WO2021152747A1 - 無線通信装置、無線通信システム、制御回路、記憶媒体および無線通信方法 - Google Patents

無線通信装置、無線通信システム、制御回路、記憶媒体および無線通信方法 Download PDF

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WO2021152747A1
WO2021152747A1 PCT/JP2020/003250 JP2020003250W WO2021152747A1 WO 2021152747 A1 WO2021152747 A1 WO 2021152747A1 JP 2020003250 W JP2020003250 W JP 2020003250W WO 2021152747 A1 WO2021152747 A1 WO 2021152747A1
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wireless communication
communication partner
terminal
communication device
base station
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PCT/JP2020/003250
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文大 長谷川
重紀 谷
延佳 堀江
佐野　裕康
義久 加川
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三菱電機株式会社
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/005—Discovery of network devices, e.g. terminals

Definitions

  • the present disclosure relates to a wireless communication device, a wireless communication system, a control circuit, a storage medium, and a wireless communication method capable of communicating with each of a plurality of communication partner devices while switching the beam direction in a time division manner.
  • Non-Patent Document 1 beamforming is also adopted in NR (New Radio) standardized for the 5th generation mobile communication system in Release 15 of 3GPP.
  • a wireless communication device using beamforming communicates with a plurality of communication partner devices, it is necessary to determine and notify the beam direction to be used when communicating with each of the plurality of communication partner devices. Further, a wireless communication device using beamforming transmits in one beam direction while switching the beam direction to the direction of the communication partner device in a time-division manner, rather than communicating with a plurality of communication partner devices at the same time using a plurality of beams. Power utilization efficiency is better when communication is performed by concentrating power. Therefore, the wireless communication device needs to notify each of the plurality of communication partner devices of the transmission timing to each of the plurality of communication partner devices.
  • a wireless communication device communicates with three communication partner devices using beamforming.
  • Each of the three communication partner devices is referred to as a first communication partner device, a second communication partner device, and a third communication partner device.
  • the wireless communication device notifies the first communication partner device of the first beam information indicating the beam direction used for communication with the first communication partner device and the transmission timing to the first communication partner device.
  • the wireless communication device notifies the second communication partner device of the second beam information indicating the beam direction used for communication with the second communication partner device and the transmission timing to the second communication partner device.
  • the wireless communication device notifies the third communication partner device of the third beam information indicating the beam direction used for communication with the third communication partner device and the transmission timing to the third communication partner device.
  • Each of the first communication partner device, the second communication partner device, and the third communication partner device directs the received beam in the notified beam direction at the notified transmission timing.
  • each of the plurality of communication partner devices can grasp the beam used for communication with the wireless communication device, but can grasp the usage status of the beam of the other communication partner device. I can't figure it out. For this reason, there is a problem that beam interference may occur between a plurality of communication partner devices and the communication quality may deteriorate.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and is capable of communicating with each of a plurality of communication partner devices while switching the beam direction in a time division manner, and is capable of suppressing the occurrence of beam interference.
  • the purpose is to obtain a communication device.
  • the wireless communication device includes a transmission processing unit capable of communicating with each of a plurality of communication partner devices while switching the beam direction in a time division manner, and a transmission processing unit. It is characterized by including a control unit for sharing beam information indicating a beam usage status of a plurality of communication partner devices capable of communication with the plurality of communication partner devices.
  • the wireless communication device has an effect that it is possible to communicate with each of a plurality of communication partner devices while switching the beam direction in a time division manner, and it is possible to suppress the occurrence of beam interference.
  • Diagram for explaining communication using beamforming The figure which shows the structure of the wireless communication system which concerns on Embodiment 1.
  • the figure which shows the transmission timing of the base station shown in FIG. The figure which shows the functional structure of the base station shown in FIG. In the wireless communication system shown in FIG. 2, a diagram showing a state in which a terminal is moved.
  • the figure which shows the transmission timing of the base station shown in FIG. The figure for demonstrating an example of the method of calculating the distance between a base station and a terminal.
  • the figure which shows the example which the terminal which can communicate with the base station shown in FIG. 4 is mounted on a mobile body.
  • the figure which shows an example of the system which forms a backhaul line The figure which shows an example of the system which a wireless communication device is HAPS
  • the figure which shows an example of the system which a wireless communication device moves The figure which shows an example of the system which has the control station which controls a frequency.
  • the figure which shows the 2nd example of the timing which the base station shown in FIG. 14 irradiates a beam.
  • the figure which shows an example of the time-dependent change of the beam direction used by the terminal shown in FIG. The figure which shows the functional structure of the terminal shown in FIG.
  • a sequence diagram showing a first example of the operation of the wireless communication system shown in FIG. A flowchart for explaining an example of the operation between the base station and the terminal shown in FIG.
  • a sequence diagram showing a second example of the operation of the wireless communication system shown in FIG. The figure which shows the structure of the wireless communication system which concerns on Embodiment 4.
  • a sequence diagram for explaining a first example of the operation of positioning by the wireless communication system shown in FIG. 23. A sequence diagram for explaining a second example of the operation of positioning by the wireless communication system shown in FIG. 23.
  • the wireless communication device the wireless communication system, the control circuit, the storage medium, and the wireless communication method according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
  • the technical scope of the present disclosure is not limited by the embodiments shown below.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining communication using beamforming.
  • the wireless communication device 1 can communicate with each of a plurality of communication partner devices 2-1, 2, 2 and 2-3 by using beamforming.
  • the communication partner device 2 when it is not necessary to distinguish each of the plurality of communication partner devices 2-1, 2, 2 and 2-3, they are simply referred to as the communication partner device 2.
  • the wireless communication device 1 can transmit data signals, control information, and the like to each of the plurality of communication partner devices 2 while switching the beam direction in a time-division manner.
  • the wireless communication device 1 has a beam direction # 1 toward the communication partner device 2-1, a beam direction # 2 toward the communication partner device 2-2, and a beam direction # 3 toward the communication partner device 2-3. Switch the direction by time division.
  • the wireless communication device 1 Before starting communication using beamforming, the wireless communication device 1 has a beam direction # 1 and a beam direction # so as to be in a direction toward each of the communication partner devices 2-1, 2, 2 and 2-3. 2. It is necessary to determine the beam direction # 3.
  • the wireless communication device 1 transmits a signal such as a reference signal in a plurality of directions while switching the beam direction, and the communication partner device 2 measures the received power of the signal transmitted using each beam. ..
  • the wireless communication device 1 determines the direction of the beam used for communication with each communication partner device 2 based on the measured received power.
  • the wireless communication device 1 notifies the communication partner device 2 of beam information indicating the direction of the beam used for communication with the communication partner device 2 and the transmission timing to the communication partner device 2. As a result, the communication partner device 2 can direct the reception beam at the notified transmission timing in accordance with the notified beam direction.
  • the wireless communication device 1 notifies the communication partner device 2-1 of the beam information used for communication with the communication partner device 2-1 and transmits the beam information used for communication with the communication partner device 2-2 to the communication partner device 2-1. Notify the device 2-2, and notify the communication partner device 2-3 of the beam information used for communication with the communication partner device 2-3.
  • each of the plurality of communication partner devices 2 cannot grasp the beam direction and the transmission timing used by the other communication partner device 2.
  • the communication partner device 2-1 cannot grasp the beam direction and the transmission timing used by the communication partner devices 2-2 and 2-3.
  • the wireless communication device 1 has beam information indicating the usage status of the beams of a plurality of communication partner devices 2-1, 2, 2 and 2-3 that the wireless communication device 1 can communicate with. Is shared by a plurality of communication partner devices 2-1, 2, 2-3. Therefore, each of the plurality of communication partner devices 2 can grasp the usage status of the beams of the other communication partner devices 2.
  • the wireless communication device 1 and the communication partner device 2 may be any kind of communication device.
  • Each of the wireless communication device 1 and the communication partner device 2 is a communication device such as a base station, a terminal, and a HAPS (High Altitude Platform Station). Further, when one communication device is provided with a plurality of receiving panels, each of the plurality of receiving panels can be regarded as one communication partner device.
  • HAPS is a communication device that floats higher than the ground, and usually refers to a communication device in the form of a satellite, an airplane, a balloon, or the like that floats in the stratosphere.
  • the wireless communication device 1 may be a base station and the communication partner device 2 may be a terminal. Both the wireless communication device 1 and the communication partner device 2 may be base stations. Both the wireless communication device 1 and the communication partner device 2 may be terminals. Further, the wireless communication device 1 may be a HAPS and the communication partner device 2 may be a base station.
  • the wireless communication device 1 may be a HAPS and the communication partner device 2 may be a base station.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the wireless communication system 100 according to the first embodiment.
  • the wireless communication system 100 includes a base station 10, a plurality of terminals 20-1, 20-2, 20-3, and a server 30.
  • the terminal 20 when it is not necessary to distinguish each of the terminals 20-1, 20-2, and 20-3, they are simply referred to as the terminal 20.
  • the base station 10 is an example of the wireless communication device 1
  • the terminal 20 is an example of the communication partner device 2.
  • Terminals 20-1, 20-2, 20-3 exist within the coverage of base station 10.
  • the base station 10 directs a beam in each direction of the three terminals 20-1, 20-2, and 20-3, and communicates with each of the three terminals 20-1, 20-2, and 20-3. be able to.
  • the base station 10 communicates with each of the three terminals 20-1, 20-2, and 20-3 at different timings while switching the beam direction in a time division manner.
  • FIG. 3 is a diagram showing the transmission timing of the base station 10 shown in FIG.
  • the times T1 to T6 are different times and indicate the transmission timing of the base station 10.
  • the unit on the horizontal axis in FIG. 3 may be hours, minutes, seconds, symbols, slots, subframes, etc. defined by 3GPP or the like.
  • base station 10 directs the beam in beam direction # 1 towards terminal 20-1.
  • base station 10 directs the beam in beam direction # 2 towards terminal 20-2.
  • base station 10 directs the beam in beam direction # 3 towards terminal 20-3.
  • the switching of the beam direction is repeated after the time T4.
  • the base station 10 switches the beam direction in units of 20 terminals, but the present embodiment is not limited to such an example.
  • the base station 10 may use each receiving panel as one communication partner device 2 and switch the beam direction for each receiving panel.
  • Each of the plurality of terminals 20 directs the received beam to the base station 10 at the timing when the beam is directed from the base station 10. Since the base station 10 notifies each terminal 20 of the beam information, each terminal 20 directs the received beam to the base station 10 in accordance with the notified beam direction at the transmission timing indicated by the beam information. For example, terminal 20-1 directs the received beam at time T1 and time T4 in line with beam direction # 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing a functional configuration of the base station 10 shown in FIG.
  • the base station 10 includes a control unit 11, a transmission signal generation unit 12, a transmission processing unit 13, a reception processing unit 14, and a reception signal decoding unit 15.
  • the control unit 11 instructs the transmission signal generation unit 12 to generate a downlink signal to be transmitted to the terminal 20.
  • the downlink signal is a control signal, a reference signal, a data signal, or the like.
  • the transmission signal generation unit 12 generates a signal in response to an instruction from the control unit 11, and outputs the generated signal to the transmission processing unit 13.
  • the transmission processing unit 13 converts the transmission signal, which is a digital signal generated by the transmission signal generation unit 12, into an analog signal, performs filter processing, and generates a transmission signal.
  • the transmission processing unit 13 transmits the generated transmission signal to the terminal 20.
  • the transmission processing unit 13 can communicate with each of the plurality of terminals 20-1, 20-2, and 20-3 while switching the beam direction in a time division manner.
  • the control unit 11 determines a plurality of beam directions used by the transmission processing unit 13 to communicate with each of the plurality of terminals 20-1, 20-2, and 20-3.
  • the control unit 11 provides beam information indicating the beam usage status of the plurality of terminals 20-1, 20-2, 20-3 with which the transmission processing unit 13 can communicate, to the plurality of terminals 20-1, 20-2, 20-. Let 3 share it.
  • the beam information includes information for specifying a plurality of beam directions determined by the control unit 11, and the transmission processing unit 13 transmits a beam to each of the plurality of terminals 20-1, 20-2, and 20-3. Includes information that identifies multiple transmission timings.
  • the control unit 11 can instruct the arrangement of the reference signal in time and frequency.
  • the reference signal is CSI-RS (Channel State Information Reference Signal), DMRS (Demodulation Reference Signal), TRS (Tracking Reference Signal), PTRS (Phase Tracking Reference Signal), etc., which are standardized in 3GPP and the like.
  • the reception processing unit 14 receives the signal from the terminal 20 and performs a reception process including a process of converting the received signal which is an analog signal into a digital signal and a filter process.
  • the reception processing unit 14 outputs the received signal after the reception processing is performed to the reception signal decoding unit 15.
  • the received signal is a signal for the uplink transmitted from the terminal 20.
  • the received signal is a data signal, a reference signal, a control signal, or the like.
  • the control signal for the uplink is PUCCH (Physical Uplink Control Channel) or the like
  • the data signal for the uplink is PUSCH (Physical Uplink Shared CHannel) or the like
  • the reference signal for the uplink is SRS (Sounding Reference). Signal), DMRS, PTRS, etc.
  • the reception signal decoding unit 15 decodes the received signal and outputs the decoding result to the server 30.
  • the control unit 11 transmits, for example, CSI-RS, which is a reference signal, while switching the beam direction.
  • the CSI-RS includes an identification number which is a beam number for specifying the beam direction.
  • each of the plurality of CSI-RSs includes different identification numbers.
  • the terminal 20 measures the power of a plurality of CSI-RSs transmitted after the base station 10 points in different directions, and the identification number included in the CSI-RS having the highest received power and the highest received power among the measured powers. Is notified to the base station 10.
  • the control unit 11 determines the beam direction used for communication with the terminal 20 that has notified the received power, based on the received power notified from the terminal 20.
  • the control unit 11 notifies the terminal 20 of the beam information including the information for specifying the determined beam direction and the information for specifying the beam transmission timing.
  • the information for specifying the beam direction is, for example, a beam number, which is an identification number set in CSI-RS.
  • the terminal 20 holds information indicating the correspondence between the beam number and the beam direction in advance.
  • the information that specifies the transmission timing of the beam is, for example, the transmission interval at which the transmission processing unit 13 transmits the beam. For example, in the example shown in FIG.
  • the interval between each transmission timing is T
  • the beam number of the beam direction # 1 is “1”
  • the beam number of the beam direction # 2 is “2”
  • the beam number of the beam direction # 3 When is "3", the beam information includes the beam numbers "1, 2, 3" and the transmission timing offset value "T, 2T".
  • the terminal 20 notifies the base station 10 of the highest received power and the identification number included in the CSI-RS having the highest received power, but the present embodiment is not limited to such an example.
  • the terminal 20 may notify the base station 10 of the received power corresponding to each identification number.
  • the base station 10 sets the beam direction of the identification number corresponding to the highest received power among the plurality of notified received powers as the beam direction used for communication with the terminal 20 that has notified the received power.
  • the control unit 11 may multicast the beam information or may unicast the beam information. When multicast is used, it is possible to save the trouble of individually transmitting beam information to a plurality of terminals 20, and it is possible to improve frequency utilization efficiency.
  • the transmission processing unit 13 has a band around 6 GHz or 6 GHz or less, and can use a band called FR1 (Frequency Range 1) in 3GPP.
  • FR1 Frequency Range 1
  • the beam used for notifying the beam information a beam wider than the beam used when transmitting the data signal to the terminal 20 can be used.
  • the base station 10 can irradiate a cell in which the plurality of terminals 20 exist.
  • the beam information may be transmitted periodically, or may be transmitted at the same time when the base station 10 transmits data to the terminal 20. Further, when switching the beam direction, a beam for transmitting control information may be included in the switching beam.
  • the terminal 20 notified of the beam information grasps the usage status of the beam of the other terminal 20 existing within the coverage of the base station 10, specifically, the beam direction and the transmission timing used by the other terminal 20. be able to.
  • the terminal 20 can take measures to eliminate the interference or avoid the interference based on the beam direction and the transmission timing used by the other terminal 20. For example, when the terminal 20 is a mobile terminal, it is possible to avoid interference by moving in a direction in which the user of the terminal 20 avoids interference based on a plurality of beam directions used by the base station 10. Further, it is desirable that the terminal 20 that receives interference takes measures to improve the reception error rate.
  • the terminal 20 that receives interference can transmit a request to the base station 10 to perform multiple transmissions such as MU-MIMO (Multi-User Multiple Input Multiple Output).
  • MU-MIMO Multi-User Multiple Input Multiple Output
  • FIG. 5 is a diagram showing a state in which the terminal 20-2 is moved in the wireless communication system 100 shown in FIG.
  • the base station 10 repeatedly transmits the reference signal, the terminal 20 notifies the received power according to the reference signal, and the base station 10 notifies the beam information according to the notification of the received power, so that the terminal 20 moves. Even so, the beam direction used is updated, and communication between the base station 10 and the terminal 20 can be continued. For example, when the terminal 20-2 moves, the direction of the beam used in the communication between the base station 10 and the terminal 20 is updated from the beam direction # 2 shown in FIG. 2 to the beam direction # 4 shown in FIG. Will be done.
  • FIG. 6 is a diagram showing transmission timing of the base station 10 shown in FIG.
  • base station 10 directs the beam in beam direction # 1 towards terminal 20-1.
  • base station 10 directs the beam in beam direction # 4 towards terminal 20-2.
  • base station 10 directs the beam in beam direction # 3 towards terminal 20-3.
  • the switching of the beam direction is repeated after the time T4.
  • the beam directed in the beam direction # 1 and the beam directed in the beam direction # 4 interfere with each other.
  • the beam directed from the base station 10 to the terminal 20-2 may leak, causing interference.
  • the terminals 20 are close to each other, one terminal 20 cuts off the transmission path between the other terminal 20 receiving data and the base station 10, and the receiving power of the receiving terminal 20 deteriorates. In some cases. Therefore, it is desirable that at least one of the terminals 20-1 and 20-2 take the above-mentioned measures for avoiding interference or improving the reception error rate based on the beam information.
  • the terminal 20-2 remains within the coverage of the base station 10 even after moving, but the terminal 20-2 may move and be out of the coverage of the base station 10. In this case, the base station 10 cannot communicate with the terminal 20-2.
  • the base station 10 may irradiate the beam in the beam direction # 4 which is not used for communication as it is, or is used for communication with the terminal 20-2.
  • the beam may be controlled so as not to be irradiated. The process of not irradiating the beam at time T2 and T5 is also called a muting process.
  • the beam information may include transmission power when the base station 10 transmits a beam in each of a plurality of beam directions.
  • the control unit 11 can determine the transmission power based on the maximum value of the received power notified from the terminal 20.
  • each of the terminals 20-1, 20-2, 20-3 has a relative positional relationship. Can be grasped.
  • Each of the terminals 20-1, 20-2, 20-3 calculates the distance between the base station 10 and each of the terminals 20-1, 20-2, 20-3 based on the transmitted power notified. can do.
  • the terminal 20-1 can calculate the distance between the terminal 20-1 and the base station 10 based on the difference between the transmitted power to be notified and the received power to be measured.
  • the terminal 20-1 calculates the distance between each of the terminals 20-2 and 20-3 and the base station 10 based on the calculated distance and the transmission power to the other terminals 20-2 and 20-3. can do.
  • the terminal 20-1 can grasp the relative positions of the terminals 20-2 and 20-3 based on the beam direction corresponding to the notified beam number and the calculated distance. Similarly for the terminal 20-2, the relative positions of the terminals 20-1 and 20-3 can be grasped, and similarly for the terminal 20-3, the relative positions of the terminals 20-1 and 20-2 can be grasped. The position can be grasped.
  • the terminal 20 can move while avoiding the other terminals 20 or move so as not to block the beam irradiation.
  • the terminal 20 can determine the movement route of the vehicle based on the relative position.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a method of calculating the distance D1 between the base station 10 and the terminal 20.
  • the distance D1 between the base station 10 and the terminal 20 is the height H of the base station 10, the angle ⁇ of the beam from the base station 10 to the terminal 20, the transmission power of the base station 10, and the reception of the terminal 20. It can be calculated based on the power. Based on the difference between the transmission power and the reception power, the distance D2 of the straight line between the tip of the antenna of the base station 10 and the terminal 20 is calculated, and the angle ⁇ is calculated by using the distance D2 and the height H. Can be done.
  • the distance D1 is calculated by using trigonometric functions.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example in which a terminal 20 capable of communicating with the base station 10 shown in FIG. 4 is mounted on a mobile body.
  • the transmission processing unit 13 of the base station 10 sets the beam direction used for communicating with the terminal 20 mounted on the mobile body according to the direction in which the terminal 20 moves.
  • the control unit 11 uses a plurality of beam directions # 1-1, beam directions # 1-2, and beam directions # 1 used by the transmission processing unit 13 to communicate with the terminal 20 mounted on the mobile body.
  • Beam information including the beam group # 1 including -3 and the timing at which the transmission processing unit 13 switches the beam direction toward the terminal 20 mounted on the moving body is generated.
  • the generated beam information is shared by the plurality of terminals 20.
  • the moving body may have a direction and a section to be advanced in advance, such as a train.
  • the terminal 20 mounted on the mobile body can suppress a decrease in the received power even while moving by switching the received beam over time according to a plurality of beam directions notified in advance. Further, the base station 10 can switch a plurality of beam directions toward the terminal 20 mounted on the moving body according to the moving speed of the moving body.
  • the base station 10 can update the beam directions in units of groups of the plurality of terminals 20. By aggregating the beam information for each group, the overhead required for control information can be reduced.
  • Group identifiers may be assigned to the identifiers of the plurality of terminals 20, and the beam direction may be updated with respect to the group identifiers.
  • beam information may be shared within the group.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a system forming a backhaul line.
  • the HAPS 40-1, 40-2, and 40-3 shown in FIG. 9 form a backhaul line.
  • HAPS40 when it is not necessary to distinguish HAPS40-1, 40-2, 40-3, it is simply referred to as HAPS40.
  • a backhaul line is set for HAPS40-1 to HAPS40-2 or HAPS40-3, and is switched every hour.
  • HAPS40-1 is an example of the wireless communication device 1
  • HAPS40-2 and 40-3 are examples of the communication partner device 2.
  • the wireless communication device 1 may be the HAPS 40, and the communication partner device 2 may be a plurality of base stations 10 installed on the ground.
  • the wireless communication device 1 may be the HAPS 40, and the communication partner device 2 may be a plurality of terminals 20 existing on the ground.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a system in which the wireless communication device 1 is HAPS40.
  • the HAPS 40 shown in FIG. 10 is an example of the wireless communication device 1, and can communicate with each of a plurality of terminals 20-1, 20-2, and 20-3 while switching the beam direction in a time division manner.
  • the functions of the server 30 and the control unit 11 shown in FIG. 4 may be performed by the base station 10 or the server 30 installed on the ground.
  • the base station 10 transmits control information, data, and the like to the HAPS 40, which is the wireless communication device 1, and the HAPS 40 irradiates the terminals 20-1, 20-2, and 20-3 on the ground with beams, respectively.
  • the wireless communication device 1 When the communication partner device 2 moves, it is desirable that the wireless communication device 1 periodically performs a beam sweep to update the beam information, and causes a plurality of communication partner devices 2 to share the updated beam information.
  • the wireless communication device 1 is limited to the moving communication partner device 2 in terms of beam information.
  • the update may be notified, and the beam information may not be notified to the stationary communication partner device 2.
  • the beam direction used when transmitting the data signal and the control signal the beam direction used when transmitting CSI-RS, DMRS and the like is used.
  • a beam number indicating the beam direction is sent to the terminal 20.
  • the beam information for sending data if the beam number used for sending CSI-RS is X, the beam number X is notified to the terminal 20.
  • the base station 10 switches the beam direction for sending data, the beam direction can be switched by changing the beam direction of the referenced CSI-RS.
  • the base station 10 when X and Y are different numbers, the base station 10 notifies the terminal 20 that the beam number to be referred to is switched from X to Y, or the beam number included in the beam information is updated. Notify the terminal 20.
  • Information for managing beam information includes, for example, TCI (Transmission Configuration Indication) in 3GPP.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a system in which the wireless communication device 1 moves.
  • the airplane HAPS 40 shown in FIG. 11 is an example of the wireless communication device 1, and the base station 10 is an example of the communication partner device 2.
  • the HAPS 40 switches the direction of the transmission beam from the transmission beam direction T # 1-1 to the transmission beam direction T # 1-2 as the HAPS 40 moves.
  • the base station 10 switches the direction of the reception beam from the reception beam direction R # 1-1 to the reception beam direction R # 1-2. If the directions of the transmission beam and the reception beam are not switched, the reception power may decrease and the communication quality may deteriorate.
  • the moving range of the wireless communication device 1 is narrow, the direction of the transmitting beam may be fixed and the direction of the receiving beam may be switched. Further, the beam to be switched differs depending on the moving speed and moving direction of the HAPS 40. Therefore, the HAPS 40 may notify the base station 10 of the moving speed and the moving direction of the HAPS 40.
  • the transmitting side may prepare a plurality of beam direction candidates and switch the beam direction every hour. In this case, a plurality of beam direction candidates and the frequency of switching are transmitted from the transmitting side to the receiving side.
  • the transmitting side HAPS 40 notifies the receiving side base station 10 of beam information indicating a plurality of beam direction candidates and the frequency of switching. At this time, the HAPS 40 may directly notify the base station 10 of the beam information, or may notify the base station 10 of the beam information via the upper layer, the server 30, or the like. Further, it is desirable that the beam information includes information indicating that the Doppler shifts in the transmission beam directions T # 1-1 and T # 1-2 are the same.
  • the base station 10 that has received the beam information can grasp that the HAPS 40 is moving and that the transmission beam direction is switched after a certain period of time.
  • the parameter indicating that the Doppler shifts are the same may indicate that the two beams have a QCL (Quasi-CoLocation) relationship.
  • having a QCL relationship means that the transmission line conditions are the same.
  • Parameters indicating the statistical properties of the transmission line include Doppler shift, Doppler spread, average delay, delay spread, spatial information, spatial relationship, and the like. For example, when the two reference signals are in the QCL state, it indicates that both reference signals have passed through the same transmission line environment, which facilitates transmission line estimation.
  • the QCL relationship may be updated.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a system including a control station 50 that controls a frequency.
  • the HAPS 40 can communicate with each of the plurality of base stations 10-1 and 10-2 while switching the beam direction in a time division manner.
  • the control station 50 notifies the HAPS 40 and the base stations 10-1 and 10-2 of the frequency control information indicating the frequency of the beam to be used in addition to the beam information.
  • the control station 50 can notify, for example, to use carrier C # 1 in the beam direction # A.
  • the frequency used may be different for each beam direction, or may be a frequency common to a plurality of beam directions.
  • the center frequency used in 3GPP includes CC (Carrier Component), BWP (BandWidth Part), and the like.
  • the control station 50 notifies the beam directions # A, # B, and the beam transmission time, as well as instructions such as CC and BWP used by the HAPS 40.
  • the frequency of the beam to be used differs depending on the usage status and interference status of adjacent frequencies. In order to determine an appropriate frequency band to be used, it is necessary to grasp the usage status and interference status of the surrounding frequencies. Therefore, the control station 50 aggregates the observed values of the interference status and uses the control station 50. It is desirable to determine the frequency.
  • BWP may be adaptively switched and used for the purpose of randomizing adjacent interference.
  • carrier C # 1 is used for a beam in beam direction # A toward base station 10-1
  • carrier C # 2 is used as a base. It may be used for a beam in beam direction # B toward station 10-2. Alternatively, only carrier C # 1 may be used for base station 10-1 or base station 10-2. Further, the carrier C # 1 and the carrier C # 2 may be switched and used depending on the time.
  • Satellites include quasi-zenith satellites and low earth orbit satellites.
  • the technology of this embodiment can also be applied to a geosynchronous orbit satellite for HTS (High Throughput Satellite), a network consisting of a plurality of low orbits, and the like.
  • the data distributed by the satellite system includes information for broadcasting, control information, control information for communication, communication information, control information for inter-device communication, and information requested and distributed from the base station 10 or terminal 20 on the ground. , Control information, measurement information or reference information used for positioning.
  • the receiving side may be the terminal 20 or the transmitting side may be the base station 10.
  • the transmitting side is a satellite and the receiving side is a ground station will be described.
  • the time required for synchronization is determined by the position of the satellite system or the base station 10, the moving speed, and the like. That is, it is desirable that the time required for synchronization can be flexibly set.
  • the ground station may send a response signal.
  • the deviation of the transmission timing can be obtained.
  • the difference in transmission timing it becomes possible to align the transmission timings of the downlink and the uplink.
  • the signal for synchronization may be, for example, PRACH (Physical Random Access CHannel) used in 3GPP.
  • PRACH Physical Random Access CHannel
  • RACH is transmitted periodically, but a plurality of RACH may be continuously transmitted for satellite communication.
  • the ground station may return a response signal to the satellite after receiving the plurality of RACHs, or may return a response signal each time it receives the RACH.
  • a memory capable of storing received signals is required in the ground station.
  • the timing correction value is saved in the terminal 20 and the terminal 20 is in the IDLE state or the INACTIVE state, the correction value is continuously saved, and when the terminal 20 returns to the communicable state, the terminal 20 is saved. You may use the corrected correction value.
  • the process by which the transmitting side transmits the synchronization signal is msg. It is called 1, and the response from the receiving side is msg. It is called 2.
  • msg. 1 and msg. 2 may be repeated a plurality of times to align the timing. When performing a plurality of times, it is possible to improve the accuracy of timing correction by averaging the measured values of the deviation between the transmission time and the reception time.
  • SIB System Information Broadcast
  • information for timing adjustment may be included in the SIB.
  • the timing can be estimated by the ground station grasping the position of the satellite. If satellite information is included in the control information, synchronization signal, etc., the timing can be estimated on the ground station side.
  • the above processing is performed by msg. 1 and msg. It may be used as correction information for timing correction using 2.
  • the number of RACHs to be continuously sent may be selected from a different number of candidates. Further, the interval of the RACH to be transmitted may be set to the unit of seconds or the unit of minutes periodically.
  • the upper layer it may be shown to be a RACH for satellite communication.
  • the upper layer indicates information set by the RRC (Radio Resource Control), the control station, and the server.
  • RRC Radio Resource Control
  • a different signal may be used for each of the control station 50, the server 30, and the satellite, which are the transmission sources.
  • the identification number may differ depending on the receiving side. In this case, the signal in the RACH can be generated by using the identification number set for each source.
  • the beam information may be shared after the timings are aligned, or the ground station whose timing cannot be adjusted within a predetermined time may be excluded from the beam information sharing target.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration of the wireless communication system 200A according to the second embodiment.
  • the wireless communication system 200A has a plurality of base stations 10-1, 10-2, terminals 20-1, 20-2, 20-3, 20-4, HAPS 40, and a control station 50.
  • the HAPS 40 can communicate with each of a plurality of base stations 10-1 and 10-2 while switching the beam direction in a time division manner.
  • the control station 50 notifies the HAPS 40 and the base stations 10-1 and 10-2 of the beam information, respectively.
  • Each of the HAPS 40 and the base stations 10-1 and 10-2 controls the beam direction and the beam transmission timing according to the beam information notified from the control station 50.
  • a beam directed from the HAPS 40 to the base stations 10-1 and 10-2 a beam directed from the base station 10-1 to the terminals 20-1 and 20-2, or a beam directed from the base station 10-2 to the terminal 20-3, It is desirable to manage the beam directed to 20-4 in a layered manner in association with each other.
  • the beam directed from the HAPS 40 to the base stations 10-1 and 10-2 is called a parent beam, and the beam directed from the base station 10-1 to the terminals 20-1 and 20-2 and the beam directed from the base station 10-2 to the terminal 20-3,
  • the beam directed at 20-4 can be referred to as a child beam.
  • terminals 20-1 and 20-2 are referred to as subordinate devices for base station 10-1, and terminals 20-3 and 20-4 are referred to as subordinate devices for base station 10-2. Can be done.
  • FIG. 14 is a diagram showing the configuration of the wireless communication system 200B according to the second embodiment.
  • the wireless communication system 200B includes a HAPS 40, a plurality of base stations 10A-1, 10A-2 forming a macro cell, a plurality of base stations 10B-1, 10B-2 forming a microcell, and terminals 20-3, 20. It has -4 and a control station 50.
  • Base station 10A-1 forms macrocell 60
  • base station 10B-1 forms microcell 61-1
  • base station 10B-2 forms microcell 61-2.
  • the HAPS 40 can communicate with each of a plurality of base stations 10A-1 and 10A-2 while switching the beam direction in a time division manner.
  • the control station 50 notifies the HAPS 40 and the base stations 10A-1, 10A-2, 10B-1, and 10B-2 of the beam information, respectively.
  • Each of the HAPS 40 and the base stations 10A-1, 10A-2, 10B-1, and 10B-2 controls the beam direction and the beam transmission timing according to the beam information notified from the control station 50.
  • the beam directed from the HAPS 40 to the base stations 10A-1 and 10A-2 is called a parent beam, the beam directed from the base station 10A-1 to the base stations 10B-1 and 10B-2, and the beam directed from the base station 10A-2 to the terminal 20-3.
  • 20-4 can be referred to as a child beam.
  • base stations 10B-1 and 10B-2 are referred to as subordinate devices for base station 10A-1
  • terminals 20-3 and 20-4 are referred to as subordinate devices for base station 10A-2. be able to.
  • the beam settings can be used continuously depending on the intended use. For example, when a beam in beam direction #A is used for a backhaul, beams in beam directions # 1 and # 2 associated with beam direction #A can also be used for a backhaul. It will be possible to take over and use the reliability and QoS (Quality of Service) required for backhaul.
  • QoS Quality of Service
  • the terminal 20 can establish the backhaul line without impairing the reliability by raising the priority of the reception processing of the backhaul line.
  • a beam in the beam direction #B from HAPS40 in FIG. 14 toward base station 10A-2 can be used as a backhaul line. In this case, the priority of the beam direction #B can be increased.
  • the HAPS 40 may perform demodulation processing of the control information, and the HAPS 40 may adaptively switch the beam direction to be irradiated toward the ground.
  • a schedule process may be performed to adaptively determine the beam direction according to the number of beams that can be used, the band that can be used, and the like. By scheduling the HAPS 40, it is possible to switch the beam direction appropriately according to the performance of the HAPS 40.
  • the control information may include information instructing the switching of the beam direction from the HAPS 40. In this case, the processing load for the HAPS 40 to adaptively switch the beam direction can be reduced, and the circuit configuration of the HAPS 40 can be simplified.
  • FIG. 15 is a diagram showing a first example of the timing at which the base station 10A-1 shown in FIG. 14 irradiates a beam.
  • FIG. 15 shows the timing at which the base station 10A-1 irradiates the beam in each of the beam directions # 1 and # 2.
  • the base station 10A-1 alternately irradiates the beams in the beam directions # 1 and # 2. do.
  • the base station 10A-1 stores the information arriving from the HAPS 40 in the memory and stores it in advance. Information may be transmitted to the base stations 10B-1 and 10B-2.
  • FIG. 16 is a diagram showing a second example of the timing at which the base station 10A-1 shown in FIG. 14 irradiates the beam.
  • FIG. 16 shows the timing at which the base station 10A-1 irradiates the beam in each of the beam directions # 1 and # 2.
  • the base station 10A-1 has the beam directions # 1 and # 2. The beam is irradiated alternately.
  • the base station 10A-1 does not irradiate the beam in the beam directions # 1 and # 2. In this case, the base station 10A-1 accumulates the information received from the HAPS 40 and transmits the accumulated information in the beam directions # 1 and # 2 during the period of time T1 to T4 and T9 to T12.
  • the periodic transmission unit of beam directions # 1 and # 2 may change depending on the irradiation time of the beam in beam directions # A and # B.
  • the base station 10A-1 irradiates the beam in the beam direction # 1, while T5, T6, T7, and T8 irradiate the beam.
  • the base stations 10B-1 and 10B-2 do not need to direct the received beam to the base station 10A-1 during the time T5 to T8, and the power consumption can be reduced.
  • the first section is "T1, T2, T3, T4" and the second section is "T5, T6, T7, T8". Since the three sections are "T9, T10, T11, T12", the first section and the third section are the sections to be transmitted, and the second section is the section not to be transmitted, the mask processing is expressed as "101". Can be done.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of the configuration of the wireless communication system 300 according to the third embodiment.
  • the terminal 20 is an example of the wireless communication device 1
  • the base station 10 is an example of the communication partner device 2.
  • the wireless communication system 300 has base stations 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 and terminals 20-1, 20-2.
  • Each of the terminals 20-1 and 20-2 can perform uplink communication with each of a plurality of base stations 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 while switching the beam direction in a time-division manner.
  • a plurality of terminals 20 may transmit a data signal, a reference signal, and a control signal to the plurality of base stations 10.
  • each of the terminals 20-1 and 20-2 does not communicate with a plurality of base stations 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 at the same time, but one pair while switching the beam direction. 1 communicates.
  • the base stations 10 When the base station 10 communicates with a plurality of terminals 20, unless the plurality of terminals 20 communicate with each other at the same time, the base stations 10 are often separated from each other to the extent that they are unlikely to interfere with each other. It was less necessary to consider the interference between each other, that is, between the wireless communication devices 1 on the transmitting side. On the other hand, when the wireless communication device 1 on the transmitting side is the terminal 20, the distance between the terminals 20 is likely to be close to the extent to which interference occurs. Therefore, the beam information is shared among the plurality of base stations 10, and in the present embodiment, the beam information is also shared among the plurality of terminals 20. By sharing the beam information between the plurality of terminals 20-1 and 20-2, it is possible to reduce the interference of the uplink communication with the other terminals 20.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of a change over time in the beam direction used by the terminals 20-1 and 20-2 shown in FIG.
  • the terminals 20-1 and 20-2 do not use the beam directions that interfere with each other at the same time.
  • the terminal 20-1 uses the beam direction # 1-1
  • the terminal 20-2 uses the beam direction # 2-3
  • the terminal 20-1 uses the beam direction # 1-1.
  • terminal 20-2 uses beam direction # 2-2 while using 1-2, beam interference can occur. Therefore, at time T1, terminal 20-1 uses beam direction # 1-1, terminal 20-2 uses beam direction # 2-2, and at time T2, terminal 20-1 uses beam direction # 1-2.
  • Terminal 20-2 uses beam direction # 2-1 and at time T3 terminal 20-1 uses beam direction # 1-3 and terminal 20-2 uses beam direction # 2-4. However, if the terminal 20-1 uses the beam direction # 1-4 and the terminal 20-2 uses the beam direction # 2-3 at the time T4, the beam interference can be suppressed.
  • FIG. 19 is a diagram showing a functional configuration of the terminal 20 shown in FIG.
  • the terminal 20 includes a control unit 21, a transmission signal generation unit 22, a transmission processing unit 23, a reception processing unit 24, and a reception signal decoding unit 25.
  • the control unit 21 of the terminal 20 instructs the transmission signal generation unit 22 to generate a transmission signal based on the instruction from the base station 10.
  • the transmission signal generation unit 22 When the transmission signal generation unit 22 generates a transmission signal, the transmission signal generation unit 22 outputs the generated transmission signal to the transmission processing unit 23.
  • the transmission signal includes a data signal, a reference signal, and the like from the terminal 20.
  • the instruction from the base station 10 includes a beam number and the like to be used by the terminal 20.
  • the transmission processing unit 23 converts the transmission signal, which is a digital signal generated by the transmission signal generation unit 22, into an analog signal, performs filter processing, and generates a transmission signal.
  • the transmission processing unit 23 transmits the generated transmission signal to the base station 10.
  • the transmission processing unit 23 can communicate with each of the plurality of base stations 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 while switching the beam direction in a time division manner.
  • the terminal 20 may have a storage unit such as a memory.
  • the storage unit can store the timing correction value and the like.
  • terminals 20-1 and 20-2 can communicate with the server 30 or the control station 50.
  • the beam direction used by terminals 20-1 and 20-2 can be instructed by the server 30 or the control station 50.
  • the beam direction used by the terminals 20-1 and 20-2 may be indicated by the base station 10-1 or the base station 10-2.
  • the control station 50 indicates the beam direction will be described.
  • FIG. 20 is a sequence diagram showing a first example of the operation of the wireless communication system 300 shown in FIG.
  • the terminal 20 requests the control station 50 to transmit to a plurality of base stations 10 to be communicated (step S101).
  • the control station 50 aggregates and holds the beam usage status of the plurality of base stations 10 with which the terminal 20 can communicate with respect to the plurality of terminals 20.
  • the control station 50 instructs the terminal 20 of the beam switching pattern and the switching time in the terminal 20 based on the usage status of the beam in the wireless communication system 300 (step S102). For example, the control station 50 can determine the timing of switching the beam direction and the beam number to be switched and notify the terminal 20.
  • the beam number of SRS may be used as the candidate for the beam direction to be switched, or the beam number of CSI-RS, SSB or the like may be used.
  • the terminal 20 When a downlink beam number is used, the terminal 20 will use a transmit beam directed in the direction of the receive beam used to receive the downlink beam.
  • the terminal 20 may direct the transmission beam in the direction of the SRS beam number.
  • the terminal 20 requests the control station 50 for information on the beam usage status of the other terminal 20 (step S103).
  • the control station 50 notifies the beam information indicating the beam usage status of the other terminal 20 in response to the request from the terminal 20 (step S104). For example, when the terminal 20-1 shown in FIG. 17 requests information on the beam usage status from the control station 50, the control station 50 notifies the terminal 20-1 of the beam information indicating the beam usage status of the terminal 20-2. can do.
  • FIG. 21 is a flowchart for explaining an example of the operation between the base station 10 and the terminal 20 shown in FIG.
  • the SRS used for the sounding of the uplink can be used.
  • the control station 50 can grasp the state of the transmission line between the terminal 20 and the base station 10.
  • the terminal 20 is initialized (step S201). For example, the terminal 20 performs a beam sweep using different SRS. Specifically, the terminal 20 first selects the beam direction to be transmitted (step S202). The terminal 20 transmits a reference signal in the selected beam direction (step S203).
  • the base station 10 measures the received power while switching the beam direction (step S204).
  • the base station 10 reports the maximum received power to the terminal 20 (step S205).
  • the terminal 20 determines whether or not there are remaining beam candidates to be transmitted (step S206). When the candidate of the beam to be transmitted remains (step S206: Yes), the terminal 20 repeats the process from step S202.
  • the terminal 20 selects a beam to be used by the terminal 20 for transmission to the base station 10 from the reported received power (step S207).
  • the terminal 20 notifies the base station 10 of the transmission beam number determined in step S207 (step S208).
  • Multiple different SRS can be generated by changing the arrangement in time and frequency and the symbol sequence used for SRS.
  • the terminal 20 can use each of the generated plurality of SRS as a candidate for the beam used by the terminal 20.
  • the transmission timing from each terminal 20 may be aligned by using TA or the like.
  • the terminal 20 since the terminal 20 also switches the beam for the plurality of base stations 10, it is necessary to align the transmission timing by using the plurality of base stations 10 and TA. After aligning the transmission timing, the terminal 20 may perform a process of sweeping the transmission / reception beam and selecting an appropriate beam. By aligning the transmission timings to the plurality of base stations 10, the base station 10 can receive the beam without impairing the received power.
  • FIG. 22 is a sequence diagram showing a second example of the operation of the wireless communication system 300 shown in FIG.
  • the sequence diagram shown in FIG. 22 includes, in addition to the operation shown in FIG. 20, an operation for aligning the transmission timing between the terminals 20 in advance.
  • the terminal 20 requests the control station 50 to transmit to a plurality of base stations 10 to be communicated (step S301).
  • the control station 50 transmits a timing adjustment signal to the terminal 20 (step S302).
  • the terminal 20 transmits the timing adjustment signal to the control station 50 in response to the timing adjustment signal from the control station 50 (step S303).
  • the control station 50 aggregates and holds the beam usage status of the plurality of base stations 10 with which the terminal 20 can communicate with respect to the plurality of terminals 20.
  • the control station 50 instructs the terminal 20 of the beam switching pattern and the switching time in the terminal 20 based on the usage status of the beam in the wireless communication system 300 (step S304).
  • the terminal 20 requests the control station 50 for information on the beam usage status of the other terminal 20 (step S305).
  • the control station 50 notifies the beam information indicating the beam usage status of the other terminal 20 in response to the request from the terminal 20 (step S306).
  • the control station 50 notifies the terminal 20-1 of the beam information indicating the beam usage status of the terminal 20-2. can do.
  • the irradiation time of the beam from the terminal 20 may be determined according to the intended use of the beam.
  • the irradiation time of the beam to the base station 10 may be determined depending on the purpose of use, such as when transmitting only a positioning signal or when transmitting a large amount of data.
  • the communication partner device 2 may be a HAPS40 such as a satellite or an airplane.
  • the HAPS 40 transmits the information received from the terminal 20 to the ground station, and the ground station transmits the beam information to the terminal 20 via the HAPS 40.
  • the terminal 20 may transmit the beam information directly to the HAPS 40 or may transmit it via a relay station.
  • the ground station may be a base station 10, a control station 50, or a server 30, or may be a combination of a part of the functions of the base station 10, the control station 50, or the server 30.
  • FIG. 23 is a diagram showing the configuration of the wireless communication system 400 according to the fourth embodiment.
  • the wireless communication system 400 includes a transmitting side terminal 20A and a receiving side terminal 20B-1, 20B-2, 20B-3.
  • the transmitting side terminal 20A and the receiving side terminals 20B-1, 20B-2, 20B-3 are examples of the terminal 20, and have the same configuration as the terminal 20 shown in FIG.
  • the reception processing unit 24 receives a signal from another terminal 20.
  • the signal from the other terminal 20 may include a beam number or the like used for transmission.
  • the transmitting side terminal 20A is a terminal 20 calling for the start of communication
  • each of the receiving side terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 is a terminal 20 that responds to the notification of the start of communication of the transmitting side terminal 20A. ..
  • the communication device of the same type is the terminal 20 in FIG. 23, the present embodiment is not limited to such an example.
  • the same type of communication device may be a HAPS40 such as a satellite or a base station 10.
  • the terminal 20 may be a device such as a smartphone, or may be an in-vehicle communication device for wireless communication mounted on a mobile body such as an automobile or a train.
  • the communication between the terminals 20 described below includes communication between smartphones, communication between in-vehicle communication devices, communication between smartphones and in-vehicle communication devices, and the like. It is also possible to communicate between the terminals 20 and to communicate between the terminals 20 within the coverage and the users outside the coverage. Further, by enabling communication between the terminals 20, positioning between the terminals 20 is also possible.
  • the transmitting side terminal 20A notifies each of the plurality of receiving side terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 of the start of communication.
  • the location of the resource on the time and frequency of the broadcast channel is preset.
  • Each of the receiving terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 periodically checks whether or not a signal exists in the preset resource, and if the signal exists, the start of communication is notified. Detects that.
  • the transmitting side terminal 20A transmits the notification signal with a wide beam, and the receiving side terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 can easily receive the notification signal.
  • the transmitting side terminal 20A may transmit a notification signal using a notification channel for side links such as PSBCH (Physical Sidelink Broadcast CHannel) used in 3GPP.
  • PSBCH Physical Sidelink Broadcast CHannel
  • the transmitting side terminal 20A may notify an unspecified number of terminals 20 of the start of communication, may notify the terminals 20 of a preset group, or one terminal. 20 may be notified.
  • the process of discovering the terminal 20 to be communicated may be performed before the notification.
  • Discovery is a process performed by the transmitting terminal 20A in order to discover the receiving terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 to be communicated.
  • preset information is arranged in a preset time and frequency domain, and each of the receiving terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 has the above-mentioned preset time. And observe the frequency domain regularly.
  • the preset time and frequency regions and the preset information contents may be set by the base station 10, the control station 50, or the server 30.
  • a default value may be used as a default parameter for the preset time and frequency domain and the content of the preset information.
  • a preset value or the like in the memory area of the terminal 20 is referred to.
  • a resource indicates a set of Resource Elements, which is a unit of frequency within 1 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) time. For example, when the frequency carriers in the OFDM symbol are at 15 kHz intervals and the band of the OFDM symbol is 15 MHz, it indicates that it is 1000 carriers, that is, 1000 Resource Element.
  • a resource is a set of a plurality of Resource Elements, and may span a plurality of symbols.
  • the transmitting side terminal 20A when the transmitting side terminal 20A notifies each of the plurality of receiving side terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 of the start of communication, the transmitting side terminal 20A and the plurality of receiving side terminals 20B-1 are notified. , 20B-2, and 20B-3 each start the preparation process for communication. At this time, the transmitting side terminal 20A and each of the plurality of receiving side terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 set the beam direction in order to optimize the power consumption at frequencies around FR2 and the like. Perform the matching process. Specifically, the transmitting side terminal 20A transmits a reference signal to each of the plurality of receiving side terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3.
  • the transmitting side terminal 20A performs a beam sweep for transmitting a plurality of reference signals while switching the beam direction.
  • Each of the plurality of receiving terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 measures the received power of each of the plurality of reference signals, and reports the measurement result to the transmitting terminal 20A.
  • the measurement result includes the reception power, the reception direction, the reception time, the difference between the transmission time and the reception time, and the like.
  • the content of the reference signal used in the beam sweep may differ for each beam, or resources with different times and frequencies may be used for each beam.
  • PSSS Primary Sidelink Synchronization Signal
  • SSSS Secondary Sidelink Synchronization Signal
  • SLSS SideLink Synchronization Signal
  • PSBCH Physical Broadcast Channel
  • the transmitting side terminal 20A uses the received power of each beam reported from each of the receiving side terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3, so that the receiving side terminals 20B-1, 20B- with respect to the transmitting side terminal 20A can be used.
  • the relative positions of 2, 20B-3 can be measured.
  • a server 30 for positioning may be provided, and the positioning process may be performed on the server 30.
  • the transmitting side terminal 20A transmits the received power of each beam reported from each of the receiving side terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 to the server 30 installed in the base station 10 or the like. , The positioning process may be performed on the server 30.
  • the maximum value of the received power may be transmitted instead of transmitting all the received power.
  • the terminals 20 can grasp each other's positions with high accuracy without the need for coordinates or the like. For example, if the transmitting side terminal 20A is an in-vehicle communication device and is mounted on a vehicle having an automatic driving function, and the receiving side terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 become obstacles, if they hit an obstacle, It becomes possible to drive while avoiding it.
  • the transmitting side terminal 20A reports from each of the plurality of receiving side terminals 20B-1, 20B-2, 20B-3. It is also possible to obtain the average value using the received power.
  • FIG. 24 is a sequence diagram for explaining a first example of the operation of positioning by the wireless communication system 400 shown in FIG. 23.
  • the transmitting side terminal 20A transmits a positioning request to each of the receiving side terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 (step S401).
  • Each of the receiving terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 that have received the positioning request notifies the transmitting terminal 20A of the receipt of the request (step S402).
  • the transmitting side terminal 20A transmits a reference signal to each of the receiving side terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 (step S403).
  • the transmitting terminal 20A performs a beam sweep to each receiving terminal 20B-1, 20B-2, 20B-3, transmits a reference signal, and selects an appropriate beam for transmission or reception.
  • Each of the receiving terminal 20B-1, 20B-2, and 20B-3 reports the measurement result for the reference signal to the transmitting terminal 20A (step S404).
  • the transmitting side terminal 20A positions the relative positions of the receiving side terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 based on the reported measurement result.
  • the transmitting side terminal 20A may start the positioning without transmitting the positioning request to the receiving side terminals 20B-1, 20B-2, 20B-3.
  • the transmitting side terminal 20A may transmit the reference signal to a plurality of terminals 20 in a notification manner.
  • FIG. 25 is a sequence diagram for explaining a second example of the operation of positioning by the wireless communication system 400 shown in FIG. 23.
  • positioning of a plurality of terminals 20 is performed using the control station 50.
  • the transmitting side terminal 20A transmits a positioning request to a plurality of terminals 20 to the control station 50 (step S501).
  • the control station 50 notifies the transmitting terminal 20A of the terminal information to be positioned (step S502).
  • the transmitting terminal 20A reports the measurement result to the control station 50 (step S503).
  • the processing between the transmitting side terminal 20A and the receiving side terminals 20B-1, 20B-2, and 20B-3 is omitted, but for example, the processing shown in FIG. 24 is performed.
  • the control station 50 positions the receiving terminal 20B-1, 20B-2, and 20B-3 relative to the transmitting terminal 20A based on the reported measurement result.
  • the control station 50 may instruct the transmitting terminal 20A to start positioning.
  • the signal transmitted when performing the beam sweep as described above is a signal that is closely set in terms of time and frequency resources.
  • synchronization signals such as SLSS and PSBCH may be used
  • a reference signal dedicated to positioning in order to improve positioning accuracy.
  • a reference signal for a side link SPRS (Sidelink Positioning Reference Signal), or the like may be used.
  • SPRS setting a value set from the positioning server may be used, or a preset default value may be used.
  • a Resource, a Resource Set, and an identifier for a plurality of Resource Sets may be used.
  • the parameters of the upper layer related to the upper channel of the side link may be managed by the names such as Resource Setting, Resource Set, and Resource. By performing layered parameter management in this way, it is possible to reduce the overhead. Multiple Resources are included in a Resource Set, and multiple Resource Sets are included in a plurality of Resource Settings. Resource Setting may be called PRS-Resource Config in the upper layer. Resource Setting manages Resource Set and includes information such as identification number of each Resource Set. Resource Setting may be managed by TS38.331.
  • the movement of the Resource included in the Resource Set in the time domain for example, Periodic, Semi-Persistent, Aerodic, etc.
  • the movement in the time domain is defined in Resource Setting
  • all Resources included in Resource Setting have the same setting.
  • the parameters of multiple Resources are defined in the Resource Set.
  • the Resource Set includes the resource identification number and the like.
  • Aerodic PRS it may be indicated in the Resource Set that all the included PRS are Aeroidic.
  • the slot where the PRS is placed, the frequency position, etc. may be specified.
  • PRC parameters for PRS settings may be prepared instead of layered parameters.
  • RRC parameters are used, such as PRS-config, which include parameter information indicating the density of the PRS over time or frequency, the behavior of the time domain, such as Periodic, Semi-Persistent, or Aeroidic, as described above. You may.
  • the usage status of the beam may be notified to the terminals 20 on each receiving side.
  • the association information of each beam information may be notified.
  • the notification target can be notified by a multicast type or a unicast type.
  • FIG. 26 is a diagram showing a first example of a processing circuit that realizes each part of the base station 10, the terminal 20, the server 30, the HAPS 40, and the control station 50.
  • FIG. 26 shows a configuration example when the processing circuit is realized by a control circuit including a processor.
  • the processing circuit shown in FIG. 26 includes an input unit 201 that is a receiving unit that receives data input from the outside, a processor 202, a memory 203, and an output unit 204 that is a transmitting unit that transmits data to the outside. Be prepared.
  • the input unit 201 is an interface circuit that receives data input from the outside of the control circuit and gives it to the processor.
  • the output unit 204 is an interface circuit that sends data from the processor 202 or the memory 203 to the outside of the control circuit.
  • the memory 203 is also used as a temporary memory in each process performed by the processor 202.
  • the transmission processing unit 13 and the reception processing unit 14 among the components of the base station 10 and the transmission processing unit 23 and the reception processing unit 24 among the components of the terminal 20 are realized by an array antenna and a signal processing circuit. ..
  • the processor 202 is a CPU (also referred to as a central processing unit, a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a processor, or a DSP (Digital Signal Processor)).
  • the memory 203 is non-volatile, for example, RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EEPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), and the like. Alternatively, it is a volatile semiconductor memory, magnetic disk, flexible disk, optical disk, compact disk, mini disk, DVD (Digital Versatile Disk), or the like.
  • FIG. 27 is a diagram showing a second example of a processing circuit that realizes each part of the base station 10, the terminal 20, the server 30, the HAPS 40, and the control station 50.
  • FIG. 27 shows a configuration example when the processing circuit is realized by dedicated hardware.
  • the processing circuit shown in FIG. 27 includes an input unit 301, a processing circuit unit 302, a memory 303, and a transmission processing unit 304.
  • the input unit 301 receives the data input from the outside.
  • the processing circuit unit 302 is a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof.
  • the memory 303 is the same memory as the memory 203 shown in FIG.
  • the transmission processing unit 304 is a transmission unit that transmits data to the outside.
  • the control unit 11, the transmission signal generation unit 12, the transmission processing unit 13, the reception processing unit 14, and the reception signal decoding unit 15 of the base station 10 are the processing circuit units. It is realized by using 302.
  • the control unit 21, the transmission signal generation unit 22, the transmission processing unit 23, the reception processing unit 24, and the reception signal decoding unit 25 of the terminal 20 have the processing circuit unit 302. Realized using.
  • the base station 10 may be realized by the processing circuit shown in FIG. 26, and the remaining components may be realized by the processing circuit shown in FIG. 27.
  • the program executed by the processor 202 is provided via the communication path. It may be provided in a state of being stored in a storage medium.
  • the configuration shown in the above embodiments is an example, and can be combined with another known technique, can be combined with each other, and does not deviate from the gist. It is also possible to omit or change a part of the configuration.

Abstract

無線通信装置（１）は、ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の通信相手装置（２）のそれぞれと通信可能な送信処理部と、送信処理部が通信可能な複数の通信相手装置（２）のビームの使用状況を示すビーム情報を複数の通信相手装置（２）に共有させる制御部と、を備えることを特徴とする。

Description

無線通信装置、無線通信システム、制御回路、記憶媒体および無線通信方法
　本開示は、ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の通信相手装置のそれぞれと通信可能な無線通信装置、無線通信システム、制御回路、記憶媒体および無線通信方法に関する。
　近年、多素子アンテナを用いてビームの形状を鋭くし、送信電力を送信方向に集中させるビームフォーミングと呼ばれる技術が無線通信の分野で用いられている。例えば、非特許文献１に記載されているように、３ＧＰＰのＲｅｌｅａｓｅ　１５において第５世代移動通信システム向けに規格化されたＮＲ（New　Radio）においても、ビームフォーミングが採用されている。
　ビームフォーミングを用いる無線通信装置が、複数の通信相手装置と通信する場合、複数の通信相手装置のそれぞれと通信するときに使用するビーム方向を決定して通知する必要がある。また、ビームフォーミングを用いる無線通信装置は、複数のビームを用いて同時に複数の通信相手装置と通信するよりも、ビーム方向を通信相手装置の方向に時分割で切り替えながら、１つのビーム方向に送信電力を集中させて通信した方が電力利用効率がよい。このため、無線通信装置は、複数の通信相手装置のそれぞれへの送信タイミングを、複数の通信相手装置のそれぞれに通知する必要がある。
　例えば、無線通信装置が、３台の通信相手装置とビームフォーミングを用いて通信するシステムを考える。３台の通信相手装置のそれぞれを、第１の通信相手装置、第２の通信相手装置、第３の通信相手装置と称する。無線通信装置は、第１の通信相手装置との通信に使用するビーム方向と、第１の通信相手装置への送信タイミングとを示す第１のビーム情報を第１の通信相手装置に通知する。無線通信装置は、第２の通信相手装置との通信に使用するビーム方向と、第２の通信相手装置への送信タイミングとを示す第２のビーム情報を第２の通信相手装置に通知する。無線通信装置は、第３の通信相手装置との通信に使用するビーム方向と、第３の通信相手装置への送信タイミングとを示す第３のビーム情報を第３の通信相手装置に通知する。第１の通信相手装置、第２の通信相手装置、および第３の通信相手装置のそれぞれは、通知された送信タイミングにおいて、受信ビームを、通知されたビーム方向に合わせて向ける。
３ＧＰＰ，"Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｌａｙｅｒ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｄａｔａ　（Ｒｅｌｅａｓｅ　１５）"，　ＴＳ　３８．２１４，　ｖ　１５．７．０，　２０１９／９．
　しかしながら、上記従来の技術によれば、複数の通信相手装置のそれぞれは、自身が無線通信装置との通信に使用するビームを把握することはできるが、他の通信相手装置のビームの使用状況を把握することができない。このため、複数の通信相手装置の間でビームの干渉が発生し、通信品質が低下する場合があるという問題があった。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の通信相手装置のそれぞれと通信可能であって、ビームの干渉の発生を抑制することが可能な無線通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、本開示にかかる無線通信装置は、ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の通信相手装置のそれぞれと通信可能な送信処理部と、送信処理部が通信可能な複数の通信相手装置のビームの使用状況を示すビーム情報を複数の通信相手装置に共有させる制御部と、を備えることを特徴とする。
　本開示にかかる無線通信装置は、ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の通信相手装置のそれぞれと通信可能であって、ビームの干渉の発生を抑制することが可能であるという効果を奏する。
ビームフォーミングを用いた通信について説明するための図 実施の形態１にかかる無線通信システムの構成を示す図 図２に示す基地局の送信タイミングを示す図 図２に示す基地局の機能構成を示す図 図２に示す無線通信システムにおいて、端末が移動した状態を示す図 図５に示す基地局の送信タイミングを示す図 基地局と端末との間の距離を算出する方法の一例を説明するための図 図４に示す基地局と通信可能な端末が移動体に搭載されている例を示す図 バックホール回線を形成するシステムの一例を示す図 無線通信装置がＨＡＰＳであるシステムの一例を示す図 無線通信装置が移動するシステムの一例を示す図 周波数を制御する制御局を備えるシステムの一例を示す図 実施の形態２にかかる無線通信システムの構成を示す図 実施の形態２にかかる無線通信システムの構成を示す図 図１４に示す基地局がビームを照射するタイミングの第１の例を示す図 図１４に示す基地局がビームを照射するタイミングの第２の例を示す図 実施の形態３にかかる無線通信システムの構成の一例を示す図 図１７に示す端末が使用するビーム方向の経時的な変化の一例を示す図 図１７に示す端末の機能構成を示す図 図１７に示す無線通信システムの動作の第１の例を示すシーケンス図 図１７に示す基地局と端末との間の動作の一例を説明するためのフローチャート 図１７に示す無線通信システムの動作の第２の例を示すシーケンス図 実施の形態４にかかる無線通信システムの構成を示す図 図２３に示す無線通信システムが測位する動作の第１の例を説明するためのシーケンス図 図２３に示す無線通信システムが測位する動作の第２の例を説明するためのシーケンス図 基地局、端末、サーバ、ＨＡＰＳ、および制御局の各部を実現する処理回路の第１の例を示す図 基地局、端末、サーバ、ＨＡＰＳ、および制御局の各部を実現する処理回路の第２の例を示す図
　以下に、本開示の実施の形態にかかる無線通信装置、無線通信システム、制御回路、記憶媒体および無線通信方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、ビームフォーミングを用いた通信について説明するための図である。無線通信装置１は、ビームフォーミングを用いて、複数の通信相手装置２－１，２－２，２－３のそれぞれと通信可能である。以下、複数の通信相手装置２－１，２－２，２－３のそれぞれを特に区別する必要がない場合、単に通信相手装置２と称する。無線通信装置１は、ビームの方向を時分割で切り替えながら、複数の通信相手装置２のそれぞれに、データ信号、制御情報などを送信することができる。例えば、無線通信装置１は、通信相手装置２－１に向かうビーム方向＃１、通信相手装置２－２に向かうビーム方向＃２、通信相手装置２－３に向かうビーム方向＃３の順にビームの方向を時分割で切り替える。
　無線通信装置１は、ビームフォーミングを用いた通信を開始する前に、通信相手装置２－１，２－２，２－３のそれぞれに向かう方向となるように、ビーム方向＃１、ビーム方向＃２、ビーム方向＃３を決定する必要がある。無線通信装置１は、ビームの方向を切り替えながら、複数の方向に向けて参照信号のような信号を送信し、通信相手装置２は、各ビームを用いて送信される信号の受信電力を計測する。無線通信装置１は、計測された受信電力に基づいて、各通信相手装置２との通信に用いるビームの方向を決定する。無線通信装置１は、通信相手装置２との通信に用いるビームの方向と、通信相手装置２への送信タイミングとを示すビーム情報を、通信相手装置２に通知する。これにより、通信相手装置２は、通知された送信タイミングで、通知されたビーム方向に合わせて、受信ビームを向けることができる。
　通常、無線通信装置１は、通信相手装置２－１との通信に用いるビーム情報を、通信相手装置２－１に通知し、通信相手装置２－２との通信に用いるビーム情報を、通信相手装置２－２に通知し、通信相手装置２－３との通信に用いるビーム情報を、通信相手装置２－３に通知する。この場合、複数の通信相手装置２のそれぞれは、他の通信相手装置２が使用するビーム方向および送信タイミングを把握できない。例えば、通信相手装置２－１は、通信相手装置２－２，２－３が使用するビーム方向および送信タイミングを把握できない。これに対して、本実施の形態では、無線通信装置１は、無線通信装置１が通信可能な複数の通信相手装置２－１，２－２，２－３のビームの使用状況を示すビーム情報を、複数の通信相手装置２－１，２－２，２－３に共有させる。このため、複数の通信相手装置２のそれぞれは、他の通信相手装置２のビームの使用状況を把握することができる。
　なお、無線通信装置１および通信相手装置２は、どのような種類の通信装置であってもよい。無線通信装置１および通信相手装置２のそれぞれは、基地局、端末、ＨＡＰＳ（High　Altitude　Platform　Station）などの通信装置である。また、１台の通信装置に複数の受信パネルが備わっている場合、複数の受信パネルのそれぞれを１つの通信相手装置と捉えることができる。ＨＡＰＳは、地上よりも高い位置に浮かべた通信装置であり、通常は成層圏に浮かべた、衛星、飛行機、気球などの形態の通信装置を指す。以下においてＨＡＰＳの例を挙げる場合、成層圏に浮かべた通信装置に限らず、成層圏よりも低い位置に浮かべた通信装置にも適用することができる。通信装置の種類の組合せには、特に制限はない。例えば、無線通信装置１が基地局であって、通信相手装置２が端末であってもよい。無線通信装置１および通信相手装置２がいずれも基地局であってもよい。無線通信装置１および通信相手装置２がいずれも端末であってもよい。また、無線通信装置１がＨＡＰＳであって、通信相手装置２が基地局であってもよい。以下、具体的な例を挙げて説明する。
　図２は、実施の形態１にかかる無線通信システム１００の構成を示す図である。無線通信システム１００は、基地局１０と、複数の端末２０－１，２０－２，２０－３と、サーバ３０とを含む。以下、端末２０－１，２０－２，２０－３のそれぞれを特に区別する必要がない場合、単に端末２０と称する。基地局１０は、無線通信装置１の一例であり、端末２０は、通信相手装置２の一例である。
　端末２０－１，２０－２，２０－３は、基地局１０のカバレッジ内に存在している。基地局１０は、３台の端末２０－１，２０－２，２０－３のそれぞれの方向にビームを向けて、３台の端末２０－１，２０－２，２０－３のそれぞれと通信することができる。このとき、基地局１０は、ビーム方向を時分割で切り替えながら、互いに異なるタイミングで、３台の端末２０－１，２０－２，２０－３のそれぞれと通信する。
　図３は、図２に示す基地局１０の送信タイミングを示す図である。時間Ｔ１～Ｔ６は、それぞれ異なる時間であって、基地局１０の送信タイミングを示す。図３の横軸の単位は、時間、分、秒、或いは、３ＧＰＰなどにおいて規定される、シンボル、スロット、サブフレームなどが考えられる。時間Ｔ１において、基地局１０は、端末２０－１に向かうビーム方向＃１にビームを向ける。時間Ｔ２において、基地局１０は、端末２０－２に向かうビーム方向＃２にビームを向ける。時間Ｔ３において、基地局１０は、端末２０－３に向かうビーム方向＃３にビームを向ける。時間Ｔ４以降についても同様に、ビーム方向の切り替えが繰り返される。
　なお、図２，３では、基地局１０は、端末２０単位でビーム方向を切り替えることとしたが、本実施の形態はかかる例に限定されない。１台の端末２０に複数の受信パネルが備わっている場合、基地局１０は、各受信パネルを１つの通信相手装置２として、受信パネルごとにビーム方向を切り替えてもよい。
　複数の端末２０のそれぞれは、基地局１０からビームが向けられるタイミングに合わせて、受信ビームを基地局１０に向ける。基地局１０は、ビーム情報を各端末２０に通知するため、各端末２０は、ビーム情報が示す送信タイミングにおいて、通知されるビーム方向に合わせて受信ビームを基地局１０に向ける。例えば、端末２０－１は、時間Ｔ１および時間Ｔ４において、ビーム方向＃１に合わせて受信ビームを向ける。
　図４は、図２に示す基地局１０の機能構成を示す図である。基地局１０は、制御部１１と、送信信号生成部１２と、送信処理部１３と、受信処理部１４と、受信信号解読部１５とを有する。
　制御部１１は、サーバ３０の指示を受けて、端末２０に送信するダウンリンク向けの信号の生成を送信信号生成部１２に指示する。ダウンリンク向けの信号は、制御信号、参照信号、データ信号などである。送信信号生成部１２は、制御部１１の指示を受けて信号を生成し、生成した信号を送信処理部１３に出力する。
　送信処理部１３は、送信信号生成部１２が生成したデジタル信号である送信信号をアナログ信号に変換し、フィルタ処理を行って送信信号を生成する。送信処理部１３は、生成した送信信号を、端末２０に向けて送信する。送信処理部１３は、ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の端末２０－１，２０－２，２０－３のそれぞれと通信可能である。
　制御部１１は、送信処理部１３が複数の端末２０－１，２０－２，２０－３のそれぞれと通信するために使用する複数のビーム方向を決定する。制御部１１は、送信処理部１３が通信可能な複数の端末２０－１，２０－２，２０－３のビームの使用状況を示すビーム情報を複数の端末２０－１，２０－２，２０－３に共有させる。具体的には、ビーム情報は、制御部１１が決定した複数のビーム方向を特定する情報と、送信処理部１３が複数の端末２０－１，２０－２，２０－３のそれぞれにビームを送信する複数の送信タイミングを特定する情報とを含む。
　制御部１１は、参照信号の生成を指示するとき、参照信号の時間および周波数における配置を指示することができる。参照信号は、３ＧＰＰなどにおいて規格化されているＣＳＩ－ＲＳ（Channel　State　Information　Reference　Signal）、ＤＭＲＳ（Demodulation　Reference　Signal）、ＴＲＳ（Tracking　Reference　Signal）、ＰＴＲＳ（Phase　Tracking　Reference　Signal）などである。
　受信処理部１４は、端末２０からの信号を受信し、アナログ信号である受信信号をデジタル信号に変換する処理と、フィルタ処理とを含む受信処理を行う。受信処理部１４は、受信処理を行った後の受信信号を、受信信号解読部１５に出力する。受信信号は、端末２０から送信されるアップリンク向けの信号である。受信信号は、データ信号、参照信号、制御信号などである。アップリンク向けの制御信号は、ＰＵＣＣＨ（Physical　Uplink　Control　CHannel）などであり、アップリンク向けのデータ信号は、ＰＵＳＣＨ（Physical　Uplink　Shared　CHannel）などであり、アップリンク向けの参照信号は、ＳＲＳ（Sounding　Reference　Signal）、ＤＭＲＳ、ＰＴＲＳなどである。受信信号解読部１５は、受信信号を解読して、解読結果をサーバ３０に出力する。
　制御部１１は、ビーム方向を切り替えながら、例えば、参照信号であるＣＳＩ－ＲＳを送信する。このとき、ＣＳＩ－ＲＳには、ビーム方向を特定するビーム番号である識別番号が含まれている。制御部１１がビーム方向を切り替えながら複数のＣＳＩ－ＲＳを送信すると、複数のＣＳＩ－ＲＳのそれぞれには、互いに異なる識別番号が含まれることになる。端末２０は、基地局１０が異なる方向に向けてから送信される複数のＣＳＩ－ＲＳの電力を測定し、受信電力が最も高いＣＳＩ－ＲＳに含まれる識別番号と、測定したうち最も高い受信電力とを基地局１０に通知する。
　制御部１１は、端末２０から通知される受信電力に基づいて、受信電力を通知した端末２０との通信に用いるビーム方向を決定する。制御部１１は、決定したビーム方向を特定する情報と、ビームの送信タイミングを特定する情報とを含むビーム情報を、端末２０に通知する。ビーム方向を特定する情報は、例えば、ビーム番号であり、ＣＳＩ－ＲＳに設定された識別番号である。端末２０は、ビーム番号とビーム方向との対応関係を示す情報を予め保持している。ビームの送信タイミングを特定する情報は、例えば、送信処理部１３がビームを送信する送信間隔である。例えば、図３に示す例において、各送信タイミングの間隔がＴであり、ビーム方向＃１のビーム番号が「１」、ビーム方向＃２のビーム番号が「２」、ビーム方向＃３のビーム番号が「３」である場合、ビーム情報は、ビーム番号「１，２，３」と、送信タイミングのオフセット値「Ｔ，２Ｔ」とを含む。
　なお上記では、端末２０は、最も高い受信電力と、受信電力が最も高いＣＳＩ－ＲＳに含まれる識別番号とを基地局１０に通知したが、本実施の形態はかかる例に限定されない。例えば、端末２０は、各識別番号に対応する受信電力を基地局１０に通知してもよい。この場合、基地局１０は、通知された複数の受信電力のうち、最も高い受信電力に対応する識別番号のビーム方向を、受信電力を通知した端末２０との通信に使用するビーム方向とする。
　ビーム情報を通知するとき、制御部１１は、ビーム情報をマルチキャストしてもよいし、ビーム情報をユニキャストしてもよい。マルチキャストを用いる場合、複数の端末２０に個別にビーム情報を送信する手間を省くことが可能であり、周波数利用効率を改善することができる。ビーム情報を通知するとき、送信処理部１３は、６ＧＨｚ周辺または６ＧＨｚ以下の帯域であり、３ＧＰＰにおいてＦＲ１（Frequency　Range　1）と呼ばれる帯域を用いることができる。ビーム情報を通知するために使用されるビームは、端末２０に向けてデータ信号を送信するときに使用されるビームよりも幅の広いビームを使用することができる。
　複数の端末２０にビーム情報を通知する場合、基地局１０は、複数の端末２０が存在するセルを対象にビームを照射することができる。ビーム情報は、周期的に送信されてもよいし、基地局１０が端末２０にデータを送信する際に同時に送信されてもよい。また、ビーム方向を切り替える場合、切り替えるビームに制御情報を送信する用のビームを含めてもよい。
　ビーム情報が通知された端末２０は、基地局１０のカバレッジ内に存在する他の端末２０のビームの使用状況、具体的には、他の端末２０が使用するビーム方向と送信タイミングとを把握することができる。端末２０は、他の端末２０が使用するビーム方向および送信タイミングに基づいて、干渉を除去したり、干渉を避けるように対策することができる。例えば、端末２０が移動端末である場合、基地局１０が使用する複数のビーム方向に基づいて、端末２０のユーザが干渉を避ける方向に移動することで、干渉を避けることが可能である。また、干渉を受ける端末２０は、受信誤り率を改善する対策を行うことが望ましい。例えば、干渉を受ける端末２０は、基地局１０にＭＵ－ＭＩＭＯ（Multi－User　Multiple　Input　Multiple　Output）のような多重送信を行うように要求を送信することができる。
　図５は、図２に示す無線通信システム１００において、端末２０－２が移動した状態を示す図である。基地局１０が参照信号の送信を繰り返し行い、端末２０が参照信号に応じて受信電力の通知を行い、基地局１０が受信電力の通知に応じてビーム情報を通知することで、端末２０が移動しても、使用するビーム方向が更新され、基地局１０と端末２０との間の通信を継続することができる。例えば、端末２０－２が移動した場合、基地局１０と端末２０との間の通信で使用されるビームの方向は、図２に示すビーム方向＃２から図５に示すビーム方向＃４に更新される。図６は、図５に示す基地局１０の送信タイミングを示す図である。時間Ｔ１において、基地局１０は、端末２０－１に向かうビーム方向＃１にビームを向ける。時間Ｔ２において、基地局１０は、端末２０－２に向かうビーム方向＃４にビームを向ける。時間Ｔ３において、基地局１０は、端末２０－３に向かうビーム方向＃３にビームを向ける。時間Ｔ４以降についても同様に、ビーム方向の切り替えが繰り返される。
　図５に示す状態において、端末２０－１と端末２０－２との距離が近いため、ビーム方向＃１に向けられたビームと、ビーム方向＃４に向けられたビームとが干渉する可能性がある。例えば、受信を終了した端末２０－１が基地局１０に向けてアップリンクの通信を行う際に、基地局１０から端末２０－２に向けられたビームが漏れこみ、干渉が発生する可能性がある。また、端末２０同士が近い場合、一方の端末２０が、データ受信中である他方の端末２０と基地局１０との間の伝送路を遮断して、受信中の端末２０の受信電力が劣化する場合がある。したがって、端末２０－１，２０－２の少なくとも一方は、ビーム情報に基づいて、上記のような、干渉を避ける対策または受信誤り率を改善する対策を行うことが望ましい。
　なお図５では、端末２０－２は、移動した後も基地局１０のカバレッジ内に存在しているが、端末２０－２が移動して基地局１０のカバレッジ外となる場合もある。この場合、基地局１０は、端末２０－２と通信できなくなる。基地局１０が端末２０－２と通信できなくなった場合、基地局１０は、通信に用いられないビーム方向＃４のビームをそのまま照射してもよいし、端末２０－２との通信に用いられていた送信タイミングである時間Ｔ２，Ｔ５では、ビームを照射しないように制御してもよい。時間Ｔ２，Ｔ５においてビームを照射しないようにする処理は、ミューティング処理とも呼ばれる。
　なお、ビーム情報は、基地局１０が複数のビーム方向のそれぞれにビームを送信するときの送信電力を含んでもよい。制御部１１は、端末２０から通知された受信電力の最大値に基づいて、送信電力を決定することができる。
　基地局１０から端末２０－１，２０－２，２０－３のそれぞれへの送信電力が通知されることで、端末２０－１，２０－２，２０－３のそれぞれは、相対的な位置関係を把握することができる。端末２０－１，２０－２，２０－３のそれぞれは、通知される送信電力に基づいて、基地局１０と端末２０－１，２０－２，２０－３のそれぞれとの間の距離を算出することができる。具体的には、端末２０－１は、通知される送信電力と、測定する受信電力との差に基づいて、端末２０－１と基地局１０との間の距離を算出することができる。端末２０－１は、算出した距離と、他の端末２０－２，２０－３に対する送信電力とに基づいて、端末２０－２，２０－３のそれぞれと基地局１０との間の距離を算出することができる。また、端末２０－１は、通知されるビーム番号に対応するビーム方向と、算出した距離とに基づいて、端末２０－２，２０－３のそれぞれの相対的な位置を把握することができる。端末２０－２についても同様に、端末２０－１，２０－３の相対的な位置を把握することができ、端末２０－３についても同様に、端末２０－１，２０－２の相対的な位置を把握することができる。
　なお、相対的な位置を把握できると、端末２０は、他の端末２０を回避して移動したり、ビームの照射を遮断しないように移動したりすることができる。端末２０が自動運転中の車両である場合、端末２０は、相対的な位置に基づいて、車両の移動経路を決定することができる。
　図７は、基地局１０と端末２０との間の距離Ｄ１を算出する方法の一例を説明するための図である。基地局１０と端末２０との間の距離Ｄ１は、基地局１０の高さＨと、基地局１０から端末２０に向けたビームの角度θと、基地局１０の送信電力と、端末２０の受信電力とに基づいて、算出することができる。送信電力と受信電力との差に基づいて、基地局１０のアンテナの先と端末２０との間の直線の距離Ｄ２を算出し、距離Ｄ２および高さＨを用いると、角度θを算出することができる。三角関数を用いることで、距離Ｄ１が算出される。
　図８は、図４に示す基地局１０と通信可能な端末２０が移動体に搭載されている例を示す図である。端末２０が移動体に搭載されている場合、基地局１０の送信処理部１３は、端末２０が移動する方向に合わせて、移動体に搭載された端末２０と通信するために使用するビーム方向を経時的に切り替え、制御部１１は、移動体に搭載された端末２０と通信するために送信処理部１３が使用する複数のビーム方向＃１－１、ビーム方向＃１－２、ビーム方向＃１－３を含むビームグループ＃１と、送信処理部１３が移動体に搭載された端末２０へ向けるビーム方向を切り替えるタイミングとを含むビーム情報を生成する。生成されたビーム情報は、基地局１０と通信可能な端末２０が複数存在する場合、複数の端末２０に共有される。
　なお、図８では移動体の一例として自動車が示されているが、移動体は、例えば電車のように予め進む方向および進む区間が分かるものであってもよい。移動体に搭載された端末２０は、事前に通知された複数のビーム方向に合わせて、受信ビームを経時的に切り替えることで、移動中であっても受信電力の低下を抑制することができる。また、基地局１０は、移動体の移動速度に合わせて、移動体に搭載された端末２０に向ける複数のビーム方向を切り替えることができる。
　また、例えばバスに複数のユーザが乗車しており、複数のユーザのそれぞれが端末２０を持っている場合など、移動体に複数の端末２０が収容されている場合、複数の端末２０は、同じ方向に集団で移動することになる。この場合、同じ移動体に収容されている複数の端末２０へのビーム方向は同じとなるため、基地局１０は、複数の端末２０のグループ単位でビーム方向を更新することができる。グループ単位でビーム情報を集約することで、制御情報として必要なオーバヘッドを低減することができる。複数の端末２０の識別子に対してグループの識別子を割り振り、グループの識別子に対するビーム方向の更新を行えばよい。また、グループ内のビーム情報の共有を行ってもよい。
　上記では、無線通信装置１が基地局１０であり、通信相手装置２が端末２０である例を主に説明したが、無線通信装置１および通信相手装置２は、例えば衛星のようなＨＡＰＳ４０であってもよい。図９は、バックホール回線を形成するシステムの一例を示す図である。図９に示すＨＡＰＳ４０－１，４０－２，４０－３は、バックホール回線を形成している。以下、ＨＡＰＳ４０－１，４０－２，４０－３を特に区別する必要がない場合、単にＨＡＰＳ４０と称する。
　複数のＨＡＰＳ４０間で無線のバックホールを形成する場合、ビームを定期的に切り替えることで、大容量データの送信が可能になる。図９では、ＨＡＰＳ４０－１からＨＡＰＳ４０－２またはＨＡＰＳ４０－３に対してバックホール回線を設定し、時間毎に切り替えている。図９において、ＨＡＰＳ４０－１は、無線通信装置１の一例であり、ＨＡＰＳ４０－２，４０－３は、通信相手装置２の一例である。ＨＡＰＳ４０－１，４０－２，４０－３が、ビーム情報を共有することで、バックホール間で干渉を低減することができ、安定したバックホールを形成することが可能になる。
　また、無線通信装置１がＨＡＰＳ４０であり、通信相手装置２が地上に設置された複数の基地局１０であってもよい。或いは、無線通信装置１がＨＡＰＳ４０であり、通信相手装置２が地上に存在する複数の端末２０であってもよい。図１０は、無線通信装置１がＨＡＰＳ４０であるシステムの一例を示す図である。図１０に示すＨＡＰＳ４０は、無線通信装置１の一例であり、ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の端末２０－１，２０－２，２０－３のそれぞれと通信可能である。この場合、図４に示すサーバ３０および制御部１１の機能は、地上に設置された基地局１０またはサーバ３０が行ってもよい。基地局１０は、無線通信装置１であるＨＡＰＳ４０に制御情報、データなどを送信し、ＨＡＰＳ４０は、地上の端末２０－１，２０－２，２０－３のそれぞれにビームを照射する。
　通信相手装置２が移動する場合、無線通信装置１は、定期的にビームスイープを行ってビーム情報を更新し、複数の通信相手装置２に更新後のビーム情報を共有させることが望ましい。或いは、一部の通信相手装置２は静止しており、一部の通信相手装置２が移動している場合、無線通信装置１は、移動している通信相手装置２に限定してビーム情報の更新を通知し、静止している通信相手装置２にはビーム情報を通知しないようにしてもよい。上記のように動的にビーム方向を更新したビーム情報を通知することで、通信相手装置２における受信電力の低下を抑制することができる。
　ここで、基地局１０と端末２０との間のビーム情報の更新例について説明する。データ信号、制御信号を送る際に使用するビーム方向は、ＣＳＩ－ＲＳ、ＤＭＲＳなどを送信するときに使用されたビーム方向が用いられる。この場合、ビーム方向を示すビーム番号が端末２０に送られる。例えば、データを送るビーム情報は、ＣＳＩ－ＲＳを送るために使用されたビーム番号をＸとすると、ビーム番号Ｘが端末２０に通知される。基地局１０がデータを送るビーム方向を切り替える場合、参照されるＣＳＩ－ＲＳのビーム方向を変えることでビーム方向を切り替えることができる。例えば、ＸとＹとが異なる番号である場合、基地局１０から端末２０に対して、参照するビーム番号をＸからＹに切り替えることを通知するか、ビーム情報に含まれるビーム番号を更新して端末２０に通知する。ビーム情報を管理する情報は、例えば、３ＧＰＰにおけるＴＣＩ（Transmission　Configuration　Indication）などがある。
　図１１は、無線通信装置１が移動するシステムの一例を示す図である。図１１に示す飛行機であるＨＡＰＳ４０は、無線通信装置１の一例であり、基地局１０は、通信相手装置２の一例である。ＨＡＰＳ４０は、ＨＡＰＳ４０の移動に伴って、送信ビームの方向を送信ビーム方向Ｔ＃１－１から送信ビーム方向Ｔ＃１－２に切り替える。このとき、基地局１０は、受信ビームの方向を受信ビーム方向Ｒ＃１－１から受信ビーム方向Ｒ＃１－２に切り替える。送信ビームおよび受信ビームの方向を切り替えない場合、受信電力が低下し、通信品質が劣化する可能性がある。なお、無線通信装置１の移動範囲が狭い場合、送信ビームの方向を固定して、受信ビームの方向を切り替えてもよい。また、ＨＡＰＳ４０の移動速度および移動方向によって切り替えるビームは異なる。このため、ＨＡＰＳ４０は、ＨＡＰＳ４０の移動速度および移動方向を基地局１０に通知してもよい。
　また、送信側で複数のビーム方向の候補を準備して、時間毎にビーム方向を切り替えてもよい。この場合、複数のビーム方向の候補と、切り替える頻度とを送信側から受信側に伝える。図１１に示す例では、送信側であるＨＡＰＳ４０は、受信側である基地局１０に複数のビーム方向の候補と、切り替える頻度とを示すビーム情報を通知する。このとき、ＨＡＰＳ４０は、基地局１０に直接ビーム情報を通知してもよいし、上位レイヤ、サーバ３０などを介して基地局１０にビーム情報を通知することもできる。また、ビーム情報は、送信ビーム方向Ｔ＃１－１，Ｔ＃１－２のドップラシフトが同じであることを示す情報を含むことが望ましい。ビーム情報を受信した基地局１０は、ＨＡＰＳ４０が移動中であり、一定時間後、送信ビーム方向が切り替わることを把握することができる。ドップラシフトが同じであることを示すパラメータは、２つのビームがＱＣＬ（Quasi－CoLocation）関係にあると示せればよい。
　３ＧＰＰにおいて、ＱＣＬ関係にあるとは、伝送路状況が同じであることを示す。伝送路の統計的性質を示すパラメータには、ドップラシフト、ドップラ広がり、平均遅延、遅延広がり、空間情報、空間関係などが含まれる。例えば、２つの参照信号がＱＣＬ状態である場合、両方の参照信号が同じ伝送路環境を通ったことを示しており、伝送路推定が容易となる。ＱＣＬの関係は更新されてもよい。
　なお、通信に用いるビームの周波数を制御するようにしてもよい。図１２は、周波数を制御する制御局５０を備えるシステムの一例を示す図である。ＨＡＰＳ４０は、ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の基地局１０－１，１０－２のそれぞれと通信可能である。ここでは、制御局５０がＨＡＰＳ４０および基地局１０－１，１０－２にビーム情報に加えて、使用するビームの周波数を示す周波数制御情報を通知することとする。周波数帯域の異なるキャリアＣ＃１，Ｃ＃２がある場合、制御局５０は、例えば、ビーム方向＃ＡのときにキャリアＣ＃１を使用するように通知することができる。使用する周波数は、ビーム方向ごとに異なってもよいし、複数のビーム方向に共通する周波数であってもよい。３ＧＰＰにおいて用いられる中心周波数は、ＣＣ（Carrier　Component）、ＢＷＰ（BandWidth　Part）などがある。制御局５０は、ビーム方向＃Ａ，＃Ｂ、および、ビームの送信時間に加えて、ＨＡＰＳ４０が使用するＣＣ、ＢＷＰなどの指示を通知する。
　なお、使用するビームの周波数は、隣接する周波数の使用状況、干渉状況などによって異なる。適切な使用周波数帯域を決定するためには、周囲の周波数の使用状況、干渉状況を把握する必要があるため、制御局５０に干渉状況の観測値などを集約して、制御局５０が使用する周波数を決定することが望ましい。隣接する干渉をランダム化させることを目的に、ＢＷＰを適応的に切り替えて用いてもよい。また、複数の基地局１０－１，１０－２に向けてビームを送信する場合、キャリアＣ＃１を基地局１０－１に向けたビーム方向＃Ａのビームに用い、キャリアＣ＃２を基地局１０－２に向けたビーム方向＃Ｂのビームに用いてもよい。或いは、キャリアＣ＃１のみを基地局１０－１または基地局１０－２向けに用いてもよい。また、時間によって、キャリアＣ＃１とキャリアＣ＃２とを切り替えながら用いてもよい。
　なお、衛星から地上の基地局１０に向けてビームを照射する場合も、ビーム情報を基地局１０に向けて配布することが考えられる。衛星は、準天頂衛星、低軌道衛星などである。ＨＴＳ（High　Throughput　Satellite）向け対地同期軌道衛星、複数の低軌道によって成り立つネットワークなどに、本実施の形態の技術を適用することもできる。また、衛星システムによって配布されるデータは、放送向け情報、制御情報、通信用制御情報、通信情報、機器間通信向けの制御情報、地上の基地局１０または端末２０から要求されて配布される情報、測位のために用いられる制御情報、測定情報または参照情報などが含まれる。
　なお、上記の実施の形態において、ビームを共有した場合、各ビームの送信タイミングを同期させる必要があるため、各端末からＴＡ（Timing　Advance）などを用いて、同期をとる必要がある。送信側である衛星と受信側である地上局とが通信を行う場合に限らず、受信側が端末２０であってもよいし、送信側が基地局１０であってもよい。以下、送信側が衛星であり、受信側が地上局である例について説明する。同期に必要な時間は、衛星システムまたは基地局１０の位置、移動速度などによって決まる。つまり、同期に必要な時間が柔軟に設定できることが望ましい。同期用信号を受信すると、地上局は、応答信号を送ってもよい。衛星からの信号の送信時間と地上局からの信号の受信時間の差を求めることで、送信タイミングのずれを求めることができる。送信タイミングのずれを用いて、ダウンリンクとアップリンクの送信タイミングを揃えることが可能になる。
　同期用の信号は、例えば、３ＧＰＰにて用いられるＰＲＡＣＨ（Physical　Random　Access　CHannel）などであってよい。３ＧＰＰにおいて、ＲＡＣＨは定期的に送信されるが、衛星通信向けに複数のＲＡＣＨを連送してもよい。地上局は、複数のＲＡＣＨを受信してから衛星に応答信号を返してもよいし、ＲＡＣＨを受信する度に応答信号を返してもよい。複数のＲＡＣＨを保存して処理する場合、地上局に受信信号を保存することができるメモリが必要となる。複数のＲＡＣＨを保存して処理する利点としては、端末２０がＩＤＬＥ状態またはＩＮＡＣＴＩＶＥ状態になった場合、端末２０内で処理を行うことができる点が挙げられる。また、タイミング補正値を端末２０内で保存して、端末２０がＩＤＬＥ状態またはＩＮＡＣＴＩＶＥ状態になった場合、補正値を保存し続けて、端末２０が通信可能な状態に復帰したら、端末２０が保存した補正値を用いてもよい。一方、ＲＡＣＨを受信する度に応答する方式は、通信に時間をかけたくないアプリケーションに適用することが望ましい。
　また、送信側が同期信号を送信するプロセスはｍｓｇ．１と呼ばれ、受信側からの応答はｍｓｇ．２と呼ばれる。衛星との通信の場合、ｍｓｇ．１とｍｓｇ．２とを複数回繰返して行い、タイミングを揃える処理を行ってもよい。複数回行う場合、送信時間と受信時間とのずれの測定値を平均化することで、タイミング補正の精度を向上させることが可能になる。ｍｓｇ．１およびｍｓｇ．２の他に、ＳＩＢ（System　Information　Broadcast）を報知する際に、ＳＩＢの中にタイミング調整用の情報を含めてもよい。また、衛星の位置を地上局が把握することで、タイミングの推定が可能となる。制御情報、同期用信号などに衛星の情報が含まれていれば、地上局側でタイミングの推定を行うことが可能になる。上記の処理は、ｍｓｇ．１およびｍｓｇ．２を用いたタイミング補正向けの補正情報として用いられてもよい。
　連送するＲＡＣＨの数は、異なる候補数から選択することができるようにしてもよい。また、定期的に、送信するＲＡＣＨの間隔を秒単位または分単位に設定してもよい。上位レイヤにおいて、衛星通信用のＲＡＣＨであることが示されてもよい。ここで上位レイヤとは、ＲＲＣ（Radio　Resource　Control）、制御局、サーバにて設定される情報を示す。ＲＡＣＨは、発信源である制御局５０、サーバ３０、衛星ごとに異なる信号が用いられてよい。また、識別番号は、受信側によって異なってよい。この場合、発信源ごとに設定される識別番号を用いて、ＲＡＣＨ内の信号を生成することができる。同期用信号を発信源毎に変えることで、受信側で混信、誤同期、互いの同期信号への干渉などを低減することが可能になる。同期用信号の受信の信頼度を向上させることで、同期精度を向上させることが可能になる。
　なお、衛星が複数の基地局１０に向けてビームを照射する場合、衛星と複数の基地局１０との間でタイミングを合わせる必要がある。タイミングが揃った後にビーム情報を共有してもよいし、予め定められた時間内にタイミングが調整できない地上局は、ビーム情報の共有対象から外してもよい。
実施の形態２．
　図１３は、実施の形態２にかかる無線通信システム２００Ａの構成を示す図である。無線通信システム２００Ａは、複数の基地局１０－１，１０－２と、端末２０－１，２０－２，２０－３，２０－４と、ＨＡＰＳ４０と、制御局５０とを有する。
　ＨＡＰＳ４０は、ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の基地局１０－１，１０－２のそれぞれと通信可能である。制御局５０は、ＨＡＰＳ４０、基地局１０－１，１０－２のそれぞれに、ビーム情報を通知する。ＨＡＰＳ４０、基地局１０－１，１０－２のそれぞれは、制御局５０から通知されるビーム情報に従って、ビーム方向およびビームの送信タイミングを制御する。このとき、ＨＡＰＳ４０から基地局１０－１，１０－２に向けるビームと、基地局１０－１から端末２０－１，２０－２に向けるビーム、または、基地局１０－２から端末２０－３，２０－４に向けるビームとを対応づけて階層化して管理することが望ましい。ビームを階層化して管理することで、ビーム情報を管理するために必要なオーバヘッドを低減することが可能になる。ＨＡＰＳ４０から基地局１０－１，１０－２に向けるビームを親ビームと称し、基地局１０－１から端末２０－１，２０－２に向けるビームと、基地局１０－２から端末２０－３，２０－４に向けるビームとを、子ビームと称することができる。また、図１３に示すシステム構成において、端末２０－１，２０－２を基地局１０－１に対する下位装置と称し、端末２０－３，２０－４を基地局１０－２に対する下位装置と称することができる。
　図１４は、実施の形態２にかかる無線通信システム２００Ｂの構成を示す図である。無線通信システム２００Ｂは、ＨＡＰＳ４０と、マクロセルを形成する複数の基地局１０Ａ－１，１０Ａ－２と、マイクロセルを形成する複数の基地局１０Ｂ－１，１０Ｂ－２と、端末２０－３，２０－４と、制御局５０とを有する。基地局１０Ａ－１はマクロセル６０を形成し、基地局１０Ｂ－１はマイクロセル６１－１を形成し、基地局１０Ｂ－２はマイクロセル６１－２を形成する。
　ＨＡＰＳ４０は、ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の基地局１０Ａ－１，１０Ａ－２のそれぞれと通信可能である。制御局５０は、ＨＡＰＳ４０、基地局１０Ａ－１，１０Ａ－２，１０Ｂ－１，１０Ｂ－２のそれぞれに、ビーム情報を通知する。ＨＡＰＳ４０、基地局１０Ａ－１，１０Ａ－２，１０Ｂ－１，１０Ｂ－２のそれぞれは、制御局５０から通知されるビーム情報に従って、ビーム方向およびビームの送信タイミングを制御する。このとき、ＨＡＰＳ４０から基地局１０Ａ－１，１０Ａ－２に向けるビームと、基地局１０Ａ－１から基地局１０Ｂ－１，１０Ｂ－２に向けるビーム、または、基地局１０Ａ－２から端末２０－３，２０－４に向けるビームとを対応づけて階層化して管理することが望ましい。ビームを階層化して管理することで、ビーム情報を管理するために必要なオーバヘッドを低減することが可能になる。ＨＡＰＳ４０から基地局１０Ａ－１，１０Ａ－２に向けるビームを親ビームと称し、基地局１０Ａ－１から基地局１０Ｂ－１，１０Ｂ－２に向けるビームと、基地局１０Ａ－２から端末２０－３，２０－４に向けるビームとを、子ビームと称することができる。なお、図１４に示すシステム構成において、基地局１０Ｂ－１，１０Ｂ－２を基地局１０Ａ－１に対する下位装置と称し、端末２０－３，２０－４を基地局１０Ａ－２に対する下位装置と称することができる。
　ビームを階層化して管理することで、使用用途によって、ビームの設定を継続的に用いることができる。例えば、ビーム方向＃Ａのビームがバックホール向けに用いられる場合、ビーム方向＃Ａに対応づけられたビーム方向＃１、＃２のビームもバックホール向けに用いることができる。バックホールに必要な信頼性およびＱｏＳ（Quality　of　Service）を引き継いで用いることが可能となる。定期的に大容量のデータをＨＡＰＳ４０から端末２０に向けて送信する場合、バックホール回線を一定時間内に用いることが効果的である。このような用途の場合、端末２０は、バックホール回線の受信処理の優先度を上げることで信頼度を損なうことなく、バックホール回線を設立することが可能となる。例えば、図１４のＨＡＰＳ４０から基地局１０Ａ－２に向かうビーム方向＃Ｂのビームをバックホール回線として用いることができる。この場合、ビーム方向＃Ｂの優先度を高くすることができる。
　なお、制御局５０から制御情報をＨＡＰＳ４０に送信した場合、ＨＡＰＳ４０において制御情報の復調処理を行い、ＨＡＰＳ４０において適応的に地上に向けて照射するビーム方向の切り替えを行ってもよい。ＨＡＰＳ４０において、スケジュール処理を実施して、使用することができるビーム数、使用することができる帯域などに応じて、適応的にビーム方向を決めてもよい。ＨＡＰＳ４０がスケジューリングを行うことで、ＨＡＰＳ４０の性能に応じて、適切なビーム方向の切り替えを行うことが可能になる。また、制御情報は、ＨＡＰＳ４０からのビーム方向の切り替えを指示する情報を含んでいてもよい。この場合、ＨＡＰＳ４０が適応的にビーム方向を切り替えるための処理負荷を低減することが可能となり、ＨＡＰＳ４０の回路構成を簡略化することが可能になる。
　図１５は、図１４に示す基地局１０Ａ－１がビームを照射するタイミングの第１の例を示す図である。図１５は、基地局１０Ａ－１がビーム方向＃１，＃２のそれぞれにビームを照射するタイミングを示す。ＨＡＰＳ４０から基地局１０Ａ－１にビーム方向＃Ａのビームが照射されている時間Ｔ１～Ｔ４，Ｔ９～Ｔ１２の間、基地局１０Ａ－１は、ビーム方向＃１，＃２に交互にビームを照射する。ＨＡＰＳ４０からビーム方向＃Ｂにビームが照射されている時間Ｔ５～Ｔ８の間、基地局１０Ａ－１にはビームが照射されておらず、基地局１０Ａ－１は、ビーム方向＃１，＃２へ向けてビームの照射を行わない。また、ＨＡＰＳ４０から基地局１０Ａ－１に向けてビームが照射されている時間Ｔ１～Ｔ４，Ｔ９～Ｔ１２の間、基地局１０Ａ－１は、ＨＡＰＳ４０から到達する情報をメモリに保存し、予め保存されている情報を基地局１０Ｂ－１，１０Ｂ－２に向けて送信してもよい。
　図１６は、図１４に示す基地局１０Ａ－１がビームを照射するタイミングの第２の例を示す図である。図１６は、基地局１０Ａ－１がビーム方向＃１，＃２のそれぞれにビームを照射するタイミングを示す。ＨＡＰＳ４０からビーム方向＃Ｂのビームが照射されており、ビーム方向＃Ａにビームが照射されていない時間Ｔ１～Ｔ４，Ｔ９～Ｔ１２の間、基地局１０Ａ－１は、ビーム方向＃１，＃２に交互にビームを照射する。ＨＡＰＳ４０からビーム方向＃Ａにビームが照射されている時間Ｔ５～Ｔ８の間、基地局１０Ａ－１は、ビーム方向＃１，＃２へ向けてビームの照射を行わない。この場合、基地局１０Ａ－１は、ＨＡＰＳ４０から受信する情報を蓄積して、時間Ｔ１～Ｔ４，Ｔ９～Ｔ１２の期間に、蓄積した情報をビーム方向＃１，＃２に送信する。
　なお、ビーム方向＃Ａ，＃Ｂへのビームの照射時間によって、ビーム方向＃１，＃２の定期的な送信単位は変わる場合がある。例えば、図１５に示す第１の例では、時間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ９，Ｔ１１において基地局１０Ａ－１は、ビーム方向＃１へビームを照射するが、Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８はビームの照射に使用されない。この場合、基地局１０Ｂ－１，１０Ｂ－２は、時間Ｔ５～Ｔ８の間は、受信ビームを基地局１０Ａ－１に向ける必要がなく、消費電力を低減することが可能になる。このように、一部の時間帯にのみ定期的にビームの照射を行い、ビームの照射を行わない期間をつくるためには、ビットで示すマスキング処理が効果的である。マスキングとは、規格にて定義された時間区間の間に、チャネルまたは参照信号を送信するか否かをビットで示す手法である。例えば、「１」は送信する期間を示し、「０」は送信しない期間を示す。図１５，１６に示す例のように、送信タイミングが一定の時間Ｔ離れているとする。Ｔ２＝Ｔ１＋Ｔ、Ｔ３＝Ｔ２＋Ｔ、Ｔ４＝Ｔ３＋Ｔの関係が成り立つ。図１６に示す例では、４Ｔをマスク処理の１区間とすると、第１区間は「Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４」であり、第２区間は「Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８」であり、第３区間は「Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２」であり、第１区間および第３区間は送信される区間であり、第２区間は送信されない区間であるため「１０１」とマスク処理を表現することができる。
実施の形態３．
　図１７は、実施の形態３にかかる無線通信システム３００の構成の一例を示す図である。実施の形態３では、端末２０は無線通信装置１の一例であり、基地局１０は通信相手装置２の一例である。無線通信システム３００は、基地局１０－１，１０－２，１０－３，１０－４と、端末２０－１，２０－２とを有する。
　端末２０－１，２０－２のそれぞれは、ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の基地局１０－１，１０－２，１０－３，１０－４のそれぞれとアップリンク通信可能である。複数の端末２０が複数の基地局１０とデータ信号、参照信号、制御信号の送信を行う場合がある。この場合、端末２０－１，２０－２のそれぞれは、同時に複数の基地局１０－１，１０－２，１０－３，１０－４と通信するのではなく、ビーム方向を切り替えながら、１対１の通信を行う。基地局１０が複数の端末２０に向けて通信する場合、複数の端末２０と同時に通信しなければ、基地局１０同士は、干渉し難い程度に距離があいていることが多いため、基地局１０同士、つまり送信側である無線通信装置１同士の干渉は考慮する必要性が低かった。これに対して、送信側である無線通信装置１が端末２０である場合、端末２０同士の距離は、干渉が発生する程度に近い可能性が高い。そこで、複数の基地局１０間でビーム情報を共有すると共に、本実施の形態では、複数の端末２０間でもビーム情報を共有する。複数の端末２０－１，２０－２間でビーム情報を共有することで、他の端末２０とのアップリンク通信の干渉を低減することが可能になる。
　図１８は、図１７に示す端末２０－１，２０－２が使用するビーム方向の経時的な変化の一例を示す図である。ビーム情報を端末２０－１，２０－２間で共有することで、端末２０－１，２０－２が同時に干渉するビーム方向を使用しないように制御することができる。例えば、図１７の例では、端末２０－１がビーム方向＃１－１を使用しているときに端末２０－２がビーム方向＃２－３を使用したり、端末２０－１がビーム方向＃１－２を使用しているときに端末２０－２がビーム方向＃２－２を使用すると、ビームの干渉が生じる可能性がある。このため、時間Ｔ１では端末２０－１がビーム方向＃１－１を使用して端末２０－２がビーム方向＃２－２を使用し、時間Ｔ２では端末２０－１がビーム方向＃１－２を使用して端末２０－２がビーム方向＃２－１を使用し、時間Ｔ３では端末２０－１がビーム方向＃１－３を使用して端末２０－２がビーム方向＃２－４を使用し、時間Ｔ４では端末２０－１がビーム方向＃１－４を使用して端末２０－２がビーム方向＃２－３を使用するようにすれば、ビームの干渉を抑制することができる。
　図１９は、図１７に示す端末２０の機能構成を示す図である。端末２０は、制御部２１と、送信信号生成部２２と、送信処理部２３と、受信処理部２４と、受信信号解読部２５とを有する。端末２０の制御部２１は、基地局１０からの指示に基づいて、送信信号を生成するように送信信号生成部２２に指示する。送信信号生成部２２は、送信信号を生成すると、生成した送信信号を送信処理部２３に出力する。送信信号は、端末２０からのデータ信号、参照信号などを含む。基地局１０からの指示には、端末２０が使用するべきビーム番号などが含まれる。送信処理部２３は、送信信号生成部２２が生成したデジタル信号である送信信号をアナログ信号に変換し、フィルタ処理を行って送信信号を生成する。送信処理部２３は、生成した送信信号を、基地局１０に向けて送信する。送信処理部２３は、ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の基地局１０－１，１０－２，１０－３，１０－４のそれぞれと通信可能である。なお、図１９には図示していないが、端末２０は、メモリなどの保存部を有していてもよい。保存部は、タイミング補正値などを記憶することができる。
　なお、図１７においては図示していないが、端末２０－１，２０－２は、サーバ３０または制御局５０と通信可能である。端末２０－１，２０－２が使用するビーム方向は、サーバ３０または制御局５０が指示することができる。或いは、端末２０－１，２０－２が使用するビーム方向は、基地局１０－１または基地局１０－２が指示してもよい。以下、制御局５０がビーム方向を指示する例について説明する。
　図２０は、図１７に示す無線通信システム３００の動作の第１の例を示すシーケンス図である。端末２０は、通信対象となる複数の基地局１０への送信を制御局５０に要求する（ステップＳ１０１）。制御局５０は、端末２０が通信可能な複数の基地局１０のビームの使用状況を、複数の端末２０について集約して保持している。制御局５０は、無線通信システム３００内におけるビームの使用状況に基づいて、端末２０におけるビームの切り替えパターンおよび切り替え時間を端末２０に指示する（ステップＳ１０２）。例えば、制御局５０は、ビーム方向を切り替えるタイミングと、切り替えの対象となるビーム番号とを決定して端末２０に通知することができる。切り替え対象となるビーム方向の候補は、ＳＲＳのビーム番号が用いられてもよいし、ＣＳＩ－ＲＳ、ＳＳＢなどのビーム番号が用いられてもよい。ダウンリンクのビーム番号が用いられる場合、端末２０は、下りビームを受信するために用いた受信ビームの方向に向けた送信ビームを用いることになる。ＳＲＳのビーム番号が用いられる場合、端末２０は、ＳＲＳのビーム番号の方向に送信ビームを向ければよい。
　端末２０は、他の端末２０のビーム使用状況に関する情報を制御局５０に要求する（ステップＳ１０３）。制御局５０は、端末２０からの要求に応じて、他の端末２０のビーム使用状況を示すビーム情報を通知する（ステップＳ１０４）。例えば、図１７に示す端末２０－１から制御局５０にビーム使用状況に関する情報が要求されると、制御局５０は、端末２０－２のビーム使用状況を示すビーム情報を端末２０－１に通知することができる。
　図２１は、図１７に示す基地局１０と端末２０との間の動作の一例を説明するためのフローチャートである。通信対象となる基地局１０へのビーム方向を端末２０から制御局５０に伝える際、アップリンクのサウンディング用に用いるＳＲＳを用いることができる。サウンディング用に用いる参照信号を通じて、制御局５０は、端末２０と基地局１０との間の伝送路の状態を把握することができる。
　まず、端末２０は、初期化を行う（ステップＳ２０１）。例えば、端末２０は、異なるＳＲＳを用いてビームスイープを行う。具体的には、端末２０は、まず送信するビーム方向を選択する（ステップＳ２０２）。端末２０は、選択したビーム方向に参照信号を送信する（ステップＳ２０３）。
　基地局１０は、ビーム方向を切り替えながら、受信電力を測る（ステップＳ２０４）。基地局１０は、最大の受信電力を端末２０に報告する（ステップＳ２０５）。報告を受けた端末２０は、送信するビームの候補が残っているか否かを判断する（ステップＳ２０６）。送信するビームの候補が残っている場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、端末２０は、ステップＳ２０２から処理を繰り返す。
　送信するビームの候補が残っていない場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、端末２０は、報告された受信電力から端末２０が基地局１０への送信用に用いるビームを選択する（ステップＳ２０７）。端末２０は、ステップＳ２０７で決定した送信用ビーム番号を基地局１０に通知する（ステップＳ２０８）。
　時間および周波数における配置、ＳＲＳに用いるシンボル系列を変えることで、異なる複数のＳＲＳを生成することができる。端末２０は、生成した複数のＳＲＳのそれぞれを、端末２０が使用するビームの候補とすることができる。
　なお、アップリンクにおけるビームの切り替えの指示を行う場合、予め端末２０間の送信タイミングを揃える必要がある。この場合、ＴＡなどを用いて、各端末２０からの送信タイミングを揃えてもよい。また、端末２０も複数の基地局１０に対してビームを切り替えるため、複数の基地局１０とＴＡを用いて送信タイミングを揃える必要がある。端末２０は、送信タイミングを揃えた後、送受信ビームのスイープを行い、適切なビームを選択する処理を行ってよい。複数の基地局１０に対して送信するタイミングを揃えることで、基地局１０は、受信電力を損なうことなくビームを受信することができる。
　図２２は、図１７に示す無線通信システム３００の動作の第２の例を示すシーケンス図である。図２２に示すシーケンス図は、図２０に示す動作に加えて、予め端末２０間で送信タイミングを揃えるための動作を含む。
　端末２０は、通信対象となる複数の基地局１０への送信を制御局５０に要求する（ステップＳ３０１）。制御局５０は、端末２０にタイミング調整用信号を送信する（ステップＳ３０２）。端末２０は、制御局５０からのタイミング調整用信号に応じて、タイミング調整用信号を制御局５０に送信する（ステップＳ３０３）。制御局５０は、端末２０が通信可能な複数の基地局１０のビームの使用状況を、複数の端末２０について集約して保持している。制御局５０は、無線通信システム３００内におけるビームの使用状況に基づいて、端末２０におけるビームの切り替えパターンおよび切り替え時間を端末２０に指示する（ステップＳ３０４）。
　端末２０は、他の端末２０のビーム使用状況に関する情報を制御局５０に要求する（ステップＳ３０５）。制御局５０は、端末２０からの要求に応じて、他の端末２０のビーム使用状況を示すビーム情報を通知する（ステップＳ３０６）。例えば、図１７に示す端末２０－１から制御局５０にビーム使用状況に関する情報が要求されると、制御局５０は、端末２０－２のビーム使用状況を示すビーム情報を端末２０－１に通知することができる。
　なお、端末２０からのビームの照射時間は、ビームの使用用途に応じて決められてもよい。例えば、測位用の信号のみを送信する場合、大容量データを送信する場合など、使用目的によって基地局１０に対するビームの照射時間が決められてもよい。
　なお、本実施の形態では、端末２０が送信側の無線通信装置１であり、基地局１０が受信側の通信相手装置２である例について説明したが、本実施の形態はかかる例に限定されない。例えば、通信相手装置２は、衛星、飛行機などのＨＡＰＳ４０であってもよい。ＨＡＰＳ４０が通信相手装置２である場合、ＨＡＰＳ４０は、端末２０から受信した情報を地上局に送信し、地上局はビーム情報をＨＡＰＳ４０を介して端末２０に送信する。端末２０は、ビーム情報をＨＡＰＳ４０へ直接送信してもよいし、中継局を介して送信してもよい。中継局を使用する場合、電力の増幅が必要な場合もある。なお、ここでは地上局は基地局１０、制御局５０、またはサーバ３０であってもよいし、基地局１０、制御局５０、またはサーバ３０の機能の一部の組み合わせであってもよい。
実施の形態４．
　図２３は、実施の形態４にかかる無線通信システム４００の構成を示す図である。実施の形態４では、同じ種類の通信装置間でビーム情報の交換を行う無線通信システム４００について説明する。無線通信システム４００は、送信側端末２０Ａと、受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３とを含む。なお、送信側端末２０Ａと、受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３とは、端末２０の一例であり、図１９に示す端末２０と同じ構成を有している。受信処理部２４は、他の端末２０からの信号を受信する。他の端末２０からの信号には、送信に用いるビーム番号などが含まれてよい。送信側端末２０Ａは、通信の開始を呼びかける端末２０であり、受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれは、送信側端末２０Ａの通信開始の通知に応答する端末２０である。
　なお、図２３では同じ種類の通信装置は端末２０であることとしたが、本実施の形態はかかる例に限定されない。例えば、同じ種類の通信装置は、衛星などのＨＡＰＳ４０であってもよいし、基地局１０であってもよい。
　同じ種類の通信装置間でもビーム情報の交換を行うことで、同じ種類の通信装置間で、通信または測位を行うことが可能になる。例えば、衛星間でビーム情報の交換を行うことで、バックホール回線を設定することが可能となる。また、基地局１０間でビーム情報の交換を行うことで、衛星間と地上でバックホール回線を設定することが可能になる。
　以下、端末２０間でビーム情報の交換を行う例について説明する。端末２０の種類については特に制限はない。端末２０は、スマートフォンのような機器であってもよいし、自動車、電車などの移動体に搭載されている無線通信用の車載通信機であってもよい。以下に説明する端末２０間の通信には、スマートフォン同士の通信、車載通信機同士の通信、および、スマートフォンと車載通信機との間の通信などが含まれる。端末２０間で通信を行い、カバレッジ内の端末２０とカバレッジ外のユーザとが通信を行うこともできる。また、端末２０間で通信が可能になることで、端末２０間の測位も可能となる。
　送信側端末２０Ａは、複数の受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれに通信の開始を報知する。報知するチャネルの時間および周波数上のリソースの位置は予め設定されている。受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれは、予め設定されたリソースに信号が存在するか否かを定期的に確認し、信号が存在した場合、通信の開始が報知されていることを検知する。なお、送信側端末２０Ａは、報知用の信号を、幅の広いビームで送信し、受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３が報知用の信号を受信しやすくする。例えば、送信側端末２０Ａは、３ＧＰＰにおいて用いられるＰＳＢＣＨ（Physical　Sidelink　Broadcast　CHannel）のようなサイドリンク向けの報知チャネルを用いて、報知用の信号を送信してもよい。
　なお、送信側端末２０Ａは、不特定数の端末２０に対して通信の開始を報知してもよいし、予め設定されたグループの端末２０に対して報知してもよいし、１台の端末２０に対して報知してもよい。
　また、報知前に通信対象の端末２０を発見する処理を行ってもよい。例えば、３ＧＰＰにおいて、通信の対象となる受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３を発見するために送信側端末２０Ａが行う処理である「Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ」と呼ばれる処理がある。「Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ」では、予め設定された時間および周波数領域に、予め設定された情報を配置して、受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれが、上記の予め設定された時間および周波数領域を定期的に観測する。なお、予め設定された時間および周波数領域と、予め設定された情報の内容とは、基地局１０、制御局５０、またはサーバ３０が設定してもよい。また、予め設定された時間および周波数領域と、予め設定された情報の内容とは、デフォルトのパラメータとして既定値が用いられてもよい。既定値が用いられる場合、端末２０のメモリ領域に予め設定された値などが参照される。このように予め設定されたパラメータを用いることで、送信側端末２０Ａから受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３に対して同期の際に必要な情報を送信する手順を省くことが可能になり、同期処理にかかる時間を短縮することができる。
　なお、３ＧＰＰの例において、リソースとは、１ＯＦＤＭ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiplexing）時間内の周波数の単位であるResource　Elementの集合を示す。例えば、ＯＦＤＭシンボル内の周波数キャリアが１５ｋＨｚ間隔であり、ＯＦＤＭシンボルの帯域が１５ＭＨｚの場合、１０００キャリアつまり１０００Resource　Elementであることを示す。リソースは複数のResource　Elementの集合であり、複数のシンボルにまたがっていてもよい。
　上記のように、送信側端末２０Ａが複数の受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれに通信の開始を報知すると、送信側端末２０Ａと、複数の受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれとは、通信の準備処理を開始する。このとき送信側端末２０Ａと、複数の受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれとは、ＦＲ２周辺などの周波数において、電力消費量を最適化するために、ビームの方向を合わせる処理を行う。具体的には、送信側端末２０Ａは、複数の受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれに参照信号を送信する。このとき送信側端末２０Ａは、ビーム方向を切り替えながら複数の参照信号を送信するビームスイープを行う。複数の受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれは、複数の参照信号のそれぞれの受信電力を測定し、測定結果を送信側端末２０Ａに報告する。なお、測定結果は、受信電力、受信方向、受信時間、送信時間と受信時間の差などが含まれる。
　なお、ビームスイープで用いられる参照信号の内容はビーム毎に異なってもよいし、ビーム毎に異なる時間および周波数のリソースを用いてもよい。例えば、参照信号の内容は、３ＧＰＰの再度リンクに用いられるＰＳＳＳ（Primary　Sidelink　Synchronization　Signal）、ＳＳＳＳ（Secondary　Sidelink　Synchronization　Signal）、ＳＬＳＳ（Side　Link　Synchronization　Signal）、ＰＳＢＣＨなどを用いることができる。
　送信側端末２０Ａは、受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれから報告される各ビームの受信電力を用いることで、送信側端末２０Ａに対する受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれの相対的な位置を測定することができる。なお、測位用のサーバ３０が設けられ、測位処理をサーバ３０において行ってもよい。また、送信側端末２０Ａが、基地局１０などに設置されたサーバ３０に向けて、受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれから報告される各ビームの受信電力を送信し、サーバ３０において測位処理が行われてもよい。このとき、情報量を低減するために、全ての受信電力を送信するのではなく、受信電力の最大値を送信してもよい。端末２０間で相対的な位置の測位を行うことで、座標などが必要なく、端末２０は、高精度に互いの位置を把握することができるようになる。例えば、送信側端末２０Ａが車載通信機であり、自動運転機能を有する車両に搭載されており、受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３が障害物となる場合、障害物に当たらないように避けながら運転を行うことが可能になる。
　また、複数の受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３を用いて測位を行うことで、測位精度を向上させることが可能になる。複数の受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３を用いて測位を行う場合、送信側端末２０Ａは、複数の受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれから報告された受信電力を用いて、平均値を求めることも可能となる。
　図２４は、図２３に示す無線通信システム４００が測位する動作の第１の例を説明するためのシーケンス図である。送信側端末２０Ａは、受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれに測位のリクエストを送信する（ステップＳ４０１）。測位のリクエストを受信した受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれは、リクエストの受信を送信側端末２０Ａに通知する（ステップＳ４０２）。
　送信側端末２０Ａは、受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれに参照信号を送信する（ステップＳ４０３）。なお、送信側端末２０Ａは、各受信端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３に対して、ビームスイープを行い、参照信号を送信し、送信または受信に適切なビームを選ぶ。受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれは、参照信号に対する測定結果を送信側端末２０Ａに報告する（ステップＳ４０４）。送信側端末２０Ａは、報告された測定結果に基づいて、受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれの相対的な位置を測位する。なお、送信側端末２０Ａは、受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３に測位のリクエストを送信せずに測位を開始してもよい。例えば、送信側端末２０Ａは、参照信号を報知式に複数の端末２０に送信してもよい。
　図２５は、図２３に示す無線通信システム４００が測位する動作の第２の例を説明するためのシーケンス図である。第２の例では、制御局５０を用いて複数の端末２０の測位が行われる。送信側端末２０Ａは、制御局５０に複数の端末２０への測位のリクエストを送信する（ステップＳ５０１）。制御局５０は、測位の対象となる端末情報を送信側端末２０Ａに通知する（ステップＳ５０２）。送信側端末２０Ａは、制御局５０に測定結果を報告する（ステップＳ５０３）。図２５では、送信側端末２０Ａと受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれとの間の処理は省略されているが、例えば、図２４に示す処理が行われる。制御局５０は、報告された測定結果に基づいて、受信側端末２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３のそれぞれの送信側端末２０Ａに対する相対的な位置を測位する。制御局５０は、送信側端末２０Ａに測位の開始を指示してもよい。
　なお、上記のようなビームスイープを行う際に送信する信号は、時間および周波数のリソースに密に設定された信号が望ましい。ＳＬＳＳ、ＰＳＢＣＨのような同期用の信号が用いられてもよいが、測位精度を向上するために、測位専用の参照信号が用いられることが望ましい。例えば、サイドリンク向けの参照信号、ＳＰＲＳ（Sidelink　Positioning　Reference　Signal）などが用いられてよい。ＳＰＲＳの設定は、測位サーバから設定された値が用いられてもよいし、予め設定された既定値が用いられてもよい。なお、ＳＰＲＳの設定において、Resource、Resource　Set、複数のResource　Setを対象とした識別子が用いられてよい。
　なお、サイドリンクの上位チャネルに関する上位レイヤのパラメータは、Resource　Setting、Resource　Set、および、Resourceといった名称で管理されてよい。このように、階層化されたパラメータ管理を行うことで、オーバヘッドを低減することが可能になる。複数のResourceがResource　Setの中に含まれ、複数のResource　Setが複数のResource　Setting内に含まれる。Resource　Settingは、上位レイヤにおいてPRS-Resource　Configと呼ばれてもよい。Resource　Settingは、Resource　Setの管理を行い、各Resource　Setの識別番号などの情報を含む。Resource　Settingは、TS38.331にて管理されてもよい。
　Resource　Setting内において、Resource　Setに含まれるResourceの時間領域における動き、例えばPeriodic、Semi-Persistent、Aeriodicなどを規定してもよい。Resource　Settingにて時間領域における動きが定義される場合、Resource　Settingに含まれる全てのResourceが同じ設定となる。例えば、Resource　Setにおいて複数のResourceのパラメータが定義される。例えば、Resource　Setには、Resourceの識別番号などが含まれる。また、Aeriodic　PRSが含まれる場合、Resource　Setにおいて、含まれるPRSが全てAeriodicであることを示してもよい。Resourceにて、PRSが配置されるスロット、周波数位置などが指定されてもよい。
　或いは、階層化されたパラメータではなく、PRS設定用のPRCパラメータが準備されてもよい。例えば、PRS-configのように、PRSの時間または周波数上における密度、上記のようなPeriodic、Semi-Persistent、または、Aeriodicのような時間領域の動作を示すパラメータ情報を含めたRRCパラメータが用いられてもよい。
　複数の端末２０に対して、ビームを用いた通信を行う場合、ビームの使用状況を各受信側の端末２０に通知してよい。この場合、各ビーム情報の対応付け情報を報知してもよい。また、報知対象は、マルチキャスト式またはユニキャスト式に通知することができる。複数の端末２０が互いのビームの使用状況を知ることで、互いの相対的な位置、ビーム方向、ビーム送信タイミングなどを知ることができる。
　図２６は、基地局１０、端末２０、サーバ３０、ＨＡＰＳ４０、および制御局５０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２６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２６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１０の制御部１１、送信信号生成部１２、および受信信号解読部１５と、端末２０の制御部２１、送信信号生成部２２、および受信信号解読部２５と、サーバ３０の機能と、ＨＡＰＳ４０の機能と、制御局５０の機能とは、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コンピュータ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。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１０の構成要素のうち送信処理部１３および受信処理部１４と、端末２０の構成要素のうち送信処理部２３および受信処理部２４とは、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）等である。
　図２７は、基地局１０、端末２０、サーバ３０、ＨＡＰＳ４０、および制御局５０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２７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２７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、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２６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１０を図２７に示した処理回路で実現する場合、基地局１０の制御部１１、送信信号生成部１２、送信処理部１３、受信処理部１４および受信信号解読部１５は、処理回路部３０２を用いて実現される。端末２０を図２７に示した処理回路で実現する場合、端末２０の制御部２１、送信信号生成部２２、送信処理部２３、受信処理部２４および受信信号解読部２５は、処理回路部３０２を用いて実現される。
　なお、基地局１０の一部の構成要素を図２６に示した処理回路で実現し、残りの構成要素を図２７に示した処理回路で実現するようにしてもよい。
　なお、基地局１０、端末２０、サーバ３０、ＨＡＰＳ４０、および制御局５０の機能の一部を図２６に示す処理回路で実現する場合、プロセッサ２０２が実行するプログラムは、通信路を介して提供されてもよいし、記憶媒体に記憶された状態で提供されてもよい。
　以上の実施の形態に示した構成は、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、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、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　無線通信装置、２，２－１，２－２，２－３　通信相手装置、１０，１０－１，１０－２，１０－３，１０－４，１０Ａ－１，１０Ａ－２，１０Ｂ－１，１０Ｂ－２　基地局、１１，２１　制御部、１２，２２　送信信号生成部、１３，２３　送信処理部、１４，２４　受信処理部、１５，２５　受信信号解読部、２０，２０－１，２０－２，２０－３，２０－４　端末、２０Ａ　送信側端末、２０Ｂ－１，２０Ｂ－２，２０Ｂ－３　受信側端末、３０　サーバ、４０，４０－１，４０－２，４０－３　ＨＡＰＳ、５０　制御局、６０　マクロセル、６１－１，６１－２　マイクロセル、１００，２００Ａ，２００Ｂ，３００，４００　無線通信システム、２０１，３０１　入力部、２０２　プロセッサ、２０３，３０３　メモリ、２０４　出力部、３０２　処理回路部、３０４　送信処理部。

Claims (19)

  1. 　ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の通信相手装置のそれぞれと通信可能な送信処理部と、
    　前記送信処理部が通信可能な前記複数の通信相手装置のビームの使用状況を示すビーム情報を前記複数の通信相手装置に共有させる制御部と、
    　を備えることを特徴とする無線通信装置。
  2. 　前記ビーム情報は、前記送信処理部が前記複数の通信相手装置のそれぞれにビームを送信する複数の送信タイミングを特定する情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
  3. 　前記複数の送信タイミングを特定する情報は、前記送信処理部がビームを送信する送信間隔であることを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
  4. 　前記ビーム情報は、前記送信処理部が前記複数の通信相手装置のそれぞれと通信するために使用する複数のビーム方向を特定する情報を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
  5. 　前記ビーム情報は、複数の前記ビーム方向のそれぞれに前記ビームを送信するときの送信電力を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
  6. 　前記ビーム情報をマルチキャストすることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
  7. 　前記制御部は、ビームスイープを行って前記複数の通信相手装置のそれぞれが測定した受信電力に基づいて、前記複数の通信相手装置のそれぞれと通信するために使用するビーム方向を決定することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
  8. 　前記制御部は、前記受信電力に基づいて、前記通信相手装置の測位を行うことを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
  9. 　前記送信処理部は、前記通信相手装置が移動体に搭載されている場合、当該移動体の移動に合わせて、前記移動体に搭載された通信相手装置と通信するために使用するビーム方向を切り替え、
    　前記制御部は、前記送信処理部が前記移動体に搭載された通信相手装置と通信するために使用する複数のビーム方向と、前記送信処理部が使用するビーム方向を切り替えるタイミングとを前記複数の通信相手装置に共有させることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
  10. 　前記送信処理部は、前記無線通信装置が移動体に搭載されている場合、当該移動体の移動に合わせて、前記複数の通信相手装置のそれぞれと通信するために使用するビーム方向を切り替え、
    　前記制御部は、前記送信処理部が前記複数の通信相手装置のそれぞれと通信するために使用する複数のビーム方向と、前記送信処理部が使用するビーム方向を切り替えるタイミングとを前記複数の通信相手装置のそれぞれに共有させることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の無線通信装置。
  11. 　前記制御部は、一部の前記通信相手装置と通信できなくなった場合、通信できなくなった通信相手装置との送信タイミングにビームを照射しないようにするミューティング処理を行うことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の無線通信装置。
  12. 　前記無線通信装置は、端末または基地局であり、
    　前記複数の通信相手装置のそれぞれは、端末または基地局であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の無線通信装置。
  13. 　前記無線通信装置および前記複数の通信相手装置は、端末であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の無線通信装置。
  14. 　前記無線通信装置は端末であり、
    　複数の前記無線通信装置間で前記ビーム情報を共有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の無線通信装置。
  15. 　無線通信装置と、前記無線通信装置と通信可能な複数の通信相手装置とを備える無線通信システムにおいて、
    　前記無線通信装置は、
    　ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の通信相手装置のそれぞれと通信可能な送信処理部と、
    　前記送信処理部が通信可能な前記複数の通信相手装置のビームの使用状況を示すビーム情報を前記複数の通信相手装置に共有させる制御部と、
    　を有し、
    　前記複数の通信相手装置のそれぞれは、前記ビーム情報に基づいて、前記無線通信装置との通信を制御することを特徴とする無線通信システム。
  16. 　前記複数の通信相手装置の少なくとも１つがビーム方向を時分割で切り替えながら通信する下位装置をさらに備え、
    　前記通信相手装置のビームの使用状況を示すビーム情報と、前記下位装置のビームの使用状況を示すビーム情報とは対応づけて階層化されることを特徴とする請求項１５に記載の無線通信システム。
  17. 　ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の通信相手装置のそれぞれと通信可能な無線通信装置を制御する制御回路であって、
    　通信可能な前記複数の通信相手装置のビームの使用状況を示すビーム情報を前記複数の通信相手装置に共有させるステップ、
    　を無線通信装置に実行させることを特徴とする制御回路。
  18. 　ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の通信相手装置のそれぞれと通信可能な無線通信装置を制御するプログラムを記憶した記憶媒体において、該プログラムは、
    　通信可能な前記複数の通信相手装置のビームの使用状況を示すビーム情報を前記複数の通信相手装置に共有させるステップ、
    　を無線通信装置に実行させることを特徴とする記憶媒体。
  19. 　ビーム方向を時分割で切り替えながら複数の通信相手装置のそれぞれと通信可能な無線通信装置が、
    　通信可能な前記複数の通信相手装置のビームの使用状況を示すビーム情報を前記複数の通信相手装置に共有させるステップ、
    　を含むことを特徴とする無線通信方法。
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