送信する。基地局＃２は、同じ時間区間内において、アレイアンテナ＃２ａからＳＳＢ＃２ａ−１〜ＳＳＢ＃２ａ−４の全てを時分割で送信するとともに、アレイアンテナ＃２ｂからＳＳＢ＃２ｂ−１〜ＳＳＢ＃２ｂ−４の全てを時分割で送信する。移動局は、ＳＳＢを復調して得られる物理セルＩＤより、基地局＃１と基地局＃２の区別が可能である。また、移動局は、同一の基地局からのＳＳＢであっても、グループＩＤによりアレイアンテナの区別が可能である。
移動局は、基地局＃１と接続状態であり、道路を走行し、基地局＃２へハンドオーバする状況である。実環境では、基地局＃２により実現される隣接セルとは異なる他の隣接セルも存在するが、説明を簡単化するため、ここでは基地局＃２に対する処理に焦点を絞る。基地局＃１は、基地局＃２が参照信号をいつ送信するかを示す参照信号のスケジューリング情報、基地局＃２へのランダムアクセスに必要なＰＲＡＣＨ Ｐｒｅａｍｂｌｅのリソース割り当て情報、ビームの情報などを移動局に通知する。これらの情報（以下、ランダムアクセス関連情報と称する場合がある）の通知は、サービングセルのＰＢＣＨ、ＰＤＣＣＨまたはＰＤＳＣＨを使用して行う。また、周辺移動局とのＰＳＣＣＨまたはＰＳＳＣＨを使用して通知してもよい。基地局＃１は、オーバーヘッド削減のために、サービングセルとターゲットセルのサービスエリアのオーバラップ部分に対応する、サービングセルの送信ビームのみで、参照信号のスケジューリング情報などの上記のランダムアクセス関連情報を通知するようにしてもよい。
移動局は、基地局＃２が送信する各参照信号の受信状態を測定し、測定結果の一部または全てをＭＲにセットして基地局＃１へ送信する。このとき、移動局は、受信した各参照信号のグループ、すなわち、各参照信号を送信したアレイアンテナを区別し、各アレイアンテナから送信された参照信号の測定結果を少なくとも１つずつＭＲにセットする。図２７に示す例の場合、移動局は、アレイアンテナ＃２ａから送信された各参照信号の測定結果の中の少なくとも１つと、アレイアンテナ＃２ｂから送信された各参照信号の測定結果の中の少なくとも１つとをＭＲにセットする。例えば、移動局は、ＳＳＢ＃２ａ−３に対応する参照信号の測定結果と、ＳＳＢ＃２ｂ−３に対応する参照信号の測定結果とをＭＲにセットして基地局＃１に報告する。この場合、基地局＃１は、ハンドオーバ開始時に、移動局と基地局＃２が、ＳＳＢ＃２ａ−３（グループ＃１）に紐づくアレイアンテナ＃２ａと、ＳＳＢ＃２ｂ−３（グループ＃２）に紐づくアレイアンテナ＃２ｂとを用いた初期アクセスが可能であると判断してハンドオーバ処理を行う。つまり、基地局＃２は、ＳＳＢ＃２ａ−３およびＳＳＢ＃２ｂ−３に対するｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ＲＡリソースのスケジューリング結果およびＰｒｅａｍｂｌｅ ＩＤを移動局に通知する。この通知を受けた移動局は、通知されたＰｒｅａｍｂｌｅ ＩＤで生成したＰＲＡＣＨ ＰｒｅａｍｂｌｅをＳＳＢ＃２ａ−３およびＳＳＢ＃２ｂ−３に対応する方向へ送信してランダムアクセスを試みる。なお、「ｎｏｎ−ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ＲＡリソースのスケジューリング結果」は上記の「ランダムアクセスに必要なＰＲＡＣＨ Ｐｒｅａｍｂｌｅのリソース割り当て情報」に対応する。
これにより、上記ステップＳ９１（ＭＲの作成および送信）〜ステップＳ９２−１（ＰＲＡＣＨ Ｐｒｅａｍｂｌｅの送信）までの間に、一方のビーム（ＳＳＢ＃２ａ−３を送信するビーム）の見通しが、例えば図２８のように遮蔽物により遮蔽された場合でも、他のアレイアンテナ＃２ｂに紐づくビーム（ＳＳＢ＃２ｂ−３を送信するビーム）を用いてランダムアクセスが可能なため、ハンドオーバ時の冗長性を確保でき、ハンドオーバの成功率の向上、もしくは、１回目のランダムアクセスを失敗した場合の通信中断時間の低減を実現できる。
なお、冗長性を上げることでオーバーヘッドが増加することが考えられる。そのため、基地局＃１は、ＭＲで報告される測定結果が示す受信状態の変動速度に応じて冗長度を決定してもよい。すなわち、都心部のような伝送路の変動速度が比較的小さい環境の場合には、多数の冗長数は必ずしも有効であるとは限らないため、基地局＃１は、ＭＲで報告されたグループ数よりも少ないグループでランダムアクセスを実施するよう移動局に指示を行ってもよい。
また、移動局および基地局＃２は、ランダムアクセス完了後に、ランダムアクセスの冗長性確保のために用いたＳＳＢに対応する複数の粗い方向に対して、実施の形態６で説明した図１２に示すステップＳ７３〜Ｓ７４の処理を行うことで、ハンドオーバ後の基地局＃２と移動局のデータ伝送用のビーム選択に要する無線リソースの抑制が可能となる。
実施の形態７にかかる無線通信システムのアレイアンテナ配置について説明する。図２７に示す例では、道路の両側に横並びで配置された２つのアレイアンテナを１つの基地局が有するアレイアンテナ配置となっている。この配置では、各アレイアンテナのサービングエリアのオーバラップ部分が比較的大きく、分散配置された各アレイアンテナにより得られるダイバーシチ効果が高い構成である。また、図２９に示す例のように道路の両側に互い違いに配置された３つのアレイアンテナ（アレイアンテナ＃１ａ〜＃１ｃ，アレイアンテナ＃２ａ〜＃２ｃ）を１つの基地局（基地局＃１，＃２）が有する構成も考えられる。この配置は各アレイアンテナのサービングエリアのオーバラップ部分をアレイアンテナの設置間隔で調整可能であり、オーバラップ部分に応じて図２７の例と同様にダイバーシチ効果が得られる。また、図３０に示す例は、基地局＃１がアレイアンテナ＃１ａ〜＃１ｄを有し、基地局＃２がアレイアンテナ＃２ａ〜＃２ｄを有する構成である。また、上り車線と下り車線の間に集中してアレイアンテナを配置し、全方向をサービングエリアとする構成である。なお、図３０に示す例では１つの基地局が４つのアレイアンテナを有する構成であるが、アレイアンテナ数を４に制限するものではない。図３０に示す例は各アレイアンテナのサービングエリアのオーバラップ部分が比較的小さく、少ないアレイアンテナ数で広いサービスエリアを形成できる構成である。本実施の形態では伝送路の変動速度が大きい例として高速道路環境を説明したが、鉄道のような類似環境でも同様の実施の形態により同様の効果が得られることは明らかである。また、前述の例において、アップリンクにおけるダイバーシチ効果も期待できる。
３ＧＰＰ Ｒｅｌ．１２において、Ｓｅｒｖｉｎｇ ＣｅｌｌとＴａｒｇｅｔ Ｃｅｌｌとの同時接続（ＤＣ：Dual Connectivity）がサポートされており、複数の基地局に対して同時に通信することが可能である。Ｒｅｌ．１６ではハンドオーバによる通信中断時間の低減、データの信頼性およびロバストネスの向上のために、ＤＣ−ｂａｓｅｄ ＨＯが検討されている。ＤＣ−ｂａｓｅｄ ＨＯと通常のハンドオーバとの大きな違いは、ターゲットセルに対してランダムアクセスを開始する前段で、サービングセルを切断せずに、ランダムアクセス完了後はサービングセルとターゲットセルの両方に同時接続する点である。
したがって、図２６に示すシーケンスを用いることで、ＤＣを開始するためのターゲットセルへの初期アクセスの冗長性を同様に確保することができる。その結果、ＤＣ−ｂａｓｅｄ ＨＯの場合でも、実施の形態７によりハンドオーバの成功率を向上できる。
また３ＧＰＰ Ｒｅｌ．１４では、ハンドオーバによる中断時間を低減するために、ＲＡＣＨ−ｌｅｓｓ ＨＯがサポートされ、図２６に示すランダムアクセス手順の内、Ｍｓｇ＃１の送信（ステップＳ９２−１）およびＭｓｇ＃２の送信（ステップＳ９２−２）をスキップし、移動局がＨＯコマンドを受信した次にＭｓｇ＃３の送信（ステップＳ９２−３）を実行することが可能である。なお、Ｍｓｇ＃３のＵＬグラントは事前に割り当てられ、ＲＲＣ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージで基地局＃１が移動局に通知する、もしくは、ターゲットセルのＰＤＣＣＨを用いて動的にＵＬリソースをスケジュールする。
したがって、図２６に示すシーケンスのステップＳ１１１およびステップＳ１０３において、ＲＡＣＨ−ｌｅｓｓ ＨＯを通知し、ステップＳ９２−１およびステップＳ９２−２をスキップすることで、ＲＡＣＨ−ｌｅｓｓ ＨＯに対してターゲットセルへのハンドオーバの冗長性を確保することができ、ＲＡＣＨ−ｌｅｓｓ ＨＯの成功率を向上できる。
ステップＳ９２−３でＭｓｇ＃３の送受信に用いるビームは、以下のように決定してもよい。Ｍｓｇ＃３の送受信を広域低利得ビームで行う場合、ステップＳ１０１で決定したターゲットセルは、移動局へＳＳＢを送信した時に使用したビームウエイトを用い、ターゲットセルのアレイアンテナがＭｓｇ＃３を受信する。移動局へＳＳＢを送信した時に使用したビームウエイトとは、移動局がＳＳＢを受信した時に使用したビームウエイトである。一方、移動局は、ターゲットセルからＳＳＢを受信した時に使用したビームウエイトを用い、Ｍｓｇ＃３を送信する。また、Ｍｓｇ＃３の送受信を狭域高利得ビームで行う場合、ステップＳ１０１で決定したターゲットセルは、移動局へＳＳＢを送信した時に広域低利得ビームを形成した方向に対してビーム探索を実施して、使用する狭域高利得ビームを決定する。移動局へＳＳＢを送信した時に広域低利得ビームを形成した方向とは、移動局がＳＳＢを受信した時に広域低利得ビームを形成した方向である。一方、移動局は、ターゲットセルからＳＳＢを受信した時に広域低利得ビームが形成されていた方向に対してビーム探索を実施して、使用する狭域高利得ビームを決定する。
なお、基地局＃１がＭＲで通知された測定結果より決定したＳＳＢ Ｉｎｄｅｘ、Ｍｓｇ＃３のＵＬグラント、狭域高利得ビーム探索のためのスケジューリング情報などは、ステップＳ１０２で送信するＨＯ Ｒｅｑｕｅｓｔ、ステップＳ１１１で送信するＨＯ ＡＣＫ、ステップＳ１０３で送信するＨＯコマンド、その他のシグナリングで基地局＃２および移動局に通知してもよい。以上がグループＩＤを用いた、異なる基地局のアレイアンテナ間のビーム切替についての説明である。
実施の形態８．
つづいて、グループＩＤを用いて同一セル内のアレイアンテナ間のビーム切替を行う無線通信システムについて説明する。実施の形態７と同様に、実施の形態１〜４のいずれかで説明した基地局と、実施の形態５で説明した移動局とで構成される無線通信システムを想定する。
図３１は、実施の形態８にかかる無線通信システムにおいてアレイアンテナ間のビーム切替を行う際の基地局の動作の一例を示すフローチャートである。図３１のフローチャートは、基地局がビームマネージメントを行う際の手順を示す。本実施の形態にかかる基地局は、図３１のフローチャートに従った動作を繰り返し実施することで、移動局の移動に対応した、データ伝送用のビーム候補を保持し続ける。なお、伝送路の変動に応じて、単発で図３１のフローチャートに従った動作を実施してもよい。本実施の形態では、図３２に示す構成および環境において、実施の形態６により、１つまたは複数のアレイアンテナと移動局の方向関係が得られている状態を想定し、ビーム切替を説明する。図３２は、実施の形態８にかかる無線通信システムで実行されるビーム切替の具体例を説明するための図である。
図３２に示すように、本実施の形態では、１つの基地局が分散配置された３つのアレイアンテナ＃ａ，＃ｂ，＃ｃを備え、アレイアンテナ毎に異なるグループＩＤ＃１，＃２，＃３をそれぞれ割り当てた構成を想定する。以下、移動局である車が基地局の無線通信サービスエリア通過時の、基地局のアレイアンテナ間のビーム切替について説明する。なお、アレイアンテナの配置、数、グループの割り当て方法、移動局の種類を図３２の記載内容に制限するものではない。
説明のため、実施の形態６で説明した動作を行い、移動局は、基地局との通信で使用する狭域高利得ビームの選択が完了しているものとする。また、基地局は、移動局による選択結果に従い、アレイアンテナ＃ａに紐づくグループ＃１のビーム＃ａ−３とアレイアンテナ＃ｂに紐づくグループ＃２のビーム＃ｂ−３とを用いて繰り返しＣＳＩ−ＲＳを送信し、ビームマネージメントを実施しているものとする。
移動局は、基地局から受信するＳＳＢおよびＣＳＩ−ＲＳが属するグループが明示的に通知されている場合、グループを区別してビームの測定を行いＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔを作成し、一方、グループが明示的に通知されていない場合、グループを意識せずにビームの測定を行いＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔを作成し、基地局へフィードバックする。なお、移動局は、基地局より通知されたＣＳＩ−ＲＳに関する設定パラメタに従い上記の処理を行う。
基地局は、移動局からＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔを受信すると（ステップＳ１２１）、グループを識別してＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔを評価する（ステップＳ１２２）。なお、基地局は、ステップＳ１２２での評価において、通信アプリに応じた評価指標を用いてもよいし、複数の指標で評価してもよい。例えば、大容量伝送を必要とする通信アプリに対しては、空間多重数を向上し大容量化を達成するために、異なるグループに属する複数のビーム間のＲＩにより評価し、ある閾値よりも良好であるビームペアの情報を複数保持してもよい。一方で、高信頼性を必要とする通信アプリに対しては、同一グループに属する複数のビーム間のＲＩおよびＲＳＲＱにより評価し、ある閾値よりも高信頼の観点で良好であるビームペアの情報を複数保持することが考えられる。また、異なるグループに属する複数のビームに対してそれぞれ個別にＲＳＲＰ、ＲＳＲＱなどを評価し、ある閾値よりも良好である複数のビームの情報を保持する。また、閾値よりも良好なビームがない場合でも、少なくとも２つの異なるグループのそれぞれからビームを１つ以上ずつ選択し、選択したビームの情報を保持する。なお、ビームの情報を保持するか否かの判定に用いる閾値はグループごとに異なる値としてもよい。また、閾値を動的に変化させてもよい。一例として、各グループの最大のＲＳＲＰを比較し、その都度、グループごとに閾値を決定してもよいし、あらかじめ閾値の組合せを複数保持しておき、使用する閾値の組合せを評価結果に応じて切り替えてもよい。
なお、大容量伝送を必要とする通信アプリの一例として、高画質な動画をインターネットからダウンロードしながら閲覧できる、コンピュータあるいは携帯電話の中にインストールされたソフトウェアなどが考えられる。また、高信頼性を必要とする通信アプリの一例としては、列車の保安運行などに関わる情報、例えば列車の位置、速度、他の運行区間の運行状況など、を交換する通信アプリで、指令所と、運転手の携帯電話や携帯コンピュータ及び列車上に備え付けられた装置にインストールされるソフトウェアが考えられる。また、他の例として、自動運転車両間において、乗用車やバスなどを安全に自律制御するための情報、例えば周辺車両の位置、速度、目的地など、を車車間及び交通管制センターと車間で交換する通信アプリで、搭乗者の携帯電話や車上に備え付けられた装置及び、交通管制センターのコンピュータや交通管制装置の中にインストールされるソフトウェアが考えられる。さらに、工場内で動作中の無人フォークリフトなどが車両の動作状況を工場内の制御センターに送る際に用いるフォークリフト内の処理装置に設置されたソフトウェアなどが考えられる。
次に、基地局は、ＣＳＩ−ＲＳに関するパラメタ設定を変更する（ステップＳ１２３）。すなわち、基地局は、ステップＳ１２１で受信したＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔの評価結果に基づき、次のＣＳＩ−ＲＳに関するパラメタを決定する。ＣＳＩ−ＲＳに関するパラメタとしては、ＣＳＩ−ＲＳリソース設定、ＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔ設定など、ＣＳＩ−ＲＳによるビーム探索に必要となるパラメタが該当する。なお、ＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔの評価結果が前回のＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔの評価結果から変化していない場合、パラメタ設定を維持してもよい。基地局は、上記の閾値よりも良好なビームが属するグループの数がｘ以下となった場合、他のグループに属するＳＳＢの測定結果を報告するようにＣＳＩ−ＲＳパラメタを設定する。ここで、グループ数ｘはアレイアンテナの配置および要求される通信品質の一方または両方に基づいて決定してもよいし、伝送路の変動速度および移動局の移動速度の一方または両方に基づいて決定してもよい。なお、グループ数ｘが大きいほどチャネルの変動に対するロバストネスが向上する。また、図３３に示すようにアレイアンテナ＃ａが形成可能なビームエリア端のビーム＃ａ−５に対応するＲＳＲＰが閾値以下となった場合も同様に他のグループに属するＳＳＢの測定結果を報告するようにＣＳＩ−ＲＳに関するパラメタを設定してもよい。また、定期的にグループ別のＳＳＢの測定結果を報告するようにＣＳＩ−ＲＳに関するパラメタを設定してもよい。また、基地局は、ＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔで報告されるＳＳＢの測定結果が閾値以上となった場合に、その方向に対応したＣＳＩ−ＲＳリソースを設定し、データ伝送用の候補ビームを探索する。
ＣＳＩ−ＲＳに関するパラメタ設定を調整後、基地局は、ＣＳＩ−ＲＳに関するパラメタの設定変更を移動局へ通知し（ステップＳ１２４）、その後、通知したパラメタ設定に従いＣＳＩ−ＲＳを移動局へ送信する（ステップＳ１２５）。
なお、基地局は、データ伝送用ビームのグループを順位づけて管理してもよい。例えば、ＲＳＲＰでグループを順位付けした場合、図３２に示す構成では、第１のデータ伝送用ビームとしてグループ＃１を割り当て、第２のデータ伝送用ビームとしてグループ＃２を割り当てて管理してもよい。順位付けの基準として、ＣＳＩ Ｒｅｐｏｒｔに含まれる、ＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ、ＲＩ、ＣＱＩなどを１つまたは複数用いてもよい。例えば、各グループに属するＣＳＩ−ＲＳリソースの中で最もＲＳＲＰが高いもの同士を比較してグループを順位付けしてもよい。この場合、上位のグループに属するＳＳＢの測定結果の瞬時的な劣化に対して、次点のグループに属するデータ伝送用ビームに切替え可能となる。なお、ＲＳＲＰの測定に用いる参照信号をＳＳＢとしてもよい。また、ＲＩに基づいてグループ間の伝送路のランクを評価し、グループの組合せを順位付けしてもよい。これは、複数のデータ伝送用ビームを同時に使用する送信ダイバーシチの周波数利用効率を順位付けすることに相当し、チャネル変動に対する空間多重伝送のロバスト性が向上する。また、基地局はグループの順位付け結果の全部または一部を、周期的または非周期的に移動局へ通知してもよい。伝送路の瞬時的な劣化によりデータ伝送が失敗した場合、移動局は基地局から通知されたグループの順位に従い、移動局の送受信ビームを切り替えてもよい。また、グループの順位付け結果の通知がない場合、データ伝送に失敗したグループとは異なるグループで、これまでにデータ伝送に成功したグループに対して、移動局は送受信ビームを切り替えてもよい。なお、図３２に示す例では３つのアレイアンテナに対するグループに対して、上位２グループの順位付けとしているが、アレイアンテナ数、配置などにより順位付けするグループ数を変更してもよい。
このようにして、基地局は、データ伝送用の候補ビームとして、互いに異なるグループに属する複数のビームを選択し、選択したビームの情報を保持する。これにより、あるグループのビームを使用したデータ伝送に失敗した場合でも、保持している情報が示す他のグループのビームの使用に切り替えることができる。すなわち、基地局は、データ伝送を失敗した場合に、追加のビーム探索なしでデータ伝送を再開でき、通信の安定性を向上できる。例えば、基地局のデータ伝送に使用しているビームが属するアレイアンテナとの見通しが遮蔽されることで、そのアレイアンテナに属する全てのビーム（第１グループのビーム）がデータ伝送に使用できない状況となった場合に、短時間で他のアレイアンテナに属するビーム（第２グループのビーム）を使用するデータ伝送に切り替えることができる。
本実施の形態では、ダウンリンクの通信を想定したが、アップリンクの通信にも適用可能な技術である。例えば、複数のパネルを備える移動局がそれらのパネルからビームを用いて基地局へデータを送信する場合に、次のような処理が想定される。基地局は移動局から複数のビームを受信する事が可能となるが、移動局の片方のパネルが障害物などにより前述の移動局のパネルと基地局の伝送路が遮断された場合、伝送路の状況が良い別のパネルを用いてデータの送信を行うことが可能である。ここで例としてパネルを用いたが、移動局側で一枚のパネルを用いて複数のビームのグループを作り、それぞれのグループからデータを送信した例にも適用が可能である。移動局側の一部のグループと基地局の間の通信路が遮断された場合、通信路が遮断されていないグループを用いてデータ送信を行うことが可能である。なお、パネルあるいはグループの例を用いた場合、アップリンクにおいて、伝送路の状況を基地局が把握するには、それぞれのパネルあるいはグループからＳＲＳシンボルを送信すれば良い。基地局は移動局から送信された、移動局のパネルあるいはグループに対応付けられているＳＲＳシンボルを受信し、それぞれのパネルと基地局の伝送路の状態を把握できる。伝送路の状況を把握するために、基地局は、受信したＳＲＳシンボルの電力などの測定を行い、他のＳＲＳシンボルと比較して、基地局側の一部のパネルから送信されたＳＲＳの電力が著しく劣化していれば前述の一部のパネルと基地局の間の伝送路が障害物などによって遮断されているなど、通信環境が劣化したことを把握する。なお、上りリンクにおいて、ＳＲＳなどを用いて伝送路状態を調べることにより、異なるセルに渡る際に必要となるハンドオーバ処理やビームマネージメントにおいてアップリンク通信用のビームを選ぶ際、適切なビームを選ぶことが可能となる。
実施の形態９．
実施の形態７では、基地局から移動局へ送信する参照信号がどのパネルから送信されたかを移動局が分かるようにする場合について説明したが、移動局に複数のパネルが設置されている場合、移動局から基地局へ送信する参照信号がどのパネルから送信されたかを基地局が認識できるようにすることも可能である。
例えば、基地局がアップリンクの伝送路情報を得るために使われるＳＲＳを移動局が送信する際にビームを用いる場合がある。その場合、移動局に設置された複数のパネルのそれぞれからＳＲＳを送信する場合もある。その場合、各パネルに識別子を設定する。そして、移動局は、ビームを用いてＳＲＳを送信する際に、ビームを形成するパネルの識別子を含め、どのパネルから送信されたＳＲＳかを基地局が認識できるようにする。
なお、参照信号の識別子は、どのパネルから送信されたかが分かるように名前を設定してもよいし、別の名前を設定してもよい。すなわち、基地局は、移動局が送信する参照信号の識別子に対して、参照信号を送信するビームが属するグループごとに異なる名前を設定してもよい。ＩＤを例として用いると、参照信号の識別子に設定する名前を、Ｐａｎｅｌ ＩＤまたはＧｒｏｕｐ ＩＤとしてもよい。Ｇｒｏｕｐ ＩＤを設定する場合は、ビームが属する各グループがパネルに対応するように設定してもよい。また、Ｓｅｔ ＩＤまたはＲｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔ ＩＤを参照信号の識別子の名前に設定してもよい。この場合、ＳｅｔまたはＲｅｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｔがパネルに対応することになる。ＩＤには番号が与えられ、ビームＩＤとパネルに関連する識別子とを組み合わせて、どのパネルから送信された参照信号かを基地局が分かるように設定すればよい。このように、移動局から送信されるＳＲＳの設定パラメタにビームＩＤが含まれることで、基地局にて受信したビームの識別が可能となる。なお、参照信号の識別子とパネルとが紐づいている必要は無く、参照信号の識別子は、複数のビームが属するグループのグループＩＤと紐付けられてもよい。本実施の形態においては、移動局が複数のパネルを用い、ＳＲＳがどのパネルから送信されたかを基地局が区別できるようにする方法について説明を行うが一例である。パネルをビームが属するグループに置き換え、ＳＲＳがどのグループのビームで送信されたかを移動局が区別できるようにすることも可能である。以下の説明では、同じパネルから送信されるＳＲＳは同じグループに属するものとする。
なお、本実施の形態にかかる基地局は、移動局の通信設定を行えるものとし、ｇＮＢなどの機能を備えた基地局を想定する。
また、移動局は、ＳＲＳの系列を生成する際に、前述の識別子を用いてもよい。例えば、ＳＲＳの系列に用いるＺａｄｏｆｆ Ｃｈｕ系列を生成する関数のパラメタには、系列番号が含まれ、この系列番号を変更することにより異なるＺａｄｏｆｆ Ｃｈｕ系列が生成される。移動局は、Ｚａｄｏｆｆ Ｃｈｕ系列を生成する関数の系列番号として上記の識別子を用いてもよい。また、ＳＲＳの系列にＰＮ（Pseudorandom Noise）系列を用いる場合に、ＰＮ系列をＰｓｅｕｄｏ Ｎｏｉｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒのような乱数生成器を用いて生成するのであれば、乱数生成器が備えるシフトレジスタに設定する初期値として上記の識別子を用いてもよい。前述のグループの識別子によってＳＲＳの系列が決まるので、基地局側でもグループ識別子による系列の識別が可能となる。
なお、基地局が設定した識別子のＳＲＳの全てを用いるか否かは、移動局と基地局との間の伝送路状況に基づいて決めてよい。例えば、移動局が２枚のパネルを持っているとする。基地局は、それぞれのパネルからＳＲＳを送るように移動局に指示してＳＲＳを送信させ、各パネルからのＳＲＳの受信状態に基づいて、複数パネルを用いたＳＲＳ送信を行わせるか否かを決定する。このとき、基地局は、例えば、ＳＲＳの受信電力を示すＲＳＲＰから受信状態を判断する。
図３４は、実施の形態９にかかる無線通信システムの移動局が信号を送信する動作を説明するための図である。図３４を参照しながら移動局の信号送信動作を説明する。
図３４に示す例では、移動局が、パネルＡおよびパネルＢの２枚のパネルから上りリンク用の信号を送信する。また、各パネルから４本のビームを候補として用いる。なお、図３４では、移動局によるＳＲＳの送信先の基地局の記載を省略している。
例えば、基地局は、パネルＡから送信されるＳＲＳの受信電力が弱い場合、移動局から２枚のパネルを用いた送信を実施させることは移動局における電力の消耗となる。そのため、基地局は、移動局に対して受信電力の強いパネルのみを用いて送信を行うよう指示を行う。これにより、移動局の消費電力を削減する効果が生まれる。一方、複数のパネルのそれぞれから送信された各ＳＲＳの受信電力が、いずれも定められた閾値よりも高い場合、基地局は、移動局に対して複数のパネルを用いて送信を行うように指示を出せば、受信電力の増加が見込まれ、受信特性の向上が期待できる。
移動局が、接続中のセルである現在のセルから隣接するセルに移動する場合、基地局は、アップリンクで送信された参照信号を用いてハンドオーバ処理を行う必要がある。ビームが属するグループの識別情報をＳＲＳに含め、複数のＳＲＳにそれぞれ異なる識別子を与えることで、受信側である基地局は、ＳＲＳを送信するビームが属するグループを識別することができる。基地局は、一部のＳＲＳを受信できなくても、少なくとも１つのＳＲＳを受信することで、ハンドオーバ処理が可能となる。例えば、２枚のパネルを用いてＳＲＳを送信する移動局がハンドオーバを行う場合、基地局は、片方のパネルからＳＲＳを受信できなくても、別のパネルからＳＲＳを受信することで、ハンドオーバを行うことが可能となる。
移動局が隣接するセルに移動する場合、移動局は隣接するセルに対してビームスイープを行う必要がある。その際に、移動局は、片方のパネルをビームスイープのために使用し、別のパネルは現在のセルとの接続を維持するために用いる。隣接するセルに対してビームスイープを行うだけではなく、片方のパネルを、移動局からの送信の時間の調整のためのＴｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅｄなどに用い、ＳＲＳを送信してもよい。図３４に示す例を用いて説明すると、移動局は、パネルＡを隣接するセルに対するビームスイープに用いる。すなわち、基地局がパネルＡから送信される信号の受信ビームを設定するために、移動局は、候補の各ビームを用いてＳＲＳを送信する。パネルＢは現在のセルとの通信を維持するために用い、移動局は、例えばビームマネージメント用のＳＲＳを送信する。ビームマネージメントは送信あるいは受信ビームの調整のために行う処理である。このように一部のパネルを隣接セル向けハンドオーバ用の処理または接続のために用い、そして他のパネルを現在のセルにおける通信を維持するために用いる事で、現在のセルにおける通信が切断されることなくハンドオーバが可能となる。
以上、基地局が移動局の複数のパネルの中から目的に応じて用いるべきパネルを選ぶ例を説明した。なお、移動局が移動するとともに、基地局に向けて送信するビームの方向を変える必要がある。このような場合、基地局と移動局との間でビームの設定を行うことで、時間を要し、ビームの方向の設定が終わるころには適切な方向に移動局がビームを向けることができず、基地局における受信精度の劣化などが生じる。この問題に対し、移動局がＳＲＳを送信するビームの候補を基地局が選択することが解決法となる。この解決法の具体例について、図３５を参照しながら以下で説明する。
図３５は、実施の形態９にかかる無線通信システムの基地局が、移動局が使用する送信ビームの候補を選択する動作の一例を示すフローチャートである。
まず、基地局が、使用するビームの最大候補数を設定し（ステップＳ１３１）、移動局に最大候補数を通知する（ステップＳ１３２）。次に、移動局が、基地局に移動情報を通知する（ステップＳ１３３）。移動情報は、移動局の移動に関する情報であり、例えば、ドップラースプレッドに関する情報、ドップラシフトに関する情報、移動方向、時速、移動局あるいは基地局の位置に関する情報などが該当する。基地局は、受信した移動情報に基づいて、移動局が使用する複数のビーム候補を選択し（ステップＳ１３４）、選択した複数のビーム候補を移動局に通知する（ステップＳ１３５）。図３５のフローチャートが示す動作における、基地局と移動局との間の情報のやり取りの一例を図３６に示す。図３６は、実施の形態９にかかる無線通信システムにおいて基地局と移動局とが情報を交換するシーケンス図である。まず、基地局がビームの最大候補数の情報を移動局へ送信し（ステップＳ１４１）、移動局が移動情報を基地局へ送信する（ステップＳ１４２）。次に、基地局がビーム候補の情報を移動局へ送信する（ステップＳ１４３）。
なお、移動局が使用する送信ビームの候補を基地局が選ぶ際に、移動情報を参考にしなくてもよい。また、使用するビームの候補は移動局が選んでもよい。移動局が候補を選ぶ場合、図３７に示すフローチャートに従った動作となる。図３７は、実施の形態９にかかる無線通信システムの移動局が使用する送信ビームの候補を選択する動作の一例を示すフローチャートである。移動局が候補を選ぶ場合、図３７に示すように、まず、基地局が、使用するビームの最大候補数を設定し（ステップＳ１５１）、移動局に最大候補数を通知する（ステップＳ１５２）。次に、移動局が、使用する複数のビーム候補を選択し（ステップＳ１５３）、選択した複数のビーム候補を基地局に通知する（ステップＳ１５４）。
具体的な数値を用いて説明する。例えば、移動局がＳＲＳを送信できるビームの数を６４とする。基地局は、例えば、６４ビームの中から８ビームを選択し、移動局に通知する。移動局は、通知された８ビームの中から使用するビームを選び、ＳＲＳを送信する。基地局は、候補の８ビームを把握しているので、この８ビームの受信が可能となるよう設定を行う。また、設定の時間に余裕があれば、移動局は、基地局からのビーム設定の指示を待ち、指示されたビームを用いてＳＲＳを送ってもよい。このようにビーム群を選択することで、すなわち、移動局が、基地局で選択されたビーム群の中から使用するビームを選択してＳＲＳを送信することで、移動局が移動した場合も適切な送信ビームを使用するよう、送信ビームを修正することができる。なお、選択するビームの群は識別子によって異なるように設定してもよい。また、パネルが同じ方向を向いているのであれば、同じビーム群を設定してもよい。また、選択されたビーム群はＳＲＳだけではなく、データを含むＰＵＳＣＨまたは制御情報を含むＰＵＣＣＨを送るために用いてもよい。なお、ビームの選択はＳＲＳのＲｅｓｏｕｒｃｅ ＩＤなどに基づいて行えばよい。Ｒｅｓｏｕｒｃｅの定義は後程説明する。
図３５に示す動作を実現するためには、参照信号の設計が移動する移動局向けに行われていることが必須となる。また、ハンドオーバを行わない場合でも、移動中の移動局に対して基地局がサウンディングを行う場合、時間領域において参照信号がスロット内に均一に配置されることが望ましい。Ｒｅｌ．１５規格において、ＳＲＳはスロット内の最後の６シンボルのみに配置されるように設定されており、一か所にＳＲＳのような参照信号が固まっていると、サウンディング中に基地局において参照信号の測定が困難となる。そこで、前述の識別子を含むＳＲＳを移動局向けに設計する必要がある。なお、ここでは、一例として、１スロットは１４ＯＦＤＭシンボルによって成り立つ単位とする。スロットとＯＦＤＭシンボルの関係の例を図３８に示す。なお、本実施の形態で扱う単位はスロットに限らず、スロットよりも長い、あるいは短い単位をＳＲＳの配置の対象となる単位としてもよい。例えば、７ＯＦＤＭシンボルを１単位としてもよいし、２８ＯＦＤＭシンボルを１単位としてもよい。
ここで、アップリンクにおける参照信号として、サウンディングに用いられるＳＲＳの例を説明する。移動局がサウンディングを行う場合、ＳＲＳシンボルがスロット内に分散配置されることが好ましい。ＳＲＳシンボルとは、ＳＲＳが配置されたＯＦＤＭシンボルである。以下では、時間領域におけるＳＲＳシンボルの配置について説明する。時間領域におけるＳＲＳシンボルの配置例を図３９に示す。図３９に示す例では、１スロット内に第１ＳＲＳシンボルおよび第２ＳＲＳシンボルの２つのＳＲＳシンボルが配置される。詳細には、第１ＳＲＳシンボルはスロットの最初のシンボルに配置され、第２ＳＲＳシンボルはスロットの８番目のシンボルに配置される。なお、シンボルの位置はＲＲＣなど上位層の制御を用いて決めてもよい。
ＲＲＣなどの上位層の制御情報は基地局から移動局に送信される。制御情報は、例えば、第１ＳＲＳシンボルの位置と、その後に配置されるＳＲＳシンボルの数あるいはスロット内のＳＲＳシンボルの数と、ＳＲＳシンボル同士の間隔とを示す。例えば、図３９に示す例では、第１ＳＲＳシンボルの位置は“１”、スロット内のＳＲＳシンボルの数は“２”、ＳＲＳシンボル同士の間隔は“６”となる。別例を図４０に示す。図４０に示す例では、記載を簡略化しているが、第１ＳＲＳシンボル〜第７ＳＲＳシンボルがスロットに含まれる。詳細には、時間領域においてＳＲＳシンボルが１シンボルおきに配置される。図４０に示す例では、第１ＳＲＳシンボルの位置は“１”、スロット内のＳＲＳシンボルの数は“７”、ＳＲＳシンボル同士の間隔は“１”となる。
なお、移動局は、ＳＲＳシンボル同士の間隔を“０”として、連続でＳＲＳシンボルを送信してもよい。ＳＲＳシンボルの間に間隔を設置する場合はビーム切り替えなどに時間を要する場合である。図３９および図４０に示す例において、スロット内のハッチングが施されていない区間では、データ、制御信号および参照信号のいずれかを送信してもよいし、いずれも送信しないようにしてもよい。この区間にデータ、制御信号などの他のシンボルを配置する場合は周波数利用効率が向上する。この区間に参照信号を配置する場合は１スロット内で送信可能なＳＲＳが増えるので、アンテナを切り替えてＳＲＳを送信し、移動局の各アンテナと基地局の間の伝送路の状態を観測する場合、１スロット内で観測できる伝送路すなわち移動局にて切り替えをできるアンテナの数が増える。
図３９および図４０に示す例では、１スロット内にＳＲＳシンボルを配置することとしたが、複数スロットにわたってＳＲＳシンボルを配置してもよい。例えば、ＳＲＳシンボルを配置する対象の単位を２スロットとしてもよい。複数スロットにわたってＳＲＳシンボルを分散配置することで、時間領域において変動するサウンディング中の平均化処理の精度が向上する。また、隣接するセルに移動する際に、ＳＲＳシンボルが時間軸上に分散されていることで、隣接する基地局へのハンドオーバ時に用いるＳＲＳの受信漏れなどを防ぐことができる。具体例を図４１に示す。図４１は、ＳＲＳシンボルを複数のスロットに配置する方法の一例を示す図であり、４ＳＲＳシンボルを２スロットに渡り配置する例を示す。図４１に示す例では、７シンボル間隔でＳＲＳシンボルを配置している。第１ＳＲＳシンボルおよび第２ＳＲＳシンボルは第１スロットに配置され、第３ＳＲＳシンボルおよび第４ＳＲＳシンボルは第２スロットに配置される。また、第１ＳＲＳシンボルは第１スロットの１番目のシンボルに配置され、第３ＳＲＳシンボルは第２スロットの３番目のＳＲＳシンボルに配置される。このように時間軸上で分散したＳＲＳシンボルを配置することにより、移動による伝送路の変動に対応したサウンディングを基地局が行う事が可能である。なお、図４１では、２スロットに渡りＳＲＳシンボルを配置する例を示したが、２スロット以上、例えば３スロットに渡る配置、４スロットに渡る配置としてもよい。隣り合うＳＲＳシンボルの間隔も図４１に示す７シンボル間隔に限らず、８、９、１０、１１、１２または１３シンボル間隔としてもよい。間隔の候補は事前に設定され、ＲＲＣ、ＭＡＣ−ＣＥ、ＤＣＩなどによって基地局から移動局に通知される。
なお、複数スロットに分散配置したＳＲＳシンボルの送信の周期はスロット単位あるいはシンボル単位で設定されてよい。あらかじめ決められた周期で送信されるＳＲＳはｐｅｒｉｏｄｉｃ ＳＲＳと呼ばれる。また、あらかじめ決められた時間区間のみにあらかじめ決められた周期で送信されるＳＲＳはｓｅｍｉｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ＳＲＳと呼ばれる。また、基地局によって送信指示が移動局に対して送られ、送信指示に従い移動局から一度だけ送信されるＳＲＳはａｐｅｒｉｏｄｉｃ ＳＲＳと呼ばれる。
前述のようなＳＲＳシンボルの配置の開始位置、ＳＲＳシンボルの間隔など、制御情報で示されるパラメタに従い配置される１ＳＲＳシンボルあるいは複数のＳＲＳシンボルは、ＳＲＳリソースとも称される。ＳＲＳリソースはビームの方向と紐付けてもよい。具体例を図４２に示す。図４２は、１スロットで４ＳＲＳシンボルを送信する場合のＳＲＳリソース（ＳＲＳシンボル）とビームの方向との紐付け方法の一例を示す。図４２に示す例では、第１ＳＲＳシンボル、第２ＳＲＳシンボル、第３ＳＲＳシンボルおよび第４ＳＲＳシンボルの４ＳＲＳシンボルを１スロットに配置している。また、この例では、４ＳＲＳシンボルを全て同じ方向のビーム＃１を用いて送信する。４ＳＲＳシンボルを同じビーム（ビーム＃１）で送信するため、第１ＳＲＳシンボル〜第４ＳＲＳシンボルが１ＳＲＳリソースを構成する。
基地局は、複数のＳＲＳリソースを組み合わせて生成した新しいＳＲＳ配置パターンを移動局に通知してもよい。図４３に示す例は、図４２に示す例と同様に１スロット内で４ＳＲＳシンボルを送る例であるが、図４３に示す例では各ＳＲＳシンボルをそれぞれ異なるビームを用いて別の方向に送信する。この場合、１ＳＲＳシンボルが１ＳＲＳリソースとなる。つまり、第１ＳＲＳシンボル、第２ＳＲＳシンボル、第３ＳＲＳシンボルおよび第４ＳＲＳシンボルは別々のＳＲＳリソースとして設定される。すなわち、図４３は、異なる４つのＳＲＳリソースを組み合わせた例を示す。図４４にさらに別の例を示す。図４４に示す例では、第１ＳＲＳシンボルおよび第２ＳＲＳシンボルをビーム＃１で送信する第１ＳＲＳリソースに設定し、第３ＳＲＳシンボルおよび第４ＳＲＳシンボルをビーム＃３で送信する第２ＳＲＳリソースに設定している。すなわち、図４４に示す例は、２つのＳＲＳリソースを組み合わせた例となる。一般的に、ビームＩＤはＳＲＩ（SRS Resource Indicator）を用いて示すことができる。
なお、１リソースで複数のビームの方向を示してもよい。この場合、ＳＲＩは複数のビームと紐付けられることになる。例えば、図４３に示す例は、第１ＳＲＳシンボル、第２ＳＲＳシンボル、第３ＳＲＳシンボルおよび第４ＳＲＳシンボルをそれぞれ別のＳＲＳリソースとして設定し、異なる４つのＳＲＳリソースを組み合わせた例となる。この場合、ＳＲＩは前述の４つのＳＲＳリソースと紐付けられる。すなわち、一つのＳＲＩで４方向のビームと紐付けることが可能となる。
なお、時間領域においてＳＲＳが頻繁に送られると、移動局間で干渉が発生する可能性がある。その場合、一部のＳＲＳの送信を中止するように基地局から移動局に向けて指示すればよい。すなわち、移動局同士でＳＲＳの送信タイミングが重ならないように基地局が設定すればよい。基地局は、例えば、スロット毎にＳＲＳシンボルの送信パターンを設定すればよい。図４５および図４６に例を示す。図４５は、ＳＲＳシンボルを４スロットに分散配置する例を示す。図４５に示す例では、１スロットで３ＳＲＳシンボルを送信する。このとき、基地局がスロット単位のＳＲＳ送信パターンを「１１０１」と設定して移動局に通知したとする。ここで、送信パターンを構成するビット列のうちの「１」は対応するスロットでのＳＲＳシンボルの送信を指示し、「０」は対応するスロットでのＳＲＳシンボルの送信停止を指示するものとする。また、各ビットの位置がスロットの位置に対応し、例えば１番目のビットが第１スロットに対応し、２番目のビットは第２スロットに対応する。この場合、移動局は、図４６に示すように、「０」が設定されている３番目のビットに対応する第３スロットではＳＲＳシンボルを送信しない。即ち、移動局は、４スロット単位の第３スロットではＳＲＳシンボルを送信しないパターンで、ＳＲＳシンボルを定期的に送信する。
時間領域におけるＳＲＳの配置について説明したが、次に、周波数領域におけるＳＲＳの配置について説明する。図３９、図４０および図４１のそれぞれに示す例において、ＳＲＳの周波数領域での配置を示していないが、以下で説明する通り、様々な配置を周波数領域で考慮してよい。なお、上述したように、ＳＲＳの系列に用いるＺａｄｏｆｆ Ｃｈｕ系列を生成する関数のパラメタには系列番号が含まれるが、スロット内のＳＲＳシンボルの位置の情報およびスロット内のＳＲＳシンボルの数の一方または双方を用いて系列番号を指定してもよい。
周波数領域において、すなわち、ＳＲＳを配置する１ＯＦＤＭシンボルにおいて、間隔を開けてＳＲＳを配置してもよい。図４７に配置例を示す。図４７は、１ＯＦＤＭシンボル内にＳＲＳを分散配置して１ＳＲＳシンボルを構成する例を示す。図４７に示す配置例では、１リソースブロック（ＲＢ：Resource Block）に相当する１２ＲＥ（Resource Element）に対してＳＲＳシンボルを分散配置している。図４７に示す配置例は、１ＯＦＤＭシンボルに対して、すなわち、１リソースブロックに対して、周波数領域でのＳＲＳ同士の間隔が１ＲＥとなるように各ＳＲＳを配置した構成である。なお、１ＲＥではなく複数のＲＥを開けてＳＲＳを周波数領域に配置してもよい。間隔を開けることで、複数のＳＲＳを周波数領域に配置する場合に、ＳＲＳ同士が周波数領域で干渉するのを防止できる。なお、このように１つ以上ＲＥの間隔を開けて周波数領域にＳＲＳを配置するパターンはｃｏｍｂパターンと呼ばれる。例えば、図４７に示す周波数および時間領域を用いて説明すると、第３シンボルにＳＲＳシンボルを配置し、第１ＲＥにＳＲＳを配置する。そして、第７ＲＥにＳＲＳを配置すると、第３シンボルにおけるＳＲＳの間隔は６ＲＥとなる。仮に、他の移動局が同じ第３シンボルにてＳＲＳを送信したい場合、第４ＲＥにＳＲＳを配置し、さらに第１０ＲＥにＳＲＳを配置することで、同じシンボルにて２ＳＲＳシンボルを配置でき、お互いに周波数上で干渉を施さない配置となる。
また、周波数領域において、オフセットを与えてもよい。例えば、図４８に示すように、１スロット内の第１ＳＲＳシンボルおよび第２ＳＲＳシンボルの２ＳＲＳシンボルを配置した場合に、第１ＳＲＳシンボルの周波数領域におけるオフセットと第２ＳＲＳシンボルにおける周波数領域のオフセットとを異なる値に設定してもよい。各ＳＲＳシンボルのオフセット値を異なる値とすることにより、各ＳＲＳシンボルにおけるＳＲＳの配置が互い違いとなる。これにより、異なるサブキャリアあるいはＲＥのサウンディングが可能となり、周波数領域において伝送路特性が変動する場合でも正確な伝送路情報を得ることが可能となる。また、ＳＲＳを同じ周波数に複数シンボルにわたって配置する場合、サウンディングの平均化に有効となる。なお、ＲＥを空けずにＳＲＳを周波数領域に配置することも可能である。この場合、ＳＲＳに直交符号を乗算して直交させてもよい。
また、移動局はＲＢ毎にＳＲＳを送信しなくてもよい。この場合のＳＲＳの配置例を図４９および図５０に示す。なお、周波数領域においてｃｏｍｂパターンを用いる事を想定する。まず、移動局は、ある時刻において、図４９に示ように各ＲＢにＳＲＳを配置して送信する。そして、次の時刻において、移動局は、図５０に示すように１ＲＢ毎にＳＲＳを配置して送信する。このようにＳＲＳの密度を変更しながら送信することで、異なる移動局から送信されるＳＲＳが周波数軸上で重なることを防ぐことができる。
なお、移動局は、アップリンクにおいてデータまたは制御情報の送信に用いるビームを選択する際に、ビームスイープなどを行い適切なビームの選択をやり直すのではなく、参照信号を送信する際に用いたビームを用いてデータまたは制御情報を送信してよい。一般的にはＳＲＳなどの参照信号を送信するビームをｒｅｆｅｒｅｎｃｅビーム、データおよび制御情報を送るビームをｔａｒｇｅｔビームと呼ぶが、ここでは簡略化のためこれらを区別せずに単にビームと表現する。移動局は、例えば、ＳＲＳを送る際に用いたビームを、データが含まれるＰＵＳＣＨを送信するビームとして使用してもよい。また、ＳＲＳを送信する際に用いたビームを、制御情報を含むＰＵＣＣＨを送信するビームとして使用してもよい。このように既に設定されているビームをデータまたは制御情報の送信に用いることで、すなわち、ＳＲＳとデータまたは制御情報とを紐付けて管理し、同じビームを使用して送信を行うことで、適切なビームの設定に必要な時間が短縮される。また、ビーム設定に必要な制御情報の削減も可能となる。具体的には、ＳＲＳと紐付けられる対象はＰＵＳＣＨおよびＰＵＣＣＨのＤＭＲＳとなる。使用するビームが同じであることは空間情報が同じであることを示す。例えば、３ＧＰＰにおいてＱＣＬ−Ｄが２つのビームの空間情報、すなわち送信方向が同等であることを示す。なお、ＳＲＳで送信する情報にＳＲＳの使い道などを含めてもよい。例えば３ＧＰＰにおいて、ｕｓａｇｅはｂｅａｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｃｏｄｅｂｏｏｋ，ｎｏｎＣｏｄｅｂｏｏｋ，ａｎｔｅｎｎａ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇの４種類がある。なお、紐付ける関係はＳｐａｔｉａｌＲｅｌａｔｉｏｎとも呼ばれ、ＳｐａｔｉａｌＲｅｌａｔｉｏｎＩｎｆｏと呼ばれるパラメタで関係すなわち紐付ける対象を示してもよい。
ビームの紐付けを行う際に、ＰＵＣＣＨおよびＰＵＳＣＨの送信用のビーム候補をＳＲＳの送信用のビームと紐付けてもよい。なお、ＰＵＣＣＨおよびＰＵＳＣＨの送信用のビームは、ＰＵＣＣＨおよびＰＵＳＣＨ向けのＤＭＲＳの送信用ビームとなる。ビーム候補をＳＲＳの送信に用いるリソースに付与された番号を用いて示してもよい。そして紐付けを行う際に、パネルの識別子も含めて紐付けしてもよい。前述の通り、明確な識別子ではなく、グループＩＤ、ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｓｅｔ ＩＤなどを用いて紐付けしてもよい。すなわち、ＰＵＣＣＨおよびＰＵＳＣＨの送信ビームの候補をＳＲＳの送信に用いたビームとする。前述の候補は基地局からＲＲＣなどで移動局に通知してもよく、基地局は、ビームの紐付けを設定する際に、ＭＡＣ−ＣＥ、ＤＣＩなどを用いて候補を移動局に通知してもよい。各候補はＳＲＳを送信するビームのビームＩＤあるいはＳＲＩに紐付けられる。移動局が移動した場合、移動局は送信するビームの方向を変える必要がある。つまり、送信ビームの切り替えを行う必要がある。基地局は、ＳＲＳの送信用のビームと、移動局が使用する送信ビームあるいは受信ビームとの紐付けを行う。
なお、ビームの紐付けは、ビームスイープと呼ばれる処理の結果に基づいて行う。ビームスイープでは、移動局が複数のビームを時間によって切り替えてＳＲＳを送信し、基地局が、ＳＲＳの送信に用いられた複数のビームそれぞれの受信電力などを観測し、受信電力が高いビームを選択し、選択したビームを移動局がデータおよび制御情報を送るビームとして設定する。例えば、３ＧＰＰにおいて、データはＰＵＳＣＨを用いて送信されるので、ＰＵＳＣＨに含まれるＤＭＲＳの送信用のビームの情報と、ビームスイープで選択したビームで送信するＳＲＳの情報とを紐付ける。制御情報を送信するビームとＳＲＳを送信するビームの情報とを紐付ける場合は、例えば、ＰＵＣＣＨに含まれるＤＭＲＳの送信用のビームの情報と、ビームスイープで選択したビームで送信するＳＲＳの情報とを紐付ける。ＳＲＳを送信するビームの情報としては、ＳＲＳを送信するビームのビームＩＤ、パネル番号などが該当し、基地局は、ＳＲＳを送信するビームの情報を移動局に送信する。移動局は、ＰＵＳＣＨを送る際に、ＳＲＳを送信するビームの情報を参照し、同じビームを用いてＰＵＳＣＨを基地局に送信する。
なお、移動局が複数のパネルからＳＲＳを送信する場合、基地局は、パネルごとにＳＲＳのビームを選択し、パネルごとに、ＰＵＳＣＨを送信するビームと、ＳＲＳを送信するビームとの紐付けを行ってよい。紐付けの結果を示す情報は、例えば、アップリンク用のＴＣＩ（Transmission Configuration Indication）に含め、ＤＣＩにて基地局から移動局に通知される。また、紐づけ処理を移動局が行ってもよい。この場合、移動局は、紐付けの結果を示す情報を、アップリンク用のＴＣＩに含めて基地局に送信する。
アップリンクの送信を定期的に行うようにする設定も可能である。アップリンク送信の周期はＲＲＣにて設定される。定期的な送信の開始は２種類の方法で制御が可能である。１つ目の方法では、定期送信が始まる時間を、スロット数などで示されるオフセットで通知する。この通知はＲＲＣにて行う。移動局は、ＲＲＣを受信した時間から指定されたオフセット後から定期的にデータまたは制御情報を送信する２つ目の方法では、定期送信の開始時間を、ダウンリンクの制御信号によって通知する。
前述のように、予めＰＵＳＣＨおよびＰＵＣＣＨの送信タイミングが基地局から移動局に通知される場合、ＰＵＳＣＨおよびＰＵＣＣＨの送信に用いるビームの情報の設定を更新可能とする。例えば、移動局が保持する、ＰＵＳＣＨおよびＰＵＣＣＨを送信するビームに設定されたビームの情報を上書きすることで更新を行う。具体的には、前述の方法にて基地局が指定した送信開始時刻よりも前に、移動局が、アップリンクで用いるビームの情報を書き換える。例えば、基地局がＤＣＩを用いて、ＰＵＳＣＨを送信するビームとＳＲＳを送信するビームとの紐付けを設定した後、設定されたＰＵＳＣＨの送信開始時刻よりも前に、基地局が再度ＤＣＩを送信し、ＰＵＳＣＨを送信するビームの紐付け対象を変えてもよい。すなわち、後から受信したＤＣＩに設定されている情報に基づいてビームの紐付け処理を行うように決めておけば、移動局は、ビームの紐付け結果を示す情報を２回受信しても、後に受信した情報に従い、データまたは制御情報の送信に用いるビームを選択できる。具体例を図５１に示す。図５１に示す例において、空間情報はビームの紐付け状態を示す。図に示すように、ＲＲＣにより空間情報およびアップリンクの送信タイミングが設定されるが、その後、ＤＣＩにより空間情報が更新される。この場合、移動局は、ＤＣＩにより更新された設定に従ってアップリンクの送信を行う。また、図５２に示すように、ＲＲＣにより空間情報およびアップリンクの送信タイミングが設定された後、ＤＣＩにより２回、空間情報を更新することも可能である。このように空間情報を書き換えるように設定できれば、例えば、移動局の移動によりビームの送信方向が変わったときに、空間情報を更新し、使用するビームを更新することが可能となる。
なお、１スロット内で多くのＳＲＳシンボルを送る場合、移動局が基地局より指示され、送信するＰＵＳＣＨやＰＵＣＣＨと衝突する可能性がある。衝突とは、ＳＲＳとＰＵＳＣＨやＰＵＣＣＨなどの他のチャネルが配置される時間および周波数領域が重なることである。なお時間領域において重なるシンボルは一部でも重なった場合は衝突として扱う。例えば、ＳＲＳシンボルがスロット内の１０番目から１４番目まで配置され、ＰＵＣＣＨシンボルが同じスロット内の１番目から１１番目まで配置されることが基地局によりスケジューリングされた場合、衝突とする。なお周波数領域において、ＰＵＣＣＨやＰＵＳＣＨが配置されたＲＥとＳＲＳが配置されたＲＥが重なった場合、衝突と定義する。
周波数領域で重ならず、時間領域のみでＰＵＣＣＨあるいはＰＵＳＣＨの配置とＳＲＳが重なった場合、本実施の形態にて説明する形態が適用されても良い。ＰＵＣＣＨやＰＵＳＣＨなど他のチャネル送信周期が決まっている場合、ａｐｅｒｉｏｄｉｃ ＳＲＳなど、移動局あるいは基地局からの要求に応じて移動局が送信する場合、他のチャネルとＳＲＳシンボルが衝突する可能性が高まる。ＳＲＳは前述の通り、上りリンクの伝送路の状況を基地局が調べるためのサウンディングに用いられるため、移動局から送信されない場合、通信品質が劣化する。一方、ＰＵＣＣＣＨにはＡＣＫやＮＡＣＫ，ＣＳＩ ｒｅｐｏｒｔなど制御関連の情報が含められ、ＰＵＳＣＨにはデータが含められるので、優先順位を決める場合、ＳＲＳの使用用途やＰＵＣＣＨあるいはＰＵＳＣＨの中身に応じて、決める必要もある。そのため、優先順位を授け、ＳＲＳシンボルあるいはＰＵＳＣＨおよびＰＵＣＣＨを送信するか選択しても良い。ＰＵＣＣＨあるいはＰＵＳＣＨをＳＲＳよりも優先して送信してもよい。
なお、本実施の形態において、他のチャネルとはＰＵＳＣＨあるいはＰＵＣＣＨを指す。例えば、他のチャネルと時間領域上で重なるＳＲＳシンボルを送信せずに、他のチャネルと重ならないＳＲＳシンボルのみを送信しても良い。要するに、本来スケジューリングされたＳＲＳの一部のみを送信するようにする。また、他のチャネルがＳＲＳと衝突した場合、そのスロットにおいて送信するはずの全てのＳＲＳシンボルを送信せず、他のチャネルの送信を優先してよい。
なお、前述の通り、１４ＳＲＳシンボルが１スロット内に配置された場合、基地局側が１シンボルあたり高密度のＳＲＳシンボルを用いて伝送路の状態を調べたい可能性がある。その場合、ＳＲＳシンボルと他のチャネルの優先順位を決める際に、ＳＲＳシンボル数に応じて決めても良い。例えば、１スロット内で１４シンボルのＳＲＳを送る場合、基地局は高精度で伝送路の状態を測定するため、あるいは基地局から離れた移動局向けに設定することが考えられる。すなわち、１スロット内に１４シンボルが配置された場合のみ、ＳＲＳを優先して送って良い。また、ＳＲＳの周期の種類、例えば、ｐｅｒｉｏｄｉｃ，ｓｅｍｉ−ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ，あるいはａｐｅｒｉｏｄｉｃによって優先順位を決めても良い。また、ＰＵＣＣＨあるいはＰＵＳＣＨに含まれた情報あるいは使用用途によって決めても良い。また、規格で決められた閾値よりも多いＳＲＳシンボル数が１スロット内で設定された場合、ＳＲＳシンボルを優先して送っても良い。例えば、Ｘを整数とし、１スロット内のＳＲＳシンボル数がＸシンボルであり、ＳＲＳシンボルと他のチャネルが衝突した場合、優先順位により、ＳＲＳあるいは他のチャネルを優先して送ることを規格化しても良い。
移動局は規格において決められた優先順位に従い、ＳＲＳあるいは他のチャネルを優先して送っても良い。または前述の設定が実施された場合、移動局はそのスロットに他のチャネルが設定されないことを想定しても良い。例えば、１スロットに１４シンボルのＳＲＳが設定された場合、移動局は他のチャネルが前述のスロット内にスケジューリングされることを想定しなくても良い。規格にて前述の閾値を設定する理由は、１スロット内で一定以上のＳＲＳシンボル数が設置された場合、ＰＵＳＣＨあるいはＰＵＣＣＨの配置場所が無くなるからである。
なお、前述の通り、ＳＲＳと他のチャネルが衝突した場合、ＳＲＳあるいは他のチャネルの送信タイミングを延期しても良い。延期させる時間は規格にて決められ、スロットあるいはシンボル単位で設定してよい。すなわち、送信が延期されたＳＲＳあるいは他のチャネルは現在のスロットより規格で決められたスロット数あるいはシンボル数後に送信される。例えばＹを整数とし、衝突が生じた場合、ＳＲＳあるいは他のチャネルをＹスロット後に送るように規格にて決めても良い。また、ＳＲＳのユースケースに応じて衝突のルールを決めても良い。例えば、ＳＲＳの使用用途を示す上位パラメタであるｕｓａｇｅはｂｅａｍＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｃｏｄｅｂｏｏｋ，ｎｏｎＣｏｄｅｂｏｏｋ，ａｎｔｅｎｎａ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇが規格化されている。その他に測位向けなど、前述のｕｓａｇｅにて規格化されている使用用途に基づいて、他のチャネルとの優先順位を決めても良い。
このように、ＳＲＳあるいは他のチャネルが衝突した場合に優先順位を決めて送信するか否か判断することで、ハンドオーバ、あるいは移動局向けの正確なビームマネージメント、あるいはＳＲＳの用途に応じた通信が可能となり、通信品質の劣化を防ぐことが可能となる。また、上記の衝突に対する処理は複数のスロットに渡ってＳＲＳが配置される場合にも適用されても良い。
本実施の形態にかかる移動局の構成は、図１０に示す実施の形態５にかかる移動局の構成と同様である。本実施の形態にかかる移動局は、図１０に示す信号受信部２１において基地局から送信された制御信号を受信し、制御情報抽出部２６が制御信号から抽出した制御情報に基づいて、送信信号生成部３１、信号送信部３２、無線送信制御部３３および送信制御部３６といった、送信動作を担う各処理部が、複数パネルを用いた送信を行う。
実施例では、図２，図５等の基地局でアンテナ部は各々アレイアンテナを有していると記載している。基地局装置の実装形態としてはアンテナ部とアレイが一体的に分離不可能に形成されていても、分離可能、あるいは例えばアンテナを装置から分離可能になっていてもよい。また、アンテナ部及びアレイアンテナの構成要素が複数の装置に分散配置されていてもよく、実施の形態の構成に限定されない。また、図２，図５等の基地局で送信信号生成部が生成するベースバンド信号は、基地局装置の実装形態としてはアナログ信号でも、デジタル信号でも、送信信号生成用の情報（データ）でも、それらの混在でもよく、実施の形態の構成に限定されない。図２，図５等の基地局でアンテナ部に含まれないブロック（構成要素、機能）は、基地局装置の実装形態としては図のように集中的に処理（一括処理）する構成でも、複数のアンテナ部に対応して分散処理する構成でもよく、実施の形態の構成に限定されない。さらに、図２，図５等の基地局で複数のアンテナ部に含まれないブロック（構成要素、機能）は、基地局装置の実装形態としては図のようにアンテナ部と独立であっても、一部のアンテナ部に集約して含まれていても、複数のアンテナ部に分散配置されていてもよい。また、図においてアンテナ部のみに含まれている構成要素をアンテナ部以外に配置してもよく、実施の形態の示された分割の仕方に限定されない。また、図２，図５等に記載の複数のアンテナ部と図１９等の複数のアレーアンテナとの関係として、基地局装置に実装する際の形態としては、例えば図２の２つのアンテナ部を図１９の２つのアレイアンテナ側に１個ずつ配置する、１つのアレイアンテナ側に２つ配置する、など各種の実装形態が可能である。図１８，図１９の各アレイアンテナを束ねる装置は、図２，図５等の基地局で複数のアンテナ部に含まれないブロックを含む装置を表しているが、一例であり，実施の形態の構成を制限するものではない。
図２４，図２５のハードウェアは、基地局毎に有していても、複数の基地局で一部あるいは全部を共有していても、基地局以外の装置(例：例えばいわゆる通信システムのコアネットワークの装置）と一部あるいは全部を共通で有していてもよい。また、ハードウェアと構成要素および機能とを、例えば通信サービスの種類や品質によって変更可能に構成してもよい。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
１，１ａ，１ｂ，１ｃ 基地局、２ 移動局、１１，１１ｂ 候補ビームグループ化部、１２，２８ 記憶部、１３，１３ｂ ビーム設定部、１４ ビーム情報生成部、１５，１５ｂ，３１ 送信信号生成部、１６ フィードバック情報抽出部、１７，１７ｂ，２３ 受信信号生成部、１８−１，１８ａ−１，１８ｂ−１，１８−２，１８ａ−２，１８ｂ−２ アンテナ部、１９，８１ ビーム制御部、２１，８４ 信号受信部、２２，８５ 無線受信制御部、２４ 受信信号測定部、２５ ビーム情報抽出部、２６ 制御情報抽出部、２７ 情報処理部、２９ ビーム選択部、３０ 選択ビーム情報生成部、３２，８３ 信号送信部、３３，８２ 無線送信制御部、３４，４６ 受信制御部、３５，４１ 上位層処理部、３６，４２ 送信制御部、４３ ウエイト生成部、４４ アンテナマッピング部、４５ アンテナデマッピング部、８０ アンテナポート部、１００ 無線通信システム。

Claims (20)

  1. それぞれが複数のビームを形成可能な複数のアンテナ部と、
    前記複数のアンテナ部が形成可能な各ビームを、各ビームを形成するアンテナ部に基づいてグループ分けするグループ化部と、
    前記複数のアンテナ部が形成するビームの識別情報および当該ビームが属するグループを示すグループ情報を含む送信信号を生成し、生成した送信信号を当該送信信号に含まれるビームの識別情報に対応するビームを形成するアンテナ部へ出力する送信信号生成部と、
    を備えることを特徴とする送信装置。
  2. 前記グループ化部は、同じアンテナ部で形成されるビームが同じグループとなるようグループ分けを行う、
    ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
  3. 前記複数のアンテナ部の中に、異なる位置に設けられたアンテナ部が存在する場合、
    前記グループ化部は、異なる位置に設けられたアンテナ部が形成するビームが異なるグループとなるようグループ分けを行う、
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の送信装置。
  4. 前記複数のアンテナ部の中に、通信相手から見た方向の誤差が予め定められたしきい値以下のアンテナ部が存在する場合、
    前記グループ化部は、前記誤差が前記しきい値以下の各アンテナ部が形成する各ビームが同じグループとなるようグループ分けを行う、
    ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の送信装置。
  5. 前記グループ化部は、同じアンテナ部で形成される各ビームを、ビームを形成するアンテナ部からの距離が予め定められた値以下のエリアに向けて形成されるビームと、前記距離が前記予め定められた値よりも大きいエリアに向けて形成されるビームとが異なるグループとなるようグループ分けを行う、
    ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
  6. 前記グループ化部は、少なくとも１つの前記アンテナ部の設置位置が変化するか、前記アンテナ部の数が変化した場合に、前記グループ分けを再度行う、
    ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の送信装置。
  7. 前記アンテナ部は、セルサーチ用の第１のビームおよび前記第１のビームよりも幅が狭くかつ高利得な第２のビームを形成可能であり、
    前記グループ化部は、前記第１のビームおよび前記第２のビームのそれぞれについてグループ化を行う、
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の送信装置。
  8. 前記送信信号生成部は、前記セルサーチの結果に基づいて、前記第２のビームの中の一部の第２のビームで送信する送信信号を生成する、
    ことを特徴とする請求項７に記載の送信装置。
  9. 前記複数のアンテナ部のそれぞれがビームを形成する動作を一括制御するビーム制御部、
    を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の送信装置。
  10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の送信装置が送信する信号を受信する受信装置であって、
    前記ビームの識別情報および前記グループ情報を含む信号を受信する信号受信部と、
    前記信号受信部が受信した信号に含まれる前記グループ情報に基づいて、前記送信装置との通信で使用するビームを選択するビーム選択部と、
    前記ビーム選択部による選択結果を前記送信装置へフィードバックするための信号を生成するフィードバック信号生成部と、
    を備えることを特徴とする受信装置。
  11. 請求項１から９のいずれか１項に記載の送信装置と、
    前記送信装置が送信する信号を受信する受信装置と、
    を備えることを特徴とする無線通信システム。
  12. 前記受信装置は、
    前記ビームの識別情報および前記グループ情報を含む信号を受信する信号受信部と、
    前記信号受信部が受信した信号に含まれる前記グループ情報に基づいて、前記送信装置との通信で使用するビームを選択するビーム選択部と、
    前記ビーム選択部による選択結果を前記送信装置へフィードバックするための信号を生成するフィードバック信号生成部と、
    を備えることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
  13. 請求項１から９のいずれか１項に記載の送信装置を備える複数の基地局と、
    請求項１０に記載の受信装置を備える移動局と、
    を備え、
    前記移動局は、前記複数の基地局の中の接続中の基地局である第１の基地局とは異なる第２の基地局の１つ以上から送信される前記ビームの識別情報および前記グループ情報を受信するとともに、前記第２の基地局が送信する参照信号の受信品質を測定し、前記参照信号の受信品質と、前記参照信号の送信に用いられたビームの識別情報およびグループ情報とを前記第１の基地局へフィードバックし、
    前記第１の基地局は、前記移動局からフィードバックされた前記受信品質と、前記ビームの識別情報および前記グループ情報とに基づいて前記移動局のハンドオーバ先の基地局を選択する、
    ことを特徴とする無線通信システム。
  14. 前記移動局は、前記第２の基地局が前記ビームを変更しながら送信した各参照信号の受信品質を測定し、同じグループのビームから送信された参照信号の受信品質が同じグループとなるよう各前記受信品質をグループ化し、受信品質のグループのそれぞれから１つ以上の受信品質を選択し、選択した各受信品質と、選択した各受信品質の測定に用いた各参照信号を送信したビームの識別情報と、選択した各受信品質の測定に用いた各参照信号を送信したビームが属するグループのグループ情報とを前記第１の基地局へフィードバックする、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信システム。
  15. 前記第１の基地局は、前記ハンドオーバ先として選択した基地局であるハンドオーバ先基地局に対し、前記移動局からフィードバックされた前記グループ情報を送信し、前記ハンドオーバ先基地局への初期アクセスで前記ハンドオーバ先基地局が使用するビームの識別情報を前記移動局へ送信するとともに、前記ハンドオーバ先基地局へのハンドオーバを前記移動局に指示し、
    前記移動局は、前記第１の基地局から受信した識別情報に基づいて、前記ハンドオーバ先基地局へのハンドオーバの初期アクセスを実行する、
    ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の無線通信システム。
  16. 前記移動局は、前記第１の基地局から送信される前記ビームの識別情報および前記グループ情報を受信するとともに、前記第１の基地局が送信する参照信号の受信品質を測定し、前記参照信号の受信品質と、前記参照信号の送信に用いられたビームの識別情報およびグループ情報とを前記第１の基地局へフィードバックし、
    前記第１の基地局は、前記移動局からフィードバックされた、前記第１の基地局が送信した参照信号の受信品質と、前記第１の基地局が前記参照信号の送信に用いたビームの識別情報およびグループ情報とに基づいて、前記移動局との通信で使用するビームを切り替える際の切り替え先のビームを決定する、
    ことを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
  17. 請求項１から９のいずれか１項に記載の送信装置を備える複数の基地局と、
    請求項１０に記載の受信装置を備える移動局と、
    を備え、
    前記移動局は、前記複数の基地局の中の接続中の基地局である第１の基地局から送信される前記ビームの識別情報および前記グループ情報を受信するとともに、前記第１の基地局が送信する参照信号の受信品質を測定し、前記参照信号の受信品質と、前記参照信号の送信に用いられたビームの識別情報およびグループ情報とを前記第１の基地局へフィードバックし、
    前記第１の基地局は、前記移動局からフィードバックされた、前記第１の基地局が送信した参照信号の受信品質と、前記第１の基地局が前記参照信号の送信に用いたビームの識別情報およびグループ情報とに基づいて、前記移動局との通信で使用するビームを切り替える際の切り替え先のビームを決定する、
    ことを特徴とする無線通信システム。
  18. 前記移動局は、前記基地局との通信で使用する複数のビームを形成可能な複数のアレイアンテナを備え、前記複数のアレイアンテナが形成可能な各ビームを、前記複数のアレイアンテナそれぞれの設置位置に基づいてグループ化し、前記複数のアレイアンテナが形成するビームの識別情報および当該ビームが属するグループを示すグループ情報を前記基地局へ送信する、
    ことを特徴とする請求項１３から１７のいずれか１項に記載の無線通信システム。
  19. それぞれが複数のビームを形成可能な複数のアンテナ部を備える送信装置を制御する制御回路であって、
    前記複数のアンテナ部が形成可能な各ビームを、各ビームを形成するアンテナ部に基づいてグループ分けするグループ化ステップと、
    前記複数のアンテナ部が形成するビームの識別情報および当該ビームが属するグループを示すグループ情報を含む送信信号を生成し、生成した送信信号を当該送信信号に含まれるビームの識別情報に対応するビームを形成するアンテナ部へ出力する送信信号生成ステップと、
    を前記送信装置に実行させることを特徴とする制御回路。
  20. それぞれが複数のビームを形成可能な複数のアンテナ部を備える送信装置を制御するプログラムを記憶する記憶媒体であって、
    前記プログラムは、
    前記複数のアンテナ部が形成可能な各ビームを、各ビームを形成するアンテナ部に基づいてグループ分けするグループ化ステップと、
    前記複数のアンテナ部が形成するビームの識別情報および当該ビームが属するグループを示すグループ情報を含む送信信号を生成し、生成した送信信号を当該送信信号に含まれるビームの識別情報に対応するビームを形成するアンテナ部へ出力する送信信号生成ステップと、
    を前記送信装置に実行させることを特徴とする記憶媒体。
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