無線通信方法及び無線通信装置
【課題】無線通信における実効スループットを向上させること。
【解決手段】複数のアンテナを備えた無線通信装置が、伝搬チャネル特性を測定するための測定用信号を端末局に送信し、測定用信号に基づいて端末局により測定された伝搬チャネル特性を取得し、取得された伝搬チャネル特性に基づいて端末局との通信におけるアンテナのビームチルト角を算出し、端末局との通信において前記ビームチルト角を設定する。
【解決手段】複数のアンテナを備えた無線通信装置が、伝搬チャネル特性を測定するための測定用信号を端末局に送信し、測定用信号に基づいて端末局により測定された伝搬チャネル特性を取得し、取得された伝搬チャネル特性に基づいて端末局との通信におけるアンテナのビームチルト角を算出し、端末局との通信において前記ビームチルト角を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信方式として、ＩＥＥＥ８０２.１１による無線ＬＡＮ規格が知られている。一例として、ＩＥＥＥ８０２.１１におけるＩＥＥＥ８０２.１１ｎでは、キャリア変調としてＯＦＤＭを採用するとともに１チャネルあたりの周波数帯域は２０ＭＨｚである。
そのうえで、ＩＥＥＥ８０２.１１ｎでは、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）によるマルチストリーミングやチャネルボンディングなどの技術を採用することで、伝送速度の高速化を図っている。これらの技術により実現される公称の最大伝送速度は６００Ｍｂｐｓである（非特許文献１参照）。
【０００３】
なお、ＭＩＭＯでは、送信側と受信側とでそれぞれ複数のアンテナが備えられる。そして、送信側は複数のアンテナで同時に異なるデータを送信し、受信側はこれらのデータを複数のアンテナで受信して合成する。これにより伝送速度を増加させるものである。
また、チャネルボンディングは、複数のチャネルを結合することにより帯域を拡大する技術である。具体的に、ＩＥＥＥ８０２.１１ｎにおける１チャネルあたりの帯域は２０ＭＨｚであるが、チャネルボンディングにより２つのチャネルを結合することで、通信のための帯域は４０ＭＨｚとなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】守倉正博、久保田周治、「改訂三版８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、インプレスＲ＆Ｄ、２００８年３月２７日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現状においては、上記ＩＥＥＥ８０２.１１ｎの技術により実効スループットを十分に増加させることが難しい。これは以下のような理由による。現状において、基地局（例えば、無線ＬＡＮルータ）についてはＭＩＭＯに対応した製品として複数のアンテナを備えたものが普及してきている。しかし、端末局側については、ＭＩＭＯに対応したアンテナ数の増加が進んでいない場合が多い。端末局は、具体的にはノート型パーソナルコンピュータやタブレット端末などをはじめ携帯型のものが多くを占める。したがって、端末局については、小型化、低消費電力化やコストダウンなどが優先して考慮され、このためにアンテナ数を増加することが困難であるというのがその主たる理由の１つである。
【０００６】
ＭＩＭＯの方式では、送信側と受信側のアンテナ数が増加するのに応じて実効スループットは増加する。そのうえで、送信側と受信側のアンテナ数が異なる場合、ＭＩＭＯにより拡大される帯域は少ない側のアンテナ数に応じて決まってしまう。このために、現実の環境において端末局のアンテナ数が少なければ、ＭＩＭＯによる実効スループットの増加を期待することはできない。
【０００７】
また、チャネルボンディングについては、予め割り当てられた有限数のチャネルから複数のチャネルを利用するので、近接の通信セルと同じチャネルを利用する可能性が高くなる。このように互いに近接する通信セル同士が同じチャネルを利用している場合には、結果的に複数の通信セルが共通のチャネルを共有することになるので、チャネルボンディングによる実効スループットの増加も期待できないことになる。このように、現状における無線ＬＡＮ規格における技術では、実効スループットを有効に向上させることが難しい。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、無線通信における実効スループットを向上させる技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、複数のアンテナを備えた無線通信装置が、伝搬チャネル特性を測定するための測定用信号を端末局に送信する測定用信号送信ステップと、前記測定用信号に基づいて前記端末局により測定された伝搬チャネル特性を取得する伝搬チャネル特性取得ステップと、取得された前記伝搬チャネル特性に基づいて前記端末局との通信における前記アンテナのビームチルト角を算出するビームチルト角算出ステップと、前記端末局との通信において、前記ビームチルト角を設定するビームチルト角設定ステップと、を有する無線通信方法である。
【００１０】
本発明の一態様は、上記の無線通信方法であって、前記ビームチルト角算出ステップにおいて、前記伝搬チャネル特性に基づいてスループット若しくは受信電力が増加若しくは減少するように前記ビームチルト角を算出する。
【００１１】
本発明の一態様は、上記の無線通信方法であって、前記無線通信装置が備える無線部の数が前記アンテナの数よりも少なく、前記測定用信号送信ステップにおいて、前記無線部と前記アンテナとの接続を切り替えながら、前記測定用信号を前記端末局に送信し、前記測定用信号送信ステップと前記伝搬チャネル特性取得ステップとを繰り返し実行することによって全ての前記複数のアンテナにおける前記伝搬チャネル特性を取得するステップと、前記ビームチルト角算出ステップにおいて、前記取得した複数の伝搬チャネル特性を統合して一つの伝搬チャネル特性を取得する。
【００１２】
本発明の一態様は、複数のアンテナと、伝搬チャネル特性を測定するための測定用信号を端末局に送信する測定用信号送信部と、前記測定用信号に基づいて前記端末局により測定された伝搬チャネル特性を取得する伝搬チャネル特性取得部と、取得された前記伝搬チャネル特性に基づいて前記端末局との通信における前記アンテナのビームチルト角を算出するビームチルト角算出部と、前記端末局との通信において、前記ビームチルト角を設定するビームチルト角設定部と、を備える無線通信装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、無線通信における実効スループットを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態における通信システムの構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態における基地局の構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態における端末局の構成例を示す図である。
【図４】第１の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図５】第１の実施形態における基地局と端末局が実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図７】第２の実施形態における基地局と端末局がビームチルト角算出のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態における基地局と端末局がデータ送受信のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図９】第３の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図１０】第３の実施形態における基地局と端末局がビームチルト角算出のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図１１】第４の実施形態における基地局の構成例を示す図である。
【図１２】第４の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図１３】第４の実施形態における基地局と端末局がビームチルト角算出のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図１４】第５の実施形態における基地局の構成例を示す図である。
【図１５】第５の実施形態における基地局と端末局がビームチルト角算出のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図１６】第５の実施形態における基地局と端末局がデータ送受信のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図１７】第６の実施形態における基地局の構成例を示す図である。
【図１８】第６の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図１９】第６の実施形態における基地局と端末局が実行するビームチルト角算出とデータ送受信のための処理手順例を示すフローチャートである。
【図２０】第６の実施形態における端末局が送信予告信号の受信に応じて実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図２１】第７の実施形態における通信システムの構成例を示す図である。
【図２２】第７の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図２３】第８の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図２４】第８の実施形態における第１基地局がビームチルト角算出のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図２５】第９の実施形態における基地局の構成例を示す図である。
【図２６】第９の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図２７】第９の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図２８】第９の実施形態における第１基地局が実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図２９】第９の実施形態における第２基地局が実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
［無線通信システムの構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に対応する無線通信システムの構成例を示している。この図に示す無線通信システムは、基地局１００、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３の各無線通信装置を備える。なお、以降において、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３について特に区別しない場合には、端末局２００と記載する。
【００１６】
基地局１００は、通信セル１０内に位置する端末局２００と無線による通信を行う。通信セル１０は、基地局１００から出力される電波が到達可能な範囲である。
また、基地局１００は、ネットワーク２０と接続される。ネットワーク２０は、例えばインターネットやＬＡＮ（Local Area Network）である。なお、基地局１００とネットワーク２０との接続は有線であっても無線であってもよい。このようにネットワーク２０と接続されることで、基地局１００は、ネットワーク２０と端末局２００との間の通信を中継することができる。
【００１７】
端末局２００は、自己が位置する通信セル１０を形成している基地局１００と無線により通信を行う装置である。基地局１００と端末局２００は、それぞれ、データを格納するパケットを所定構造のフレームに変換して送受信を行う。
なお、基地局１００の具体例としては無線ＬＡＮアクセスポイントを想定することができる。また、端末局２００の具体例としては、パーソナルコンピュータ、タブレット型端末装置、携帯電話、スマートフォンなどの無線ＬＡＮ通信に対応した各種装置を想定することができる。
【００１８】
［基地局の構成］
図２は、第１の実施形態における基地局１００の構成例を示している。この図に示す基地局１００は、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎ、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎ、無線部１０３−１〜１０３−Ｎ、ネットワークインターフェース１０４、測定用信号送信部１０５、伝搬チャネル特性取得部１０６、記憶部１０７、ビームチルト角算出部１０８およびビームチルト角設定部１０９を備える。
【００１９】
Ｎ個のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎは、送信信号を電波として送出するとともに、電波を受信して受信信号を出力する部位である。また、本実施形態において、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎにより形成されるビームチルト角は後述するように変更可能とされている。
【００２０】
位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎは、それぞれ、対応の無線部１０３−１〜１０３−Ｎから出力された送信信号の位相を変換し、対応のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに供給する。また、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎは、それぞれ、対応のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎから出力される受信信号の位相を変換し、対応の無線部１０３−１〜１０３−Ｎに出力する。なお、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎは、ビームチルト角設定部１０９の制御に応じて変換すべき位相を設定する。
【００２１】
無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、それぞれ、送信すべきデータ、信号を入力してフレーム化や所定の変調処理などを施して送信信号を生成し、対応の位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎに対して出力する。上記送信信号の生成元となるデータや信号として、主たるものは、ネットワークインターフェース１０４から出力されるパケットのデータである。また、本実施形態においては、測定用信号送信部１０５から出力される測定用信号も送信信号の生成元となる。
【００２２】
また、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、それぞれ、対応の位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎからの受信信号を入力して所定の復調処理などを実行する。受信信号がネットワーク２０と接続される他の端末を宛先とするパケットである場合、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、このパケットをネットワークインターフェース１０４に出力する。また、受信信号が当該基地局１００宛のデータや信号である場合には、これらのデータや信号が無線部１０３−１〜１０３−Ｎからしかるべき部位に対して入力される。一例として、受信信号が伝搬チャネル特性を基地局１００に通知するための特性通知信号である場合、この特性通知信号は、無線部１０３−１〜１０３−Ｎから伝搬チャネル特性取得部１０６に入力される。
【００２３】
ネットワークインターフェース１０４は、ネットワーク２０（図２においては図示せず）と接続して通信を実行する部位である。ネットワークインターフェース１０４は、ネットワーク２０経由で受信した、端末局２００のいずれかを宛先とするデータ（パケット）を、無線部１０３−１〜１０３−Ｎに出力する。
【００２４】
また、端末局２００からの送信信号は、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎにて受信され、それぞれ、受信信号として位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎを介して無線部１０３−１〜１０３−Ｎに入力される。この受信信号が、ネットワーク２０と接続された端末を宛先とするパケットである場合、ネットワークインターフェース１０４は、このパケットを入力してネットワーク２０経由で宛先の端末に送信する。
【００２５】
測定用信号送信部１０５は、当該基地局１００との間の伝搬チャネル特性（電波伝搬路特性）を測定するための測定用信号を端末局２００に送信する。このために、測定用信号送信部１０５は測定用信号を生成し、生成した測定用信号を無線部１０３−１〜１０３−Ｎに出力する。無線部１０３−１〜１０３−Ｎは入力した測定用信号を、送信信号として位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎに出力する。
なお、伝搬チャネル特性は、一般には、伝搬損失、遅延時間、到来方向などとなる。なお、測定用信号としては、例えば、これまでに知られている伝搬チャネル特性測定のための信号を利用すればよく、特に限定されるものではない。
【００２６】
伝搬チャネル特性取得部１０６は、端末局２００が上記測定用信号を利用して測定した伝搬チャネル特性を当該端末局２００から取得する。つまり、上記測定用信号を受信した端末局２００は、この受信した測定用信号を伝搬チャネル特性の測定を行い、測定した伝搬チャネル特性を通知する特性通知信号を基地局１００に送信する。基地局１００の伝搬チャネル特性取得部１０６は、受信された特性通知信号から伝搬チャネル特性を取得する。
記憶部１０７は、上記のように取得された伝搬チャネル特性を記憶する。なお、記憶部１０７の実際としては、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを想定することができる。
【００２７】
ビームチルト角算出部１０８は、取得された伝搬チャネル特性（すなわち、記憶部１０７に記憶された伝搬チャネル特性）に基づいて、当該伝搬チャネル特性を送信した端末局２００との通信の際に設定すべきビームチルト角を算出する。第１の実施形態において、ビームチルト角算出部１０８は、基地局１００と端末局２００との間の電波の伝搬状態が最良となるビームチルト角を算出する。ここでは、上記ビームチルト角を算出するための手法として以下の２例を挙げる。
【００２８】
まず、第１のビームチルト角算出手法は、ＳＮＲ（信号対雑音電力比）に基づくものとなる。この第１のビームチルト角算出手法では、基地局１００と端末局２００との間の伝搬チャネル特性を行例Ｈ１１として生成する。この行列Ｈ１１は、送信側アンテナと受信アンテナとのすべての組合せの伝搬チャネル特性を要素とするもので、下記の式（１）のように表される。なお、ここでの送信アンテナは、基地局１００のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎを想定し、受信アンテナは端末局２００のアンテナを想定する。また、ここでは、説明を簡単にするために端末局２００のアンテナが１つである場合を想定する。
【数１】
【００２９】
次に、ビームチルト角を制御する行列Ｔは下記の式（２）により表される。なお、下記の式（２）において、ｄは送信側のアンテナの素子間隔であり、λは真空中における波長であり、θはビームチルト角である。
【数２】
【００３０】
そして、上記行列Ｈ１１と行列Ｔに基づいて下記の式（３）によりＳＮＲ（信号対電力雑音比）を算出する。下記の式において、「|| ||Ｆ」はフロベニウスノルムを示す。
【数３】
【００３１】
ビームチルト角算出部１０８は、取得された伝搬チャネル特性を利用して行例Ｈ１１を生成する。また、ビームチルト角算出部１０８は、異なるビームチルト角ごとの行例Ｔを生成する。そのうえで、ビームチルト角算出部１０８は、これらの行列を用いて、式（３）により異なるビームチルト角ごとのＳＮＲを算出する。そして、ビームチルト角算出部１０８は、このように算出されたＳＮＲのうちの最大値を求めるのに使用したビームチルト角θを算出結果として出力する。
【００３２】
また、第２のビームチルト角算出手法は、伝送容量に基づくものとなる。この第２のビームチルト角算出手法においても、ビームチルト角算出部１０８は、先の式（１）により表される伝搬チャネル特性の行列Ｈ１１を生成する。また、式（２）により表される行列Ｔを生成する。
そのうえで、ビームチルト角算出部１０８は、下記の式（４）によりビームチルト角θごとの伝送容量Ｃを算出する。
【数４】
【００３３】
そして、ビームチルト角算出部１０８は、上記式（４）により算出される伝送容量Ｃが最大となるビームチルト角θを算出結果として出力する。
ビームチルト角設定部１０９は、上記第１または第２の手法によって算出されたビームチルト角をアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに設定する。このために、ビームチルト角設定部１０９は、算出されたビームチルト角とするための位相を、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎの各々に対して指示する。位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎは、入出力信号が指示された位相となるように位相をシフトする。これにより、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎから成るアンテナ群に対して、ビームチルト角算出部１０８により算出されたビームチルト角が設定される。
【００３４】
［端末局の構成］
図３は、端末局２００の構成例を示している。端末局２００は、アンテナ２０１、無線部２０２、伝搬チャネル特性測定部２０３、記憶部２０４および伝搬チャネル特性通知部２０５を備える。なお、この図においては、端末局２００における基地局１００のビームチルト角設定に対応した機能のみを抜き出して示している。
【００３５】
アンテナ２０１は、送信信号を電波として送出するとともに、電波を受信して受信信号を出力する部位である。なお、ここでは、最も簡単な例として、端末局２００のアンテナが１つである場合を示しているが、複数であってもよい。
無線部２０２は、送信すべきデータ、信号を入力してフレーム化や所定の変調処理などを施して送信信号を生成し、対応の位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎに対して出力する。また、無線部２０２は、受信信号を入力して所定の復調処理などを実行する。
【００３６】
前述のように基地局１００から測定用信号が送信された場合、端末局２００は、この測定用信号を受信することになる。伝搬チャネル特性測定部２０３は、このように受信された伝搬チャネル特性を無線部２０２から入力し、伝搬チャネル特性を測定する。そして、測定した伝搬チャネル特性を記憶部２０４に記憶する。記憶部２０４は、上記のように測定された伝搬チャネル特性のデータを記憶する部位である。
【００３７】
伝搬チャネル特性通知部２０５は、測定された伝搬チャネル特性を基地局１００に通知する。このために、伝搬チャネル特性通知部２０５は、記憶部２０４から伝搬チャネル特性を読み出す。次に、伝搬チャネル特性通知部２０５は、この読み出した伝搬チャネル特性を基地局１００に通知するための特性通知信号を生成する。そして、伝搬チャネル特性通知部２０５は、この特性通知信号を無線部２０２により送信させる。
【００３８】
［基地局と端末局の通信手順例］
図４のタイミングチャートは、基地局１００と１つの端末局２００との間での通信手順例を示している。なお、この図の説明にあたり、アクセス制御方式についてはＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)が採用されていることを前提とする。
【００３９】
基地局１００において、端末局２００に対して送信すべきパケットのデータ（送信対象データ）が発生したとする。具体的には、例えば送信対象データが無線部１０３−１〜１０３−Ｎのバッファ（図示せず）に入力されるのに応じて、送信対象データが発生したものとみなされる。これに応じて、基地局１００は、ランダムな時間間隔によりキャリアセンス（ＣＳ）を実行する。キャリアセンスにより、通信周波数帯域が使用されていないアイドル状態と、通信周波数帯域が使用されているビジー状態のいずれであるのかが判定される。
【００４０】
なお、このキャリアセンス実行時と測定用信号送信時において、ビームチルト角はリセットされ、例えば無指向性となる。これにより、通信セル１０において均等なキャリアセンスの感度を得ることができる。また、通信セル１０において均等に測定用信号を伝搬させることができる。
【００４１】
例えば、図４の時刻ｔ０において実行したキャリアセンスにより、通信周波数帯域が使用されていないアイドル状態であることが検出されたとする。これに応じて、基地局１００は、例えば時刻ｔ０から或る時間を経過した時刻ｔ１からｔ２までの期間において測定用信号を生成して送信する。この際、基地局１００は、上記送信対象データの宛先の端末局２００を認識する。そして、これと同じ端末局２００を宛先として指定して、ユニキャストにより測定用信号を送信する。
上記測定用信号の受信に応じて、端末局２００は、同じ時刻ｔ１からｔ２の期間内において伝搬チャネル特性を測定する。そして、端末局２００は、時刻ｔ２から或る時間を経過した時刻ｔ３からｔ４の期間において特性通知信号を送信する。
【００４２】
基地局１００は、時刻ｔ３以降において特性通知信号を受信するのに応じて、ビームチルト角を算出する。次に、基地局１００は、算出したビームチルト角をアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに対して設定する。
基地局１００は、上記のようにビームチルト角を設定した後、時刻ｔ４からｔ５の期間において、送信対象データを送信する。なお、時刻ｔ４からｔ５の期間において送信されるデータは、例えば無線通信に適合したフレームに変換されている。また、フレームアグリゲーションが適用されている場合、時刻ｔ４からｔ５の期間において送信されるデータは、所定数のフレームが連結されたデータユニットとなる。
【００４３】
そして、時刻ｔ５に対応してデータの受信が終了するのに応答して、端末局２００は、時刻ｔ５から或る時間を経過した時刻ｔ６からｔ７の期間においてＡｃｋ（Acknowledge）を送信する。基地局１００は、このＡｃｋを受信するとともに、当該Ａｃｋの受信に応じた所定の処理を実行する。具体的に、基地局１００は、例えばＡｃｋの受信によりデータが正常に受信側で受信されたものと判断し、次のデータ送受信のための処理に遷移する。また、Ａｃｋが受信されることなくタイムアウトした場合には、送信対象データを再送するなどの処理を実行する。また、送信データがフレームアグリゲーションにより複数フレームを連結したものである場合にはフレームＡｃｋが返送される。この場合、基地局１００は、フレームＡｃｋが示すフレームの受信結果に基づいて、受信エラーとなったフレームを再送する。第１の実施形態では、送信対象データが発生するごとに、上記時刻ｔ０からｔ７までの手順により基地局１００と端末局２００との間でデータの送受信を行う。
【００４４】
上記時刻ｔ４からｔ５の期間においてデータが送受信される際、基地局１００におけるアンテナのビームチルト角は、端末局２００との間のＳＮＲが最大となるように設定されている。これにより、基地局１００と端末局２００との電波伝搬性能が向上し、実効スループットが向上する。
【００４５】
［処理手順例］
図５のフローチャートは、上記図４に示した基地局１００と端末局２００の通信手順を実現するための処理手順例を示している。この図に示す基地局１００の処理は、図２に示した機能部のいずれかが適宜実行するものとしてみることができる。また、この図に示す端末局２００の処理は、図３に示した機能部のいずれかが適宜実行するものとしてみることができる。
【００４６】
基地局１００において、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、送信対象データが発生するのを待機している（ステップＳ１０１−ＮＯ）。そして、送信対象データが発生するのに応じて（ステップＳ１０１−ＹＥＳ）、無線部１０３−１〜１０３−Ｎはキャリアセンスを実行してアイドル状態が検出されるのを待機する（ステップＳ１０２−ＮＯ）。そして、アイドル状態であることを検出すると（ステップＳ１０２−ＹＥＳ）、測定用信号送信部１０５は測定用信号を生成する。そして、この測定用信号を、上記送信対象データと同じ端末局２００を宛先として指定し、ユニキャストにより無線部１０３−１〜１０３−Ｎに送信させる（ステップＳ１０３）。
【００４７】
上記測定用信号の送信に応じて、前述のように端末局２００から特性通知信号が送信される。伝搬チャネル特性取得部１０６は、基地局１００にて受信された特性通知信号を無線部１０３−１〜１０３−Ｎから出力される特性通知信号を入力することにより伝搬チャネル特性を取得する（ステップＳ１０４）。伝搬チャネル特性取得部１０６は、取得した伝搬チャネル特性の情報を記憶部１０７に記憶させる。
【００４８】
次にビームチルト角算出部１０８は、記憶部１０７に記憶された伝搬チャネル特性を利用して、前述のようにＳＮＲが最大となるビームチルト角を算出する（ステップＳ１０５）。そして、ビームチルト角設定部１０９は、前述のように位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎを制御して、算出されたビームチルト角を設定する（ステップＳ１０６）。
【００４９】
上記のようにビームチルト角が設定された後、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、送信対象データを送信する（ステップＳ１０７）。次に、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、送信対象データの送信終了に応じて端末局２００から送信されるＡｃｋの受信に対応した所定の処理を実行する（ステップＳ１０８）。
【００５０】
また、端末局２００において、伝搬チャネル特性測定部２０３は、先のステップＳ１０２により送信された測定用信号が受信されるのを待機している（ステップＳ２０１−ＮＯ）。そして、測定用信号が受信されるのに応じて（ステップＳ２０１−ＹＥＳ）、伝搬チャネル特性測定部２０３は伝搬チャネル特性を測定する（ステップＳ２０２）。伝搬チャネル特性測定部２０３は、測定結果としての伝搬チャネル特性を記憶部２０４に記憶させる。
【００５１】
次に、伝搬チャネル特性通知部２０５は、記憶部２０４に記憶された伝搬チャネル特性を通知するための特性通知信号を生成し、基地局１００に送信する（ステップＳ２０３）。次に、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、ステップＳ１０６により送信されるデータを受信する（ステップＳ２０４）。そして、このデータの受信を終了すると、基地局１００に対してＡｃｋを送信する（ステップＳ２０５）。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
［基地局と端末局の通信手順例］
続いて第２の実施形態について説明する。第２の実施形態における通信システム、基地局１００および端末局２００の構成は、それぞれ、図１、図２および図３と同様となる。ただし、第２の実施形態の基地局１００におけるビームチルト角算出部１０７には、算出したビームチルト角の情報を記憶部１０７に記憶させる機能が付加される。なお、ビームチルト角の算出手法は第１の実施形態と同様でよい。
【００５３】
図６のタイミングチャートは、第２の実施形態における基地局１００と端末局２００の間での通信手順例を示している。第２の実施形態では、まず、所定のタイミングによって基地局１００が端末局２００ごとのビームチルト角を予め算出し、これを記憶部１０７に記憶させておくようにする。この後において、基地局１００は、送信対象データが発生するごとに、宛先の端末局２００のビームチルト角を記憶部１０７から読み出して設定し、データ送信を行う。このように、第２の実施形態においては、ビームチルト角を算出して記憶するための動作とデータ送受信とはそれぞれ個別の機会で行われる。
【００５４】
まず、基地局１００は、ビームチルト角を算出すべきタイミングに至ると、測定用信号送信のためのキャリアセンスをランダムな時間間隔により実行する。なお、ビームチルト角を算出すべきタイミングとしては以下のようなものを想定できる。例えば１つには、基地局１００が起動したときの初期設定として、そのときに接続が確立されている端末局２００の各々に対応したビームチルト角の算出と記憶を順次行うというものである。また、１つには基地局１００の起動後において最初にデータ送受信を行うこととなった場合に、その通信相手である端末局２００のビームチルト角の算出と記憶を行うというものを考えることもできる。
【００５５】
図６では、時刻ｔ０において実行したキャリアセンスによりアイドル状態が検出されたものとしている。これに応じて、時刻ｔ０から一定時間を経過した時刻ｔ１からｔ２までの期間において、基地局１００は測定用信号を生成して送信する。この際、基地局１００は、ビームチルト角算出の対象として選択した端末局２００を宛先として、ユニキャストで測定信号を送信する。
【００５６】
上記測定用信号の受信に応じて、端末局２００は、同じ時刻ｔ１からｔ２の期間内において伝搬チャネル特性を測定する。そして、端末局２００は、時刻ｔ２から或る時間を経過した時刻ｔ３からｔ４の期間において特性通知信号を送信する。
基地局１００は、同じ時刻ｔ３からｔ４の期間において受信した上記特性通知信号を利用してビームチルト角を算出し、この算出したビームチルト角を記憶部１０７に記憶させる。なお、ビームチルト角を記憶部１０７に記憶させる際には、ビームチルト角と、測定用信号の宛先として指定した端末局２００のアドレス（ＭＡＣアドレス）とを対応付ける。
【００５７】
そして、上記のようにビームチルト角を算出して記憶させた後の或るタイミングで、このビームチルト角に対応する端末局２００を宛先とする送信対象データが発生したとする。これに応じて、基地局１００はキャリアセンスを実行する。ここでは、図６の時刻ｔ５として示すタイミングで実行したキャリアセンスによりアイドル状態であることが検出されている。これに応じて、基地局１００は、データ送信開始タイミングである時刻ｔ７に至る前の時刻ｔ６のタイミングで、送信対象データの宛先の端末局２００に対応するビームチルト角をアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに設定する。
【００５８】
次に、基地局１００は、アイドル状態が検出された時刻ｔ５から或る時間を経過した時刻ｔ７のタイミングにおいて、端末局２００に対する送信対象データの送信を開始する。
これに応じて、端末局２００は時刻ｔ７からデータの受信を開始する。なお、このときには、時刻ｔ７より前の時刻ｔ６のタイミングで、宛先の端末局２００とのＳＮＲまたは伝送容量が最大となる最適なビームチルト角が設定された状態にある。したがって、時刻ｔ７以降のデータ送信における実効スループットが向上することになる。
【００５９】
上記時刻ｔ７から開始されたデータ送受信は時刻ｔ８において終了する。これに応じて、時刻ｔ８から或る一定時間を経過した時点ｔ９からｔ１０の期間において、端末局２００はＡｃｋを送信し、基地局１００は当該Ａｃｋを受信する。
【００６０】
また、ここでは、送信対象データとして複数のフレーム（パケット）が発生した場合を想定している。これに応じて、図６では、上記時刻ｔ７からｔ１０までのデータとＡｃｋの送受信の後において、順次、フレーム単位のデータとＡｃｋの送受信が実行されている状態を示している。時刻ｔ１１からｔ１４の期間は、最後のデータとＡｃｋの送受信を示している。
【００６１】
［処理手順例］
図７のフローチャートは、第２の実施形態におけるビームチルト角の算出に対応して基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。なお、この図に示す処理は、１つの端末局２００に対応してビームチルト角の算出を行うためのものとなる。したがって、図７に示す処理は、通信セル１０内において基地局１００と接続が確立されているすべての端末局２００ごとに行われることになる。
【００６２】
基地局１００は、１つの端末局２００に対応するビームチルト角の算出と記憶を実行すべきタイミングとなるのに応じて、ステップＳ３０１からＳ３０４の処理を実行する。なお、ステップＳ３０１からＳ３０４の処理は、図５におけるステップＳ１０２からＳ１０５と同様となる。
【００６３】
上記ステップＳ３０１からＳ３０４の処理の後、ビームチルト角算出部１０８は、算出したビームチルト角の情報を記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ３０５）。この際、ビームチルト角算出部１０８は、算出したビームチルト角に、今回のビームチルト角算出のために測定用信号を送信した端末局２００のアドレスと対応付けて記憶させる。
【００６４】
また、端末局２００は、基地局１００からの測定用信号の送信に応じて、ステップＳ４０１からＳ４０３の処理を実行する。なお、ステップＳ４０１からＳ４０３の処理は、図５におけるステップＳ２０１からＳ２０３と同様となる。
【００６５】
図８のフローチャートは、データ送受信のために基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。基地局１００において、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、送信対象データが発生するのを待機している（ステップＳ５０１−ＮＯ）。そして、送信対象データが発生すると（ステップＳ５０１−ＹＥＳ）、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、キャリアセンスを実行してアイドル状態が検出されるのを待機する（ステップＳ５０２−ＮＯ）。そして、アイドル状態であることが検出されると（ステップＳ５０２−ＹＥＳ）、ビームチルト角設定部１０９は、送信対象データの宛先である端末局２００のアドレスに対応付けられているビームチルト角を記憶部１０７から読み出す（ステップＳ５０３）。次に、ビームチルト角設定部１０９は、読み出したビームチルト角をアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに設定する（ステップＳ５０４）。このために、ビームチルト角設定部１０９は、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎの各々においてしかるべき位相シフト量が設定されるように制御する。
【００６６】
次に、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、送信対象データを端末局２００に対してフレーム単位で送信し（ステップＳ５０５）、この後に、端末局２００から送信されるＡｃｋの受信に対応した所定の処理を実行する（ステップＳ５０６）。
無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、上記データ送信（ステップＳ５０５）とＡｃｋ受信対応処理（ステップＳ５０６）を終了すると、すべての送信対象データ（フレーム）の送信を終了したか否かについて判定する（ステップＳ５０７）。ここで、送信していない送信対象データが未だ残っている場合には（ステップＳ５０７−ＮＯ）、上記ステップＳ５０５に戻ることにより、データ送信を再度実行する。そして、送信対象データをすべて送信すると（ステップＳ５０７−ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に戻る。
【００６７】
また、端末局２００において、無線部２０２は、ステップＳ５０５により基地局１００から送信されたデータを受信する（ステップＳ６０１）。そして、このデータの受信が終了するのに応じて基地局１００にＡｃｋを送信する（ステップＳ６０２）。
このように第２実施形態では、端末局２００ごとに対応するビームチルト角を算出して記憶することとしている。そして、以降において基地局１００から端末局２００にデータを送信する際には、記憶されたビームチルト角を読み出してアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに設定する。したがって、第２実施形態においては、送信対象データが発生するたびに測定用信号の送信からビームチルト角算出までの一連の手順を実行する必要がない。これにより、実効スループットのさらなる向上が期待される。
【００６８】
＜第３実施形態＞
［基地局と端末局の通信手順例］
続いて、第３実施形態について説明する。なお、第３の実施形態における通信システム、基地局１００および端末局２００の構成は、それぞれ、図１、図２および図３と同様となる。
【００６９】
図９のタイミングチャートは、第３の実施形態における基地局１００と端末局２００の間での通信手順例を示している。なお、第３の実施形態においては、第２の実施形態と同様に、ビームチルト角を算出して記憶するための動作とデータ送受信とはそれぞれ個別の機会で行われる。そのうえで、第３実施形態においては、端末局２００ごとにビームチルト角を算出するのではなく、通信セル１０における端末局２００に共通のビームチルト角を算出し、これを記憶する。
【００７０】
基地局１００は、ビームチルト角を算出すべきタイミングに至ると、測定用信号送信のためのキャリアセンスをランダムな時間間隔により実行する。そして、時刻ｔ０において実行したキャリアセンスによりアイドル状態が検出されたものとする。
これに応じて、基地局１００は、時刻ｔ０から一定時間を経過した時刻ｔ１からｔ２までの期間において測定用信号を生成して送信する。第３実施形態において、基地局１００は、測定用信号を送信するに際して、通信セル１０内のすべての端末局２００に対してマルチキャストによる送信を行う。
【００７１】
これにより、測定用信号は、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３のそれぞれにて受信される。これに応じて、同じ時刻ｔ１からｔ２までの期間において、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３は、それぞれ、受信した測定用信号を利用して伝搬チャネル特性を測定する。
【００７２】
そして、伝搬チャネル特性の測定を終えた第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３は、それぞれ、コリジョンが生じないように異なるタイミングで特性通知信号を送信する。つまり、例えば第１端末局２００−１は、時刻ｔ３からｔ４の期間において特性通知信号を生成して基地局１００に送信する。第２端末局２００−２は、時刻ｔ４から或る時間を経過した時刻ｔ５からｔ６の期間において特性通知信号を生成して基地局１００に送信する。第３端末局２００−３は、時刻ｔ６から或る時間を経過した時刻ｔ７からｔ８の期間において特性通知信号を生成して基地局１００に送信する。
【００７３】
基地局１００は、上記時刻ｔ３からｔ８の期間において、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３から送信された特性通知信号を受信する。そして、基地局１００のビームチルト角算出部１０８は、このように受信した特性通知信号から取得された伝搬チャネル特性を利用してビームチルト角を算出し、記憶部１０７に記憶させる。
【００７４】
第３の実施形態において、ビームチルト角算出部１０８は以下のようにビームチルト角を算出する。ビームチルト角算出部１０８は、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３ごとに、ビームチルト角ごとのＳＮＲまたは伝送容量を算出する。そして、第１端末局２００−１と第２端末局２００−２と第３端末局２００−３との間で共通にＳＮＲまたは伝送容量が最大となるビームチルト角θを算出結果とするものである。ビームチルト角算出部１０８は、このように算出したビームチルト角の情報を記憶部１０７に記憶する。
【００７５】
ここで、上記のようにビームチルト角を算出して記憶させた後の或るタイミングで、第１端末局２００−１を宛先とする送信対象データが発生したものとする。これに応じて、基地局１００はキャリアセンスを実行する。そして、図９の時刻ｔ９として示すタイミングで実行したキャリアセンスによりアイドル状態であることが検出されたとする。これに応じて、基地局１００は、データ送信開始タイミングである時刻ｔ１１に至る前の時刻ｔ１０のタイミングで、記憶部１０７に記憶されているビームチルト角をアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに設定する。
【００７６】
次に、基地局１００は、上記時刻ｔ１１のタイミングにおいて端末局２００−１に対する送信対象データの送信を開始する。これに応じて、端末局２００は同じ時刻ｔ１１からデータの受信を開始する。このときには、時刻ｔ１１より前の時刻ｔ１０のタイミングで、最適とされるビームチルト角が設定された状態にある。したがって、時刻ｔ１１以降のデータ送信における実効スループットが向上する。
上記時刻ｔ１１から開始されたデータ送受信は時刻ｔ１２において終了する。これに応じて、時刻ｔ１２から或る一定時間を経過した時点ｔ１３からｔ１４の期間において、端末局２００はＡｃｋを送信し、基地局１００は当該Ａｃｋを受信する。
【００７７】
また、ここでは、時刻ｔ１４から或る時間を経過したタイミングで、第２端末局２００−２を宛先とする送信対象データが発生した場合が示されている。これに応じて、基地局１００と第２端末局２００−２は、時刻ｔ１５から時刻ｔ２０までの期間において示すように、基地局１００と第２端末局２００−２との間でのデータとＡｃｋの送受信が行われる。なお、第３の実施形態において、時刻ｔ１６からｔ１７の期間において設定されるビームチルト角は、先の時刻ｔ１０からｔ１１の期間と同じとなるものである。
【００７８】
［処理手順例］
図１０のフローチャートは、第３の実施形態におけるビームチルト角の算出と記憶に対応して基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。基地局１００は、ビームチルト角の算出と記憶を実行すべきタイミングとなるのに応じて、ステップＳ７０１からＳ７０５の処理を実行する。このステップＳ７０１からＳ７０５の処理は、図７におけるステップＳ３０１からＳ３０５の処理と同様となる。
【００７９】
ただし、ステップＳ７０２における測定用信号送信部１０５は、前述のように、通信セル１０内において基地局１００と接続が確立されているすべての端末局２００を宛先として、マルチキャストで測定用信号を送信する。
【００８０】
また、ステップＳ７０４におけるビームチルト角算出部１０８は、前述のように、基地局１００と接続が確立されているすべての端末局２００の間で共通にＳＮＲまたは伝送容量が最大となるビームチルト角を算出する。
また、端末局２００が実行するステップＳ８０１からＳ８０３の処理は、図７のステップＳ４０１からＳ４０３の処理と同様となる。
なお、第３の実施形態において、データ送受信のために基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例としては、先の図８と同様でよいことから説明を省略する。
【００８１】
＜第４の実施形態＞
［基地局の構成］
続いて第４の実施形態について説明する。第４の実施形態における通信システムと端末局２００の構成は、それぞれ、図１および図３と同様である。しかし、第４の実施形態の基地局１００の構成は以下のようになる。
【００８２】
図１１は第４の実施形態における基地局１００の構成例を示している。なお、この図１１において、図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この図に示す基地局１００において、無線部１０３は、Ｎ個のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎおよび位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎに対して共通となる１つのみを備える。
【００８３】
なお、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎについて、各々を区別する必要がない場合にはアンテナ１０１と記載する。また、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎについて、各々を区別する必要がない場合には位相変換部１０２と記載する。
【００８４】
また、図１１における基地局１００においては、スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎとアンテナ選択部１１１がさらに備えられる。スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎは、それぞれ、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎと無線部１０３との間の信号経路に挿入されるように備えられる。スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎは、それぞれ、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎと無線部１０３との間の信号経路の接続（オン）、遮断（オフ）を切り替える。なお、以降の説明においてスイッチ１１０−１〜１１０−Ｎの各々を区別する必要がない場合には、スイッチ１１０と記載する。
【００８５】
アンテナ選択部１１１は、各スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎのオンオフを個別に制御する。なお、スイッチ１１０をオンに切り替えるということは、そのスイッチ１１０に対応するアンテナ１０１が有効化されることを意味する。これに対して、スイッチ１１０をオフに切り替えるということは、そのスイッチ１１０に対応するアンテナ１０１が無効化されることを意味する。
【００８６】
［基地局と端末局の通信手順例］
上記図１１に示した構成では、Ｎ個のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに対して無線部１０３は１つで共通とされている。この場合、これまでの実施形態のように、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎの各々による受信信号は無線部１０３により合成される。このために、上記各実施形態と同じように、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎごとに対応する伝搬チャネル特性（先の式（１）における行列Ｈ１１の各要素）の情報を同時に取得することができない。この場合、ビームチルト角も算出できないことになる。そこで、第４の実施形態においては、以下のように、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎごとに対応する伝搬チャネル特性を取得することで、ビームチルト角算出を可能とする。
【００８７】
図１２のタイミングチャートは、基地局１００と１つの端末局２００との間での、ビームチルト角算出と記憶のための通信手順例を示している。基地局１００は、或る１つの端末局２００との間のビームチルト角を算出すべきタイミングに至ると、キャリアセンスを実行する。そして、時刻ｔ０におけるキャリアセンスによりアイドル状態が検出されたとする。
【００８８】
これに応じて、基地局１００は、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎのうち、アンテナ１０１−１のみを選択して有効化する。この状態のもと、基地局１００は、時刻ｔ０から一定時間経過した時刻ｔ１からｔ２の期間において第１アンテナ対応測定用信号を送信する。第１アンテナ対応測定用信号とは、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎのうちアンテナ１０１−１のみを有効化して送信した測定用信号のことである。端末局２００は、この時刻ｔ１からｔ２の期間において受信した第１測定用信号を利用して、伝搬チャネル特性を測定する。このように測定された伝搬チャネル特性は、アンテナ１０１−１のみに対応して特性を示すものとなる。
【００８９】
次に、端末局２００は、時刻ｔ３からｔ５の期間において、上記のように測定した伝搬チャネル特性を通知するための第１アンテナ対応特性通知信号を生成して基地局１００に対して送信する。基地局１００は、同じ時刻ｔ３からｔ５の期間において第１アンテナ対応特性通知信号を受信し、第１アンテナ対応伝搬チャネル特性として記憶部１０７に記憶させる。
【００９０】
次に、基地局１００は、時刻ｔ５からｔ６の期間においてアンテナ１０１−２のみを選択して有効化した状態で第２アンテナ対応測定用信号を送信する。端末局２００は、この時刻ｔ５からｔ６の期間において受信される第２アンテナ対応測定用信号を利用して伝搬チャネル特性を測定する。
【００９１】
次に、端末局２００は、時刻ｔ７からｔ８の期間において、上記のように測定した伝搬チャネル特性を通知するための第２アンテナ対応特性通知信号を生成して基地局１００に対して送信する。基地局１００は、同じ時刻ｔ７からｔ８の期間において第２アンテナ対応特性通知信号を受信し、第２アンテナ対応伝搬チャネル特性として記憶部１０７に記憶させる。
【００９２】
以降、同様に、基地局１００は、アンテナ１０１−３〜１０１−Ｎごとに対応する第３〜第Ｎアンテナ対応測定用信号を順次送信する。端末局２００は、この第３〜第Ｎアンテナ対応測定用信号を受信するごとに伝搬チャネル特性を測定し、第３〜第Ｎアンテナ対応特性通知信号を逐次生成して基地局１００に対して送信する。基地局１００は、第３〜第Ｎアンテナ対応特性通知信号を逐次受信し、第３〜第Ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性として記憶部１０７に記憶させる。なお、最後のアンテナ１０１−Ｎに対応する第Ｎアンテナ対応測定用信号の送信から第Ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性取得までの動作は、時刻ｔ９からｔ１２の期間において示されている。
【００９３】
そして、基地局１００におけるビームチルト角算出部１０８は、時刻ｔ１３からｔ１４の期間において、上記のように記憶部１０７に記憶された第１〜第Ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性を利用してビームチルト角を算出し、記憶部１０７に記憶させる。このように算出されるビームチルト角は、第２の実施形態と同様に１つの端末局２００に対応するものとなる。通信セル１０におけるすべての端末局２００のビームチルト角を記憶するには、上記図１２に示す通信手順を、通信セル１０における端末局２００ごとに実行することになる。
【００９４】
［処理手順例］
図１３のフローチャートは、第４の実施形態におけるビームチルト角の算出と記憶に対応して基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。なお、図１３の説明にあたり、Ｎ個のアンテナの各々については、第１アンテナ１０１−１〜第Ｎアンテナ１０１−Ｎのように符号に対応する番号を付した表記とする。
【００９５】
基地局１００において無線部１０３は、ビームチルト角の算出と記憶を実行すべきタイミングとなるのに応じてキャリアセンスを実行し、アイドル状態が検出されるのを待機する（ステップＳ９０１−ＮＯ）。
【００９６】
アイドル状態が検出されるのに応じて（ステップＳ９０１−ＹＥＳ）、アンテナ選択部１１１は、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎの番号に対応する変数ｎに１を代入する（ステップＳ９０２）。次に、アンテナ選択部１１１は、第ｎアンテナ１０１−ｎのみを選択して有効化する（ステップＳ９０３）。つまり、アンテナ選択部１１１は、第ｎアンテナ１０１−ｎに対応するスイッチ１１０−ｎのみをオンとし、これ以外はオフとするようにスイッチ１１０−１〜１１０−Ｎに対する制御を実行する。
【００９７】
上記の状態のもとで、測定用信号送信部１０５は、ビームチルト角算出対象の端末局２００を宛先として、ユニキャストにより第ｎアンテナ対応測定用信号を送信する（ステップＳ９０４）。次に、伝搬チャネル特性取得部１０６は、上記第ｎアンテナ対応測定用信号の送信に応じて受信された第ｎアンテナ対応特性通知信号から第ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性を取得し、記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ９０５）。
【００９８】
次に、測定用信号送信部１０５は、変数ｎについてアンテナ１０１の数に対応するＮ以上であるか否かについて判定する（ステップＳ９０６）。ここで、変数ｎがＮ未満である場合には（ステップＳ９０６−ＮＯ）、変数ｎをインクリメントして（ステップＳ９０７）、ステップＳ９０３に戻る。これにより、次のアンテナに対応する伝搬チャネル特性を取得するための処理が実行される。
【００９９】
そして、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎのすべてに対応する第１〜第Ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性を取得し終えたことにより、変数ｎがＮ以上となる（ステップＳ９０６−ＹＥＳ）。これに応じて、ビームチルト角算出部１０８は、記憶部１０７に記憶される第１〜第Ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性を利用してビームチルト角を算出する（ステップＳ９０８）。そして、ビームチルト角算出部１０８は、算出したビームチルト角の情報を端末局２００のアドレスと対応付けて記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ９０９）。
【０１００】
また、端末局２００において、伝搬チャネル特性測定部２０３は、先のステップＳ９０４により送信された第ｎアンテナ対応測定用信号が受信されるのを待機している（ステップＳ１００１−ＮＯ）。そして、第ｎアンテナ対応測定用信号が受信されるのに応じて（ステップＳ１００１−ＹＥＳ）、伝搬チャネル特性測定部２０３は、第ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性を測定する（ステップＳ１００２）。
【０１０１】
次に、伝搬チャネル特性通知部２０５は、記憶部２０４に記憶された第ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性を通知するための第ｎアンテナ対応特性通知信号を生成し、基地局１００に送信する（ステップＳ１００３）。
なお、第４の実施形態において、データ送受信のために基地局１００と端末局２００が実行する動作および処理手順例としては、先の図６や図８と同様でよいことから説明を省略する。
【０１０２】
＜第５の実施形態＞
［基地局の構成］
次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態における通信システムおよび端末局２００の構成は、それぞれ、図１および図３と同様となる。これに対して、第５の実施形態における基地局１００の構成は、図１４に示すものとなる。なお、図１４において図２および図１１と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１０３】
図１４に示す基地局１００におけるスイッチ１１０−１〜１１０−Ｎは、それぞれ、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎと無線部１０３−１〜１０３−Ｎとの間に挿入されるように備えられる。
【０１０４】
また、第５の実施形態におけるビームチルト角算出部１０８は、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎのうちから２以上を選択して成るアンテナ組合せパターンごとにＳＮＲまたは伝送容量が最大となるビームチルト角を算出する。そして、これらのビームチルト角のうちから、さらにＳＮＲまたは伝送容量が最大となるアンテナ組合せとこれに対応するビームチルト角を算出結果とする。そして、ビームチルト角算出部１０８は、このように算出したビームチルト角とアンテナ組合せを示す情報をアンテナ組合せ対応ビームチルト角情報として生成する。そして、このアンテナ組合せ対応ビームチルト角情報を、対応の端末局２００のアドレスに対応付けて記憶部１０７に記憶させる。
【０１０５】
また、ビームチルト角設定部１０９は、送信対象データの発生に応じて、宛先の端末局２００に対応付けられたアンテナ組合せ対応ビームチルト角情報に基づいて、アンテナ組合とビームチルト角の設定を行う。
【０１０６】
つまり、ビームチルト角設定部１０９は、アンテナ組合せ対応ビームチルト角情報が示すアンテナ組合せとなるように、スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎを個別にオンオフ制御する。このオンオフ制御によりオンとされたスイッチ１１０に対応して有効化されたアンテナ１０１により上記のアンテナ組合せが形成される。次に、ビームチルト角設定部１０９は、アンテナ組合せ対応ビームチルト角情報が示すビームチルト角となるように、有効化されたアンテナ１０１ごとに対応する位相変換部１０２の位相を指定する。
このように、第５実施形態においては、アンテナ組合せを併用してビームチルト角が設定される。これにより、さらなる実効スループットの向上を図ることが可能となる。
【０１０７】
なお、第３の実施形態におけるビームチルト角を算出して記憶するための基地局１００と端末局２００の通信手順と、データ送受信に対応する基地局１００と端末局２００の通信手順は、図６と同様でよい。
【０１０８】
［処理手順例］
図１５のフローチャートは、ビームチルト角を算出と記憶のために基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。基地局１００が実行するステップＳ１１０１からＳ１１０３の処理は、図７におけるステップＳ３０１からＳ３０３の処理と同様となる。
【０１０９】
次に、基地局１００におけるビームチルト角算出部１０８は、前述のように、アンテナ組合せごとに、ＳＮＲまたは伝送容量が最大となるビームチルト角を算出する（ステップＳ１１０４）。次に、ビームチルト角算出部１０８は、これらのアンテナ組合せごとに算出されたビームチルト角のＳＮＲまたは伝送容量を比較する。ビームチルト角算出部１０８は、この比較結果から、上記ＳＮＲまたは伝送容量が最大となるアンテナ組合せと、当該アンテナ組合せに対応するビームチルト角から成るアンテナ組合せ対応ビームチルト角を決定する（ステップＳ１１０５）。そして、ビームチルト角算出部１０８は、このように決定されたアンテナ組合せ対応ビームチルト角の情報を、端末局２００のアドレスに対応付けて記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１１０６）。
また、端末局２００は、基地局１００からの測定用信号の送信に応じて、ステップＳ１２０１からＳ１２０３の処理を実行する。なお、ステップＳ１２０１からＳ１２０３の処理は、図７におけるステップＳ４０１からＳ４０３と同様となる。
【０１１０】
図１６のフローチャートは、第５の実施形態においてデータ送受信のために基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。基地局１００が実行するステップＳ１３０１およびステップＳ１３０２の処理は、図８のステップＳ５０１とＳ５０２と同様となる。
【０１１１】
そして、アイドル状態であることが検出されるのに応じて（ステップＳ１３０２−ＹＥＳ）、ビームチルト角設定部１０９は、送信対象データの宛先である端末局２００のアドレスに対応付けられているアンテナ組合せ対応ビームチルト角の情報を記憶部１０７から読み出す（ステップＳ１３０３）。
【０１１２】
次に、ビームチルト角設定部１０９は、読み出したアンテナ組合せ対応ビームチルト角の情報が示すアンテナ組合せパターンが形成されるように、スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎの各々をオンまたはオフに設定する（ステップＳ１３０４）。次に、ビームチルト角設定部１０９は、形成されたアンテナ組合せパターンのもとで、読み出したアンテナ組合せ対応ビームチルト角の情報が示すビームチルト角を設定する（ステップＳ１３０５）。このために、ビームチルト角設定部１０９は、スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎに対するオンオフ制御により有効化されたアンテナ１０１に対応する位相変換部１０２の各々に対してしかるべき位相シフト量を設定する。
【０１１３】
また、上記ステップＳ１３０５に続くステップＳ１３０６からＳ１３０８の処理は、図８のステップＳ５０５からＳ５０７と同様となる。また、端末局２００が実行するステップＳ１４０１およびＳ１４０２の処理は、図８のステップＳ６０１およびＳ６０２と同様となる。
【０１１４】
＜第６の実施形態＞
［基地局の構成］
次に、第６の実施形態について説明する。第６の実施形態における通信システムおよび端末局２００の構成は、それぞれ、図１および図３と同様となる。ただし、基地局１００の構成は、図１７に示すものとなる。なお、図１７において図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１１５】
図１７に示す基地局１００は、図２の構成に対して送信予告信号送信部１１３をさらに備えて構成される。送信予告信号送信部１１３は、通信セル１０における端末局２００に対してブロードキャストで送信予告信号を送信する。送信予告信号は、基地局１００がこれよりデータ送信を開始することを、宛先の端末局２００の識別子（例えばアドレス）とともに通知するための信号である。
【０１１６】
なお、第６の実施形態におけるビームチルト角算出と記憶のために基地局１００と端末局２００が実行する通信手順は、図６の時刻ｔ０からｔ４における手順と同様でよい。また、そのための処理手順も図７と同様でよい。
【０１１７】
［基地局と端末局の通信手順例］
図１８のタイミングチャートは、第６の実施形態における基地局１００と端末局２００の間で実行されるデータ送受信のための通信手順例を示している。
【０１１８】
基地局１００は、第１端末局２００−２を宛先とする送信対象データの発生に応じてキャリアセンスを実行する。そして、時刻ｔ０においてアイドル状態が検出されたとする。これに応じて基地局１００は、時刻ｔ０から一定時間経過した時刻ｔ１からｔ２の期間により、送信予告信号をブロードキャストで送信する。この送信予告信号は、これより第１端末局２００−２を宛先とするデータ送信を開始することを通知するものとなる。
【０１１９】
この送信予告信号は、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３の各々が受信する。これらのうち、送信予告信号により自己が宛先として通知されていない第２端末局２００−２および第３端末局２００−３は、それぞれ、送信予告信号を受信した時刻ｔ１から送信待機の状態を設定する。送信待機の状態は、データ送信を実行すること無く待機する状態である。
【０１２０】
このように第２端末局２００−２および第３端末局２００−３において送信が待機されている状態のもと、基地局１００は、時刻ｔ３において第１端末局２００−１に対応して記憶部１０７に記憶されているビームチルト角を読み出す。そして、基地局１００は、この読み出したビームチルト角をアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに設定する。
【０１２１】
次に、基地局１００は、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間において送信対象データを送信する。第１端末局２００−１は、同じ時刻ｔ４から時刻ｔ５におけるデータの受信を終了すると、時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間によりＡｃｋを送信する。このように送信されたＡｃｋは、同じ時刻ｔ６からｔ７の期間において、基地局１００により受信される。
【０１２２】
上記時刻ｔ４からｔ７までの基地局１００と第１端末局２００−１との間のデータとＡｃｋの送受信が行われているとき、残る第２端末局２００−２および第３端末局２００−３は送信待機の状態にある。これにより、時刻ｔ４からｔ７におけるコリジョンは確実に回避され、さらなる実効スループットの向上を図ることが可能になる。
【０１２３】
この図１８では、上記時刻ｔ０からｔ７までの期間によるデータ送信に続き、さらに同様の通信手順を繰り返して基地局１００から第１端末局２００−１へのデータ送信を実行している。また、図１８において、時刻ｔ８から時刻ｔ１５の期間において実行される、時刻ｔ０からｔ７の期間と同様の通信手順は、上記のように基地局１００から第１端末局２００−１へのデータ送信が繰り返し実行されていることを示している。
【０１２４】
なお、第６の実施形態においては、キャリアセンス実行時とともに送信予告信号の送信時においてもビームチルト角が初期状態にリセットされる。これにより、送信予告信号は通信セル１０においてほぼ均等に伝搬されることになる。
【０１２５】
図１９のフローチャートは、第６の実施形態においてデータ送受信のために基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。この図において、基地局１００が実行するステップＳ１５０１およびＳ１５０２は、図８のステップＳ５０１およびＳ５０２と同様である。
【０１２６】
そして、アイドル状態であることが検出されるのに応じて（ステップＳ１５０２−ＹＥＳ）、基地局１００における送信予告信号送信部１１３は、以下の処理を実行する。つまり、送信予告信号送信部１１３は、送信対象データの宛先となる端末局２００のアドレスを含む送信予告信号を生成し、これをブロードキャストにより送信する（ステップＳ１５０３）。続く、ステップＳ１５０５からＳ１５０８の処理は、図８のステップＳ５０４からＳ５０７と同様となる。
また、端末局２００がデータ送信に応じて実行するステップＳ１６０１およびＳ１６０２の処理は、図８のステップＳ６０１およびＳ６０２と同様となる。
【０１２７】
図２０のフローチャートは、端末局２００がステップＳ１５０３（図１９）による送信予告信号の送信に応じて実行する処理手順例である。端末局２００における無線部２０２は、基地局１００から送信された送信予告信号が受信されるのを待機している（ステップＳ１６０５−ＮＯ）。
【０１２８】
そして、送信予告信号が受信されると（ステップＳ１６０５−ＹＥＳ）、無線部２０２は、送信予告信号において示される宛先が自己のものであるか否かについて判定する（ステップＳ１６０６）。宛先が自己のものでない場合（ステップＳ１６０６−ＮＯ）、無線部２０２は、送信待機の状態を設定する（ステップＳ１６０７）。これに対して、宛先が自己のものである場合（ステップＳ１６０６−ＹＥＳ）、無線部２０２は、これまで送信待機の状態が設定されていた場合にはこれを解除する（ステップＳ１６０８）。
【０１２９】
＜第７の実施形態＞
［通信システムの構成］
図２１は、第７の実施形態に対応する通信システムの構成例を示している。この図２１において、まず、図１に示した通信セル１０については、通信セル１０−１として示している。また、図２１において、図１に示した基地局１００については第１基地局１００−１として示している。また、図２１において、図１に示した端末局２００−１、２００−２、２００−３については、それぞれ、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２、第３端末局２００−３として示している。
【０１３０】
そのうえで、第７の実施形態においては、もう１つの通信セル１０−２が形成された状態が示されている。通信セル１０−２は、第２基地局１００−２の通信可能範囲である。そして、通信セル１０−２には第４端末局２００−４が存在する。この第４端末局２００−４は第２基地局１００−２と接続が確立されている。
【０１３１】
通信セル１０−２は、通信セル１０−１と一部が重複するように、通信セル１０−１に近接して形成されている。これに伴って、図２１においては、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４が、通信セル１０−１と１０−２の重複領域に存在することとなった状態が示されている。
【０１３２】
上記図１に示す状態では、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１との通信時において実効スループットが低下する可能性がある。例えば、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１が通信を実行しているときに、第２基地局１００−２と第４端末局２００−４も通信を実行していたとする。このとき、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４がともに通信セル１０−１と１０−２の重複領域に位置していることで、電波の干渉などによる障害が発生しやすくなる。これが実効スループットを低下させる原因となる。
【０１３３】
そこで、第６の実施形態においては、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１と通信を実行するにあたり、第４端末局２００−４による通信の影響をできるだけ排除して実効スループットが向上されるように、以下の構成を採る。
【０１３４】
［基地局と端末局の通信手順例］
図２２のタイミングチャートは、第６の実施形態における第１基地局１００−１、第１端末局２００−１および第４端末局２００−４の間での通信手順例を示している。第１基地局１００−１において、第１端末局２００−１に対応するビームチルト角を算出すべきタイミングに至ったとする。
【０１３５】
これに応じて、第１基地局１００−１はキャリアセンスを実行し、時刻ｔ０においてアイドル状態を検出する。次に、第１基地局１００−１は、時刻ｔ１からｔ２の期間において測定用信号を送信する。第６の実施形態において、この測定用信号は、第４端末局２００−４を宛先としてユニキャストにより送信される。
【０１３６】
第４端末局２００−４は、上記時刻ｔ１からｔ２の期間において受信した測定用信号を利用して測定を行う。次に、第４端末局２００−４は、時刻ｔ３からｔ４の期間において、特性通知信号を生成して第１基地局１００−１に送信する。第１基地局１００−１におけるビームチルト角算出部１０８は、同じ時刻ｔ３からｔ４の期間において受信される特性通知信号から取得した伝搬チャネル特性を利用してビームチルト角を算出し、これを記憶部１０７に記憶する。
【０１３７】
これまでの実施形態におけるビームチルト角算出部１０８は、ＳＮＲまたは伝送容量が最大となるビームチルト角を算出していた。これに対して、第６の実施形態のビームチルト角算出部１０８は、第４端末局２００−４から取得した伝搬チャネル特性に基づいて、ＳＮＲまたは伝送容量が最小となるビームチルト角を算出する。そして、ビームチルト角算出部１０８は、このように求めたビームチルト角を、第１端末局２００−１のアドレスと対応付けて記憶部１０７に記憶する。このように、第６の実施形態において上記のように求められたビームチルト角は、第１端末局２００−１に対応するものとして扱われる。
【０１３８】
そして、上記のように第１端末局２００−１に対応するビームチルト角が記憶部１０７に記憶された後の或るタイミングで、第１基地局１００−１において、第１基地局１００−１を宛先とする送信対象データが発生したとする。これに応じて、第１基地局１００−１は、時刻ｔ５からｔ８として示すようにキャリアセンスを実行してアイドル状態を検出する。続いて第１基地局１００−１は、時刻ｔ６においてビームチルト角を設定したうえで、時刻ｔ７からｔ８の期間において第１端末局２００−１にデータを送信する。第１端末局２００−１は、送信されたデータを受信し終えると、時刻ｔ９からｔ１０の期間においてＡｃｋを送信する。このときには、第４端末局２００−４のＳＮＲまたは伝送容量が最小となるビームチルト角が設定されている。これにより、時刻ｔ６からｔ１０までの期間において第４端末局２００−４が通信を実行していたとしても、これによる干渉などが抑制されることになり、実効スループットの向上が図られる。
【０１３９】
以降、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１は、送信対象データとして残るデータ（フレーム）とＡｃｋの送受信を繰り返し実行する。例えば図における時刻ｔ１１からｔ１５は、送信対象データにおける最後のデータの送受信とＡｃｋの送受信のための手順である。
【０１４０】
なお、第７の実施形態において、第１基地局１００−１の構成は、図２と同様でよい。また、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４の構成は、図３と同様でよい。ただし、前述のようにビームチルト角算出部１０８は、ＳＮＲまたは伝送容量が最小のビームチルト角を算出する。また、第７の実施形態において、ビームチルト角の算出と記憶に対応して基地局１００と端末局２００が実行する処理手順は、図７と同様でよい。また、第７の実施形態においてデータ送受信のために基地局１００、第１端末局２００−１および第４端末局２００−４が実行する処理手順は図８と同様でよい。
【０１４１】
＜第８の実施形態＞
［基地局と端末局との通信手順］
次に、第８の実施形態について説明する。第８の実施形態において、通信システムの構成は、図２１と同様である場合を想定する。
【０１４２】
図２３のタイミングチャートは、第８の実施形態における第１基地局１００−１と、第１端末局２００−１と、第４端末局２００−４の間での通信手順例を示している。第１基地局１００−１において、第１端末局２００−１に対応するビームチルト角を算出すべきタイミングに至ったとする。
【０１４３】
これに応じて、第１基地局１００−１はキャリアセンスを実行し、時刻ｔ０においてアイドル状態を検出する。次に、第１基地局１００−１は、時刻ｔ１からｔ２の期間において測定用信号を送信する。第８の実施形態において、この測定用信号は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４をそれぞれ宛先として指定して、ユニキャストにより送信される。
【０１４４】
これにより、測定用信号は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４のそれぞれにて受信される。時刻ｔ１からｔ２までの期間において、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、それぞれ、受信した測定用信号を利用して伝搬チャネル特性を測定する。
【０１４５】
そして、伝搬チャネル特性の測定を終えた第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、コリジョンが生じないようにそれぞれが異なるタイミングで特性通知信号を送信する。つまり、第１端末局２００−１は、時刻ｔ３からｔ４の期間において特性通知信号を生成して第１基地局１００−１に送信する。第４端末局２００−４は、時刻ｔ５からｔ６の期間において特性通知信号を生成して第１基地局１００−１に送信する。
【０１４６】
基地局１００は、上記時刻ｔ３からｔ６の期間において、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４から送信された特性通知信号を受信する。そして、基地局１００のビームチルト角算出部１０８は、このように受信した特性通知信号から取得した伝搬チャネル特性を利用してビームチルト角を算出し、記憶部１０７に記憶させる。
【０１４７】
第８の実施形態において、ビームチルト角算出部１０８は以下のようにビームチルト角を算出する。ビームチルト角算出部１０８は、まず、第４端末局２００−４から取得した伝搬チャネル特性を利用して、ＳＮＲまたは伝送容量が予め定めた一定値以下となるビームチルト角を算出する。これらのビームチルト角は、最終的に決定されるビームチルト角の候補となるので、ビームチルト角候補と称する。
【０１４８】
次に、ビームチルト角算出部１０８は、第１端末局２００−１から取得した伝搬チャネル特性を利用して、上記ビームチルト角候補ごとのＳＮＲまたは伝送容量を求める。そして、ビームチルト角算出部１０８は、上記のように求められたビームチルト角候補ごとのＳＮＲまたは伝送容量のうちで最大値に対応するビームチルト角を算出結果として決定する。
【０１４９】
上記のように算出されるビームチルト角は、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１との通信に関しては良好な性能を提供し、一方、第４端末局２００−１の通信による通信セル１０−２からの影響を有効に排除する性質を有する。これにより、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１との通信における実効スループットの向上が図られる。
【０１５０】
［処理手順例］
図２４のフローチャートは、第８の実施形態において第１基地局１００−１がビームチルト角算出のために実行する処理手順例を示している。なお、第８の実施形態における第１基地局１００−１は、図２と同様の構成である場合を想定する。
【０１５１】
第１基地局１００−１は、第１端末局２００−１に対応するビームチルト角の算出と記憶を実行すべきタイミングとなるのに応じて、キャリアセンスを実行してアイドル状態が検出されるのを待機する（ステップＳ１７０１−ＮＯ）。そして、アイドル状態が検出されると（ステップＳ１７０１−ＹＥＳ）、測定用信号送信部１０５は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４を宛先として指定してユニキャストにより測定用信号を送信する（ステップＳ１７０２）。
【０１５２】
次に、伝搬チャネル特性取得部１０６は、上記測定用信号の送信に応答して第１端末局２００−１と第４端末局２００−４が送信してきた特性通知信号から、それぞれ、伝搬チャネル特性を取得する（ステップＳ１７０３）。
【０１５３】
次に、ビームチルト角算出部１０８は、前述のようにビームチルト角候補を算出し（ステップＳ１７０４）、記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１７０５）。次に、ビームチルト角算出部１０８は、記憶されたビームチルト角候補から、前述のように、第１端末局２００−１に対応するビームチルト角を決定し、これを算出結果とする（ステップＳ１７０６）。ビームチルト角算出部１０８は、このように算出したビームチルト角の情報を第１端末局２００−１のアドレスと対応付けて記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１７０７）。
【０１５４】
なお、測定用信号の送信に応答した第１端末局２００−１と第４端末局２００−４の処理手順例は、図７のステップＳ４０１からＳ４０３と同様でよい。また、データ送受信のために第１基地局１００−１と第１端末局２００−１が実行する処理手順例は図８と同様でよい。
【０１５５】
＜第９の実施形態＞
続いて第９の実施形態について説明する。第９の実施形態において、通信システムの構成は、図２１と同様である場合を想定する。
図２５は、第９の実施形態における基地局１００（第１基地局１００−１と第２基地局１００−２）の構成例を示している。第９の実施形態において、第１基地局１００−１と第２基地局１００−２は、同図に示す構成を共通に有するものとする。なお、この図において図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１５６】
図２５の基地局１００においては、図２に示した構成に対して、通知信号転送部１１４とビームチルト角送受信部１１５がさらに備えられる。通知信号転送部１１４は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４から送信されてくる特性通知信号を、第１基地局１００−１に対して転送させる。
【０１５７】
つまり、通知信号転送部１１４は、同図に示す基地局１００が第２基地局１００−２として機能する際に動作する部位となる。一方、同図に示す基地局１００が第２基地局１００−２として機能する場合、ビームチルト角算出と設定に関する機能部は動作させる必要がない。つまり、伝搬チャネル特性取得部１０６、記憶部１０７、ビームチルト角算出部１０８およびビームチルト角設定部１０９は省略されてよい。
【０１５８】
第９の実施形態において、ビームチルト角算出部１０８は、第１基地局１００−１に対応する第１ビームチルト角と、第２基地局１００−２に対応する第２ビームチルト角を算出する。同図に示す基地局１００が第１基地局１００−１として機能する場合、ビームチルト角送受信部１１５は、第２ビームチルト角を第２基地局１００−２に送信する。また、同図に示す基地局１００が第２基地局１００−２として機能する場合、ビームチルト角送受信部１１５は、第２ビームチルト角を受信して記憶部１０７に記憶させる。
【０１５９】
図２６と図２７は、第９の実施形態における第１基地局１００−１と、第１端末局２００−１と、第２基地局１００−２と、第４端末局２００−４の間での通信手順例を示している。なお、図２６と図２７の通信手順は時間的に連続しているが、図２６と図２７の時間的つながりを明確にするために、図２６と図２７とで時刻ｔ１４からｔ１５の期間を重複して示している。
【０１６０】
ここで、ビームチルト角を算出して記憶するためのタイミングに至るのに応じて、第１基地局１００−１はキャリアセンスを実行する。そして、このキャリアセンスにより時刻ｔ０においてアイドル状態であることが検出されたものとする。これに応じて、第１基地局１００−１は、例えば時刻ｔ０から或る時間を経過した時刻ｔ１からｔ２までの期間において測定用信号を生成して送信する。この測定用信号は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４を宛先としてユニキャストにより送信される。
【０１６１】
上記測定用信号の受信に応じて、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、それぞれ、同じ時刻ｔ１からｔ２の期間において伝搬チャネル特性を測定する。この伝搬チャネル特性の測定を終えた第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、それぞれ、コリジョンが生じないように異なるタイミングで特性通知信号を送信する。つまり、第１端末局２００−１は、時刻ｔ３からｔ４の期間において特性通知信号を生成して第１基地局１００−１に送信する。第４端末局２００−４は、時刻ｔ５からｔ６の期間において特性通知信号を生成して第１基地局１００−１に送信する。
第１基地局１００−１は、上記時刻ｔ３からｔ６において受信した特性通知信号の各々から伝搬チャネル特性を取得し、記憶部１０７に記憶しておくようにする。
【０１６２】
次に、上記測定通知信号の送受信が終了した後の時刻ｔ７からｔ８の期間において、第２基地局１００−２は測定用信号を生成して送信する。この測定用信号も、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４を宛先としてユニキャストにより送信される。なお、この第２基地局１００−２は、例えば同じ通信セル１０−２の第４端末局２００−４が第１基地局１００−１を宛先として送信した特性通知信号の検知に応じて、この測定用信号を送信すべきタイミングであるか否かを判断することができる。
【０１６３】
上記時刻ｔ７からｔ８の期間における測定用信号の受信に応じて、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、それぞれ、同じ時刻ｔ７からｔ８の期間において伝搬チャネル特性を測定する。そして、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、それぞれ、コリジョンが生じないように異なるタイミングで特性通知信号を生成して送信する。つまり、第１端末局２００−１は、時刻ｔ９からｔ１０の期間において特性通知信号を生成して第２基地局１００−２に送信する。第４端末局２００−４は、時刻ｔ１１からｔ１２の期間において特性通知信号を生成して第２基地局１００−２に送信する。
【０１６４】
第２基地局１００−２は、上記時刻ｔ９からｔ１２の期間において、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４から送信された特性通知信号を受信する。そして、時刻ｔ１２から或る時間を経過した時刻ｔ１３からｔ１４の期間において、第２基地局１００−２は、受信したこれら特性通知信号を第１基地局１００−１に転送する。第１基地局１００−１は、同じ時刻ｔ１３からｔ１４の期間において、これらの特性通知信号を受信し、伝搬チャネル特性として取得する。
【０１６５】
時刻ｔ１４に至った段階の第１基地局１００−１は、以下の４つの電波伝搬路の伝搬チャネル特性を取得していることになる。つまり、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１間の電波伝搬路、第１基地局１００−１と第４端末局２００−４間の電波伝搬路、第２基地局１００−２と第１端末局２００−１間の電波伝搬路、および、第２基地局１００−２と第４端末局２００−４間の電波伝搬路の各伝搬チャネル特性を取得している。
【０１６６】
そこで、第８の実施形態におけるビームチルト角算出部１０８は、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５の期間において、以下のようにビームチルト角を算出する。つまり、ビームチルト角算出部１０８は、下記の式（５）を適用して、通信セル１０−１と１０−２の総合伝送容量Ｃｔｏｔａｌを算出する。
【０１６７】
【数５】
【０１６８】
上記式（５）において、Ｃ１は通信セル１０−１の伝送容量を示す。Ｃ２は通信セル１０−２の伝送容量を示す。Ｔ１は第１基地局１００−１におけるビームチルト角の制御を行うための行列である。Ｔ２は、第２基地局１００−２におけるビームチルト角の制御を行うための行列である。
【０１６９】
ビームチルト角算出部１０８は、上記式（５）を利用して、第１基地局１００−１と第２基地局１００−２の各々のビームチルト角の組合せごとの総合伝送容量Ｃｔｏｔａｌを算出する。そして、このように算出した総合伝送容量Ｃｔｏｔａｌにおける最大値を求めるのに使用した、第１基地局１００−１の第１ビームチルト角と第２基地局１００−２の第２ビームチルト角の組合せを算出結果とするものである。なお、ビームチルト角算出部１０８は、上記第１ビームチルト角と第２ビームチルト角のうち、第１ビームチルト角のみを記憶部１０７に記憶させればよい。
【０１７０】
そして、第１基地局１００−１は、図２６に示すように、上記第１、第２ビームチルト角が算出された直後の時刻ｔ１５からｔ１６の期間において、第２ビームチルト角を第２基地局１００−２に送信する。同じ時刻ｔ１５からｔ１６の期間において、第２基地局１００−２は、送信された第２ビームチルト角を受信し、これを記憶部１０７に記憶させる。
【０１７１】
そして、上記のように第１基地局１００−１と第２基地局１００−２により第１、第２ビームチルト角の各々が記憶された後の或るタイミングで、第１基地局１００−１において、第１端末局２００−１を宛先とする送信対象データが発生したとする。これに応じて、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１は、時刻ｔ１７からｔ２２の期間において示すように、データ送受信に応じた通信を実行する。この際、第１基地局１００−１は、時刻ｔ１８からｔ１９の期間において、第１ビームチルト角を設定する。
【０１７２】
一方、第２基地局１００−２においても、第４端末局２００−４を宛先とする送信対象データが発生したとする。これに応じて、第２基地局１００−２と第４端末局２００−４は、時刻ｔ２３からｔ２８の期間において示すように、データ送受信に応じた通信を実行する。この際、第２基地局１００−２は、時刻ｔ２４からｔ２５の期間において、第２ビームチルト角を設定する。
【０１７３】
ここで、上記時刻ｔ１７からｔ２２の期間と、上記時刻ｔ２３からｔ２８の期間には互いに重複する期間が存在する。これは、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１の間でのデータ送受信と、第２基地局１００−２と第４端末局２００−４の間でのデータ送受信とが同時に実行されている期間が存在することを示している。
このように互いのデータ送受信が同時に行われているとしても、このときには、通信セル１０−１において第１ビームチルト角が設定され、通信セル１０−２において第２ビームチルト角が設定されている。これにより、通信セル１０−１と通信セル１０−２が近接しているのに係わらず、両者における通信状態が良好となるように維持される。これにより、通信セル１０−１と通信セル１０−２における通信の実効スループットの向上が図られる。
【０１７４】
［処理手順例］
図２８のフローチャートは、第１基地局１００−１がビームチルト角の算出と記憶に対応して実行する処理手順例を示している。第１基地局１００−１において無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、ビームチルト角の算出と記憶を実行すべきタイミングとなるのに応じてキャリアセンスを実行し、アイドル状態が検出されるのを待機する（ステップＳ１８０１−ＮＯ）。
【０１７５】
アイドル状態が検出されるのに応じて（ステップＳ１８０１−ＹＥＳ）、測定用信号送信部１０５は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４のそれぞれに対してユニキャストにより測定用信号を送信する（ステップＳ１８０２）。第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、上記測定用信号の送信に応じて伝搬チャネル特性を測定し、特性通知信号を送信する。これらの特性通知信号は第１端末局２００−１の無線部１０３−１〜１０３−Ｎにて受信される。そこで、伝搬チャネル特性取得部１０６は、受信された特性通知信号から第１端末局２００−１と第４端末局２００−４のそれぞれに対応する伝搬チャネル特性を取得し、記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１８０３）。
【０１７６】
また、第２基地局１００−２は、図２６の時刻ｔ１３からｔ１４として示すように、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４の特性通知信号を第１基地局１００−１に送信する。これらの特性通知信号は第１端末局２００−１の無線部１０３−１〜１０３−Ｎにて受信される。そこで、伝搬チャネル特性取得部１０６は、受信された特性通知信号から第１端末局２００−１と第４端末局２００−４のそれぞれに対応する伝搬チャネル特性を取得し、記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１８０４）。
【０１７７】
上記ステップＳ１８０４までの処理により、伝搬チャネル特性取得部１０６は、前述の４つの電波伝搬路の伝搬チャネル特性を取得したことになる。そこで、ビームチルト角算出部１０８は、これらの伝搬チャネル特性を利用して、前述のように、第１ビームチルト角と第２ビームチルト角を算出する（ステップＳ１８０５）。また、ビームチルト角算出部１０８は、第１のビームチルト角を記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１８０６）。また、ビームチルト角送受信部１１５は、算出された第２ビームチルト角を、第２基地局１００−２に対して送信する（ステップＳ１８０７）。
【０１７８】
図２９のフローチャートは、第２基地局１００−２がビームチルト角の算出と記憶に対応して実行する処理手順例を示している。第２基地局１００−１において無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、自己の測定用信号の送信タイミング（図２６の時刻ｔ７）となるのを待機している（ステップＳ１９０１−ＮＯ）。例えば、第４端末局２００−４による第１基地局１００−１への特性通知信号の送信終了から一定時間を経過すると上記測定用信号の送信タイミングに至ったとして判定される。
【０１７９】
測定用信号の送信タイミングに至るのに応じて（ステップＳ１９０１−ＹＥＳ）、測定用信号送信部１０５は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４のそれぞれに対してユニキャストにより測定用信号を送信する（ステップＳ１９０２）。第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、上記測定用信号の送信に応じて伝搬チャネル特性を測定し、特性通知信号を送信する。これらの特性通知信号は第２基地局１００−２の無線部１０３−１〜１０３−Ｎにて受信される。
【０１８０】
第２基地局１００−２において、通知信号転送部１１４は、上記のように受信された特性通知信号を無線部１０３−１〜１０３−Ｎにより第１基地局１００−１に転送させる（ステップＳ１９０３）。
【０１８１】
上記のように特性通知信号を転送した後、第１基地局１００−１は、第１、第２ビームチルト角を算出したうえで、第２ビームチルト角を第２基地局１００−２に対して送信してくる（図２７の時刻ｔ１５からｔ１６）。無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、このように送信される第２ビームチルト角を受信し（ステップＳ１９０４）、記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１９０５）。
【０１８２】
なお、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４における測定用信号の受信に応答した処理は、図７のステップＳ４０１からＳ４０３と同様でよい。また、第１基地局１００−１と第２基地局１００−２と第１端末局２００−１と第４端末局２００−４におけるデータ送受信のための処理は、図８と同様でよい。
【０１８３】
なお、図２、図３、図１１、図１４、図１７および図２５などにおける各部機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、本実施形態におけるビームチルト角の算出やデータ送受信を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【０１８４】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【０１８５】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【０１８６】
１０…通信セル， ２０…ネットワーク， １００…基地局， ２００…端末局， １０１…アンテナ， １０２…位相変換部， １０３…無線部， １０４…ネットワークインターフェース， １０５…測定用信号送信部， １０６…伝搬チャネル特性取得部， １０７…記憶部， １０８…ビームチルト角算出部， １０９…ビームチルト角設定部， １１０…スイッチ， １１１…アンテナ選択部， １１３…送信予告信号送信部， １１４…通知信号転送部， １１５…ビームチルト角送受信部， ２００…端末局， ２０１…アンテナ， ２０２…無線部， ２０３…伝搬チャネル特性測定部， ２０４…記憶部， ２０５…伝搬チャネル特性通知部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信方式として、ＩＥＥＥ８０２.１１による無線ＬＡＮ規格が知られている。一例として、ＩＥＥＥ８０２.１１におけるＩＥＥＥ８０２.１１ｎでは、キャリア変調としてＯＦＤＭを採用するとともに１チャネルあたりの周波数帯域は２０ＭＨｚである。
そのうえで、ＩＥＥＥ８０２.１１ｎでは、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）によるマルチストリーミングやチャネルボンディングなどの技術を採用することで、伝送速度の高速化を図っている。これらの技術により実現される公称の最大伝送速度は６００Ｍｂｐｓである（非特許文献１参照）。
【０００３】
なお、ＭＩＭＯでは、送信側と受信側とでそれぞれ複数のアンテナが備えられる。そして、送信側は複数のアンテナで同時に異なるデータを送信し、受信側はこれらのデータを複数のアンテナで受信して合成する。これにより伝送速度を増加させるものである。
また、チャネルボンディングは、複数のチャネルを結合することにより帯域を拡大する技術である。具体的に、ＩＥＥＥ８０２.１１ｎにおける１チャネルあたりの帯域は２０ＭＨｚであるが、チャネルボンディングにより２つのチャネルを結合することで、通信のための帯域は４０ＭＨｚとなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】守倉正博、久保田周治、「改訂三版８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、インプレスＲ＆Ｄ、２００８年３月２７日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現状においては、上記ＩＥＥＥ８０２.１１ｎの技術により実効スループットを十分に増加させることが難しい。これは以下のような理由による。現状において、基地局（例えば、無線ＬＡＮルータ）についてはＭＩＭＯに対応した製品として複数のアンテナを備えたものが普及してきている。しかし、端末局側については、ＭＩＭＯに対応したアンテナ数の増加が進んでいない場合が多い。端末局は、具体的にはノート型パーソナルコンピュータやタブレット端末などをはじめ携帯型のものが多くを占める。したがって、端末局については、小型化、低消費電力化やコストダウンなどが優先して考慮され、このためにアンテナ数を増加することが困難であるというのがその主たる理由の１つである。
【０００６】
ＭＩＭＯの方式では、送信側と受信側のアンテナ数が増加するのに応じて実効スループットは増加する。そのうえで、送信側と受信側のアンテナ数が異なる場合、ＭＩＭＯにより拡大される帯域は少ない側のアンテナ数に応じて決まってしまう。このために、現実の環境において端末局のアンテナ数が少なければ、ＭＩＭＯによる実効スループットの増加を期待することはできない。
【０００７】
また、チャネルボンディングについては、予め割り当てられた有限数のチャネルから複数のチャネルを利用するので、近接の通信セルと同じチャネルを利用する可能性が高くなる。このように互いに近接する通信セル同士が同じチャネルを利用している場合には、結果的に複数の通信セルが共通のチャネルを共有することになるので、チャネルボンディングによる実効スループットの増加も期待できないことになる。このように、現状における無線ＬＡＮ規格における技術では、実効スループットを有効に向上させることが難しい。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、無線通信における実効スループットを向上させる技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、複数のアンテナを備えた無線通信装置が、伝搬チャネル特性を測定するための測定用信号を端末局に送信する測定用信号送信ステップと、前記測定用信号に基づいて前記端末局により測定された伝搬チャネル特性を取得する伝搬チャネル特性取得ステップと、取得された前記伝搬チャネル特性に基づいて前記端末局との通信における前記アンテナのビームチルト角を算出するビームチルト角算出ステップと、前記端末局との通信において、前記ビームチルト角を設定するビームチルト角設定ステップと、を有する無線通信方法である。
【００１０】
本発明の一態様は、上記の無線通信方法であって、前記ビームチルト角算出ステップにおいて、前記伝搬チャネル特性に基づいてスループット若しくは受信電力が増加若しくは減少するように前記ビームチルト角を算出する。
【００１１】
本発明の一態様は、上記の無線通信方法であって、前記無線通信装置が備える無線部の数が前記アンテナの数よりも少なく、前記測定用信号送信ステップにおいて、前記無線部と前記アンテナとの接続を切り替えながら、前記測定用信号を前記端末局に送信し、前記測定用信号送信ステップと前記伝搬チャネル特性取得ステップとを繰り返し実行することによって全ての前記複数のアンテナにおける前記伝搬チャネル特性を取得するステップと、前記ビームチルト角算出ステップにおいて、前記取得した複数の伝搬チャネル特性を統合して一つの伝搬チャネル特性を取得する。
【００１２】
本発明の一態様は、複数のアンテナと、伝搬チャネル特性を測定するための測定用信号を端末局に送信する測定用信号送信部と、前記測定用信号に基づいて前記端末局により測定された伝搬チャネル特性を取得する伝搬チャネル特性取得部と、取得された前記伝搬チャネル特性に基づいて前記端末局との通信における前記アンテナのビームチルト角を算出するビームチルト角算出部と、前記端末局との通信において、前記ビームチルト角を設定するビームチルト角設定部と、を備える無線通信装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、無線通信における実効スループットを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態における通信システムの構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態における基地局の構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態における端末局の構成例を示す図である。
【図４】第１の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図５】第１の実施形態における基地局と端末局が実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図７】第２の実施形態における基地局と端末局がビームチルト角算出のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態における基地局と端末局がデータ送受信のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図９】第３の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図１０】第３の実施形態における基地局と端末局がビームチルト角算出のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図１１】第４の実施形態における基地局の構成例を示す図である。
【図１２】第４の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図１３】第４の実施形態における基地局と端末局がビームチルト角算出のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図１４】第５の実施形態における基地局の構成例を示す図である。
【図１５】第５の実施形態における基地局と端末局がビームチルト角算出のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図１６】第５の実施形態における基地局と端末局がデータ送受信のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図１７】第６の実施形態における基地局の構成例を示す図である。
【図１８】第６の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図１９】第６の実施形態における基地局と端末局が実行するビームチルト角算出とデータ送受信のための処理手順例を示すフローチャートである。
【図２０】第６の実施形態における端末局が送信予告信号の受信に応じて実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図２１】第７の実施形態における通信システムの構成例を示す図である。
【図２２】第７の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図２３】第８の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図２４】第８の実施形態における第１基地局がビームチルト角算出のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図２５】第９の実施形態における基地局の構成例を示す図である。
【図２６】第９の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図２７】第９の実施形態における基地局と端末局の通信手順例を示すタイミングチャートである。
【図２８】第９の実施形態における第１基地局が実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【図２９】第９の実施形態における第２基地局が実行する処理手順例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
［無線通信システムの構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に対応する無線通信システムの構成例を示している。この図に示す無線通信システムは、基地局１００、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３の各無線通信装置を備える。なお、以降において、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３について特に区別しない場合には、端末局２００と記載する。
【００１６】
基地局１００は、通信セル１０内に位置する端末局２００と無線による通信を行う。通信セル１０は、基地局１００から出力される電波が到達可能な範囲である。
また、基地局１００は、ネットワーク２０と接続される。ネットワーク２０は、例えばインターネットやＬＡＮ（Local Area Network）である。なお、基地局１００とネットワーク２０との接続は有線であっても無線であってもよい。このようにネットワーク２０と接続されることで、基地局１００は、ネットワーク２０と端末局２００との間の通信を中継することができる。
【００１７】
端末局２００は、自己が位置する通信セル１０を形成している基地局１００と無線により通信を行う装置である。基地局１００と端末局２００は、それぞれ、データを格納するパケットを所定構造のフレームに変換して送受信を行う。
なお、基地局１００の具体例としては無線ＬＡＮアクセスポイントを想定することができる。また、端末局２００の具体例としては、パーソナルコンピュータ、タブレット型端末装置、携帯電話、スマートフォンなどの無線ＬＡＮ通信に対応した各種装置を想定することができる。
【００１８】
［基地局の構成］
図２は、第１の実施形態における基地局１００の構成例を示している。この図に示す基地局１００は、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎ、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎ、無線部１０３−１〜１０３−Ｎ、ネットワークインターフェース１０４、測定用信号送信部１０５、伝搬チャネル特性取得部１０６、記憶部１０７、ビームチルト角算出部１０８およびビームチルト角設定部１０９を備える。
【００１９】
Ｎ個のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎは、送信信号を電波として送出するとともに、電波を受信して受信信号を出力する部位である。また、本実施形態において、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎにより形成されるビームチルト角は後述するように変更可能とされている。
【００２０】
位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎは、それぞれ、対応の無線部１０３−１〜１０３−Ｎから出力された送信信号の位相を変換し、対応のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに供給する。また、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎは、それぞれ、対応のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎから出力される受信信号の位相を変換し、対応の無線部１０３−１〜１０３−Ｎに出力する。なお、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎは、ビームチルト角設定部１０９の制御に応じて変換すべき位相を設定する。
【００２１】
無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、それぞれ、送信すべきデータ、信号を入力してフレーム化や所定の変調処理などを施して送信信号を生成し、対応の位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎに対して出力する。上記送信信号の生成元となるデータや信号として、主たるものは、ネットワークインターフェース１０４から出力されるパケットのデータである。また、本実施形態においては、測定用信号送信部１０５から出力される測定用信号も送信信号の生成元となる。
【００２２】
また、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、それぞれ、対応の位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎからの受信信号を入力して所定の復調処理などを実行する。受信信号がネットワーク２０と接続される他の端末を宛先とするパケットである場合、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、このパケットをネットワークインターフェース１０４に出力する。また、受信信号が当該基地局１００宛のデータや信号である場合には、これらのデータや信号が無線部１０３−１〜１０３−Ｎからしかるべき部位に対して入力される。一例として、受信信号が伝搬チャネル特性を基地局１００に通知するための特性通知信号である場合、この特性通知信号は、無線部１０３−１〜１０３−Ｎから伝搬チャネル特性取得部１０６に入力される。
【００２３】
ネットワークインターフェース１０４は、ネットワーク２０（図２においては図示せず）と接続して通信を実行する部位である。ネットワークインターフェース１０４は、ネットワーク２０経由で受信した、端末局２００のいずれかを宛先とするデータ（パケット）を、無線部１０３−１〜１０３−Ｎに出力する。
【００２４】
また、端末局２００からの送信信号は、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎにて受信され、それぞれ、受信信号として位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎを介して無線部１０３−１〜１０３−Ｎに入力される。この受信信号が、ネットワーク２０と接続された端末を宛先とするパケットである場合、ネットワークインターフェース１０４は、このパケットを入力してネットワーク２０経由で宛先の端末に送信する。
【００２５】
測定用信号送信部１０５は、当該基地局１００との間の伝搬チャネル特性（電波伝搬路特性）を測定するための測定用信号を端末局２００に送信する。このために、測定用信号送信部１０５は測定用信号を生成し、生成した測定用信号を無線部１０３−１〜１０３−Ｎに出力する。無線部１０３−１〜１０３−Ｎは入力した測定用信号を、送信信号として位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎに出力する。
なお、伝搬チャネル特性は、一般には、伝搬損失、遅延時間、到来方向などとなる。なお、測定用信号としては、例えば、これまでに知られている伝搬チャネル特性測定のための信号を利用すればよく、特に限定されるものではない。
【００２６】
伝搬チャネル特性取得部１０６は、端末局２００が上記測定用信号を利用して測定した伝搬チャネル特性を当該端末局２００から取得する。つまり、上記測定用信号を受信した端末局２００は、この受信した測定用信号を伝搬チャネル特性の測定を行い、測定した伝搬チャネル特性を通知する特性通知信号を基地局１００に送信する。基地局１００の伝搬チャネル特性取得部１０６は、受信された特性通知信号から伝搬チャネル特性を取得する。
記憶部１０７は、上記のように取得された伝搬チャネル特性を記憶する。なお、記憶部１０７の実際としては、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを想定することができる。
【００２７】
ビームチルト角算出部１０８は、取得された伝搬チャネル特性（すなわち、記憶部１０７に記憶された伝搬チャネル特性）に基づいて、当該伝搬チャネル特性を送信した端末局２００との通信の際に設定すべきビームチルト角を算出する。第１の実施形態において、ビームチルト角算出部１０８は、基地局１００と端末局２００との間の電波の伝搬状態が最良となるビームチルト角を算出する。ここでは、上記ビームチルト角を算出するための手法として以下の２例を挙げる。
【００２８】
まず、第１のビームチルト角算出手法は、ＳＮＲ（信号対雑音電力比）に基づくものとなる。この第１のビームチルト角算出手法では、基地局１００と端末局２００との間の伝搬チャネル特性を行例Ｈ１１として生成する。この行列Ｈ１１は、送信側アンテナと受信アンテナとのすべての組合せの伝搬チャネル特性を要素とするもので、下記の式（１）のように表される。なお、ここでの送信アンテナは、基地局１００のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎを想定し、受信アンテナは端末局２００のアンテナを想定する。また、ここでは、説明を簡単にするために端末局２００のアンテナが１つである場合を想定する。
【数１】
【００２９】
次に、ビームチルト角を制御する行列Ｔは下記の式（２）により表される。なお、下記の式（２）において、ｄは送信側のアンテナの素子間隔であり、λは真空中における波長であり、θはビームチルト角である。
【数２】
【００３０】
そして、上記行列Ｈ１１と行列Ｔに基づいて下記の式（３）によりＳＮＲ（信号対電力雑音比）を算出する。下記の式において、「|| ||Ｆ」はフロベニウスノルムを示す。
【数３】
【００３１】
ビームチルト角算出部１０８は、取得された伝搬チャネル特性を利用して行例Ｈ１１を生成する。また、ビームチルト角算出部１０８は、異なるビームチルト角ごとの行例Ｔを生成する。そのうえで、ビームチルト角算出部１０８は、これらの行列を用いて、式（３）により異なるビームチルト角ごとのＳＮＲを算出する。そして、ビームチルト角算出部１０８は、このように算出されたＳＮＲのうちの最大値を求めるのに使用したビームチルト角θを算出結果として出力する。
【００３２】
また、第２のビームチルト角算出手法は、伝送容量に基づくものとなる。この第２のビームチルト角算出手法においても、ビームチルト角算出部１０８は、先の式（１）により表される伝搬チャネル特性の行列Ｈ１１を生成する。また、式（２）により表される行列Ｔを生成する。
そのうえで、ビームチルト角算出部１０８は、下記の式（４）によりビームチルト角θごとの伝送容量Ｃを算出する。
【数４】
【００３３】
そして、ビームチルト角算出部１０８は、上記式（４）により算出される伝送容量Ｃが最大となるビームチルト角θを算出結果として出力する。
ビームチルト角設定部１０９は、上記第１または第２の手法によって算出されたビームチルト角をアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに設定する。このために、ビームチルト角設定部１０９は、算出されたビームチルト角とするための位相を、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎの各々に対して指示する。位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎは、入出力信号が指示された位相となるように位相をシフトする。これにより、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎから成るアンテナ群に対して、ビームチルト角算出部１０８により算出されたビームチルト角が設定される。
【００３４】
［端末局の構成］
図３は、端末局２００の構成例を示している。端末局２００は、アンテナ２０１、無線部２０２、伝搬チャネル特性測定部２０３、記憶部２０４および伝搬チャネル特性通知部２０５を備える。なお、この図においては、端末局２００における基地局１００のビームチルト角設定に対応した機能のみを抜き出して示している。
【００３５】
アンテナ２０１は、送信信号を電波として送出するとともに、電波を受信して受信信号を出力する部位である。なお、ここでは、最も簡単な例として、端末局２００のアンテナが１つである場合を示しているが、複数であってもよい。
無線部２０２は、送信すべきデータ、信号を入力してフレーム化や所定の変調処理などを施して送信信号を生成し、対応の位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎに対して出力する。また、無線部２０２は、受信信号を入力して所定の復調処理などを実行する。
【００３６】
前述のように基地局１００から測定用信号が送信された場合、端末局２００は、この測定用信号を受信することになる。伝搬チャネル特性測定部２０３は、このように受信された伝搬チャネル特性を無線部２０２から入力し、伝搬チャネル特性を測定する。そして、測定した伝搬チャネル特性を記憶部２０４に記憶する。記憶部２０４は、上記のように測定された伝搬チャネル特性のデータを記憶する部位である。
【００３７】
伝搬チャネル特性通知部２０５は、測定された伝搬チャネル特性を基地局１００に通知する。このために、伝搬チャネル特性通知部２０５は、記憶部２０４から伝搬チャネル特性を読み出す。次に、伝搬チャネル特性通知部２０５は、この読み出した伝搬チャネル特性を基地局１００に通知するための特性通知信号を生成する。そして、伝搬チャネル特性通知部２０５は、この特性通知信号を無線部２０２により送信させる。
【００３８】
［基地局と端末局の通信手順例］
図４のタイミングチャートは、基地局１００と１つの端末局２００との間での通信手順例を示している。なお、この図の説明にあたり、アクセス制御方式についてはＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)が採用されていることを前提とする。
【００３９】
基地局１００において、端末局２００に対して送信すべきパケットのデータ（送信対象データ）が発生したとする。具体的には、例えば送信対象データが無線部１０３−１〜１０３−Ｎのバッファ（図示せず）に入力されるのに応じて、送信対象データが発生したものとみなされる。これに応じて、基地局１００は、ランダムな時間間隔によりキャリアセンス（ＣＳ）を実行する。キャリアセンスにより、通信周波数帯域が使用されていないアイドル状態と、通信周波数帯域が使用されているビジー状態のいずれであるのかが判定される。
【００４０】
なお、このキャリアセンス実行時と測定用信号送信時において、ビームチルト角はリセットされ、例えば無指向性となる。これにより、通信セル１０において均等なキャリアセンスの感度を得ることができる。また、通信セル１０において均等に測定用信号を伝搬させることができる。
【００４１】
例えば、図４の時刻ｔ０において実行したキャリアセンスにより、通信周波数帯域が使用されていないアイドル状態であることが検出されたとする。これに応じて、基地局１００は、例えば時刻ｔ０から或る時間を経過した時刻ｔ１からｔ２までの期間において測定用信号を生成して送信する。この際、基地局１００は、上記送信対象データの宛先の端末局２００を認識する。そして、これと同じ端末局２００を宛先として指定して、ユニキャストにより測定用信号を送信する。
上記測定用信号の受信に応じて、端末局２００は、同じ時刻ｔ１からｔ２の期間内において伝搬チャネル特性を測定する。そして、端末局２００は、時刻ｔ２から或る時間を経過した時刻ｔ３からｔ４の期間において特性通知信号を送信する。
【００４２】
基地局１００は、時刻ｔ３以降において特性通知信号を受信するのに応じて、ビームチルト角を算出する。次に、基地局１００は、算出したビームチルト角をアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに対して設定する。
基地局１００は、上記のようにビームチルト角を設定した後、時刻ｔ４からｔ５の期間において、送信対象データを送信する。なお、時刻ｔ４からｔ５の期間において送信されるデータは、例えば無線通信に適合したフレームに変換されている。また、フレームアグリゲーションが適用されている場合、時刻ｔ４からｔ５の期間において送信されるデータは、所定数のフレームが連結されたデータユニットとなる。
【００４３】
そして、時刻ｔ５に対応してデータの受信が終了するのに応答して、端末局２００は、時刻ｔ５から或る時間を経過した時刻ｔ６からｔ７の期間においてＡｃｋ（Acknowledge）を送信する。基地局１００は、このＡｃｋを受信するとともに、当該Ａｃｋの受信に応じた所定の処理を実行する。具体的に、基地局１００は、例えばＡｃｋの受信によりデータが正常に受信側で受信されたものと判断し、次のデータ送受信のための処理に遷移する。また、Ａｃｋが受信されることなくタイムアウトした場合には、送信対象データを再送するなどの処理を実行する。また、送信データがフレームアグリゲーションにより複数フレームを連結したものである場合にはフレームＡｃｋが返送される。この場合、基地局１００は、フレームＡｃｋが示すフレームの受信結果に基づいて、受信エラーとなったフレームを再送する。第１の実施形態では、送信対象データが発生するごとに、上記時刻ｔ０からｔ７までの手順により基地局１００と端末局２００との間でデータの送受信を行う。
【００４４】
上記時刻ｔ４からｔ５の期間においてデータが送受信される際、基地局１００におけるアンテナのビームチルト角は、端末局２００との間のＳＮＲが最大となるように設定されている。これにより、基地局１００と端末局２００との電波伝搬性能が向上し、実効スループットが向上する。
【００４５】
［処理手順例］
図５のフローチャートは、上記図４に示した基地局１００と端末局２００の通信手順を実現するための処理手順例を示している。この図に示す基地局１００の処理は、図２に示した機能部のいずれかが適宜実行するものとしてみることができる。また、この図に示す端末局２００の処理は、図３に示した機能部のいずれかが適宜実行するものとしてみることができる。
【００４６】
基地局１００において、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、送信対象データが発生するのを待機している（ステップＳ１０１−ＮＯ）。そして、送信対象データが発生するのに応じて（ステップＳ１０１−ＹＥＳ）、無線部１０３−１〜１０３−Ｎはキャリアセンスを実行してアイドル状態が検出されるのを待機する（ステップＳ１０２−ＮＯ）。そして、アイドル状態であることを検出すると（ステップＳ１０２−ＹＥＳ）、測定用信号送信部１０５は測定用信号を生成する。そして、この測定用信号を、上記送信対象データと同じ端末局２００を宛先として指定し、ユニキャストにより無線部１０３−１〜１０３−Ｎに送信させる（ステップＳ１０３）。
【００４７】
上記測定用信号の送信に応じて、前述のように端末局２００から特性通知信号が送信される。伝搬チャネル特性取得部１０６は、基地局１００にて受信された特性通知信号を無線部１０３−１〜１０３−Ｎから出力される特性通知信号を入力することにより伝搬チャネル特性を取得する（ステップＳ１０４）。伝搬チャネル特性取得部１０６は、取得した伝搬チャネル特性の情報を記憶部１０７に記憶させる。
【００４８】
次にビームチルト角算出部１０８は、記憶部１０７に記憶された伝搬チャネル特性を利用して、前述のようにＳＮＲが最大となるビームチルト角を算出する（ステップＳ１０５）。そして、ビームチルト角設定部１０９は、前述のように位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎを制御して、算出されたビームチルト角を設定する（ステップＳ１０６）。
【００４９】
上記のようにビームチルト角が設定された後、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、送信対象データを送信する（ステップＳ１０７）。次に、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、送信対象データの送信終了に応じて端末局２００から送信されるＡｃｋの受信に対応した所定の処理を実行する（ステップＳ１０８）。
【００５０】
また、端末局２００において、伝搬チャネル特性測定部２０３は、先のステップＳ１０２により送信された測定用信号が受信されるのを待機している（ステップＳ２０１−ＮＯ）。そして、測定用信号が受信されるのに応じて（ステップＳ２０１−ＹＥＳ）、伝搬チャネル特性測定部２０３は伝搬チャネル特性を測定する（ステップＳ２０２）。伝搬チャネル特性測定部２０３は、測定結果としての伝搬チャネル特性を記憶部２０４に記憶させる。
【００５１】
次に、伝搬チャネル特性通知部２０５は、記憶部２０４に記憶された伝搬チャネル特性を通知するための特性通知信号を生成し、基地局１００に送信する（ステップＳ２０３）。次に、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、ステップＳ１０６により送信されるデータを受信する（ステップＳ２０４）。そして、このデータの受信を終了すると、基地局１００に対してＡｃｋを送信する（ステップＳ２０５）。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
［基地局と端末局の通信手順例］
続いて第２の実施形態について説明する。第２の実施形態における通信システム、基地局１００および端末局２００の構成は、それぞれ、図１、図２および図３と同様となる。ただし、第２の実施形態の基地局１００におけるビームチルト角算出部１０７には、算出したビームチルト角の情報を記憶部１０７に記憶させる機能が付加される。なお、ビームチルト角の算出手法は第１の実施形態と同様でよい。
【００５３】
図６のタイミングチャートは、第２の実施形態における基地局１００と端末局２００の間での通信手順例を示している。第２の実施形態では、まず、所定のタイミングによって基地局１００が端末局２００ごとのビームチルト角を予め算出し、これを記憶部１０７に記憶させておくようにする。この後において、基地局１００は、送信対象データが発生するごとに、宛先の端末局２００のビームチルト角を記憶部１０７から読み出して設定し、データ送信を行う。このように、第２の実施形態においては、ビームチルト角を算出して記憶するための動作とデータ送受信とはそれぞれ個別の機会で行われる。
【００５４】
まず、基地局１００は、ビームチルト角を算出すべきタイミングに至ると、測定用信号送信のためのキャリアセンスをランダムな時間間隔により実行する。なお、ビームチルト角を算出すべきタイミングとしては以下のようなものを想定できる。例えば１つには、基地局１００が起動したときの初期設定として、そのときに接続が確立されている端末局２００の各々に対応したビームチルト角の算出と記憶を順次行うというものである。また、１つには基地局１００の起動後において最初にデータ送受信を行うこととなった場合に、その通信相手である端末局２００のビームチルト角の算出と記憶を行うというものを考えることもできる。
【００５５】
図６では、時刻ｔ０において実行したキャリアセンスによりアイドル状態が検出されたものとしている。これに応じて、時刻ｔ０から一定時間を経過した時刻ｔ１からｔ２までの期間において、基地局１００は測定用信号を生成して送信する。この際、基地局１００は、ビームチルト角算出の対象として選択した端末局２００を宛先として、ユニキャストで測定信号を送信する。
【００５６】
上記測定用信号の受信に応じて、端末局２００は、同じ時刻ｔ１からｔ２の期間内において伝搬チャネル特性を測定する。そして、端末局２００は、時刻ｔ２から或る時間を経過した時刻ｔ３からｔ４の期間において特性通知信号を送信する。
基地局１００は、同じ時刻ｔ３からｔ４の期間において受信した上記特性通知信号を利用してビームチルト角を算出し、この算出したビームチルト角を記憶部１０７に記憶させる。なお、ビームチルト角を記憶部１０７に記憶させる際には、ビームチルト角と、測定用信号の宛先として指定した端末局２００のアドレス（ＭＡＣアドレス）とを対応付ける。
【００５７】
そして、上記のようにビームチルト角を算出して記憶させた後の或るタイミングで、このビームチルト角に対応する端末局２００を宛先とする送信対象データが発生したとする。これに応じて、基地局１００はキャリアセンスを実行する。ここでは、図６の時刻ｔ５として示すタイミングで実行したキャリアセンスによりアイドル状態であることが検出されている。これに応じて、基地局１００は、データ送信開始タイミングである時刻ｔ７に至る前の時刻ｔ６のタイミングで、送信対象データの宛先の端末局２００に対応するビームチルト角をアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに設定する。
【００５８】
次に、基地局１００は、アイドル状態が検出された時刻ｔ５から或る時間を経過した時刻ｔ７のタイミングにおいて、端末局２００に対する送信対象データの送信を開始する。
これに応じて、端末局２００は時刻ｔ７からデータの受信を開始する。なお、このときには、時刻ｔ７より前の時刻ｔ６のタイミングで、宛先の端末局２００とのＳＮＲまたは伝送容量が最大となる最適なビームチルト角が設定された状態にある。したがって、時刻ｔ７以降のデータ送信における実効スループットが向上することになる。
【００５９】
上記時刻ｔ７から開始されたデータ送受信は時刻ｔ８において終了する。これに応じて、時刻ｔ８から或る一定時間を経過した時点ｔ９からｔ１０の期間において、端末局２００はＡｃｋを送信し、基地局１００は当該Ａｃｋを受信する。
【００６０】
また、ここでは、送信対象データとして複数のフレーム（パケット）が発生した場合を想定している。これに応じて、図６では、上記時刻ｔ７からｔ１０までのデータとＡｃｋの送受信の後において、順次、フレーム単位のデータとＡｃｋの送受信が実行されている状態を示している。時刻ｔ１１からｔ１４の期間は、最後のデータとＡｃｋの送受信を示している。
【００６１】
［処理手順例］
図７のフローチャートは、第２の実施形態におけるビームチルト角の算出に対応して基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。なお、この図に示す処理は、１つの端末局２００に対応してビームチルト角の算出を行うためのものとなる。したがって、図７に示す処理は、通信セル１０内において基地局１００と接続が確立されているすべての端末局２００ごとに行われることになる。
【００６２】
基地局１００は、１つの端末局２００に対応するビームチルト角の算出と記憶を実行すべきタイミングとなるのに応じて、ステップＳ３０１からＳ３０４の処理を実行する。なお、ステップＳ３０１からＳ３０４の処理は、図５におけるステップＳ１０２からＳ１０５と同様となる。
【００６３】
上記ステップＳ３０１からＳ３０４の処理の後、ビームチルト角算出部１０８は、算出したビームチルト角の情報を記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ３０５）。この際、ビームチルト角算出部１０８は、算出したビームチルト角に、今回のビームチルト角算出のために測定用信号を送信した端末局２００のアドレスと対応付けて記憶させる。
【００６４】
また、端末局２００は、基地局１００からの測定用信号の送信に応じて、ステップＳ４０１からＳ４０３の処理を実行する。なお、ステップＳ４０１からＳ４０３の処理は、図５におけるステップＳ２０１からＳ２０３と同様となる。
【００６５】
図８のフローチャートは、データ送受信のために基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。基地局１００において、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、送信対象データが発生するのを待機している（ステップＳ５０１−ＮＯ）。そして、送信対象データが発生すると（ステップＳ５０１−ＹＥＳ）、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、キャリアセンスを実行してアイドル状態が検出されるのを待機する（ステップＳ５０２−ＮＯ）。そして、アイドル状態であることが検出されると（ステップＳ５０２−ＹＥＳ）、ビームチルト角設定部１０９は、送信対象データの宛先である端末局２００のアドレスに対応付けられているビームチルト角を記憶部１０７から読み出す（ステップＳ５０３）。次に、ビームチルト角設定部１０９は、読み出したビームチルト角をアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに設定する（ステップＳ５０４）。このために、ビームチルト角設定部１０９は、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎの各々においてしかるべき位相シフト量が設定されるように制御する。
【００６６】
次に、無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、送信対象データを端末局２００に対してフレーム単位で送信し（ステップＳ５０５）、この後に、端末局２００から送信されるＡｃｋの受信に対応した所定の処理を実行する（ステップＳ５０６）。
無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、上記データ送信（ステップＳ５０５）とＡｃｋ受信対応処理（ステップＳ５０６）を終了すると、すべての送信対象データ（フレーム）の送信を終了したか否かについて判定する（ステップＳ５０７）。ここで、送信していない送信対象データが未だ残っている場合には（ステップＳ５０７−ＮＯ）、上記ステップＳ５０５に戻ることにより、データ送信を再度実行する。そして、送信対象データをすべて送信すると（ステップＳ５０７−ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に戻る。
【００６７】
また、端末局２００において、無線部２０２は、ステップＳ５０５により基地局１００から送信されたデータを受信する（ステップＳ６０１）。そして、このデータの受信が終了するのに応じて基地局１００にＡｃｋを送信する（ステップＳ６０２）。
このように第２実施形態では、端末局２００ごとに対応するビームチルト角を算出して記憶することとしている。そして、以降において基地局１００から端末局２００にデータを送信する際には、記憶されたビームチルト角を読み出してアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに設定する。したがって、第２実施形態においては、送信対象データが発生するたびに測定用信号の送信からビームチルト角算出までの一連の手順を実行する必要がない。これにより、実効スループットのさらなる向上が期待される。
【００６８】
＜第３実施形態＞
［基地局と端末局の通信手順例］
続いて、第３実施形態について説明する。なお、第３の実施形態における通信システム、基地局１００および端末局２００の構成は、それぞれ、図１、図２および図３と同様となる。
【００６９】
図９のタイミングチャートは、第３の実施形態における基地局１００と端末局２００の間での通信手順例を示している。なお、第３の実施形態においては、第２の実施形態と同様に、ビームチルト角を算出して記憶するための動作とデータ送受信とはそれぞれ個別の機会で行われる。そのうえで、第３実施形態においては、端末局２００ごとにビームチルト角を算出するのではなく、通信セル１０における端末局２００に共通のビームチルト角を算出し、これを記憶する。
【００７０】
基地局１００は、ビームチルト角を算出すべきタイミングに至ると、測定用信号送信のためのキャリアセンスをランダムな時間間隔により実行する。そして、時刻ｔ０において実行したキャリアセンスによりアイドル状態が検出されたものとする。
これに応じて、基地局１００は、時刻ｔ０から一定時間を経過した時刻ｔ１からｔ２までの期間において測定用信号を生成して送信する。第３実施形態において、基地局１００は、測定用信号を送信するに際して、通信セル１０内のすべての端末局２００に対してマルチキャストによる送信を行う。
【００７１】
これにより、測定用信号は、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３のそれぞれにて受信される。これに応じて、同じ時刻ｔ１からｔ２までの期間において、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３は、それぞれ、受信した測定用信号を利用して伝搬チャネル特性を測定する。
【００７２】
そして、伝搬チャネル特性の測定を終えた第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３は、それぞれ、コリジョンが生じないように異なるタイミングで特性通知信号を送信する。つまり、例えば第１端末局２００−１は、時刻ｔ３からｔ４の期間において特性通知信号を生成して基地局１００に送信する。第２端末局２００−２は、時刻ｔ４から或る時間を経過した時刻ｔ５からｔ６の期間において特性通知信号を生成して基地局１００に送信する。第３端末局２００−３は、時刻ｔ６から或る時間を経過した時刻ｔ７からｔ８の期間において特性通知信号を生成して基地局１００に送信する。
【００７３】
基地局１００は、上記時刻ｔ３からｔ８の期間において、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３から送信された特性通知信号を受信する。そして、基地局１００のビームチルト角算出部１０８は、このように受信した特性通知信号から取得された伝搬チャネル特性を利用してビームチルト角を算出し、記憶部１０７に記憶させる。
【００７４】
第３の実施形態において、ビームチルト角算出部１０８は以下のようにビームチルト角を算出する。ビームチルト角算出部１０８は、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３ごとに、ビームチルト角ごとのＳＮＲまたは伝送容量を算出する。そして、第１端末局２００−１と第２端末局２００−２と第３端末局２００−３との間で共通にＳＮＲまたは伝送容量が最大となるビームチルト角θを算出結果とするものである。ビームチルト角算出部１０８は、このように算出したビームチルト角の情報を記憶部１０７に記憶する。
【００７５】
ここで、上記のようにビームチルト角を算出して記憶させた後の或るタイミングで、第１端末局２００−１を宛先とする送信対象データが発生したものとする。これに応じて、基地局１００はキャリアセンスを実行する。そして、図９の時刻ｔ９として示すタイミングで実行したキャリアセンスによりアイドル状態であることが検出されたとする。これに応じて、基地局１００は、データ送信開始タイミングである時刻ｔ１１に至る前の時刻ｔ１０のタイミングで、記憶部１０７に記憶されているビームチルト角をアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに設定する。
【００７６】
次に、基地局１００は、上記時刻ｔ１１のタイミングにおいて端末局２００−１に対する送信対象データの送信を開始する。これに応じて、端末局２００は同じ時刻ｔ１１からデータの受信を開始する。このときには、時刻ｔ１１より前の時刻ｔ１０のタイミングで、最適とされるビームチルト角が設定された状態にある。したがって、時刻ｔ１１以降のデータ送信における実効スループットが向上する。
上記時刻ｔ１１から開始されたデータ送受信は時刻ｔ１２において終了する。これに応じて、時刻ｔ１２から或る一定時間を経過した時点ｔ１３からｔ１４の期間において、端末局２００はＡｃｋを送信し、基地局１００は当該Ａｃｋを受信する。
【００７７】
また、ここでは、時刻ｔ１４から或る時間を経過したタイミングで、第２端末局２００−２を宛先とする送信対象データが発生した場合が示されている。これに応じて、基地局１００と第２端末局２００−２は、時刻ｔ１５から時刻ｔ２０までの期間において示すように、基地局１００と第２端末局２００−２との間でのデータとＡｃｋの送受信が行われる。なお、第３の実施形態において、時刻ｔ１６からｔ１７の期間において設定されるビームチルト角は、先の時刻ｔ１０からｔ１１の期間と同じとなるものである。
【００７８】
［処理手順例］
図１０のフローチャートは、第３の実施形態におけるビームチルト角の算出と記憶に対応して基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。基地局１００は、ビームチルト角の算出と記憶を実行すべきタイミングとなるのに応じて、ステップＳ７０１からＳ７０５の処理を実行する。このステップＳ７０１からＳ７０５の処理は、図７におけるステップＳ３０１からＳ３０５の処理と同様となる。
【００７９】
ただし、ステップＳ７０２における測定用信号送信部１０５は、前述のように、通信セル１０内において基地局１００と接続が確立されているすべての端末局２００を宛先として、マルチキャストで測定用信号を送信する。
【００８０】
また、ステップＳ７０４におけるビームチルト角算出部１０８は、前述のように、基地局１００と接続が確立されているすべての端末局２００の間で共通にＳＮＲまたは伝送容量が最大となるビームチルト角を算出する。
また、端末局２００が実行するステップＳ８０１からＳ８０３の処理は、図７のステップＳ４０１からＳ４０３の処理と同様となる。
なお、第３の実施形態において、データ送受信のために基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例としては、先の図８と同様でよいことから説明を省略する。
【００８１】
＜第４の実施形態＞
［基地局の構成］
続いて第４の実施形態について説明する。第４の実施形態における通信システムと端末局２００の構成は、それぞれ、図１および図３と同様である。しかし、第４の実施形態の基地局１００の構成は以下のようになる。
【００８２】
図１１は第４の実施形態における基地局１００の構成例を示している。なお、この図１１において、図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この図に示す基地局１００において、無線部１０３は、Ｎ個のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎおよび位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎに対して共通となる１つのみを備える。
【００８３】
なお、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎについて、各々を区別する必要がない場合にはアンテナ１０１と記載する。また、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎについて、各々を区別する必要がない場合には位相変換部１０２と記載する。
【００８４】
また、図１１における基地局１００においては、スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎとアンテナ選択部１１１がさらに備えられる。スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎは、それぞれ、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎと無線部１０３との間の信号経路に挿入されるように備えられる。スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎは、それぞれ、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎと無線部１０３との間の信号経路の接続（オン）、遮断（オフ）を切り替える。なお、以降の説明においてスイッチ１１０−１〜１１０−Ｎの各々を区別する必要がない場合には、スイッチ１１０と記載する。
【００８５】
アンテナ選択部１１１は、各スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎのオンオフを個別に制御する。なお、スイッチ１１０をオンに切り替えるということは、そのスイッチ１１０に対応するアンテナ１０１が有効化されることを意味する。これに対して、スイッチ１１０をオフに切り替えるということは、そのスイッチ１１０に対応するアンテナ１０１が無効化されることを意味する。
【００８６】
［基地局と端末局の通信手順例］
上記図１１に示した構成では、Ｎ個のアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに対して無線部１０３は１つで共通とされている。この場合、これまでの実施形態のように、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎの各々による受信信号は無線部１０３により合成される。このために、上記各実施形態と同じように、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎごとに対応する伝搬チャネル特性（先の式（１）における行列Ｈ１１の各要素）の情報を同時に取得することができない。この場合、ビームチルト角も算出できないことになる。そこで、第４の実施形態においては、以下のように、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎごとに対応する伝搬チャネル特性を取得することで、ビームチルト角算出を可能とする。
【００８７】
図１２のタイミングチャートは、基地局１００と１つの端末局２００との間での、ビームチルト角算出と記憶のための通信手順例を示している。基地局１００は、或る１つの端末局２００との間のビームチルト角を算出すべきタイミングに至ると、キャリアセンスを実行する。そして、時刻ｔ０におけるキャリアセンスによりアイドル状態が検出されたとする。
【００８８】
これに応じて、基地局１００は、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎのうち、アンテナ１０１−１のみを選択して有効化する。この状態のもと、基地局１００は、時刻ｔ０から一定時間経過した時刻ｔ１からｔ２の期間において第１アンテナ対応測定用信号を送信する。第１アンテナ対応測定用信号とは、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎのうちアンテナ１０１−１のみを有効化して送信した測定用信号のことである。端末局２００は、この時刻ｔ１からｔ２の期間において受信した第１測定用信号を利用して、伝搬チャネル特性を測定する。このように測定された伝搬チャネル特性は、アンテナ１０１−１のみに対応して特性を示すものとなる。
【００８９】
次に、端末局２００は、時刻ｔ３からｔ５の期間において、上記のように測定した伝搬チャネル特性を通知するための第１アンテナ対応特性通知信号を生成して基地局１００に対して送信する。基地局１００は、同じ時刻ｔ３からｔ５の期間において第１アンテナ対応特性通知信号を受信し、第１アンテナ対応伝搬チャネル特性として記憶部１０７に記憶させる。
【００９０】
次に、基地局１００は、時刻ｔ５からｔ６の期間においてアンテナ１０１−２のみを選択して有効化した状態で第２アンテナ対応測定用信号を送信する。端末局２００は、この時刻ｔ５からｔ６の期間において受信される第２アンテナ対応測定用信号を利用して伝搬チャネル特性を測定する。
【００９１】
次に、端末局２００は、時刻ｔ７からｔ８の期間において、上記のように測定した伝搬チャネル特性を通知するための第２アンテナ対応特性通知信号を生成して基地局１００に対して送信する。基地局１００は、同じ時刻ｔ７からｔ８の期間において第２アンテナ対応特性通知信号を受信し、第２アンテナ対応伝搬チャネル特性として記憶部１０７に記憶させる。
【００９２】
以降、同様に、基地局１００は、アンテナ１０１−３〜１０１−Ｎごとに対応する第３〜第Ｎアンテナ対応測定用信号を順次送信する。端末局２００は、この第３〜第Ｎアンテナ対応測定用信号を受信するごとに伝搬チャネル特性を測定し、第３〜第Ｎアンテナ対応特性通知信号を逐次生成して基地局１００に対して送信する。基地局１００は、第３〜第Ｎアンテナ対応特性通知信号を逐次受信し、第３〜第Ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性として記憶部１０７に記憶させる。なお、最後のアンテナ１０１−Ｎに対応する第Ｎアンテナ対応測定用信号の送信から第Ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性取得までの動作は、時刻ｔ９からｔ１２の期間において示されている。
【００９３】
そして、基地局１００におけるビームチルト角算出部１０８は、時刻ｔ１３からｔ１４の期間において、上記のように記憶部１０７に記憶された第１〜第Ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性を利用してビームチルト角を算出し、記憶部１０７に記憶させる。このように算出されるビームチルト角は、第２の実施形態と同様に１つの端末局２００に対応するものとなる。通信セル１０におけるすべての端末局２００のビームチルト角を記憶するには、上記図１２に示す通信手順を、通信セル１０における端末局２００ごとに実行することになる。
【００９４】
［処理手順例］
図１３のフローチャートは、第４の実施形態におけるビームチルト角の算出と記憶に対応して基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。なお、図１３の説明にあたり、Ｎ個のアンテナの各々については、第１アンテナ１０１−１〜第Ｎアンテナ１０１−Ｎのように符号に対応する番号を付した表記とする。
【００９５】
基地局１００において無線部１０３は、ビームチルト角の算出と記憶を実行すべきタイミングとなるのに応じてキャリアセンスを実行し、アイドル状態が検出されるのを待機する（ステップＳ９０１−ＮＯ）。
【００９６】
アイドル状態が検出されるのに応じて（ステップＳ９０１−ＹＥＳ）、アンテナ選択部１１１は、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎの番号に対応する変数ｎに１を代入する（ステップＳ９０２）。次に、アンテナ選択部１１１は、第ｎアンテナ１０１−ｎのみを選択して有効化する（ステップＳ９０３）。つまり、アンテナ選択部１１１は、第ｎアンテナ１０１−ｎに対応するスイッチ１１０−ｎのみをオンとし、これ以外はオフとするようにスイッチ１１０−１〜１１０−Ｎに対する制御を実行する。
【００９７】
上記の状態のもとで、測定用信号送信部１０５は、ビームチルト角算出対象の端末局２００を宛先として、ユニキャストにより第ｎアンテナ対応測定用信号を送信する（ステップＳ９０４）。次に、伝搬チャネル特性取得部１０６は、上記第ｎアンテナ対応測定用信号の送信に応じて受信された第ｎアンテナ対応特性通知信号から第ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性を取得し、記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ９０５）。
【００９８】
次に、測定用信号送信部１０５は、変数ｎについてアンテナ１０１の数に対応するＮ以上であるか否かについて判定する（ステップＳ９０６）。ここで、変数ｎがＮ未満である場合には（ステップＳ９０６−ＮＯ）、変数ｎをインクリメントして（ステップＳ９０７）、ステップＳ９０３に戻る。これにより、次のアンテナに対応する伝搬チャネル特性を取得するための処理が実行される。
【００９９】
そして、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎのすべてに対応する第１〜第Ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性を取得し終えたことにより、変数ｎがＮ以上となる（ステップＳ９０６−ＹＥＳ）。これに応じて、ビームチルト角算出部１０８は、記憶部１０７に記憶される第１〜第Ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性を利用してビームチルト角を算出する（ステップＳ９０８）。そして、ビームチルト角算出部１０８は、算出したビームチルト角の情報を端末局２００のアドレスと対応付けて記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ９０９）。
【０１００】
また、端末局２００において、伝搬チャネル特性測定部２０３は、先のステップＳ９０４により送信された第ｎアンテナ対応測定用信号が受信されるのを待機している（ステップＳ１００１−ＮＯ）。そして、第ｎアンテナ対応測定用信号が受信されるのに応じて（ステップＳ１００１−ＹＥＳ）、伝搬チャネル特性測定部２０３は、第ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性を測定する（ステップＳ１００２）。
【０１０１】
次に、伝搬チャネル特性通知部２０５は、記憶部２０４に記憶された第ｎアンテナ対応伝搬チャネル特性を通知するための第ｎアンテナ対応特性通知信号を生成し、基地局１００に送信する（ステップＳ１００３）。
なお、第４の実施形態において、データ送受信のために基地局１００と端末局２００が実行する動作および処理手順例としては、先の図６や図８と同様でよいことから説明を省略する。
【０１０２】
＜第５の実施形態＞
［基地局の構成］
次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態における通信システムおよび端末局２００の構成は、それぞれ、図１および図３と同様となる。これに対して、第５の実施形態における基地局１００の構成は、図１４に示すものとなる。なお、図１４において図２および図１１と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１０３】
図１４に示す基地局１００におけるスイッチ１１０−１〜１１０−Ｎは、それぞれ、位相変換部１０２−１〜１０２−Ｎと無線部１０３−１〜１０３−Ｎとの間に挿入されるように備えられる。
【０１０４】
また、第５の実施形態におけるビームチルト角算出部１０８は、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎのうちから２以上を選択して成るアンテナ組合せパターンごとにＳＮＲまたは伝送容量が最大となるビームチルト角を算出する。そして、これらのビームチルト角のうちから、さらにＳＮＲまたは伝送容量が最大となるアンテナ組合せとこれに対応するビームチルト角を算出結果とする。そして、ビームチルト角算出部１０８は、このように算出したビームチルト角とアンテナ組合せを示す情報をアンテナ組合せ対応ビームチルト角情報として生成する。そして、このアンテナ組合せ対応ビームチルト角情報を、対応の端末局２００のアドレスに対応付けて記憶部１０７に記憶させる。
【０１０５】
また、ビームチルト角設定部１０９は、送信対象データの発生に応じて、宛先の端末局２００に対応付けられたアンテナ組合せ対応ビームチルト角情報に基づいて、アンテナ組合とビームチルト角の設定を行う。
【０１０６】
つまり、ビームチルト角設定部１０９は、アンテナ組合せ対応ビームチルト角情報が示すアンテナ組合せとなるように、スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎを個別にオンオフ制御する。このオンオフ制御によりオンとされたスイッチ１１０に対応して有効化されたアンテナ１０１により上記のアンテナ組合せが形成される。次に、ビームチルト角設定部１０９は、アンテナ組合せ対応ビームチルト角情報が示すビームチルト角となるように、有効化されたアンテナ１０１ごとに対応する位相変換部１０２の位相を指定する。
このように、第５実施形態においては、アンテナ組合せを併用してビームチルト角が設定される。これにより、さらなる実効スループットの向上を図ることが可能となる。
【０１０７】
なお、第３の実施形態におけるビームチルト角を算出して記憶するための基地局１００と端末局２００の通信手順と、データ送受信に対応する基地局１００と端末局２００の通信手順は、図６と同様でよい。
【０１０８】
［処理手順例］
図１５のフローチャートは、ビームチルト角を算出と記憶のために基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。基地局１００が実行するステップＳ１１０１からＳ１１０３の処理は、図７におけるステップＳ３０１からＳ３０３の処理と同様となる。
【０１０９】
次に、基地局１００におけるビームチルト角算出部１０８は、前述のように、アンテナ組合せごとに、ＳＮＲまたは伝送容量が最大となるビームチルト角を算出する（ステップＳ１１０４）。次に、ビームチルト角算出部１０８は、これらのアンテナ組合せごとに算出されたビームチルト角のＳＮＲまたは伝送容量を比較する。ビームチルト角算出部１０８は、この比較結果から、上記ＳＮＲまたは伝送容量が最大となるアンテナ組合せと、当該アンテナ組合せに対応するビームチルト角から成るアンテナ組合せ対応ビームチルト角を決定する（ステップＳ１１０５）。そして、ビームチルト角算出部１０８は、このように決定されたアンテナ組合せ対応ビームチルト角の情報を、端末局２００のアドレスに対応付けて記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１１０６）。
また、端末局２００は、基地局１００からの測定用信号の送信に応じて、ステップＳ１２０１からＳ１２０３の処理を実行する。なお、ステップＳ１２０１からＳ１２０３の処理は、図７におけるステップＳ４０１からＳ４０３と同様となる。
【０１１０】
図１６のフローチャートは、第５の実施形態においてデータ送受信のために基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。基地局１００が実行するステップＳ１３０１およびステップＳ１３０２の処理は、図８のステップＳ５０１とＳ５０２と同様となる。
【０１１１】
そして、アイドル状態であることが検出されるのに応じて（ステップＳ１３０２−ＹＥＳ）、ビームチルト角設定部１０９は、送信対象データの宛先である端末局２００のアドレスに対応付けられているアンテナ組合せ対応ビームチルト角の情報を記憶部１０７から読み出す（ステップＳ１３０３）。
【０１１２】
次に、ビームチルト角設定部１０９は、読み出したアンテナ組合せ対応ビームチルト角の情報が示すアンテナ組合せパターンが形成されるように、スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎの各々をオンまたはオフに設定する（ステップＳ１３０４）。次に、ビームチルト角設定部１０９は、形成されたアンテナ組合せパターンのもとで、読み出したアンテナ組合せ対応ビームチルト角の情報が示すビームチルト角を設定する（ステップＳ１３０５）。このために、ビームチルト角設定部１０９は、スイッチ１１０−１〜１１０−Ｎに対するオンオフ制御により有効化されたアンテナ１０１に対応する位相変換部１０２の各々に対してしかるべき位相シフト量を設定する。
【０１１３】
また、上記ステップＳ１３０５に続くステップＳ１３０６からＳ１３０８の処理は、図８のステップＳ５０５からＳ５０７と同様となる。また、端末局２００が実行するステップＳ１４０１およびＳ１４０２の処理は、図８のステップＳ６０１およびＳ６０２と同様となる。
【０１１４】
＜第６の実施形態＞
［基地局の構成］
次に、第６の実施形態について説明する。第６の実施形態における通信システムおよび端末局２００の構成は、それぞれ、図１および図３と同様となる。ただし、基地局１００の構成は、図１７に示すものとなる。なお、図１７において図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１１５】
図１７に示す基地局１００は、図２の構成に対して送信予告信号送信部１１３をさらに備えて構成される。送信予告信号送信部１１３は、通信セル１０における端末局２００に対してブロードキャストで送信予告信号を送信する。送信予告信号は、基地局１００がこれよりデータ送信を開始することを、宛先の端末局２００の識別子（例えばアドレス）とともに通知するための信号である。
【０１１６】
なお、第６の実施形態におけるビームチルト角算出と記憶のために基地局１００と端末局２００が実行する通信手順は、図６の時刻ｔ０からｔ４における手順と同様でよい。また、そのための処理手順も図７と同様でよい。
【０１１７】
［基地局と端末局の通信手順例］
図１８のタイミングチャートは、第６の実施形態における基地局１００と端末局２００の間で実行されるデータ送受信のための通信手順例を示している。
【０１１８】
基地局１００は、第１端末局２００−２を宛先とする送信対象データの発生に応じてキャリアセンスを実行する。そして、時刻ｔ０においてアイドル状態が検出されたとする。これに応じて基地局１００は、時刻ｔ０から一定時間経過した時刻ｔ１からｔ２の期間により、送信予告信号をブロードキャストで送信する。この送信予告信号は、これより第１端末局２００−２を宛先とするデータ送信を開始することを通知するものとなる。
【０１１９】
この送信予告信号は、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２および第３端末局２００−３の各々が受信する。これらのうち、送信予告信号により自己が宛先として通知されていない第２端末局２００−２および第３端末局２００−３は、それぞれ、送信予告信号を受信した時刻ｔ１から送信待機の状態を設定する。送信待機の状態は、データ送信を実行すること無く待機する状態である。
【０１２０】
このように第２端末局２００−２および第３端末局２００−３において送信が待機されている状態のもと、基地局１００は、時刻ｔ３において第１端末局２００−１に対応して記憶部１０７に記憶されているビームチルト角を読み出す。そして、基地局１００は、この読み出したビームチルト角をアンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに設定する。
【０１２１】
次に、基地局１００は、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間において送信対象データを送信する。第１端末局２００−１は、同じ時刻ｔ４から時刻ｔ５におけるデータの受信を終了すると、時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間によりＡｃｋを送信する。このように送信されたＡｃｋは、同じ時刻ｔ６からｔ７の期間において、基地局１００により受信される。
【０１２２】
上記時刻ｔ４からｔ７までの基地局１００と第１端末局２００−１との間のデータとＡｃｋの送受信が行われているとき、残る第２端末局２００−２および第３端末局２００−３は送信待機の状態にある。これにより、時刻ｔ４からｔ７におけるコリジョンは確実に回避され、さらなる実効スループットの向上を図ることが可能になる。
【０１２３】
この図１８では、上記時刻ｔ０からｔ７までの期間によるデータ送信に続き、さらに同様の通信手順を繰り返して基地局１００から第１端末局２００−１へのデータ送信を実行している。また、図１８において、時刻ｔ８から時刻ｔ１５の期間において実行される、時刻ｔ０からｔ７の期間と同様の通信手順は、上記のように基地局１００から第１端末局２００−１へのデータ送信が繰り返し実行されていることを示している。
【０１２４】
なお、第６の実施形態においては、キャリアセンス実行時とともに送信予告信号の送信時においてもビームチルト角が初期状態にリセットされる。これにより、送信予告信号は通信セル１０においてほぼ均等に伝搬されることになる。
【０１２５】
図１９のフローチャートは、第６の実施形態においてデータ送受信のために基地局１００と端末局２００が実行する処理手順例を示している。この図において、基地局１００が実行するステップＳ１５０１およびＳ１５０２は、図８のステップＳ５０１およびＳ５０２と同様である。
【０１２６】
そして、アイドル状態であることが検出されるのに応じて（ステップＳ１５０２−ＹＥＳ）、基地局１００における送信予告信号送信部１１３は、以下の処理を実行する。つまり、送信予告信号送信部１１３は、送信対象データの宛先となる端末局２００のアドレスを含む送信予告信号を生成し、これをブロードキャストにより送信する（ステップＳ１５０３）。続く、ステップＳ１５０５からＳ１５０８の処理は、図８のステップＳ５０４からＳ５０７と同様となる。
また、端末局２００がデータ送信に応じて実行するステップＳ１６０１およびＳ１６０２の処理は、図８のステップＳ６０１およびＳ６０２と同様となる。
【０１２７】
図２０のフローチャートは、端末局２００がステップＳ１５０３（図１９）による送信予告信号の送信に応じて実行する処理手順例である。端末局２００における無線部２０２は、基地局１００から送信された送信予告信号が受信されるのを待機している（ステップＳ１６０５−ＮＯ）。
【０１２８】
そして、送信予告信号が受信されると（ステップＳ１６０５−ＹＥＳ）、無線部２０２は、送信予告信号において示される宛先が自己のものであるか否かについて判定する（ステップＳ１６０６）。宛先が自己のものでない場合（ステップＳ１６０６−ＮＯ）、無線部２０２は、送信待機の状態を設定する（ステップＳ１６０７）。これに対して、宛先が自己のものである場合（ステップＳ１６０６−ＹＥＳ）、無線部２０２は、これまで送信待機の状態が設定されていた場合にはこれを解除する（ステップＳ１６０８）。
【０１２９】
＜第７の実施形態＞
［通信システムの構成］
図２１は、第７の実施形態に対応する通信システムの構成例を示している。この図２１において、まず、図１に示した通信セル１０については、通信セル１０−１として示している。また、図２１において、図１に示した基地局１００については第１基地局１００−１として示している。また、図２１において、図１に示した端末局２００−１、２００−２、２００−３については、それぞれ、第１端末局２００−１、第２端末局２００−２、第３端末局２００−３として示している。
【０１３０】
そのうえで、第７の実施形態においては、もう１つの通信セル１０−２が形成された状態が示されている。通信セル１０−２は、第２基地局１００−２の通信可能範囲である。そして、通信セル１０−２には第４端末局２００−４が存在する。この第４端末局２００−４は第２基地局１００−２と接続が確立されている。
【０１３１】
通信セル１０−２は、通信セル１０−１と一部が重複するように、通信セル１０−１に近接して形成されている。これに伴って、図２１においては、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４が、通信セル１０−１と１０−２の重複領域に存在することとなった状態が示されている。
【０１３２】
上記図１に示す状態では、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１との通信時において実効スループットが低下する可能性がある。例えば、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１が通信を実行しているときに、第２基地局１００−２と第４端末局２００−４も通信を実行していたとする。このとき、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４がともに通信セル１０−１と１０−２の重複領域に位置していることで、電波の干渉などによる障害が発生しやすくなる。これが実効スループットを低下させる原因となる。
【０１３３】
そこで、第６の実施形態においては、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１と通信を実行するにあたり、第４端末局２００−４による通信の影響をできるだけ排除して実効スループットが向上されるように、以下の構成を採る。
【０１３４】
［基地局と端末局の通信手順例］
図２２のタイミングチャートは、第６の実施形態における第１基地局１００−１、第１端末局２００−１および第４端末局２００−４の間での通信手順例を示している。第１基地局１００−１において、第１端末局２００−１に対応するビームチルト角を算出すべきタイミングに至ったとする。
【０１３５】
これに応じて、第１基地局１００−１はキャリアセンスを実行し、時刻ｔ０においてアイドル状態を検出する。次に、第１基地局１００−１は、時刻ｔ１からｔ２の期間において測定用信号を送信する。第６の実施形態において、この測定用信号は、第４端末局２００−４を宛先としてユニキャストにより送信される。
【０１３６】
第４端末局２００−４は、上記時刻ｔ１からｔ２の期間において受信した測定用信号を利用して測定を行う。次に、第４端末局２００−４は、時刻ｔ３からｔ４の期間において、特性通知信号を生成して第１基地局１００−１に送信する。第１基地局１００−１におけるビームチルト角算出部１０８は、同じ時刻ｔ３からｔ４の期間において受信される特性通知信号から取得した伝搬チャネル特性を利用してビームチルト角を算出し、これを記憶部１０７に記憶する。
【０１３７】
これまでの実施形態におけるビームチルト角算出部１０８は、ＳＮＲまたは伝送容量が最大となるビームチルト角を算出していた。これに対して、第６の実施形態のビームチルト角算出部１０８は、第４端末局２００−４から取得した伝搬チャネル特性に基づいて、ＳＮＲまたは伝送容量が最小となるビームチルト角を算出する。そして、ビームチルト角算出部１０８は、このように求めたビームチルト角を、第１端末局２００−１のアドレスと対応付けて記憶部１０７に記憶する。このように、第６の実施形態において上記のように求められたビームチルト角は、第１端末局２００−１に対応するものとして扱われる。
【０１３８】
そして、上記のように第１端末局２００−１に対応するビームチルト角が記憶部１０７に記憶された後の或るタイミングで、第１基地局１００−１において、第１基地局１００−１を宛先とする送信対象データが発生したとする。これに応じて、第１基地局１００−１は、時刻ｔ５からｔ８として示すようにキャリアセンスを実行してアイドル状態を検出する。続いて第１基地局１００−１は、時刻ｔ６においてビームチルト角を設定したうえで、時刻ｔ７からｔ８の期間において第１端末局２００−１にデータを送信する。第１端末局２００−１は、送信されたデータを受信し終えると、時刻ｔ９からｔ１０の期間においてＡｃｋを送信する。このときには、第４端末局２００−４のＳＮＲまたは伝送容量が最小となるビームチルト角が設定されている。これにより、時刻ｔ６からｔ１０までの期間において第４端末局２００−４が通信を実行していたとしても、これによる干渉などが抑制されることになり、実効スループットの向上が図られる。
【０１３９】
以降、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１は、送信対象データとして残るデータ（フレーム）とＡｃｋの送受信を繰り返し実行する。例えば図における時刻ｔ１１からｔ１５は、送信対象データにおける最後のデータの送受信とＡｃｋの送受信のための手順である。
【０１４０】
なお、第７の実施形態において、第１基地局１００−１の構成は、図２と同様でよい。また、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４の構成は、図３と同様でよい。ただし、前述のようにビームチルト角算出部１０８は、ＳＮＲまたは伝送容量が最小のビームチルト角を算出する。また、第７の実施形態において、ビームチルト角の算出と記憶に対応して基地局１００と端末局２００が実行する処理手順は、図７と同様でよい。また、第７の実施形態においてデータ送受信のために基地局１００、第１端末局２００−１および第４端末局２００−４が実行する処理手順は図８と同様でよい。
【０１４１】
＜第８の実施形態＞
［基地局と端末局との通信手順］
次に、第８の実施形態について説明する。第８の実施形態において、通信システムの構成は、図２１と同様である場合を想定する。
【０１４２】
図２３のタイミングチャートは、第８の実施形態における第１基地局１００−１と、第１端末局２００−１と、第４端末局２００−４の間での通信手順例を示している。第１基地局１００−１において、第１端末局２００−１に対応するビームチルト角を算出すべきタイミングに至ったとする。
【０１４３】
これに応じて、第１基地局１００−１はキャリアセンスを実行し、時刻ｔ０においてアイドル状態を検出する。次に、第１基地局１００−１は、時刻ｔ１からｔ２の期間において測定用信号を送信する。第８の実施形態において、この測定用信号は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４をそれぞれ宛先として指定して、ユニキャストにより送信される。
【０１４４】
これにより、測定用信号は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４のそれぞれにて受信される。時刻ｔ１からｔ２までの期間において、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、それぞれ、受信した測定用信号を利用して伝搬チャネル特性を測定する。
【０１４５】
そして、伝搬チャネル特性の測定を終えた第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、コリジョンが生じないようにそれぞれが異なるタイミングで特性通知信号を送信する。つまり、第１端末局２００−１は、時刻ｔ３からｔ４の期間において特性通知信号を生成して第１基地局１００−１に送信する。第４端末局２００−４は、時刻ｔ５からｔ６の期間において特性通知信号を生成して第１基地局１００−１に送信する。
【０１４６】
基地局１００は、上記時刻ｔ３からｔ６の期間において、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４から送信された特性通知信号を受信する。そして、基地局１００のビームチルト角算出部１０８は、このように受信した特性通知信号から取得した伝搬チャネル特性を利用してビームチルト角を算出し、記憶部１０７に記憶させる。
【０１４７】
第８の実施形態において、ビームチルト角算出部１０８は以下のようにビームチルト角を算出する。ビームチルト角算出部１０８は、まず、第４端末局２００−４から取得した伝搬チャネル特性を利用して、ＳＮＲまたは伝送容量が予め定めた一定値以下となるビームチルト角を算出する。これらのビームチルト角は、最終的に決定されるビームチルト角の候補となるので、ビームチルト角候補と称する。
【０１４８】
次に、ビームチルト角算出部１０８は、第１端末局２００−１から取得した伝搬チャネル特性を利用して、上記ビームチルト角候補ごとのＳＮＲまたは伝送容量を求める。そして、ビームチルト角算出部１０８は、上記のように求められたビームチルト角候補ごとのＳＮＲまたは伝送容量のうちで最大値に対応するビームチルト角を算出結果として決定する。
【０１４９】
上記のように算出されるビームチルト角は、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１との通信に関しては良好な性能を提供し、一方、第４端末局２００−１の通信による通信セル１０−２からの影響を有効に排除する性質を有する。これにより、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１との通信における実効スループットの向上が図られる。
【０１５０】
［処理手順例］
図２４のフローチャートは、第８の実施形態において第１基地局１００−１がビームチルト角算出のために実行する処理手順例を示している。なお、第８の実施形態における第１基地局１００−１は、図２と同様の構成である場合を想定する。
【０１５１】
第１基地局１００−１は、第１端末局２００−１に対応するビームチルト角の算出と記憶を実行すべきタイミングとなるのに応じて、キャリアセンスを実行してアイドル状態が検出されるのを待機する（ステップＳ１７０１−ＮＯ）。そして、アイドル状態が検出されると（ステップＳ１７０１−ＹＥＳ）、測定用信号送信部１０５は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４を宛先として指定してユニキャストにより測定用信号を送信する（ステップＳ１７０２）。
【０１５２】
次に、伝搬チャネル特性取得部１０６は、上記測定用信号の送信に応答して第１端末局２００−１と第４端末局２００−４が送信してきた特性通知信号から、それぞれ、伝搬チャネル特性を取得する（ステップＳ１７０３）。
【０１５３】
次に、ビームチルト角算出部１０８は、前述のようにビームチルト角候補を算出し（ステップＳ１７０４）、記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１７０５）。次に、ビームチルト角算出部１０８は、記憶されたビームチルト角候補から、前述のように、第１端末局２００−１に対応するビームチルト角を決定し、これを算出結果とする（ステップＳ１７０６）。ビームチルト角算出部１０８は、このように算出したビームチルト角の情報を第１端末局２００−１のアドレスと対応付けて記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１７０７）。
【０１５４】
なお、測定用信号の送信に応答した第１端末局２００−１と第４端末局２００−４の処理手順例は、図７のステップＳ４０１からＳ４０３と同様でよい。また、データ送受信のために第１基地局１００−１と第１端末局２００−１が実行する処理手順例は図８と同様でよい。
【０１５５】
＜第９の実施形態＞
続いて第９の実施形態について説明する。第９の実施形態において、通信システムの構成は、図２１と同様である場合を想定する。
図２５は、第９の実施形態における基地局１００（第１基地局１００−１と第２基地局１００−２）の構成例を示している。第９の実施形態において、第１基地局１００−１と第２基地局１００−２は、同図に示す構成を共通に有するものとする。なお、この図において図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１５６】
図２５の基地局１００においては、図２に示した構成に対して、通知信号転送部１１４とビームチルト角送受信部１１５がさらに備えられる。通知信号転送部１１４は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４から送信されてくる特性通知信号を、第１基地局１００−１に対して転送させる。
【０１５７】
つまり、通知信号転送部１１４は、同図に示す基地局１００が第２基地局１００−２として機能する際に動作する部位となる。一方、同図に示す基地局１００が第２基地局１００−２として機能する場合、ビームチルト角算出と設定に関する機能部は動作させる必要がない。つまり、伝搬チャネル特性取得部１０６、記憶部１０７、ビームチルト角算出部１０８およびビームチルト角設定部１０９は省略されてよい。
【０１５８】
第９の実施形態において、ビームチルト角算出部１０８は、第１基地局１００−１に対応する第１ビームチルト角と、第２基地局１００−２に対応する第２ビームチルト角を算出する。同図に示す基地局１００が第１基地局１００−１として機能する場合、ビームチルト角送受信部１１５は、第２ビームチルト角を第２基地局１００−２に送信する。また、同図に示す基地局１００が第２基地局１００−２として機能する場合、ビームチルト角送受信部１１５は、第２ビームチルト角を受信して記憶部１０７に記憶させる。
【０１５９】
図２６と図２７は、第９の実施形態における第１基地局１００−１と、第１端末局２００−１と、第２基地局１００−２と、第４端末局２００−４の間での通信手順例を示している。なお、図２６と図２７の通信手順は時間的に連続しているが、図２６と図２７の時間的つながりを明確にするために、図２６と図２７とで時刻ｔ１４からｔ１５の期間を重複して示している。
【０１６０】
ここで、ビームチルト角を算出して記憶するためのタイミングに至るのに応じて、第１基地局１００−１はキャリアセンスを実行する。そして、このキャリアセンスにより時刻ｔ０においてアイドル状態であることが検出されたものとする。これに応じて、第１基地局１００−１は、例えば時刻ｔ０から或る時間を経過した時刻ｔ１からｔ２までの期間において測定用信号を生成して送信する。この測定用信号は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４を宛先としてユニキャストにより送信される。
【０１６１】
上記測定用信号の受信に応じて、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、それぞれ、同じ時刻ｔ１からｔ２の期間において伝搬チャネル特性を測定する。この伝搬チャネル特性の測定を終えた第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、それぞれ、コリジョンが生じないように異なるタイミングで特性通知信号を送信する。つまり、第１端末局２００−１は、時刻ｔ３からｔ４の期間において特性通知信号を生成して第１基地局１００−１に送信する。第４端末局２００−４は、時刻ｔ５からｔ６の期間において特性通知信号を生成して第１基地局１００−１に送信する。
第１基地局１００−１は、上記時刻ｔ３からｔ６において受信した特性通知信号の各々から伝搬チャネル特性を取得し、記憶部１０７に記憶しておくようにする。
【０１６２】
次に、上記測定通知信号の送受信が終了した後の時刻ｔ７からｔ８の期間において、第２基地局１００−２は測定用信号を生成して送信する。この測定用信号も、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４を宛先としてユニキャストにより送信される。なお、この第２基地局１００−２は、例えば同じ通信セル１０−２の第４端末局２００−４が第１基地局１００−１を宛先として送信した特性通知信号の検知に応じて、この測定用信号を送信すべきタイミングであるか否かを判断することができる。
【０１６３】
上記時刻ｔ７からｔ８の期間における測定用信号の受信に応じて、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、それぞれ、同じ時刻ｔ７からｔ８の期間において伝搬チャネル特性を測定する。そして、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、それぞれ、コリジョンが生じないように異なるタイミングで特性通知信号を生成して送信する。つまり、第１端末局２００−１は、時刻ｔ９からｔ１０の期間において特性通知信号を生成して第２基地局１００−２に送信する。第４端末局２００−４は、時刻ｔ１１からｔ１２の期間において特性通知信号を生成して第２基地局１００−２に送信する。
【０１６４】
第２基地局１００−２は、上記時刻ｔ９からｔ１２の期間において、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４から送信された特性通知信号を受信する。そして、時刻ｔ１２から或る時間を経過した時刻ｔ１３からｔ１４の期間において、第２基地局１００−２は、受信したこれら特性通知信号を第１基地局１００−１に転送する。第１基地局１００−１は、同じ時刻ｔ１３からｔ１４の期間において、これらの特性通知信号を受信し、伝搬チャネル特性として取得する。
【０１６５】
時刻ｔ１４に至った段階の第１基地局１００−１は、以下の４つの電波伝搬路の伝搬チャネル特性を取得していることになる。つまり、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１間の電波伝搬路、第１基地局１００−１と第４端末局２００−４間の電波伝搬路、第２基地局１００−２と第１端末局２００−１間の電波伝搬路、および、第２基地局１００−２と第４端末局２００−４間の電波伝搬路の各伝搬チャネル特性を取得している。
【０１６６】
そこで、第８の実施形態におけるビームチルト角算出部１０８は、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５の期間において、以下のようにビームチルト角を算出する。つまり、ビームチルト角算出部１０８は、下記の式（５）を適用して、通信セル１０−１と１０−２の総合伝送容量Ｃｔｏｔａｌを算出する。
【０１６７】
【数５】
【０１６８】
上記式（５）において、Ｃ１は通信セル１０−１の伝送容量を示す。Ｃ２は通信セル１０−２の伝送容量を示す。Ｔ１は第１基地局１００−１におけるビームチルト角の制御を行うための行列である。Ｔ２は、第２基地局１００−２におけるビームチルト角の制御を行うための行列である。
【０１６９】
ビームチルト角算出部１０８は、上記式（５）を利用して、第１基地局１００−１と第２基地局１００−２の各々のビームチルト角の組合せごとの総合伝送容量Ｃｔｏｔａｌを算出する。そして、このように算出した総合伝送容量Ｃｔｏｔａｌにおける最大値を求めるのに使用した、第１基地局１００−１の第１ビームチルト角と第２基地局１００−２の第２ビームチルト角の組合せを算出結果とするものである。なお、ビームチルト角算出部１０８は、上記第１ビームチルト角と第２ビームチルト角のうち、第１ビームチルト角のみを記憶部１０７に記憶させればよい。
【０１７０】
そして、第１基地局１００−１は、図２６に示すように、上記第１、第２ビームチルト角が算出された直後の時刻ｔ１５からｔ１６の期間において、第２ビームチルト角を第２基地局１００−２に送信する。同じ時刻ｔ１５からｔ１６の期間において、第２基地局１００−２は、送信された第２ビームチルト角を受信し、これを記憶部１０７に記憶させる。
【０１７１】
そして、上記のように第１基地局１００−１と第２基地局１００−２により第１、第２ビームチルト角の各々が記憶された後の或るタイミングで、第１基地局１００−１において、第１端末局２００−１を宛先とする送信対象データが発生したとする。これに応じて、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１は、時刻ｔ１７からｔ２２の期間において示すように、データ送受信に応じた通信を実行する。この際、第１基地局１００−１は、時刻ｔ１８からｔ１９の期間において、第１ビームチルト角を設定する。
【０１７２】
一方、第２基地局１００−２においても、第４端末局２００−４を宛先とする送信対象データが発生したとする。これに応じて、第２基地局１００−２と第４端末局２００−４は、時刻ｔ２３からｔ２８の期間において示すように、データ送受信に応じた通信を実行する。この際、第２基地局１００−２は、時刻ｔ２４からｔ２５の期間において、第２ビームチルト角を設定する。
【０１７３】
ここで、上記時刻ｔ１７からｔ２２の期間と、上記時刻ｔ２３からｔ２８の期間には互いに重複する期間が存在する。これは、第１基地局１００−１と第１端末局２００−１の間でのデータ送受信と、第２基地局１００−２と第４端末局２００−４の間でのデータ送受信とが同時に実行されている期間が存在することを示している。
このように互いのデータ送受信が同時に行われているとしても、このときには、通信セル１０−１において第１ビームチルト角が設定され、通信セル１０−２において第２ビームチルト角が設定されている。これにより、通信セル１０−１と通信セル１０−２が近接しているのに係わらず、両者における通信状態が良好となるように維持される。これにより、通信セル１０−１と通信セル１０−２における通信の実効スループットの向上が図られる。
【０１７４】
［処理手順例］
図２８のフローチャートは、第１基地局１００−１がビームチルト角の算出と記憶に対応して実行する処理手順例を示している。第１基地局１００−１において無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、ビームチルト角の算出と記憶を実行すべきタイミングとなるのに応じてキャリアセンスを実行し、アイドル状態が検出されるのを待機する（ステップＳ１８０１−ＮＯ）。
【０１７５】
アイドル状態が検出されるのに応じて（ステップＳ１８０１−ＹＥＳ）、測定用信号送信部１０５は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４のそれぞれに対してユニキャストにより測定用信号を送信する（ステップＳ１８０２）。第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、上記測定用信号の送信に応じて伝搬チャネル特性を測定し、特性通知信号を送信する。これらの特性通知信号は第１端末局２００−１の無線部１０３−１〜１０３−Ｎにて受信される。そこで、伝搬チャネル特性取得部１０６は、受信された特性通知信号から第１端末局２００−１と第４端末局２００−４のそれぞれに対応する伝搬チャネル特性を取得し、記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１８０３）。
【０１７６】
また、第２基地局１００−２は、図２６の時刻ｔ１３からｔ１４として示すように、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４の特性通知信号を第１基地局１００−１に送信する。これらの特性通知信号は第１端末局２００−１の無線部１０３−１〜１０３−Ｎにて受信される。そこで、伝搬チャネル特性取得部１０６は、受信された特性通知信号から第１端末局２００−１と第４端末局２００−４のそれぞれに対応する伝搬チャネル特性を取得し、記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１８０４）。
【０１７７】
上記ステップＳ１８０４までの処理により、伝搬チャネル特性取得部１０６は、前述の４つの電波伝搬路の伝搬チャネル特性を取得したことになる。そこで、ビームチルト角算出部１０８は、これらの伝搬チャネル特性を利用して、前述のように、第１ビームチルト角と第２ビームチルト角を算出する（ステップＳ１８０５）。また、ビームチルト角算出部１０８は、第１のビームチルト角を記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１８０６）。また、ビームチルト角送受信部１１５は、算出された第２ビームチルト角を、第２基地局１００−２に対して送信する（ステップＳ１８０７）。
【０１７８】
図２９のフローチャートは、第２基地局１００−２がビームチルト角の算出と記憶に対応して実行する処理手順例を示している。第２基地局１００−１において無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、自己の測定用信号の送信タイミング（図２６の時刻ｔ７）となるのを待機している（ステップＳ１９０１−ＮＯ）。例えば、第４端末局２００−４による第１基地局１００−１への特性通知信号の送信終了から一定時間を経過すると上記測定用信号の送信タイミングに至ったとして判定される。
【０１７９】
測定用信号の送信タイミングに至るのに応じて（ステップＳ１９０１−ＹＥＳ）、測定用信号送信部１０５は、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４のそれぞれに対してユニキャストにより測定用信号を送信する（ステップＳ１９０２）。第１端末局２００−１と第４端末局２００−４は、上記測定用信号の送信に応じて伝搬チャネル特性を測定し、特性通知信号を送信する。これらの特性通知信号は第２基地局１００−２の無線部１０３−１〜１０３−Ｎにて受信される。
【０１８０】
第２基地局１００−２において、通知信号転送部１１４は、上記のように受信された特性通知信号を無線部１０３−１〜１０３−Ｎにより第１基地局１００−１に転送させる（ステップＳ１９０３）。
【０１８１】
上記のように特性通知信号を転送した後、第１基地局１００−１は、第１、第２ビームチルト角を算出したうえで、第２ビームチルト角を第２基地局１００−２に対して送信してくる（図２７の時刻ｔ１５からｔ１６）。無線部１０３−１〜１０３−Ｎは、このように送信される第２ビームチルト角を受信し（ステップＳ１９０４）、記憶部１０７に記憶させる（ステップＳ１９０５）。
【０１８２】
なお、第１端末局２００−１と第４端末局２００−４における測定用信号の受信に応答した処理は、図７のステップＳ４０１からＳ４０３と同様でよい。また、第１基地局１００−１と第２基地局１００−２と第１端末局２００−１と第４端末局２００−４におけるデータ送受信のための処理は、図８と同様でよい。
【０１８３】
なお、図２、図３、図１１、図１４、図１７および図２５などにおける各部機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、本実施形態におけるビームチルト角の算出やデータ送受信を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【０１８４】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【０１８５】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【０１８６】
１０…通信セル， ２０…ネットワーク， １００…基地局， ２００…端末局， １０１…アンテナ， １０２…位相変換部， １０３…無線部， １０４…ネットワークインターフェース， １０５…測定用信号送信部， １０６…伝搬チャネル特性取得部， １０７…記憶部， １０８…ビームチルト角算出部， １０９…ビームチルト角設定部， １１０…スイッチ， １１１…アンテナ選択部， １１３…送信予告信号送信部， １１４…通知信号転送部， １１５…ビームチルト角送受信部， ２００…端末局， ２０１…アンテナ， ２０２…無線部， ２０３…伝搬チャネル特性測定部， ２０４…記憶部， ２０５…伝搬チャネル特性通知部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを備えた無線通信装置が、
伝搬チャネル特性を測定するための測定用信号を端末局に送信する測定用信号送信ステップと、
前記測定用信号に基づいて前記端末局により測定された伝搬チャネル特性を取得する伝搬チャネル特性取得ステップと、
取得された前記伝搬チャネル特性に基づいて前記端末局との通信における前記アンテナのビームチルト角を算出するビームチルト角算出ステップと、
前記端末局との通信において、前記ビームチルト角を設定するビームチルト角設定ステップと、
を有する無線通信方法。
【請求項２】
前記ビームチルト角算出ステップにおいて、前記伝搬チャネル特性に基づいてスループット若しくは受信電力が増加若しくは減少するように前記ビームチルト角を算出する、請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記無線通信装置が備える無線部の数が前記アンテナの数よりも少なく、
前記測定用信号送信ステップにおいて、前記無線部と前記アンテナとの接続を切り替えながら、前記測定用信号を前記端末局に送信し、
前記測定用信号送信ステップと前記伝搬チャネル特性取得ステップとを繰り返し実行することによって全ての前記複数のアンテナにおける前記伝搬チャネル特性を取得するステップと、
前記ビームチルト角算出ステップにおいて、前記取得した複数の伝搬チャネル特性を統合して一つの伝搬チャネル特性を取得する、請求項１又は２に記載の無線通信方法。
【請求項４】
複数のアンテナと、
伝搬チャネル特性を測定するための測定用信号を端末局に送信する測定用信号送信部と、
前記測定用信号に基づいて前記端末局により測定された伝搬チャネル特性を取得する伝搬チャネル特性取得部と、
取得された前記伝搬チャネル特性に基づいて前記端末局との通信における前記アンテナのビームチルト角を算出するビームチルト角算出部と、
前記端末局との通信において、前記ビームチルト角を設定するビームチルト角設定部と、
を備える無線通信装置。
【請求項１】
複数のアンテナを備えた無線通信装置が、
伝搬チャネル特性を測定するための測定用信号を端末局に送信する測定用信号送信ステップと、
前記測定用信号に基づいて前記端末局により測定された伝搬チャネル特性を取得する伝搬チャネル特性取得ステップと、
取得された前記伝搬チャネル特性に基づいて前記端末局との通信における前記アンテナのビームチルト角を算出するビームチルト角算出ステップと、
前記端末局との通信において、前記ビームチルト角を設定するビームチルト角設定ステップと、
を有する無線通信方法。
【請求項２】
前記ビームチルト角算出ステップにおいて、前記伝搬チャネル特性に基づいてスループット若しくは受信電力が増加若しくは減少するように前記ビームチルト角を算出する、請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記無線通信装置が備える無線部の数が前記アンテナの数よりも少なく、
前記測定用信号送信ステップにおいて、前記無線部と前記アンテナとの接続を切り替えながら、前記測定用信号を前記端末局に送信し、
前記測定用信号送信ステップと前記伝搬チャネル特性取得ステップとを繰り返し実行することによって全ての前記複数のアンテナにおける前記伝搬チャネル特性を取得するステップと、
前記ビームチルト角算出ステップにおいて、前記取得した複数の伝搬チャネル特性を統合して一つの伝搬チャネル特性を取得する、請求項１又は２に記載の無線通信方法。
【請求項４】
複数のアンテナと、
伝搬チャネル特性を測定するための測定用信号を端末局に送信する測定用信号送信部と、
前記測定用信号に基づいて前記端末局により測定された伝搬チャネル特性を取得する伝搬チャネル特性取得部と、
取得された前記伝搬チャネル特性に基づいて前記端末局との通信における前記アンテナのビームチルト角を算出するビームチルト角算出部と、
前記端末局との通信において、前記ビームチルト角を設定するビームチルト角設定部と、
を備える無線通信装置。
【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１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【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１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２０１３−１０２２７２（Ｐ２０１３−１０２２７２Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３６０４（Ｐ２０１１−２４３６０４）
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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