(57)【要約】【課題】ビームフォーミングを行うユーザ装置と基地局とを有する無線通信システムにおいて、効率的に通信を行うことを可能にする技術を提供すること。【解決手段】無線通信システムにおいて、基地局と通信を行うユーザ装置は、前記基地局から、物理レイヤで用いられる第一の下り制御信号及び複数の第一のアンテナポートの各々又は前記複数の第一のアンテナポートに対応する複数の第一のビームの各々で送信される送信タイミングが制御された下り信号を受信する受信手段と、複数の第二のアンテナポートの各々又は前記複数の第二のアンテナポートに対応する複数の第二のビームの各々で、上り信号を前記基地局に送信する送信手段と、前記第一の下り制御信号に含まれる送信タイミング情報に基づいて、前記複数の第二のアンテナポートの各々又は前記複数の第二のビームの各々で送信される前記上り信号の各々の送信タイミングを制御する制御手段と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局を有する無線通信システムにおいて、前記基地局と通信を行うユーザ装置であって、
前記基地局から、物理レイヤで用いられる第一の下り制御信号及び複数の第一のアンテナポートの各々又は前記複数の第一のアンテナポートに対応する複数の第一のビームの各々で送信される送信タイミングが制御された下り信号を受信する受信手段と、
複数の第二のアンテナポートの各々又は前記複数の第二のアンテナポートに対応する複数の第二のビームの各々で、上り信号を前記基地局に送信する送信手段と、
前記第一の下り制御信号に含まれる送信タイミング情報に基づいて、前記複数の第二のアンテナポートの各々又は前記複数の第二のビームの各々で送信される前記上り信号の各々の送信タイミングを制御する制御手段と、
を有するユーザ装置。
【請求項２】
前記受信手段は、前記第一の下り制御信号とは異なる物理レイヤで用いられる第二の下り制御信号を受信し、
前記制御手段は、前記第一の下り制御信号及び前記第二の下り制御信号に基づいて、前記複数の第二のアンテナポートの各々又は前記複数の第二のビームの各々で送信される上り信号の各々の送信タイミングを制御する、請求項１に記載のユーザ装置。
【請求項３】
前記第一の下り制御信号及び前記第二の下り制御信号は、前記複数の第二のビームのうち一つのビームを識別する識別子を含み、
前記送信手段は、前記識別子に対応するビームを用いて、前記基地局に上り信号を送信する、請求項２に記載のユーザ装置。
【請求項４】
基地局と他の基地局とユーザ装置とを有する移動通信システムにおいて、前記ユーザ装置と通信を行う基地局であって、
物理レイヤで用いられる第一の下り制御信号及び複数の第一のアンテナポートの各々又は前記複数の第一のアンテナポートに対応する複数の第一のビームの各々で送信される送信タイミングを制御する下り信号を前記ユーザ装置に送信する送信手段と、
前記ユーザ装置から、複数の第二のアンテナポートの各々又は前記複数の第二のアンテナポートに対応する複数の第二のビームの各々で送信される上り信号を受信する受信手段とを有し、
前記送信手段は、前記上り信号に基づいて算出された、又は、前記他の基地局から取得した、前記複数の第二のアンテナポートの各々又は前記複数の第二のビームの各々で送信される前記上り信号の送信タイミングを前記ユーザ装置に指示する情報を含む物理レイヤで用いられる制御信号を前記ユーザ装置に送信する基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザ装置及び基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＬＴＥ−Ａｄａｎｃｅｄでは、システム容量、セル端ユーザスループット等を増大させるＭＩＭＯ技術が採用されている。また、異なるタイプの基地局（マクロセル、スモールセル等）を混在させつつセル間干渉を低減して高品質な通信を実現するヘテロジニアスネットワーク技術が採用されている。
【０００３】
特に、ヘテロジニアスネットワークにおけるスモールセルでは、高周波数帯を使用することが想定されている。ここで、高周波数帯では伝搬ロスが増大することから、それを補うために、ビーム幅の狭いビームフォーミングを行うｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯを適用することが検討されている。
【０００４】
ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯは、多数（例：１００素子）のアンテナを使用する大規模ＭＩＭＯであり、狭い領域に電界の強さを集中させることができるため、ユーザ間の干渉を小さくすることができる。
【０００５】
また、ヘテロジニアスネットワークでは、高周波数帯での伝搬ロスを補うために、下りリンク及び上りリンクの両方で複数アンテナを用いたビームフォーミングを行うことが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２１９５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ヘテロジニアスネットワークでは、ユーザ装置（ＵＥ）が、スモールセルを形成する複数の基地局と同時に送受信することで、通信容量の増大及びダイバーシチ効果によるスループット向上等を実現することが検討されている。
【０００８】
しかしながら、既存のＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄａｎｃｅｄでは、下りリンク及び上りリンクの両方でビームフォーミングが行われる場合に、複数の基地局とユーザ装置と各種信号（制御信号、ユーザデータ等）を送受信する技術については規定されていない。そのため、既存技術では、下りリンク及び上りリンクの両方でビームフォーミングを適用しながら複数の基地局とユーザ装置とが通信を行う場合、効率的に通信を行うことができない。
【０００９】
開示の技術は上記に鑑みてなされたものであって、ビームフォーミングを行うユーザ装置と基地局とを有する無線通信システムにおいて、効率的に通信を行うことを可能にする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
開示の技術によれば、基地局を有する無線通信システムにおいて、前記基地局と通信を行うユーザ装置であって、前記基地局から、物理レイヤで用いられる第一の下り制御信号及び複数の第一のアンテナポートの各々又は前記複数の第一のアンテナポートに対応する複数の第一のビームの各々で送信される送信タイミングが制御された下り信号を受信する受信手段と、複数の第二のアンテナポートの各々又は前記複数の第二のアンテナポートに対応する複数の第二のビームの各々で、上り信号を前記基地局に送信する送信手段と、前記第一の下り制御信号に含まれる送信タイミング情報に基づいて、前記複数の第二のアンテナポートの各々又は前記複数の第二のビームの各々で送信される前記上り信号の各々の送信タイミングを制御する制御手段と、を有するユーザ装置が提供される。
【００１１】
また、開示の技術によれば、基地局と他の基地局とユーザ装置とを有する移動通信システムにおいて、前記ユーザ装置と通信を行う基地局であって、物理レイヤで用いられる第一の下り制御信号及び複数の第一のアンテナポートの各々又は前記複数の第一のアンテナポートに対応する複数の第一のビームの各々で送信される送信タイミングを制御する下り信号を前記ユーザ装置に送信する送信手段と、前記ユーザ装置から、複数の第二のアンテナポートの各々又は前記複数の第二のアンテナポートに対応する複数の第二のビームの各々で送信される上り信号を受信する受信手段とを有し、前記送信手段は、前記上り信号に基づいて算出された、又は、前記他の基地局から取得した、前記複数の第二のアンテナポートの各々又は前記複数の第二のビームの各々で送信される前記上り信号の送信タイミングを前記ユーザ装置に指示する情報を含む物理レイヤで用いられる制御信号を前記ユーザ装置に送信する基地局が提供される。
【００１２】
また、開示の技術によれば、第一の基地局と第二の基地局とを有する無線通信システムにおいて、前記第一の基地局と前記第二の基地局と通信を行うユーザ装置であって、前記第一の基地局から送信される第一の下り信号と前記第二の基地局から送信される第二の下り信号とを受信する受信手段と、前記第一の下り信号のサブフレームごとの受信タイミングと、前記第二の下り信号のサブフレームごとの受信タイミングとをそれぞれ異なる受信タイミングで同期させるように前記受信手段を制御する同期手段と、を有するユーザ装置が提供される。
【００１３】
また、開示の技術によれば、第一の基地局と第二の基地局とを有する無線通信システムにおいて、前記第一の基地局と前記第二の基地局と通信を行うユーザ装置であって、前記第一の基地局から送信される第一の下り信号と前記第二の基地局から送信される第二の下り信号とを受信する受信手段と、前記第一の下り信号を受信する受信タイミングと前記第二の下り信号とを受信する受信タイミングとを同期させるために、前記第一の基地局及び前記第二の基地局に対して送信タイミングの変更を指示する信号を送信する送信手段と、を有するユーザ装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
開示の技術によれば、ビームフォーミングを行うユーザ装置と基地局とを有する無線通信システムにおいて、効率的に通信を行うことを可能にする技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係る無線通信システムの全体構成図を示す図である。
【図２】実施の形態に係るスモール基地局の機能構成の一例を示す図である。
【図３】実施の形態に係るユーザ装置の機能構成の一例を示す図である。
【図４】実施の形態に係るスモール基地局のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図５】実施の形態に係るユーザ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図６】上りリンク信号の送信手順（その１）の概要を示す図である。
【図７】上りリンク信号の送信手順（その１）におけるシーケンス図の一例である。
【図８】上りリンク信号の送信手順（その１）で用いられる制御信号のフォーマットの一例である。
【図９】上りリンク信号の送信手順（その２）の概要を示す図である。
【図１０】上りリンク信号の送信手順（その２）におけるシーケンス図の一例である。
【図１１】上りリンク信号の送信手順（その２）で用いられる制御信号のフォーマットの一例である。
【図１２】上りリンク信号の送信手順（その３）の概要を示す図である。
【図１３】上りリンク信号の送信手順（その３）におけるシーケンス図の一例である。
【図１４】上りリンク信号の送信手順（その３）で用いられる制御信号のフォーマットの一例である。
【図１５】ユーザ装置における下りリンク信号の同期方法を説明するための図である。
【図１６】下りリンク信号に対する無線リソース割当方法を説明するための図である。
【図１７】下りリンク信号の送信手順（その１）の概要を示す図である。
【図１８】下りリンク信号の送信手順（その１）におけるシーケンス図の一例である。
【図１９】下りリンク信号の送信手順（その１）で用いられる制御信号のフォーマットの一例である。
【図２０】下りリンク信号の送信手順（その２）の概要を示す図である。
【図２１】下りリンク信号の送信手順（その２）におけるシーケンス図の一例である。
【図２２】下りリンク信号の送信手順（その３）の概要を示す図である。
【図２３】下りリンク信号の送信手順（その３）におけるシーケンス図の一例である。
【図２４】下りリンク信号の送信手順（その３）で用いられる制御信号のフォーマットの一例である。
【図２５】ガード時間の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。例えば、本実施の形態に係る無線通信システムはＬＴＥに準拠した方式のシステムを想定しており、下りにＯＦＤＭＡ、上りにＳＣ−ＦＤＭＡを使用することを想定しているが、本発明はこれに限られるわけではなく、例えば、上り下りともにＯＦＤＭＡであってもよいし、他の通信方式であってもよい。また、本発明はＬＴＥ以外の方式にも適用できる。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「ＬＴＥ」は、３ＧＰＰのリリース８、又は９に対応する通信方式のみならず、３ＧＰＰのリリース１０、１１、１２、１３、又はリリース１４以降に対応する通信方式も含む広い意味で使用する。
【００１７】
＜概要＞
（無線通信システム全体構成）
図１は、実施の形態に係る無線通信システムの全体構成図を示す図である。本実施の形態に係る無線通信システムは、マクロセルを形成するマクロ基地局１０、マクロセルのカバレッジエリア内にあるスモール基地局１１、１２を含む。また、図１には、マクロ基地局１０、スモール基地局１１、１２等と通信を行うユーザ装置２０が示されている。
【００１８】
当該無線通信システムでは、低周波数帯でマクロ基地局１０によりマクロカバレッジを確保し、高周波数帯でスモール基地局１１、１２によりスモールエリア（例：ホットスポット）のトラフィックを吸収する構成としているが、このような周波数帯の割り当ては一例に過ぎず、これに限られるわけではない。
【００１９】
マクロ基地局１０及びスモール基地局１１、１２は、無線を通じてユーザ装置２０との間で通信を行う。マクロ基地局１０及びスモール基地局１１、１２は、プロセッサなどのＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ又はフラッシュメモリなどのメモリ装置、ユーザ装置２０等と通信するためのアンテナ、隣接する基地局及びコアネットワーク等と通信するための通信インターフェース装置などのハードウェアリソースにより構成される。マクロ基地局１０及びスモール基地局１１、１２の各機能及び処理は、メモリ装置に格納されているデータやプログラムをプロセッサが処理又は実行することによって実現されてもよい。しかしながら、マクロ基地局１０及びスモール基地局１１、１２は、上述したハードウェア構成に限定されず、他の何れか適切なハードウェア構成を有してもよい。
【００２０】
ユーザ装置２０は、無線を通じてマクロ基地局１０、スモール基地局１１、１２及びコアネットワーク等と通信を行う機能を有する。ユーザ装置２０は、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット、モバイルルータ、ウェアラブル端末などである。また、電車といった公共的な乗り物に搭載される通信装置、基地局間通信のバックホールでの中継装置の役割を持つユーザ装置２０であってもよい。ユーザ装置２０は、通信機能を有する機器であれば、どのようなユーザ装置２０であってもよい。ユーザ装置２０は、プロセッサなどのＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ又はフラッシュメモリなどのメモリ装置、マクロ基地局１０及びスモール基地局１１、１２と通信するためのアンテナ、ＲＦ（Radio Frequency）装置などのハードウェアリソースにより構成される。ユーザ装置２０の各機能及び処理は、メモリ装置に格納されているデータやプログラムをプロセッサが処理又は実行することによって実現されてもよい。しかしながら、ユーザ装置２０は、上述したハードウェア構成に限定されず、他の何れか適切なハードウェア構成を有してもよい。
【００２１】
本実施の形態におけるスモール基地局１１、１２は、ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯの機能を備えており、広いビームから狭いビームまで種々の複数のビームを形成することができる。本実施の形態では、スモール基地局１１、１２から、複数のプリコードされた信号がそれぞれのビーム（複数のアンテナポート）で送信されている。信号がプリコードされているとは、送信の例でいえば、信号がある幅のビームで送信されるように、アンテナポート毎に送信信号にウェイトが乗算されていることである。例えば、図１の例では、スモール基地局１１から、ビーム＃１−１、ビーム＃１−２、ビーム＃１−３のそれぞれで信号が送信されている。また、スモール基地局１２から、ビーム＃２−１、ビーム＃２−２、ビーム＃２−３のそれぞれで信号が送信されている。
【００２２】
本実施の形態におけるマクロ基地局１０は、スモール基地局１１、１２と、例えば光ファイバを用いた回線で接続され、スモール基地局１１、１２が形成するそれぞれのスモールセル間の無線リソース制御を集中管理している。なお、図１にはマクロ基地局１０が存在する構成が示されているが、マクロ基地局１０が存在しない構成をとることもできる。この場合、スモール基地局１１、１２のいずれか一方が、スモール基地局１１、１２が形成するそれぞれのスモールセル間の無線リソース制御を集中管理することになる。
【００２３】
本実施の形態に係るユーザ装置２０は、複数のアンテナを備え、上りリンクのＭＩＭＯ送信を行う機能を備えている。すなわち、ユーザ装置２０は、上りのビームフォーミングや、上りの複数ランク送信を行うことが可能である。本実施の形態では、ユーザ装置２０から、複数のプリコードされた信号がそれぞれのビーム（複数のアンテナポート）で送信されている。例えば、図１の例では、ユーザ装置２０から、ビーム＃１、ビーム＃２、ビーム＃３、ビーム＃４のそれぞれで信号が送信されている。なお、一般にユーザ装置２０については、将来においても用途によって１つのアンテナを備えるユーザ装置も多く使用されることが考えられる。例えばｌｏｗ−ｃｏｓｔ  ＭＴＣ端末等である。それとともに、４アンテナ程度のＭＩＭＯ送信機能を備えたユーザ装置が主流になっていくことが考えられる。更に、用途によっては、１６アンテナ、あるいはそれ以上のアンテナによるＭａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯの機能を備えたユーザ装置も使用されることが考えられる。
【００２４】
（通信方法の概要）
本実施の形態に係る無線通信システムにおいて、ユーザ装置２０は、スモール基地局１１、１２から送信される複数のビーム（＃１−１、＃１−２、＃１−３、＃２−１、＃２−２、＃２−３）のうち、通信品質が良好な２つのビームを用いて通信を行う。更に、当該２つのビームの各々は、異なるスモール基地局から送信されるビームであることを想定している。また、スモール基地局１１、１２の各々は、ユーザ装置２０から送信される複数のビーム（＃１、＃２、＃３、＃４）のうち、いずれか１つのビームを用いて通信を行うことを想定している。具体例を用いて説明すると、例えば、ユーザ装置２０は、ビーム＃１−２で送信されるスモール基地局１１からの信号を受信すると共にビーム＃１を用いてスモール基地局１１に信号を送信し、更に、ビーム＃２−２で送信されるスモール基地局１２からの信号を受信すると共にビーム＃２を用いてスモール基地局１２に信号を送信するようにしてもよい。
【００２５】
このような動作を実現するために、例えば、スモール基地局１１、１２は、複数のプリコードされた参照信号（以下、「発見信号」という）をそれぞれのビームで送信するようにする。発見信号には、スモール基地局１１、１２から送信される各ビームを一意に識別する識別子（以下、「下りビーム識別子」という）が含まれている。当該識別子は、発見信号の系列等により特定されるようにしてもよいし、無線リソース（周波数位置又は時間位置、若しくは周波数位置及び時間位置）の割当て方法により特定されるようにしてもよい。続いて、ユーザ装置２０は、受信する可能性のある発見信号を監視し、発見された複数の発見信号の受信品質（受信電力等）を測定する。このとき、ユーザ装置２０は、受信電力を測定した発見信号がどのビーム（＃１〜＃４）で受信されたものなのかを把握しておく。なお、ユーザ装置２０は、アンテナポート毎に受信信号にウェイトを乗算することで、どのビームで発見信号を受信したのかを把握することができる。
【００２６】
続いて、ユーザ装置２０は、上りリンクでビームフォーミングを行い、各ビームを用いて、スモール基地局１１、１２に上り参照信号の送信を行う。なお、上りリンクでビームフォーミングを行うとは、ユーザ装置２０が備える複数のアンテナポート毎に送信信号にウェイトを乗算することをいう。当該上り参照信号には、各ビーム（＃１〜＃４）を一意に識別する識別子（以下、「上りビーム識別子」という）が割り当てられている。当該識別子は、参照信号の系列等により特定されるようにしてもよいし、無線リソース（周波数位置又は時間位置、若しくは周波数位置及び時間位置）の割当て方法により特定されるようにしてもよい。上り参照信号は、例えばサウンディング参照信号であってもよい。
【００２７】
なお、ユーザ装置２０から送信される上り参照信号には、例えば、ユーザ装置２０により受信された複数の発見信号ごとに、測定された受信品質（受信電力等）と、当該発見信号の下りビーム識別子と、当該発見信号が受信されたビーム（ユーザ装置が形成するビーム）に対応する上りビーム識別子とが対応づけられた情報が含まれているようにしてもよい。
【００２８】
続いて、スモール基地局１１、１２で受信された上り参照信号に基づいて、ユーザ装置２０に下りリンク信号を送信するための下りビームの選択と、ユーザ装置２０からの上りリンク信号の送信に用いられる上りビームの選択とが行われる。ここで、当該下りビーム及び上りビームの選択は、スモール基地局１１、１２が形成するそれぞれのスモールセル間の無線リソース制御を集中管理している基地局が行うようにしてもよい。例えば、スモール基地局１１、１２からマクロ基地局１０に、受信した上り参照信号（又は上り参照信号の受信品質等）を送信させるようにして、マクロ基地局１０が下りビーム及び上りビームの選択を行ってもよい。また、スモール基地局１２で受信された上り参照信号（又は上り参照信号の受信品質等）をスモール基地局１１に送信させるようにして、スモール基地局１１が下りビーム及び上りビームの選択を行ってもよい。
【００２９】
以下、スモール基地局１１が、本実施の形態に係る無線通信システムの無線リソース制御の集中管理を行い、下りビーム及び上りビームの選択を行う前提で説明を続ける。
【００３０】
スモール基地局１１は、ユーザ装置２０から報告される各発見信号の受信品質、及びスモール基地局１１、１２で受信される上り参照信号の受信品質に基づいて、下りビーム及び上りビームの選択を行う。
【００３１】
選択方法には様々な方法が考えられる。例えば、下りビームの選択方法として、スモール基地局１１は、スモール基地局１１が送信している複数の下りビームのうち、ユーザ装置２０から報告された受信品質が最も良好（受信電力が最も大きい等）な下りビームを一つ選択し、更に、スモール基地局１２が送信している下りビームのうち、ユーザ装置２０から報告された受信品質が最も良好（受信電力が最も大きい等）な下りビームを一つ選択するようにしてもよい。このように下りビームが選択されることで、ユーザ装置２０との間の通信に用いられる複数の下りビームを空間的に分離させることができる。
【００３２】
また、上りビームの選択方法として、スモール基地局１１は、スモール基地局１１で受信された上り参照信号のうち、受信品質が最も良好（受信電力が最も大きい等）な上りビームを一つ選択し、更に、スモール基地局１２で受信された上り参照信号のうち、受信品質が最も良好（受信電力が最も大きい等）な上りビームを一つ選択するようにしてもよい。このように上りビームが選択されることで、ユーザ装置２０との間の通信に用いられる複数の上りビームを、別々のスモール基地局に到達させることが可能になると共に、複数の上りビームを空間的に分離させることができる。
【００３３】
上述の下りビームの選択方法及び上りビームの選択方法はあくまで一例であり、他の選択方法を用いるようにしてもよい。例えば、本実施の形態の無線通信システムがＴＤＤであることを想定し、スモール基地局１１は、下りビームの選択時に、当該下りビームがユーザ装置２０で受信された際の受信方向（上りビームの方向）を、上りリンクの通信に用いられる上りビームとするようにしてもよい。これは、ＴＤＤでは上り下りの周波数が同一であることから、ＴＤＤの上下対称性（下りリンクの伝搬特性と上りリンクの伝搬特性は同一である）を利用して上りビームの選択を行うものである。
【００３４】
以上、本実施の形態の概要を説明したが、複数のスモール基地局（１１、１２）とユーザ装置２０との間で、複数の異なるビームを用いて上りリンク及び下りリンクの通信が行われる場合、本実施の形態における無線通信システムは、効率的に通信を行うためにさまざまな制御方式をとり得る。
【００３５】
例えば、本実施の形態における無線通信システムは、ユーザ装置２０から複数のスモール基地局の各々に向けて送信される上りビームごとに、異なる送信タイミング制御を行うようにする。これにより、本実施の形態における無線通信システムは、上りリンクの通信において、通信容量の増大又はダイバーシチ効果によるスループット向上等を実現することが可能になる。
【００３６】
また、例えば、本実施の形態における無線通信システムは、複数の上りビームに含まれる共用チャネル（ＰＵＳＣＨ等）の無線リソース割当を、特定の下りビームを用いてまとめて行うようにする。これにより、本実施の形態における無線通信システムは、効率的に制御信号を送信することが可能になる。
【００３７】
また、例えば、本実施の形態における無線通信システムは、別々のスモール基地局から送信される複数の下りビームの各々で下りリンク信号（ＰＤＳＣＨ等）の送信が行われる場合、ユーザ装置２０が、各ビームの受信タイミングを独立して制御することを可能にする。これにより、本実施の形態における無線通信システムは、下りリンクの通信において、通信容量の増大及びダイバーシチ効果によるスループット向上等を実現することが可能になる。
【００３８】
また、例えば、本実施の形態における無線通信システムは、複数の下りビームに含まれる下りリンク信号（ＰＤＳＣＨ、ＣＳＩ−ＲＳ、同期チャネル等）の無線リソース割当を、特定の下りビームを用いてまとめて行うようにする。これにより、本実施の形態における無線通信システムは、効率的に制御信号を送信することが可能になる。
【００３９】
＜機能構成＞
（スモール基地局）
図２は、実施の形態に係るスモール基地局の機能構成の一例を示す図である。図２に示すように、スモール基地局１１、１２は、信号受信部１０１と、信号送信部１０２と、基地局間通信部１０３と、上り送信タイミング指示部１０４と、上りリソース割当部１０５と、下りリソース割当部１０６とを有する。図２は、スモール基地局１１、１２において本発明の実施の形態に特に関連する機能部のみを示すものであり、少なくともＬＴＥに準拠した動作を行うための図示しない機能も有するものである。また、図２に示す機能構成は一例に過ぎない。本実施の形態に係る動作を実行できるのであれば、機能区分や機能部の名称はどのようなものでもよい。また、実施の形態に係るスモール基地局１１、１２は、本実施の形態に係る動作を実行できるのであれば、図２に示す機能部の一部を有しないようにしてもよい。
【００４０】
信号受信部１０１は、無線で受信する下位レイヤの信号から上位レイヤの情報を取得する。
【００４１】
信号送信部１０２は、上位レイヤの情報から下位レイヤの信号を生成し、無線で送信する。また、信号送信部１０２は、各アンテナポートに所定のウェイトを乗算することで実現されるビームフォーミングにより、ビームが形成されるように無線信号を送信する。
【００４２】
基地局間通信部１０３は、例えば光ファイバ等のバックホール回線と接続され、マクロ基地局１０又は他のスモール基地局（１１又は１２）と通信を行う機能を有する。基地局間通信部１０３は、無線リソース制御を集中管理する基地局と他の基地局との間で、必要に応じて各種信号を送受信する場合に用いられる。
【００４３】
上り送信タイミング指示部１０４は、ユーザ装置２０に対して、上りビームごとの送信タイミングを指示する。上り送信タイミング指示部１０４は、例えば、上り制御信号又は上りデータ信号が格納されるサブフレームごと（すなわち、１ＴＴＩごと）に、上りビームの送信タイミングをユーザ装置２０に指示するようにしてもよい。また、上り送信タイミング指示部１０４は、必要に応じて、サブフレーム（１ＴＴＩ）より長い間隔で、各上りビームの各々の送信タイミングをユーザ装置２０に指示するようにしてもよい。また、上り送信タイミング指示部１０４は、複数の上りビームの送信タイミングを纏めてユーザ装置２０に指示するようにしてもよい。また、上り送信タイミング指示部１０４は、基地局間通信部１０３を介して他の基地局から受け付けた指示に基づいて、上りビームの送信タイミングをユーザ装置２０に指示するようにしてもよい。
【００４４】
上りリソース割当部１０５は、上りリンク通信の無線リソースをユーザ装置２０に割り当てる。例えば、上りリソース割当部１０５は、ユーザ装置２０がスモール基地局１１との間の通信に用いる上りビーム、及び、ユーザ装置２０がスモール基地局１２との間の通信に用いる上りビームの各々に対して、上りリンク通信の無線リソースを割当てるようにしてもよい。また、上りリソース割当部１０５は、基地局間通信部１０３を介して他の基地局から受け付けた指示に基づいて、上りリンク通信の無線リソースを特定の上りビームに割り当てるようにしてもよいし、逆に、他のスモール基地局に対して、当該他のスモール基地局で受信される上りビームに割り当てる無線リソースを通知するようにしてもよい。割当てられた上りリンク通信の無線リソースは、信号送信部１０２を介してユーザ装置２０に伝えられる。
【００４５】
下りリソース割当部１０６は、下りリンク通信の無線リソースをユーザ装置２０に割り当てる。例えば、下りリソース割当部１０６は、スモール基地局１１がユーザ装置２０との間の通信に用いる下りビーム、及び、スモール基地局１２がユーザ装置２０との間の通信に用いる下りビームの各々に対して異なる下りリンク通信の無線リソースを割当てるようにしてもよいし、同一の無線リソースを割当てるようにしてもよい。また、下りリソース割当部１０６は、基地局間通信部１０３を介して他の基地局から受け付けた指示に基づいて、下りリンク通信の無線リソースを特定の下りビームに割り当てるようにしてもよいし、逆に、他のスモール基地局に対して、当該他のスモール基地局から送信される下りビームに割り当てる無線リソースを通知するようにしてもよい。割当てられた下りリンク通信の無線リソースは、信号送信部１０２を介してユーザ装置２０に伝えられる。
【００４６】
（ユーザ装置）
図３は、実施の形態に係るユーザ装置の機能構成の一例を示す図である。図３に示すように、ユーザ装置２０は、信号受信部２０１と、信号送信部２０２と、送信タイミング指示部２０３とを有する。また、信号受信部２０１は、受信タイミング同期部２１１を含む。また、信号送信部２０２は、送信タイミング制御部２１２を含む。図３は、ユーザ装置２０において本発明の実施の形態に特に関連する機能部のみを示すものであり、少なくともＬＴＥに準拠した動作を行うための図示しない機能も有するものである。また、図２に示す機能構成は一例に過ぎない。本実施の形態に係る動作を実行できるのであれば、機能区分や機能部の名称はどのようなものでもよい。また、実施の形態に係るユーザ装置２０は、本実施の形態に係る動作を実行できるのであれば、図３に示す機能部の一部を有しないようにしてもよい。
【００４７】
信号受信部２０１は、無線で受信する下位レイヤの信号から上位レイヤの情報を取得する。
【００４８】
信号送信部２０２は、上位レイヤの情報から下位レイヤの信号を生成し、無線で送信する。また、信号送信部２０２は、各アンテナポートに所定のウェイトを乗算することで実現されるビームフォーミングにより、ビームが形成されるように無線信号を送信する。
【００４９】
受信タイミング同期部２１１は、スモール基地局１１、１２から送信される別々の下りビームに対して、異なる受信タイミングで同期させるように信号受信部２０１を制御する。送信タイミング制御部２１２は、スモール基地局１１、１２から送信される制御信号による指示に基づいて、上りビームごとに送信タイミングが変更されるように、信号送信部２０２を制御する。なお、上りビームごとに送信タイミングが変更されるとは、上りリンク信号のサブフレームの開始タイミングが、上りビームごとに変更されることをいう。
【００５０】
送信タイミング指示部２０３は、複数のスモール基地局から送信される下り信号を測定することで、複数のスモール基地局から送信される下り信号の各々の受信タイミングのずれ（サブフレームの開始タイミングのずれ）を検出し、複数のスモール基地局からの下り信号の各々の受信タイミングのずれが無くなるように、いずれかのスモール基地局に下り信号の送信タイミングを変更するように指示する。
【００５１】
以上説明したスモール基地局１１、１２及びユーザ装置２０の機能構成は、全体をハードウェア回路（例えば、１つ又は複数のＩＣチップ）で実現してもよいし、一部をハードウェア回路で構成し、その他の部分をＣＰＵとプログラムとで実現してもよい。
【００５２】
（スモール基地局）
図４は、実施の形態に係るスモール基地局のハードウェア構成の一例を示す図である。図４は、図２よりも実装例に近い構成を示している。図４に示すように、スモール基地局１１、１２は、無線信号に関する処理を行うＲＦ（Radio Frequency）モジュール３０１と、ベースバンド信号処理を行うＢＢ（Base Band）処理モジュール３０２と、上位レイヤ等の処理を行う装置制御モジュール３０３と、ネットワークと接続するためのインターフェースである通信ＩＦ３０４とを有する。
【００５３】
ＲＦモジュール３０１は、ＢＢ処理モジュール３０２から受信したデジタルベースバンド信号に対して、Ｄ／Ａ（Digital-to-Analog）変換、変調、周波数変換、及び電力増幅等を行うことでアンテナから送信すべき無線信号を生成する。また、受信した無線信号に対して、周波数変換、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換、復調等を行うことでデジタルベースバンド信号を生成し、ＢＢ処理モジュール３０２に渡す。ＲＦモジュール３０１は、例えば、図２に示す信号受信部１０１の一部、信号送信部１０２の一部を含む。
【００５４】
ＢＢ処理モジュール３０２は、ＩＰパケットとデジタルベースバンド信号とを相互に変換する処理を行う。ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３１２は、ＢＢ処理モジュール３０２における信号処理を行うプロセッサである。メモリ３２２は、ＤＳＰ３１２のワークエリアとして使用される。ＢＢ処理モジュール３０２は、例えば、図２に示す信号受信部１０１の一部、信号送信部１０２の一部、上り送信タイミング指示部１０４、上りリソース割当部１０５、下りリソース割当部１０６を含む。
【００５５】
装置制御モジュール３０３は、ＩＰレイヤのプロトコル処理、ＯＡＭ（Operation and Maintenance）処理等を行う。プロセッサ３１３は、装置制御モジュール３０３が行う処理を行うプロセッサである。メモリ３２３は、プロセッサ３１３のワークエリアとして使用される。補助記憶装置３３３は、例えばＨＤＤ等であり、スモール基地局１１、１２自身が動作するための各種設定情報等が格納される。装置制御モジュール３０３は、例えば、図２に示す基地局間通信部１０３の一部を含む。通信ＩＦ３０４は、例えば、図２に示す基地局間通信部１０３の一部を含む。
【００５６】
（ユーザ装置）
図５は、実施の形態に係るユーザ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図５は、図３よりも実装例に近い構成を示している。図５に示すように、ユーザ装置ＵＥは、無線信号に関する処理を行うＲＦモジュール４０１と、ベースバンド信号処理を行うＢＢ処理モジュール４０２と、上位レイヤ等の処理を行うＵＥ制御モジュール４０３とを有する。
【００５７】
ＲＦモジュール４０１は、ＢＢ処理モジュール４０２から受信したデジタルベースバンド信号に対して、Ｄ／Ａ変換、変調、周波数変換、及び電力増幅等を行うことでアンテナから送信すべき無線信号を生成する。また、受信した無線信号に対して、周波数変換、Ａ／Ｄ変換、復調等を行うことでデジタルベースバンド信号を生成し、ＢＢ処理モジュール４０２に渡す。ＲＦモジュール４０１は、例えば、図３に示す信号受信部２０１の一部、信号送信部２０２の一部を含む。
【００５８】
ＢＢ処理モジュール４０２は、ＩＰパケットとデジタルベースバンド信号とを相互に変換する処理を行う。ＤＳＰ４１２は、ＢＢ処理モジュール４０２における信号処理を行うプロセッサである。メモリ４２２は、ＤＳＰ４１２のワークエリアとして使用される。ＢＢ処理モジュール４０２は、例えば、図３に示す信号受信部２０１の一部、信号送信部２０２の一部、送信タイミング指示部２０３を含む。
【００５９】
ＵＥ制御モジュール４０３は、ＩＰレイヤのプロトコル処理、各種アプリケーションの処理等を行う。プロセッサ４１３は、ＵＥ制御モジュール４０３が行う処理を行うプロセッサである。メモリ４２３は、プロセッサ４１３のワークエリアとして使用される。
【００６０】
＜処理手順＞
（上りリンク信号送信手順）
続いて、実施の形態に係る無線通信システムにおいて、ユーザ装置２０からスモール基地局１１、１２に送信される上りリンクの信号を制御する場合の処理手順を説明する。上りリンクの信号を制御する処理手順には、複数の処理手順が考えられる。図６〜図８を用いて、上りリンク信号の送信手順（その１）について説明し、図９〜図１１を用いて、上りリンク信号の送信手順（その２）について説明し、図１２〜図１４を用いて、上りリンク信号の送信手順（その３）について説明する。
【００６１】
［送信手順（その１）］
図６は、上りリンク信号の送信手順（その１）の概要を示す図である。図６に示すように、スモール基地局１１は、下りビーム＃１−２を用いて、ユーザ装置２０に下りリンクの信号を送信している。また、スモール基地局１２は、下りビーム＃２−２を用いて、ユーザ装置２０に下りリンクの信号を送信している。更に、ユーザ装置２０は、上りビーム＃１を用いて、スモール基地局１１に上りリンクの信号を送信しており、上りビーム＃２を用いて、スモール基地局１２に上りリンクの信号を送信している。
【００６２】
上りリンク信号の送信手順（その１）において、ユーザ装置２０は、スモール基地局１１からの指示に従い、上りビーム＃１でスモール基地局１１に送信する上りリンクの信号の送信タイミングと、上りビーム＃２でスモール基地局１２に送信する上りリンクの信号の送信タイミングとを別々に制御するようにする。
【００６３】
例えば、ユーザ装置２０とスモール基地局１１との距離と、ユーザ装置２０とスモール基地局１２との距離が異なる場合、ユーザ装置２０から送信される上りリンクの信号がスモール基地局１１に到達するタイミングと、ユーザ装置２０から送信される上りリンクの信号がスモール基地局１２に到達するタイミングとが異なることになる。従って、本処理手順を適用することで、スモール基地局１１で受信される上りリンク信号と、スモール基地局１２で受信される上りリンク信号とが同期されることになる。
【００６４】
また、ユーザ装置２０は、スモール基地局１１から、上りビーム＃１でスモール基地局１１に送信する上りリンクの信号と、上りビーム＃２でスモール基地局１２に送信する上りリンクの信号との両方の無線リソースの割当てに関する指示を受け付ける。
【００６５】
図７は、上りリンク信号の送信手順（その１）におけるシーケンス図の一例である。図７を用いて、上りリンク信号の送信手順（その１）における具体的な処理手順を説明する。なお、図７の例では、スモール基地局１１が、スモール基地局１１及び１２により形成されるスモールセルの無線リソース制御を集中管理していると仮定する。
【００６６】
ステップＳ３０１で、スモール基地局１１、１２とユーザ装置２０との間で、下りリンク信号の送信に用いられる下りビームと、上りリンク信号の送信に用いられる上りビームとが決定される。前述のように、スモール基地局１１は、ユーザ装置２０から報告される各下りビームごとの発見信号の受信品質、及びスモール基地局１１、１２で受信される上り参照信号（例えば、サウンディング参照信号）の受信品質に基づいて、下りビーム及び上りビームの選択を行うようにしてもよい。
【００６７】
なお、ステップＳ３０１の処理手順により、スモール基地局１１は、下りビーム＃１−２を用いてユーザ装置２０に下りリンクの信号を送信し、スモール基地局１２は、下りビーム＃２−２を用いてユーザ装置２０に下りリンクの信号を送信するように決定されたと仮定する。同様に、ユーザ装置２０は、上りビーム＃１を用いてスモール基地局１１に上りリンクの信号を送信し、上りビーム＃２を用いてスモール基地局１２に上りリンクの信号を送信することが決定されたと仮定する。
【００６８】
なお、ステップＳ３０１の処理手順は適宜行われるようにしてもよい。すなわち、スモール基地局１１、１２及びユーザ装置２０がどのビームを用いて信号を送信するのかについて、通信品質の変化やユーザ装置２０の移動等に応じた最適なビームに適宜切り替えられるようにしてもよい。
【００６９】
ステップＳ３０２で、スモール基地局１１の信号送信部１０２は、ユーザ装置２０に制御信号を送信する。当該制御信号は、例えば、物理レイヤの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ等）により送信されるＵＬ  ｇｒａｎｔであってもよい。
【００７０】
図８は、上りリンク信号の送信手順（その１）で用いられる制御信号のフォーマットの一例である。図８に示すように、上りリンク信号の送信手順（その１）で用いられる制御信号には、「上りビーム識別子」と「送信タイミング情報」と「リソース割当情報」とから構成される一括りの情報が繰り返し格納されている。「送信タイミング情報」は、「上りビーム識別子」で識別される上りビームにより送信される上りリンク信号の送信タイミングを指示する情報であり、例えば、現状の送信タイミングと比較して、どの程度送信タイミングを早める（又は遅くする）のかを示すコマンド等であってもよい。「リソース割当情報」は、ユーザ装置２０が送信する上りリンク信号に対する無線リソースの割当情報であり、例えば、従来のＬＴＥと同様の構成であってもよい。なお、当該制御信号は、例えば、物理レイヤの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）に含まれるＤＣＩ（Downlink Control Information）にマッピングされるようにしてもよい。
【００７１】
なお、図８に示すフォーマットにおいて、「リソース割当情報」を上りビームごとに対応づけるのではなく、まとめて一つの「リソース割当情報」が含まれるようにしてもよい。例えば、ユーザ装置２０は、スモール基地局１１、１２に対して複数の上りビームで同一の内容の上りリンク信号を送信する場合もあり得るためである。
【００７２】
本送信手順（その１）では、図６に示すように、ユーザ装置２０は、上りビーム＃１を用いてスモール基地局１１に上りリンクの信号を送信し、上りビーム＃２を用いてスモール基地局１２に上りリンクの信号を送信する。従って、図８に示す制御信号には、上りビーム＃１に関する「上りビーム識別子」、「送信タイミング情報」及び「リソース割当情報」と、上りビーム＃２に関する「上りビーム識別子」、「送信タイミング情報」及び「リソース割当情報」とが含まれることになる。
【００７３】
なお、リソース割当情報は、例えば、スモール基地局１１の上りリソース割当部１０５により生成され、送信タイミング情報は、スモール基地局１１の上り送信タイミング指示部１０４により生成されるようにしてもよい。図７に戻り説明を続ける。
【００７４】
ステップＳ３０３で、ユーザ装置２０の信号送信部１０２及び送信タイミング制御部２１２は、制御信号で指示された送信タイミング及び割当てられた無線リソースで、上りビーム＃１を用いて、スモール基地局１１に上りリンク信号を送信する。上りリンク信号に特に制約はないが、例えば、ＰＵＳＣＨ信号であってもよい。
【００７５】
ステップＳ３０４で、ユーザ装置２０の信号送信部１０２及び送信タイミング制御部２１２は、制御信号で指示された送信タイミング及び割当てられた無線リソースで、上りビーム＃２を用いて、スモール基地局１２に上りリンク信号を送信する。上りリンク信号に特に制約はないが、例えば、ＰＵＳＣＨ信号であってもよい。
【００７６】
なお、スモール基地局１１、１２及びユーザ装置２０は、ステップＳ３０２〜ステップＳ３０４の処理手順を、サブフレームごとに行うようにしてもよい。
【００７７】
なお、ユーザ装置２０は、上りビーム＃１がスモール基地局１１に到達し、上りビーム＃２がスモール基地局１２に到達することを意識しなくてもよい。すなわち、ユーザ装置２０は、単純にスモール基地局１１の指示に従って複数の上りビームで上りリンク信号を送信するようにすればよく、各上りビームがどのスモール基地局に到達するのかを意識していなくてもよい。
【００７８】
以上、上りリンク信号送信手順（その１）を説明したが、本送信手順がＰＵＳＣＨの送信に適用される場合、例えば、他のユーザ装置２０との間における直交性の確保、ユーザ装置２０からの複数の上りビームによるＭＩＭＯ空間多重によるユーザデータの通信容量の増大等を図ることができる。また、従来のＬＴＥにおけるタイミングアドバンス制御（ＴＡ制御）では、ＭＡＣ（Medium Access Control）レイヤでタイミング制御コマンドを送信するようにしていたが、本手順によれば、ステップＳ３０２の処理手順で物理レイヤの制御チャネルを用いて制御信号を送信することが可能になるため、サブフレームごとにきめ細かな送信タイミング制御を行うことが可能になる。
【００７９】
［送信手順（その２）］
次に、上りリンク信号の送信手順（その２）について説明する。なお、特に言及しない点については上りリンク信号の送信手順（その１）と同一でよい。
【００８０】
図９は、上りリンク信号の送信手順（その２）の概要を示す図である。図９に示すように、スモール基地局１１は、下りビーム＃１−２を用いて、ユーザ装置２０に下りリンクの信号を送信している。また、スモール基地局１２は、下りビーム＃２−２を用いて、ユーザ装置２０に下りリンクの信号を送信している。更に、ユーザ装置２０は、上りビーム＃１を用いて、スモール基地局１１に上りリンクの信号を送信しており、上りビーム＃２を用いて、スモール基地局１２に上りリンクの信号を送信している。
【００８１】
上りリンク信号の送信手順（その２）において、ユーザ装置２０は、スモール基地局１１からの指示に従い、上りビーム＃１でスモール基地局１１に送信する上りリンクの信号の送信タイミングを制御する。また、ユーザ装置２０は、スモール基地局からの指示に従い、上りビーム＃２でスモール基地局１２に送信する上りリンクの信号の送信タイミングを制御するようにする。
【００８２】
また、ユーザ装置２０は、スモール基地局１１から、上りビーム＃１でスモール基地局１１に送信する上りリンクの信号の無線リソースの割当てに関する指示を受け、スモール基地局１２から、上りビーム＃２でスモール基地局１２に送信する上りリンクの信号の無線リソースの割当てに関する指示を受けるようにする。
【００８３】
すなわち、上りリンク信号の送信手順（その２）は、上りリンク信号の送信手順（その１）と異なり、スモール基地局１１、１２の各々から、上りリンク信号に関する制御信号がユーザ装置２０に送信されるようにする。
【００８４】
図１０は、上りリンク信号の送信手順（その２）におけるシーケンス図の一例である。図１０を用いて、上りリンク信号の送信手順（その２）における具体的な処理手順を説明する。
【００８５】
ステップＳ４０１で、スモール基地局１１、１２とユーザ装置２０との間で、下りリンク信号の送信に用いられる下りビームと、上りリンク信号の送信に用いられる上りビームとが決定される。ステップＳ４０１の処理手順は、ステップＳ３０１の処理手順と同一であるため、説明は省略する。
【００８６】
ステップＳ４０２で、スモール基地局１１の信号送信部１０２は、ユーザ装置２０に制御信号を送信する。当該制御信号は、例えば、物理レイヤの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨ等）により送信されるＵＬ  ｇｒａｎｔであってもよい。
【００８７】
図１１は、上りリンク信号の送信手順（その２）で用いられる制御信号のフォーマットの一例である。図１１に示すように、上りリンク信号の送信手順（その２）で用いられる制御信号には、「上りビーム識別子」と「送信タイミング情報」と「リソース割当情報」とが格納されている。
【００８８】
本送信手順（その２）では、図９に示すように、ユーザ装置２０は、上りビーム＃１を用いて、スモール基地局１１に上りリンクの信号を送信する。従って、図１１に示す制御信号には、上りビーム＃１に関する「上りビーム識別子」、「送信タイミング情報」及び「リソース割当情報」が含まれることになる。
【００８９】
なお、リソース割当情報は、例えば、スモール基地局１１の上りリソース割当部１０５により生成され、送信タイミング情報は、スモール基地局１１の上り送信タイミング指示部１０４により生成されるようにしてもよい。図７に戻り説明を続ける。
【００９０】
ステップＳ４０３で、ユーザ装置２０の信号送信部１０２及び送信タイミング制御部２１２は、ステップＳ４０２の処理手順で受信した制御信号で指示された送信タイミングで、上りビーム＃１を用いて、スモール基地局１１に上りリンク信号を送信する。上りリンク信号に特に制約はないが、例えば、ＰＵＳＣＨ信号であってもよい。
【００９１】
ステップＳ４０４で、スモール基地局１２の信号送信部１０２は、ユーザ装置２０に制御信号を送信する。当該制御信号は、例えば、物理レイヤの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ等）により送信されるＵＬ  ｇｒａｎｔであってもよい。当該制御信号のフォーマットは、ステップＳ４０２の処理手順における制御信号のフォーマットと同一であるため説明は省略する。当該制御信号には、上りビーム＃２に関する「上りビーム識別子」、「送信タイミング情報」及び「リソース割当情報」が含まれる。
【００９２】
なお、リソース割当情報は、例えば、スモール基地局１１の上りリソース割当部１０５により生成され、基地局間通信部１０３を介してスモール基地局１２に通知されるようにしてもよい。同様に、送信タイミング情報は、スモール基地局１１の上り送信タイミング指示部１０４により生成され、基地局間通信部１０３を介してスモール基地局１２に通知されるようにしてもよい。スモール基地局１１が、スモール基地局１１、１２で形成されるスモールセルの無線リソース制御を集中管理しているため、例えば、ユーザ装置２０から受信する上りリンク信号の処理を、スモール基地局１１が一括管理するのが望ましい場合も想定されるためである。図１０に戻り説明を続ける。
【００９３】
ステップＳ４０５で、ユーザ装置２０の信号送信部１０２及び送信タイミング制御部２１２は、ステップＳ４０４の処理手順で受信した制御信号で指示された送信タイミングで、上りビーム＃２を用いて、スモール基地局１２に上りリンク信号を送信する。上りリンク信号に特に制約はないが、例えば、ＰＵＳＣＨ信号であってもよい。
【００９４】
なお、スモール基地局１１、１２及びユーザ装置２０は、ステップＳ４０２〜ステップＳ４０５の処理手順を、サブフレームごとに行うようにしてもよい。また、ステップＳ４０２及びステップＳ４０３の処理手順と、ステップＳ４０４及びステップＳ４０５の処理手順とは、独立したタイミングで行われるようにしてもよい。
【００９５】
なお、ユーザ装置２０は、上りビーム＃１がスモール基地局１１に到達し、上りビーム＃２がスモール基地局１２に到達することを意識しなくてもよい。すなわち、ユーザ装置２０は、単純にスモール基地局１１、１２の指示に従って複数の上りビームで上りリンク信号を送信するようにすればよく、各上りビームがどのスモール基地局に到達するのかを意識していなくてもよい。
【００９６】
以上、上りリンク信号送信手順（その２）を説明したが、本送信手順がＰＵＳＣＨの送信に適用される場合、例えば、他のユーザ装置２０との間における直交性の確保、ユーザ装置２０からの複数の上りビームによるＭＩＭＯ空間多重によるユーザデータの通信容量の増大等を図ることができる。また、従来のＬＴＥにおけるタイミングアドバンス制御（ＴＡ制御）では、ＭＡＣ（Medium Access Control）レイヤでタイミング制御コマンドを送信するようにしていたが、本手順によれば、ステップＳ４０２及びステップＳ４０４の処理手順で物理レイヤの制御チャネルを用いて制御信号を送信することが可能になるため、サブフレームごとにきめ細かな送信タイミング制御を行うことが可能になる。
【００９７】
［送信手順（その３）］
次に、上りリンク信号の送信手順（その３）について説明する。なお、特に言及しない点については上りリンク信号の送信手順（その１）と同一でよい。
【００９８】
図１２は、上りリンク信号の送信手順（その３）の概要を示す図である。図１２に示すように、スモール基地局１１は、下りビーム＃１−２を用いて、ユーザ装置２０に下りリンクの信号を送信している。また、スモール基地局１２は、下りビーム＃２−２を用いて、ユーザ装置２０に下りリンクの信号を送信している。更に、ユーザ装置２０は、上りビーム＃１〜＃４を用いて上りリンクの信号を送信している。ユーザ装置２０は、上りビーム＃１〜４から同一の内容の上りリンク信号を送信するようにしてもよいし、それぞれ直交されたリソースを用いて異なる内容の上りリンク信号を送信するようにしてもよい。
【００９９】
図１２の例では、上りビーム＃１で送信される上りリンク信号がスモール基地局１１に到達し、上りビーム＃２で送信される上りリンク信号がスモール基地局１２に到達する前提とするが、ユーザ装置２０は、各上りビームで送信される上りリンク信号が、どのスモール基地局に到達するのかを意識していなくてもよい。
【０１００】
上りリンク信号の送信手順（その３）において、ユーザ装置２０は、スモール基地局１１からの指示に従い、上りビーム＃１〜４で送信する全ての上りリンクの信号の送信タイミングを制御する。すなわち、上りリンク信号の送信手順（その１）及び上りリンク信号の送信手順（その２）と異なり、ユーザ装置２０は、上りビームごとに送信タイミングを変更するのではなく、同一の送信タイミングで、全ての上りリンクの信号を送信する。また、ユーザ装置２０は、スモール基地局１１から、上りビーム＃１〜＃４で送信する上りリンクの信号の無線リソースの割当てに関する指示を受けるようにする。
【０１０１】
図１３は、上りリンク信号の送信手順（その３）におけるシーケンス図の一例である。図１３を用いて、上りリンク信号の送信手順（その３）における具体的な処理手順を説明する。
【０１０２】
ステップＳ５０１で、スモール基地局１１、１２とユーザ装置２０との間で、下りリンク信号の送信に用いられる下りビームと、上りリンク信号の送信に用いられる上りビームとが決定される。ステップＳ５０１の処理手順は、ステップＳ３０１の処理手順と同一であるため、説明は省略する。なお、ステップＳ５０１の処理手順の一部は省略することができる。例えば、上りリンク信号の送信に用いられる上りビームの決定が省略されてもよい。ユーザ装置２０が、各上りビーム＃１〜４から同一の上りリンク信号を送信するような場合など、スモール基地局１１、１２との間で、どの上りビーム＃１〜４を用いて通信するのかを予め決定しておく必要がない場合も想定されるためである。
【０１０３】
ステップＳ５０２で、スモール基地局１１の信号送信部１０２は、ユーザ装置２０に制御信号を送信する。当該制御信号は、例えば、物理レイヤの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ等）により送信されるＵＬ  ｇｒａｎｔであってもよい。
【０１０４】
図１４は、上りリンク信号の送信手順（その３）で用いられる制御信号のフォーマットの一例である。上りリンク信号の送信手順（その３）で用いられる制御信号のフォーマットには、２つの形態が考えられる。図１４（ａ）に示す制御信号のフォーマットには、「送信タイミング情報」と「リソース割当情報」とが一つずつ格納されている。図１４（ａ）に示す制御信号のフォーマットは、例えば、ユーザ装置２０が、上りビーム＃１〜４から同一の内容の上りリンクの信号を送信する場合に用いられるようにしてもよい。図１４（ｂ）に示す制御信号のフォーマットには、最初に「送信タイミング情報」が一つ格納され、その後に「上りビーム識別子」と「リソース割当情報」とが繰り返し格納されている。図１２（ｂ）に示す制御信号のフォーマットは、例えば、ユーザ装置２０が、上りビーム＃１〜４から、それぞれ直交されたリソースを用いて異なる内容の上りリンクの信号を送信する場合に用いられるようにしてもよい。
【０１０５】
なお、リソース割当情報は、例えば、スモール基地局１１の上りリソース割当部１０５により生成され、送信タイミング情報は、スモール基地局１１の上り送信タイミング指示部１０４により生成されるようにしてもよい。図１３に戻り説明を続ける。
【０１０６】
ステップＳ５０３で、ユーザ装置２０の信号送信部１０２及び送信タイミング制御部２１２は、ステップＳ５０２の処理手順で受信した制御信号で指示された送信タイミングで、上りビーム＃１を用いて上りリンク信号を送信する。上りリンク信号は、上りリンク信号に特に制約はないが、例えば、ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）、ＳＲＳ（Sounding Reference Signal）、ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）等であってもよい。なお、ＰＲＡＣＨ信号は、例えば、ユーザ装置２０が最初に上りリンク通信を開始する際に用いられる信号であるが、本処理手順により送信するようにしてもよい。同様に、ステップＳ５０４〜ステップＳ５０６にて、ユーザ装置２０の信号送信部１０２及び送信タイミング制御部２１２は、ステップＳ５０２の処理手順で受信した制御信号で指示された送信タイミングで、上りビーム＃２〜４を用いて上りリンク信号を送信する。
【０１０７】
以上、上りリンク信号送信手順（その３）を説明したが、本送信手順は、上りリンクの物理チャネルのうち、比較的指向性をもたせずに送信するのが望ましいような物理チャネルの送信に適用されるようにしてもよい。これにより、ユーザ装置２０の処理負荷を軽減させることが可能になる。
【０１０８】
（下りリンク信号送信手順）
続いて、実施の形態に係る無線通信システムにおいて、スモール基地局１１、１２からユーザ装置２０に送信される下りリンク信号を制御する場合の処理手順を説明する。下りリンク信号を制御する処理手順には、複数の下りリンク信号の受信タイミングをユーザ装置２０で同期させる方法、及び下りリンク信号に対する無線リソース割当方法を組み合わせた複数の処理手順が考えられる。
【０１０９】
図１５は、ユーザ装置における下りリンク信号の同期方法を説明するための図である。まず、図１５を用いて、複数の下りリンク信号の受信タイミングをユーザ装置２０で同期させる方法について説明する。図１５に示すように、スモール基地局１１は、下りビーム＃１−２を用いて下りリンク信号をユーザ装置２０に送信し、スモール基地局１２は、下りビーム＃２−２を用いて下りリンク信号をユーザ装置２０に送信している。
【０１１０】
ユーザ装置２０における下りリンク信号の同期方法として、３つの方法が考えられる。まず、１点目の方法として、ユーザ装置２０は、複数の下りリンク信号の各々に対して、個別に受信タイミングの同期を取らずに下りリンク信号を処理する方法が考えられる。すなわち、ユーザ装置２０から見ると、スモール基地局１１から送信される下りリンク信号と、スモール基地局１２から送信される下りリンク信号とでは、伝搬遅延の違いにより受信タイミングが異なる場合が発生し得ることになる。従って、ユーザ装置２０は、どちらか一方の下りリンク信号に受信タイミングを同期させた場合、もう片方の下りリンク信号については、受信タイミングに同期ずれが生じる可能性がある。しかしながら、スモール基地局間の距離がそれほど遠くない場合、同期ずれは無視できる範囲であることが想定されるため、ユーザ装置２０の処理負荷を軽減させるために、個別に同期を取らないようにする方法が考えられる。なお、受信タイミングの同期をとるとは、例えば、ＯＦＤＭシンボル同期及びフレーム同期等をとることをいう。
【０１１１】
次に、２点目の方法として、ユーザ装置２０は、複数の下りリンク信号の各々に対して、個別に同期を取りつつ下りリンク信号を処理する方法が考えられる。最後に、３点目の方法として、ユーザ装置２０は、スモール基地局１１、１２に対して、個別に送信タイミングを指示する方法が考えられる。すなわち、既存のＬＴＥにて用いられているタイミングアドバンス制御に相当する制御を、下りリンク信号に適用する方法である。
【０１１２】
図１６は、下りリンク信号に対する無線リソース割当方法を説明するための図である。図１６を用いて、下りリンク信号に対する無線リソース割当方法について説明する。まず、図１６（ａ）に示すように、下りビーム＃１−２及び下りビーム＃２−２を用いてスモール基地局１１、１２からユーザ装置２０に送信される下りリンク信号の無線リソースの割当を、スモール基地局１１から指示する方法が考えられる。次に、図１６（ｂ）に示すように、下りビーム＃１−２を用いてスモール基地局１１からユーザ装置２０に送信される下りリンク信号の無線リソースの割当て、及び、下りビーム＃２−２を用いてスモール基地局１２からユーザ装置２０に送信される下りリンク信号の無線リソースの割当てを、スモール基地局１１及びスモール基地局１２からそれぞれ指示する方法が考えられる。
【０１１３】
以下、同期方法及び無線リソース割当方法を組み合わせた下りリンク信号送信手順について、いくつかの組み合わせパターンを具体的に説明する。図１７〜図１９を用いて、下りリンク信号の送信手順（その１）について説明し、図２０〜図２１を用いて、下りリンク信号の送信手順（その２）について説明し、図２２〜図２５を用いて、下りリンク信号の送信手順（その３）について説明する。また、図２５を用いて、上述した３点目の同期方法がＴＤＤに適用される場合を想定し、サブフレームにガード時間を設ける場合の一例について説明する。
【０１１４】
なお、本実施の形態に係る無線通信システムは、以下で説明する組み合わせパターン以外の組み合わせパターンについても適用することが可能である。
【０１１５】
［送信手順（その１）］
図１７は、下りリンク信号の送信手順（その１）の概要を示す図である。図１７に示すように、スモール基地局１１は、下りビーム＃１−２を用いて、ユーザ装置２０にＤＬデータを送信すると共に、ＤＬデータに対するＤＬリソース割当情報を送信している。また、スモール基地局１２は、下りビーム＃２−２を用いて、ユーザ装置２０にＤＬデータを送信している。また、図１７の例では、ユーザ装置２０は、後述するサイト識別子を用いて、下りビーム＃１−２から送信される下りリンク信号と、下りビーム＃２−２から送信される下りリンク信号に対して、個別に受信タイミングの同期を取るようにする。
【０１１６】
図１８は、下りリンク信号の送信手順（その１）におけるシーケンス図の一例である。図１８を用いて、下りリンク信号の送信手順（その１）における具体的な処理手順を説明する。なお、図１８の例では、スモール基地局１１が、スモール基地局１１及び１２により形成されるスモールセルの無線リソース制御を集中管理していると仮定する。
【０１１７】
ステップＳ６０１で、スモール基地局１１、１２とユーザ装置２０との間で、下りリンク信号の送信に用いられる下りビームと、上りリンク信号の送信に用いられる上りビームとが決定される。ステップＳ６０１の処理手順は、ステップＳ３０１の処理手順と同一であるため、説明は省略する。
【０１１８】
ステップＳ６０２で、スモール基地局１１の信号送信部１０２は、下りビーム＃１−２を用いてユーザ装置２０に制御信号とＤＬデータとを送信する。当該制御信号は、ＤＬデータの格納場所（例えばＲＢの位置等）を示すリソース割当情報と、２つのビーム（ビーム＃１−２、＃２−２）の各々が異なるスモール基地局から送信されていることを示すサイト識別子とを含む。サイト識別子は、スモール基地局１１、１２を一意に識別することができる情報でもよいし、例えば従来のＬＴＥにおいてＰＵＣＣＨのＤＣＩに格納されるレイヤ数のように、スモール基地局の数（ここでは「２」）を示す情報であってもよい。
【０１１９】
当該制御信号に含まれるサイト識別子は、例えば、物理レイヤの制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）に含まれるＤＣＩにマッピングされるようにしてもよい。また、当該制御信号全体がＤＣＩにマッピングされるようにしてもよい。また、当該ＤＬデータは、例えば、物理レイヤの共用チャネル（ＰＤＳＣＨ）に含まれるようにしてもよい。
【０１２０】
図１９は、下りリンク信号の送信手順（その１）で用いられる制御信号のフォーマットの一例である。図１９に示すように、下りリンク信号の送信手順（その１）で用いられる制御信号には、「サイト識別子」と「リソース割当情報」とが格納されている。なお、「リソース割当情報」は、スモール基地局１１及びスモール基地局１２から送信されるＤＬデータに対する無線リソースの割当情報であり、例えば、従来のＬＴＥと同様の構成であってもよい。図１８に戻り説明を続ける。
【０１２１】
ステップＳ６０３で、ユーザ装置２０の受信タイミング同期部２１１は、ステップＳ６０２で受信した下りリンク信号の制御信号に含まれる「サイト識別子」より、２つの異なるスモール基地局（１１及び１２）から下りリンク信号を受信していることを認識し、スモール基地局１１から受信した下りリンク信号に対して受信タイミングを同期させるように信号受信部２０１に指示する。また、信号受信部２０１は、当該制御信号に基づいて下りビーム＃１−２に含まれるＤＬデータを取得する。
【０１２２】
ステップＳ６０４で、スモール基地局１２の信号送信部１０２は、下りビーム＃２−２を用いてユーザ装置２０にＤＬデータを送信する。当該ＤＬデータは、例えば、物理レイヤの共用チャネル（ＰＤＳＣＨ）に含まれるようにしてもよい。
【０１２３】
ステップＳ６０５で、ユーザ装置２０の受信タイミング同期部２１１は、ステップＳ６０２で受信した下りリンク信号の制御信号に含まれる「サイト識別子」より、２つの異なるスモール基地局（１１及び１２）から下りリンク信号を受信していることを認識し、スモール基地局１２から受信した下りリンク信号に対して受信タイミングを同期させるように信号受信部２０１に指示する。また、信号受信部２０１は、当該制御信号に基づいて下りビーム＃２−２に含まれるＤＬデータを取得する。
【０１２４】
なお、図示の便宜上、ステップＳ６０２〜ステップＳ６０５は別々に記載されているが、ステップＳ６０２〜ステップＳ６０５の処理手順は並行して行われる。
【０１２５】
以上、下りリンク信号送信手順（その１）を説明した。本送信手順がＰＤＳＣＨの送信に適用される場合、例えば、下りリンクにおける直交性が確保され、ユーザデータの通信容量の増大等を図ることができる。また、本送信手順（その１）は、制御信号をスモール基地局１１からまとめて送信するようにしているため、スモール基地局１１、１２とユーザ装置２０との間で送受信される制御信号の数を削減することができる。
【０１２６】
［送信手順（その２）］
次に、下りリンク信号の送信手順（その２）について説明する。なお、特に言及しない点については上りリンク信号の送信手順（その１）と同一でよい。
【０１２７】
図２０は、下りリンク信号の送信手順（その２）の概要を示す図である。図２０に示すように、スモール基地局１１は、下りビーム＃１−２を用いて、ユーザ装置２０にＤＬデータを送信すると共に、ＤＬデータに対するＤＬリソース割当情報を送信している。また、スモール基地局１２も、下りビーム＃２−２を用いて、ユーザ装置２０にＤＬデータを送信すると共に、ＤＬデータに対するＤＬリソース割当情報を送信している。また、ユーザ装置２０は、サイト識別子を用いて、下りビーム＃１−２から送信される下りリンク信号と、下りビーム＃２−２から送信される下りリンク信号に対して、個別に受信タイミングの同期を取るようにする。
【０１２８】
図２１は、下りリンク信号の送信手順（その２）におけるシーケンス図の一例である。図２１を用いて、下りリンク信号の送信手順（その２）における具体的な処理手順を説明する。
【０１２９】
ステップＳ７０１で、スモール基地局１１、１２とユーザ装置２０との間で、下りリンク信号の送信に用いられる下りビームと、上りリンク信号の送信に用いられる上りビームとが決定される。ステップＳ７０１の処理手順は、ステップＳ３０１の処理手順と同一であるため、説明は省略する。
【０１３０】
ステップＳ７０２で、スモール基地局１１の信号送信部１０２は、下りビーム＃１−２を用いてユーザ装置２０に制御信号とＤＬデータとを送信する。当該制御信号は、ＤＬデータの格納場所（例えばＲＢの位置等）を示すリソース割当情報と、ビーム＃１−２がスモール基地局１１から送信されていることを示すサイト識別子とを含む。サイト識別子は、スモール基地局１１、１２を一意に識別することができる情報であってもよい。また、スモール基地局１１及び１２を区別できる情報であればどのような情報であってもよい。
下りリンク信号の送信手順（その２）で用いられる制御信号のフォーマットは、図１９と同一であるため説明は省略する。
【０１３１】
ステップＳ７０３で、ユーザ装置２０の受信タイミング同期部２１１は、ステップＳ７０２で受信した下りリンク信号の制御信号に含まれる「サイト識別子」より、当該下りリンク信号がスモール基地局１１から送信される下りリンク信号であることを認識し、当該下りリンク信号に対して受信タイミングを同期させるように信号受信部２０１に指示する。また、信号受信部２０１は、当該制御信号に基づいて下りビーム＃１−２に含まれるＤＬデータを取得する。
【０１３２】
ステップＳ７０４で、スモール基地局１２の信号送信部１０２は、下りビーム＃２−２を用いてユーザ装置２０に制御信号とＤＬデータとを送信する。当該ＤＬデータは、例えば、物理レイヤの共用チャネル（ＰＤＳＣＨ）に含まれるようにしてもよい。
【０１３３】
当該制御信号は、ＤＬデータの格納場所（例えばＲＢの位置等）を示すリソース割当情報と、ビーム＃２−２がスモール基地局１２から送信されていることを示すサイト識別子とを含む。サイト識別子は、スモール基地局１１、１２を一意に識別することができる情報であってもよい。また、スモール基地局１１及び１２を区別できる情報であればどのような情報であってもよい。
【０１３４】
ステップＳ７０５で、ユーザ装置２０の受信タイミング同期部２１１は、ステップＳ７０４で受信した下りリンク信号の制御信号に含まれる「サイト識別子」より、当該下りリンク信号がスモール基地局１２から送信される下りリンク信号であることを認識し、スモール基地局１２から受信した下りリンク信号に対して受信タイミングを同期させるように信号受信部２０１に指示する。また、信号受信部２０１は、当該制御信号に基づいて下りビーム＃２−２に含まれるＤＬデータを取得する。
【０１３５】
なお、図示の便宜上、ステップＳ７０２〜ステップＳ７０５は別々に記載されているが、ステップＳ７０２〜ステップＳ７０５の処理手順は並行して行われる。
【０１３６】
以上、上りリンク信号送信手順（その２）を説明した。本送信手順がＰＤＳＣＨの送信に適用される場合、例えば、下りリンクにおける直交性が確保され、ユーザデータの通信容量の増大等を図ることができる。
【０１３７】
［送信手順（その３）］
図２２は、下りリンク信号の送信手順（その３）の概要を示す図である。図２２に示すように、スモール基地局１１は、下りビーム＃１−２を用いて、ユーザ装置２０にＤＬデータを送信すると共に、ＤＬデータに対するＤＬリソース割当情報を送信している。また、スモール基地局１２は、下りビーム＃２−２を用いて、ユーザ装置２０にＤＬデータを送信している。また、図２２の例では、ユーザ装置２０は、下りビーム＃１−２から送信される下りリンク信号に合わせて受信タイミングの同期を取るようにする。
【０１３８】
すなわち、ユーザ装置２０は、下りリンク信号の送信手順（その１）のように複数の下りビームの各々と受信タイミングの同期を取るのではなく、いずれか１つの下りビームと受信タイミングの同期を取るようにする。
【０１３９】
図２３は、下りリンク信号の送信手順（その３）におけるシーケンス図の一例である。図２３を用いて、下りリンク信号の送信手順（その３）における具体的な処理手順を説明する。
【０１４０】
ステップＳ８０１で、スモール基地局１１、１２とユーザ装置２０との間で、下りリンク信号の送信に用いられる下りビームと、上りリンク信号の送信に用いられる上りビームとが決定される。ステップＳ８０１の処理手順は、ステップＳ３０１の処理手順と同一であるため、説明は省略する。
【０１４１】
ステップＳ８０２で、スモール基地局１１の信号送信部１０２は、下りビーム＃１−２を用いてユーザ装置２０に制御信号とＤＬデータとを送信する。当該制御信号には、ＤＬデータの格納場所（例えばＲＢの位置等）を示すリソース割当情報が含まれる。
【０１４２】
図２４は、下りリンク信号の送信手順（その３）で用いられる制御信号のフォーマットの一例である。図２４に示すように、下りリンク信号の送信手順（その３）で用いられる制御信号には、「リソース割当情報」が格納されている。図２３に戻り説明を続ける。
【０１４３】
ステップＳ８０３で、ユーザ装置２０の受信タイミング同期部２１１は、ステップＳ８０２で受信した下りリンク信号に対して受信タイミングを同期させるように信号受信部２０１に指示する。また、信号受信部２０１は、当該制御信号に基づいて下りビーム＃１−２に含まれるＤＬデータを取得する。
【０１４４】
ステップＳ８０４で、スモール基地局１２の信号送信部１０２は、下りビーム＃２−２を用いてユーザ装置２０にＤＬデータを送信する。ユーザ装置２０の信号受信部２０１は、ステップＳ８０２で受信した制御信号に基づいて下りビーム＃２−２に含まれるＤＬデータを取得する。
【０１４５】
なお、図示の便宜上、ステップＳ８０２〜ステップＳ８０４は別々に記載されているが、ステップＳ８０２〜ステップＳ８０４の処理手順は並行して行われる。
【０１４６】
以上、下りリンク信号送信手順（その３）を説明した。本送信手順（その３）では、ユーザ装置２０にて同期処理を複数の下りビームの各々と受信タイミングの同期を取るのではなく、いずれか１つの下りビームと受信タイミングの同期を取るようにするため、ユーザ装置２０の処理負荷を軽減させることが可能になる。その一方で、複数の下りビームの間で同期ずれが生じる可能性があるため、ユーザ装置２０から見た場合に、スモール基地局１１から受信される下りリンク信号の受信タイミングと、スモール基地局１２から受信される下りリンク信号の受信タイミングに、大きな差が生じないような場合（すなわち、伝搬遅延の差が大きくないような場合）に適用されることが考えられる。
【０１４７】
また、一部の制御チャネル（例えば、ＣＳＩ−ＲＳのような参照信号等）など、多少の同期ずれの影響は無視できるような下りリンク信号の送信に適用されることが考えられる。
【０１４８】
［ガード時間の一例］
図１５で説明したように、下りリンク信号の同期方法（３点目の方法）として、ユーザ装置２０は、スモール基地局１１、１２に対して、個別に送信タイミングを指示する方法が考えられる。この同期方法がＴＤＤを用いる通信方式に適用される場合、スモール基地局１１、１２にて上りリンク信号及び下りリンク信号が重ならないようにするため、サブフレームにガード時間を設ける必要がある。
【０１４９】
図２５は、ガード時間の一例を示す図である。図２５において、Ｓｕｂ＃０〜Ｓｕｂ＃６は、ユーザ装置で認識されるサブフレーム間隔を示している。なお、＃０〜＃６は説明のため便宜上の数字である。「ＤＬ（Downlink）  Ｒｘ」は、ユーザ装置２０で受信される下りリンク信号を意味している。「ＵＬ（Uplink）  Ｔｘ」は、ユーザ装置２０から送信される上りリンク信号を意味している。「ＤＬ  Ｔｘ」は、スモール基地局１１、１２から送信される下りリンク信号を意味している。「ＵＬ  Ｒｘ」は、スモール基地局１１、１２で受信される上りリンク信号を意味している。すなわち、「ＤＬ  Ｔｘ」及び「ＤＬ  Ｒｘ」は互いに対になっており、同様に、「ＵＬ  Ｔｘ」及び「ＵＬ  Ｒｘ」は互いに対になっている。なお、設定されるガード時間はスモール基地局１１、１２によらず同一であるため、以下の説明では、スモール基地局１１を例に説明する。
【０１５０】
図２５に示すように、本実施の形態における無線通信システムでは、スモール基地局１１から送信される下りリンク信号（ＤＬ  Ｔｘ）のうち、ダウンリンクからアップリンクに切り替わる際の最後のサブフレームにガード時間（ＧＰ１）を設けるようにする。ＧＰ１は、例えば、ユーザ装置２０が送信／受信の回路を切替える際に最低限必要な時間である。
【０１５１】
また、スモール基地局１１から送信される下りリンク信号（ＤＬ  Ｔｘ）のうち、アップリンクからダウンリンクに切り替わる際の最初のサブフレームにガード時間（ＧＰ２）を設けるようにする。ＧＰ２は、例えば、セル設計を考慮した最大伝搬遅延時間の２倍の時間である。セル設計を考慮した最大伝搬遅延は、例えば、既存のＬＴＥのように可変であってもよい。すなわち、オペレータの運用等に応じて適宜決定（変更）されるようにしてもよい。
【０１５２】
スモール基地局１１がＳｕｂ＃４で送信する下りリンク信号（ＤＬ  Ｔｘ）は、伝搬遅延時間（Ｔ１）遅れてユーザ装置２０に到達することになる。すなわち、スモール基地局がＳｕｂ＃４で送信する下りリンク信号（ＤＬ  Ｔｘ）は、ユーザ装置２０におけるサブフレーム（Ｓｕｂ＃４）の開始時間に合わせるために、Ｔ１時間早く送信される必要がある。
【０１５３】
一方、ユーザ装置２０がＳｕｂ＃２で送信する上りリンク信号（ＵＬ  Ｔｘ）のサブフレームは、伝搬遅延により、伝搬遅延時間（Ｔ１）遅れてスモール基地局１１に到達することになる。これにより、スモール基地局１１では、Ｓｕｂ＃３の上りリンク信号（ＵＬ  Ｔｘ）とＳｕｂ＃４のダウンリンク信号（ＤＬ  Ｔｘ）とのサブフレームがＴ２時間（Ｔ１時間×２）分重なってしまうことになる。ＴＤＤの場合、下りリンク信号及び上りリンク信号の周波数が同一であるため、重なった区間では下りリンク信号又は上りリンク信号のいずれか一方しか送受信することができない。そのため、図２５に示すガード時間の一例では、スモール基地局１１から送信される下りリンク信号（ＤＬ  Ｔｘ）のうち、アップリンクからダウンリンクに切り替わる際の最初のサブフレームにガード時間（ＧＰ２）を設けるようにしている。
【０１５４】
なお、図２５の例において、ユーザ装置２０の送信タイミング指示部２０３は、信号送信部２０２を介して、スモール基地局１１に下りリンク信号（ＤＬ  Ｔｘ）の送信タイミングを指示することになる。ユーザ装置２０は、例えば、スモール基地局１１、１２の各々から送信されるＣＳＩ−ＲＳ（Channel State Information−Reference Signal）等の参照信号を元に受信タイミングのずれを推定し、スモール基地局１１、１２に送信タイミングを指示する（タイミング調整コマンドを送信する）ようにしてもよい。
【０１５５】
＜効果＞
以上、説明したように、本実施の形態では、基地局を有する無線通信システムにおいて、前記基地局と通信を行うユーザ装置であって、前記基地局から送信される第一の下り制御信号を受信する受信手段と、複数のアンテナポートの各々又は複数のビームの各々で、上り信号を送信する送信手段と、前記第一の下り制御信号に基づいて、前記複数のアンテナポートの各々又は複数のビームの各々で送信される上り信号の各々の送信タイミングをサブフレーム毎に制御する制御手段と、を有するユーザ装置が提供される。
【０１５６】
このユーザ装置２０により、ビームフォーミングを行うユーザ装置２０と基地局１０とを有する無線通信システムにおいて、効率的に通信を行うことを可能にする技術を提供することができる。
【０１５７】
また、前記受信手段は、前記第一の下り制御信号とは異なる第二の下り制御信号を受信し、前記制御手段は、前記第一の下り制御信号及び前記第二の下り制御信号に基づいて、前記複数のアンテナポートの各々又は複数のビームの各々で送信される上り信号の各々の送信タイミングをサブフレーム毎に制御するようにしてもよい。
【０１５８】
このユーザ装置２０により、ユーザ装置２０から複数の上りビームを用いて上りリンク信号が送信される場合に、第一の基地局及び第二の基地局から見た場合の受信タイミングが同期されることになる。これにより、本実施の形態における無線通信システムは、例えば、他のユーザ装置２０から送信される上りリンク信号との間における直交性の確保、ユーザ装置２０からの複数の上りビームによるＭＩＭＯ空間多重によるユーザデータの通信容量の増大等を図ることができる。また、従来のＬＴＥと比較して、サブフレームごとにきめ細かな送信タイミング制御を行うことが可能になる。
【０１５９】
また、前記第一の下り制御信号及び前記第二の下り制御信号は、前記複数のビームを識別する識別子を含み、前記送信手段は、前記識別子に対応するアンテナポート又はビームを用いて、前記基地局に上り信号を送信するようにしてもよい。これにより、ユーザ装置２０は、第一の基地局及び第二の基地局から指示されたアンテナポート又はビームを用いて、上りリンク信号を送信することができる。
【０１６０】
また、本実施の形態では、基地局と他の基地局とユーザ装置とを有する移動通信システムにおいて、前記ユーザ装置と通信を行う基地局であって、前記ユーザ装置から送信される上り信号を受信する受信手段と、前記上り信号に基づいて算出された、又は、前記他の基地局から取得した、前記上り信号の送信タイミングを前記ユーザ装置に指示する情報を含む制御信号をサブフレームごとに送信する送信手段と、を有する基地局が提供される。
【０１６１】
この基地局１０により、ビームフォーミングを行うユーザ装置と基地局とを有する無線通信システムにおいて、効率的に通信を行うことを可能にする技術を提供することができる。
【０１６２】
また、本実施の形態では、第一の基地局と第二の基地局とを有する無線通信システムにおいて、前記第一の基地局と前記第二の基地局と通信を行うユーザ装置であって、前記第一の基地局から送信される第一の下り信号と前記第二の基地局から送信される第二の下り信号とを受信する受信手段と、前記第一の下り信号のサブフレームごとの受信タイミングと、前記第二の下り信号のサブフレームごとの受信タイミングとをそれぞれ異なる受信タイミングで同期させるように前記受信手段を制御する同期手段と、を有するユーザ装置が提供される。
【０１６３】
このユーザ装置２０により、ビームフォーミングを行うユーザ装置２０と基地局１０とを有する無線通信システムにおいて、効率的に通信を行うことを可能にする技術を提供することができる。
【０１６４】
また、前記受信手段は、前記第一の基地局から送信される第一の制御信号であって、前記第一の下り信号が前記第一の基地局から送信された信号であることを示す識別子と、前記第二の下り信号が前記第二の基地局から送信された信号であることを示す識別子とを含む第一の制御信号を受信し、前記同期手段は、前記第一の制御信号に基づいて、前記受信手段を制御するようにしてもよい。更に、前記受信手段は、前記第一の基地局から送信される第一の制御信号であって、前記第一の下り信号が前記第一の基地局から送信された信号であることを示す識別子を含む第一の制御信号と、前記第二の基地局から送信される第二の制御信号であって、前記第二の下り信号が前記第二の基地局から送信された信号であることを示す識別子を含む第二の制御信号とを受信し、前記同期手段は、前記第一の制御信号及び前記第二の制御信号に基づいて、前記受信手段を制御するようにしてもよい。
【０１６５】
このユーザ装置２０により、例えば、第一の基地局と第二の基地局とから別々に送信される下りリンク信号における直交性が確保され、ユーザデータの通信容量の増大等を図ることができる。
【０１６６】
また、本実施の形態では、第一の基地局と第二の基地局とを有する無線通信システムにおいて、前記第一の基地局と前記第二の基地局と通信を行うユーザ装置であって、前記第一の基地局から送信される第一の下り信号と前記第二の基地局から送信される第二の下り信号とを受信する受信手段と、前記第一の下り信号を受信する受信タイミングと前記第二の下り信号とを受信する受信タイミングとを同期させるために、前記第一の基地局及び前記第二の基地局に対して送信タイミングの変更を指示する信号を送信する送信手段と、を有するユーザ装置が提供される。
【０１６７】
このユーザ装置２０により、ビームフォーミングを行うユーザ装置２０と基地局１０とを有する無線通信システムにおいて、効率的に通信を行うことを可能にする技術を提供することができる。
【０１６８】
また、上記の各装置の構成における「手段」を、「部」、「回路」、「デバイス」等に置き換えてもよい。
【０１６９】
＜付記＞
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記のようにも記載できる。
（付記１）
基地局を有する無線通信システムにおいて、前記基地局と通信を行うユーザ装置であって、
前記基地局から送信される第一の下り制御信号を受信する受信手段と、
複数のアンテナポートの各々又は複数のビームの各々で、上り信号を送信する送信手段と、
前記第一の下り制御信号に基づいて、前記複数のアンテナポートの各々又は複数のビームの各々で送信される上り信号の各々の送信タイミングをサブフレーム毎に制御する制御手段と、
を有するユーザ装置。
（付記２）
前記受信手段は、前記第一の下り制御信号とは異なる第二の下り制御信号を受信し、
前記制御手段は、前記第一の下り制御信号及び前記第二の下り制御信号に基づいて、前記複数のアンテナポートの各々又は複数のビームの各々で送信される上り信号の各々の送信タイミングをサブフレーム毎に制御する、付記１に記載のユーザ装置。
（付記３）
前記第一の下り制御信号及び前記第二の下り制御信号は、前記複数のビームを識別する識別子を含み、
前記送信手段は、前記識別子に対応するアンテナポート又はビームを用いて、前記基地局に上り信号を送信する、付記２に記載のユーザ装置。
（付記４）
前記第一の下り制御信号及び前記第二の下り制御信号は、物理レイヤで用いられる制御信号である、付記２又は３に記載のユーザ装置。
（付記５）
基地局と他の基地局とユーザ装置とを有する移動通信システムにおいて、前記ユーザ装置と通信を行う基地局であって、
前記ユーザ装置から送信される上り信号を受信する受信手段と、
前記上り信号に基づいて算出された、又は、前記他の基地局から取得した、前記上り信号の送信タイミングを前記ユーザ装置に指示する情報を含む制御信号をサブフレームごとに送信する送信手段と、を有する基地局。
（付記６）
第一の基地局と第二の基地局とを有する無線通信システムにおいて、前記第一の基地局と前記第二の基地局と通信を行うユーザ装置であって、
前記第一の基地局から送信される第一の下り信号と前記第二の基地局から送信される第二の下り信号とを受信する受信手段と、
前記第一の下り信号のサブフレームごとの受信タイミングと、前記第二の下り信号のサブフレームごとの受信タイミングとをそれぞれ異なる受信タイミングで同期させるように前記受信手段を制御する同期手段と、
を有するユーザ装置。
（付記７）
前記受信手段は、前記第一の基地局から送信される第一の制御信号であって、前記第一の下り信号が前記第一の基地局から送信された信号であることを示す識別子と、前記第二の下り信号が前記第二の基地局から送信された信号であることを示す識別子とを含む第一の制御信号を受信し、
前記同期手段は、前記第一の制御信号に基づいて、前記受信手段を制御する、付記６に記載のユーザ装置。
（付記８）
前記受信手段は、前記第一の基地局から送信される第一の制御信号であって、前記第一の下り信号が前記第一の基地局から送信された信号であることを示す識別子を含む第一の制御信号と、前記第二の基地局から送信される第二の制御信号であって、前記第二の下り信号が前記第二の基地局から送信された信号であることを示す識別子を含む第二の制御信号とを受信し、
前記同期手段は、前記第一の制御信号及び前記第二の制御信号に基づいて、前記受信手段を制御する、付記６に記載のユーザ装置。
（付記９）
前記第一の制御信号は、物理チャネルで送信されるＤＣＩにマッピングされる、付記７又は８に記載のユーザ装置。
（付記１０）
第一の基地局と第二の基地局とを有する無線通信システムにおいて、前記第一の基地局と前記第二の基地局と通信を行うユーザ装置であって、
前記第一の基地局から送信される第一の下り信号と前記第二の基地局から送信される第二の下り信号とを受信する受信手段と、
前記第一の下り信号を受信する受信タイミングと前記第二の下り信号とを受信する受信タイミングとを同期させるために、前記第一の基地局及び前記第二の基地局に対して送信タイミングの変更を指示する信号を送信する送信手段と、
を有するユーザ装置。
【０１７０】
＜実施形態の補足＞
以上、実施の形態を説明してきたが、開示される発明はそのような実施形態に限定されず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。上記の説明における項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に（矛盾しない限り）適用されてよい。機能ブロック図における機能部又は処理部の境界は必ずしも物理的な部品の境界に対応するとは限らない。複数の機能部の動作が物理的には１つの部品で行われてもよいし、あるいは１つの機能部の動作が物理的には複数の部品により行われてもよい。説明の便宜上、ユーザ装置及び基地局は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明の実施の形態に従ってユーザ装置が有するプロセッサにより動作するソフトウェア、及び、基地局が有するプロセッサにより動作するソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク（ＨＤＤ）、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、データベース、サーバその他の適切な如何なる記憶媒体に保存されてもよい。本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。
【０１７１】
なお、実施の形態において、ＵＬ  ｇｒａｎｔは第一の下り制御信号、第二の下り制御信号及び制御信号の一例である。ＤＣＩは第一の制御信号及び第二の制御信号の一例である。信号受信部１０１及び信号受信部２０１は、受信手段の一例である。信号送信部１０２及び信号送信部２０２は、送信手段の一例である。送信タイミング制御部２１２は、制御手段の一例である。受信タイミング同期部２１１は、同期手段の一例である。
【０１７２】
本特許出願は２０１５年３月２０日に出願した日本国特許出願第２０１５−０５８７３８号に基づきその優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１５−０５８７３８号の全内容を本願に援用する。
【符号の説明】
【０１７３】
１０  マクロ基地局
１１  スモール基地局
１２  スモール基地局
２０  ユーザ装置
２２  スモール基地局
１０１  信号受信部
１０２  信号送信部
１０３  基地局間通信部
１０４  送信タイミング指示部
１０５  上りリソース割当部
１０６  下りリソース割当部
２０１  信号受信部
２０２  信号送信部
２０３  送信タイミング指示部
２１１  受信タイミング同期部
２１２  送信タイミング制御部
３０１  ＲＦモジュール
３０２  ＢＢ処理モジュール
３０３  装置制御モジュール
３０４  通信ＩＦ
４０１  ＲＦモジュール
４０２  ＢＢ処理モジュール
４０３  ＵＥ制御モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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