WO2012093685A1

WO2012093685A1 - 無線通信システム、基地局装置、端末装置、および、無線通信方法

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Publication number: WO2012093685A1
Application number: PCT/JP2012/050081
Authority: WO
Inventors: 俊明亀野; 大島　章; 勝利石倉; 義男今野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-01-06
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2013-07-06

Abstract

　無線通信システムは、無線信号を生成するための送信部を複数含む基地局装置と、無線信号を生成するための送信部を複数含む端末装置と、基地局装置と端末装置との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて、基地局装置の複数の送信部および端末装置の複数の送信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式を決定する通信方式決定手段とを有する。

Description

無線通信システム、基地局装置、端末装置、および、無線通信方法

　本発明は、複数の通信方式を選択可能な無線通信システム、基地局装置、端末装置、および、無線通信方法に関する。

　現在、３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ）は、次世代通信方式である、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：（第３世代の）長期進化）について仕様化を進めている。さらに、ＬＴＥを発展させた規格であるＬＴＥ－Ａ（ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ）についても仕様化の検討が行われている。

　ＬＴＥ－Ａでは、ＬＴＥに比較してより高速かつ大容量の通信を実現することが要求されている。そのため、ＬＴＥ－Ａは、ＬＴＥに比較してより広帯域な周波数範囲をサポートすることとされている。現在までの検討によれば、ＬＴＥの最大送信帯域幅が２０ＭＨｚであるのに対して、ＬＴＥの最大送信帯域幅を１００ＭＨｚまで拡張されることとされている。

　しかしながら、世界各国の電波利用状況を鑑みると、連続した広帯域の周波数範囲をＬＴＥ－Ａ用として確保することは容易ではない。また、ＬＴＥとのバックワード・コンパチビリィティ（後方互換性）を可能な限り維持する必要もある。そこで、キャリア・アグリゲーション（Ｃａｒｒｉｅｒ　ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）という無線通信技術の導入が検討されている。このキャリア・アグリゲーションでは、ＬＴＥの最大送信帯域幅である２０ＭＨｚに相当するコンポーネントキャリアを複数まとめて利用することで、最大送信帯域幅を１００ＭＨｚまで拡張する。これにより、基地局装置と端末装置との間で高速かつ大容量の通信を実現する。なお、このキャリア・アグリゲーションについては、３ＧＰＰ　ＲＡＮ１＃５３ｂ会合にて合意された（非特許文献１の５章参照）。

　一方、高速かつ大容量の通信を実現する別の方法として、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）という、送信側および受信側の双方が複数のアンテナを組合せる無線通信技術が検討されている。このＭＩＭＯについては、ＬＴＥにおいて採用されるとともに、ＬＴＥ－Ａにおいても継続して検討されている（非特許文献１の６章および７章参照）。

　ＭＩＭＯにおいては、送信側は送信データを複数のデータ列（以下「ストリーム」とも称す。）に分け、それぞれのストリームを同一の周波数帯域の無線信号に変調するとともに、複数のアンテナを使用してそれぞれを受信側へ並列的に送信する。受信側では、複数のアンテナを用いて複数の無線信号を同時に受信するとともに、伝搬路の特性に応じた行列演算を行うことで、送信されたデータを復元する。このように、ＭＩＭＯでは、同一の周波数帯域を利用して複数の信号を並列的に送信するので、通信速度を向上させても、キャリア・アグリゲーションとは異なり、占有する周波数帯域は増加しない。但し、ＭＩＭＯを利用することで、アンテナや増幅器などを含む物理的な送受信回路がより多く必要となる。

３ＧＰＰ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｌ　Ｐａｒｔｎｅｒｓ，"３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｅｖｏｌｖｅｄ　Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ　Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　（Ｅ－ＵＴＲＡ）；Ｆｕｒｔｈｅｒ　ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　Ｅ－ＵＴＲＡ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｌａｙｅｒ　ａｓｐｅｃｔｓ　（Ｒｅｌｅａｓｅ　９）"，３ＧＰＰ　ＴＳ　３６．８１４　Ｖ９．０．０　（２０１０－０３），Ｓｅｃｔｉｏｎ　５，６　ａｎｄ　７

　将来のＬＴＥ－Ａ方式に対応した端末装置を考慮した場合、上述のような技術背景に従えば、キャリア・アグリゲーションおよびＭＩＭＯの両方の通信方式に対応した端末装置を実現する必要があると予想される。

　しかしながら、現時点では、キャリア・アグリゲーションおよびＭＩＭＯの両方の通信方式に対応した端末装置についての具体的な構成やクラス規定については、規格上、明確にはなっていない。

　そこで、本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の通信方式を選択可能な無線通信システムにおいて、通信方式を適切に選択して通信を行うことのできる無線通信システム、基地局装置、端末装置、および、無線通信方法を提供することである。

　本発明のある局面に従う無線通信システムは、無線信号を生成するための送信部を複数含む基地局装置と、無線信号を生成するための送信部を複数含む端末装置と、基地局装置と端末装置との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて、基地局装置の複数の送信部および端末装置の複数の送信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式を決定する通信方式決定手段とを有する。

　好ましくは、通信方式決定手段は、基地局装置の送信部のうち第１の送信部が第１の周波数帯域の無線信号を送信するとともに、基地局装置の送信部のうち第２の送信部が第２の周波数帯域の無線信号を送信する第１の通信方式と、同一の周波数帯域において、第１および第２の送信部がそれぞれ第１および第２の無線信号を送信する第２の通信方式との間で、通信方式を選択する。

　あるいは好ましくは、通信方式決定手段は、端末装置の送信部のうち第１の送信部が第１の周波数帯域の無線信号を送信するとともに、端末装置の送信部のうち第２の送信部が第２の周波数帯域の無線信号を送信する第１の通信方式と、同一の周波数帯域において、第１および第２の送信部がそれぞれ第１および第２の無線信号を送信する第２の通信方式との間で、通信方式を選択する。

　あるいは好ましくは、通信方式決定手段は、基地局装置の送信部および端末装置の送信部に対して、キャリア・アグリゲーション方式およびＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）方式のいずれかを設定する。

　好ましくは、通信方式決定手段は、さらに、端末装置のチャネル品質報告に基づいて、通信方式を決定する。

　好ましくは、通信方式決定手段は、端末装置の接続要求に応答して、通信方式を決定する。

　さらに好ましくは、接続要求は、端末装置がサポートしている通信方式の情報、および、送信を要求するデータ量の少なくとも一方を含む。

　好ましくは、通信方式決定手段は、選択した通信方式を、報知チャネル、下り共通チャネル、下り個別チャネルのいずれか１つを用いて、基地局装置から端末装置へ通知する。

　この発明の別の局面に従えば、無線信号を生成するための送信部を複数含む端末装置と通信可能な基地局装置を提供する。基地局装置は、無線信号を受信するための複数の受信部と、基地局装置と端末装置との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて、複数の送信部および複数の受信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式を決定する通信方式決定手段と、決定された通信方式に従って、複数の送信部の動作を設定するための情報を端末装置へ送信するとともに、複数の受信部の動作を設定する設定手段とを含む。

　この発明のさらに別の局面に従えば、無線信号を受信するための受信部を複数含む端末装置と通信可能な基地局装置を提供する。無線信号を生成するための複数の送信部と、基地局装置と端末装置との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて、複数の送信部および複数の受信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式を決定する通信方式決定手段と、決定された通信方式に従って、複数の受信部の動作を設定するための情報を端末装置へ送信するとともに、複数の送信部の動作を設定する設定手段とを含む。

　この発明のさらに別の局面に従えば、無線信号を受信するための受信部を複数含む基地局装置と通信可能な端末装置を提供する。端末装置は、無線信号を生成するための複数の送信部と、基地局装置と端末装置との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて、複数の送信部および複数の受信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式を決定する通信方式決定手段と、決定された通信方式に従って、複数の受信部の動作を設定するための情報を基地局装置へ送信するとともに、複数の送信部の動作を設定する設定手段とを含む。

　この発明のさらに別の局面に従えば、無線信号を生成するための送信部を複数含む基地局装置と通信可能な端末装置を提供する。端末装置は、無線信号を受信するための複数の受信部と、基地局装置と端末装置との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて、複数の送信部および複数の受信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式を決定する通信方式決定手段と、決定された通信方式に従って、複数の送信部の動作を設定するための情報を基地局装置へ送信するとともに、複数の受信部の動作を設定する設定手段とを含む。

　この発明のさらに別の局面に従えば、基地局装置と端末装置との間での無線通信方法を提供する。ここで、基地局装置および端末装置の各々は、無線信号を生成するための送信部を複数含む。無線通信方法は、基地局装置と端末装置との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報を取得するステップと、基地局装置の複数の送信部および端末装置の複数の送信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式を決定するステップと、決定された通信方式に従って、基地局装置の複数の送信部の動作を設定するステップと、決定された通信方式に従って、端末装置の複数の送信部の動作を設定するステップとを含む。

　本発明によれば、複数の通信方式を選択可能な無線通信システムにおいて、通信方式を適切に選択して通信を行うことができる。

キャリア・アグリゲーションの概念を示す模式図である。ＭＩＭＯの概念を示す模式図である。本発明の実施の形態に従う通信システムにおいて使用される周波数帯域の割当て例を示す模式図である。本実施の形態に従う無線通信システムの構成を示す模式図である。本実施の形態に従う無線通信システムの構成を示す模式図である。本発明の実施の形態に従う通信システムにおいて利用される端末装置のブロック図である。本発明の実施の形態に従う通信システムにおいて利用される基地局装置のブロック図である。本発明の実施の形態に従う通信システムにおける周波数／空間利用の判断方法を説明するための図である。本発明の実施の形態に従う通信システムにおいて利用される基地局装置での処理手順を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に従う通信システムにおいて利用される基地局装置での処理手順を示すシーケンス図である。

　本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

　＜１．概要＞
　本実施の形態に従う無線通信システムは、複数の通信方式（典型的には、キャリア・アグリゲーションとＭＩＭＯ）を適切に選択することで、要求されるデータ量に応じて適切なスループットを実現することを目的としている。このように複数の通信方式を選択するために、各通信方式に対応する専用回路を端末装置に実装するような構成も想定されるが、互いに独立した専用回路を実装すると、回路規模が大きくなってしまい、また、消費電力が不要に増加するといった課題が生じ得る。

　そこで、本実施の形態に従う無線通信システムにおいては、共通の回路を採用するとともに、選択された通信方式に応じて、回路の動作を適切に設定することで、回路規模の拡大や消費電力の増大といった事態を生じることなく、基地局装置と端末装置との間で適切なスループットを実現する。

　＜２．キャリア・アグリゲーション＞
　まず、図１を参照して、キャリア・アグリゲーションについて説明する。図１は、キャリア・アグリゲーションの概念を示す模式図である。図１には、一例として、端末装置１００と基地局装置２００との間でキャリア・アグリゲーションを利用して通信が行われている一例を示す。より具体的には、基地局装置２００から端末装置１００へは、２つのダウンリンク（Ｄｏｗｎ　Ｌｉｎｋ；下り回線、以下「ＤＬ」とも記す。）のコンポーネントキャリア（Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　Ｃａｒｒｉｅｒ；以下「ＣＣ」とも記す。）を用いてデータが送信され、端末装置１００から基地局装置２００へは、２つのアップリンク（Ｕｐ　Ｌｉｎｋ；上り回線、以下「ＵＬ」とも記す。）のコンポーネントキャリア（ＣＣ）を用いてデータが送信される例が示される。３ＧＰＰの規格によれば、各コンポーネントキャリアの帯域幅は、２０ＭＨｚ以下に設定される。

　ＬＴＥおよびＬＴＥ－Ａでは、周波数分割多重（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ：ＦＤＤ）方式および時間分割多重（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ：ＴＤＤ）方式をサポートすることになっているが、図１には、ＦＤＤ方式の例を示す。ＦＤＤ方式を採用した場合には、ダウンリンクコンポーネントキャリアおよびアップリンクコンポーネントキャリアに対して、それぞれ異なる周波数が割当てられる。すなわち、ダウンリンク（基地局装置２００から端末装置１００）でのデータ送信およびアップリンク（端末装置１００から基地局装置２００）でのデータ送信のデータ送信は、互いに異なる周波数の無線信号を用いて行われる。

　また、図１には、連続した周波数帯域ではなく、離散的に割当てられた複数の周波数帯域（バンドＩおよびバンドＩＩ）のそれぞれにおいて、コンポーネントキャリアが設定される。すなわち、バンドＩにおいて、ダウンリンクコンポーネントキャリアおよびアップリンクコンポーネントキャリアが割当てられるとともに、バンドＩＩにおいて、別のダウンリンクコンポーネントキャリアおよびアップリンクコンポーネントキャリアが割当てられる。

　このように利用可能な周波数帯域は、各国の電波行政などに従ってシステム的に規定される。例えば、バンドＩとしては、２ＧＨｚ帯（アップリンク：１９２０ＭＨｚ－１９８０ＭＨｚ／ダウンリンク：２１１０ＭＨｚ－２１７０ＭＨｚ）が用いられ、バンドＩＩとしては、８００ＭＨｚ帯（アップリンク：８２４ＭＨｚ－８４９ＭＨｚ／ダウンリンク：８６９ＭＨｚ－８９４ＭＨｚ）が用いられる。

　なお、周波数に応じて無線信号の伝搬特性や減衰特性は異なるので、上述のような互いに異なる複数の周波数帯域を用いた場合には、同一の基地局装置２００がカバーするセル範囲も異なったものとなり得る（図１に示す「バンドＩセル」と「バンドＩＩセル」）。

　＜３．ＭＩＭＯ＞
　次に、図２を参照して、ＭＩＭＯについて説明する。ＭＩＭＯは、送信側および受信側にそれぞれ複数のアンテナを設けて、送信データを複数のアンテナから並列的に伝送するという方式である。このとき、それぞれのアンテナからは、同一の周波数帯域（システムで利用可能ないずれかのバンド）の無線信号が同一時間に送信される。なお、送信側および受信側に設けるアンテナの数は同数である必要はなく、送信側にＭ本のアンテナを設け、受信側にＮ本のアンテナを設けるような構成を採用することができる。このような構成をＭ×ＮのＭＩＭＯとも称する。

　図２は、ＭＩＭＯの概念を示す模式図である。図２には、典型的な構成として、送信側に２本のアンテナを設けるとともに、受信側に２本のアンテナを設けた２×２ＭＩＭＯの例を示す。

　図２に示すように、送信側では、送信データをアンテナの数（図２に示す例では２本）に応じて分割するとともに、それぞれ分割されたデータ（送信シンボル）を対応する送信部（送信部１および２）において変調することで、分割されたデータにそれぞれ対応する複数の無線信号（ストリーム）を生成する。そして、この生成されたストリームを対応するアンテナからそれぞれ並列に送信する。

　これに対して、受信側では、送信側のそれぞれのアンテナからの無線信号（ストリーム）を複数のアンテナで並列に受信するとともに、それぞれのアンテナで受信された無線信号（ストリーム）に対して伝搬路の特性に応じた行列演算を行うことで、受信データとして出力する。

　この行列演算について説明すると、送信側において、送信アンテナＴｘ１から無線信号ｓ１が送信され、送信アンテナＴｘ２から無線信号ｓ２が送信されたとする。一方、受信側において、受信アンテナＲｘ１で無線信号ｒ１が受信され、受信アンテナＲｘ２で無線信号ｒ２が受信されたとする。このとき、送信アンテナＴｘｉから受信アンテナＴｘｊへの伝搬路の特性をｈｉｊとして表すと、以下のような行列式が成り立つ。

　この行列式に基づいて、観測される無線信号ｒ１およびｒ２から、送信された無線信号ｓ１およびｓ２を推定することができる。

　＜４．通信システムの構成＞
　次に、本実施の形態に従う通信システムの構成について説明する。

　上述したように、キャリア・アグリゲーションおよびＭＩＭＯでは、使用する周波数帯域が異なったものとなる。図３は、本発明の実施の形態に従う通信システムにおいて使用される周波数帯域の割当て例を示す模式図である。ここで、図３（ａ）には、キャリア・アグリゲーションを利用する場合を示し、図３（ｂ）には、ＭＩＭＯを利用する場合を示す。

　図３（ａ）に示すように、キャリア・アグリゲーションを用いる場合には、ダウンリンクおよびアップリンクの少なくとも一方において、複数のコンポーネントキャリアが割当てられる。図３（ａ）には、上述したような、離散的に割当てられた複数の周波数帯域（バンドＩおよびバンドＩＩ）のそれぞれにおいて、コンポーネントキャリアが割当てられる例を示す。すなわち、バンドＩにおいて、１つ以上のダウンリンクコンポーネントキャリア（ＤＬＣＣＩ－１／ＤＬＣＣＩ－２）および１つ以上のアップリンクコンポーネントキャリア（ＵＬＣＣＩ－１／ＵＬＣＣＩ－２）が割当てられ、バンドＩＩにおいて、１つ以上のダウンリンクコンポーネントキャリア（ＤＬＣＣＩＩ－１／ＤＬＣＣＩＩ－２）および１つ以上のアップリンクコンポーネントキャリア（ＵＬＣＣＩＩ－１／ＵＬＣＣＩＩ－２）が割当てられる。

　そのため、周波数領域においては、それぞれ異なる周波数帯域にコンポーネントキャリアが割当てられることになる。

　これに対して、図３（ｂ）に示すように、ＭＩＭＯを用いる場合には、同一の周波数帯域に複数のストリームを割当てることになる。図３（ｂ）には、上述したような、離散的に割当てられた複数の周波数帯域（バンドＩおよびバンドＩＩ）のうち一方において、複数のストリームが割当てられる例を示す。一例として、バンドＩＩのある周波数帯域に、複数のダウンリンクストリーム（ＤＬＳＴ１およびＤＬＳＴ２）ならびに複数のアップリンクストリーム（ＵＬＳＴ１およびＵＬＳＴ２）が割当てられる。なお、バンドＩのいずれかの周波数帯域に複数のストリームを割当ててもよい。

　図３に示すように、キャリア・アグリゲーションおよびＭＩＭＯでは、割当てられる周波数帯域が異なったものとなる。そのため、キャリア・アグリゲーションおよびＭＩＭＯの両方の通信方式に対応した端末装置を実現しようとして、通信方式の別に専用回路を搭載すると、必然的に回路規模が大きくなってしまう。また、送信用の信回路には、送出さえる無線信号を生成するためのパワーアンプが含まれるので、このパワーアンプの数が増えることにより、消費電力が増大してしまうことが考えられる。

　そこで、本実施の形態に従う無線通信システムは、より少ない数の送受信回路（特に、パワーアンプ）を用いて、キャリア・アグリゲーションおよびＭＩＭＯの両方に対応するとともに、通信状況に応じて、これらの通信方式を適宜切換えることにより、適切なスループットを実現することを目的としている。

　図４および図５は、本実施の形態に従う無線通信システムの構成を示す模式図である。図４および図５に示すように、本実施の形態に従う無線通信システムは、端末装置１００と基地局装置２００とを含む。基地局装置２００は、コアネットワーク装置３００を介してコアネットワーク４００に接続される。

　端末装置１００は、無線信号を生成するための送信部を複数有しており、かつ、無線信号を受信するための受信部を複数有している。基地局装置２００についても、無線信号を生成するための送信部を複数有しており、かつ、無線信号を受信するための受信部を複数有している。なお、図４および図５には、典型例として、端末装置１００および基地局装置２００の各々が、２つの送信部および２つの受信部を有する構成を例示するが、送信部および受信部の数は、２以上であれば、いずれであってもよい。また、端末装置１００および基地局装置２００における送信部および受信部の数を互いに一致させる必要もない。

　このような構成を採用した場合には、端末装置１００は、アンテナから受信部への２系統の入力を有することになり、キャリア・アグリゲーションが選択された場合には、バンドＩおよびバンドＩＩ（図３（ａ）参照）において、それぞれ少なくとも１つのコンポーネントキャリアを受信できるとともに、ＭＩＭＯが選択された場合には、２つのダウンリンクストリームを受信できる構成となっている。

　同様に、基地局装置２００は、アンテナから受信部への２系統の入力を有することになり、キャリア・アグリゲーションが選択された場合には、バンドＩおよびバンドＩＩ（図３（ａ）参照）において、それぞれ少なくとも１つのコンポーネントキャリアを受信できるとともに、ＭＩＭＯが選択された場合には、２つのアップリンクストリームを受信できる構成となっている。

　なお、同一の周波数帯域（バンド）に対して複数のコンポーネントキャリアが割当てられる場合には、これらの複数のコンポーネントキャリアを単一の受信部で受信するように実装してもよい。

　ダウンリンクについて見ると、基地局装置２００の制御部は、コアネットワーク装置３００から受取った端末装置１００への送信データ（ダウンリンク）に対して所定の信号処理を行うことで、ベースバンド信号を生成する。基地局装置２００の送信部の各々は、制御部からのベースバンド信号を無線信号（ＲＦ信号）に変調した上で、対応するアンテナを介して端末装置１００へ送信する。端末装置１００のそれぞれの受信部は、対応するアンテナを介して受信した無線信号（ＲＦ信号）をベースバンド信号に復調して制御部へ出力する。端末装置１００の制御部は、それぞれの受信部から受取ったベースバンド信号に対して所定の信号処理を行うことで、受信データ（ダウンリンク）を取得する。

　一方、アップリンクについて見ると、端末装置１００の制御部は、ユーザ操作などに応じた基地局装置２００への送信データ（アップリンク）に対して所定の信号処理を行うことで、ベースバンド信号を生成する。端末装置１００の送信部の各々は、制御部からのベースバンド信号を無線信号（ＲＦ信号）に変調した上で、対応するアンテナを介して基地局装置２００へ送信する。基地局装置２００のそれぞれの受信部は、対応するアンテナを介して受信した無線信号（ＲＦ信号）をベースバンド信号に復調して制御部へ出力する。基地局装置２００の制御部は、それぞれの受信部から受取ったベースバンド信号に対して所定の信号処理を行うことで、受信データ（アップリンク）を取得する。

　図４および図５に示すように、端末装置１００は、無線信号を生成するための送信部を複数含み、基地局装置２００についても、無線信号を生成するための送信部を複数含む。そして、基地局装置２００と端末装置１００との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて、基地局装置２００の複数の送信部／受信部および端末装置１００の複数の送信部／受信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式が決定される。

　図４に示す例では、基地局装置２００と端末装置１００との間で、ダウンリンクおよびアップリンクに対して割当てられたそれぞれ２つのコンポーネントキャリアを用いて通信が行われる場合の例を示す。なお、以下では、ダウンリンクに割当てられたダウンリンクコンポーネントキャリアＤＬＣＣＩおよびＤＬＣＣＩＩの集合を「ＤＬＣＣセット」とも称し、アップリンクに割当てられたアップリンクコンポーネントキャリアＵＬＣＣＩおよびＵＬＣＣＩＩの集合を「ＵＬＣＣセット」とも称する。

　すなわち、図４に示すキャリア・アグリゲーションが選択された場合には、ダウンリンクとしては、基地局装置２００の送信部のうち第１の送信部（送信部１）が第１の周波数帯域（バンドＩ）の無線信号（ＤＬＣＣＩ）を送信するとともに、基地局装置２００の送信部のうち第２の送信部（送信部２）が第２の周波数帯域（バンドＩＩ）の無線信号（ＤＬＣＣＩＩ）を送信することになる。また、アップリンクとしては、端末装置１００の送信部のうち第１の送信部（送信部１）が第１の周波数帯域（バンドＩ）の無線信号（ＵＬＣＣＩ）を送信するとともに、端末装置１００の送信部のうち第２の送信部（送信部１）が第２の周波数帯域（バンドＩＩ）の無線信号（ＵＬＣＣＩ）を送信する。

　一方、図５に示す例では、基地局装置２００と端末装置１００との間で、ＭＩＭＯを利用して通信が行われる場合の例を示す。

　すなわち、図５に示すＭＩＭＯが選択された場合には、ダウンリンクとしては、同一の周波数帯域において、基地局装置２００の第１および第２の送信部（送信部１，２）がそれぞれ第１および第２の無線信号（ＤＬＳＴ１，ＤＬＳＴ２）を送信する。また、アップリンクとして、同一の周波数帯域において、端末装置１００の第１および第２の送信部（送信部１，２）がそれぞれ第１および第２の無線信号（ＵＬＳＴ１，ＵＬＳＴ２）を送信する。

　なお、キャリア・アグリゲーションおよびＭＩＭＯの間では復調方式（信号処理）が異なるので、受信側では、通信方式の変更に従って、復調方式（信号処理）についても適宜切換えられる。

　典型的には、基地局装置２００と端末装置１００との間の通信経路に対して要求されるスペック（例えば、トラフィック量）などが考慮されて、キャリア・アグリゲーション（図４）およびＭＩＭＯ（図５）のうち、より適した通信方式が選択される。なお、キャリア・アグリゲーションおよびＭＩＭＯのいずれでもない、通常の通信方式（ダウンリンクおよびアップリンクに対してそれぞれ１つのコンポーネントキャリアが割当てられている状態に相当）が選択される場合もある。

　また、ＦＤＤ方式を採用しているシステムにおいては、ダウンリンクおよびアップリンクのチャネルが周波数領域において分離されているので、ダウンリンクおよびアップリンクの間で異なる通信方式を選択することもできる。例えば、アップリンクについては通常の通信方式（１つのコンポーネントキャリアを使用）でデータ伝送を行う一方で、ダウンリンクについては複数のコンポーネントキャリアを使用してデータ伝送を行うようにしてもよい。そのため、上述したような、いずれの通信方式の使用するかについての判断は、ダウンリンクおよびアップリンクをまとめて行うようにしてもよいし、それぞれを単独で行うようにしてもよい。

　上述のような、通信方式を判断する機能については、端末装置１００および基地局装置２００が協働することで提供される。あるいは、端末装置１００および基地局装置２００のいずれか単独で当該機能を提供することもできる。

　以下では、典型的な実施の形態として、通信方式を選択する主たるロジックが基地局装置２００に存在する構成例について説明する。しかしながら、端末装置１００にこのようなロジックを持たせることもできるし、基地局装置２００と端末装置１００とに分散的に配置することもできる。例えば、基地局装置２００がダウンリンクの通信方式について判断し、端末装置１００がアップリンクの通信方式について判断するようにしてもよい。

　＜５．端末装置の構成＞
　次に、本発明の実施の形態に従う通信システムにおいて利用される端末装置１００の構成について説明する。図６は、本発明の実施の形態に従う通信システムにおいて利用される端末装置１００のブロック図である。

　図６を参照して、端末装置１００は、無線信号を送信するための送信アンテナ１４２，１４４と無線信号を受信するための受信アンテナ１４６，１４８とが設けられた筐体１５０を含む。筐体１５０は、中央処理部１１０と、信号処理部１３０と、送信部１３２，１３４と、受信部１３６，１３８とを含む。なお、中央処理部１１０および信号処理部１３０が図４および図５に示す制御部に相当する。

　中央処理部１１０は、主たる構成要素として、プロセッサと、プロセッサで実行されるプログラムを保持するための不揮発性メモリと、ワークメモリとして機能する揮発性メモリとを含む。中央処理部１１０は、信号処理部１３０と連係して受信データおよび送信データに対する信号処理を行うとともに、送信部１３２，１３４および受信部１３６，１３８が使用するキャリア周波数の制御といった、端末装置１００の通信に関する各種の制御を司る。さらに、中央処理部１１０は、通信方式の切換えが指示されたことに応答して、信号処理部１３０での復号方式を変更するための内部指令を与えるロジックなどを含む。これらのロジックは、典型的には、中央処理部１１０がプログラムを実行することで提供される。例えば、各ロジックに対応するモジュールが予め不揮発性メモリに記憶されており、中央処理部１１０がこれらのモジュールを読出して実行することで後述するような機能が提供される。

　信号処理部１３０は、自装置が存在するセル範囲を管理する基地局装置２００との間で遣り取りされる無線信号を処理する。より具体的には、信号処理部１３０は、中央処理部１１０などから与えられる内部指令に従って、基地局装置２００への送信データを送信部１３２，１３４へ出力する。より具体的には、信号処理部１３０は、送信データに対して、選択されている通信方式に応じた信号処理を行うことで、送信部１３２および１３４のそれぞれが送信すべき無線信号を生成するためのデータを出力する。

　送信部１３２および１３４は、信号処理部１３０から受けたデータに対して符号化および変調を行って、その結果生成される無線信号を対応する送信アンテナ１４２および１４４へそれぞれ出力する。

　受信部１３６および１３８は、対応する受信アンテナ１４６および１４８を介して受信した無線信号を復調し、その結果得られたベースバンド信号を信号処理部１３０へ出力する。

　図６に示す例では、理解を容易化するために、送信部および受信部の各々とアンテナとが一対一になっている構成を示すが、送信部１３２，１３４および受信部１３６，１３８とアンテナとの間にデュプレクサを設けることで、送信アンテナと受信アンテナとを共通化してもよい。

　中央処理部１１０によって提供される機能の一部または全部を専用のハードウェア（集積回路）として実装してもよい。この場合には、中央処理部１１０によって提供される機能に加えて、信号処理部１３０、送信部１３２，１３４、および、受信部１３６，１３８によって提供される機能の全部または一部を含めて、１チップ化してもよい。さらに、プロセッサ、メモリ、周辺デバイス用のコントローラといった部品を１チップ化したＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ　Ｏｎ　ａ　Ｃｈｉｐ）を利用することもできる。

　代替の構成として、信号処理部１３０、送信部１３２，１３４、および受信部１３６，１３８によって提供される機能の全部または一部をソフトウェアとして実装してもよい。この場合には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）といった演算装置（プロセッサ）が予めインストールされた命令セットを実行することになる。

　筐体１５０は、さらに、受信データに含まれる各種情報を表示するための表示部１２０と、送信データに含まれるユーザの音声などを取得するためのマイク１２２と、受信データに含まれる音声データを再生するためのスピーカ１２４と、ユーザ操作を受付けるための入力部１２６とを含む。これらの部位は、典型的には、筐体１５０から露出するように配置される。

　＜６．基地局装置の構成＞
　次に、本発明の実施の形態に従う通信システムにおいて利用される基地局装置２００の構成について説明する。図７は、本発明の実施の形態に従う通信システムにおいて利用される基地局装置２００のブロック図である。

　図７を参照して、基地局装置２００は、中央処理部２１０と、信号処理部２３０と、送信部２３２，２３４と、送信アンテナ２４２，２４４と、受信部２３６，２３８と、受信アンテナ２４６，２４８と、上位ネットワークインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２２０と、制御インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２２４とを含む。なお、中央処理部２１０および信号処理部２３０が図４および図５に示す制御部に相当する。

　中央処理部２１０は、主たる構成要素として、プロセッサと、プロセッサで実行されるプログラムを保持するための不揮発性メモリと、ワークメモリとして機能する揮発性メモリとを含む。中央処理部２１０は、信号処理部２３０と連係して受信データおよび送信データに対する信号処理を行うとともに、送信部２３２，２３４および受信部２３６，２３８が使用するキャリア周波数の制御といった、基地局装置２００の通信に関する各種の制御を司る。さらに、中央処理部２１０は、通信方式選択ロジック２１２を含む。この通信方式選択ロジック２１２は、典型的には、中央処理部２１０がプログラムを実行することで提供される。例えば、各ロジックに対応するモジュールが予め不揮発性メモリに記憶されており、中央処理部２１０がこれらのモジュールを読出して実行することで後述するような機能が提供される。

　通信方式選択ロジック２１２は、基地局装置２００と端末装置１００との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて、基地局装置２００の複数の送信部および端末装置１００の複数の送信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式が決定する。また、通信方式選択ロジック２１２は、決定した通信方式を端末装置１００へ通知するといった処理も実行する。この通信方式選択ロジック２１２における処理の詳細については、後述する。

　信号処理部２３０は、管理するセル範囲内の端末装置１００との間で遣り取りされる無線信号を処理する。より具体的には、信号処理部２３０は、中央処理部２１０などから与えられる内部指令に従って、端末装置１００への送信データを送信部２３２，２３４へ出力する。より具体的には、信号処理部２３０は、送信データに対して、選択されている通信方式に応じた信号処理を行うことで、送信部２３２および２３４のそれぞれが送信すべき無線信号を生成するためのデータを出力する。

　送信部２３２および２３４は、信号処理部２３０から受けたデータに対して符号化および変調を行って、その結果生成される無線信号を対応する送信アンテナ２４２および２４４へそれぞれ出力する。

　受信部２３６および２３８は、対応する受信アンテナ２４６および２４８を介して受信した無線信号を復調し、その結果得られたベースバンド信号を信号処理部２３０へ出力する。

　上位ネットワークインターフェイス２２２は、自局を管理するコアネットワーク装置３００との間でユーザデータ、制御情報、および管理情報などを遣り取りする。同様に、制御インターフェイス２２４は、他の基地局装置２００との間で制御情報を遣り取りする。

　＜７．処理ロジック＞
　次に、通信方式選択ロジックの処理ロジックについて説明する。

　上述したように、通常の通信方式、キャリア・アグリゲーション、ＭＩＭＯのいずれの通信方式を設定して通信を行うのかについては、基地局装置２００と端末装置１００との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて判断される。より具体的には、基地局装置２００と端末装置１００との間の通信経路情報、端末装置１００から報告される通信状況、基地局装置２００における通信トラフィック量、端末装置１００がサポートしている通信方式、端末装置１００が送信を要求するデータ量などに基づいて、最適なスループットを実現できる通信方式が判断される。

　基地局装置２００と端末装置１００との間の通信経路情報の一例としては、リソースブロック（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｂｌｏｃｋ：ＲＢ）の空き状態などが含まれる。

　端末装置１００から報告される通信状況の一例としては、端末装置１００から通知されるチャネル品質報告（Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ：ＣＱＩ）などが含まれる。さらに、この通信状況には、各周波数帯におけるリファレンスシグナル受信強度（ＲＳＲＰ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｐｏｗｅｒ）として示される無線信号の強度やビットエラーレートなどを含めてもよい。

　基地局装置２００における通信トラフィック量の一例としては、基地局装置２００から端末装置１００へ送信しようとしているデータの量などが含まれる。

　端末装置１００がサポートしている通信方式の一例としては、端末装置１００に実装されている送信部（パワーアンプ）の数およびアンテナの数などが含まれる。

　本実施の形態においては、基本的には、以下のような判断基準を採用する。
　（１）送信データ量が予め定められた所定値より大きい場合に、より高速かつ大容量の通信が可能なキャリア・アグリゲーションまたはＭＩＭＯを選択する。

　（２）周波数帯域に空きがある場合には、通信経路情報に基づいて、複数の周波数帯域を利用した場合に得られるであろう伝送容量（周波数利用品質）と、同一の周波数帯域で複数の物理的なストリームを利用した場合に得られるであろう伝送容量（空間利用品質）とを比較する。そして、周波数を複数利用した場合により多くの伝送容量を得られると判断した場合は、キャリア・アグリゲーションを選択し、同一の周波数帯域で複数の物理的なストリームを利用した場合により多くの伝送容量を得られると判断した場合は、ＭＩＭＯを選択する。

　（３）周波数帯域に空きがない場合には、キャリア・アグリゲーションを選択できないので、空間利用品質を評価することで、ＭＩＭＯを選択するべきか否かについて判断する。

　上述した（１）～（３）の判断基準に従って、基地局装置２００が通信方式の切換えを決定すると、基地局装置２００は端末装置１００に対して、切換後の通信方式についての情報を端末装置１００へ送信する。このような情報を端末装置１００へ送信する手段（チャネル）はいずれであってもよい。典型的には、基地局装置２００（通信方式選択ロジック２１２）は、選択した通信方式を、報知チャネル、下り共通チャネル、下り個別チャネルのいずれか１つを用いて、端末装置１００へ通知する。

　端末装置１００は、基地局装置２００からの上述したような通知を受信すると、指定された通信方式（通常の通信方式、キャリア・アグリゲーション、およびＭＩＭＯ）に応じて、送信部１３２，１３４と、受信部１３６，１３８と、信号処理部１３０に対する設定を変更する。

　より具体的には、基地局装置２００が通信方式を選択する主たるロジックを有する場合には、基地局装置２００は、通信方式を決定すると、決定された通信方式に従って、ダウンリンクおよびアップリンクのそれぞれに関する通信設定を行う。すなわち、ダウンリンクについては、基地局装置２００は、送信部２３２および２３４の動作を設定するとともに、端末装置１００の受信部１３６および１３８の動作を設定するための情報を端末装置１００へ送信する。また、アップリンクについては、基地局装置２００は、受信部２３６および２３８の動作を設定するとともに、端末装置１００の送信部１３２および１３４の動作を設定するための情報を端末装置１００へ送信する。

　また、端末装置１００が通信方式を選択する主たるロジックを有する場合には、端末装置１００は、通信方式を決定すると、決定された通信方式に従って、ダウンリンクおよびアップリンクのそれぞれに関する通信設定を行う。すなわち、ダウンリンクについては、端末装置１００は、受信部１３６および１３８の動作を設定するとともに、基地局装置２００の送信部２３２および２３４の動作を設定するための情報を基地局装置２００へ送信する。また、アップリンクについては、端末装置１００は、送信部１３２および１３４の動作を設定するとともに、基地局装置２００の受信部２３６および２３８の動作を設定するための情報を基地局装置２００へ送信する。

　上述の（２）の判断基準において、キャリア・アグリゲーションを選択時の伝送容量（周波数利用品質）およびＭＩＭＯを選択時の伝送容量（空間利用品質）のいずれが優位であるかについては、例えば、周波数利用品質－空間利用品質の関係を示す２次元座標上で評価することができる。

　図８は、本発明の実施の形態に従う通信システムにおける周波数／空間利用の判断方法を説明するための図である。図８を参照して、縦軸にコンポーネントキャリア数（周波数利用）をとり、横軸にＭＩＭＯストリーム数（空間利用）をとる。そして、周波数利用品質（周波数ｆ１，ｆ２）と空間利用品質（ストリームＳＴ１，ＳＴ２）とについて、基地局装置２００と端末装置１００との間の送信データに関するチャネル品質などを考慮して、グラフ上のいずれの位置に設定すると、全体としてのスループットを最大化できるかについて検討する。

　例えば、パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２（送信部）を実線で示される楕円内に配置することでスループットを向上できる場合には、キャリア・アグリゲーションが選択される。これに対して、パワーアンプＰＡ１，ＰＡ２（送信部）を破線で示される楕円内に配置することでスループットを向上できる場合には、ＭＩＭＯが選択される。

　＜８．処理フロー＞
　次に、上述したような判断基準に沿って実行される処理手順について、図９を参照して説明する。図９は、本発明の実施の形態に従う通信システムにおいて利用される基地局装置２００での処理手順を示すフローチャートである。

　まず、基地局装置２００の中央処理部２１０は、いずれかの端末装置１００との間でデータ通信が要求されているか否かを判断する（ステップＳ２）。例えば、中央処理部２１０は、端末装置１００に対して送信されるデータ（ダウンリンクデータ）をコアネットワーク装置３００から受信すると、データ通信が要求されていると判断する。あるいは、中央処理部２１０は、端末装置１００からのデータ送信（ダウンリンクデータおよびアップリンクデータ）の要求を受けると、データ通信が要求されていると判断する。

　データ通信が要求されていないと判断された場合（ステップＳ２においてＮＯの場合）には、処理は終了する。

　これに対して、データ通信が要求されていると判断された場合（ステップＳ２においてＹＥＳの場合）には、中央処理部２１０は、基地局装置２００と端末装置１００との間で送信されるべきデータ量が所定値を超えているか否かを判断する（ステップＳ４）。この所定値は、通常の通信方式に比較して、高速かつ大容量で通信を行う必要があるか否かを評価するための指標である。なお、ＬＴＥおよびＬＴＥ－Ａでは、リソースブロックをスケジューリングするために、送信を要求するデータ量が端末装置１００から基地局装置２００へ通知される。そのため、ステップＳ４においては、基地局装置２００から端末装置１００へ送信が予定されるデータ量および／または端末装置１００から基地局装置２００へ送信が予定されているデータ量について評価することができる。

　基地局装置２００と端末装置１００との間で送信されるべきデータ量が所定値を超えていない場合（ステップＳ４においてＮＯの場合）には、中央処理部２１０は、高速かつ大容量で通信を行う必要はないとみなし、通常の通信方式を選択し、（必要があれば）その選択された通信方式を示す指示を出力する（ステップＳ６）。すなわち、既にいずれかのコンポーネントキャリアにキャンプオンしている場合には、その状態を維持すればよいので、特別な通知は行われない。

　そして、通信方式の選択処理は終了し、データの送受信処理が開始される。
　一方、基地局装置２００と端末装置１００との間で送信されるべきデータ量が所定値を超えている場合（ステップＳ４においてＹＥＳの場合）には、中央処理部２１０は、キャリア・アグリゲーションの実行が可能であるか否かを判断する（ステップＳ８）。より具体的には、中央処理部２１０は、コンポーネントキャリアを割当てるための空きが周波数帯に存在するか否かを判断する。すなわち、中央処理部２１０は、無線リソースの空き状況を評価する。

　キャリア・アグリゲーションの実行が不可能である場合（ステップＳ８においてＮＯの場合）には、中央処理部２１０は、ＭＩＭＯの実行が可能であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。より具体的には、中央処理部２１０は、端末装置１００および基地局装置２００の両方がＭＩＭＯをサポートしているか否かを判断する。この判断には、端末装置１００から送信される情報などが用いられる。ここで、ＭＩＭＯの実行が不可能である場合（ステップＳ１０においてＮＯの場合）には、中央処理部２１０は、キャリア・アグリゲーションおよびＭＩＭＯのいずれについても実行が不可能であると決定する。そして、中央処理部２１０は、通常の通信方式を選択し、（必要があれば）その選択された通信方式を示す指示を出力する（ステップＳ６）。そして、通信方式の選択処理は終了し、データの送受信処理が開始される。

　これに対して、ＭＩＭＯの実行が可能である場合（ステップＳ１０においてＹＥＳの場合）には、中央処理部２１０は、通信方式としてＭＩＭＯを選択し、ＭＩＭＯが選択されたことを示す指示を出力する（ステップＳ１２）。そして、通信方式の選択処理は終了し、データの送受信処理が開始される。

　一方、キャリア・アグリゲーションの実行が可能である場合（ステップＳ８においてＹＥＳの場合）には、中央処理部２１０は、ＭＩＭＯの実行についても可能であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。より具体的には、中央処理部２１０は、端末装置１００および基地局装置２００の両方がＭＩＭＯをサポートしているか否かを判断する。ＭＩＭＯの実行が不可能である場合（ステップＳ１４においてＮＯの場合）には、中央処理部２１０は、通信方式としてキャリア・アグリゲーションを選択し、キャリア・アグリゲーションが選択されたことを示す指示を出力する（ステップＳ１６）。そして、通信方式の選択処理は終了し、データの送受信処理が開始される。

　これに対して、ＭＩＭＯの実行が可能である場合（ステップＳ１４においてＹＥＳの場合）には、中央処理部２１０は、キャリア・アグリゲーションを利用した場合に得られるであろう伝送容量（周波数利用品質）と、ＭＩＭＯを利用した場合に得られるであろう伝送容量（空間利用品質）とをそれぞれ算出する（ステップＳ１８）。続いて、中央処理部２１０は、キャリア・アグリゲーションを利用した場合に得られるであろう伝送容量（周波数利用品質）がＭＩＭＯを利用した場合に得られるであろう伝送容量（空間利用品質）より大きいか否かを判断する（ステップＳ２０）。

　キャリア・アグリゲーションを利用した場合に得られるであろう伝送容量（周波数利用品質）がＭＩＭＯを利用した場合に得られるであろう伝送容量（空間利用品質）より大きい場合（ステップＳ２０においてＹＥＳの場合）には、中央処理部２１０は、通信方式としてキャリア・アグリゲーションを選択し、キャリア・アグリゲーションが選択されたことを示す指示を出力する（ステップＳ１６）。そして、通信方式の選択処理は終了し、データの送受信処理が開始される。

　一方、ＭＩＭＯを利用した場合に得られるであろう伝送容量（空間利用品質）がキャリア・アグリゲーションを利用した場合に得られるであろう伝送容量（周波数利用品質）より大きい場合（ステップＳ１８においてＮＯの場合）には、中央処理部２１０は、通信方式としてＭＩＭＯを選択し、ＭＩＭＯが選択されたことを示す指示を出力する（ステップＳ１２）。そして、通信方式の選択処理は終了し、データの送受信処理が開始される。

　次に、上述のフローチャートに示す通信方式の判断処理を含むシステム全体の処理手順について説明する。

　図１０は、本発明の実施の形態に従う通信システムにおいて利用される基地局装置２００での処理手順を示すシーケンス図である。図１０を参照して、初期状態として、端末装置１００が待ち受け状態であるとする（シーケンスＳＱ２）。この初期状態において、端末装置１００は、例えば、バンドＩに設定されているダウンリンクコンポーネントキャリアＤＬＣＣＩにキャンプオンしているものとする。

　ここで、ユーザが端末装置１００を操作することによって、端末装置１００へのダウンロードといったパケット通信要求が端末装置１００で発生したとする（シーケンスＳＱ４）。端末装置１００は、基地局装置２００と接続するためにキャンプオンしているダウンリンクコンポーネントキャリアＤＬＣＣＩに対応するアップリンクコンポーネントキャリアＵＬＣＣＩを利用して、基地局装置２００と通信を確立する（シーケンスＳＱ６）。なお、対応するアップリンクコンポーネントキャリアＵＬＣＣＩは、基地局装置２００から端末装置１００への報知情報によって通知される。続いて、端末装置１００は、当該アップリンクコンポーネントキャリアＵＬＣＣＩを利用して、特定のアクセス先からのダウンロードの要求に加えて、発信元の端末装置１００に関する情報（例えば、キャリア・アグリゲーション／ＭＩＭＯへの対応可否、アンテナの数、パワーアンプ（送信回路）の数など）を含むパケット通信要求を基地局装置２００へ送信する（シーケンスＳＱ８）。

　基地局装置２００は、端末装置１００からのパケット通信要求を受信すると、それぞれのダウンリンクコンポーネントキャリアＤＬＣＣについての品質測定要求を端末装置１００へ送信する（シーケンスＳＱ１０）。典型的には、この品質測定要求は、報知チャネル、下り共通チャネル、下り個別チャネルのいずれか用いて端末装置１００へ通知される。但し、その他の通知手段（チャネル）を用いて通知されてもよい。

　端末装置１００は、基地局装置２００からの品質測定要求を受信すると、測定要求の対象となっているダウンリンクコンポーネントキャリアＤＬＣＣについての品質を測定し、当該測定によって得られた品質レベルを含むチャネル品質報告（Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ：ＣＱＩ）を基地局装置２００へ通知する（シーケンスＳＱ１２）。

　基地局装置２００は、（１）基地局装置２００と端末装置１００との間で送信されるべきデータ量、（２）無線リソースの空き状況、（３）端末装置１００からのチャネル品質報告などに基づいて、上述の図９に示すような通信方式の判断処理を実行する（シーケンスＳＱ１４）。すなわち、基地局装置２００は、通常の通信方式、キャリア・アグリゲーション、ＭＩＭＯのいずれで通信を行うのかを決定する。

　より具体的には、基地局装置２００は、通信方式としてキャリア・アグリゲーションを選択した場合（シーケンスＳＱ１４において「ＣＡ」）には、キャリア・アグリゲーションの実行に必要な情報、例えば、ＤＬＣＣセットおよびＵＬＣＣセットを決定する。そして、基地局装置２００は、これらの情報を含めて、キャリア・アグリゲーションが選択されたことを示す指示を端末装置１００へ通知する（シーケンスＳＱ１６）。端末装置１００は、基地局装置２００から通知されたＤＬＣＣセットおよびＵＬＣＣセットに従って、送信部１３２，１３４および受信部１３６，１３８の設定を変更する。また、基地局装置２００は、決定したＤＬＣＣセットおよびＵＬＣＣセットに従って、送信部２３２，２３４および受信部２３６，２３８の設定を変更する。そして、基地局装置２００と端末装置１００とは、キャリア・アグリゲーションを利用して通信を開始する（シーケンスＳＱ１８）。

　なお、基地局装置２００から端末装置１００へ通知される情報としては、決定したＤＬＣＣセットおよびＵＬＣＣセットに加えて、その他、キャリア・アグリゲーションの制御に必要な他のＤＬＣＣセットおよび／またはＵＬＣＣセットなどを含めることもできる。

　一方、基地局装置２００は、通信方式としてＭＩＭＯを選択した場合（シーケンスＳＱ１４において「ＭＩＭＯ」）には、ＭＩＭＯの実行に必要な情報、例えば、ストリーム数などを決定する。そして、基地局装置２００は、これらの情報を含めて、ＭＩＭＯが選択されたことを示す指示を端末装置１００へ通知する（シーケンスＳＱ２０）。端末装置１００は、基地局装置２００から通知された情報に従って、送信部１３２，１３４および受信部１３６，１３８の設定を変更する。また、基地局装置２００は、ＭＩＭＯに従って、送信部２３２，２３４および受信部２３６，２３８の設定を変更する。そして、基地局装置２００と端末装置１００とは、ＭＩＭＯを利用して通信を開始する（シーケンスＳＱ２２）。

　また、基地局装置２００は、通常の通信方式を選択した場合（シーケンスＳＱ１４において「通常」）には、基本的には、特別な通知をしない。そのため、基地局装置２００と端末装置１００とは、現在設定されているコンポーネントキャリア（この例では、ＤＬＣＣＩ）を利用して通信を開始する（シーケンスＳＱ２４）。

　なお、図９および図１０においては、パケット通信要求などのイベントが発生した場合に通信方式の選択処理を実行する例について示すが、基地局装置２００と端末装置１００との間で通信中においても、通信方式の選択処理を実行するとともに、必要に応じて通信方式を切換えることができる。すなわち、基地局装置２００と端末装置１００との間で、キャリア・アグリゲーションまたはＭＩＭＯを利用してデータ通信が行われている最中にも、端末装置１００からのチャネル品質報告などに基づいて、通信品質を随時監視する。そして、図９に示すような通信方式の判断手順に沿って、最適なスループットを実現できるような通信方式を選択する。そして、通信方式を切換える必要があると判断されると、上述と同様の処理で通信方式を切換える。

　＜９．変形例＞
　上述の実施の形態においては、主として、基地局装置２００に通信方式を選択するロジックが存在する例を示したが、端末装置１００にこのようなロジックが存在してもよい。すなわち、端末装置１００が主導して適切な通信方式を選択することで、最適なスループットを実現することができる。

　＜１０．まとめ＞
　複数の通信方式（典型的には、キャリア・アグリゲーションおよびＭＩＭＯ）に対応する端末装置を実現しようとした場合、各通信方式に対応する専用回路を端末装置に実装すると、回路規模が大きくなってしまい、また、消費電力が不要に増加するという事態が生じえるが、本実施の形態に従えば、回路規模の増大を抑制するとともに、消費電力の不要な増加についても抑制できる。

　例えば、各通信方式において２系統の入力を有する回路を実装する場合には、キャリア・アグリゲーションについては２つのパワーアンプと、ＭＩＭＯについては２×２＝計４つのパワーアンプとが必要になる。

　これに対して、本実施の形態に従う無線通信システムにおいては、共通の送信回路および受信回路をいずれの通信方式においても利用するので、回路の利用効率を高めることができる。このように、本実施の形態に従う無線通信システムにおいては、回路を共有化することにより、回路規模の増大および消費電力の増大のいずれをも回避するとともに、通信環境や送信が要求されたデータ量などに応じて通信方式を選択することで、最適なスループットを実現することができる。

　また、本実施の形態に従う無線通信システムにおいては、より高速かつ大容量のデータ通信を実現する必要があると判断された場合に、キャリア・アグリゲーションまたはＭＩＭＯのいずれかを選択して、基地局装置と端末装置との間でデータ通信を行う。そのため、周波数帯域を不要に占有することを回避して、要求に応じたスループットを実現できる。

　さらに、本実施の形態に従う無線通信システムにおいては、使用する通信方式を選択するロジックを基地局装置側に配置してもよいし、端末装置側に配置してもよい。これにより、システムの運用形態に応じて適切な構成を採用することができる。

　基地局装置に通信方式を選択するロジックを配置した場合には、端末装置の回路構成をより簡素化できるので、端末装置のコストを低減できる。

　一方、端末装置に通信方式を選択するロジックを配置した場合には、現在運用されている従来の無線通信システムにおいて、基地装置の一部を改良することで、本実施の形態に従う無線通信システムを実現することができる。また、この場合には、基地局装置のコストを低減できる。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１００　端末装置、１１０，２１０　中央処理部、１２０　表示部、１２２　マイク、１２４　スピーカ、１２６　入力部、１３０，２３０　信号処理部、１３２，１３４，２３２，２３４　送信部、１３６，１３８，２３６，２３８　受信部、１４２，１４４，２４２，２４４　送信アンテナ、１４６，１４８，２４６，２４８　受信アンテナ、１５０　筐体、２００　基地局装置、２１２　通信方式選択ロジック、２２２　上位ネットワークインターフェイス、２２４　制御インターフェイス、３００　コアネットワーク装置、４００　コアネットワーク。

Claims

　無線信号を生成するための送信部を複数含む基地局装置と、
　無線信号を生成するための送信部を複数含む端末装置と、
　前記基地局装置と前記端末装置との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて、前記基地局装置の複数の送信部および前記端末装置の複数の送信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式を決定する通信方式決定手段とを備える、無線通信システム。
　前記通信方式決定手段は、
　　前記基地局装置の送信部のうち第１の送信部が第１の周波数帯域の無線信号を送信するとともに、前記基地局装置の送信部のうち第２の送信部が第２の周波数帯域の無線信号を送信する第１の通信方式と、
　　同一の周波数帯域において、前記第１および第２の送信部がそれぞれ第１および第２の無線信号を送信する第２の通信方式との間で、通信方式を選択する、請求項１に記載の無線通信システム。
　前記通信方式決定手段は、
　　前記端末装置の送信部のうち第１の送信部が第１の周波数帯域の無線信号を送信するとともに、前記端末装置の送信部のうち第２の送信部が第２の周波数帯域の無線信号を送信する第１の通信方式と、
　　同一の周波数帯域において、前記第１および第２の送信部がそれぞれ第１および第２の無線信号を送信する第２の通信方式との間で、通信方式を選択する、請求項１に記載の無線通信システム。
　前記通信方式決定手段は、前記基地局装置の送信部および前記端末装置の送信部に対して、キャリア・アグリゲーション方式およびＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）方式のいずれかを設定する、請求項１に記載の無線通信システム。
　前記通信方式決定手段は、さらに、前記端末装置のチャネル品質報告に基づいて、通信方式を決定する、請求項１～４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
　前記通信方式決定手段は、前記端末装置の接続要求に応答して、通信方式を決定する、請求項１～４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
　前記接続要求は、前記端末装置がサポートしている通信方式の情報、および、送信を要求するデータ量の少なくとも一方を含む、請求項６に記載の無線通信システム。
　前記通信方式決定手段は、選択した通信方式を、報知チャネル、下り共通チャネル、下り個別チャネルのいずれか１つを用いて、前記基地局装置から前記端末装置へ通知する、請求項１に記載の無線通信システム。
　無線信号を生成するための送信部を複数含む端末装置と通信可能な基地局装置であって、
　前記無線信号を受信するための複数の受信部と、
　前記基地局装置と前記端末装置との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて、前記複数の送信部および前記複数の受信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式を決定する通信方式決定手段と、
　決定された通信方式に従って、前記複数の送信部の動作を設定するための情報を前記端末装置へ送信するとともに、前記複数の受信部の動作を設定する設定手段とを備える、基地局装置。
　無線信号を受信するための受信部を複数含む端末装置と通信可能な基地局装置であって、
　前記無線信号を生成するための複数の送信部と、
　前記基地局装置と前記端末装置との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて、前記複数の送信部および前記複数の受信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式を決定する通信方式決定手段と、
　決定された通信方式に従って、前記複数の受信部の動作を設定するための情報を前記端末装置へ送信するとともに、前記複数の送信部の動作を設定する設定手段とを備える、基地局装置。
　無線信号を受信するための受信部を複数含む基地局装置と通信可能な端末装置であって、
　前記無線信号を生成するための複数の送信部と、
　前記基地局装置と前記端末装置との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて、前記複数の送信部および前記複数の受信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式を決定する通信方式決定手段と、
　決定された通信方式に従って、前記複数の受信部の動作を設定するための情報を前記基地局装置へ送信するとともに、前記複数の送信部の動作を設定する設定手段とを備える、端末装置。
　無線信号を生成するための送信部を複数含む基地局装置と通信可能な端末装置であって、
　前記無線信号を受信するための複数の受信部と、
　前記基地局装置と前記端末装置との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報に基づいて、前記複数の送信部および前記複数の受信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式を決定する通信方式決定手段と、
　決定された通信方式に従って、前記複数の送信部の動作を設定するための情報を前記基地局装置へ送信するとともに、前記複数の受信部の動作を設定する設定手段とを備える、端末装置。
　基地局装置と端末装置との間での無線通信方法であって、前記基地局装置および前記端末装置の各々は、無線信号を生成するための送信部を複数含み、
　前記基地局装置と前記端末装置との間の通信環境および要求されたデータ量を含む、通信情報を取得するステップと、
　前記基地局装置の複数の送信部および前記端末装置の複数の送信部に対する周波数の割当て形態が異なる複数の通信方式の中から使用すべき通信方式を決定するステップと、
　前記決定された通信方式に従って、前記基地局装置の複数の送信部の動作を設定するステップと、
　前記決定された通信方式に従って、前記端末装置の複数の送信部の動作を設定するステップとを備える、無線通信方法。