基地局及び通信方法
【課題】複数のアンテナでの送信指向性を制御して通信端末と通信する基地局の送信性能を向上することが可能な技術を提供する。
【解決手段】通信部１３は、通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末がＳＲＳを送信しておらず、当該下り無線リソースに対応付けられていない、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む非対応上り無線リソースを用いて当該通信端末がＳＲＳを送信している場合に、当該下り無線リソースの時間帯と、当該非対応上り無線リソースの時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末がＤＭＲＳを送信する際には、当該ＤＭＲＳに基づいて複数のアンテナ１１０ａの送信指向性を制御する。
【解決手段】通信部１３は、通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末がＳＲＳを送信しておらず、当該下り無線リソースに対応付けられていない、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む非対応上り無線リソースを用いて当該通信端末がＳＲＳを送信している場合に、当該下り無線リソースの時間帯と、当該非対応上り無線リソースの時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末がＤＭＲＳを送信する際には、当該ＤＭＲＳに基づいて複数のアンテナ１１０ａの送信指向性を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを用いて通信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等の通信システムの基地局においては、複数のアンテナで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。
【０００５】
一方で、基地局においては送信性能の向上が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、複数のアンテナでの送信指向性を制御して通信する基地局の送信性能を向上することが可能な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】
【０００７】
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における一の基地局であって、複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する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下り通信を行う際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てる無線リソース割り当て部とを備え、前記既知信号は、互いに異なった上り無線リソースを用いて通信端末から送信される第１及び第２既知信号を含み、前記通信システムでは、下り無線リソースと、通信端末において前記第１既知信号の送信に使用される上り無線リソースとに関して、前記第１既知信号に基づいたビームフォーミング及びヌルステアリングのための対応付けが定められており、前記通信部は、前記無線リソース割り当て部において通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う場合であって、当該下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信しておらず、当該下り無線リソースに対応付けられていない、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む非対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信している場合に、当該下り無線リソースの時間帯と、当該非対応上り無線リソースの時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信する際には、当該第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する。
【０００８】
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通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う場合であって、当該下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信する場合には、当該下り無線リソースの時間帯と、当該通信端末が前記対応上り無線リソースを用いて前記第１既知信号を送信する時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信するときであっても、当該第１既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する。
【０００９】
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通信端末に対して割り当てられる、当該通信端末が前記第１既知信号を送信しない周波数帯域を周波数方向に含む下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う場合に、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信する際には、当該第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する。
【００１０】
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２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する際には、ビームフォーミング及びヌルステアリングのうちビームフォーミングだけを行う。
【００１１】
また、本発明に係る通信方法は、複数の基地局を備える通信システムにおける一の基地局での通信端末との通信方法であって、（ａ）複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する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工程と、（ｂ）前記工程（ａ）において通信端末と下り通信を行う際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てる工程とを備え、前記既知信号は、互いに異なった上り無線リソースを用いて通信端末から送信される第１及び第２既知信号を含み、前記通信システムでは、下り無線リソースと、通信端末において前記第１既知信号の送信に使用される上り無線リソースとに関して、前記第１既知信号に基づいたビームフォーミング及びヌルステアリングのための対応付けが定められており、前記工程（ａ）では、前記工程（ｂ）において通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースが用いられて当該通信端末と下り通信が行われる場合であって、当該下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信しておらず、当該下り無線リソースに対応付けられていない、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む非対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信している場合に、当該下り無線リソースの時間帯と、当該非対応上り無線リソースの時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信する際には、当該第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性が制御される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基地局の送信性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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送信可能帯域が周波数ホッピングする様子を示す図である。
【図７】ＳＲＳ０とＳＲＳ１を示す図である。
【図８】複数のＳＲＳ用上り無線リソースを示す図である。
【図９】ＳＲＳの送信周波数帯域が周波数ホッピングする様子を示す図である。
【図１０】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１１】下り無線リソースとＳＲＳ用上り無線リソースとの対応付けを示す図である。
【図１２】実施の形態に係る基地局においてビームフォーミング及びヌルステアリングが適切に行われることを説明するための図である。
【図１３】実施の形態に係る基地局においてビームフォーミング及びヌルステアリングが適切に行われることを説明するための図である。
【図１４】上りサブフレームにおいてＤＭＲＳが送信される様子を示す図である。
【図１５】実施の形態に係る基地局での通信端末に対する使用ＳＲＳ用上り無線リソース及び使用下り無線リソースの割り当て例を示す図である。
【図１６】実施の形態に係る基地局での効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本実施の形態に係る通信システム１００の構成を示す図である。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。基地局１と通信端末２との通信には、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。
【００１５】
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が存在することがある。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
送信信号生成部１２０は、通信対象の通信端末２に送信する送信データを生成する。送信データには制御データ及びユーザデータが含まれる。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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（以後、「合成受信信号」と呼ぶ）を生成する。
【００２４】
受信データ取得部１２１は、受信ウェイト処理部１２４で生成された合成受信信号に対して、逆離散フーリエ変換や復調処理等を行って、当該合成受信信号に含まれる制御データ及びユーザデータを取得する。
【００２５】
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。
【００２６】
無線リソース割り当て部１２２は、データの下り通信を行う通信端末２を決定するとともに、当該通信端末２に対して、当該通信端末２とのデータの下り通信で使用する下り無線リソース（以後、「使用下り無線リソース」と呼ぶ）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に割り当てた使用下り無線リソースに基づいて、当該通信端末２に送信すべきデータを含む送信信号を生成するとともに、当該使用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に送信すべきデータを含む送信信号が、当該通信端末２に割り当てられた使用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に割り当てた使用下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データを含む送信信号を生成して出力する。これにより、通信端末２は、自装置宛てのデータの送信で使用される使用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データを適切に受信することができる。
【００２７】
また無線リソース割り当て部１２２は、データの上り通信を行う通信端末２を決定するとともに、当該通信端末２に対して、当該通信端末２とのデータの上り通信で使用する上り無線リソース（以後、「使用上り無線リソース」と呼ぶ）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に割り当てた使用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データを含む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へのデータの送信に使用する使用上り無線リソースを知ることができ、当該使用上り無線リソースを用いて基地局１にデータを無線送信する。
【００２８】
さらに無線リソース割り当て部１２２は、通信端末２が、既知信号である後述のサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信する際に使用する上り無線リソース（以後、「使用ＳＲＳ用上り無線リソース」と呼ぶ）を当該通信端末２に対して割り当てる。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に対して割り当てた使用ＳＲＳ用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データを含む送信信号を生成して出力する。これにより、当該通信端末２は、基地局１へのＳＲＳの送信に使用する使用ＳＲＳ用上り無線リソースを知ることができ、当該使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いて基地局１にＳＲＳを無線送信する。
【００２９】
＜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使用上り無線リソース、使用下り無線リソース及び使用ＳＲＳ用上り無線リソースを決定する。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。通信端末２は、上りサブフレーム３０２で基地局１にデータを送信し、基地局１は、下りサブフレーム３０２で通信端末２にデータを送信する。
【００３３】
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は、通信端末２に対して使用上り無線リソースを割り当てる場合、あるいは通信端末２に対して使用下り無線リソースを割り当てる場合には、時間方向においては連続する２つのリソースブロック単位、つまり１つのサブフレーム３０２単位で、周波数方向においては１つのリソースブロック単位で、当該通信端末２に対して使用上り無線リソースあるいは使用下り無線リソースを割り当てる。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において、ある通信端末２に対して周波数方向におい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。以後、説明の便宜上、「ＲＢ」と言えば、周波数方向と時間方向で特定される本来の意味のリソースブロックを示すのではなく、リソースブロックの周波数帯域だけを示すものとする。
【００３４】
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。
【００３５】
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。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。
【００３６】
例えば、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。本実施の形態に係る通信システム１００では、例えば、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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においてデータを通信端末２に送信する。また、各通信端末２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のうちのどちらか一方、あるいは両方において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の通信部１３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の送信指向性の制御を行うことが可能となっている。以後、アレイアンテナ１１０の送信指向性の制御を「アレイ送信制御」と呼ぶ。
【００４１】
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。つまり、通信端末２は、上りサブフレーム３０２において、最後のシンボル期間３０４を除く各シンボル期間３０４ではデータを送信可能であり、最後のシンボル期間３０４ではＳＲＳを送信可能である。アレイ送信制御には、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４で送信されるＳＲＳを使用することも可能であるが、本実施の形態では、上りパイロットタイムスロット３５２で送信されるＳＲＳを使用するものとする。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。また、通信端末２がＳＲＳを送信することが可能な上りパイロットタイムスロット３５２に含まれる前方のシンボル期間３０４及び後方のシンボル期間３０４を「第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａ」及び「第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂ」とそれぞれ呼ぶ。また、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａと第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂを特に区別する必要が無い場合には、それぞれを「ＳＲＳ用上り通信期間」と呼ぶ。
【００４２】
ここで、スペシャルサブフレーム３０２の第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａの先頭から、その次のスペシャルサブフレーム３０２の第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａの先頭までの期間を「単位期間３６０」と呼ぶ。通信端末２に対する使用下り無線リソース等の無線リソースの割り当ては、この単位期間３６０が基準となる。本通信システム１００では、単位期間３６０が繰り返し現れることになる。
【００４３】
本実施の形態では、基地局１と通信する各通信端末２は、無線リソース割り当て部１２２による使用ＳＲＳ用上り無線リソースの割り当てによって、例えば、１つの単位期間３６０ごとに少なくとも１回ＳＲＳを送信する。つまり、基地局１と通信する各通信端末２は、各単位期間３６０において、当該単位期間３６０に含まれる第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａ及び第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂのうちのどちらか一方、あるいは両方においてＳＲＳを送信する。単位期間３６０の長さは５ｍｓであることから、各通信端末２は、５ｍｓの間に２回、あるいは５ｍｓの倍数（１倍を含む）の期間内に１回、ＳＲＳを送信することになる。
【００４４】
＜ＳＲＳ送信可能帯域の周波数ホッピング＞
本通信システム１００では、通信端末２がＳＲＳの送信に使用可能な周波数帯域４５０（以後、「ＳＲＳ送信可能帯域４５０」と呼ぶ）が、１つの単位期間３６０ごとに周波数ホッピングするようになっている。図６はＳＲＳ送信可能帯域４５０が周波数ホッピングする様子を示す図である。
【００４５】
図６に示されるように、ＳＲＳ送信可能帯域４５０は、１つの単位期間３６０ごとに、システム帯域４００において高周波側及び低周波側に交互に寄せて配置されるようになっている。したがって、各単位期間３６０においては、システム帯域４００における高周波側端部あるいは低周波側端部がＳＲＳの送信に使用することができない帯域となっている。以後、この帯域を「ＳＲＳ送信不可帯域４６０」と呼ぶ。各基地局１は、ＳＲＳ送信不可帯域４６０に含まれる周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースを使用ＳＲＳ用上り無線リソースとして通信端末２に割り当てることはできない。
【００４６】
なお、ＳＲＳ送信不可帯域４６０は各基地局１において同一である。したがって、各単位期間３６０において、ある基地局１が通信端末２に対してＳＲＳの送信用として割り当てることができないＳＲＳ送信不可帯域４６０と、その基地局１の周辺に位置する周辺基地局１が通信端末２に対してＳＲＳの送信用として割り当てることができないＳＲＳ送信不可帯域４６０とは一致している。
【００４７】
本実施の形態のように、システム帯域幅が１０ＭＨｚの場合には、システム帯域４００には、５０個のＲＢが含まれる。この場合、ＳＲＳ送信可能帯域４５０の帯域幅は、４０個のＲＢ分の周波数帯域幅となり、ＳＲＳ送信不可帯域の帯域幅は１０個のＲＢ分の周波数帯域幅となる。以後、周波数方向に並ぶ５０個のＲＢに対して、周波数の低い方から順に０番から４９番までの番号を付与し、以下では、この番号を用いて通信システム１００の動作を説明することがある。また。ｘ個のＲＢ分の周波数帯域幅を「ｘＲＢ」と呼ぶ。
【００４８】
＜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、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａ及び第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂの少なくとも一方で送信する。
【００４９】
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。
【００５０】
図７は、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。
【００５１】
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ＳＲＳの送信に使用する周波数帯域での複数のサブキャリアの半分がＳＲＳの送信に使用される。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用上り通信期間において同じ周波数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用上り通信期間において同じ周波数帯域で送信されるＳＲＳ０及びＳＲＳ１を区別することができる。
【００５２】
ＬＴＥの規格上では、各通信端末２に、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａにおいてＳＲＳ１を送信させることは可能であるが、本実施の形態では、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａにおいて各通信端末２にＳＲＳ１を送信させないようになっている。
【００５３】
以後、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａと、ＳＲＳ送信可能帯域４５０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「第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ」と呼ぶ。また、第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂと、ＳＲＳ送信可能帯域４５０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「第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ」と呼ぶ。そして、第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂと、ＳＲＳ送信可能帯域４５０に含まれる、ＳＲＳ１の送信に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「第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃ」と呼ぶ。
【００５４】
図８は、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ及び第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃを示す図である。図８に示されるように、同一の単位期間３６０に含まれる、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ及び第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃ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。
【００５５】
また、ＬＴＥにおいては、ＳＲＳを構成する複数のＳＲＳ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１つをＳＲＳとして送信する。
【００５６】
このように、ＳＲＳについては、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、ＬＴＥの規格上では、最大で８つの通信端末２が送信するＳＲＳを多重することができるが、本実施の形態では、ＳＲＳの多重は行わないものとする。
【００５７】
＜ＳＲＳの送信周波数帯域の周波数ホッピング＞
本実施の形態に係る通信システム１００では、ＳＲＳの送信周波数帯域を、ＳＲＳ送信可能帯域４５０内において周波数ホッピングさせることができる。また、本通信システム１００では、ＳＲＳの送信周波数帯域幅は変更可能となっている。本通信システム１００では、ＳＲＳ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、例えば、４０ＲＢ、２０ＲＢ及び４ＲＢの３種類の帯域幅が定められている。
【００５８】
図９は、端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域４８０ａと端末番号２の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域４８０ｂとがＳＲＳ送信可能帯域４５０内で周波数ホッピングする様子の一例を示す図である。図９には連続する複数の単位期間３６０における各サブフレーム３０２が示されている。図９では横方向が時間方向を示し、縦方向が周波数方向を示している。また図９の一番左に示されている０〜４９の数字は、周波数方向に並ぶ５０個のＲＢの番号を示している。また図９に示される「ＳＰ」はスペシャルサブフレーム３０２を意味し、「Ｕｐ」は上りパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）３５２を意味し、「Ｄｗ」は下りパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）３５１を意味している。また、図９に示される「ＵＬ」及び「ＤＬ」は、上りサブフレーム３０２及び下りサブフレーム３０２をそれぞれ意味している。
【００５９】
図９の例では、端末番号１及び２の通信端末２のそれぞれは、各単位期間３６０において１回ＳＲＳを送信している。また、端末番号１及び２の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅のそれぞれは２０ＲＢに設定されている。図９の例では、端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域４８０ａと、端末番号２の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域４８０ｂとは、１つの単位期間３６０ごとに、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において低周波側及び高周波側に交互に寄せて配置されている。
【００６０】
より詳細には、送信周波数帯域４８０ａは、ＳＲＳ送信可能帯域４５０が高周波側に寄せて配置されている単位期間３６０では、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において低周波側に寄せて配置され、ＳＲＳ送信可能帯域４５０が低周波側に寄せて配置されている単位期間３６０では、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において高周波側に寄せて配置されている。これにより、送信周波数帯域４８０ａは、システム帯域の中央部における３０ＲＢの周波数帯域（１０番〜３９番のＲＢ）内において周波数ホッピングする。したがって、システム帯域の低周波側の１０ＲＢの端部及び高周波側の１０ＲＢの端部のそれぞれでは、端末番号１の通信端末２からＳＲＳが送信されない。このような周波数ホッピングを「中ホッピング」と呼ぶ。
【００６１】
これに対して、送信周波数帯域４８０ｂは、ＳＲＳ送信可能帯域４５０が高周波側に寄せて配置されている単位期間３６０では、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において高周波側に寄せて配置され、ＳＲＳ送信可能帯域４５０が低周波側に寄せて配置されている単位期間３６０では、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において低周波側に寄せて配置されている。これにより、送信周波数帯域４８０ｂは、システム帯域の低周波側及び高周波側に交互に寄せて配置される。したがって、システム帯域の中央部の１０ＲＢの周波数帯域（２０番〜２９番のＲＢ）では、端末番号２の通信端末２からＳＲＳが送信されない。このような周波数ホッピングを「端ホッピング」と呼ぶ。
【００６２】
本実施の形態に係る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についてのＳＲＳの送信態様を決定する。具体的には、無線リソース割り当て部１２２は、各通信端末２について、使用するＳＲＳ用上り通信期間、ＳＲＳパラメータｋTCの値、ＳＲＳの符号パターン、ＳＲＳの送信周波数帯域幅、ＳＲＳの送信周波数帯域の周波数ホッピングの態様などを決定する。これにより、基地局１が通信する各通信端末２に対して使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられる。
【００６３】
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に対して割り当てた使用ＳＲＳ用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データ、言い換えれば、無線リソース割り当て部１２２で決定された、当該通信端末２が送信するＳＲＳの送信態様を当該通信端末２に通知するための制御データ（以後、「ＳＲＳ制御データ」と呼ぶ）を含む送信信号を生成する。この送信信号は、下りサブフレーム３０２が使用されて通信部１３から当該通信端末２に送信される。これにより、各通信端末２にはＳＲＳ制御データが送信され、各通信端末２は、ＳＲＳを送信する際に使用する上り無線リソースを知ることができる。言い換えれば、各通信端末２は、自身が送信するＳＲＳの送信態様を知ることができる。各通信端末２は、基地局１から通知された使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する。
【００６４】
なお、ＳＲＳ制御データには、ＳＲＳの送信開始を指示するための送信開始データあるいはＳＲＳの送信停止を指示するための送信停止データも含められる。ＳＲＳを送信していない通信端末２が、送信開始データを含むＳＲＳ制御データを受信すると、当該ＳＲＳ制御データで通知される使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳの送信を開始する。また、ＳＲＳを送信している通信端末２が、送信停止データを含むＳＲＳ制御データを受信すると、ＳＲＳの送信を停止する。通信端末２がＳＲＳの送信に使用する上り無線リソースを変更する際には、新たな使用ＳＲＳ用上り無線リソースを通知するためのＳＲＳ制御データが当該通信端末２に通知される。ＳＲＳ制御データは、ＬＴＥでは、“RRCConnectionReconfiguration message”と呼ばれている。
【００６５】
＜ＳＲＳの送信を制御する際の通信システムでの一連の動作＞
次に、ある通信端末２がＳＲＳ制御データを受信してから、当該通信端末２が当該ＳＲＳ制御データによって通知される使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信するまでの通信システム１００での一連の動作について説明する。図１０は当該一連の動作を示す図である。以後、説明の対象の通信端末２を「対象通信端末２」と呼ぶ。
【００６６】
図１０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ＳＲＳ制御データを含む送信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（第７サブフレーム３０２）において、対象通信端末２は、ＳＲＳ制御データを正常に受信した旨を通知するための応答データを含む送信信号を基地局１に送信する。この応答データは“RRCConnectionReconfigurationComplete message”と呼ばれている。
【００６７】
応答データ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、受信したＳＲＳ制御データが示す使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いて、言い換えれば、当該ＳＲＳ制御データで通知される送信態様に基づいて、ＳＲＳを送信する。
【００６８】
なお、図１０の例では、（Ｎ−１）番目のＴＤＤフレーム３００で対象通信端末２が応答データを送信しているが、それよりも後のＴＤＤフレーム３００で対象通信端末２が応答データを送信することもある。
【００６９】
また、ＳＲＳを送信している通信端末２が、当該通信端末２に対して新たに割り当てられた使用ＳＲＳ用上り無線リソースを通知するためのＳＲＳ制御データを受信した場合には、当該ＳＲＳ制御データによって通知される新たな使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信するまでは（図１０の例では、（Ｎ−１）番目のＴＤＤフレーム３００の２つ目のスペシャルサブフレーム３０２まで）、それまでの使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することになる。
【００７０】
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ＳＲＳ制御データを送信すると、そのＴＤＤフレーム３００よりも少なくとも２つ後のＴＤＤフレーム３００以降において、対象通信端末２は、当該ＳＲＳ制御データに基づいたＳＲＳの送信を行うようになる。したがって、基地局１が、対象通信端末２にＳＲＳの送信開始を指示する際、あるいは対象通信端末２にＳＲＳの送信態様の変更を指示する際には、対象通信端末２にＳＲＳ制御データを送信してから、そのＳＲＳ制御データに基づいて対象通信端末２から送信されるＳＲＳを受信するまでに、ある程度の時間がかかることになる。
【００７１】
基地局１がＳＲＳを送信している通信端末２に対してＳＲＳの送信停止を指示する場合についても、通信システム１００は同様に動作する。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、送信停止データを含むＳＲＳ制御データが基地局１から対象通信端末２に対して送信されると、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（第７サブフレーム３０２）において、対象通信端末２は、ＳＲＳ制御データを正常に受信した旨を通知するための応答データを基地局１に送信する。応答データ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になるとＳＲＳの送信を停止する。
【００７２】
このように、基地局１が、対象通信端末２にＳＲＳの送信停止を指示する際には、対象通信端末２にＳＲＳ制御データを送信してから、対象通信端末２でのＳＲＳの送信が停止するまでに、ある程度の時間がかかることになる。
【００７３】
＜アレイ送信制御について＞
本実施の形態に係るアレイ送信制御では、ＳＲＳと、既知信号である後述の復調リファレンス信号（ＤＭＲＳ）とのどちらか一方に基づいて送信ウェイトが求められる。ＤＭＲＳは「ＤＲＳ」とも呼ばれる。
【００７４】
また、本実施の形態に係るアレイ送信制御では、通信部１３が対象通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う際には、当該使用下り無線リソースの周波数帯域で対象通信端末２が送信する既知信号（ＳＲＳあるいはＤＭＲＳ）に基づいて送信ウェイトが求められる。
【００７５】
また、本実施の形態に係るアレイ送信制御では、ヌルステアリング及びビームフォーミングが同時に行われる。通信部１３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同時に行う。
【００７６】
また、本実施の形態に係るアレイ送信制御では、送信ウェイトが、例えば、１つのＲＢごとに求められる。例えば、対象通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースの周波数帯域が４つのＲＢで構成されているとすると、対象通信端末２についてのアレイ送信制御では、当該４つのＲＢのそれぞれについて送信ウェイトが求められる。使用下り無線リソースの周波数帯域に含まれるある１つのＲＢ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、当該１つのＲＢで対象通信端末２が送信するＳＲＳを構成する複数の複素シンボルに基づいて受信ウェイトが複数回更新されて、更新終了後の受信ウェイトに基づいて送信ウェイトが求められる。
【００７７】
＜下り無線リソースとＳＲＳ用上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では、下り無線リソースとＳＲＳ用上り無線リソースとに関して、ＳＲＳに基づいたビームフォーミング及びヌルステアリングのための対応付けが定められている。各基地局１が、この対応付けに基づいて、ＳＲＳを送信する通信端末２に対して使用下り無線リソースを割り当てるとともにアレイ送信制御を行うことによって、各基地局１はビームフォーミング及びヌルステアリングを適切に行うことが可能となる。以後、この対応付けを「アレイ制御用リソース対応付け」と呼ぶ。以下に、アレイ制御用リソース対応付けについて説明する。
【００７８】
なお、以後、単位期間３６０に含まれる２つの下りサブフレーム３０２について、先の下りサブフレーム３０２を「第１下りサブフレーム３０２ａ」と呼び、後の下りサブフレーム３０２を「第２下りサブフレーム３０２ｂ」と呼ぶ。また、単位期間３６０に含まれる、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を含む部分については、下りサブフレーム３０２ではないが、便宜上、「第３下りサブフレーム３０２ｃ」と呼ぶ。以後、下りサブフレーム３０２には、この第３下りサブフレーム３０２ｃも含まれるものとする。また、説明の対象の単位期間３６０を「対象単位期間３６０」と呼ぶ。
【００７９】
図１１は、対象単位期間３６０Ｔでの下り無線リソースと、ＳＲＳ用上り無線リソースとの対応付けを説明するための図である。以下の説明は各単位期間３６０について言えることである。
【００８０】
本実施の形態では、対象単位期間３６０ＴにおいてＳＲＳ送信可能帯域４５０に含まれる周波数帯域を有する下り無線リソースは、対象単位期間３６０ＴでのＳＲＳ用上り無線リソースに対応付けられる。一方で、対象単位期間３６０ＴにおいてＳＲＳ送信可能帯域４５０に含まれない周波数帯域、つまりＳＲＳ送信不可帯域４６０に含まれる周波数帯域を有する下り無線リソースは、対象単位期間３６０Ｔよりも一つ前の単位期間３６０Ｔ−１でのＳＲＳ用上り無線リソースに対応付けられる。
【００８１】
具体的には、対象単位期間３６０Ｔの第１下りサブフレーム３０２ａのうち、ＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソース６００ａに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０Ｔの第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。つまり、対象単位期間３６０Ｔでの下り無線リソース６００ａに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０Ｔでの第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて、当該下り無線リソースの周波数帯域と同じ周波数帯域を有する上り無線リソースと対応付けられる。
【００８２】
対象単位期間３６０Ｔの第２下りサブフレーム３０２ｂのうち、ＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソース６００ｂに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０Ｔの第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。
【００８３】
対象単位期間３６０Ｔの第３下りサブフレーム３０２ｃのうち、ＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソース６００ｃに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０Ｔの第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。
【００８４】
これに対して、対象単位期間３６０Ｔの第１下りサブフレーム３０２ａのうち、ＳＲＳ送信不可帯域４６０を周波数方向に含む下り無線リソース６１０ａに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０Ｔよりも一つ前の単位期間３６０Ｔ−１の第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。
【００８５】
対象単位期間３６０Ｔの第２下りサブフレーム３０２ｂのうち、ＳＲＳ送信不可帯域４６０を周波数方向に含む下り無線リソース６１０ｂに含まれる下り無線リソースは、単位期間３６０Ｔ−１の第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。
【００８６】
対象単位期間３６０Ｔの第３下りサブフレーム３０２ｃのうち、ＳＲＳ送信不可帯域４６０を周波数方向に含む下り無線リソース６１０ｃに含まれる下り無線リソースは、単位期間３６０Ｔ−１の第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。
【００８７】
各基地局１では、以上のようなアレイ制御用リソース対応付けに基づいて、当該通信端末２に対して使用下り無線リソースが割り当てられるとともにアレイ送信制御が行われる。
【００８８】
具体的には、無線リソース割り当て部１２２は、各単位期間３６０について、当該単位期間３６０の下り無線リソースから通信端末２に対して使用下り無線リソースを割り当てる際には、当該使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースを用いて当該通信端末２がＳＲＳを送信しているような当該使用下り無線リソース（以後、「ＳＲＳ対応使用下り無線リソース」と呼ぶ）だけをできる限り割り当てるようにする。
【００８９】
ただし、単位期間３６０において通信端末２と下り通信を行う際に、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースだけでは足り無い場合には、無線リソース割り当て部１２２は、当該通信端末２に対して、それに対応付けられた上り無線リソースを用いて当該通信端末２がＳＲＳを送信していないような使用下り無線リソース（以後、「ＳＲＳ非対応使用下り無線リソース」と呼ぶ）を当該単位期間３６０の下り無線リソースから割り当てる。
【００９０】
また、各基地局１では、通信部１３は、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に割り当てられたＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２と下り通信を行う際には、当該ＳＲＳ対応使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースを用いて対象通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。
【００９１】
一方で、各基地局１では、通信部１３は、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に割り当てられたＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２と下り通信を行う際には、当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域で対象通信端末２が送信するＳＲＳあるいはＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。この点については後で詳細に説明する。
【００９２】
本通信システム１００では、各基地局１が通信端末２との下り通信にＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いることによって、各基地局１は適切にビームフォーミング及びヌルステアリングを行うことができる。以下にこの点について説明する。
【００９３】
図１２，１３は、基地局１ａとその周辺に位置する基地局１ｂがＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いることによって、基地局１ａ，１ｂのそれぞれにおいてビームフォーミング及びヌルステアリングが適切に行われる点を説明するための図である。図１２には、対象単位期間３６０における、基地局１ａ，１ｂでのＳＲＳ対応使用下り無線リソースの割り当て例が示されている。また図１３には、対象単位期間３６０における、基地局１ａ，１ｂでの送信指向性に関するビーム及びヌルが示されている。
【００９４】
図１２，１３の例では、対象単位期間３６０において、基地局１ａは、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａを用いて端末番号１の通信端末２と下り通信を行っており、基地局１ｂは、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａと同じＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂを用いて端末番号５の通信端末２と下り通信を行っている。したがって、基地局１ａが端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際に、その周辺に位置する基地局１ｂと下り通信する端末番号５の通信端末２に対して干渉を与える可能性がある。同様に、基地局１ｂが端末番号５の通信端末２と下り通信を行う際に、その周辺に位置する基地局１ａが下り通信する端末番号１の通信端末２に対して干渉を与える可能性がある。
【００９５】
また図１２，１３の例では、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａは、第１下りサブフレーム３０２ａにおける、対象単位期間３６０でのＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソースから、端末番号１の通信端末２に対して割り当てられている。同様に、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂは、第１下りサブフレーム３０２ａにおける、対象単位期間３６０でのＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソースから、端末番号５の通信端末２に対して割り当てられている。
【００９６】
基地局１ａはＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａを用いて下り通信を行う際には、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａに対応付けられた上り無線リソース、つまり、対象単位期間３６０での第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおける、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソース６６０ａを用いて端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。また、基地局１ｂはＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂを用いて下り通信を行う際には、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂに対応付けられた上り無線リソース、つまり、対象単位期間３６０での第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおける、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソース６６０ｂを用いて端末番号５の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。
【００９７】
このように、基地局１ａは、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａを用いて端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際には、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａの周波数帯域と一致する周波数帯域で端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行っている。したがって、図１３に示されるように、基地局１ａでの送信指向性に関するビーム７００ａは、通信対象の端末番号１の通信端末２に対して向くようになる。よって、基地局１ａでは適切にビームフォーミングが行われる。
【００９８】
同様に、基地局１ｂは、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂを用いて端末番号５の通信端末２と下り通信を行う際には、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂの周波数帯域と一致する周波数帯域で端末番号５の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行っている。したがって、基地局１ｂでの送信指向性に関するビーム７００ｂは、通信対象の端末番号５の通信端末２に対して向くようになる。よって、基地局１ｂでは適切にビームフォーミングが行われる。
【００９９】
また、本例のように、基地局１ａと、その周辺に位置する基地局１ｂとが、同じＳＲＳ対応使用上り無線リソースを用いて下り通信を行う際には、基地局１ａがアレイ送信制御を行う際に使用するＳＲＳの送信に使用される上り無線リソース６６０ａと、基地局１ｂがアレイ送信制御を行う際に使用するＳＲＳの送信に使用される上り無線リソース６６０ｂとは一致するようになる。したがって、基地局１ａが端末番号１の通信端末２から上り無線リソース６６０ａで受信するＳＲＳには、基地局１ｂが通信する端末番号５の通信端末２が送信するＳＲＳが干渉波成分として含まれるようになる。よって、基地局１ａが、上り無線リソース６６０ａにおいて端末番号１の通信端末２から受信するＳＲＳに基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａを用いて端末番号１の通信端末２に送信する送信信号に設定すると、図１３に示されるように、基地局１ａでの送信指向性に関するヌル７０１ａは、干渉を与えたくない、基地局１ｂと通信する端末番号５の通信端末２に対して向くようになる。よって、基地局１ａでは適切にヌルステアリングが行われる。
【０１００】
基地局１ｂ側から見れば、基地局１ｂが端末番号５の通信端末２から上り無線リソース６６０ｂで受信するＳＲＳには、基地局１ａが通信する端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳが干渉波成分として含まれるようになる。よって、基地局１ｂが、上り無線リソース６６０ｂにおいて端末番号５の通信端末２から受信するＳＲＳに基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂを用いて端末番号５の通信端末２に送信する送信信号に設定すると、図１３に示されるように、基地局１ｂでの送信指向性に関するヌル７０１ｂは、干渉を与えたくない、基地局１ａと通信する端末番号１の通信端末２に対して向くようになる。よって、基地局１ｂでは適切にヌルステアリングが行われる。
【０１０１】
このように、基地局１とその周辺に位置する周辺基地局１とが、同じＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う場合に、当該基地局１及び当該周辺基地局１のそれぞれにおいて適切にビームフォーミング及びヌルステアリングが行われるようになる。
【０１０２】
これに対して、基地局１が通信端末２との下り通信にＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いる場合には、ビームフォーミングは適切に行われることはあっても、ヌルステアリングを適切に行うことができない。
【０１０３】
基地局１が通信端末２との下り通信にＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いる場合であって、当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域と同じ周波数帯域で当該通信端末２が既知信号（ＳＲＳあるいはＤＭＲＳ）を送信している場合には、基地局１は当該既知信号に基づいてアレイ送信制御を行う。したがって、この場合には、基地局１のアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビームは当該通信端末２に向くようになって、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いる場合と同様にビームフォーミングを適切に行うことができる。
【０１０４】
一方で、基地局１とその周辺に位置する周辺基地局１とが同じ使用下り無線リソースを用いて下り通信する場合であって、基地局１ではＳＲＳ非対応使用下り無線リソースが使用されるとともに、当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域と同じ周波数帯域において基地局１での通信対象の通信端末２が既知信号（ＳＲＳあるいはＤＭＲＳ）を送信し、周辺基地局１ではＳＲＳ対応使用下り無線リソースが使用される場合には、上述の説明から理解できるように、基地局１がアレイ送信制御に使用する既知信号と、周辺基地局１がアレイ送信制御に使用するＳＲＳとは、互いに異なった上り無線リソースを用いて送信されることになる。よって、基地局１がアレイ送信制御に使用する既知信号には、周辺基地局１が通信する通信端末２からのＳＲＳは干渉波成分として含まれず、周辺基地局１がアレイ送信制御に使用するＳＲＳには、基地局１が通信する通信端末２からの既知信号は干渉波成分として含まれないことになる。よって、基地局１はアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルを、周辺基地局１が通信する通信端末２に向けることはできず、周辺基地局１はアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルを、基地局１が通信する通信端末２に向けることはできない。その結果、基地局１及び周辺基地局１のそれぞれにおいて適切にヌルステアリングを行うことができなくなる。
【０１０５】
このように、基地局１が通信端末２との下り通信にＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いる場合には、ヌルステアリングを適切に行うことができないことから、上述のように、各基地局１では、通信端末２に対してできる限りＳＲＳ対応使用下り無線リソースを割り当てるようにしている。
【０１０６】
＜ＤＭＲＳについて＞
本通信システム１００においては、データ送信に利用される上りサブフレーム３０２の一部が使用されて、ＤＭＲＳと呼ばれる既知信号が送信される。各基地局１では、ＳＲＳだけではなく、このＤＭＲＳをアレイ送信制御に使用することが可能である。ＤＭＲＳ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おり、上りサブフレーム３０２の各スロット３０３において、先頭から４つ目のシンボル期間３０４で送信される。
【０１０７】
対象通信端末２は、基地局１の無線リソース割り当て部１２２において、上りサブフレーム３０２から、使用上り無線リソースとして割り当てられた各リソースブロックの一部を用いてＤＭＲＳを送信する。図１４はその様子を示す図である。図１４には、１つの上りサブフレーム３０２が示されており、対象通信端末２に使用上り無線リソースとして割り当てられているリソースブロック８００（上りサブフレーム３０２における、ＳＲＳを送信することが可能な最後のシンボル期間３０４は除く）には右下がり斜線が示されている。図１４の例では、対象通信端末２には、使用上り無線リソースとして、４つのリソースブロック８００が割り当てられている。対象通信端末２は、使用上り無線リソースとして自身に割り当てられた各リソースブロック８００において、先頭から４つの目のシンボル期間３０４の複数のサブキャリアを用いてＤＭＲＳを送信する。図１４では、対象通信端末２に割り当てられたリソースブロック８００において、先頭から４つ目のシンボル期間３０４を含む部分には、右下がりの斜線と左下がりの斜線との両方が示されている。
【０１０８】
本実施の形態では、上りサブフレーム３０２に含まれる２つのスロット３０３において、例えば、先のスロット３０２で送信されるＤＭＲＳをアレイ送信制御に使用し、後のスロット３０２で送信されるＤＭＲＳはアレイ送信制御に使用しないものとする。
【０１０９】
＜ＳＲＳとＤＭＲＳの使い分けについて＞
各基地局１においては、通信部１３は、対象通信端末２と下り通信を行う際に、ＳＲＳ及びＤＭＲＳのどちらに基づいてアレイ送信制御を行うかを決定する。以下にアレイ送信制御に使用する既知信号の決定方法について説明する。
【０１１０】
上述のように、基地局１では、通信端末２との下り通信にＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いる場合には、ビームフォーミング及びヌルステアリングを適切に行うことが可能となる。つまり、通信部１３が、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に割り当てられたＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う場合に、当該ＳＲＳ使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースで対象通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う際には、ビームフォーミング及びヌルステアリングを適切に行うことが可能となる。したがって、本実施の形態では、通信部１３は、通信端末２との下り通信にＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いる場合には、当該下り通信でのアレイ送信制御にＳＲＳを使用することを決定する。つまり、通信部１３は、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う場合であって、当該使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースを用いて対象通信端末２がＳＲＳを送信する場合には、アレイ送信制御に当該ＳＲＳを使用することを決定する。
【０１１１】
これに対して、基地局１では、通信端末２との下り通信にＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いる場合であって、その下り通信でアレイ送信制御を行う場合には、ビームフォーミングを適切に行うことができても、ヌルステアリングを適切に行うことができない。一方で、基地局１が通信端末２と下り通信を行う場合にビームフォーミングを行う際には、当該下り通信のタイミングにできるだけ近いタイミングで当該通信端末２から送信される既知信号に基づいてアレイ送信制御を行うことが望ましい。これは、基地局１が対象通信端末２と下り通信する場合において、アレイ送信制御に使用する既知信号の受信タイミングから、当該既知信号に基づいてアレイ送信制御を行って下り通信を行うタイミングまでの期間が大きくなると、対象通信端末２の移動速度が大きいときには、当該期間において対象通信端末２が大きく移動することがあり、基地局１のアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビームを対象通信端末２に適切に向けることができないことがあるからである。
【０１１２】
そこで、本実施の形態では、通信部１３は、通信端末２とアレイ送信制御を行ってＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う場合には、当該下り通信のタイミングにできるだけ近いタイミングで受信する既知信号（ＳＲＳあるいはＤＭＲＳ）をアレイ送信制御に使用するものとする。つまり、通信部１３は、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースを用いてアレイ送信制御を行って下り通信を行う場合であって、当該使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースを用いて対象通信端末２がＳＲＳを送信していない場合には、当該下り通信のタイミングにできるだけ近いタイミングで受信する既知信号に基づいてアレイ送信制御を行う。
【０１１３】
図１５は基地局１での使用下り無線リソースの割り当て例を示す図である。図１５には、連続する４つの単位期間３６０ａ〜３６０ｄにおける各サブフレーム３０２が示されている。図１５の例では、基地局１は端末番号１の通信端末２と端末番号２の通信端末２と通信している。端末番号１及び２の通信端末２のそれぞれに対しては、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａから、２０ＲＢの使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられている。端末番号１の通信端末２に割り当てられる使用ＳＲＳ用上り無線リソースの周波数帯域は中ホッピングしており、端末番号２の通信端末２に対して割り当てられる使用ＳＲＳ用上り無線リソースの周波数帯域は端ホッピングしている。
【０１１４】
また図１５の例では、端末番号１の通信端末２に対してはＳＲＳ対応使用下り無線リソースだけが割り当てられており、端末番号２の通信端末２に対してはＳＲＳ対応使用下り無線リソースとＳＲＳ非対応使用下り無線リソースとが割り当てられている。図１５では、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースを斜線で、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを横線で示している。
【０１１５】
また図１５の例では、単位期間３６０ｃの先頭の上りサブフレーム３０２において、端末番号１の通信端末２が２０番〜２９番のＲＢでＤＭＲＳを送信し、端末番号２の通信端末２が０番〜１９番のＲＢでＤＭＲＳを送信している。また、単位期間３６０ｄの先頭の上りサブフレーム３０２において、端末番号２の通信端末２が２０番〜２９番のＲＢでＤＭＲＳを送信している。
【０１１６】
また図１５では、使用下り無線リソースと、当該使用下り無線リソースが用いられる下り通信が行われる際のアレイ送信制御で使用される既知信号（ＳＲＳあるいはＤＭＲＳ）との関係を矢印で示している。矢印の終点側には使用下り無線リソースが示され、矢印の始点側には、当該使用下り無線リソースが用いられる下り通信が行われる際のアレイ送信制御で使用される既知信号が示されている。
【０１１７】
図１５に示されるように、端末番号１の通信端末２については、単位期間３６０ａ〜３６０ｄのそれぞれにおいて、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースだけが割り当てられていることから、基地局１が端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際のアレイ送信制御では、常にＳＲＳが使用される。
【０１１８】
ここで、図１５の例では、単位期間３６０ｃにおいて基地局１が２０番〜２９番のＲＢを周波数方向に含むＳＲＳ対応使用下り無線リソース８５０ａを用いて端末番号１の通信端末２と下り通信を行う時間帯と、端末番号１の通信端末２がＳＲＳ対応使用下り無線リソース８５０ａに対応付けられた上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する時間帯（単位期間３６０ｃにおいて端末番号１の通信端末２が２０番〜２９番のＲＢを用いてＳＲＳを送信する時間帯）との間において、端末番号１の通信端末２は２０番〜２９番のＲＢを用いてＤＭＲＳを送信している。したがって、ビームフォーミングの性能だけを考慮すれば、単位期間３６０ｃにおいて基地局１がＳＲＳ対応使用下り無線リソース８５０ａを用いて端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際には、当該ＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行うことが望ましい。しかしながら、当該ＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行うと、ヌルステアリングを適切に行うことができない。本実施の形態では、ヌルステアリングの性能を優先させて、当該ＤＭＲＳではなく、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース８５０ａに対応付けられた上り無線リソースを用いて端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。なお、この点は、基地局１が端末番号２の通信端末２とＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いて下り通信する場合も同様である。
【０１１９】
端末番号２の通信端末２については、単位期間３６０ｃ，３６０ｄにおいて、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースが割り当てられている。具体的には、単位期間３６０ｃにおいては、端末番号２の通信端末２が単位期間３６０ｂではＳＲＳを送信している１０番〜１９番のＲＢを周波数方向に含むＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ａが、端末番号２の通信端末２に割り当てられている。単位期間３６０ｄにおいては、端末番号２の通信端末２がＳＲＳをまったく送信していない周波数帯域、つまり２０番〜２９番のＲＢを周波数方向に含むＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂと、端末番号２の通信端末２が単位期間３６０ｃではＳＲＳを送信している３０番〜３９番のＲＢを周波数方向に含むＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｃとが、端末番号２の通信端末２に割り当てられている。
【０１２０】
図１５に示されるように、基地局１がＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ａを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う時間帯と、端末番号２の通信端末２が単位期間３６０ｂにおいてＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ａの周波数帯域でＳＲＳを送信する時間帯との間においては、端末番号２の通信端末２は当該周波数帯域でＤＭＲＳを送信している。したがって、基地局１はＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ａを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う際には、当該ＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。これにより、基地局１は下り通信を行うタイミングに近いタイミングで受信する既知信号に基づいてアレイ送信制御を行うことができる。
【０１２１】
これに対して、本実施の形態とは異なり、アレイ送信制御にＤＭＲＳをまったく使用せずにＳＲＳだけを使用する場合には、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ａを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う際には、単位期間３６０ｂにおいて端末番号２の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行うことになる。この場合には、基地局１は下り通信を行うタイミングとは離れたタイミングで受信する既知信号に基づいてアレイ送信制御を行うことになる。図１６は、図１５の例のように使用下り無線リソースが端末番号１，２の通信端末２に対して割り当てられている場合において、ＳＲＳだけを使用してアレイ送信制御を行う様子を示している。図１６に示されている矢印の意味は図１５と同様である。
【０１２２】
本実施の形態では、基地局１は下り通信を行うタイミングに近いタイミングで受信する既知信号に基づいてアレイ送信制御を行うことができることから、通信端末２の移動速度が大きい場合であっても、当該通信端末２に向けて適切にビームを向けることができる。
【０１２３】
また、単位期間３６０ｄでのＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂの周波数帯域において、端末番号２の通信端末２は、ＳＲＳを送信していないものの、単位期間３６０ｄでＤＭＲＳを送信していることから、基地局１はＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う際には、当該ＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。
【０１２４】
これに対して、図１６に示されるように、アレイ送信制御にＳＲＳだけを使用する場合には、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂの周波数帯域では端末番号２の通信端末２はＳＲＳを送信していないことから、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂを用いて下り通信を行う際にはアレイ送信制御を行うことはできない。つまり、基地局１は、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂを用いて下り通信を行う際にはオムニ送信することになる。この場合には、基地局１からの送信信号が端末番号２の通信端末２に届きにくくなる。
【０１２５】
本実施の形態では、基地局１はＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂを用いて下り通信を行う際には、ＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行うことから、ビームを端末番号２の通信端末２に適切に向けることができる。よって、基地局１からの送信信号を端末番号２の通信端末２に確実に届けることができる。
【０１２６】
また、基地局１が単位期間３６０ｄでのＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｃを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う時間帯と、端末番号２の通信端末２が単位期間３６０ｃにおいてＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｃの周波数帯域でＳＲＳを送信する時間帯との間においては、端末番号２の通信端末２は当該周波数帯域でＤＭＲＳを送信していない。したがって、基地局１はＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｃを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う際には、端末番号２の通信端末２が単位期間３６０ｃにおいてＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｃの周波数帯域で送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。
【０１２７】
以上のように、本実施の形態では、通信部１３は、通信端末２に対して割り当てられた使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う場合であって、当該使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースを用いて当該通信端末２がＳＲＳを送信している場合には、当該ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行っている。これにより、適切なビームフォーミング及びヌルステアリングを行うことが可能となる。
【０１２８】
また、本実施の形態では、通信部１３が通信端末２と下り通信を行う場合には、当該下り通信のタイミングにできるだけ近いタイミングで当該通信端末２から送信される既知信号に基づいてアレイ送信制御を行っている。したがって、通信端末２の移動速度が大きい場合であっても、当該通信端末２に対してビームを適切に向けることができる。よって、適切なビームフォーミングを行うことができる。
【０１２９】
なお、上記の例では、ＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う場合であっても、ビームフォーミング及びヌルステアリングの両方を行っていたが、ビームフォーミングだけを行っても良い。基地局１がＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う場合にヌルステアリングを行ったとしても、その周辺に位置する周辺基地局１と通信する、干渉を与えたくない通信端末２に向けてヌルが向く可能性が低いことから、ビームフォーミングだけを行っても問題がない。また、ビームフォーミング及びヌルステアリングの両方を行った場合には、形成されるヌルの影響を受けてビームの利得が小さくなる傾向にある。したがって、ビームフォーミングだけを行う場合の方が、ビームの利得を大きくすることができ、基地局１からの送信信号を通信端末２に確実に届けることができる。
【０１３０】
また上記の例では、通信端末２に対して、使用上り無線リソースと使用下り無線リソースとを特に関連付けることなくそれらを割り当てていたが、無線リソース割り当て部１２２は、単位期間３６０の下り無線リソースから通信端末２に対してＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを割り当てる際には、当該通信端末２が当該単位期間３６０において当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域でＤＭＲＳを送信するように当該通信端末２に対して使用上り無線リソースを割り当てても良い。これにより、通信部１３は、単位期間３６０の下り無線リソースから通信端末２に割り当てられたＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いて当該通信端末２と下り通信を行う際には、当該単位期間３６０での当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域で必ずＤＭＲＳを当該通信端末２から受信することができる。よって、基地局１は、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う際には、当該下り通信のタイミングに近いタイミングで受信するＤＭＲＳに基づいて常にアレイ送信制御を行うことができ、適切なビームフォーミングを行うことができる。図１５の例では、単位期間３６０ｄでのＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｃを用いた下り通信では、単位期間３６０ｄよりも一つ前の単位期間３６０ｃで送信されるＳＲＳに基づいてアレイ送信制御が行われているが、単位期間３６０ｄで送信されるＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行うことが可能となる。
【０１３１】
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】
【０１３２】
１ 基地局
２ 通信端末
１３ 通信部
１１０ａ アンテナ
１２２ 無線リソース割り当て部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを用いて通信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等の通信システムの基地局においては、複数のアンテナで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。
【０００５】
一方で、基地局においては送信性能の向上が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、複数のアンテナでの送信指向性を制御して通信する基地局の送信性能を向上することが可能な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】
【０００７】
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における一の基地局であって、複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する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下り通信を行う際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てる無線リソース割り当て部とを備え、前記既知信号は、互いに異なった上り無線リソースを用いて通信端末から送信される第１及び第２既知信号を含み、前記通信システムでは、下り無線リソースと、通信端末において前記第１既知信号の送信に使用される上り無線リソースとに関して、前記第１既知信号に基づいたビームフォーミング及びヌルステアリングのための対応付けが定められており、前記通信部は、前記無線リソース割り当て部において通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う場合であって、当該下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信しておらず、当該下り無線リソースに対応付けられていない、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む非対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信している場合に、当該下り無線リソースの時間帯と、当該非対応上り無線リソースの時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信する際には、当該第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する。
【０００８】
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通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う場合であって、当該下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信する場合には、当該下り無線リソースの時間帯と、当該通信端末が前記対応上り無線リソースを用いて前記第１既知信号を送信する時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信するときであっても、当該第１既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する。
【０００９】
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通信端末に対して割り当てられる、当該通信端末が前記第１既知信号を送信しない周波数帯域を周波数方向に含む下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う場合に、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信する際には、当該第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する。
【００１０】
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２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する際には、ビームフォーミング及びヌルステアリングのうちビームフォーミングだけを行う。
【００１１】
また、本発明に係る通信方法は、複数の基地局を備える通信システムにおける一の基地局での通信端末との通信方法であって、（ａ）複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する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工程と、（ｂ）前記工程（ａ）において通信端末と下り通信を行う際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てる工程とを備え、前記既知信号は、互いに異なった上り無線リソースを用いて通信端末から送信される第１及び第２既知信号を含み、前記通信システムでは、下り無線リソースと、通信端末において前記第１既知信号の送信に使用される上り無線リソースとに関して、前記第１既知信号に基づいたビームフォーミング及びヌルステアリングのための対応付けが定められており、前記工程（ａ）では、前記工程（ｂ）において通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースが用いられて当該通信端末と下り通信が行われる場合であって、当該下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信しておらず、当該下り無線リソースに対応付けられていない、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む非対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信している場合に、当該下り無線リソースの時間帯と、当該非対応上り無線リソースの時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信する際には、当該第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性が制御される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基地局の送信性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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送信可能帯域が周波数ホッピングする様子を示す図である。
【図７】ＳＲＳ０とＳＲＳ１を示す図である。
【図８】複数のＳＲＳ用上り無線リソースを示す図である。
【図９】ＳＲＳの送信周波数帯域が周波数ホッピングする様子を示す図である。
【図１０】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１１】下り無線リソースとＳＲＳ用上り無線リソースとの対応付けを示す図である。
【図１２】実施の形態に係る基地局においてビームフォーミング及びヌルステアリングが適切に行われることを説明するための図である。
【図１３】実施の形態に係る基地局においてビームフォーミング及びヌルステアリングが適切に行われることを説明するための図である。
【図１４】上りサブフレームにおいてＤＭＲＳが送信される様子を示す図である。
【図１５】実施の形態に係る基地局での通信端末に対する使用ＳＲＳ用上り無線リソース及び使用下り無線リソースの割り当て例を示す図である。
【図１６】実施の形態に係る基地局での効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本実施の形態に係る通信システム１００の構成を示す図である。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。基地局１と通信端末２との通信には、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。
【００１５】
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が存在することがある。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
送信信号生成部１２０は、通信対象の通信端末２に送信する送信データを生成する。送信データには制御データ及びユーザデータが含まれる。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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（以後、「合成受信信号」と呼ぶ）を生成する。
【００２４】
受信データ取得部１２１は、受信ウェイト処理部１２４で生成された合成受信信号に対して、逆離散フーリエ変換や復調処理等を行って、当該合成受信信号に含まれる制御データ及びユーザデータを取得する。
【００２５】
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。
【００２６】
無線リソース割り当て部１２２は、データの下り通信を行う通信端末２を決定するとともに、当該通信端末２に対して、当該通信端末２とのデータの下り通信で使用する下り無線リソース（以後、「使用下り無線リソース」と呼ぶ）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に割り当てた使用下り無線リソースに基づいて、当該通信端末２に送信すべきデータを含む送信信号を生成するとともに、当該使用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に送信すべきデータを含む送信信号が、当該通信端末２に割り当てられた使用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に割り当てた使用下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データを含む送信信号を生成して出力する。これにより、通信端末２は、自装置宛てのデータの送信で使用される使用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データを適切に受信することができる。
【００２７】
また無線リソース割り当て部１２２は、データの上り通信を行う通信端末２を決定するとともに、当該通信端末２に対して、当該通信端末２とのデータの上り通信で使用する上り無線リソース（以後、「使用上り無線リソース」と呼ぶ）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に割り当てた使用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データを含む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へのデータの送信に使用する使用上り無線リソースを知ることができ、当該使用上り無線リソースを用いて基地局１にデータを無線送信する。
【００２８】
さらに無線リソース割り当て部１２２は、通信端末２が、既知信号である後述のサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信する際に使用する上り無線リソース（以後、「使用ＳＲＳ用上り無線リソース」と呼ぶ）を当該通信端末２に対して割り当てる。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に対して割り当てた使用ＳＲＳ用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データを含む送信信号を生成して出力する。これにより、当該通信端末２は、基地局１へのＳＲＳの送信に使用する使用ＳＲＳ用上り無線リソースを知ることができ、当該使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いて基地局１にＳＲＳを無線送信する。
【００２９】
＜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使用上り無線リソース、使用下り無線リソース及び使用ＳＲＳ用上り無線リソースを決定する。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。通信端末２は、上りサブフレーム３０２で基地局１にデータを送信し、基地局１は、下りサブフレーム３０２で通信端末２にデータを送信する。
【００３３】
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は、通信端末２に対して使用上り無線リソースを割り当てる場合、あるいは通信端末２に対して使用下り無線リソースを割り当てる場合には、時間方向においては連続する２つのリソースブロック単位、つまり１つのサブフレーム３０２単位で、周波数方向においては１つのリソースブロック単位で、当該通信端末２に対して使用上り無線リソースあるいは使用下り無線リソースを割り当てる。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において、ある通信端末２に対して周波数方向におい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。以後、説明の便宜上、「ＲＢ」と言えば、周波数方向と時間方向で特定される本来の意味のリソースブロックを示すのではなく、リソースブロックの周波数帯域だけを示すものとする。
【００３４】
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。
【００３５】
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。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。
【００３６】
例えば、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。本実施の形態に係る通信システム１００では、例えば、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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においてデータを通信端末２に送信する。また、各通信端末２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のうちのどちらか一方、あるいは両方において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の通信部１３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の送信指向性の制御を行うことが可能となっている。以後、アレイアンテナ１１０の送信指向性の制御を「アレイ送信制御」と呼ぶ。
【００４１】
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。つまり、通信端末２は、上りサブフレーム３０２において、最後のシンボル期間３０４を除く各シンボル期間３０４ではデータを送信可能であり、最後のシンボル期間３０４ではＳＲＳを送信可能である。アレイ送信制御には、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４で送信されるＳＲＳを使用することも可能であるが、本実施の形態では、上りパイロットタイムスロット３５２で送信されるＳＲＳを使用するものとする。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。また、通信端末２がＳＲＳを送信することが可能な上りパイロットタイムスロット３５２に含まれる前方のシンボル期間３０４及び後方のシンボル期間３０４を「第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａ」及び「第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂ」とそれぞれ呼ぶ。また、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａと第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂを特に区別する必要が無い場合には、それぞれを「ＳＲＳ用上り通信期間」と呼ぶ。
【００４２】
ここで、スペシャルサブフレーム３０２の第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａの先頭から、その次のスペシャルサブフレーム３０２の第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａの先頭までの期間を「単位期間３６０」と呼ぶ。通信端末２に対する使用下り無線リソース等の無線リソースの割り当ては、この単位期間３６０が基準となる。本通信システム１００では、単位期間３６０が繰り返し現れることになる。
【００４３】
本実施の形態では、基地局１と通信する各通信端末２は、無線リソース割り当て部１２２による使用ＳＲＳ用上り無線リソースの割り当てによって、例えば、１つの単位期間３６０ごとに少なくとも１回ＳＲＳを送信する。つまり、基地局１と通信する各通信端末２は、各単位期間３６０において、当該単位期間３６０に含まれる第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａ及び第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂのうちのどちらか一方、あるいは両方においてＳＲＳを送信する。単位期間３６０の長さは５ｍｓであることから、各通信端末２は、５ｍｓの間に２回、あるいは５ｍｓの倍数（１倍を含む）の期間内に１回、ＳＲＳを送信することになる。
【００４４】
＜ＳＲＳ送信可能帯域の周波数ホッピング＞
本通信システム１００では、通信端末２がＳＲＳの送信に使用可能な周波数帯域４５０（以後、「ＳＲＳ送信可能帯域４５０」と呼ぶ）が、１つの単位期間３６０ごとに周波数ホッピングするようになっている。図６はＳＲＳ送信可能帯域４５０が周波数ホッピングする様子を示す図である。
【００４５】
図６に示されるように、ＳＲＳ送信可能帯域４５０は、１つの単位期間３６０ごとに、システム帯域４００において高周波側及び低周波側に交互に寄せて配置されるようになっている。したがって、各単位期間３６０においては、システム帯域４００における高周波側端部あるいは低周波側端部がＳＲＳの送信に使用することができない帯域となっている。以後、この帯域を「ＳＲＳ送信不可帯域４６０」と呼ぶ。各基地局１は、ＳＲＳ送信不可帯域４６０に含まれる周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースを使用ＳＲＳ用上り無線リソースとして通信端末２に割り当てることはできない。
【００４６】
なお、ＳＲＳ送信不可帯域４６０は各基地局１において同一である。したがって、各単位期間３６０において、ある基地局１が通信端末２に対してＳＲＳの送信用として割り当てることができないＳＲＳ送信不可帯域４６０と、その基地局１の周辺に位置する周辺基地局１が通信端末２に対してＳＲＳの送信用として割り当てることができないＳＲＳ送信不可帯域４６０とは一致している。
【００４７】
本実施の形態のように、システム帯域幅が１０ＭＨｚの場合には、システム帯域４００には、５０個のＲＢが含まれる。この場合、ＳＲＳ送信可能帯域４５０の帯域幅は、４０個のＲＢ分の周波数帯域幅となり、ＳＲＳ送信不可帯域の帯域幅は１０個のＲＢ分の周波数帯域幅となる。以後、周波数方向に並ぶ５０個のＲＢに対して、周波数の低い方から順に０番から４９番までの番号を付与し、以下では、この番号を用いて通信システム１００の動作を説明することがある。また。ｘ個のＲＢ分の周波数帯域幅を「ｘＲＢ」と呼ぶ。
【００４８】
＜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、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａ及び第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂの少なくとも一方で送信する。
【００４９】
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。
【００５０】
図７は、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。
【００５１】
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ＳＲＳの送信に使用する周波数帯域での複数のサブキャリアの半分がＳＲＳの送信に使用される。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用上り通信期間において同じ周波数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用上り通信期間において同じ周波数帯域で送信されるＳＲＳ０及びＳＲＳ１を区別することができる。
【００５２】
ＬＴＥの規格上では、各通信端末２に、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａにおいてＳＲＳ１を送信させることは可能であるが、本実施の形態では、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａにおいて各通信端末２にＳＲＳ１を送信させないようになっている。
【００５３】
以後、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａと、ＳＲＳ送信可能帯域４５０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「第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ」と呼ぶ。また、第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂと、ＳＲＳ送信可能帯域４５０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「第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ」と呼ぶ。そして、第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂと、ＳＲＳ送信可能帯域４５０に含まれる、ＳＲＳ１の送信に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「第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃ」と呼ぶ。
【００５４】
図８は、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ及び第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃを示す図である。図８に示されるように、同一の単位期間３６０に含まれる、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ及び第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃ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。
【００５５】
また、ＬＴＥにおいては、ＳＲＳを構成する複数のＳＲＳ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１つをＳＲＳとして送信する。
【００５６】
このように、ＳＲＳについては、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、ＬＴＥの規格上では、最大で８つの通信端末２が送信するＳＲＳを多重することができるが、本実施の形態では、ＳＲＳの多重は行わないものとする。
【００５７】
＜ＳＲＳの送信周波数帯域の周波数ホッピング＞
本実施の形態に係る通信システム１００では、ＳＲＳの送信周波数帯域を、ＳＲＳ送信可能帯域４５０内において周波数ホッピングさせることができる。また、本通信システム１００では、ＳＲＳの送信周波数帯域幅は変更可能となっている。本通信システム１００では、ＳＲＳ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、例えば、４０ＲＢ、２０ＲＢ及び４ＲＢの３種類の帯域幅が定められている。
【００５８】
図９は、端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域４８０ａと端末番号２の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域４８０ｂとがＳＲＳ送信可能帯域４５０内で周波数ホッピングする様子の一例を示す図である。図９には連続する複数の単位期間３６０における各サブフレーム３０２が示されている。図９では横方向が時間方向を示し、縦方向が周波数方向を示している。また図９の一番左に示されている０〜４９の数字は、周波数方向に並ぶ５０個のＲＢの番号を示している。また図９に示される「ＳＰ」はスペシャルサブフレーム３０２を意味し、「Ｕｐ」は上りパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）３５２を意味し、「Ｄｗ」は下りパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）３５１を意味している。また、図９に示される「ＵＬ」及び「ＤＬ」は、上りサブフレーム３０２及び下りサブフレーム３０２をそれぞれ意味している。
【００５９】
図９の例では、端末番号１及び２の通信端末２のそれぞれは、各単位期間３６０において１回ＳＲＳを送信している。また、端末番号１及び２の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅のそれぞれは２０ＲＢに設定されている。図９の例では、端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域４８０ａと、端末番号２の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域４８０ｂとは、１つの単位期間３６０ごとに、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において低周波側及び高周波側に交互に寄せて配置されている。
【００６０】
より詳細には、送信周波数帯域４８０ａは、ＳＲＳ送信可能帯域４５０が高周波側に寄せて配置されている単位期間３６０では、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において低周波側に寄せて配置され、ＳＲＳ送信可能帯域４５０が低周波側に寄せて配置されている単位期間３６０では、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において高周波側に寄せて配置されている。これにより、送信周波数帯域４８０ａは、システム帯域の中央部における３０ＲＢの周波数帯域（１０番〜３９番のＲＢ）内において周波数ホッピングする。したがって、システム帯域の低周波側の１０ＲＢの端部及び高周波側の１０ＲＢの端部のそれぞれでは、端末番号１の通信端末２からＳＲＳが送信されない。このような周波数ホッピングを「中ホッピング」と呼ぶ。
【００６１】
これに対して、送信周波数帯域４８０ｂは、ＳＲＳ送信可能帯域４５０が高周波側に寄せて配置されている単位期間３６０では、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において高周波側に寄せて配置され、ＳＲＳ送信可能帯域４５０が低周波側に寄せて配置されている単位期間３６０では、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において低周波側に寄せて配置されている。これにより、送信周波数帯域４８０ｂは、システム帯域の低周波側及び高周波側に交互に寄せて配置される。したがって、システム帯域の中央部の１０ＲＢの周波数帯域（２０番〜２９番のＲＢ）では、端末番号２の通信端末２からＳＲＳが送信されない。このような周波数ホッピングを「端ホッピング」と呼ぶ。
【００６２】
本実施の形態に係る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についてのＳＲＳの送信態様を決定する。具体的には、無線リソース割り当て部１２２は、各通信端末２について、使用するＳＲＳ用上り通信期間、ＳＲＳパラメータｋTCの値、ＳＲＳの符号パターン、ＳＲＳの送信周波数帯域幅、ＳＲＳの送信周波数帯域の周波数ホッピングの態様などを決定する。これにより、基地局１が通信する各通信端末２に対して使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられる。
【００６３】
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に対して割り当てた使用ＳＲＳ用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データ、言い換えれば、無線リソース割り当て部１２２で決定された、当該通信端末２が送信するＳＲＳの送信態様を当該通信端末２に通知するための制御データ（以後、「ＳＲＳ制御データ」と呼ぶ）を含む送信信号を生成する。この送信信号は、下りサブフレーム３０２が使用されて通信部１３から当該通信端末２に送信される。これにより、各通信端末２にはＳＲＳ制御データが送信され、各通信端末２は、ＳＲＳを送信する際に使用する上り無線リソースを知ることができる。言い換えれば、各通信端末２は、自身が送信するＳＲＳの送信態様を知ることができる。各通信端末２は、基地局１から通知された使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する。
【００６４】
なお、ＳＲＳ制御データには、ＳＲＳの送信開始を指示するための送信開始データあるいはＳＲＳの送信停止を指示するための送信停止データも含められる。ＳＲＳを送信していない通信端末２が、送信開始データを含むＳＲＳ制御データを受信すると、当該ＳＲＳ制御データで通知される使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳの送信を開始する。また、ＳＲＳを送信している通信端末２が、送信停止データを含むＳＲＳ制御データを受信すると、ＳＲＳの送信を停止する。通信端末２がＳＲＳの送信に使用する上り無線リソースを変更する際には、新たな使用ＳＲＳ用上り無線リソースを通知するためのＳＲＳ制御データが当該通信端末２に通知される。ＳＲＳ制御データは、ＬＴＥでは、“RRCConnectionReconfiguration message”と呼ばれている。
【００６５】
＜ＳＲＳの送信を制御する際の通信システムでの一連の動作＞
次に、ある通信端末２がＳＲＳ制御データを受信してから、当該通信端末２が当該ＳＲＳ制御データによって通知される使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信するまでの通信システム１００での一連の動作について説明する。図１０は当該一連の動作を示す図である。以後、説明の対象の通信端末２を「対象通信端末２」と呼ぶ。
【００６６】
図１０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ＳＲＳ制御データを含む送信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（第７サブフレーム３０２）において、対象通信端末２は、ＳＲＳ制御データを正常に受信した旨を通知するための応答データを含む送信信号を基地局１に送信する。この応答データは“RRCConnectionReconfigurationComplete message”と呼ばれている。
【００６７】
応答データ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、受信したＳＲＳ制御データが示す使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いて、言い換えれば、当該ＳＲＳ制御データで通知される送信態様に基づいて、ＳＲＳを送信する。
【００６８】
なお、図１０の例では、（Ｎ−１）番目のＴＤＤフレーム３００で対象通信端末２が応答データを送信しているが、それよりも後のＴＤＤフレーム３００で対象通信端末２が応答データを送信することもある。
【００６９】
また、ＳＲＳを送信している通信端末２が、当該通信端末２に対して新たに割り当てられた使用ＳＲＳ用上り無線リソースを通知するためのＳＲＳ制御データを受信した場合には、当該ＳＲＳ制御データによって通知される新たな使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信するまでは（図１０の例では、（Ｎ−１）番目のＴＤＤフレーム３００の２つ目のスペシャルサブフレーム３０２まで）、それまでの使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することになる。
【００７０】
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ＳＲＳ制御データを送信すると、そのＴＤＤフレーム３００よりも少なくとも２つ後のＴＤＤフレーム３００以降において、対象通信端末２は、当該ＳＲＳ制御データに基づいたＳＲＳの送信を行うようになる。したがって、基地局１が、対象通信端末２にＳＲＳの送信開始を指示する際、あるいは対象通信端末２にＳＲＳの送信態様の変更を指示する際には、対象通信端末２にＳＲＳ制御データを送信してから、そのＳＲＳ制御データに基づいて対象通信端末２から送信されるＳＲＳを受信するまでに、ある程度の時間がかかることになる。
【００７１】
基地局１がＳＲＳを送信している通信端末２に対してＳＲＳの送信停止を指示する場合についても、通信システム１００は同様に動作する。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、送信停止データを含むＳＲＳ制御データが基地局１から対象通信端末２に対して送信されると、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（第７サブフレーム３０２）において、対象通信端末２は、ＳＲＳ制御データを正常に受信した旨を通知するための応答データを基地局１に送信する。応答データ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になるとＳＲＳの送信を停止する。
【００７２】
このように、基地局１が、対象通信端末２にＳＲＳの送信停止を指示する際には、対象通信端末２にＳＲＳ制御データを送信してから、対象通信端末２でのＳＲＳの送信が停止するまでに、ある程度の時間がかかることになる。
【００７３】
＜アレイ送信制御について＞
本実施の形態に係るアレイ送信制御では、ＳＲＳと、既知信号である後述の復調リファレンス信号（ＤＭＲＳ）とのどちらか一方に基づいて送信ウェイトが求められる。ＤＭＲＳは「ＤＲＳ」とも呼ばれる。
【００７４】
また、本実施の形態に係るアレイ送信制御では、通信部１３が対象通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う際には、当該使用下り無線リソースの周波数帯域で対象通信端末２が送信する既知信号（ＳＲＳあるいはＤＭＲＳ）に基づいて送信ウェイトが求められる。
【００７５】
また、本実施の形態に係るアレイ送信制御では、ヌルステアリング及びビームフォーミングが同時に行われる。通信部１３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同時に行う。
【００７６】
また、本実施の形態に係るアレイ送信制御では、送信ウェイトが、例えば、１つのＲＢごとに求められる。例えば、対象通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースの周波数帯域が４つのＲＢで構成されているとすると、対象通信端末２についてのアレイ送信制御では、当該４つのＲＢのそれぞれについて送信ウェイトが求められる。使用下り無線リソースの周波数帯域に含まれるある１つのＲＢ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、当該１つのＲＢで対象通信端末２が送信するＳＲＳを構成する複数の複素シンボルに基づいて受信ウェイトが複数回更新されて、更新終了後の受信ウェイトに基づいて送信ウェイトが求められる。
【００７７】
＜下り無線リソースとＳＲＳ用上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では、下り無線リソースとＳＲＳ用上り無線リソースとに関して、ＳＲＳに基づいたビームフォーミング及びヌルステアリングのための対応付けが定められている。各基地局１が、この対応付けに基づいて、ＳＲＳを送信する通信端末２に対して使用下り無線リソースを割り当てるとともにアレイ送信制御を行うことによって、各基地局１はビームフォーミング及びヌルステアリングを適切に行うことが可能となる。以後、この対応付けを「アレイ制御用リソース対応付け」と呼ぶ。以下に、アレイ制御用リソース対応付けについて説明する。
【００７８】
なお、以後、単位期間３６０に含まれる２つの下りサブフレーム３０２について、先の下りサブフレーム３０２を「第１下りサブフレーム３０２ａ」と呼び、後の下りサブフレーム３０２を「第２下りサブフレーム３０２ｂ」と呼ぶ。また、単位期間３６０に含まれる、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を含む部分については、下りサブフレーム３０２ではないが、便宜上、「第３下りサブフレーム３０２ｃ」と呼ぶ。以後、下りサブフレーム３０２には、この第３下りサブフレーム３０２ｃも含まれるものとする。また、説明の対象の単位期間３６０を「対象単位期間３６０」と呼ぶ。
【００７９】
図１１は、対象単位期間３６０Ｔでの下り無線リソースと、ＳＲＳ用上り無線リソースとの対応付けを説明するための図である。以下の説明は各単位期間３６０について言えることである。
【００８０】
本実施の形態では、対象単位期間３６０ＴにおいてＳＲＳ送信可能帯域４５０に含まれる周波数帯域を有する下り無線リソースは、対象単位期間３６０ＴでのＳＲＳ用上り無線リソースに対応付けられる。一方で、対象単位期間３６０ＴにおいてＳＲＳ送信可能帯域４５０に含まれない周波数帯域、つまりＳＲＳ送信不可帯域４６０に含まれる周波数帯域を有する下り無線リソースは、対象単位期間３６０Ｔよりも一つ前の単位期間３６０Ｔ−１でのＳＲＳ用上り無線リソースに対応付けられる。
【００８１】
具体的には、対象単位期間３６０Ｔの第１下りサブフレーム３０２ａのうち、ＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソース６００ａに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０Ｔの第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。つまり、対象単位期間３６０Ｔでの下り無線リソース６００ａに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０Ｔでの第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて、当該下り無線リソースの周波数帯域と同じ周波数帯域を有する上り無線リソースと対応付けられる。
【００８２】
対象単位期間３６０Ｔの第２下りサブフレーム３０２ｂのうち、ＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソース６００ｂに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０Ｔの第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。
【００８３】
対象単位期間３６０Ｔの第３下りサブフレーム３０２ｃのうち、ＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソース６００ｃに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０Ｔの第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。
【００８４】
これに対して、対象単位期間３６０Ｔの第１下りサブフレーム３０２ａのうち、ＳＲＳ送信不可帯域４６０を周波数方向に含む下り無線リソース６１０ａに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０Ｔよりも一つ前の単位期間３６０Ｔ−１の第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。
【００８５】
対象単位期間３６０Ｔの第２下りサブフレーム３０２ｂのうち、ＳＲＳ送信不可帯域４６０を周波数方向に含む下り無線リソース６１０ｂに含まれる下り無線リソースは、単位期間３６０Ｔ−１の第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。
【００８６】
対象単位期間３６０Ｔの第３下りサブフレーム３０２ｃのうち、ＳＲＳ送信不可帯域４６０を周波数方向に含む下り無線リソース６１０ｃに含まれる下り無線リソースは、単位期間３６０Ｔ−１の第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。
【００８７】
各基地局１では、以上のようなアレイ制御用リソース対応付けに基づいて、当該通信端末２に対して使用下り無線リソースが割り当てられるとともにアレイ送信制御が行われる。
【００８８】
具体的には、無線リソース割り当て部１２２は、各単位期間３６０について、当該単位期間３６０の下り無線リソースから通信端末２に対して使用下り無線リソースを割り当てる際には、当該使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースを用いて当該通信端末２がＳＲＳを送信しているような当該使用下り無線リソース（以後、「ＳＲＳ対応使用下り無線リソース」と呼ぶ）だけをできる限り割り当てるようにする。
【００８９】
ただし、単位期間３６０において通信端末２と下り通信を行う際に、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースだけでは足り無い場合には、無線リソース割り当て部１２２は、当該通信端末２に対して、それに対応付けられた上り無線リソースを用いて当該通信端末２がＳＲＳを送信していないような使用下り無線リソース（以後、「ＳＲＳ非対応使用下り無線リソース」と呼ぶ）を当該単位期間３６０の下り無線リソースから割り当てる。
【００９０】
また、各基地局１では、通信部１３は、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に割り当てられたＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２と下り通信を行う際には、当該ＳＲＳ対応使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースを用いて対象通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。
【００９１】
一方で、各基地局１では、通信部１３は、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に割り当てられたＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２と下り通信を行う際には、当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域で対象通信端末２が送信するＳＲＳあるいはＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。この点については後で詳細に説明する。
【００９２】
本通信システム１００では、各基地局１が通信端末２との下り通信にＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いることによって、各基地局１は適切にビームフォーミング及びヌルステアリングを行うことができる。以下にこの点について説明する。
【００９３】
図１２，１３は、基地局１ａとその周辺に位置する基地局１ｂがＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いることによって、基地局１ａ，１ｂのそれぞれにおいてビームフォーミング及びヌルステアリングが適切に行われる点を説明するための図である。図１２には、対象単位期間３６０における、基地局１ａ，１ｂでのＳＲＳ対応使用下り無線リソースの割り当て例が示されている。また図１３には、対象単位期間３６０における、基地局１ａ，１ｂでの送信指向性に関するビーム及びヌルが示されている。
【００９４】
図１２，１３の例では、対象単位期間３６０において、基地局１ａは、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａを用いて端末番号１の通信端末２と下り通信を行っており、基地局１ｂは、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａと同じＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂを用いて端末番号５の通信端末２と下り通信を行っている。したがって、基地局１ａが端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際に、その周辺に位置する基地局１ｂと下り通信する端末番号５の通信端末２に対して干渉を与える可能性がある。同様に、基地局１ｂが端末番号５の通信端末２と下り通信を行う際に、その周辺に位置する基地局１ａが下り通信する端末番号１の通信端末２に対して干渉を与える可能性がある。
【００９５】
また図１２，１３の例では、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａは、第１下りサブフレーム３０２ａにおける、対象単位期間３６０でのＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソースから、端末番号１の通信端末２に対して割り当てられている。同様に、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂは、第１下りサブフレーム３０２ａにおける、対象単位期間３６０でのＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソースから、端末番号５の通信端末２に対して割り当てられている。
【００９６】
基地局１ａはＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａを用いて下り通信を行う際には、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａに対応付けられた上り無線リソース、つまり、対象単位期間３６０での第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおける、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソース６６０ａを用いて端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。また、基地局１ｂはＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂを用いて下り通信を行う際には、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂに対応付けられた上り無線リソース、つまり、対象単位期間３６０での第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおける、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソース６６０ｂを用いて端末番号５の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。
【００９７】
このように、基地局１ａは、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａを用いて端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際には、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａの周波数帯域と一致する周波数帯域で端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行っている。したがって、図１３に示されるように、基地局１ａでの送信指向性に関するビーム７００ａは、通信対象の端末番号１の通信端末２に対して向くようになる。よって、基地局１ａでは適切にビームフォーミングが行われる。
【００９８】
同様に、基地局１ｂは、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂを用いて端末番号５の通信端末２と下り通信を行う際には、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂの周波数帯域と一致する周波数帯域で端末番号５の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行っている。したがって、基地局１ｂでの送信指向性に関するビーム７００ｂは、通信対象の端末番号５の通信端末２に対して向くようになる。よって、基地局１ｂでは適切にビームフォーミングが行われる。
【００９９】
また、本例のように、基地局１ａと、その周辺に位置する基地局１ｂとが、同じＳＲＳ対応使用上り無線リソースを用いて下り通信を行う際には、基地局１ａがアレイ送信制御を行う際に使用するＳＲＳの送信に使用される上り無線リソース６６０ａと、基地局１ｂがアレイ送信制御を行う際に使用するＳＲＳの送信に使用される上り無線リソース６６０ｂとは一致するようになる。したがって、基地局１ａが端末番号１の通信端末２から上り無線リソース６６０ａで受信するＳＲＳには、基地局１ｂが通信する端末番号５の通信端末２が送信するＳＲＳが干渉波成分として含まれるようになる。よって、基地局１ａが、上り無線リソース６６０ａにおいて端末番号１の通信端末２から受信するＳＲＳに基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａを用いて端末番号１の通信端末２に送信する送信信号に設定すると、図１３に示されるように、基地局１ａでの送信指向性に関するヌル７０１ａは、干渉を与えたくない、基地局１ｂと通信する端末番号５の通信端末２に対して向くようになる。よって、基地局１ａでは適切にヌルステアリングが行われる。
【０１００】
基地局１ｂ側から見れば、基地局１ｂが端末番号５の通信端末２から上り無線リソース６６０ｂで受信するＳＲＳには、基地局１ａが通信する端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳが干渉波成分として含まれるようになる。よって、基地局１ｂが、上り無線リソース６６０ｂにおいて端末番号５の通信端末２から受信するＳＲＳに基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂを用いて端末番号５の通信端末２に送信する送信信号に設定すると、図１３に示されるように、基地局１ｂでの送信指向性に関するヌル７０１ｂは、干渉を与えたくない、基地局１ａと通信する端末番号１の通信端末２に対して向くようになる。よって、基地局１ｂでは適切にヌルステアリングが行われる。
【０１０１】
このように、基地局１とその周辺に位置する周辺基地局１とが、同じＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う場合に、当該基地局１及び当該周辺基地局１のそれぞれにおいて適切にビームフォーミング及びヌルステアリングが行われるようになる。
【０１０２】
これに対して、基地局１が通信端末２との下り通信にＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いる場合には、ビームフォーミングは適切に行われることはあっても、ヌルステアリングを適切に行うことができない。
【０１０３】
基地局１が通信端末２との下り通信にＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いる場合であって、当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域と同じ周波数帯域で当該通信端末２が既知信号（ＳＲＳあるいはＤＭＲＳ）を送信している場合には、基地局１は当該既知信号に基づいてアレイ送信制御を行う。したがって、この場合には、基地局１のアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビームは当該通信端末２に向くようになって、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いる場合と同様にビームフォーミングを適切に行うことができる。
【０１０４】
一方で、基地局１とその周辺に位置する周辺基地局１とが同じ使用下り無線リソースを用いて下り通信する場合であって、基地局１ではＳＲＳ非対応使用下り無線リソースが使用されるとともに、当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域と同じ周波数帯域において基地局１での通信対象の通信端末２が既知信号（ＳＲＳあるいはＤＭＲＳ）を送信し、周辺基地局１ではＳＲＳ対応使用下り無線リソースが使用される場合には、上述の説明から理解できるように、基地局１がアレイ送信制御に使用する既知信号と、周辺基地局１がアレイ送信制御に使用するＳＲＳとは、互いに異なった上り無線リソースを用いて送信されることになる。よって、基地局１がアレイ送信制御に使用する既知信号には、周辺基地局１が通信する通信端末２からのＳＲＳは干渉波成分として含まれず、周辺基地局１がアレイ送信制御に使用するＳＲＳには、基地局１が通信する通信端末２からの既知信号は干渉波成分として含まれないことになる。よって、基地局１はアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルを、周辺基地局１が通信する通信端末２に向けることはできず、周辺基地局１はアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルを、基地局１が通信する通信端末２に向けることはできない。その結果、基地局１及び周辺基地局１のそれぞれにおいて適切にヌルステアリングを行うことができなくなる。
【０１０５】
このように、基地局１が通信端末２との下り通信にＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いる場合には、ヌルステアリングを適切に行うことができないことから、上述のように、各基地局１では、通信端末２に対してできる限りＳＲＳ対応使用下り無線リソースを割り当てるようにしている。
【０１０６】
＜ＤＭＲＳについて＞
本通信システム１００においては、データ送信に利用される上りサブフレーム３０２の一部が使用されて、ＤＭＲＳと呼ばれる既知信号が送信される。各基地局１では、ＳＲＳだけではなく、このＤＭＲＳをアレイ送信制御に使用することが可能である。ＤＭＲＳ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おり、上りサブフレーム３０２の各スロット３０３において、先頭から４つ目のシンボル期間３０４で送信される。
【０１０７】
対象通信端末２は、基地局１の無線リソース割り当て部１２２において、上りサブフレーム３０２から、使用上り無線リソースとして割り当てられた各リソースブロックの一部を用いてＤＭＲＳを送信する。図１４はその様子を示す図である。図１４には、１つの上りサブフレーム３０２が示されており、対象通信端末２に使用上り無線リソースとして割り当てられているリソースブロック８００（上りサブフレーム３０２における、ＳＲＳを送信することが可能な最後のシンボル期間３０４は除く）には右下がり斜線が示されている。図１４の例では、対象通信端末２には、使用上り無線リソースとして、４つのリソースブロック８００が割り当てられている。対象通信端末２は、使用上り無線リソースとして自身に割り当てられた各リソースブロック８００において、先頭から４つの目のシンボル期間３０４の複数のサブキャリアを用いてＤＭＲＳを送信する。図１４では、対象通信端末２に割り当てられたリソースブロック８００において、先頭から４つ目のシンボル期間３０４を含む部分には、右下がりの斜線と左下がりの斜線との両方が示されている。
【０１０８】
本実施の形態では、上りサブフレーム３０２に含まれる２つのスロット３０３において、例えば、先のスロット３０２で送信されるＤＭＲＳをアレイ送信制御に使用し、後のスロット３０２で送信されるＤＭＲＳはアレイ送信制御に使用しないものとする。
【０１０９】
＜ＳＲＳとＤＭＲＳの使い分けについて＞
各基地局１においては、通信部１３は、対象通信端末２と下り通信を行う際に、ＳＲＳ及びＤＭＲＳのどちらに基づいてアレイ送信制御を行うかを決定する。以下にアレイ送信制御に使用する既知信号の決定方法について説明する。
【０１１０】
上述のように、基地局１では、通信端末２との下り通信にＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いる場合には、ビームフォーミング及びヌルステアリングを適切に行うことが可能となる。つまり、通信部１３が、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に割り当てられたＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う場合に、当該ＳＲＳ使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースで対象通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う際には、ビームフォーミング及びヌルステアリングを適切に行うことが可能となる。したがって、本実施の形態では、通信部１３は、通信端末２との下り通信にＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いる場合には、当該下り通信でのアレイ送信制御にＳＲＳを使用することを決定する。つまり、通信部１３は、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う場合であって、当該使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースを用いて対象通信端末２がＳＲＳを送信する場合には、アレイ送信制御に当該ＳＲＳを使用することを決定する。
【０１１１】
これに対して、基地局１では、通信端末２との下り通信にＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いる場合であって、その下り通信でアレイ送信制御を行う場合には、ビームフォーミングを適切に行うことができても、ヌルステアリングを適切に行うことができない。一方で、基地局１が通信端末２と下り通信を行う場合にビームフォーミングを行う際には、当該下り通信のタイミングにできるだけ近いタイミングで当該通信端末２から送信される既知信号に基づいてアレイ送信制御を行うことが望ましい。これは、基地局１が対象通信端末２と下り通信する場合において、アレイ送信制御に使用する既知信号の受信タイミングから、当該既知信号に基づいてアレイ送信制御を行って下り通信を行うタイミングまでの期間が大きくなると、対象通信端末２の移動速度が大きいときには、当該期間において対象通信端末２が大きく移動することがあり、基地局１のアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビームを対象通信端末２に適切に向けることができないことがあるからである。
【０１１２】
そこで、本実施の形態では、通信部１３は、通信端末２とアレイ送信制御を行ってＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う場合には、当該下り通信のタイミングにできるだけ近いタイミングで受信する既知信号（ＳＲＳあるいはＤＭＲＳ）をアレイ送信制御に使用するものとする。つまり、通信部１３は、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースを用いてアレイ送信制御を行って下り通信を行う場合であって、当該使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースを用いて対象通信端末２がＳＲＳを送信していない場合には、当該下り通信のタイミングにできるだけ近いタイミングで受信する既知信号に基づいてアレイ送信制御を行う。
【０１１３】
図１５は基地局１での使用下り無線リソースの割り当て例を示す図である。図１５には、連続する４つの単位期間３６０ａ〜３６０ｄにおける各サブフレーム３０２が示されている。図１５の例では、基地局１は端末番号１の通信端末２と端末番号２の通信端末２と通信している。端末番号１及び２の通信端末２のそれぞれに対しては、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａから、２０ＲＢの使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられている。端末番号１の通信端末２に割り当てられる使用ＳＲＳ用上り無線リソースの周波数帯域は中ホッピングしており、端末番号２の通信端末２に対して割り当てられる使用ＳＲＳ用上り無線リソースの周波数帯域は端ホッピングしている。
【０１１４】
また図１５の例では、端末番号１の通信端末２に対してはＳＲＳ対応使用下り無線リソースだけが割り当てられており、端末番号２の通信端末２に対してはＳＲＳ対応使用下り無線リソースとＳＲＳ非対応使用下り無線リソースとが割り当てられている。図１５では、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースを斜線で、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを横線で示している。
【０１１５】
また図１５の例では、単位期間３６０ｃの先頭の上りサブフレーム３０２において、端末番号１の通信端末２が２０番〜２９番のＲＢでＤＭＲＳを送信し、端末番号２の通信端末２が０番〜１９番のＲＢでＤＭＲＳを送信している。また、単位期間３６０ｄの先頭の上りサブフレーム３０２において、端末番号２の通信端末２が２０番〜２９番のＲＢでＤＭＲＳを送信している。
【０１１６】
また図１５では、使用下り無線リソースと、当該使用下り無線リソースが用いられる下り通信が行われる際のアレイ送信制御で使用される既知信号（ＳＲＳあるいはＤＭＲＳ）との関係を矢印で示している。矢印の終点側には使用下り無線リソースが示され、矢印の始点側には、当該使用下り無線リソースが用いられる下り通信が行われる際のアレイ送信制御で使用される既知信号が示されている。
【０１１７】
図１５に示されるように、端末番号１の通信端末２については、単位期間３６０ａ〜３６０ｄのそれぞれにおいて、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースだけが割り当てられていることから、基地局１が端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際のアレイ送信制御では、常にＳＲＳが使用される。
【０１１８】
ここで、図１５の例では、単位期間３６０ｃにおいて基地局１が２０番〜２９番のＲＢを周波数方向に含むＳＲＳ対応使用下り無線リソース８５０ａを用いて端末番号１の通信端末２と下り通信を行う時間帯と、端末番号１の通信端末２がＳＲＳ対応使用下り無線リソース８５０ａに対応付けられた上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する時間帯（単位期間３６０ｃにおいて端末番号１の通信端末２が２０番〜２９番のＲＢを用いてＳＲＳを送信する時間帯）との間において、端末番号１の通信端末２は２０番〜２９番のＲＢを用いてＤＭＲＳを送信している。したがって、ビームフォーミングの性能だけを考慮すれば、単位期間３６０ｃにおいて基地局１がＳＲＳ対応使用下り無線リソース８５０ａを用いて端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際には、当該ＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行うことが望ましい。しかしながら、当該ＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行うと、ヌルステアリングを適切に行うことができない。本実施の形態では、ヌルステアリングの性能を優先させて、当該ＤＭＲＳではなく、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース８５０ａに対応付けられた上り無線リソースを用いて端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。なお、この点は、基地局１が端末番号２の通信端末２とＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いて下り通信する場合も同様である。
【０１１９】
端末番号２の通信端末２については、単位期間３６０ｃ，３６０ｄにおいて、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースが割り当てられている。具体的には、単位期間３６０ｃにおいては、端末番号２の通信端末２が単位期間３６０ｂではＳＲＳを送信している１０番〜１９番のＲＢを周波数方向に含むＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ａが、端末番号２の通信端末２に割り当てられている。単位期間３６０ｄにおいては、端末番号２の通信端末２がＳＲＳをまったく送信していない周波数帯域、つまり２０番〜２９番のＲＢを周波数方向に含むＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂと、端末番号２の通信端末２が単位期間３６０ｃではＳＲＳを送信している３０番〜３９番のＲＢを周波数方向に含むＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｃとが、端末番号２の通信端末２に割り当てられている。
【０１２０】
図１５に示されるように、基地局１がＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ａを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う時間帯と、端末番号２の通信端末２が単位期間３６０ｂにおいてＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ａの周波数帯域でＳＲＳを送信する時間帯との間においては、端末番号２の通信端末２は当該周波数帯域でＤＭＲＳを送信している。したがって、基地局１はＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ａを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う際には、当該ＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。これにより、基地局１は下り通信を行うタイミングに近いタイミングで受信する既知信号に基づいてアレイ送信制御を行うことができる。
【０１２１】
これに対して、本実施の形態とは異なり、アレイ送信制御にＤＭＲＳをまったく使用せずにＳＲＳだけを使用する場合には、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ａを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う際には、単位期間３６０ｂにおいて端末番号２の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行うことになる。この場合には、基地局１は下り通信を行うタイミングとは離れたタイミングで受信する既知信号に基づいてアレイ送信制御を行うことになる。図１６は、図１５の例のように使用下り無線リソースが端末番号１，２の通信端末２に対して割り当てられている場合において、ＳＲＳだけを使用してアレイ送信制御を行う様子を示している。図１６に示されている矢印の意味は図１５と同様である。
【０１２２】
本実施の形態では、基地局１は下り通信を行うタイミングに近いタイミングで受信する既知信号に基づいてアレイ送信制御を行うことができることから、通信端末２の移動速度が大きい場合であっても、当該通信端末２に向けて適切にビームを向けることができる。
【０１２３】
また、単位期間３６０ｄでのＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂの周波数帯域において、端末番号２の通信端末２は、ＳＲＳを送信していないものの、単位期間３６０ｄでＤＭＲＳを送信していることから、基地局１はＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う際には、当該ＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。
【０１２４】
これに対して、図１６に示されるように、アレイ送信制御にＳＲＳだけを使用する場合には、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂの周波数帯域では端末番号２の通信端末２はＳＲＳを送信していないことから、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂを用いて下り通信を行う際にはアレイ送信制御を行うことはできない。つまり、基地局１は、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂを用いて下り通信を行う際にはオムニ送信することになる。この場合には、基地局１からの送信信号が端末番号２の通信端末２に届きにくくなる。
【０１２５】
本実施の形態では、基地局１はＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂを用いて下り通信を行う際には、ＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行うことから、ビームを端末番号２の通信端末２に適切に向けることができる。よって、基地局１からの送信信号を端末番号２の通信端末２に確実に届けることができる。
【０１２６】
また、基地局１が単位期間３６０ｄでのＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｃを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う時間帯と、端末番号２の通信端末２が単位期間３６０ｃにおいてＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｃの周波数帯域でＳＲＳを送信する時間帯との間においては、端末番号２の通信端末２は当該周波数帯域でＤＭＲＳを送信していない。したがって、基地局１はＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｃを用いて端末番号２の通信端末２と下り通信を行う際には、端末番号２の通信端末２が単位期間３６０ｃにおいてＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｃの周波数帯域で送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。
【０１２７】
以上のように、本実施の形態では、通信部１３は、通信端末２に対して割り当てられた使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う場合であって、当該使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースを用いて当該通信端末２がＳＲＳを送信している場合には、当該ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行っている。これにより、適切なビームフォーミング及びヌルステアリングを行うことが可能となる。
【０１２８】
また、本実施の形態では、通信部１３が通信端末２と下り通信を行う場合には、当該下り通信のタイミングにできるだけ近いタイミングで当該通信端末２から送信される既知信号に基づいてアレイ送信制御を行っている。したがって、通信端末２の移動速度が大きい場合であっても、当該通信端末２に対してビームを適切に向けることができる。よって、適切なビームフォーミングを行うことができる。
【０１２９】
なお、上記の例では、ＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う場合であっても、ビームフォーミング及びヌルステアリングの両方を行っていたが、ビームフォーミングだけを行っても良い。基地局１がＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う場合にヌルステアリングを行ったとしても、その周辺に位置する周辺基地局１と通信する、干渉を与えたくない通信端末２に向けてヌルが向く可能性が低いことから、ビームフォーミングだけを行っても問題がない。また、ビームフォーミング及びヌルステアリングの両方を行った場合には、形成されるヌルの影響を受けてビームの利得が小さくなる傾向にある。したがって、ビームフォーミングだけを行う場合の方が、ビームの利得を大きくすることができ、基地局１からの送信信号を通信端末２に確実に届けることができる。
【０１３０】
また上記の例では、通信端末２に対して、使用上り無線リソースと使用下り無線リソースとを特に関連付けることなくそれらを割り当てていたが、無線リソース割り当て部１２２は、単位期間３６０の下り無線リソースから通信端末２に対してＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを割り当てる際には、当該通信端末２が当該単位期間３６０において当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域でＤＭＲＳを送信するように当該通信端末２に対して使用上り無線リソースを割り当てても良い。これにより、通信部１３は、単位期間３６０の下り無線リソースから通信端末２に割り当てられたＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いて当該通信端末２と下り通信を行う際には、当該単位期間３６０での当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域で必ずＤＭＲＳを当該通信端末２から受信することができる。よって、基地局１は、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う際には、当該下り通信のタイミングに近いタイミングで受信するＤＭＲＳに基づいて常にアレイ送信制御を行うことができ、適切なビームフォーミングを行うことができる。図１５の例では、単位期間３６０ｄでのＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｃを用いた下り通信では、単位期間３６０ｄよりも一つ前の単位期間３６０ｃで送信されるＳＲＳに基づいてアレイ送信制御が行われているが、単位期間３６０ｄで送信されるＤＭＲＳに基づいてアレイ送信制御を行うことが可能となる。
【０１３１】
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】
【０１３２】
１ 基地局
２ 通信端末
１３ 通信部
１１０ａ アンテナ
１２２ 無線リソース割り当て部
【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における一の基地局であって、
複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する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下り通信を行う際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てる無線リソース割り当て部と
を備え、
前記既知信号は、互いに異なった上り無線リソースを用いて通信端末から送信される第１及び第２既知信号を含み、
前記通信システムでは、下り無線リソースと、通信端末において前記第１既知信号の送信に使用される上り無線リソースとに関して、前記第１既知信号に基づいたビームフォーミング及びヌルステアリングのための対応付けが定められており、
前記通信部は、
前記無線リソース割り当て部において通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う場合であって、当該下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信しておらず、当該下り無線リソースに対応付けられていない、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む非対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信している場合に、
当該下り無線リソースの時間帯と、当該非対応上り無線リソースの時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信する際には、当該第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する、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、
前記無線リソース割り当て部において通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う場合であって、当該下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信する場合には、
当該下り無線リソースの時間帯と、当該通信端末が前記対応上り無線リソースを用いて前記第１既知信号を送信する時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信するときであっても、当該第１既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する、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、
前記通信部は、前記無線リソース割り当て部において通信端末に対して割り当てられる、当該通信端末が前記第１既知信号を送信しない周波数帯域を周波数方向に含む下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う場合に、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信する際には、当該第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する、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、
前記通信部は、前記第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する際には、ビームフォーミング及びヌルステアリングのうちビームフォーミングだけを行う、基地局。
【請求項５】
複数の基地局を備える通信システムにおける一の基地局での通信端末との通信方法であって、
（ａ）複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する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工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）において通信端末と下り通信を行う際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てる工程と
を備え、
前記既知信号は、互いに異なった上り無線リソースを用いて通信端末から送信される第１及び第２既知信号を含み、
前記通信システムでは、下り無線リソースと、通信端末において前記第１既知信号の送信に使用される上り無線リソースとに関して、前記第１既知信号に基づいたビームフォーミング及びヌルステアリングのための対応付けが定められており、
前記工程（ａ）では、
前記工程（ｂ）において通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースが用いられて当該通信端末と下り通信が行われる場合であって、当該下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信しておらず、当該下り無線リソースに対応付けられていない、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む非対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信している場合に、
当該下り無線リソースの時間帯と、当該非対応上り無線リソースの時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信する際には、当該第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性が制御される、通信方法。
【請求項１】
複数の基地局を備える通信システムにおける一の基地局であって、
複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する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下り通信を行う際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てる無線リソース割り当て部と
を備え、
前記既知信号は、互いに異なった上り無線リソースを用いて通信端末から送信される第１及び第２既知信号を含み、
前記通信システムでは、下り無線リソースと、通信端末において前記第１既知信号の送信に使用される上り無線リソースとに関して、前記第１既知信号に基づいたビームフォーミング及びヌルステアリングのための対応付けが定められており、
前記通信部は、
前記無線リソース割り当て部において通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う場合であって、当該下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信しておらず、当該下り無線リソースに対応付けられていない、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む非対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信している場合に、
当該下り無線リソースの時間帯と、当該非対応上り無線リソースの時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信する際には、当該第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する、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、
前記無線リソース割り当て部において通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う場合であって、当該下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信する場合には、
当該下り無線リソースの時間帯と、当該通信端末が前記対応上り無線リソースを用いて前記第１既知信号を送信する時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信するときであっても、当該第１既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する、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、
前記通信部は、前記無線リソース割り当て部において通信端末に対して割り当てられる、当該通信端末が前記第１既知信号を送信しない周波数帯域を周波数方向に含む下り無線リソースを用いて当該通信端末と下り通信を行う場合に、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信する際には、当該第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する、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、
前記通信部は、前記第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性を制御する際には、ビームフォーミング及びヌルステアリングのうちビームフォーミングだけを行う、基地局。
【請求項５】
複数の基地局を備える通信システムにおける一の基地局での通信端末との通信方法であって、
（ａ）複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する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工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）において通信端末と下り通信を行う際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てる工程と
を備え、
前記既知信号は、互いに異なった上り無線リソースを用いて通信端末から送信される第１及び第２既知信号を含み、
前記通信システムでは、下り無線リソースと、通信端末において前記第１既知信号の送信に使用される上り無線リソースとに関して、前記第１既知信号に基づいたビームフォーミング及びヌルステアリングのための対応付けが定められており、
前記工程（ａ）では、
前記工程（ｂ）において通信端末に対して割り当てられる下り無線リソースが用いられて当該通信端末と下り通信が行われる場合であって、当該下り無線リソースに対応付けられた対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信しておらず、当該下り無線リソースに対応付けられていない、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む非対応上り無線リソースを用いて当該通信端末が前記第１既知信号を送信している場合に、
当該下り無線リソースの時間帯と、当該非対応上り無線リソースの時間帯との間において、当該下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末が前記第２既知信号を送信する際には、当該第２既知信号に基づいて前記複数のアンテナの送信指向性が制御される、通信方法。
【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】
【公開番号】特開２０１２−２４９０４４（Ｐ２０１２−２４９０４４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８７２５（Ｐ２０１１−１１８７２５）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【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１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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