基地局及び通信システム
【課題】ヌルステアリングを行う周辺基地局において、ヌルを向ける必要性のある通信端末に対してヌルが向く可能性を高めることを可能にする技術を提供する。
【解決手段】通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められている。無線リソース割り当て部１２２は、下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる上り無線リソースを割り当てる。また、無線リソース割り当て部１２２は、下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる上り無線リソースを割り当てる。
【解決手段】通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められている。無線リソース割り当て部１２２は、下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる上り無線リソースを割り当てる。また、無線リソース割り当て部１２２は、下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる上り無線リソースを割り当てる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナでの送信指向性を制御する基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から無線通信に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、ＬＴＥ（Long Term Evolution）に関する技術が開示されている。ＬＴＥは、「Ｅ−ＵＴＲＡ」とも呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０９９０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＴＥ等の通信システムにおいては、複数のアンテナから成るアレイアンテナの指向性を適応的に制御するアダプティブアレイアンテナ方式が採用されることがある。ある基地局の周辺に位置する周辺基地局においては、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて通信端末に対して信号を送信する際に、当該ある基地局と通信する通信端末に対して干渉を与えることを抑制するために、当該通信端末にヌルを向けるように、アレイアンテナの送信指向性に関してヌルステアリングを行うことがある。ヌルステアリングにおいて設定可能なヌルの数は、アレイアンテナを構成する複数のアンテナの数に依存することから、周辺基地局では、ヌルを向ける必要性のある通信端末に対して、ヌルを向けることができないことがある。
【０００５】
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、ヌルステアリングを行う周辺基地局において、ヌルを向ける必要性のある通信端末に対してヌルが向く可能性を高めることを可能にする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る基地局は、複数の基地局を備える通信システムでの一の基地局であって、前記通信システムにおいては、通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められており、複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、通信端末が使用する無線リソースを、当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部とを備え、前記無線リソース割り当て部は、下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる第１上り無線リソースを割り当て、下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる第２上り無線リソースを割り当てる。
【０００７】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記通信部は、前記第１上り無線リソースを用いて前記既知信号を送信する通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて前記複数のアンテナでの送信指向性に関してヌルステアリングを行う。
【０００８】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記通信システムにおいては、前記既知信号の送信周波数帯域幅として設定することが可能な帯域幅として、大きさが互いに異なる複数の帯域幅が定められており、前記第２上り無線リソースを用いて通信端末から送信される前記既知信号の送信周波数帯域幅は、前記複数の帯域幅のうちの最小値が設定されている。
【０００９】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記第２上り無線リソースを使用する複数の通信端末からの前記既知信号が同一周波数帯域で多重されている。
【００１０】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記無線リソース割り当て部は、前記第２上り無線リソースを割り当てた通信端末に対して下り無線リソースを割り当てるようになった際には、当該通信端末に対して前記既知信号の送信用として割り当てる上り無線リソースを、前記第２上り無線リソースから前記第１上り無線リソースに変更する。
【００１１】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記通信部は、前記無線リソース割り当て部において、前記既知信号の送信用として割り当てる上り無線リソースが前記第２上り無線リソースから前記第１上り無線リソースに変更された通信端末に対して、上り無線リソースの割り当て変更を通知する信号を送信する際には、当該通信端末にビームが向くように、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性に関してビームフォーミングを行う。
【００１２】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記無線リソース割り当て部は、前記第１上り無線リソースを割り当てた通信端末に対して下り無線リソースを割り当てないようになった際には、当該通信端末に対して前記既知信号の送信用として割り当てる上り無線リソースを、前記第１上り無線リソースから前記第２上り無線リソースに変更する。
【００１３】
また、本発明に係る基地局は、複数の基地局を備える通信システムでの一の基地局であって、通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められており、複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、前記通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを、当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部とを備え、前記無線リソース割り当て部は、下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる第１上り無線リソースを割り当て、下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる第２上り無線リソースを割り当てる。
【００１４】
また、本発明に係る通信システムは、複数の基地局を備える通信システムであって、前記通信システムにおいては、通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められており、前記複数の基地局のそれぞれは、複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、前記通信部が通信する通信端末に対して、当該通信端末が使用する無線リソースを割り当てる無線リソース割り当て部とを備え、前記複数の基地局のそれぞれでは、前記無線リソース割り当て部は、下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる第１上り無線リソースを割り当て、下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる第２上り無線リソースを割り当てる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ヌルステアリングを行う周辺基地局において、ヌルを向ける必要性のある通信端末に対してヌルが向く可能性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態に係る通信システムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る基地局の構成を示す図である。
【図３】実施の形態に係るＴＤＤフレームの構成を示す図である。
【図４】実施の形態に係るＴＤＤフレームの構成の種類を示す図である。
【図５】実施の形態に係るＴＤＤフレームの構成の詳細を示す図である。
【図６】ＳＲＳ送信帯域が周波数ホッピングされる様子を示す図である。
【図７】ＳＲＳの構成を示す図である。
【図８】ＳＲＳを送信することが可能な上り無線リソースを示す図である。
【図９】本実施の形態に係る通信システムの動作を示す図である。
【図１０】ＳＲＳ送信用上り無線リソースと下りサブフレームとの対応付けを示す図である。
【図１１】通信端末に対する下り無線リソースの割り当て例を示す図である。
【図１２】基地局と周辺基地局が通信端末と通信する様子の一例を示す図である。
【図１３】本実施の形態に係る基地局の動作を示すフローチャートである。
【図１４】通信端末に対する下り無線リソースの割り当て例を示す図である。
【図１５】本実施の形態に係る基地局の動作を示すフローチャートである。
【図１６】ＳＲＳ送信帯域幅が４ＲＢに設定されている様子を示す図である。
【図１７】通信端末に対する下り無線リソースの割り当て例を示す図である。
【図１８】割り当て無し用ＳＲＳが３多重されている様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本実施の形態に通信システム１００の構成を示す図である。本通信システム１００は、例えば、複信方式としてＴＤＤ（Time Division Duplexing）方式が採用されたＬＴＥであって、複数の基地局１を備えている。各基地局１は、複数の通信端末２と通信を行う。ＬＴＥでは、下り通信ではＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式が使用され、上り通信ではＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access）方式が使用される。したがって、基地局１から通信端末２への送信にはＯＦＤＭＡ方式が使用され、通信端末２から基地局１への送信にはＳＣ−ＦＤＭＡ方式が使用される。ＯＦＤＭＡ方式では、互いに直交する複数のサブキャリアが合成されたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号が使用される。
【００１８】
図１に示されるように、各基地局１のサービスエリア１０は、周辺基地局１のサービスエリア１０と部分的に重なっている。図１では、４つの基地局１だけしか示されていないため、１つの基地局１に対して周辺基地局１が２つあるいは３つだけしか存在していないが、実際には、１つの基地局１に対して例えば６つの周辺基地局１が存在する。
【００１９】
複数の基地局１は、図示しないネットワークに接続されており、当該ネットワークを通じて互いに通信可能となっている。また、ネットワークには図示しないサーバ装置が接続されており、各基地局１は、ネットワークを通じてサーバ装置と通信可能となっている。
【００２０】
図２は各基地局１の構成を示す図である。基地局１は、時間軸と周波数軸とからなる２次元で特定される無線リソースを複数の通信端末２のそれぞれに個別に割り当てることによって、当該複数の通信端末２と同時に通信することが可能となっている。基地局１は、送受信アンテナとしてアレイアンテナを有し、アダプティブアレイアンテナ方式を用いてアレイアンテナの指向性を制御することが可能である。
【００２１】
図２に示されるように、基地局１は、無線処理部１１と、当該無線処理部１１を制御する制御部１２とを備えている。無線処理部１１は、複数のアンテナ１１０ａから成るアレイアンテナ１１０を有している。無線処理部１１は、アレイアンテナ１１０で受信される複数の受信信号のそれぞれに対して増幅処理、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換処理等を行って、ベースバンドの複数の受信信号を生成して出力する。
【００２２】
また、無線処理部１１は、制御部１２で生成されるベースバンドの複数の送信信号のそれぞれに対して、Ｄ／Ａ変換処理、アップコンバート及び増幅処理等を行って、搬送帯域の複数の送信信号を生成する。そして、無線処理部１１は、生成した搬送帯域の複数の送信信号を、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａにそれぞれ入力する。これにより、各アンテナ１１０ａから送信信号が無線送信される。
【００２３】
制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）及びメモリなどで構成されている。制御部１２は、機能ブロックとして、送信信号生成部１２０、受信データ取得部１２１、無線リソース割り当て部１２２、送信ウェイト処理部１２３及び受信ウェイト処理部１２４を備えている。
【００２４】
送信信号生成部１２０は、通信対象の通信端末２に向けた送信データを生成する。そして、送信信号生成部１２０は、生成した送信データを含むベースバンドの送信信号を生成する。この送信信号は、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａの数だけ生成される。
【００２５】
送信ウェイト処理部１２３は、送信信号生成部１２０で生成された複数の送信信号に対して、アレイアンテナ１１０での送信指向性を制御するための複数の送信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、送信ウェイト処理部１２３は、複数の送信ウェイトがそれぞれ設定された複数の送信信号に対して逆離散フーリエ変換（IDFT：Inverse Discrete Fourier Transform）等を行った後に、当該複数の送信信号を無線処理部１１に出力する。
【００２６】
受信ウェイト処理部１２４は、無線処理部１１から入力される複数の受信信号に対して、離散フーリエ変換（DFT：Discrete Fourier Transform）を行った後に、アレイアンテナ１１０での受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、受信ウェイト処理部１２４は、複数の受信ウェイトがそれぞれ設定された複数の受信信号を合成して新たな受信信号を生成する。
【００２７】
受信データ取得部１２１は、受信ウェイト処理部１２４で生成された新たな受信信号に対して、逆離散フーリエ変換や復調処理等を行って、当該受信信号に含まれる制御データやユーザデータなどを取得する。
【００２８】
本実施の形態に係る基地局１では、無線処理部１１、送信ウェイト処理部１２３及び受信ウェイト処理部１２４によって、アレイアンテナ１１０の指向性を適応的に制御しながら複数の通信端末２と通信を行う通信部１３が構成されている。通信部１３は、通信端末２と通信する際に、アレイアンテナ１１０の受信指向性及び送信指向性のそれぞれを制御する。具体的には、通信部１３は、受信ウェイト処理部１２４において、受信信号に乗算する受信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での受信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。また、通信部１３は、送信ウェイト処理部１２３において、送信信号に乗算する送信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での送信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。送信ウェイトは受信ウェイトから求めることができ、受信ウェイトは通信端末２からの既知信号に基づいて求めることができる。
【００２９】
無線リソース割り当て部１２２は、通信対象の各通信端末２に対して、当該通信端末２への送信に使用する下り無線リソース（送信周波数及び送信時間帯）を割り当てる。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた下り無線リソースに基づいて、当該通信端末２に送信すべき送信信号を生成するとともに、当該下り無線リソースに基づいたタイミングで当該送信信号を送信ウェイト処理部１２３に入力する。これにより、通信端末２に送信すべき送信信号が、当該通信端末２に割り当てられた下り無線リソースを用いて通信部１３から送信される。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた下り無線リソースを当該通信端末２に通知するための送信信号を生成して出力する。これにより、通信端末２は、自装置宛ての信号の送信で使用される下り無線リソースを知ることができ、基地局１からの自装置宛ての信号を適切に受信することができる。
【００３０】
また無線リソース割り当て部１２２は、通信対象の各通信端末２に対して、当該通信端末２が基地局１に送信する際に使用する上り無線リソースを割り当てる。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた上り無線リソースを当該通信端末２に通知するための送信信号を生成して出力する。これにより、通信端末２は、基地局１への送信に使用する上り無線リソースを知ることができ、当該上り無線リソースを用いて基地局１に信号を送信する。
【００３１】
＜ＴＤＤフレームの構成＞
次に基地局１と通信端末２との間で使用されるＴＤＤフレーム３００について説明する。ＴＤＤフレーム３００は、時間軸と周波数軸とからなる２次元で特定される。ＴＤＤフレーム３００の周波数帯域幅（システム帯域幅）は例えば１０ＭＨｚであって、ＴＤＤフレーム３００の時間長は１０ｍｓである。基地局１は、ＴＤＤフレーム３００から、各通信端末２に対して割り当てる上り無線リソース及び下り無線リソースを決定する。
【００３２】
図３はＴＤＤフレーム３００の構成を示す図である。図３に示されるように、ＴＤＤフレーム３００は、２つのハーフフレーム３０１で構成されている。各ハーフフレーム３０１は、５個のサブフレーム３０２で構成されている。つまり、ＴＤＤフレーム３００は１０個のサブフレーム３０２で構成されている。サブフレーム３０２の時間長は１ｍｓである。以後、ＴＤＤフレーム３００を構成する１０個のサブフレーム３０２を、先頭から順に第０〜第９サブフレーム３０２とそれぞれ呼ぶことがある。
【００３３】
各サブフレーム３０２は、時間方向に２つのスロット３０３を含んで構成されている。各スロット３０３は、７個のシンボル期間３０４で構成されている。したがって、各サブフレーム３０２は、時間方向に１４個のシンボル期間３０４を含んでいる。このシンボル期間３０４は、ＯＦＤＭＡ方式の下り通信では、ＯＦＤＭシンボルの１シンボル期間となり、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式の上り通信では、ＤＦＴＳ（Discrete Fourier Transform Spread）−ＯＦＤＭシンボルの１シンボル期間となる。
【００３４】
以上のように構成されるＴＤＤフレーム３００には、上り通信専用のサブフレーム３０２と下り通信専用のサブフレーム３０２とが含められる。以後、上り通信専用のサブフレーム３０２を「上りサブフレーム３０２」と呼び、下り通信専用のサブフレーム３０２を「下りサブフレーム３０２」と呼ぶ。
【００３５】
ＬＴＥでは、ＴＤＤフレーム３００において、周波数方向に１８０ｋＨｚの周波数帯域幅を含み、時間方向に７シンボル期間３０４（１スロット３０３）を含む領域（無線リソース）が「リソースブロック（ＲＢ）」と呼ばれている。リソースブロックには、１２個のサブキャリアが含まれる。無線リソース割り当て部１２２での通信端末２に対する上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当ては、１リソースブロック単位で行われる。なお、上り通信ではＳＣ−ＦＤＭＡ方式が使用されていることから、上りサブフレーム３０２の１つのスロット３０３において、ある通信端末２に対して複数のリソースブロックが割り当てられる際には、周波数方向に連続した複数のリソースブロックが当該通信端末２に割り当てられる。
【００３６】
また、ＬＴＥでは、ＴＤＤフレーム３００の構成については、上りサブフレーム３０２と下りサブフレーム３０２の組み合わせが異なる７種類の構成が規定されている。図４は当該７種類の構成を示す図である。
【００３７】
図４に示されるように、ＬＴＥでは、０番〜６番までのＴＤＤフレーム３００の構成が規定されている。本通信システム１００では、この７種類の構成のうちの１つの構成が使用される。図４では、「Ｄ」で示されるサブフレーム３０２は、下りサブフレーム３０２を意味し、「Ｕ」で示されるサブフレーム３０２は、上りサブフレーム３０２を意味している。また、「Ｓ」で示されるサブフレーム３０２は、通信システム１００において、下り通信から上り通信への切り替えが行われるサブフレーム３０２を意味している。このサブフレーム３０２を「スペシャルサブフレーム３０２」と呼ぶ。
【００３８】
０番の構成を有するＴＤＤフレーム３００では、第０及び第５サブフレーム３０２が下りサブフレーム３０２となっており、第２〜第４サブフレーム３０２及び第７〜第９サブフレーム３０２が上りサブフレーム３０２となっており、第１及び第６サブフレーム３０２がスペシャルサブフレーム３０２となっている。また、４番の構成を有するＴＤＤフレーム３００では、第０サブフレーム３０２及び第４〜第９サブフレーム３０２が下りサブフレーム３０２となっており、第２及び第３サブフレーム３０２が上りサブフレーム３０２となっており、第１サブフレーム３０２がスペシャルサブフレーム３０２となっている。
【００３９】
図５は、１番の構成を有するＴＤＤフレーム３００の構成を詳細に示す図である。図５に示されるように、スペシャルサブフレーム３０２は、時間方向に、下りパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）３５１と、ガードタイム（ＧＰ）３５０と、上りパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）３５２とを含んでいる。ガードタイム３５０は、下り通信から上り通信に切り替えるために必要な無信号期間であって、通信には使用されない。以下の説明では、通信システム１００では、１番の構成を有するＴＤＤフレーム３００が使用されるものとする。
【００４０】
ＬＴＥでは、下りパイロットタイムスロット３５１、ガードタイム３５０及び上りパイロットタイムスロット３５２の時間長の組み合わせについて、複数種類の組み合わせが規定されている。図５の例では、下りパイロットタイムスロット３５１の時間長は１１シンボル期間３０４に設定されており、上りパイロットタイムスロット３５２の時間長は２シンボル期間３０４に設定されている。
【００４１】
本実施の形態に係る通信システム１００では、下りサブフレーム３０２だけではなく、スペシャルサブフレーム３０２の下りパイロットタイムスロット３５１においても下り通信を行うことが可能である。また、本通信システム１００では、上りサブフレーム３０２だけではなく、スペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２においても上り通信を行うことが可能である。
【００４２】
本実施の形態では、基地局１は、下りパイロットタイムスロット３５１の各シンボル期間３０４においてユーザデータや制御データを通信端末２に送信する。また、通信端末２は、上りパイロットタイムスロット３５２の各シンボル期間３０４において、「サウンディング基準信号（ＳＲＳ）」と呼ばれる既知信号を送信する。ＳＲＳは、複数のサブキャリアを変調する複数の複素シンボルで構成されている。本実施の形態では、上りパイロットタイムスロット３５２において送信されるＳＲＳを、送信ウェイトを算出するために使用する。つまり、基地局１は、通信端末２が上りパイロットタイムスロット３５２で送信するＳＲＳに基づいてアレイアンテナ１１０での送信指向性を制御する。
【００４３】
なお、ＳＲＳは、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４においても送信可能である。以後、特に断らない限り、ＳＲＳと言えば、上りパイロットタイムスロット３５２を使用して送信されるＳＲＳを意味するものとする。
【００４４】
また、ＳＲＳは、スペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２ごとに送信されることから、スペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２の先頭から、その次のスペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２の先頭までを「ＳＲＳ送信周期３６０」と呼ぶ。
【００４５】
また、上りパイロットタイムスロット３５２の前方のシンボル期間３０４を「前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ」と呼び、上りパイロットタイムスロット３５２の後方のシンボル期間３０４を「後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂ」と呼ぶ。そして、前方及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間を特に区別する必要がない場合には、それぞれを「ＳＲＳ送信シンボル期間３７０」と呼ぶ。各通信端末２は、各スペシャルサブフレーム３０２において（ＳＲＳ送信周期３６０ごとに）、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂの少なくとも一方でＳＲＳを送信する。
【００４６】
＜ＳＲＳの送信周波数帯域＞
ＬＴＥにおいては、一つのＳＲＳ送信シンボル期間３７０においてＳＲＳを送信する際には、システム帯域の全領域を使用することはできない。具体的には、一つのＳＲＳ送信シンボル期間３７０においてＳＲＳを送信する際には、システム帯域の低周波側の端部及び高周波側の端部のどちらか一方は使用することができない。つまり、システム帯域において、ＳＲＳの送信に使用可能な周波数帯域は、高周波側に寄せて配置されるか、低周波側に寄せて配置されるかのどちらかである。以後、ＳＲＳの送信に使用可能な周波数帯域を「ＳＲＳ送信可能帯域４００」と呼ぶ。図５では、ＳＲＳ送信可能帯域４００が斜線で示されている。システム帯域幅が１０ＭＨｚの場合には、ＳＲＳ送信可能帯域４００は、４０個のリソースブロック分の周波数帯域（１８０ｋＨｚ×４０）となる。
【００４７】
図５に示されるように、本通信システム１００では、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂのそれぞれにおいて、ＳＲＳ送信可能帯域４００がシステム帯域の高周波側に寄せられて配置されたスペシャルサブフレーム３０２と、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂのそれぞれにおいて、ＳＲＳ送信可能帯域４００がシステム帯域の低周波側に寄せられて配置されたスペシャルサブフレーム３０２とが交互に現れるようになっている。つまり、ＳＲＳ送信可能帯域４００は、ＳＲＳ送信周期３６０ごとに、システム帯域の高周側及び低周波側に交互に配置されるようになっている。
【００４８】
また、本実施の形態に係る通信システム１００では、１つの通信端末２がＳＲＳの送信に使用する周波数帯域（以後、「ＳＲＳ送信帯域」と呼ぶ）は、ＳＲＳ送信可能帯域４００内において、スペシャルサブフレーム３０２ごと（ＳＲＳ送信周期３６０ごと）に変化し、１つの通信端末２がＳＲＳを複数回送信することによって、ＳＲＳ送信可能帯域４００の全帯域にわたってＳＲＳが送信されるようになっている。この動作は「周波数ホッピング」と呼ばれている。
【００４９】
図６は、ある通信端末２が使用するＳＲＳ送信帯域４５０が周波数ホッピングする様子の一例を示す図である。図６の例では、ＳＲＳ送信可能帯域４００が第１〜第４周波数帯域に分割されている。そして、ＳＲＳ送信可能帯域４００の帯域幅の４分の１の帯域幅を有するＳＲＳ送信帯域４５０が、ＳＲＳ送信周期３６０ごとに、第１周波数帯域、第３周波数帯域、第２周波数帯域、第４周波数帯域の順に変化している。なお、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａでのＳＲＳ送信帯域４５０と、後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂでのＳＲＳ送信帯域４５０とは、互いに独立して周波数ホッピングする。
【００５０】
＜ＳＲＳの構成＞
本実施の形態に係る通信システム１００では、“transmissionComb”と呼ばれるパラメータｋTCで識別される２種類のＳＲＳが規定されている。各通信端末２は、この２種類のＳＲＳのうちのどちらか一方のＳＲＳを、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂのどちらか一方で送信する。
【００５１】
パラメータｋTCは“０”あるいは“１”の値をとることが可能である。パラメータｋTC＝０で特定されるＳＲＳ（以後、「ＳＲＳ０」と呼ぶ）の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ０は、周波数方向において、連続的に配置されているのではなく、櫛歯状に配置されている。言い換えれば、ＳＲＳ０のキャリア周波数は周波数方向において櫛歯状に配置されている。同様にして、パラメータｋTC＝１で特定されるＳＲＳ（以後、「ＳＲＳ１」と呼ぶ）の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ１は、周波数方向において櫛歯状に配置されている。そして、ＳＲＳ０とＳＲＳ１とが同じ周波数帯域で送信される場合には、当該ＳＲＳ０の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ０と、当該ＳＲＳ１の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ１は、周波数方向において交互に配置される。したがって、ＳＲＳ０のキャリア周波数とＳＲＳ１のキャリア周波数とは周波数方向において互いに重なることはない。
【００５２】
図７は、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ある周波数帯域４７０において、ＳＲＳ０とＳＲＳ１との両方が送信される様子を示している。図７に示されるように、ＳＲＳ０の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ０は、周波数方向において、１サブキャリア置きに配置されている。同様に、ＳＲＳ１の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ１は、周波数方向において、１サブキャリア置きに配置されている。そして、同じ周波数帯域４７０に含まれる、複数のサブキャリアＳＣ０と複数のサブキャリアＳＣ１とは、周波数方向において交互に配置されている。
【００５３】
このように、１つの通信端末２がＳＲＳの送信に使用する複数のサブキャリアは周波数方向において櫛歯状に配置されていることから、当該通信端末２が使用するＳＲＳ送信帯域でのすべてのサブキャリアがＳＲＳの送信に使用されるわけではない。そして、同じ周波数帯域に含まれる、複数のサブキャリアＳＣ０と複数のサブキャリアＳＣ１とは交互に配置されることから、ＳＲＳ０を送信する通信端末２と、ＳＲＳ１を送信する通信端末２とは、同じＳＲＳ送信シンボル期間３７０において同じＳＲＳ送信帯域を使用することができる。基地局１側から見れば、基地局１は、同じＳＲＳ送信シンボル期間３７０において同じＳＲＳ送信帯域で送信されるＳＲＳ０及びＳＲＳ１を区別することができる。
【００５４】
さらに、本通信システム１００においては、ＳＲＳを構成する複数の複素シンボルから成る符号パターンが８種類規定されている。この８種類の符号パターンには、互いに直交する８種類の符号系列がそれぞれ採用されている。通信端末２は、８種類の符号パターンのいずれか一つをＳＲＳとして送信する。
【００５５】
このように、ＳＲＳにおいては、互いに直交する８種類の符号系列が採用された８種類の符号パターンが規定されていることから、最大で８つの通信端末２が、同じＳＲＳ送信シンボル期間３７０において同じＳＲＳ送信帯域を用いてＳＲＳ０を送信することが可能である。さらに、最大で８つの通信端末２が、同じＳＲＳ送信シンボル期間３７０において同じＳＲＳ送信帯域を用いてＳＲＳ１を送信することが可能である。
【００５６】
以後、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂに送信されるＳＲＳ０を、それぞれ「前方ＳＲＳ０」及び「後方ＳＲＳ０」と呼ぶ。また、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂに送信されるＳＲＳ１を、それぞれ「前方ＳＲＳ１」及び「後方ＳＲＳ１」と呼ぶ。
【００５７】
また、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａと、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ＳＲＳ０の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ０とで特定される上り無線リソースを「前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａ」と呼び、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａと、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ＳＲＳ１の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ１とで特定される上り無線リソースを「前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂ」と呼ぶ。
【００５８】
また、後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂと、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ＳＲＳ０の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ０とで特定される上り無線リソースを「後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃ」と呼び、後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂと、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ＳＲＳ１の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ１とで特性される上り無線リソースを「後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄ」と呼ぶ。
【００５９】
図８は、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａ、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂ、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃ及び後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄを示す図である。図８に示されるように、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａ、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂ、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃ及び後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄは、時間方向及び周波数方向の少なくとも一方で互いに異なっている。以後、これらの上り無線リソースを区別する必要がない場合には、それぞれを「ＳＲＳ用上り無線リソース」と呼ぶ。
【００６０】
本実施の形態では、無線リソース割り当て部１２２は、基地局１と通信する各通信端末２に対して、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａに含まれる上り無線リソース、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂに含まれる上り無線リソース、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃに含まれる上り無線リソース及び後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄに含まれる上り無線リソースのいずれか一つを、ＳＲＳの送信用として割り当てる。具体的には、無線リソース割り当て部１２２は、基地局１と通信する各通信端末２に対して、ＳＲＳ送信帯域の帯域幅（以後、「ＳＲＳ送信帯域幅」と呼ぶ）、ＳＲＳ送信シンボル期間３７０、ＳＲＳ送信帯域の周波数ホッピングの方法、パラメータｋTCの値及びＳＲＳの符号パターンの種類を割り当てることによって、当該各通信端末２に対してＳＲＳの送信用の上り無線リソースを割り当てる。
【００６１】
ここで、ＬＴＥにおいては、ＳＲＳ送信帯域幅として設定することが可能な帯域幅として、互いに大きさが異なる複数の帯域幅が定められている。例えば、システム帯域幅が１０ＭＨｚの場合には、４０個のリソースブロック分の帯域幅（１８０ｋＨｚ×４０）と、２０個のリソースブロック分の帯域幅（１８０ｋＨｚ×２０）と、４個のリソースブロック分の帯域幅（１８０ｋＨｚ×４）の３種類の帯域幅が定められている。無線リソース割り当て部１２２は、この複数の帯域幅の一つをＳＲＳ送信帯域幅として通信端末２に割り当てる。以後、ｘ個のリソースブロック分の帯域幅を「ｘＲＢ」と呼ぶ。
【００６２】
送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２において通信端末２に割り当てられたＳＲＳの送信用の上り無線リソースを当該通信端末２に通知するための制御信号（以後、「ＳＲＳ制御信号」と呼ぶ）を含む送信信号を生成する。この送信信号は、通信部１３から当該通信端末２に向けて送信される。これにより、各通信端末２にはＳＲＳ制御信号が送信され、各通信端末２は、自身に割り当てられたＳＲＳの送信用の上り無線リソースを認識することができる。つまり、各通信端末２は、自身に割り当てられたＳＲＳ送信帯域幅、ＳＲＳ送信シンボル期間３０５、ＳＲＳの符号パターンの種類、ＳＲＳ送信帯域の周波数ホッピングの方法及びパラメータｋTCの値を認識することができる。各通信端末２は、自身に割り当てられた上り無線リソースを用いてＳＲＳ送信周期３６０ごとにＳＲＳを送信する。なお、ＳＲＳ制御信号は、ＬＴＥにおいて、“RRCConnectionReconfiguration message”と呼ばれている。
【００６３】
＜ＳＲＳの送信を制御する際の通信システムの基本動作＞
次に、通信端末２が新たなＳＲＳ制御信号を受信してから、当該通信端末２が新たなＳＲＳ制御信号に基づいてＳＲＳを送信するまでの通信システム１００の基本動作について説明する。図９は当該動作を示す図である。以後、説明の対象となる通信端末２を「対象通信端末２」と呼ぶことがある。
【００６４】
図９に示されるように、例えば、（Ｎ−２）番目のＴＤＤフレーム３００の末尾に位置する下りサブフレーム３０２において、基地局１から対象通信端末２に向けて新たなＳＲＳ制御信号が送信されると、その次の（Ｎ−１）番目のＴＤＤフレーム３００の先頭から８番目の上りサブフレーム３０２において、対象通信端末２は、新たなＳＲＳ制御信号を正常に受信した旨を通知するための応答信号を基地局１に送信する。この応答信号は“RRCConnectionReconfigurationComplete message”と呼ばれている。これにより、対象通信端末２では、ＳＲＳの送信用の上り無線リソースが新たに設定される。
【００６５】
応答信号を送信した対象通信端末２は、次のＮ番目のＴＤＤフレーム３００以降において、ＳＲＳ送信周期３６０ごとに、（Ｎ−２）番目のＴＤＤフレーム３００で受信した新たなＳＲＳ制御信号によって通知された上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する。なお、対象通信端末２は、新たなＳＲＳ制御信号によって通知される上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信するまでは、その前に受信したＳＲＳ制御信号によって通知される上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することになる。
【００６６】
このように、基地局１が、あるＴＤＤフレーム３００において、対象通信端末２に対して新たなＳＲＳ制御信号を送信すると、そのＴＤＤフレーム３００の２つの後のＴＤＤフレーム３００以降において、対象通信端末２は、当該新たなＳＲＳ制御信号に基づいたＳＲＳの送信を行うようになる。
【００６７】
基地局１では、あるＳＲＳ送信周期３６０において対象通信端末２からＳＲＳを受信すると、そのＳＲＳ送信周期３６０における、対象通信端末２向けのデータの送信時に、受信したＳＲＳに基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性が制御される。つまり、あるＳＲＳ送信周期３６０において、対象通信端末２にデータ送信する際の送信指向性の制御は、そのＳＲＳ送信周期３６０において対象通信端末２から受信されたＳＲＳに基づいて行われる。
【００６８】
基地局１において、対象通信端末２からのＳＲＳが通信部１３で受信されると、受信ウェイト処理部１２４が当該ＳＲＳに基づいて受信ウェイトを算出する。そして、送信ウェイト処理部１２３が、受信ウェイト処理部１２４で算出された受信ウェイトに基づいて、対象通信端末２に向けた送信信号に適用する送信ウェイトを算出する。送信ウェイト処理部１２３は、送信信号生成部１２０で生成された、対象通信端末２へのデータを含む複数の送信信号に対して、算出した送信ウェイトを設定し、送信ウェイトが設定された複数の送信信号を無線処理部１１に入力する。これにより、アレイアンテナ１１０における、対象通信端末２への送信信号の周波数帯域での送信指向性に関するビームが、対象通信端末２に向くようになり、対象通信端末２に対して適切にデータを送信することができる。
【００６９】
また、無線リソース割り当て部１２２は、基地局１が通信している各通信端末２からのＳＲＳに基づいて、上りの伝送路の状態を推定する。そして、無線リソース割り当て部１２２は、上りの伝送路の状態の推定結果等に基づいて、各通信端末２に対して上りサブフレーム３０２における上り無線リソースを割り当てる。
【００７０】
＜ＳＲＳ用上り無線リソースと下り無線リソースとの対応付け＞
本実施の形態に係る通信システム１００では、各ＳＲＳ送信周期３６０において、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａと、その後の最初の下りサブフレーム３０２とが対応付けられており、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃと、その後の２番目の下りサブフレーム３０２とが対応付けられており、後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄと、その後のスペシャルサブフレーム３０２における、下りパイロットタイムスロット３５１を時間方向に含む部分とが対応付けられている。図１０はその様子を示す図である。図１０では、ＴＤＤフレーム３００の最初のスペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２を含むＳＲＳ送信周期３６０について示されているが、ＴＤＤフレーム３００の２つ目のスペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２を含むＳＲＳ送信周期３６０についても同様である。
【００７１】
以後、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａに対応付けられている下りサブフレーム３０２を「第１下りサブフレーム５０１」と呼ぶことがある。また、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃに対応付けられている下りサブフレーム３０２を「第２下りサブフレーム５０２」と呼ぶことがある。後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄと対応付けられている、スペシャルサブフレーム３０２における、下りパイロットタイムスロット３５１を時間方向に含む部分については、ＴＤＤフレーム３００に含まれる下りサブフレーム３０２には相当しないが、便宜上、「第３下りサブフレーム５０３」と呼ぶことがある。以後、下りサブフレームと言えば、「第３下りサブフレーム５０３」も含むものとする。
【００７２】
基地局１の通信部１３では、下りサブフレームにおいて、各種データを含む送信信号を対象通信端末２に送信する際には、当該下りサブフレームに対応付けられているＳＲＳ用上り無線リソースにおいて対象通信端末２から送信されてくるＳＲＳに基づいて、当該送信信号に適用する送信ウェイトを算出する（詳細には、ＳＲＳに基づいて受信ウェイトを算出し、その受信ウェイトに基づいて送信ウェイトを算出する）。つまり、基地局１では、下りサブフレームを用いて送信信号を対象通信端末２に送信する際には、対象通信端末２が、当該下りサブフレームに対応付けられているＳＲＳ用上り無線リソースに含まれる上り無線リソースを用いて送信するＳＲＳに基づいてアレイアンテナ１１０の送信指向性を制御して、当該送信指向性のビームが、当該送信信号の周波数帯域において対象通信端末２に向くようにしている。
【００７３】
また、基地局１の無線リソース割り当て部１２２は、所定数のＴＤＤフレーム３００ごとに、基地局１が通信する各通信端末２について、プロポーショナルフェアネス（ＰＦ）等に基づいて、下り無線リソースの割り当て優先度（以後、「下り割り当て優先度」と呼ぶことがある）を決定する。そして、無線リソース割り当て部１２２は、基地局１が通信する各通信端末２について下り割り当て優先度を決定すると、下り割り当て優先度が基準値よりも高い通信端末２については、下り無線リソースを割り当てる通信端末２（以後、「下り割り当て有り端末２」と呼ぶことがある）として、下り割り当て優先度が基準値以下の通信端末２については、下り無線リソースを割り当てない通信端末２（以後、「下り割り当て無し端末２」と呼ぶことがある）とする。なお、通信端末２に対する送信データが存在しない場合には、当該通信端末２の割り当て優先度は最も低くなる。また、通信端末２に対して緊急に制御データ等のデータを送信する必要がある場合には、当該通信端末２の下り割り当て優先度が高くなる。
【００７４】
その後、無線リソース割り当て部１２２は、下り無線リソースの割り当て対象の各通信端末２に対して、下り割り当て優先度及び送信データ量等に基づいて、下り無線リソースを割り当てる。このとき、無線リソース割り当て部１２２は、ある下りサブフレームで通信端末２に送信する送信信号の周波数帯域が、当該下りサブフレームに対応付けられているＳＲＳ用上り無線リソースで送信されるＳＲＳの送信周波数帯域に含まれるように、当該通信端末２に対して下り無線リソースを割り当てる。
【００７５】
基地局１の通信部１３では、ＳＲＳ用上り無線リソースにおいて対象通信端末２から送信されるＳＲＳのうち、当該ＳＲＳ用上り無線リソースに対応付けられている下りサブフレームで対象通信端末２に送信する送信信号の周波数帯域と同じ周波数帯域の部分を用いて送信ウェイトが算出される。つまり、基地局１では、ＳＲＳ用上り無線リソースにおいて対象通信端末２が送信するＳＲＳを構成する複数の複素シンボルのうち、当該ＳＲＳ用上り無線リソースに対応する下りサブフレームで対象通信端末２に送信する送信信号の周波数帯域と同じ周波数帯域を用いて送信された複数の複素シンボルを用いて送信ウェイトが算出される。このように、送信信号の周波数帯域と、その送信信号に適用する送信ウェイトを求める際に使用するＳＲＳの周波数帯域とを一致させることによって、精度の良い送信ウェイトを算出することができる。
【００７６】
なお、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂには、下りサブフレームが対応付けられていないことから、原則、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂに含まれる上り無線リソースを用いてＳＲＳ（前方ＳＲＳ１）を送信する通信端末２には下りサブフレームを用いて信号が送信されない。ただし、後述するように、例外的に、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂに含まれる上り無線リソースを用いてＳＲＳ（前方ＳＲＳ１）を送信する通信端末２に対して、第１下りサブフレーム５０１〜第３下りサブフレーム５０３のいずれか一つを用いて信号が送信されることがある。
【００７７】
図１１は、通信端末２に対する下り無線リソースの割り当て例を示す図である。図１１の例では、端末番号１，２の通信端末２が前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａに含まれる上り無線リソースを用いてＳＲＳ（前方ＳＲＳ０）を送信し、端末番号３，４の通信端末２が後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃに含まれる上り無線リソースを用いてＳＲＳ（後方ＳＲＳ０）を送信し、端末番号５，６の通信端末２が後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄに含まれる上り無線リソースを用いてＳＲＳ（後方ＳＲＳ１）を送信している。また、端末番号７〜９の通信端末２が、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂに含まれる上り無線リソースを用いてＳＲＳ（前方ＳＲＳ１）を送信している。図１１の例では、端末番号１〜６の通信端末２のそれぞれについて、当該通信端末２に送信される送信信号の周波数帯域４８０と、当該通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０とは一致している。
【００７８】
＜通信端末に対するＳＲＳの送信用の上り無線リソースの割り当て方法＞
本実施の形態では、無線リソース割り当て部１２２は、下り割り当て有り端末２に対しては、ＳＲＳの送信用として、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａに含まれる上り無線リソース、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃに含まれる上り無線リソース及び後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄに含まれる上り無線リソースのいずれか一つを割り当てる。つまり、下り割り当て有り端末２に対しては、送信するＳＲＳとして、前方ＳＲＳ０、後方ＳＲＳ０及び後方ＳＲＳ１のいずれか一つが割り当てられる。そして、無線リソース割り当て部１２２は、下り割り当て無し端末２に対しては、ＳＲＳの送信用として、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂに含まれる上り無線リソースを割り当てる。つまり、下り割り当て無し端末２に対しては、送信するＳＲＳとして前方ＳＲＳ１が割り当てられる。以後、下り割り当て有り端末２が送信するＳＲＳ（本例では、前方ＳＲＳ０、後方ＳＲＳ０及び後方ＳＲＳ１）を「割り当て有り用ＳＲＳ」と呼ぶことがある。また、下り割り当て無し端末２が送信するＳＲＳ（本例では、前方ＳＲＳ１）を「割り当て無し用ＳＲＳ」と呼ぶことがある。
【００７９】
通信部１３は、割り当て有り用ＳＲＳを送信する通信端末２に対して、当該通信端末２に割り当てられた下り無線リソースを用いて信号を送信する際には、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関してヌルステアリング及びビームフォーミングを行う。
【００８０】
上述の図８からも理解できるように、本実施の形態では、割り当て有り用ＳＲＳの送信に使用することが可能な上り無線リソース、つまり、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａ、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃ及び後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄから成る上り無線リソースと、割り当て無し用ＳＲＳの送信に使用することが可能な上り無線リソース、つまり、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂとは、時間方向において異なっている。言い換えれば、割り当て有り用ＳＲＳの送信に使用することが可能な上り無線リソースと、割り当て無し用ＳＲＳの送信に使用することが可能な上り無線リソースとは時間方向において重複していない。
【００８１】
このように、各基地局１において、下り無線リソースが割り当てられる通信端末２が送信するＳＲＳの送信に使用することが可能な上り無線リソース（以後、「第１のＳＲＳ用上り無線リソース」と呼ぶことがある）と、下り無線リソースが割り当てられない通信端末２が送信するＳＲＳの送信に使用することが可能な上り無線リソース（以後、第２のＳＲＳ用上り無線リソース」と呼ぶことがある）とを、時間方向及び周波数方向の少なくとも一方（本例では時間方向）で異ならせることによって、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関してヌルステアリングを行う基地局１及びその周辺基地局１のそれぞれにおいて、ヌルを向ける必要性のある通信端末２に対してヌルが向く確率が高くなる。以下にこのことについて詳細に説明する。
【００８２】
図１２は基地局１ａ及びその周辺基地局１ｂ，１ｃが、通信端末２と通信する様子を示す図である。例えば、基地局１ａが下り割り当て有り端末２ａ−１に信号を送信する際に使用する上り無線リソースと、周辺基地局１ｂが下り割り当て有り端末２ｂ−１に信号を送信する際に使用する上り無線リソースとが一致する場合には、周辺基地局１ｂが通信する下り割り当て有り端末２ｂ−１は、周辺基地局１ｂからの送信信号とともに、基地局１ａからの送信信号を干渉波と受信することになる。これを防止するためには、基地局１ａでは、下り割り当て有り端末２ａ−１に信号を送信する際に、周辺基地局１ｂと通信する下り割り当て有り端末２ｂ−１に対してヌルが向く必要がある。
【００８３】
一方で、周辺基地局１ｂが通信する下り割り当て無し端末２ｂ−２については、周辺基地局１ｂからの送信信号を受信することは無いことから、基地局１ａにおいては、下り割り当て有り端末２ａ−１に信号を送信する際に、周辺基地局１ｂと通信する下り割り当て無し端末２ｂ−２に対してヌルが向かなくてもそれほど問題とならない。
【００８４】
周辺基地局１ｂ，１ｃについても同様であって、周辺基地局１ｂでは、下り割り当て有り端末２ｂ−１に信号を送信する際に、基地局１ａと通信する下り割り当て有り端末２ａ−１に対してヌルが向く必要があるものの、基地局１ａと通信する下り割り当て無し端末２ａ−２に対してヌルが向かなくてもそれほど問題とならない。また、周辺基地局１ｃでは、下り割り当て有り端末２ｃ−１に信号を送信する際に、基地局１ａと通信する下り割り当て有り端末２ａ−１に対してヌルが向く必要があるものの、基地局１ａと通信する下り割り当て無し端末２ａ−２に対してヌルが向かなくてもそれほど問題とならない。
【００８５】
本実施の形態とは異なり、下り割り当て有り端末２が送信するＳＲＳの送信に使用することが可能な第１のＳＲＳ用上り無線リースと、下り割り当て無し端末２が送信するＳＲＳの送信に使用することが可能な第２のＳＲＳ用上り無線リソースとが区別されず、それらが同一の場合には、基地局１ａにおいては、例えば、自身が通信する下り割り当て有り端末２ａ−１からのＳＲＳと、周辺基地局１ｂが通信する下り割り当て有り端末２ｂ−１からのＳＲＳと、周辺基地局１ｃが通信する下り割り当て無し端末２ｃ−２からのＳＲＳとが、同じ上り無線リソースを用いて、つまり同じ送信周波数帯域及び送信時間帯を用いて送信されることがある。つまり、基地局１ａにおいては、自身が通信する下り割り当て有り端末２ａ−１からのＳＲＳに対して、周辺基地局１ｂが通信する下り割り当て有り端末２ｂ−１からのＳＲＳと、周辺基地局１ｃが通信する下り割り当て無し端末２ｃ−２からのＳＲＳとが干渉波として重畳されることがある。基地局１が、このような、下り割り当て有り端末２ａ−１からのＳＲＳに基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関してヌルステアリングを行う場合には、基地局１ａにおいては、ヌルを向ける必要性がある、周辺基地局１ｂが通信する下り割り当て有り端末２ｂ−１だけではなく、ヌルを向ける必要性に乏しい、周辺基地局１ｃが通信する下り割り当て無し端末２ｃ−２についても、ヌルが向く対象となる。
【００８６】
ここで、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルステアリングにおいて、設定可能なヌルの数は、アレイアンテナ１１０を構成するアンテナ１１０ａの数に依存する。具体的には、アンテナの数をＭとすると、ヌルが設定できる最大数は（Ｍ−１）となる。したがって、基地局１において、ヌルが向く対象が多くなると、その対象のすべてにヌルを向けることができなくなる。
【００８７】
上述のように、第１のＳＲＳ用上り無線リースと、第２のＳＲＳ用上り無線リソースとが同一の場合には、基地局１においては、ヌルを向ける必要性のある通信端末２だけではなく、ヌルを向ける必要性に乏しい通信端末２についても、ヌルが向く対象となることから、基地局１において、ヌルを向ける必要性に乏しい通信端末２の数が増加すると、ヌルを向ける必要性のある通信端末２にヌルが向かない可能性が高くなる。周辺基地局１についても同様であって、周辺基地局１においては、ヌルを向ける必要がある通信端末２にヌルが向かない可能性が高くなる。
【００８８】
これに対して、本実施の形態では、第１のＳＲＳ用上り無線リースと、第２のＳＲＳ用上り無線リソースとが異なっていることから、基地局１においては、自身が通信する下り割り当て有り端末２からのＳＲＳに対して、周辺基地局１が通信する下り割り当て無し端末２からのＳＲＳが干渉波として重畳されることはない。したがって、基地局１においては、ヌルを向ける必要性に乏しい通信端末２が、ヌルが向く対象とはならず、ヌルを向ける必要性のある通信端末２にヌルが向く可能性が高くなる。よって、基地局１が、周辺基地局１と通信する通信端末２に与える干渉波を抑制することができる。周辺基地局１についても同様であって、周辺基地局１においては、ヌルを向ける必要性に乏しい通信端末２が、ヌルが向く対象とはならず、ヌルを向ける必要性のある通信端末２にヌルが向く可能性が高くなる。その結果、基地局１は、周辺基地局１から受ける干渉波を抑制することができる。
【００８９】
本実施の形態に係る各基地局１では、上述のように、下りサブフレームにおいて下り割り当て有り端末２に信号を送信する際には、当該下り割り当て有り端末２が送信するＳＲＳに基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関してヌルステアリング及びビームフォーミングが行われる。本実施の形態では、例えば、ＲＬＳ（Recursive Least-Squares）アルゴリズム等の逐次更新アルゴリズムを用いて、ＳＲＳに含まれる複数の複素シンボルに基づいて受信ウェイトを複数回更新し、更新終了後の受信ウェイトに基づいて送信ウェイトを求めることによって、ヌルステアリングとビームフォーミングの両方を行う。なお、下り割り当て有り端末２に信号を送信する際には、ヌルステアリングだけを行ってもよい。
【００９０】
送信ウェイトは、例えば、１リソースブロックの周波数帯域ごとに求められる。以後、１リソースブロックの周波数帯域を「割り当て単位帯域」と呼ぶ。例えば、下りサブフレームにおいて対象通信端末２に送信される送信信号の周波数帯域が４つの割り当て単位帯域で構成されているとすると、４つの割り当て単位帯域のそれぞれについて送信ウェイトが求められる。ある割り当て単位帯域を用いて対象通信端末２に送信される信号に対して適用する送信ウェイトは、対象通信端末２から受信したＳＲＳを構成する複数の複素シンボルのうち、当該ある割り当て単位帯域を用いて送信された１２個の複素シンボルに基づいて求められる。１リソースブロックには１２個のサブキャリアが含まれることから、１つの割り当て単位帯域を用いて１２個の複素シンボルを送信することが可能である。
【００９１】
＜通信端末に対するＳＲＳの送信用の上り無線リソースの割り当て変更＞
次に、基地局１が通信端末２に対して割り当てるＳＲＳの送信用の上り無線リソースを、第２のＳＲＳ用上り無線リソースに含まれる上り無線リソース（以後、「第２上り無線リソース」と呼ぶことがある）から、第１のＳＲＳ用上り無線リソースに含まれる上り無線リソース（以後、「第１上り無線リソース」と呼ぶことがある）に変更する際の当該基地局１の動作について説明する。図１３は当該動作を示すフローチャートである。
【００９２】
図１３に示されるように、ステップｓ１において、第２上り無線リソースが割り当てられている、下り割り当て無し端末２である対象通信端末２についての下り割り当て優先度が高くなって、ステップｓ２において、対象通信端末２が下り無線リソースの割り当て対象となると、ステップｓ３において、無線リソース割り当て部１２２は、対象通信端末２に割り当てるＳＲＳの送信用の上り無線リソースを、第２上り無線リソースから第１上り無線リソースに変更する。その後、送信信号生成部１２０が、対象通信端末２に対して、ＳＲＳの送信用として割り当てられる上り無線リソースが、第２上り無線リソースから第１上り無線リソースに変更されたことを通知するＳＲＳ制御信号を生成する。つまり、送信信号生成部１２０は、対象通信端末２に対してＳＲＳの送信用として新たに割り当てられた第１上り無線リソースを通知するためのＳＲＳ制御信号を生成する。以後、このＳＲＳ制御信号を特に「変更通知用ＳＲＳ制御信号」と呼ぶ。
【００９３】
その後、ステップｓ４において、無線リソース割り当て部１２２は、変更通知用ＳＲＳ制御信号を対象通信端末２に送信するための下り無線リソースを対象通信端末２に割り当てる。そして、ステップｓ５において、通信部１３は、対象通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号の送信用として割り当てられた下り無線リソースを使用して、対象通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号を送信する。このとき、通信部１３は、対象通信端末２にビームが向くように、対象通信端末２からの割り当て無し用ＳＲＳに基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関してビームフォーミングを行う。なお、このときに、基地局１はヌルステアリングも行っても良い。
【００９４】
通信部１３においては、対象通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号を送信する際にはビームフォーミングが行われることから、無線リソース割り当て部１２２は、対象通信端末２に対して、変更通知用ＳＲＳ制御信号の送信用の下り無線リソースを割り当てる際には、当該下り無線リソースの周波数方向の範囲が、対象通信端末２からの割り当て無し用ＳＲＳについてのＳＲＳ送信帯域４５０に含まれるようにする。このとき、下り無線リソースに空きが無いときには、いずれか一つの下り割り当て有り端末２に割り当てられている下り無線リソースの少なくとも一部を、対象通信端末２に対して、変更通知用ＳＲＳ制御信号の送信用の下り無線リソースとして割り当てる。図１４はその様子を示す図である。
【００９５】
図１４の例では、端末番号７の通信端末２が対象通信端末２となっている。図１４の例では、下り割り当て有り端末２である、端末番号１の通信端末２に割り当てられている下り無線リソースのうち、端末番号７の通信端末２が送信するＳＲＳのＳＲＳ送信帯域４５０と同じ周波数帯域を周波数方向に含む部分（第１下りサブフレーム５０１の斜線部分）が、端末番号７の通信端末２に対して、変更通知用ＳＲＳ制御信号の送信用の下り無線リソースとして割り当てられている。
【００９６】
その後、基地局１は、対象通信端末２から応答信号を受信すると、上述の図９に示されるように、応答信号を受信したＴＤＤフレーム３００の次のＴＤＤフレーム３００以降において、対象通信端末２から第１上り無線リソースを使用して送信される割り当て有り用ＳＲＳを受信するようになり、当該割り当て有り用ＳＲＳに基づいてアレイアンテナ１１０の送信指向性を制御して、下りサブフレームにおいて対象端末２に対して信号を送信する。
【００９７】
このように、基地局１においては、割り当て無し用ＳＲＳを送信する通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号を下りサブフレームで送信する際には、当該割り当て無し用ＳＲＳに基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御している。上述のように、割り当て無し用ＳＲＳの送信に使用することが可能な第２のＳＲＳ用上り無線リースと、割り当て有り用ＳＲＳの送信に使用することが可能な第１のＳＲＳ用上り無線リソースとが異なっていることから、基地局１が通信する通信端末２から送信される割り当て無し用ＳＲＳに対して、周辺基地局１が通信する下り割り当て有り端末２からの割り当て有り用ＳＲＳが干渉波として重畳されることはない。したがって、各基地局１が、通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号を送信する際に、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関してヌルステアリングを行ったとしても、周辺基地局１が通信する下り割り当て有り端末２にヌルを意図的に向けることはできない。よって、基地局１においては、通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号を送信する際にヌルステアリングを行うメリットがあまり無い。一方で、ビームフォーミング及びヌルステアリングの両方を行う場合には、ビームフォーミングだけを行う場合と比較して、ビームのゲインが小さくなる傾向にある。したがって、通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号を送信する際には、ビームフォーミング及びヌルステアリングのうちのビームフォーミングだけを行うことが望ましい。
【００９８】
次に基地局１が通信端末２に対して割り当てるＳＲＳの送信用の上り無線リソースを、第１上り無線リソースから第２上り無線リソースに変更する際の当該基地局１の動作について説明する。図１５は当該動作を示すフローチャートである。
【００９９】
図１５に示されるように、ステップｓ２１において、ＳＲＳの送信用として第１上り無線リソースが割り当てられている、下り割り当て有り端末２である対象通信端末２についての下り割り当て優先度が低くなって、ステップｓ２２において、対象通信端末２が下り無線リソースの割り当て対象外となると、ステップｓ２３において、無線リソース割り当て部１２２は、対象通信端末２に割り当てるＳＲＳの送信用の上り無線リソースを、第１上り無線リソースから第２上り無線リソースに変更する。その後、送信信号生成部１２０が、対象通信端末２に対して、ＳＲＳの送信用として割り当てられる上り無線リソースが、第１上り無線リソースから第２上り無線リソースに変更されたことを通知するＳＲＳ制御信号を生成する。つまり、送信信号生成部１２０は、対象通信端末２に対してＳＲＳの送信用として新たに割り当てられた第２上り無線リソースを通知するためのあらたなＳＲＳ制御信号を生成する。
【０１００】
その後、ステップｓ２４において、通信部１３は、あらたに生成されたＳＲＳ制御信号を対象通信端末２に送信する。このとき、通信部１３は、対象通信端末２にすでに割り当てられている下り無線リソースを用いて対象通信端末２にあらたなＳＲＳ制御信号を送信する。また、通信部１３は、対象通信端末２に対してあらたなＳＲＳ制御信号を送信する際には、対象通信端末２からの割り当て有り用ＳＲＳに基づいて、ヌルステアリング及びビームフォーミングを行う。
【０１０１】
その後、基地局１は、対象通信端末２から応答信号を受信すると、応答信号を受信したＴＤＤフレーム３００の次のＴＤＤフレーム３００以降において、対象通信端末２からは割り当て無し用ＳＲＳを受信するようになり、対象通信端末２に対しては信号を送信しなくなる。
【０１０２】
＜割り当て無し用ＳＲＳの送信周波数帯域幅について＞
上述のように、本通信システム１００では、ＳＲＳ送信帯域幅として設定することが可能な帯域幅として、互いに大きさが異なる複数の帯域幅（本例では、４０ＲＢ、２０ＲＢ、４ＲＢ）が定められている。割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅としては、それらの複数の帯域幅のいずれに設定しても良い。
【０１０３】
割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅として、複数の帯域幅のうちの最小値（本例では、４ＲＢ）を設定した場合には、割り当て無し用ＳＲＳの送信に使用することが可能な第２のＳＲＳ用上り無線リソース、つまり前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂを用いて、多くの下り割り当て無し端末２がＳＲＳを基地局１に送信することができる。よって、基地局１が通信することができる下り割り当て無し端末２を増やすことができる。その結果、基地局１の通信端末２の収容数が増加する。
【０１０４】
図１６は、割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅が４ＲＢに設定されている様子を示す図である。図１６に示されるように、システム帯域幅が１０ＭＨｚの場合に、割り当て無し用ＳＲＳを多重せずに、割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅を４ＲＢに設定する場合には、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂを用いて、１０台の通信端末２（図１５の例では、端末番号１〜１０までの通信端末２）が割り当て無し用ＳＲＳを送信することができる。
【０１０５】
なお、基地局１では、割り当て無し用ＳＲＳを送信する通信端末２に対しては、変更通知用ＳＲＳ制御信号を送信する以外においては、割り当て無し用ＳＲＳに基づいてアレイアンテナ１１０の送信指向性を制御して信号を送信することはないため、割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅については小さく設定しても問題とならない。
【０１０６】
＜ＳＲＳの多重化について＞
上述のように、ＳＲＳにおいては、互いに直交する８種類の符号系列が採用された８種類の符号パターンが規定されている。複数の通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳあるいは割り当て無し用ＳＲＳについては、同一の送信周波数帯域で多重しても良いし、しなくても良い。
【０１０７】
基地局１と通信する複数の通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳを多重すると、周辺基地局１においては、ヌルを向ける必要性のある通信端末２にヌルが向く確率が低くなるため、割り当て有り用ＳＲＳについては多重しないようにすることが望ましい。
【０１０８】
図１７は通信端末２に対する下り無線リソースの割り当て例を示す図である。図１７の例では、端末番号１〜３の通信端末２が、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａに含まれる上り無線リソースを用いて送信する割り当て有り用ＳＲＳが多重されている。
【０１０９】
図１７に示されるように、あるＳＲＳ送信周期３６０において、端末番号１〜３の通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳが多重されていたとしても、当該ＳＲＳ送信周期３６０の第１下りサブフレーム５０１においては、同じ周波数帯域を用いて端末番号１〜３の通信端末２のすべてに信号を送信することはできない。つまり、第１下りサブフレーム５０１において、端末番号１〜３の通信端末２のすべてに信号を送信しようとしたとしても、端末番号１〜３の通信端末２への送信信号は、互いに異なった周波数帯域で送信されることになる。
【０１１０】
一方で、周辺基地局１においては、それと通信する通信端末２、例えば端末番号１０の通信端末２が、基地局１と通信する端末番号１〜３の通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳと同じ送信周波数帯域及び送信時間帯で、割り当て有り用ＳＲＳを送信する際には、周辺基地局１は、端末番号１０の通信端末２からの割り当て有り用ＳＲＳを、端末番号１〜３の通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳの干渉を受けた状態で受信することになる。したがって、この場合には、周辺基地局１では、基地局１と通信する端末番号１〜３の通信端末２のすべてが、ヌルが向く対象となる。
【０１１１】
端末番号１〜３が送信する割り当て有り用ＳＲＳの送信周波数帯域に含まれる、ある特定の周波数帯域に注目した場合には、その注目周波数帯域では、基地局１からは、端末番号１〜３の通信端末２のいずれか一つの通信端末２だけに信号が送信される。したがって、周辺基地局１と通信する端末番号１０の通信端末２は、注目周波数帯域では、端末番号１〜３の通信端末２のいずれか一つの通信端末２からの信号しか受信しない。よって、注目周波数帯域においては、周辺基地局１が端末番号１〜３の通信端末２のすべてにヌルを向ける必要性に乏しい。それにもかかわらず、周辺基地局１では、基地局１と通信する端末番号１〜３の通信端末２のすべてが、ヌルが向く対象となる。つまり、端末番号１〜３の通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳが多重されると、周辺基地局１においては、ヌルを向ける必要性に乏しい通信端末２に対してヌルが向く可能性がある。よって、周辺基地局１においては、ヌルを向ける必要性のある通信端末２に対してヌルが向く可能性が低くなる。
【０１１２】
このように、割り当て有り用ＳＲＳについては多重すると、周辺基地局１において、ヌルを向ける必要性のある通信端末２に対してヌルが向く可能性が低くなることから、割り当て有り用ＳＲＳは多重しない方が望ましい。
【０１１３】
一方で、割り当て無し用ＳＲＳについては、周辺基地局１が通信する通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳと干渉しないことから、上記のような問題は生じない。したがって、基地局１が通信することできる下り割り当て無し端末２の数を多くするために、つまり、基地局１が収容できる通信端末２の数を多くするために、割り当て無し用ＳＲＳについては多重を許容することが望ましい。図１８は、割り当て無し用ＳＲＳが同一周波数帯域で３多重されている様子を示す図である。割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅を４ＲＢとし、割り当て無し用ＳＲＳを３多重すると、基地局１は、３０台の下り割り当て無し端末２（図１８の例では、端末番号１〜３０の通信端末２）を収容することができる。本実施の形態では、最大で８つの通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳを、同一の送信周波数帯域で多重することができることから、割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅を４ＲＢとすると、基地局１は、最大で８０台の下り割り当て無し端末２を収容することができる。
【０１１４】
＜変形例＞
上記の実施の形態では、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂを、下り割り当て無し端末２がＳＲＳの送信に使用することが可能な第２のＳＲＳ用上り無線リソースとしていたが、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａ、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃ及び後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄのいずれか一つを第２のＳＲＳ用上り無線リソースとしても良い。
【０１１５】
また、上記の例では、上りパイロットタイムスロット３５２の２つのシンボル期間３０４のそれぞれにおいてＳＲＳを送信していたが、当該２つのシンボル期間３０４のうちのどちらか一方だけにＳＲＳを送信しても良い。この場合には、ＳＲＳを送信するシンボル期間３０４と、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ＳＲＳ０の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ０とで特定される上り無線リソースと、ＳＲＳを送信するシンボル期間３０４と、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ＳＲＳ１の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ１とで特定される上り無線リソースとのどちらか一方が第１のＳＲＳ用上り無線リソースとなり、他方が第２のＳＲＳ用上り無線リソースとなる。この第１及び第２のＳＲＳ用上り無線リソースは周波数方向において異なるようになる。
【０１１６】
また、上述のように、ＳＲＳは、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４においても送信可能であることから、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４から送信されるＳＲＳ０，ＳＲＳ１を、上りパイロットタイムスロット３５２の２つのシンボル期間３０４のいずれか一方から送信されるＳＲＳ０，ＳＲＳ１の代わりに使用しても良い。また、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４において送信されるＳＲＳ０，ＳＲＳ１の一方を割り当て有り用ＳＲＳとして使用し、他方を割り当て無し用ＳＲＳとして使用しても良い。なお、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４にＳＲＳを送信する際には、システム帯域の中央部分しか使用することができない。例えば、システム帯域が１０ＭＨｚの場合には、システム帯域において、高周波側の端から５ＲＢと、低周波側の端から５ＲＢとは、ＳＲＳの送信に使用することができない。
【０１１７】
また、上記の例では、ＳＲＳ０及びＳＲＳ１の両方を使用したが、どちらか一方だけを使用しても良い。この場合には、例えば、先方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａと、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、使用対象のＳＲＳの送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアとで特性される上り無線リソースと、後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂと、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、使用対象のＳＲＳの送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアとで特性される上り無線リソースとのどちらか一方を第１のＳＲＳ用上り無線リソースとし、他方を第２のＳＲＳ用上り無線リソースとする。この場合、第１及び第２のＳＲＳ用上り無線リソースは時間方向において異なるようになる。
【０１１８】
また、上記の例では、本願発明をＬＴＥに適用する場合について説明したが、本願発明は他の通信システムにも適用することができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１，１ａ 基地局
１ｂ，１ｃ 周辺基地局
２ 通信端末
２ａ−１，２ｂ−１，２ｃ−１ 割り当て有り端末
２ａ−２，２ｂ−２，２ｃ−２ 割り当て無し端末
１３ 通信部
１２２ 無線リソース割り当て部
１００ 通信システム
１１０ａ アンテナ
５００ａ 前方ＳＲＳ０用上り無線リソース
５００ｂ 前方ＳＲＳ１用上り無線リソース
５００ｃ 後方ＳＲＳ０用上り無線リソース
５００ｄ 後方ＳＲＳ１用上り無線リソース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナでの送信指向性を制御する基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から無線通信に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、ＬＴＥ（Long Term Evolution）に関する技術が開示されている。ＬＴＥは、「Ｅ−ＵＴＲＡ」とも呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０９９０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＴＥ等の通信システムにおいては、複数のアンテナから成るアレイアンテナの指向性を適応的に制御するアダプティブアレイアンテナ方式が採用されることがある。ある基地局の周辺に位置する周辺基地局においては、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて通信端末に対して信号を送信する際に、当該ある基地局と通信する通信端末に対して干渉を与えることを抑制するために、当該通信端末にヌルを向けるように、アレイアンテナの送信指向性に関してヌルステアリングを行うことがある。ヌルステアリングにおいて設定可能なヌルの数は、アレイアンテナを構成する複数のアンテナの数に依存することから、周辺基地局では、ヌルを向ける必要性のある通信端末に対して、ヌルを向けることができないことがある。
【０００５】
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、ヌルステアリングを行う周辺基地局において、ヌルを向ける必要性のある通信端末に対してヌルが向く可能性を高めることを可能にする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る基地局は、複数の基地局を備える通信システムでの一の基地局であって、前記通信システムにおいては、通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められており、複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、通信端末が使用する無線リソースを、当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部とを備え、前記無線リソース割り当て部は、下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる第１上り無線リソースを割り当て、下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる第２上り無線リソースを割り当てる。
【０００７】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記通信部は、前記第１上り無線リソースを用いて前記既知信号を送信する通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて前記複数のアンテナでの送信指向性に関してヌルステアリングを行う。
【０００８】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記通信システムにおいては、前記既知信号の送信周波数帯域幅として設定することが可能な帯域幅として、大きさが互いに異なる複数の帯域幅が定められており、前記第２上り無線リソースを用いて通信端末から送信される前記既知信号の送信周波数帯域幅は、前記複数の帯域幅のうちの最小値が設定されている。
【０００９】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記第２上り無線リソースを使用する複数の通信端末からの前記既知信号が同一周波数帯域で多重されている。
【００１０】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記無線リソース割り当て部は、前記第２上り無線リソースを割り当てた通信端末に対して下り無線リソースを割り当てるようになった際には、当該通信端末に対して前記既知信号の送信用として割り当てる上り無線リソースを、前記第２上り無線リソースから前記第１上り無線リソースに変更する。
【００１１】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記通信部は、前記無線リソース割り当て部において、前記既知信号の送信用として割り当てる上り無線リソースが前記第２上り無線リソースから前記第１上り無線リソースに変更された通信端末に対して、上り無線リソースの割り当て変更を通知する信号を送信する際には、当該通信端末にビームが向くように、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性に関してビームフォーミングを行う。
【００１２】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記無線リソース割り当て部は、前記第１上り無線リソースを割り当てた通信端末に対して下り無線リソースを割り当てないようになった際には、当該通信端末に対して前記既知信号の送信用として割り当てる上り無線リソースを、前記第１上り無線リソースから前記第２上り無線リソースに変更する。
【００１３】
また、本発明に係る基地局は、複数の基地局を備える通信システムでの一の基地局であって、通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められており、複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、前記通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを、当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部とを備え、前記無線リソース割り当て部は、下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる第１上り無線リソースを割り当て、下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる第２上り無線リソースを割り当てる。
【００１４】
また、本発明に係る通信システムは、複数の基地局を備える通信システムであって、前記通信システムにおいては、通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められており、前記複数の基地局のそれぞれは、複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、前記通信部が通信する通信端末に対して、当該通信端末が使用する無線リソースを割り当てる無線リソース割り当て部とを備え、前記複数の基地局のそれぞれでは、前記無線リソース割り当て部は、下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる第１上り無線リソースを割り当て、下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる第２上り無線リソースを割り当てる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ヌルステアリングを行う周辺基地局において、ヌルを向ける必要性のある通信端末に対してヌルが向く可能性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態に係る通信システムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る基地局の構成を示す図である。
【図３】実施の形態に係るＴＤＤフレームの構成を示す図である。
【図４】実施の形態に係るＴＤＤフレームの構成の種類を示す図である。
【図５】実施の形態に係るＴＤＤフレームの構成の詳細を示す図である。
【図６】ＳＲＳ送信帯域が周波数ホッピングされる様子を示す図である。
【図７】ＳＲＳの構成を示す図である。
【図８】ＳＲＳを送信することが可能な上り無線リソースを示す図である。
【図９】本実施の形態に係る通信システムの動作を示す図である。
【図１０】ＳＲＳ送信用上り無線リソースと下りサブフレームとの対応付けを示す図である。
【図１１】通信端末に対する下り無線リソースの割り当て例を示す図である。
【図１２】基地局と周辺基地局が通信端末と通信する様子の一例を示す図である。
【図１３】本実施の形態に係る基地局の動作を示すフローチャートである。
【図１４】通信端末に対する下り無線リソースの割り当て例を示す図である。
【図１５】本実施の形態に係る基地局の動作を示すフローチャートである。
【図１６】ＳＲＳ送信帯域幅が４ＲＢに設定されている様子を示す図である。
【図１７】通信端末に対する下り無線リソースの割り当て例を示す図である。
【図１８】割り当て無し用ＳＲＳが３多重されている様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本実施の形態に通信システム１００の構成を示す図である。本通信システム１００は、例えば、複信方式としてＴＤＤ（Time Division Duplexing）方式が採用されたＬＴＥであって、複数の基地局１を備えている。各基地局１は、複数の通信端末２と通信を行う。ＬＴＥでは、下り通信ではＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式が使用され、上り通信ではＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access）方式が使用される。したがって、基地局１から通信端末２への送信にはＯＦＤＭＡ方式が使用され、通信端末２から基地局１への送信にはＳＣ−ＦＤＭＡ方式が使用される。ＯＦＤＭＡ方式では、互いに直交する複数のサブキャリアが合成されたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号が使用される。
【００１８】
図１に示されるように、各基地局１のサービスエリア１０は、周辺基地局１のサービスエリア１０と部分的に重なっている。図１では、４つの基地局１だけしか示されていないため、１つの基地局１に対して周辺基地局１が２つあるいは３つだけしか存在していないが、実際には、１つの基地局１に対して例えば６つの周辺基地局１が存在する。
【００１９】
複数の基地局１は、図示しないネットワークに接続されており、当該ネットワークを通じて互いに通信可能となっている。また、ネットワークには図示しないサーバ装置が接続されており、各基地局１は、ネットワークを通じてサーバ装置と通信可能となっている。
【００２０】
図２は各基地局１の構成を示す図である。基地局１は、時間軸と周波数軸とからなる２次元で特定される無線リソースを複数の通信端末２のそれぞれに個別に割り当てることによって、当該複数の通信端末２と同時に通信することが可能となっている。基地局１は、送受信アンテナとしてアレイアンテナを有し、アダプティブアレイアンテナ方式を用いてアレイアンテナの指向性を制御することが可能である。
【００２１】
図２に示されるように、基地局１は、無線処理部１１と、当該無線処理部１１を制御する制御部１２とを備えている。無線処理部１１は、複数のアンテナ１１０ａから成るアレイアンテナ１１０を有している。無線処理部１１は、アレイアンテナ１１０で受信される複数の受信信号のそれぞれに対して増幅処理、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換処理等を行って、ベースバンドの複数の受信信号を生成して出力する。
【００２２】
また、無線処理部１１は、制御部１２で生成されるベースバンドの複数の送信信号のそれぞれに対して、Ｄ／Ａ変換処理、アップコンバート及び増幅処理等を行って、搬送帯域の複数の送信信号を生成する。そして、無線処理部１１は、生成した搬送帯域の複数の送信信号を、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａにそれぞれ入力する。これにより、各アンテナ１１０ａから送信信号が無線送信される。
【００２３】
制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）及びメモリなどで構成されている。制御部１２は、機能ブロックとして、送信信号生成部１２０、受信データ取得部１２１、無線リソース割り当て部１２２、送信ウェイト処理部１２３及び受信ウェイト処理部１２４を備えている。
【００２４】
送信信号生成部１２０は、通信対象の通信端末２に向けた送信データを生成する。そして、送信信号生成部１２０は、生成した送信データを含むベースバンドの送信信号を生成する。この送信信号は、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａの数だけ生成される。
【００２５】
送信ウェイト処理部１２３は、送信信号生成部１２０で生成された複数の送信信号に対して、アレイアンテナ１１０での送信指向性を制御するための複数の送信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、送信ウェイト処理部１２３は、複数の送信ウェイトがそれぞれ設定された複数の送信信号に対して逆離散フーリエ変換（IDFT：Inverse Discrete Fourier Transform）等を行った後に、当該複数の送信信号を無線処理部１１に出力する。
【００２６】
受信ウェイト処理部１２４は、無線処理部１１から入力される複数の受信信号に対して、離散フーリエ変換（DFT：Discrete Fourier Transform）を行った後に、アレイアンテナ１１０での受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、受信ウェイト処理部１２４は、複数の受信ウェイトがそれぞれ設定された複数の受信信号を合成して新たな受信信号を生成する。
【００２７】
受信データ取得部１２１は、受信ウェイト処理部１２４で生成された新たな受信信号に対して、逆離散フーリエ変換や復調処理等を行って、当該受信信号に含まれる制御データやユーザデータなどを取得する。
【００２８】
本実施の形態に係る基地局１では、無線処理部１１、送信ウェイト処理部１２３及び受信ウェイト処理部１２４によって、アレイアンテナ１１０の指向性を適応的に制御しながら複数の通信端末２と通信を行う通信部１３が構成されている。通信部１３は、通信端末２と通信する際に、アレイアンテナ１１０の受信指向性及び送信指向性のそれぞれを制御する。具体的には、通信部１３は、受信ウェイト処理部１２４において、受信信号に乗算する受信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での受信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。また、通信部１３は、送信ウェイト処理部１２３において、送信信号に乗算する送信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での送信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。送信ウェイトは受信ウェイトから求めることができ、受信ウェイトは通信端末２からの既知信号に基づいて求めることができる。
【００２９】
無線リソース割り当て部１２２は、通信対象の各通信端末２に対して、当該通信端末２への送信に使用する下り無線リソース（送信周波数及び送信時間帯）を割り当てる。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた下り無線リソースに基づいて、当該通信端末２に送信すべき送信信号を生成するとともに、当該下り無線リソースに基づいたタイミングで当該送信信号を送信ウェイト処理部１２３に入力する。これにより、通信端末２に送信すべき送信信号が、当該通信端末２に割り当てられた下り無線リソースを用いて通信部１３から送信される。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた下り無線リソースを当該通信端末２に通知するための送信信号を生成して出力する。これにより、通信端末２は、自装置宛ての信号の送信で使用される下り無線リソースを知ることができ、基地局１からの自装置宛ての信号を適切に受信することができる。
【００３０】
また無線リソース割り当て部１２２は、通信対象の各通信端末２に対して、当該通信端末２が基地局１に送信する際に使用する上り無線リソースを割り当てる。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた上り無線リソースを当該通信端末２に通知するための送信信号を生成して出力する。これにより、通信端末２は、基地局１への送信に使用する上り無線リソースを知ることができ、当該上り無線リソースを用いて基地局１に信号を送信する。
【００３１】
＜ＴＤＤフレームの構成＞
次に基地局１と通信端末２との間で使用されるＴＤＤフレーム３００について説明する。ＴＤＤフレーム３００は、時間軸と周波数軸とからなる２次元で特定される。ＴＤＤフレーム３００の周波数帯域幅（システム帯域幅）は例えば１０ＭＨｚであって、ＴＤＤフレーム３００の時間長は１０ｍｓである。基地局１は、ＴＤＤフレーム３００から、各通信端末２に対して割り当てる上り無線リソース及び下り無線リソースを決定する。
【００３２】
図３はＴＤＤフレーム３００の構成を示す図である。図３に示されるように、ＴＤＤフレーム３００は、２つのハーフフレーム３０１で構成されている。各ハーフフレーム３０１は、５個のサブフレーム３０２で構成されている。つまり、ＴＤＤフレーム３００は１０個のサブフレーム３０２で構成されている。サブフレーム３０２の時間長は１ｍｓである。以後、ＴＤＤフレーム３００を構成する１０個のサブフレーム３０２を、先頭から順に第０〜第９サブフレーム３０２とそれぞれ呼ぶことがある。
【００３３】
各サブフレーム３０２は、時間方向に２つのスロット３０３を含んで構成されている。各スロット３０３は、７個のシンボル期間３０４で構成されている。したがって、各サブフレーム３０２は、時間方向に１４個のシンボル期間３０４を含んでいる。このシンボル期間３０４は、ＯＦＤＭＡ方式の下り通信では、ＯＦＤＭシンボルの１シンボル期間となり、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式の上り通信では、ＤＦＴＳ（Discrete Fourier Transform Spread）−ＯＦＤＭシンボルの１シンボル期間となる。
【００３４】
以上のように構成されるＴＤＤフレーム３００には、上り通信専用のサブフレーム３０２と下り通信専用のサブフレーム３０２とが含められる。以後、上り通信専用のサブフレーム３０２を「上りサブフレーム３０２」と呼び、下り通信専用のサブフレーム３０２を「下りサブフレーム３０２」と呼ぶ。
【００３５】
ＬＴＥでは、ＴＤＤフレーム３００において、周波数方向に１８０ｋＨｚの周波数帯域幅を含み、時間方向に７シンボル期間３０４（１スロット３０３）を含む領域（無線リソース）が「リソースブロック（ＲＢ）」と呼ばれている。リソースブロックには、１２個のサブキャリアが含まれる。無線リソース割り当て部１２２での通信端末２に対する上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当ては、１リソースブロック単位で行われる。なお、上り通信ではＳＣ−ＦＤＭＡ方式が使用されていることから、上りサブフレーム３０２の１つのスロット３０３において、ある通信端末２に対して複数のリソースブロックが割り当てられる際には、周波数方向に連続した複数のリソースブロックが当該通信端末２に割り当てられる。
【００３６】
また、ＬＴＥでは、ＴＤＤフレーム３００の構成については、上りサブフレーム３０２と下りサブフレーム３０２の組み合わせが異なる７種類の構成が規定されている。図４は当該７種類の構成を示す図である。
【００３７】
図４に示されるように、ＬＴＥでは、０番〜６番までのＴＤＤフレーム３００の構成が規定されている。本通信システム１００では、この７種類の構成のうちの１つの構成が使用される。図４では、「Ｄ」で示されるサブフレーム３０２は、下りサブフレーム３０２を意味し、「Ｕ」で示されるサブフレーム３０２は、上りサブフレーム３０２を意味している。また、「Ｓ」で示されるサブフレーム３０２は、通信システム１００において、下り通信から上り通信への切り替えが行われるサブフレーム３０２を意味している。このサブフレーム３０２を「スペシャルサブフレーム３０２」と呼ぶ。
【００３８】
０番の構成を有するＴＤＤフレーム３００では、第０及び第５サブフレーム３０２が下りサブフレーム３０２となっており、第２〜第４サブフレーム３０２及び第７〜第９サブフレーム３０２が上りサブフレーム３０２となっており、第１及び第６サブフレーム３０２がスペシャルサブフレーム３０２となっている。また、４番の構成を有するＴＤＤフレーム３００では、第０サブフレーム３０２及び第４〜第９サブフレーム３０２が下りサブフレーム３０２となっており、第２及び第３サブフレーム３０２が上りサブフレーム３０２となっており、第１サブフレーム３０２がスペシャルサブフレーム３０２となっている。
【００３９】
図５は、１番の構成を有するＴＤＤフレーム３００の構成を詳細に示す図である。図５に示されるように、スペシャルサブフレーム３０２は、時間方向に、下りパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）３５１と、ガードタイム（ＧＰ）３５０と、上りパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）３５２とを含んでいる。ガードタイム３５０は、下り通信から上り通信に切り替えるために必要な無信号期間であって、通信には使用されない。以下の説明では、通信システム１００では、１番の構成を有するＴＤＤフレーム３００が使用されるものとする。
【００４０】
ＬＴＥでは、下りパイロットタイムスロット３５１、ガードタイム３５０及び上りパイロットタイムスロット３５２の時間長の組み合わせについて、複数種類の組み合わせが規定されている。図５の例では、下りパイロットタイムスロット３５１の時間長は１１シンボル期間３０４に設定されており、上りパイロットタイムスロット３５２の時間長は２シンボル期間３０４に設定されている。
【００４１】
本実施の形態に係る通信システム１００では、下りサブフレーム３０２だけではなく、スペシャルサブフレーム３０２の下りパイロットタイムスロット３５１においても下り通信を行うことが可能である。また、本通信システム１００では、上りサブフレーム３０２だけではなく、スペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２においても上り通信を行うことが可能である。
【００４２】
本実施の形態では、基地局１は、下りパイロットタイムスロット３５１の各シンボル期間３０４においてユーザデータや制御データを通信端末２に送信する。また、通信端末２は、上りパイロットタイムスロット３５２の各シンボル期間３０４において、「サウンディング基準信号（ＳＲＳ）」と呼ばれる既知信号を送信する。ＳＲＳは、複数のサブキャリアを変調する複数の複素シンボルで構成されている。本実施の形態では、上りパイロットタイムスロット３５２において送信されるＳＲＳを、送信ウェイトを算出するために使用する。つまり、基地局１は、通信端末２が上りパイロットタイムスロット３５２で送信するＳＲＳに基づいてアレイアンテナ１１０での送信指向性を制御する。
【００４３】
なお、ＳＲＳは、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４においても送信可能である。以後、特に断らない限り、ＳＲＳと言えば、上りパイロットタイムスロット３５２を使用して送信されるＳＲＳを意味するものとする。
【００４４】
また、ＳＲＳは、スペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２ごとに送信されることから、スペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２の先頭から、その次のスペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２の先頭までを「ＳＲＳ送信周期３６０」と呼ぶ。
【００４５】
また、上りパイロットタイムスロット３５２の前方のシンボル期間３０４を「前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ」と呼び、上りパイロットタイムスロット３５２の後方のシンボル期間３０４を「後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂ」と呼ぶ。そして、前方及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間を特に区別する必要がない場合には、それぞれを「ＳＲＳ送信シンボル期間３７０」と呼ぶ。各通信端末２は、各スペシャルサブフレーム３０２において（ＳＲＳ送信周期３６０ごとに）、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂの少なくとも一方でＳＲＳを送信する。
【００４６】
＜ＳＲＳの送信周波数帯域＞
ＬＴＥにおいては、一つのＳＲＳ送信シンボル期間３７０においてＳＲＳを送信する際には、システム帯域の全領域を使用することはできない。具体的には、一つのＳＲＳ送信シンボル期間３７０においてＳＲＳを送信する際には、システム帯域の低周波側の端部及び高周波側の端部のどちらか一方は使用することができない。つまり、システム帯域において、ＳＲＳの送信に使用可能な周波数帯域は、高周波側に寄せて配置されるか、低周波側に寄せて配置されるかのどちらかである。以後、ＳＲＳの送信に使用可能な周波数帯域を「ＳＲＳ送信可能帯域４００」と呼ぶ。図５では、ＳＲＳ送信可能帯域４００が斜線で示されている。システム帯域幅が１０ＭＨｚの場合には、ＳＲＳ送信可能帯域４００は、４０個のリソースブロック分の周波数帯域（１８０ｋＨｚ×４０）となる。
【００４７】
図５に示されるように、本通信システム１００では、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂのそれぞれにおいて、ＳＲＳ送信可能帯域４００がシステム帯域の高周波側に寄せられて配置されたスペシャルサブフレーム３０２と、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂのそれぞれにおいて、ＳＲＳ送信可能帯域４００がシステム帯域の低周波側に寄せられて配置されたスペシャルサブフレーム３０２とが交互に現れるようになっている。つまり、ＳＲＳ送信可能帯域４００は、ＳＲＳ送信周期３６０ごとに、システム帯域の高周側及び低周波側に交互に配置されるようになっている。
【００４８】
また、本実施の形態に係る通信システム１００では、１つの通信端末２がＳＲＳの送信に使用する周波数帯域（以後、「ＳＲＳ送信帯域」と呼ぶ）は、ＳＲＳ送信可能帯域４００内において、スペシャルサブフレーム３０２ごと（ＳＲＳ送信周期３６０ごと）に変化し、１つの通信端末２がＳＲＳを複数回送信することによって、ＳＲＳ送信可能帯域４００の全帯域にわたってＳＲＳが送信されるようになっている。この動作は「周波数ホッピング」と呼ばれている。
【００４９】
図６は、ある通信端末２が使用するＳＲＳ送信帯域４５０が周波数ホッピングする様子の一例を示す図である。図６の例では、ＳＲＳ送信可能帯域４００が第１〜第４周波数帯域に分割されている。そして、ＳＲＳ送信可能帯域４００の帯域幅の４分の１の帯域幅を有するＳＲＳ送信帯域４５０が、ＳＲＳ送信周期３６０ごとに、第１周波数帯域、第３周波数帯域、第２周波数帯域、第４周波数帯域の順に変化している。なお、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａでのＳＲＳ送信帯域４５０と、後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂでのＳＲＳ送信帯域４５０とは、互いに独立して周波数ホッピングする。
【００５０】
＜ＳＲＳの構成＞
本実施の形態に係る通信システム１００では、“transmissionComb”と呼ばれるパラメータｋTCで識別される２種類のＳＲＳが規定されている。各通信端末２は、この２種類のＳＲＳのうちのどちらか一方のＳＲＳを、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂのどちらか一方で送信する。
【００５１】
パラメータｋTCは“０”あるいは“１”の値をとることが可能である。パラメータｋTC＝０で特定されるＳＲＳ（以後、「ＳＲＳ０」と呼ぶ）の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ０は、周波数方向において、連続的に配置されているのではなく、櫛歯状に配置されている。言い換えれば、ＳＲＳ０のキャリア周波数は周波数方向において櫛歯状に配置されている。同様にして、パラメータｋTC＝１で特定されるＳＲＳ（以後、「ＳＲＳ１」と呼ぶ）の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ１は、周波数方向において櫛歯状に配置されている。そして、ＳＲＳ０とＳＲＳ１とが同じ周波数帯域で送信される場合には、当該ＳＲＳ０の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ０と、当該ＳＲＳ１の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ１は、周波数方向において交互に配置される。したがって、ＳＲＳ０のキャリア周波数とＳＲＳ１のキャリア周波数とは周波数方向において互いに重なることはない。
【００５２】
図７は、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ある周波数帯域４７０において、ＳＲＳ０とＳＲＳ１との両方が送信される様子を示している。図７に示されるように、ＳＲＳ０の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ０は、周波数方向において、１サブキャリア置きに配置されている。同様に、ＳＲＳ１の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ１は、周波数方向において、１サブキャリア置きに配置されている。そして、同じ周波数帯域４７０に含まれる、複数のサブキャリアＳＣ０と複数のサブキャリアＳＣ１とは、周波数方向において交互に配置されている。
【００５３】
このように、１つの通信端末２がＳＲＳの送信に使用する複数のサブキャリアは周波数方向において櫛歯状に配置されていることから、当該通信端末２が使用するＳＲＳ送信帯域でのすべてのサブキャリアがＳＲＳの送信に使用されるわけではない。そして、同じ周波数帯域に含まれる、複数のサブキャリアＳＣ０と複数のサブキャリアＳＣ１とは交互に配置されることから、ＳＲＳ０を送信する通信端末２と、ＳＲＳ１を送信する通信端末２とは、同じＳＲＳ送信シンボル期間３７０において同じＳＲＳ送信帯域を使用することができる。基地局１側から見れば、基地局１は、同じＳＲＳ送信シンボル期間３７０において同じＳＲＳ送信帯域で送信されるＳＲＳ０及びＳＲＳ１を区別することができる。
【００５４】
さらに、本通信システム１００においては、ＳＲＳを構成する複数の複素シンボルから成る符号パターンが８種類規定されている。この８種類の符号パターンには、互いに直交する８種類の符号系列がそれぞれ採用されている。通信端末２は、８種類の符号パターンのいずれか一つをＳＲＳとして送信する。
【００５５】
このように、ＳＲＳにおいては、互いに直交する８種類の符号系列が採用された８種類の符号パターンが規定されていることから、最大で８つの通信端末２が、同じＳＲＳ送信シンボル期間３７０において同じＳＲＳ送信帯域を用いてＳＲＳ０を送信することが可能である。さらに、最大で８つの通信端末２が、同じＳＲＳ送信シンボル期間３７０において同じＳＲＳ送信帯域を用いてＳＲＳ１を送信することが可能である。
【００５６】
以後、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂに送信されるＳＲＳ０を、それぞれ「前方ＳＲＳ０」及び「後方ＳＲＳ０」と呼ぶ。また、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａ及び後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂに送信されるＳＲＳ１を、それぞれ「前方ＳＲＳ１」及び「後方ＳＲＳ１」と呼ぶ。
【００５７】
また、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａと、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ＳＲＳ０の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ０とで特定される上り無線リソースを「前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａ」と呼び、前方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａと、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ＳＲＳ１の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ１とで特定される上り無線リソースを「前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂ」と呼ぶ。
【００５８】
また、後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂと、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ＳＲＳ０の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ０とで特定される上り無線リソースを「後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃ」と呼び、後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂと、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ＳＲＳ１の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ１とで特性される上り無線リソースを「後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄ」と呼ぶ。
【００５９】
図８は、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａ、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂ、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃ及び後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄを示す図である。図８に示されるように、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａ、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂ、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃ及び後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄは、時間方向及び周波数方向の少なくとも一方で互いに異なっている。以後、これらの上り無線リソースを区別する必要がない場合には、それぞれを「ＳＲＳ用上り無線リソース」と呼ぶ。
【００６０】
本実施の形態では、無線リソース割り当て部１２２は、基地局１と通信する各通信端末２に対して、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａに含まれる上り無線リソース、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂに含まれる上り無線リソース、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃに含まれる上り無線リソース及び後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄに含まれる上り無線リソースのいずれか一つを、ＳＲＳの送信用として割り当てる。具体的には、無線リソース割り当て部１２２は、基地局１と通信する各通信端末２に対して、ＳＲＳ送信帯域の帯域幅（以後、「ＳＲＳ送信帯域幅」と呼ぶ）、ＳＲＳ送信シンボル期間３７０、ＳＲＳ送信帯域の周波数ホッピングの方法、パラメータｋTCの値及びＳＲＳの符号パターンの種類を割り当てることによって、当該各通信端末２に対してＳＲＳの送信用の上り無線リソースを割り当てる。
【００６１】
ここで、ＬＴＥにおいては、ＳＲＳ送信帯域幅として設定することが可能な帯域幅として、互いに大きさが異なる複数の帯域幅が定められている。例えば、システム帯域幅が１０ＭＨｚの場合には、４０個のリソースブロック分の帯域幅（１８０ｋＨｚ×４０）と、２０個のリソースブロック分の帯域幅（１８０ｋＨｚ×２０）と、４個のリソースブロック分の帯域幅（１８０ｋＨｚ×４）の３種類の帯域幅が定められている。無線リソース割り当て部１２２は、この複数の帯域幅の一つをＳＲＳ送信帯域幅として通信端末２に割り当てる。以後、ｘ個のリソースブロック分の帯域幅を「ｘＲＢ」と呼ぶ。
【００６２】
送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２において通信端末２に割り当てられたＳＲＳの送信用の上り無線リソースを当該通信端末２に通知するための制御信号（以後、「ＳＲＳ制御信号」と呼ぶ）を含む送信信号を生成する。この送信信号は、通信部１３から当該通信端末２に向けて送信される。これにより、各通信端末２にはＳＲＳ制御信号が送信され、各通信端末２は、自身に割り当てられたＳＲＳの送信用の上り無線リソースを認識することができる。つまり、各通信端末２は、自身に割り当てられたＳＲＳ送信帯域幅、ＳＲＳ送信シンボル期間３０５、ＳＲＳの符号パターンの種類、ＳＲＳ送信帯域の周波数ホッピングの方法及びパラメータｋTCの値を認識することができる。各通信端末２は、自身に割り当てられた上り無線リソースを用いてＳＲＳ送信周期３６０ごとにＳＲＳを送信する。なお、ＳＲＳ制御信号は、ＬＴＥにおいて、“RRCConnectionReconfiguration message”と呼ばれている。
【００６３】
＜ＳＲＳの送信を制御する際の通信システムの基本動作＞
次に、通信端末２が新たなＳＲＳ制御信号を受信してから、当該通信端末２が新たなＳＲＳ制御信号に基づいてＳＲＳを送信するまでの通信システム１００の基本動作について説明する。図９は当該動作を示す図である。以後、説明の対象となる通信端末２を「対象通信端末２」と呼ぶことがある。
【００６４】
図９に示されるように、例えば、（Ｎ−２）番目のＴＤＤフレーム３００の末尾に位置する下りサブフレーム３０２において、基地局１から対象通信端末２に向けて新たなＳＲＳ制御信号が送信されると、その次の（Ｎ−１）番目のＴＤＤフレーム３００の先頭から８番目の上りサブフレーム３０２において、対象通信端末２は、新たなＳＲＳ制御信号を正常に受信した旨を通知するための応答信号を基地局１に送信する。この応答信号は“RRCConnectionReconfigurationComplete message”と呼ばれている。これにより、対象通信端末２では、ＳＲＳの送信用の上り無線リソースが新たに設定される。
【００６５】
応答信号を送信した対象通信端末２は、次のＮ番目のＴＤＤフレーム３００以降において、ＳＲＳ送信周期３６０ごとに、（Ｎ−２）番目のＴＤＤフレーム３００で受信した新たなＳＲＳ制御信号によって通知された上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する。なお、対象通信端末２は、新たなＳＲＳ制御信号によって通知される上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信するまでは、その前に受信したＳＲＳ制御信号によって通知される上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することになる。
【００６６】
このように、基地局１が、あるＴＤＤフレーム３００において、対象通信端末２に対して新たなＳＲＳ制御信号を送信すると、そのＴＤＤフレーム３００の２つの後のＴＤＤフレーム３００以降において、対象通信端末２は、当該新たなＳＲＳ制御信号に基づいたＳＲＳの送信を行うようになる。
【００６７】
基地局１では、あるＳＲＳ送信周期３６０において対象通信端末２からＳＲＳを受信すると、そのＳＲＳ送信周期３６０における、対象通信端末２向けのデータの送信時に、受信したＳＲＳに基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性が制御される。つまり、あるＳＲＳ送信周期３６０において、対象通信端末２にデータ送信する際の送信指向性の制御は、そのＳＲＳ送信周期３６０において対象通信端末２から受信されたＳＲＳに基づいて行われる。
【００６８】
基地局１において、対象通信端末２からのＳＲＳが通信部１３で受信されると、受信ウェイト処理部１２４が当該ＳＲＳに基づいて受信ウェイトを算出する。そして、送信ウェイト処理部１２３が、受信ウェイト処理部１２４で算出された受信ウェイトに基づいて、対象通信端末２に向けた送信信号に適用する送信ウェイトを算出する。送信ウェイト処理部１２３は、送信信号生成部１２０で生成された、対象通信端末２へのデータを含む複数の送信信号に対して、算出した送信ウェイトを設定し、送信ウェイトが設定された複数の送信信号を無線処理部１１に入力する。これにより、アレイアンテナ１１０における、対象通信端末２への送信信号の周波数帯域での送信指向性に関するビームが、対象通信端末２に向くようになり、対象通信端末２に対して適切にデータを送信することができる。
【００６９】
また、無線リソース割り当て部１２２は、基地局１が通信している各通信端末２からのＳＲＳに基づいて、上りの伝送路の状態を推定する。そして、無線リソース割り当て部１２２は、上りの伝送路の状態の推定結果等に基づいて、各通信端末２に対して上りサブフレーム３０２における上り無線リソースを割り当てる。
【００７０】
＜ＳＲＳ用上り無線リソースと下り無線リソースとの対応付け＞
本実施の形態に係る通信システム１００では、各ＳＲＳ送信周期３６０において、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａと、その後の最初の下りサブフレーム３０２とが対応付けられており、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃと、その後の２番目の下りサブフレーム３０２とが対応付けられており、後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄと、その後のスペシャルサブフレーム３０２における、下りパイロットタイムスロット３５１を時間方向に含む部分とが対応付けられている。図１０はその様子を示す図である。図１０では、ＴＤＤフレーム３００の最初のスペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２を含むＳＲＳ送信周期３６０について示されているが、ＴＤＤフレーム３００の２つ目のスペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２を含むＳＲＳ送信周期３６０についても同様である。
【００７１】
以後、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａに対応付けられている下りサブフレーム３０２を「第１下りサブフレーム５０１」と呼ぶことがある。また、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃに対応付けられている下りサブフレーム３０２を「第２下りサブフレーム５０２」と呼ぶことがある。後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄと対応付けられている、スペシャルサブフレーム３０２における、下りパイロットタイムスロット３５１を時間方向に含む部分については、ＴＤＤフレーム３００に含まれる下りサブフレーム３０２には相当しないが、便宜上、「第３下りサブフレーム５０３」と呼ぶことがある。以後、下りサブフレームと言えば、「第３下りサブフレーム５０３」も含むものとする。
【００７２】
基地局１の通信部１３では、下りサブフレームにおいて、各種データを含む送信信号を対象通信端末２に送信する際には、当該下りサブフレームに対応付けられているＳＲＳ用上り無線リソースにおいて対象通信端末２から送信されてくるＳＲＳに基づいて、当該送信信号に適用する送信ウェイトを算出する（詳細には、ＳＲＳに基づいて受信ウェイトを算出し、その受信ウェイトに基づいて送信ウェイトを算出する）。つまり、基地局１では、下りサブフレームを用いて送信信号を対象通信端末２に送信する際には、対象通信端末２が、当該下りサブフレームに対応付けられているＳＲＳ用上り無線リソースに含まれる上り無線リソースを用いて送信するＳＲＳに基づいてアレイアンテナ１１０の送信指向性を制御して、当該送信指向性のビームが、当該送信信号の周波数帯域において対象通信端末２に向くようにしている。
【００７３】
また、基地局１の無線リソース割り当て部１２２は、所定数のＴＤＤフレーム３００ごとに、基地局１が通信する各通信端末２について、プロポーショナルフェアネス（ＰＦ）等に基づいて、下り無線リソースの割り当て優先度（以後、「下り割り当て優先度」と呼ぶことがある）を決定する。そして、無線リソース割り当て部１２２は、基地局１が通信する各通信端末２について下り割り当て優先度を決定すると、下り割り当て優先度が基準値よりも高い通信端末２については、下り無線リソースを割り当てる通信端末２（以後、「下り割り当て有り端末２」と呼ぶことがある）として、下り割り当て優先度が基準値以下の通信端末２については、下り無線リソースを割り当てない通信端末２（以後、「下り割り当て無し端末２」と呼ぶことがある）とする。なお、通信端末２に対する送信データが存在しない場合には、当該通信端末２の割り当て優先度は最も低くなる。また、通信端末２に対して緊急に制御データ等のデータを送信する必要がある場合には、当該通信端末２の下り割り当て優先度が高くなる。
【００７４】
その後、無線リソース割り当て部１２２は、下り無線リソースの割り当て対象の各通信端末２に対して、下り割り当て優先度及び送信データ量等に基づいて、下り無線リソースを割り当てる。このとき、無線リソース割り当て部１２２は、ある下りサブフレームで通信端末２に送信する送信信号の周波数帯域が、当該下りサブフレームに対応付けられているＳＲＳ用上り無線リソースで送信されるＳＲＳの送信周波数帯域に含まれるように、当該通信端末２に対して下り無線リソースを割り当てる。
【００７５】
基地局１の通信部１３では、ＳＲＳ用上り無線リソースにおいて対象通信端末２から送信されるＳＲＳのうち、当該ＳＲＳ用上り無線リソースに対応付けられている下りサブフレームで対象通信端末２に送信する送信信号の周波数帯域と同じ周波数帯域の部分を用いて送信ウェイトが算出される。つまり、基地局１では、ＳＲＳ用上り無線リソースにおいて対象通信端末２が送信するＳＲＳを構成する複数の複素シンボルのうち、当該ＳＲＳ用上り無線リソースに対応する下りサブフレームで対象通信端末２に送信する送信信号の周波数帯域と同じ周波数帯域を用いて送信された複数の複素シンボルを用いて送信ウェイトが算出される。このように、送信信号の周波数帯域と、その送信信号に適用する送信ウェイトを求める際に使用するＳＲＳの周波数帯域とを一致させることによって、精度の良い送信ウェイトを算出することができる。
【００７６】
なお、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂには、下りサブフレームが対応付けられていないことから、原則、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂに含まれる上り無線リソースを用いてＳＲＳ（前方ＳＲＳ１）を送信する通信端末２には下りサブフレームを用いて信号が送信されない。ただし、後述するように、例外的に、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂに含まれる上り無線リソースを用いてＳＲＳ（前方ＳＲＳ１）を送信する通信端末２に対して、第１下りサブフレーム５０１〜第３下りサブフレーム５０３のいずれか一つを用いて信号が送信されることがある。
【００７７】
図１１は、通信端末２に対する下り無線リソースの割り当て例を示す図である。図１１の例では、端末番号１，２の通信端末２が前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａに含まれる上り無線リソースを用いてＳＲＳ（前方ＳＲＳ０）を送信し、端末番号３，４の通信端末２が後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃに含まれる上り無線リソースを用いてＳＲＳ（後方ＳＲＳ０）を送信し、端末番号５，６の通信端末２が後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄに含まれる上り無線リソースを用いてＳＲＳ（後方ＳＲＳ１）を送信している。また、端末番号７〜９の通信端末２が、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂに含まれる上り無線リソースを用いてＳＲＳ（前方ＳＲＳ１）を送信している。図１１の例では、端末番号１〜６の通信端末２のそれぞれについて、当該通信端末２に送信される送信信号の周波数帯域４８０と、当該通信端末２についてのＳＲＳ送信帯域４５０とは一致している。
【００７８】
＜通信端末に対するＳＲＳの送信用の上り無線リソースの割り当て方法＞
本実施の形態では、無線リソース割り当て部１２２は、下り割り当て有り端末２に対しては、ＳＲＳの送信用として、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａに含まれる上り無線リソース、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃに含まれる上り無線リソース及び後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄに含まれる上り無線リソースのいずれか一つを割り当てる。つまり、下り割り当て有り端末２に対しては、送信するＳＲＳとして、前方ＳＲＳ０、後方ＳＲＳ０及び後方ＳＲＳ１のいずれか一つが割り当てられる。そして、無線リソース割り当て部１２２は、下り割り当て無し端末２に対しては、ＳＲＳの送信用として、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂに含まれる上り無線リソースを割り当てる。つまり、下り割り当て無し端末２に対しては、送信するＳＲＳとして前方ＳＲＳ１が割り当てられる。以後、下り割り当て有り端末２が送信するＳＲＳ（本例では、前方ＳＲＳ０、後方ＳＲＳ０及び後方ＳＲＳ１）を「割り当て有り用ＳＲＳ」と呼ぶことがある。また、下り割り当て無し端末２が送信するＳＲＳ（本例では、前方ＳＲＳ１）を「割り当て無し用ＳＲＳ」と呼ぶことがある。
【００７９】
通信部１３は、割り当て有り用ＳＲＳを送信する通信端末２に対して、当該通信端末２に割り当てられた下り無線リソースを用いて信号を送信する際には、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関してヌルステアリング及びビームフォーミングを行う。
【００８０】
上述の図８からも理解できるように、本実施の形態では、割り当て有り用ＳＲＳの送信に使用することが可能な上り無線リソース、つまり、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａ、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃ及び後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄから成る上り無線リソースと、割り当て無し用ＳＲＳの送信に使用することが可能な上り無線リソース、つまり、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂとは、時間方向において異なっている。言い換えれば、割り当て有り用ＳＲＳの送信に使用することが可能な上り無線リソースと、割り当て無し用ＳＲＳの送信に使用することが可能な上り無線リソースとは時間方向において重複していない。
【００８１】
このように、各基地局１において、下り無線リソースが割り当てられる通信端末２が送信するＳＲＳの送信に使用することが可能な上り無線リソース（以後、「第１のＳＲＳ用上り無線リソース」と呼ぶことがある）と、下り無線リソースが割り当てられない通信端末２が送信するＳＲＳの送信に使用することが可能な上り無線リソース（以後、第２のＳＲＳ用上り無線リソース」と呼ぶことがある）とを、時間方向及び周波数方向の少なくとも一方（本例では時間方向）で異ならせることによって、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関してヌルステアリングを行う基地局１及びその周辺基地局１のそれぞれにおいて、ヌルを向ける必要性のある通信端末２に対してヌルが向く確率が高くなる。以下にこのことについて詳細に説明する。
【００８２】
図１２は基地局１ａ及びその周辺基地局１ｂ，１ｃが、通信端末２と通信する様子を示す図である。例えば、基地局１ａが下り割り当て有り端末２ａ−１に信号を送信する際に使用する上り無線リソースと、周辺基地局１ｂが下り割り当て有り端末２ｂ−１に信号を送信する際に使用する上り無線リソースとが一致する場合には、周辺基地局１ｂが通信する下り割り当て有り端末２ｂ−１は、周辺基地局１ｂからの送信信号とともに、基地局１ａからの送信信号を干渉波と受信することになる。これを防止するためには、基地局１ａでは、下り割り当て有り端末２ａ−１に信号を送信する際に、周辺基地局１ｂと通信する下り割り当て有り端末２ｂ−１に対してヌルが向く必要がある。
【００８３】
一方で、周辺基地局１ｂが通信する下り割り当て無し端末２ｂ−２については、周辺基地局１ｂからの送信信号を受信することは無いことから、基地局１ａにおいては、下り割り当て有り端末２ａ−１に信号を送信する際に、周辺基地局１ｂと通信する下り割り当て無し端末２ｂ−２に対してヌルが向かなくてもそれほど問題とならない。
【００８４】
周辺基地局１ｂ，１ｃについても同様であって、周辺基地局１ｂでは、下り割り当て有り端末２ｂ−１に信号を送信する際に、基地局１ａと通信する下り割り当て有り端末２ａ−１に対してヌルが向く必要があるものの、基地局１ａと通信する下り割り当て無し端末２ａ−２に対してヌルが向かなくてもそれほど問題とならない。また、周辺基地局１ｃでは、下り割り当て有り端末２ｃ−１に信号を送信する際に、基地局１ａと通信する下り割り当て有り端末２ａ−１に対してヌルが向く必要があるものの、基地局１ａと通信する下り割り当て無し端末２ａ−２に対してヌルが向かなくてもそれほど問題とならない。
【００８５】
本実施の形態とは異なり、下り割り当て有り端末２が送信するＳＲＳの送信に使用することが可能な第１のＳＲＳ用上り無線リースと、下り割り当て無し端末２が送信するＳＲＳの送信に使用することが可能な第２のＳＲＳ用上り無線リソースとが区別されず、それらが同一の場合には、基地局１ａにおいては、例えば、自身が通信する下り割り当て有り端末２ａ−１からのＳＲＳと、周辺基地局１ｂが通信する下り割り当て有り端末２ｂ−１からのＳＲＳと、周辺基地局１ｃが通信する下り割り当て無し端末２ｃ−２からのＳＲＳとが、同じ上り無線リソースを用いて、つまり同じ送信周波数帯域及び送信時間帯を用いて送信されることがある。つまり、基地局１ａにおいては、自身が通信する下り割り当て有り端末２ａ−１からのＳＲＳに対して、周辺基地局１ｂが通信する下り割り当て有り端末２ｂ−１からのＳＲＳと、周辺基地局１ｃが通信する下り割り当て無し端末２ｃ−２からのＳＲＳとが干渉波として重畳されることがある。基地局１が、このような、下り割り当て有り端末２ａ−１からのＳＲＳに基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関してヌルステアリングを行う場合には、基地局１ａにおいては、ヌルを向ける必要性がある、周辺基地局１ｂが通信する下り割り当て有り端末２ｂ−１だけではなく、ヌルを向ける必要性に乏しい、周辺基地局１ｃが通信する下り割り当て無し端末２ｃ−２についても、ヌルが向く対象となる。
【００８６】
ここで、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルステアリングにおいて、設定可能なヌルの数は、アレイアンテナ１１０を構成するアンテナ１１０ａの数に依存する。具体的には、アンテナの数をＭとすると、ヌルが設定できる最大数は（Ｍ−１）となる。したがって、基地局１において、ヌルが向く対象が多くなると、その対象のすべてにヌルを向けることができなくなる。
【００８７】
上述のように、第１のＳＲＳ用上り無線リースと、第２のＳＲＳ用上り無線リソースとが同一の場合には、基地局１においては、ヌルを向ける必要性のある通信端末２だけではなく、ヌルを向ける必要性に乏しい通信端末２についても、ヌルが向く対象となることから、基地局１において、ヌルを向ける必要性に乏しい通信端末２の数が増加すると、ヌルを向ける必要性のある通信端末２にヌルが向かない可能性が高くなる。周辺基地局１についても同様であって、周辺基地局１においては、ヌルを向ける必要がある通信端末２にヌルが向かない可能性が高くなる。
【００８８】
これに対して、本実施の形態では、第１のＳＲＳ用上り無線リースと、第２のＳＲＳ用上り無線リソースとが異なっていることから、基地局１においては、自身が通信する下り割り当て有り端末２からのＳＲＳに対して、周辺基地局１が通信する下り割り当て無し端末２からのＳＲＳが干渉波として重畳されることはない。したがって、基地局１においては、ヌルを向ける必要性に乏しい通信端末２が、ヌルが向く対象とはならず、ヌルを向ける必要性のある通信端末２にヌルが向く可能性が高くなる。よって、基地局１が、周辺基地局１と通信する通信端末２に与える干渉波を抑制することができる。周辺基地局１についても同様であって、周辺基地局１においては、ヌルを向ける必要性に乏しい通信端末２が、ヌルが向く対象とはならず、ヌルを向ける必要性のある通信端末２にヌルが向く可能性が高くなる。その結果、基地局１は、周辺基地局１から受ける干渉波を抑制することができる。
【００８９】
本実施の形態に係る各基地局１では、上述のように、下りサブフレームにおいて下り割り当て有り端末２に信号を送信する際には、当該下り割り当て有り端末２が送信するＳＲＳに基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関してヌルステアリング及びビームフォーミングが行われる。本実施の形態では、例えば、ＲＬＳ（Recursive Least-Squares）アルゴリズム等の逐次更新アルゴリズムを用いて、ＳＲＳに含まれる複数の複素シンボルに基づいて受信ウェイトを複数回更新し、更新終了後の受信ウェイトに基づいて送信ウェイトを求めることによって、ヌルステアリングとビームフォーミングの両方を行う。なお、下り割り当て有り端末２に信号を送信する際には、ヌルステアリングだけを行ってもよい。
【００９０】
送信ウェイトは、例えば、１リソースブロックの周波数帯域ごとに求められる。以後、１リソースブロックの周波数帯域を「割り当て単位帯域」と呼ぶ。例えば、下りサブフレームにおいて対象通信端末２に送信される送信信号の周波数帯域が４つの割り当て単位帯域で構成されているとすると、４つの割り当て単位帯域のそれぞれについて送信ウェイトが求められる。ある割り当て単位帯域を用いて対象通信端末２に送信される信号に対して適用する送信ウェイトは、対象通信端末２から受信したＳＲＳを構成する複数の複素シンボルのうち、当該ある割り当て単位帯域を用いて送信された１２個の複素シンボルに基づいて求められる。１リソースブロックには１２個のサブキャリアが含まれることから、１つの割り当て単位帯域を用いて１２個の複素シンボルを送信することが可能である。
【００９１】
＜通信端末に対するＳＲＳの送信用の上り無線リソースの割り当て変更＞
次に、基地局１が通信端末２に対して割り当てるＳＲＳの送信用の上り無線リソースを、第２のＳＲＳ用上り無線リソースに含まれる上り無線リソース（以後、「第２上り無線リソース」と呼ぶことがある）から、第１のＳＲＳ用上り無線リソースに含まれる上り無線リソース（以後、「第１上り無線リソース」と呼ぶことがある）に変更する際の当該基地局１の動作について説明する。図１３は当該動作を示すフローチャートである。
【００９２】
図１３に示されるように、ステップｓ１において、第２上り無線リソースが割り当てられている、下り割り当て無し端末２である対象通信端末２についての下り割り当て優先度が高くなって、ステップｓ２において、対象通信端末２が下り無線リソースの割り当て対象となると、ステップｓ３において、無線リソース割り当て部１２２は、対象通信端末２に割り当てるＳＲＳの送信用の上り無線リソースを、第２上り無線リソースから第１上り無線リソースに変更する。その後、送信信号生成部１２０が、対象通信端末２に対して、ＳＲＳの送信用として割り当てられる上り無線リソースが、第２上り無線リソースから第１上り無線リソースに変更されたことを通知するＳＲＳ制御信号を生成する。つまり、送信信号生成部１２０は、対象通信端末２に対してＳＲＳの送信用として新たに割り当てられた第１上り無線リソースを通知するためのＳＲＳ制御信号を生成する。以後、このＳＲＳ制御信号を特に「変更通知用ＳＲＳ制御信号」と呼ぶ。
【００９３】
その後、ステップｓ４において、無線リソース割り当て部１２２は、変更通知用ＳＲＳ制御信号を対象通信端末２に送信するための下り無線リソースを対象通信端末２に割り当てる。そして、ステップｓ５において、通信部１３は、対象通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号の送信用として割り当てられた下り無線リソースを使用して、対象通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号を送信する。このとき、通信部１３は、対象通信端末２にビームが向くように、対象通信端末２からの割り当て無し用ＳＲＳに基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関してビームフォーミングを行う。なお、このときに、基地局１はヌルステアリングも行っても良い。
【００９４】
通信部１３においては、対象通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号を送信する際にはビームフォーミングが行われることから、無線リソース割り当て部１２２は、対象通信端末２に対して、変更通知用ＳＲＳ制御信号の送信用の下り無線リソースを割り当てる際には、当該下り無線リソースの周波数方向の範囲が、対象通信端末２からの割り当て無し用ＳＲＳについてのＳＲＳ送信帯域４５０に含まれるようにする。このとき、下り無線リソースに空きが無いときには、いずれか一つの下り割り当て有り端末２に割り当てられている下り無線リソースの少なくとも一部を、対象通信端末２に対して、変更通知用ＳＲＳ制御信号の送信用の下り無線リソースとして割り当てる。図１４はその様子を示す図である。
【００９５】
図１４の例では、端末番号７の通信端末２が対象通信端末２となっている。図１４の例では、下り割り当て有り端末２である、端末番号１の通信端末２に割り当てられている下り無線リソースのうち、端末番号７の通信端末２が送信するＳＲＳのＳＲＳ送信帯域４５０と同じ周波数帯域を周波数方向に含む部分（第１下りサブフレーム５０１の斜線部分）が、端末番号７の通信端末２に対して、変更通知用ＳＲＳ制御信号の送信用の下り無線リソースとして割り当てられている。
【００９６】
その後、基地局１は、対象通信端末２から応答信号を受信すると、上述の図９に示されるように、応答信号を受信したＴＤＤフレーム３００の次のＴＤＤフレーム３００以降において、対象通信端末２から第１上り無線リソースを使用して送信される割り当て有り用ＳＲＳを受信するようになり、当該割り当て有り用ＳＲＳに基づいてアレイアンテナ１１０の送信指向性を制御して、下りサブフレームにおいて対象端末２に対して信号を送信する。
【００９７】
このように、基地局１においては、割り当て無し用ＳＲＳを送信する通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号を下りサブフレームで送信する際には、当該割り当て無し用ＳＲＳに基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御している。上述のように、割り当て無し用ＳＲＳの送信に使用することが可能な第２のＳＲＳ用上り無線リースと、割り当て有り用ＳＲＳの送信に使用することが可能な第１のＳＲＳ用上り無線リソースとが異なっていることから、基地局１が通信する通信端末２から送信される割り当て無し用ＳＲＳに対して、周辺基地局１が通信する下り割り当て有り端末２からの割り当て有り用ＳＲＳが干渉波として重畳されることはない。したがって、各基地局１が、通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号を送信する際に、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関してヌルステアリングを行ったとしても、周辺基地局１が通信する下り割り当て有り端末２にヌルを意図的に向けることはできない。よって、基地局１においては、通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号を送信する際にヌルステアリングを行うメリットがあまり無い。一方で、ビームフォーミング及びヌルステアリングの両方を行う場合には、ビームフォーミングだけを行う場合と比較して、ビームのゲインが小さくなる傾向にある。したがって、通信端末２に対して変更通知用ＳＲＳ制御信号を送信する際には、ビームフォーミング及びヌルステアリングのうちのビームフォーミングだけを行うことが望ましい。
【００９８】
次に基地局１が通信端末２に対して割り当てるＳＲＳの送信用の上り無線リソースを、第１上り無線リソースから第２上り無線リソースに変更する際の当該基地局１の動作について説明する。図１５は当該動作を示すフローチャートである。
【００９９】
図１５に示されるように、ステップｓ２１において、ＳＲＳの送信用として第１上り無線リソースが割り当てられている、下り割り当て有り端末２である対象通信端末２についての下り割り当て優先度が低くなって、ステップｓ２２において、対象通信端末２が下り無線リソースの割り当て対象外となると、ステップｓ２３において、無線リソース割り当て部１２２は、対象通信端末２に割り当てるＳＲＳの送信用の上り無線リソースを、第１上り無線リソースから第２上り無線リソースに変更する。その後、送信信号生成部１２０が、対象通信端末２に対して、ＳＲＳの送信用として割り当てられる上り無線リソースが、第１上り無線リソースから第２上り無線リソースに変更されたことを通知するＳＲＳ制御信号を生成する。つまり、送信信号生成部１２０は、対象通信端末２に対してＳＲＳの送信用として新たに割り当てられた第２上り無線リソースを通知するためのあらたなＳＲＳ制御信号を生成する。
【０１００】
その後、ステップｓ２４において、通信部１３は、あらたに生成されたＳＲＳ制御信号を対象通信端末２に送信する。このとき、通信部１３は、対象通信端末２にすでに割り当てられている下り無線リソースを用いて対象通信端末２にあらたなＳＲＳ制御信号を送信する。また、通信部１３は、対象通信端末２に対してあらたなＳＲＳ制御信号を送信する際には、対象通信端末２からの割り当て有り用ＳＲＳに基づいて、ヌルステアリング及びビームフォーミングを行う。
【０１０１】
その後、基地局１は、対象通信端末２から応答信号を受信すると、応答信号を受信したＴＤＤフレーム３００の次のＴＤＤフレーム３００以降において、対象通信端末２からは割り当て無し用ＳＲＳを受信するようになり、対象通信端末２に対しては信号を送信しなくなる。
【０１０２】
＜割り当て無し用ＳＲＳの送信周波数帯域幅について＞
上述のように、本通信システム１００では、ＳＲＳ送信帯域幅として設定することが可能な帯域幅として、互いに大きさが異なる複数の帯域幅（本例では、４０ＲＢ、２０ＲＢ、４ＲＢ）が定められている。割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅としては、それらの複数の帯域幅のいずれに設定しても良い。
【０１０３】
割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅として、複数の帯域幅のうちの最小値（本例では、４ＲＢ）を設定した場合には、割り当て無し用ＳＲＳの送信に使用することが可能な第２のＳＲＳ用上り無線リソース、つまり前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂを用いて、多くの下り割り当て無し端末２がＳＲＳを基地局１に送信することができる。よって、基地局１が通信することができる下り割り当て無し端末２を増やすことができる。その結果、基地局１の通信端末２の収容数が増加する。
【０１０４】
図１６は、割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅が４ＲＢに設定されている様子を示す図である。図１６に示されるように、システム帯域幅が１０ＭＨｚの場合に、割り当て無し用ＳＲＳを多重せずに、割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅を４ＲＢに設定する場合には、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂを用いて、１０台の通信端末２（図１５の例では、端末番号１〜１０までの通信端末２）が割り当て無し用ＳＲＳを送信することができる。
【０１０５】
なお、基地局１では、割り当て無し用ＳＲＳを送信する通信端末２に対しては、変更通知用ＳＲＳ制御信号を送信する以外においては、割り当て無し用ＳＲＳに基づいてアレイアンテナ１１０の送信指向性を制御して信号を送信することはないため、割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅については小さく設定しても問題とならない。
【０１０６】
＜ＳＲＳの多重化について＞
上述のように、ＳＲＳにおいては、互いに直交する８種類の符号系列が採用された８種類の符号パターンが規定されている。複数の通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳあるいは割り当て無し用ＳＲＳについては、同一の送信周波数帯域で多重しても良いし、しなくても良い。
【０１０７】
基地局１と通信する複数の通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳを多重すると、周辺基地局１においては、ヌルを向ける必要性のある通信端末２にヌルが向く確率が低くなるため、割り当て有り用ＳＲＳについては多重しないようにすることが望ましい。
【０１０８】
図１７は通信端末２に対する下り無線リソースの割り当て例を示す図である。図１７の例では、端末番号１〜３の通信端末２が、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａに含まれる上り無線リソースを用いて送信する割り当て有り用ＳＲＳが多重されている。
【０１０９】
図１７に示されるように、あるＳＲＳ送信周期３６０において、端末番号１〜３の通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳが多重されていたとしても、当該ＳＲＳ送信周期３６０の第１下りサブフレーム５０１においては、同じ周波数帯域を用いて端末番号１〜３の通信端末２のすべてに信号を送信することはできない。つまり、第１下りサブフレーム５０１において、端末番号１〜３の通信端末２のすべてに信号を送信しようとしたとしても、端末番号１〜３の通信端末２への送信信号は、互いに異なった周波数帯域で送信されることになる。
【０１１０】
一方で、周辺基地局１においては、それと通信する通信端末２、例えば端末番号１０の通信端末２が、基地局１と通信する端末番号１〜３の通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳと同じ送信周波数帯域及び送信時間帯で、割り当て有り用ＳＲＳを送信する際には、周辺基地局１は、端末番号１０の通信端末２からの割り当て有り用ＳＲＳを、端末番号１〜３の通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳの干渉を受けた状態で受信することになる。したがって、この場合には、周辺基地局１では、基地局１と通信する端末番号１〜３の通信端末２のすべてが、ヌルが向く対象となる。
【０１１１】
端末番号１〜３が送信する割り当て有り用ＳＲＳの送信周波数帯域に含まれる、ある特定の周波数帯域に注目した場合には、その注目周波数帯域では、基地局１からは、端末番号１〜３の通信端末２のいずれか一つの通信端末２だけに信号が送信される。したがって、周辺基地局１と通信する端末番号１０の通信端末２は、注目周波数帯域では、端末番号１〜３の通信端末２のいずれか一つの通信端末２からの信号しか受信しない。よって、注目周波数帯域においては、周辺基地局１が端末番号１〜３の通信端末２のすべてにヌルを向ける必要性に乏しい。それにもかかわらず、周辺基地局１では、基地局１と通信する端末番号１〜３の通信端末２のすべてが、ヌルが向く対象となる。つまり、端末番号１〜３の通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳが多重されると、周辺基地局１においては、ヌルを向ける必要性に乏しい通信端末２に対してヌルが向く可能性がある。よって、周辺基地局１においては、ヌルを向ける必要性のある通信端末２に対してヌルが向く可能性が低くなる。
【０１１２】
このように、割り当て有り用ＳＲＳについては多重すると、周辺基地局１において、ヌルを向ける必要性のある通信端末２に対してヌルが向く可能性が低くなることから、割り当て有り用ＳＲＳは多重しない方が望ましい。
【０１１３】
一方で、割り当て無し用ＳＲＳについては、周辺基地局１が通信する通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳと干渉しないことから、上記のような問題は生じない。したがって、基地局１が通信することできる下り割り当て無し端末２の数を多くするために、つまり、基地局１が収容できる通信端末２の数を多くするために、割り当て無し用ＳＲＳについては多重を許容することが望ましい。図１８は、割り当て無し用ＳＲＳが同一周波数帯域で３多重されている様子を示す図である。割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅を４ＲＢとし、割り当て無し用ＳＲＳを３多重すると、基地局１は、３０台の下り割り当て無し端末２（図１８の例では、端末番号１〜３０の通信端末２）を収容することができる。本実施の形態では、最大で８つの通信端末２が送信する割り当て有り用ＳＲＳを、同一の送信周波数帯域で多重することができることから、割り当て無し用ＳＲＳのＳＲＳ送信帯域幅を４ＲＢとすると、基地局１は、最大で８０台の下り割り当て無し端末２を収容することができる。
【０１１４】
＜変形例＞
上記の実施の形態では、前方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｂを、下り割り当て無し端末２がＳＲＳの送信に使用することが可能な第２のＳＲＳ用上り無線リソースとしていたが、前方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ａ、後方ＳＲＳ０用上り無線リソース５００ｃ及び後方ＳＲＳ１用上り無線リソース５００ｄのいずれか一つを第２のＳＲＳ用上り無線リソースとしても良い。
【０１１５】
また、上記の例では、上りパイロットタイムスロット３５２の２つのシンボル期間３０４のそれぞれにおいてＳＲＳを送信していたが、当該２つのシンボル期間３０４のうちのどちらか一方だけにＳＲＳを送信しても良い。この場合には、ＳＲＳを送信するシンボル期間３０４と、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ＳＲＳ０の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ０とで特定される上り無線リソースと、ＳＲＳを送信するシンボル期間３０４と、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、ＳＲＳ１の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ１とで特定される上り無線リソースとのどちらか一方が第１のＳＲＳ用上り無線リソースとなり、他方が第２のＳＲＳ用上り無線リソースとなる。この第１及び第２のＳＲＳ用上り無線リソースは周波数方向において異なるようになる。
【０１１６】
また、上述のように、ＳＲＳは、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４においても送信可能であることから、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４から送信されるＳＲＳ０，ＳＲＳ１を、上りパイロットタイムスロット３５２の２つのシンボル期間３０４のいずれか一方から送信されるＳＲＳ０，ＳＲＳ１の代わりに使用しても良い。また、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４において送信されるＳＲＳ０，ＳＲＳ１の一方を割り当て有り用ＳＲＳとして使用し、他方を割り当て無し用ＳＲＳとして使用しても良い。なお、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４にＳＲＳを送信する際には、システム帯域の中央部分しか使用することができない。例えば、システム帯域が１０ＭＨｚの場合には、システム帯域において、高周波側の端から５ＲＢと、低周波側の端から５ＲＢとは、ＳＲＳの送信に使用することができない。
【０１１７】
また、上記の例では、ＳＲＳ０及びＳＲＳ１の両方を使用したが、どちらか一方だけを使用しても良い。この場合には、例えば、先方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ａと、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、使用対象のＳＲＳの送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアとで特性される上り無線リソースと、後方ＳＲＳ送信シンボル期間３７０ｂと、ＳＲＳ送信可能帯域４００に含まれる、使用対象のＳＲＳの送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアとで特性される上り無線リソースとのどちらか一方を第１のＳＲＳ用上り無線リソースとし、他方を第２のＳＲＳ用上り無線リソースとする。この場合、第１及び第２のＳＲＳ用上り無線リソースは時間方向において異なるようになる。
【０１１８】
また、上記の例では、本願発明をＬＴＥに適用する場合について説明したが、本願発明は他の通信システムにも適用することができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１，１ａ 基地局
１ｂ，１ｃ 周辺基地局
２ 通信端末
２ａ−１，２ｂ−１，２ｃ−１ 割り当て有り端末
２ａ−２，２ｂ−２，２ｃ−２ 割り当て無し端末
１３ 通信部
１２２ 無線リソース割り当て部
１００ 通信システム
１１０ａ アンテナ
５００ａ 前方ＳＲＳ０用上り無線リソース
５００ｂ 前方ＳＲＳ１用上り無線リソース
５００ｃ 後方ＳＲＳ０用上り無線リソース
５００ｄ 後方ＳＲＳ１用上り無線リソース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局を備える通信システムでの一の基地局であって、
前記通信システムにおいては、通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められており、
複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、
前記通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを、当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部と
を備え、
前記無線リソース割り当て部は、
下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる第１上り無線リソースを割り当て、
下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる第２上り無線リソースを割り当てる、基地局。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局であって、
前記通信部は、前記第１上り無線リソースを用いて前記既知信号を送信する通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて前記複数のアンテナでの送信指向性に関してヌルステアリングを行う、基地局。
【請求項３】
請求項１及び請求項２のいずれか一つに記載の基地局であって、
前記通信システムにおいては、前記既知信号の送信周波数帯域幅として設定することが可能な帯域幅として、大きさが互いに異なる複数の帯域幅が定められており、
前記第２上り無線リソースを用いて通信端末から送信される前記既知信号の送信周波数帯域幅は、前記複数の帯域幅のうちの最小値が設定されている、基地局。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の基地局であって、
前記第２上り無線リソースを使用する複数の通信端末からの前記既知信号が同一周波数帯域で多重されている、基地局。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の基地局であって、
前記無線リソース割り当て部は、前記第２上り無線リソースを割り当てた通信端末に対して下り無線リソースを割り当てるようになった際には、当該通信端末に対して前記既知信号の送信用として割り当てる上り無線リソースを、前記第２上り無線リソースから前記第１上り無線リソースに変更する、基地局。
【請求項６】
請求項５に記載の基地局であって、
前記通信部は、前記無線リソース割り当て部において、前記既知信号の送信用として割り当てる上り無線リソースが前記第２上り無線リソースから前記第１上り無線リソースに変更された通信端末に対して、上り無線リソースの割り当て変更を通知する信号を送信する際には、当該通信端末にビームが向くように、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性に関してビームフォーミングを行う、基地局。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の基地局であって、
前記無線リソース割り当て部は、前記第１上り無線リソースを割り当てた通信端末に対して下り無線リソースを割り当てないようになった際には、当該通信端末に対して前記既知信号の送信用として割り当てる上り無線リソースを、前記第１上り無線リソースから前記第２上り無線リソースに変更する、基地局。
【請求項８】
複数の基地局を備える通信システムでの一の基地局であって、
通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められており、
複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、
前記通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを、当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部と
を備え、
前記無線リソース割り当て部は、
下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる第１上り無線リソースを割り当て、
下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる第２上り無線リソースを割り当てる、基地局。
【請求項９】
複数の基地局を備える通信システムであって、
前記通信システムにおいては、通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められており、
前記複数の基地局のそれぞれは、
複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、
前記通信部が通信する通信端末に対して、当該通信端末が使用する無線リソースを割り当てる無線リソース割り当て部と
を備え、
前記複数の基地局のそれぞれでは、
前記無線リソース割り当て部は、
下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる第１上り無線リソースを割り当て、
下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる第２上り無線リソースを割り当てる、通信システム。
【請求項１】
複数の基地局を備える通信システムでの一の基地局であって、
前記通信システムにおいては、通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められており、
複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、
前記通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを、当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部と
を備え、
前記無線リソース割り当て部は、
下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる第１上り無線リソースを割り当て、
下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる第２上り無線リソースを割り当てる、基地局。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局であって、
前記通信部は、前記第１上り無線リソースを用いて前記既知信号を送信する通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて前記複数のアンテナでの送信指向性に関してヌルステアリングを行う、基地局。
【請求項３】
請求項１及び請求項２のいずれか一つに記載の基地局であって、
前記通信システムにおいては、前記既知信号の送信周波数帯域幅として設定することが可能な帯域幅として、大きさが互いに異なる複数の帯域幅が定められており、
前記第２上り無線リソースを用いて通信端末から送信される前記既知信号の送信周波数帯域幅は、前記複数の帯域幅のうちの最小値が設定されている、基地局。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の基地局であって、
前記第２上り無線リソースを使用する複数の通信端末からの前記既知信号が同一周波数帯域で多重されている、基地局。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の基地局であって、
前記無線リソース割り当て部は、前記第２上り無線リソースを割り当てた通信端末に対して下り無線リソースを割り当てるようになった際には、当該通信端末に対して前記既知信号の送信用として割り当てる上り無線リソースを、前記第２上り無線リソースから前記第１上り無線リソースに変更する、基地局。
【請求項６】
請求項５に記載の基地局であって、
前記通信部は、前記無線リソース割り当て部において、前記既知信号の送信用として割り当てる上り無線リソースが前記第２上り無線リソースから前記第１上り無線リソースに変更された通信端末に対して、上り無線リソースの割り当て変更を通知する信号を送信する際には、当該通信端末にビームが向くように、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性に関してビームフォーミングを行う、基地局。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の基地局であって、
前記無線リソース割り当て部は、前記第１上り無線リソースを割り当てた通信端末に対して下り無線リソースを割り当てないようになった際には、当該通信端末に対して前記既知信号の送信用として割り当てる上り無線リソースを、前記第１上り無線リソースから前記第２上り無線リソースに変更する、基地局。
【請求項８】
複数の基地局を備える通信システムでの一の基地局であって、
通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められており、
複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、
前記通信部が通信端末との通信で使用する無線リソースを、当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部と
を備え、
前記無線リソース割り当て部は、
下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる第１上り無線リソースを割り当て、
下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる第２上り無線リソースを割り当てる、基地局。
【請求項９】
複数の基地局を備える通信システムであって、
前記通信システムにおいては、通信端末が既知信号を送信する際に使用することが可能な上り無線リソースとして、第１の既知信号用上り無線リソースと、当該第１の既知信号用上り無線リソースとは周波数方向及び時間方向の少なくとも一方において異なる第２の既知信号用上り無線リソースとが定められており、
前記複数の基地局のそれぞれは、
複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行い、通信端末に対して信号を送信する際には、当該通信端末からの前記既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、
前記通信部が通信する通信端末に対して、当該通信端末が使用する無線リソースを割り当てる無線リソース割り当て部と
を備え、
前記複数の基地局のそれぞれでは、
前記無線リソース割り当て部は、
下り無線リソースを割り当てる通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第１の既知信号用上り無線リソースに含まれる第１上り無線リソースを割り当て、
下り無線リソースを割り当てない通信端末に対しては、前記既知信号の送信用として、前記第２の既知信号用上り無線リソースに含まれる第２上り無線リソースを割り当てる、通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１８２６６０（Ｐ２０１２−１８２６６０Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４４２８２（Ｐ２０１１−４４２８２）
【出願日】平成２３年３月１日（２０１１．３．１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１日（２０１１．３．１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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