(57)【要約】  良好な通信品質を確保可能な技術を提供する。通信システムは、移動端末と、移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える。移動端末は、ビームによる無線通信を行う。移動端末は、基地局との通信品質を維持できない状態であるビーム消失状態を検出すると（Ｓｔ９０４）、ビーム消失状態であることの通知を、ビーム消失状態の検出前よりも半値幅が広いビームによって送信する（Ｓｔ９０５）。
2018173646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、
前記移動端末は、ビームによる無線通信を行い、
前記移動端末は、前記基地局との通信品質を維持できない状態であるビーム消失状態を検出すると、前記ビーム消失状態であることの通知を、前記ビーム消失状態の検出前よりも半値幅が広いビームによって送信する、
通信システム。
【請求項２】
移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、
前記移動端末は、ビームによる無線通信を行い、
前記移動端末は、第１の基地局との間で通信品質を維持できない状態であるビーム消失状態を検出すると、前記ビーム消失状態であることの通知を、前記第１の基地局とデュアルコネクティビティを構成している第２の基地局に送信し、
前記第２の基地局は、前記ビーム消失状態であることの前記通知を受信すると、前記第１の基地局に対して、前記移動端末との間でビーム再検出処理を行うように指示する、
通信システム。
【請求項３】
移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、
前記移動端末は、多素子アンテナを用いて２段階ビーム形成方式によって無線通信を行い、
前記移動端末は、初段の各ビームの属性を識別するための情報を前記基地局に送信する、
通信システム。
【請求項４】
移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、
前記移動端末が第１の基地局と通信する一方で第２の基地局とは通信しない場合、前記移動端末は、前記第１の基地局からの送信信号に対して前記第２の基地局が及ぼす干渉度合いを測定し、測定結果を前記第１の基地局に送信し、
前記第１の基地局は、受信した測定結果に基づいて、前記移動端末に送信する信号の送信電力を変更する、
通信システム。
【請求項５】
移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、
前記移動端末が第１の基地局と通信する一方で第２の基地局とは通信しない場合、前記第１の基地局は、前記第１の基地局から前記移動端末へのデータ送信と前記第２基地局によるデータ送信との干渉を抑制するための通信条件を調整し、調整した通信条件によるデータ送信を前記第２の基地局に要請する、
通信システム。
【請求項６】
移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、
前記移動端末は、多素子アンテナを用いて２段階ビーム形成方式によって無線通信を行い、
前記移動端末が第１の基地局と通信する一方で第２の基地局とは通信しない場合、前記移動端末は、前記第１の基地局に対してメインビームが向き前記第２の基地局に対してｎｕｌｌが向く第１のビームと、前記第２の基地局に対してｎｕｌｌが向き前記第１のビームとは指向性が異なる少なくとも１つの第２のビームと、を初段ビームとして形成する、
通信システム。
【請求項７】
移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、
前記移動端末は、多素子アンテナを用いて２段階ビーム形成方式によって無線通信を行い、
前記移動端末が第１の基地局と通信する一方で第２の基地局とは通信しない場合、前記移動端末は、前記第１の基地局のマルチパスの方向に対してメインビームが向き前記第２の基地局に対してｎｕｌｌが向くビームを、前記マルチパスの設定数を調整することによって少なくとも１つ設計し、設計したビームを初段ビームとして形成する、
通信システム。
【請求項８】
移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、
前記移動端末は、伝送路の可逆性を利用した伝送路推定である可逆性利用伝送路推定を、周波数帯域毎に行うことか可能に構成され、
前記移動端末は、前記可逆性利用伝送路推定を行うことが可能か否かを周波数帯域毎に示す可逆性対応可否情報を、前記基地局に送信し、
前記基地局は、前記移動端末の前記可逆性対応可否情報に基づいて、前記移動端末と前記基地局との両方が前記可逆性利用伝送路推定を行うことが可能な周波数帯域では、前記可逆性利用伝送路推定を利用して前記移動端末と通信を行う、
通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信システムの規格化団体である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において、無線区間についてはロングタームエボリューション（Long Term Evolution：ＬＴＥ）と称し、コアネットワークおよび無線アクセスネットワーク（以下、まとめて、ネットワークとも称する）を含めたシステム全体構成については、システムアーキテクチャエボリューション（System Architecture Evolution：ＳＡＥ）と称される通信方式が検討されている（例えば、非特許文献１〜４）。この通信方式は３．９Ｇ（3.9 Generation）システムとも呼ばれる。【０００３】
ＬＴＥのアクセス方式としては、下り方向はＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、上り方向はＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）が用いられる。また、ＬＴＥは、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）とは異なり、回線交換を含まず、パケット通信方式のみになる。【０００４】
非特許文献１（５章）に記載される、３ＧＰＰでの、ＬＴＥシステムにおけるフレーム構成に関する決定事項について、図１を用いて説明する。図１は、ＬＴＥ方式の通信システムで使用される無線フレームの構成を示す説明図である。図１において、１つの無線フレーム（Radio frame）は１０ｍｓである。無線フレームは１０個の等しい大きさのサブフレーム（Subframe）に分割される。サブフレームは、２個の等しい大きさのスロット（slot）に分割される。無線フレーム毎に１番目および６番目のサブフレームに下り同期信号（Downlink Synchronization Signal）が含まれる。同期信号には、第一同期信号（Primary Synchronization Signal：Ｐ−ＳＳ）と、第二同期信号（Secondary Synchronization Signal：Ｓ−ＳＳ）とがある。【０００５】
３ＧＰＰでの、ＬＴＥシステムにおけるチャネル構成に関する決定事項が、非特許文献１（５章）に記載されている。ＣＳＧ（Closed Subscriber Group）セルにおいてもｎｏｎ−ＣＳＧセルと同じチャネル構成が用いられると想定されている。【０００６】
物理報知チャネル（Physical Broadcast Channel：ＰＢＣＨ）は、基地局装置（以下、単に「基地局」という場合がある）から移動端末装置（以下、単に「移動端末」という場合がある）などの通信端末装置（以下、単に「通信端末」という場合がある）への下り送信用のチャネルである。ＢＣＨトランスポートブロック（transport block）は、４０ｍｓ間隔中の４個のサブフレームにマッピングされる。４０ｍｓタイミングの明白なシグナリングはない。【０００７】
物理制御フォーマットインジケータチャネル（Physical Control Format Indicator Channel：ＰＣＦＩＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＣＦＩＣＨは、ＰＤＣＣＨｓのために用いるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボルの数を、基地局から通信端末へ通知する。ＰＣＦＩＣＨは、サブフレーム毎に送信される。【０００８】
物理下り制御チャネル（Physical Downlink Control Channel：ＰＤＣＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＤＣＣＨは、後述のトランスポートチャネルの１つである下り共有チャネル（Downlink Shared Channel：ＤＬ−ＳＣＨ）のリソース割り当て（allocation）情報、後述のトランスポートチャネルの１つであるページングチャネル（Paging Channel：ＰＣＨ）のリソース割り当て（allocation）情報、ＤＬ−ＳＣＨに関するＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）情報を通知する。ＰＤＣＣＨは、上りスケジューリンググラント（Uplink Scheduling Grant）を運ぶ。ＰＤＣＣＨは、上り送信に対する応答信号であるＡｃｋ（Acknowledgement）／Ｎａｃｋ（Negative Acknowledgement）を運ぶ。ＰＤＣＣＨは、Ｌ１／Ｌ２制御信号とも呼ばれる。【０００９】
物理下り共有チャネル（Physical Downlink Shared Channel：ＰＤＳＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＤＳＣＨには、トランスポートチャネルである下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）、およびトランスポートチャネルであるＰＣＨがマッピングされている。【００１０】
物理マルチキャストチャネル（Physical Multicast Channel：ＰＭＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＭＣＨには、トランスポートチャネルであるマルチキャストチャネル（Multicast Channel：ＭＣＨ）がマッピングされている。【００１１】
物理上り制御チャネル（Physical Uplink Control Channel：ＰＵＣＣＨ）は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。ＰＵＣＣＨは、下り送信に対する応答信号（response signal）であるＡｃｋ／Ｎａｃｋを運ぶ。ＰＵＣＣＨは、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）レポートを運ぶ。ＣＱＩとは、受信したデータの品質、もしくは通信路品質を示す品質情報である。またＰＵＣＣＨは、スケジューリングリクエスト（Scheduling Request：ＳＲ）を運ぶ。【００１２】
物理上り共有チャネル（Physical Uplink Shared Channel：ＰＵＳＣＨ）は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。ＰＵＳＣＨには、トランスポートチャネルの１つである上り共有チャネル（Uplink Shared Channel：ＵＬ−ＳＣＨ）がマッピングされている。【００１３】
物理ＨＡＲＱインジケータチャネル（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel：ＰＨＩＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＨＩＣＨは、上り送信に対する応答信号であるＡｃｋ／Ｎａｃｋを運ぶ。物理ランダムアクセスチャネル（Physical Random Access Channel：ＰＲＡＣＨ）は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。ＰＲＡＣＨは、ランダムアクセスプリアンブル（random access preamble）を運ぶ。【００１４】
下り参照信号（リファレンスシグナル（Reference Signal）：ＲＳ）は、ＬＴＥ方式の通信システムとして既知のシンボルである。以下の５種類の下りリファレンスシグナルが定義されている。セル固有参照信号（Cell-specific Reference Signal：ＣＲＳ）、ＭＢＳＦＮ参照信号（MBSFN Reference Signal）、移動端末固有参照信号（UE-specific Reference Signal）であるデータ復調用参照信号（Demodulation Reference Signal：ＤＭ−ＲＳ）、位置決定参照信号（Positioning Reference Signal：ＰＲＳ）、チャネル状態情報参照信号（Channel State Information Reference Signal：ＣＳＩ−ＲＳ）。通信端末の物理レイヤの測定として、リファレンスシグナルの受信電力（Reference Signal Received Power：ＲＳＲＰ）測定がある。【００１５】
非特許文献１（５章）に記載されるトランスポートチャネル（Transport channel）について、説明する。下りトランスポートチャネルのうち、報知チャネル（Broadcast Channel：ＢＣＨ）は、その基地局（セル）のカバレッジ全体に報知される。ＢＣＨは、物理報知チャネル（ＰＢＣＨ）にマッピングされる。【００１６】
下り共有チャネル（Downlink Shared Channel：ＤＬ−ＳＣＨ）には、ＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）による再送制御が適用される。ＤＬ−ＳＣＨは、基地局（セル）のカバレッジ全体への報知が可能である。ＤＬ−ＳＣＨは、ダイナミックあるいは準静的（Semi-static）なリソース割り当てをサポートする。準静的なリソース割り当ては、パーシステントスケジューリング（Persistent Scheduling）ともいわれる。ＤＬ−ＳＣＨは、通信端末の低消費電力化のために通信端末の間欠受信（Discontinuous reception：ＤＲＸ）をサポートする。ＤＬ−ＳＣＨは、物理下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）へマッピングされる。【００１７】
ページングチャネル（Paging Channel：ＰＣＨ）は、通信端末の低消費電力を可能とするために通信端末のＤＲＸをサポートする。ＰＣＨは、基地局（セル）のカバレッジ全体への報知が要求される。ＰＣＨは、動的にトラフィックに利用できる物理下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）のような物理リソースへマッピングされる。【００１８】
マルチキャストチャネル（Multicast Channel：ＭＣＨ）は、基地局（セル）のカバレッジ全体への報知に使用される。ＭＣＨは、マルチセル送信におけるＭＢＭＳ（Multimedia Broadcast Multicast Service）サービス（ＭＴＣＨとＭＣＣＨ）のＳＦＮ合成をサポートする。ＭＣＨは、準静的なリソース割り当てをサポートする。ＭＣＨは、ＰＭＣＨへマッピングされる。【００１９】
上りトランスポートチャネルのうち、上り共有チャネル（Uplink Shared Channel：ＵＬ−ＳＣＨ）には、ＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）による再送制御が適用される。ＵＬ−ＳＣＨは、ダイナミックあるいは準静的（Semi-static）なリソース割り当てをサポートする。ＵＬ−ＳＣＨは、物理上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）へマッピングされる。【００２０】
ランダムアクセスチャネル（Random Access Channel：ＲＡＣＨ）は、制御情報に限られている。ＲＡＣＨは、衝突のリスクがある。ＲＡＣＨは、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）へマッピングされる。【００２１】
ＨＡＲＱについて説明する。ＨＡＲＱとは、自動再送要求（Automatic Repeat reQuest：ＡＲＱ）と誤り訂正（Forward Error Correction）との組合せによって、伝送路の通信品質を向上させる技術である。ＨＡＲＱには、通信品質が変化する伝送路に対しても、再送によって誤り訂正が有効に機能するという利点がある。特に、再送にあたって初送の受信結果と再送の受信結果との合成をすることで、更なる品質向上を得ることも可能である。【００２２】
再送の方法の一例を説明する。受信側にて、受信データが正しくデコードできなかった場合、換言すればＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）エラーが発生した場合（ＣＲＣ＝ＮＧ）、受信側から送信側へ「Ｎａｃｋ」を送信する。「Ｎａｃｋ」を受信した送信側は、データを再送する。受信側にて、受信データが正しくデコードできた場合、換言すればＣＲＣエラーが発生しない場合（ＣＲＣ＝ＯＫ）、受信側から送信側へ「Ａｃｋ」を送信する。「Ａｃｋ」を受信した送信側は次のデータを送信する。【００２３】
非特許文献１（６章）に記載される論理チャネル（ロジカルチャネル：Logical channel）について、説明する。報知制御チャネル（Broadcast Control Channel：ＢＣＣＨ）は、報知システム制御情報のための下りチャネルである。論理チャネルであるＢＣＣＨは、トランスポートチャネルである報知チャネル（ＢＣＨ）、あるいは下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。【００２４】
ページング制御チャネル（Paging Control Channel：ＰＣＣＨ）は、ページング情報（Paging Information）およびシステム情報（System Information）の変更を送信するための下りチャネルである。ＰＣＣＨは、通信端末のセルロケーションをネットワークが知らない場合に用いられる。論理チャネルであるＰＣＣＨは、トランスポートチャネルであるページングチャネル（ＰＣＨ）へマッピングされる。【００２５】
共有制御チャネル（Common Control Channel：ＣＣＣＨ）は、通信端末と基地局との間の送信制御情報のためのチャネルである。ＣＣＣＨは、通信端末がネットワークとの間でＲＲＣ接続（connection）を有していない場合に用いられる。下り方向では、ＣＣＣＨは、トランスポートチャネルである下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。上り方向では、ＣＣＣＨは、トランスポートチャネルである上り共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。【００２６】
マルチキャスト制御チャネル（Multicast Control Channel：ＭＣＣＨ）は、１対多の送信のための下りチャネルである。ＭＣＣＨは、ネットワークから通信端末への１つあるいはいくつかのＭＴＣＨ用のＭＢＭＳ制御情報の送信のために用いられる。ＭＣＣＨは、ＭＢＭＳ受信中の通信端末のみに用いられる。ＭＣＣＨは、トランスポートチャネルであるマルチキャストチャネル（ＭＣＨ）へマッピングされる。【００２７】
個別制御チャネル（Dedicated Control Channel：ＤＣＣＨ）は、１対１にて、通信端末とネットワークとの間の個別制御情報を送信するチャネルである。ＤＣＣＨは、通信端末がＲＲＣ接続（connection）である場合に用いられる。ＤＣＣＨは、上りでは上り共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）へマッピングされ、下りでは下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）にマッピングされる。【００２８】
個別トラフィックチャネル（Dedicated Traffic Channel：ＤＴＣＨ）は、ユーザ情報の送信のための個別通信端末への１対１通信のチャネルである。ＤＴＣＨは、上りおよび下りともに存在する。ＤＴＣＨは、上りでは上り共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）へマッピングされ、下りでは下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。【００２９】
マルチキャストトラフィックチャネル（Multicast Traffic channel：ＭＴＣＨ）は、ネットワークから通信端末へのトラフィックデータ送信のための下りチャネルである。ＭＴＣＨは、ＭＢＭＳ受信中の通信端末のみに用いられるチャネルである。ＭＴＣＨは、マルチキャストチャネル（ＭＣＨ）へマッピングされる。【００３０】
ＣＧＩとは、セルグローバル識別子（Cell Global Identifier）のことである。ＥＣＧＩとは、Ｅ−ＵＴＲＡＮセルグローバル識別子（E-UTRAN Cell Global Identifier）のことである。ＬＴＥ、後述のＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution Advanced）およびＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）において、ＣＳＧ（Closed Subscriber Group）セルが導入される。【００３１】
ＣＳＧ（Closed Subscriber Group）セルとは、利用可能な加入者をオペレータが特定しているセル（以下「特定加入者用セル」という場合がある）である。特定された加入者は、ＰＬＭＮ（Public Land Mobile Network）の１つ以上のセルにアクセスすることが許可される。特定された加入者がアクセスを許可されている１つ以上のセルを「ＣＳＧセル（ＣＳＧ  ｃｅｌｌ（ｓ））」と呼ぶ。ただし、ＰＬＭＮにはアクセス制限がある。【００３２】
ＣＳＧセルは、固有のＣＳＧアイデンティティ（CSG identity；ＣＳＧ  ＩＤ）を報知し、ＣＳＧインジケーション（CSG Indication）にて「ＴＲＵＥ」を報知するＰＬＭＮの一部である。予め利用登録し、許可された加入者グループのメンバーは、アクセス許可情報であるところのＣＳＧ  ＩＤを用いてＣＳＧセルにアクセスする。【００３３】
ＣＳＧ  ＩＤは、ＣＳＧセルまたはセルによって報知される。ＬＴＥ方式の通信システムにＣＳＧ  ＩＤは複数存在する。そして、ＣＳＧ  ＩＤは、ＣＳＧ関連のメンバーのアクセスを容易にするために、移動端末（ＵＥ）によって使用される。【００３４】
通信端末の位置追跡は、１つ以上のセルからなる区域を単位に行われる。位置追跡は、待受け状態であっても通信端末の位置を追跡し、通信端末を呼び出す、換言すれば通信端末が着呼することを可能にするために行われる。この通信端末の位置追跡のための区域をトラッキングエリアと呼ぶ。【００３５】
３ＧＰＰにおいて、Ｈｏｍｅ−ＮｏｄｅＢ（Ｈｏｍｅ−ＮＢ；ＨＮＢ）、Ｈｏｍｅ−ｅＮｏｄｅＢ（Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ；ＨｅＮＢ）と称される基地局が検討されている。ＵＴＲＡＮにおけるＨＮＢ、およびＥ−ＵＴＲＡＮにおけるＨｅＮＢは、例えば家庭、法人、商業用のアクセスサービス向けの基地局である。非特許文献２には、ＨｅＮＢおよびＨＮＢへのアクセスの３つの異なるモードが開示されている。具体的には、オープンアクセスモード（Open access mode）と、クローズドアクセスモード（Closed access mode）と、ハイブリッドアクセスモード（Hybrid access mode）とが開示されている。【００３６】
また３ＧＰＰでは、リリース１０として、ロングタームエボリューションアドヴァンスド（Long Term Evolution Advanced：ＬＴＥ−Ａ）の規格策定が進められている（非特許文献３、非特許文献４参照）。ＬＴＥ−Ａは、ＬＴＥの無線区間通信方式を基本とし、それにいくつかの新技術を加えて構成される。【００３７】
ＬＴＥ−Ａシステムでは、１００ＭＨｚまでのより広い周波数帯域幅（transmission bandwidths）をサポートするために、二つ以上のコンポーネントキャリア（Component Carrier：ＣＣ）を集約する（「アグリゲーション（aggregation）する」とも称する）、キャリアアグリゲーション（Carrier Aggregation：ＣＡ）が検討されている。ＣＡについては、非特許文献１に記載されている。【００３８】
ＣＡが構成される場合、移動端末はネットワーク（Network：ＮＷ）と唯一つのＲＲＣ接続（RRC connection）を有する。ＲＲＣ接続において、一つのサービングセルがＮＡＳモビリティ情報とセキュリティ入力を与える。このセルをプライマリセル（Primary Cell：ＰＣｅｌｌ）と呼ぶ。下りリンクで、ＰＣｅｌｌに対応するキャリアは、下りプライマリコンポーネントキャリア（Downlink Primary Component Carrier：ＤＬ  ＰＣＣ）である。上りリンクで、ＰＣｅｌｌに対応するキャリアは、上りプライマリコンポーネントキャリア（Uplink Primary Component Carrier：ＵＬ  ＰＣＣ）である。【００３９】
移動端末の能力（ケーパビリティ（capability））に応じて、セカンダリセル（Secondary Cell：ＳＣｅｌｌ）が、ＰＣｅｌｌとともに、サービングセルの組を形成するために構成される。下りリンクで、ＳＣｅｌｌに対応するキャリアは、下りセカンダリコンポーネントキャリア（Downlink Secondary Component Carrier：ＤＬ  ＳＣＣ）である。上りリンクで、ＳＣｅｌｌに対応するキャリアは、上りセカンダリコンポーネントキャリア（Uplink Secondary Component Carrier：ＵＬ  ＳＣＣ）である。【００４０】
一つのＰＣｅｌｌと一つ以上のＳＣｅｌｌとからなるサービングセルの組が、一つの移動端末に対して構成される。【００４１】
また、ＬＴＥ−Ａでの新技術としては、より広い帯域をサポートする技術（Wider bandwidth extension）、および多地点協調送受信（Coordinated Multiple Point transmission and reception：ＣｏＭＰ）技術などがある。３ＧＰＰでＬＴＥ−Ａのために検討されているＣｏＭＰについては、非特許文献１に記載されている。【００４２】
モバイルネットワークのトラフィック量は、増加傾向にあり、通信速度も高速化が進んでいる。ＬＴＥおよびＬＴＥ−Ａが本格的に運用を開始されると、更に通信速度が高速化されることが見込まれる。【００４３】
また、３ＧＰＰにおいて、将来の膨大なトラフィックに対応するために、スモールセルを構成するスモールｅＮＢ（以下「小規模基地局装置」という場合がある）を用いることが検討されている。例えば、多数のスモールｅＮＢを設置して、多数のスモールセルを構成することによって、周波数利用効率を高めて、通信容量の増大を図る技術などが検討されている。具体的には、移動端末が２つのｅＮＢと接続して通信を行うデュアルコネクティビティ（Dual Connectivity；略称：ＤＣ）などがある。ＤＣについては、非特許文献１に記載されている。【００４４】
デュアルコネクティビティ（ＤＣ）を行うｅＮＢのうち、一方を「マスターｅＮＢ（略称：ＭｅＮＢ）」といい、他方を「セカンダリｅＮＢ（略称：ＳｅＮＢ）」という場合がある。【００４５】
さらに、高度化する移動体通信に対して、２０２０年以降にサービスを開始することを目標とした第５世代（以下「５Ｇ」という場合がある）無線アクセスシステムが検討されている。例えば、欧州では、ＭＥＴＩＳという団体で５Ｇの要求事項がまとめられている（非特許文献５参照）。【００４６】
５Ｇ無線アクセスシステムでは、ＬＴＥシステムに対して、システム容量は１０００倍、データの伝送速度は１００倍、データの処理遅延は１０分の１（１／１０）、通信端末の同時接続数は１００倍として、更なる低消費電力化、および装置の低コスト化を実現することが要件として挙げられている。【００４７】
このような要求を満たすために、周波数を広帯域で使用してデータの伝送容量を増やすこと、および、周波数利用効率を上げてデータの伝送速度を上げることが検討されている。これらを実現するために、空間多重を可能とする、多素子アンテナを用いたＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）およびビームフォーミングなどの技術が検討されている。【００４８】
また、ＬＴＥ−ＡにおいてもＭＩＭＯの検討は引き続き行われており、ＭＩＭＯの拡張としてＲｅｌｅａｓｅ１３より、２次元のアンテナアレイを用いるＦＤ（Full Dimension）−ＭＩＭＯが検討されている。ＦＤ−ＭＩＭＯについては非特許文献６に記載されている。【００４９】
５Ｇ無線アクセスシステムは、２０２０年から予定されているサービス開始当初は、ＬＴＥシステムと混在して配置されることが検討されている。ＬＴＥ基地局と５Ｇ基地局とをＤＣ構成で接続し、ＬＴＥ基地局をＭｅＮＢとし、５Ｇ基地局をＳｅＮＢとすることで、セル範囲の大きいＬＴＥ基地局でＣ−ｐｌａｎｅデータを処理し、ＬＴＥ基地局と５Ｇ基地局とでＵ−ｐｌａｎｅ処理をする構成が考えられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００５０】
【非特許文献１】３ＧＰＰ  ＴＳ３６．３００  Ｖ１３．０．０
【非特許文献２】３ＧＰＰ  Ｓ１−０８３４６１
【非特許文献３】３ＧＰＰ  ＴＲ  ３６．８１４  Ｖ９．０．０
【非特許文献４】３ＧＰＰ  ＴＲ  ３６．９１２  Ｖ１０．０．０
【非特許文献５】”Scenarios, requirements and KPIs for 5G mobile and wireless system”、ＩＣＴ−３１７６６９−ＭＥＴＩＳ／Ｄ１．１
【非特許文献６】３ＧＰＰ  ＴＳ３６．８９７  Ｖ１３．０．０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００５１】
５Ｇシステムでは大容量通信が必要条件とされるため、移動端末においても、８素子よりも多い超多素子アンテナによってビームを形成することが検討されている。【００５２】
基地局では、処理量を削減するために、２段階でビームを形成する方法が知られている。初段で、指向性を絞った複数の基本ビームを形成し、２段目で、初段のビームを使ってＳＮ向上またはｎｕｌｌ（ヌル）形成を行う方式である。以下の２種類の方式が検討されている。一の方式は、初段ではアナログでビームを形成し、２段目ではデジタルでビームを形成する、ハイブリッド方式である。ハイブリッド方式によれば、デジタル部の処理を低減できる。もう一つの方式は、初段のビーム数を、処理可能な本数に低減することで、初段もデジタルでビームを形成するフルデジタル方式である。フルデジタル方式によれば、周波数特性等のアナログのバラつきをなくすことができる。【００５３】
しかしながら、移動端末でのビームの形成および制御については、具体的かつ明確な事例が無い。特に、移動端末が基地局とＴＤＤ（Time Division Duplex）通信を行っており、当該基地局が上りおよび下りの伝送路の可逆性を利用してプリコーディング等の処理を行って信号を送信する場合であっても、当該基地局では移動端末における干渉を考慮することができないので、最適なプリコーディングを行うことができない。このため、移動端末において他の基地局との信号によって、干渉が生じるという問題がある。【００５４】
本発明は、上記課題に対して、良好な通信品質を確保可能な技術を提供することを目的とする。【００５５】
かかる目的のために、本発明は、例えば、移動端末において具体的にビームを形成するために移動端末と基地局との間で必要となる通信手順を提供し、それにより良好な通信品質を確保可能とする。【００５６】
また、本発明は、例えば、移動端末の初段の基本ビームを、通信したい対象の基地局とは異なる他の基地局と干渉しないビームによって形成する技術を提供し、それにより、通信相手である対向基地局が他の基地局の干渉を考慮しないでも、良好な通信品質を確保可能とする。
【課題を解決するための手段】
【００５７】
本発明の第１の通信システムは、移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、前記移動端末は、ビームによる無線通信を行い、前記移動端末は、前記基地局との通信品質を維持できない状態であるビーム消失状態を検出すると、前記ビーム消失状態であることの通知を、前記ビーム消失状態の検出前よりも半値幅が広いビームによって送信する。【００５８】
本発明の第２の通信システムは、移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、前記移動端末は、ビームによる無線通信を行い、前記移動端末は、第１の基地局との間で通信品質を維持できない状態であるビーム消失状態を検出すると、前記ビーム消失状態であることの通知を、前記第１の基地局とデュアルコネクティビティを構成している第２の基地局に送信し、前記第２の基地局は、前記ビーム消失状態であることの前記通知を受信すると、前記第１の基地局に対して、前記移動端末との間でビーム再検出処理を行うように指示する。【００５９】
本発明の第３の通信システムは、移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、前記移動端末は、多素子アンテナを用いて２段階ビーム形成方式によって無線通信を行い、前記移動端末は、初段の各ビームの属性を識別するための情報を前記基地局に送信する。【００６０】
本発明の第４の通信システムは、移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、前記移動端末が第１の基地局と通信する一方で第２の基地局とは通信しない場合、前記移動端末は、前記第１の基地局からの送信信号に対して前記第２の基地局が及ぼす干渉度合いを測定し、測定結果を前記第１の基地局に送信し、前記第１の基地局は、受信した測定結果に基づいて、前記移動端末に送信する信号の送信電力を変更する。【００６１】
本発明の第５の通信システムは、移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、前記移動端末が第１の基地局と通信する一方で第２の基地局とは通信しない場合、前記第１の基地局は、前記第１の基地局から前記移動端末へのデータ送信と前記第２基地局によるデータ送信との干渉を抑制するための通信条件を調整し、調整した通信条件によるデータ送信を前記第２の基地局に要請する。【００６２】
本発明の第６の通信システムは、移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、前記移動端末は、多素子アンテナを用いて２段階ビーム形成方式によって無線通信を行い、前記移動端末が第１の基地局と通信する一方で第２の基地局とは通信しない場合、前記移動端末は、前記第１の基地局に対してメインビームが向き前記第２の基地局に対してｎｕｌｌが向くビームと、前記第２の基地局に対してｎｕｌｌが向く少なくとも１つのビームと、を初段ビームとして形成する。【００６３】
本発明の第７の通信システムは、移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、前記移動端末は、多素子アンテナを用いて２段階ビーム形成方式によって無線通信を行い、前記移動端末が第１の基地局と通信する一方で第２の基地局とは通信しない場合、前記移動端末は、前記第１の基地局のマルチパスの方向に対してメインビームが向き前記第２の基地局に対してｎｕｌｌが向くビームを、前記マルチパスの設定数を調整することによって少なくとも１つ設計し、設計したビームを初段ビームとして形成する。【００６４】
本発明の第８の通信システムは、移動端末と、前記移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムであって、前記移動端末は、伝送路の可逆性を利用した伝送路推定である可逆性利用伝送路推定を、周波数帯域毎に行うことか可能に構成され、前記移動端末は、前記可逆性利用伝送路推定を行うことが可能か否かを周波数帯域毎に示す可逆性対応可否情報を、前記基地局に送信し、前記基地局は、前記移動端末の前記可逆性対応可否情報に基づいて、前記移動端末と前記基地局との両方が前記可逆性利用伝送路推定を行うことが可能な周波数帯域では、前記可逆性利用伝送路推定を利用して前記移動端末と通信を行う。
【発明の効果】
【００６５】
本発明によれば、良好な通信品質を確保することができる。【００６６】
本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】ＬＴＥ方式の通信システムで使用される無線フレームの構成を示す説明図である。
【図２】３ＧＰＰにおいて議論されているＬＴＥ方式の通信システム２００の全体的な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る通信端末である図２に示す移動端末２０２の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る基地局である図２に示す基地局２０３の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係るＭＭＥの構成を示すブロック図である。
【図６】ＬＴＥ方式の通信システムにおいて移動端末（ＵＥ）が行うセルサーチから待ち受け動作までの概略を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１について、２段階でビームを形成する方法を説明する図である。
【図８】実施の形態１について、２段階でビームを形成する他の方法を説明する図である。
【図９】実施の形態１について、ビーム消失時の再捕捉の第１例を説明するシーケンス図である（移動端末がビーム検出を行う場合）。
【図１０】実施の形態１について、ビーム消失時の再捕捉の第２例を説明するシーケンス図である（移動端末と基地局の両方がビーム検出を行う場合）。
【図１１】実施の形態１について、ビーム消失時の再捕捉の第３例を説明するシーケンス図である（ｄｕａｌ−ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙの場合）。
【図１２】実施の形態２について、初段ビームとして９つのビームが形成される第１の例を示す図である。
【図１３】実施の形態２について、初段ビームとして９つのビームが形成される第２の例を示す図である。
【図１４】実施の形態２について、初段ビームとして９つのビームが形成される第３の例を示す図である。
【図１５】実施の形態２について、複数の基本素子（ダイポールアンテナ等）を円状に配列したアンテナを説明する図である。
【図１６】実施の形態３について、２段階のビーム形成におけるビームの指向性を説明する図である。
【図１７】実施の形態４について、周波数帯毎の可逆性対応の可否の設定を、チャネル設定時に行う例を説明するシーケンス図である。
【図１８】実施の形態４について、周波数帯毎の可逆性対応の可否の設定を、ハンドオーバ時に行う例を説明するシーケンス図である。
【図１９】実施の形態４について、周波数帯毎の可逆性対応の可否の設定を、ハンドオーバ時に行う例を説明するシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
実施の形態１．
図２は、３ＧＰＰにおいて議論されているＬＴＥ方式の通信システム２００の全体的な構成を示すブロック図である。図２について説明する。無線アクセスネットワークは、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）２０１と称される。通信端末装置である移動端末装置（以下「移動端末（User Equipment：ＵＥ）」という）２０２は、基地局装置（以下「基地局（E-UTRAN NodeB：ｅＮＢ）」という）２０３と無線通信可能であり、無線通信で信号の送受信を行う。
【００６９】
ここで、「通信端末装置」とは、移動可能な携帯電話端末装置などの移動端末装置だけでなく、センサなどの移動しないデバイスも含んでいる。以下の説明では、「通信端末装置」を、単に「通信端末」という場合がある。
【００７０】
移動端末２０２に対する制御プロトコル、例えばＲＲＣ（Radio Resource Control）と、ユーザプレイン、例えばＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）、ＲＬＣ（Radio Link Control）、ＭＡＣ（Medium Access Control）、ＰＨＹ（Physical layer）とが基地局２０３で終端するならば、Ｅ−ＵＴＲＡＮは１つあるいは複数の基地局２０３によって構成される。
【００７１】
移動端末２０２と基地局２０３との間の制御プロトコルＲＲＣ（Radio Resource Control）は、報知（Broadcast）、ページング（paging）、ＲＲＣ接続マネージメント（RRC connection management）などを行う。ＲＲＣにおける基地局２０３と移動端末２０２との状態として、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥと、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤとがある。
【００７２】
ＲＲＣ＿ＩＤＬＥでは、ＰＬＭＮ（Public Land Mobile Network）選択、システム情報（System Information：ＳＩ）の報知、ページング（paging）、セル再選択（cell re-selection）、モビリティなどが行われる。ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤでは、移動端末はＲＲＣ接続（connection）を有し、ネットワークとのデータの送受信を行うことができる。またＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤでは、ハンドオーバ（Handover：ＨＯ）、隣接セル（Neighbour cell）の測定（メジャメント（measurement））などが行われる。
【００７３】
基地局２０３は、ｅＮＢ２０７と、Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６とに分類される。通信システム２００は、複数のｅＮＢ２０７を含むｅＮＢ群２０３−１と、複数のＨｏｍｅ−ｅＮＢ２０６を含むＨｏｍｅ−ｅＮＢ群２０３−２とを備える。またコアネットワークであるＥＰＣ（Evolved Packet Core）と、無線アクセスネットワークであるＥ−ＵＴＲＡＮ２０１とで構成されるシステムは、ＥＰＳ（Evolved Packet System）と称される。コアネットワークであるＥＰＣと、無線アクセスネットワークであるＥ−ＵＴＲＡＮ２０１とを合わせて、「ネットワーク」という場合がある。
【００７４】
ｅＮＢ２０７は、移動管理エンティティ（Mobility Management Entity：ＭＭＥ）、あるいはＳ−ＧＷ（Serving Gateway）、あるいはＭＭＥおよびＳ−ＧＷを含むＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部（以下「ＭＭＥ部」という場合がある）２０４とＳ１インタフェースにより接続され、ｅＮＢ２０７とＭＭＥ部２０４との間で制御情報が通信される。一つのｅＮＢ２０７に対して、複数のＭＭＥ部２０４が接続されてもよい。ｅＮＢ２０７間は、Ｘ２インタフェースにより接続され、ｅＮＢ２０７間で制御情報が通信される。
【００７５】
Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６は、ＭＭＥ部２０４とＳ１インタフェースにより接続され、Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６とＭＭＥ部２０４との間で制御情報が通信される。一つのＭＭＥ部２０４に対して、複数のＨｏｍｅ−ｅＮＢ２０６が接続される。あるいは、Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６は、ＨｅＮＢＧＷ（Home-eNB GateWay）２０５を介してＭＭＥ部２０４と接続される。Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６とＨｅＮＢＧＷ２０５とは、Ｓ１インタフェースにより接続され、ＨｅＮＢＧＷ２０５とＭＭＥ部２０４とはＳ１インタフェースを介して接続される。
【００７６】
一つまたは複数のＨｏｍｅ−ｅＮＢ２０６が一つのＨｅＮＢＧＷ２０５と接続され、Ｓ１インタフェースを通して情報が通信される。ＨｅＮＢＧＷ２０５は、一つまたは複数のＭＭＥ部２０４と接続され、Ｓ１インタフェースを通して情報が通信される。
【００７７】
ＭＭＥ部２０４およびＨｅＮＢＧＷ２０５は、上位装置、具体的には上位ノードであり、基地局であるｅＮＢ２０７およびＨｏｍｅ−ｅＮＢ２０６と、移動端末（ＵＥ）２０２との接続を制御する。ＭＭＥ部２０４は、コアネットワークであるＥＰＣを構成する。基地局２０３およびＨｅＮＢＧＷ２０５は、Ｅ−ＵＴＲＡＮ２０１を構成する。
【００７８】
さらに３ＧＰＰでは、以下のような構成が検討されている。Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６間のＸ２インタフェースはサポートされる。すなわち、Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６間は、Ｘ２インタフェースにより接続され、Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６間で制御情報が通信される。ＭＭＥ部２０４からは、ＨｅＮＢＧＷ２０５はＨｏｍｅ−ｅＮＢ２０６として見える。Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６からは、ＨｅＮＢＧＷ２０５はＭＭＥ部２０４として見える。
【００７９】
Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６が、ＨｅＮＢＧＷ２０５を介してＭＭＥ部２０４に接続される場合および直接ＭＭＥ部２０４に接続される場合のいずれの場合も、Ｈｏｍｅ−ｅＮＢ２０６とＭＭＥ部２０４との間のインタフェースは、Ｓ１インタフェースで同じである。
【００８０】
基地局２０３は、１つのセルを構成してもよいし、複数のセルを構成してもよい。各セルは、移動端末２０２と通信可能な範囲であるカバレッジとして予め定める範囲を有し、カバレッジ内で移動端末２０２と無線通信を行う。１つの基地局２０３が複数のセルを構成する場合、１つ１つのセルが、移動端末２０２と通信可能に構成される。
【００８１】
図３は、本発明に係る通信端末である図２に示す移動端末２０２の構成を示すブロック図である。図３に示す移動端末２０２の送信処理を説明する。まず、プロトコル処理部３０１からの制御データ、およびアプリケーション部３０２からのユーザデータが、送信データバッファ部３０３へ保存される。送信データバッファ部３０３に保存されたデータは、エンコーダー部３０４へ渡され、誤り訂正などのエンコード処理が施される。エンコード処理を施さずに、送信データバッファ部３０３から変調部３０５へ直接出力されるデータが存在してもよい。エンコーダー部３０４でエンコード処理されたデータは、変調部３０５にて変調処理が行われる。変調されたデータは、ベースバンド信号に変換された後、周波数変換部３０６へ出力され、無線送信周波数に変換される。その後、アンテナ３０７から基地局２０３に送信信号が送信される。
【００８２】
また、移動端末２０２の受信処理は、以下のように実行される。基地局２０３からの無線信号がアンテナ３０７により受信される。受信信号は、周波数変換部３０６にて無線受信周波数からベースバンド信号に変換され、復調部３０８において復調処理が行われる。復調後のデータは、デコーダー部３０９へ渡され、誤り訂正などのデコード処理が行われる。デコードされたデータのうち、制御データはプロトコル処理部３０１へ渡され、ユーザデータはアプリケーション部３０２へ渡される。移動端末２０２の一連の処理は、制御部３１０によって制御される。よって制御部３１０は、図３では省略しているが、各部３０１〜３０９と接続している。
【００８３】
図４は、本発明に係る基地局である図２に示す基地局２０３の構成を示すブロック図である。図４に示す基地局２０３の送信処理を説明する。ＥＰＣ通信部４０１は、基地局２０３とＥＰＣ（ＭＭＥ部２０４など）、ＨｅＮＢＧＷ２０５などとの間のデータの送受信を行う。他基地局通信部４０２は、他の基地局との間のデータの送受信を行う。ＥＰＣ通信部４０１および他基地局通信部４０２は、それぞれプロトコル処理部４０３と情報の受け渡しを行う。プロトコル処理部４０３からの制御データ、ならびにＥＰＣ通信部４０１および他基地局通信部４０２からのユーザデータおよび制御データは、送信データバッファ部４０４へ保存される。
【００８４】
送信データバッファ部４０４に保存されたデータは、エンコーダー部４０５へ渡され、誤り訂正などのエンコード処理が施される。エンコード処理を施さずに、送信データバッファ部４０４から変調部４０６へ直接出力されるデータが存在してもよい。エンコードされたデータは、変調部４０６にて変調処理が行われる。変調されたデータは、ベースバンド信号に変換された後、周波数変換部４０７へ出力され、無線送信周波数に変換される。その後、アンテナ４０８より一つもしくは複数の移動端末２０２に対して送信信号が送信される。
【００８５】
また、基地局２０３の受信処理は以下のように実行される。一つもしくは複数の移動端末２０２からの無線信号が、アンテナ４０８により受信される。受信信号は、周波数変換部４０７にて無線受信周波数からベースバンド信号に変換され、復調部４０９で復調処理が行われる。復調されたデータは、デコーダー部４１０へ渡され、誤り訂正などのデコード処理が行われる。デコードされたデータのうち、制御データはプロトコル処理部４０３あるいはＥＰＣ通信部４０１、他基地局通信部４０２へ渡され、ユーザデータはＥＰＣ通信部４０１および他基地局通信部４０２へ渡される。基地局２０３の一連の処理は、制御部４１１によって制御される。よって制御部４１１は、図４では省略しているが、各部４０１〜４１０と接続している。
【００８６】
図５は、本発明に係るＭＭＥの構成を示すブロック図である。図５では、前述の図２に示すＭＭＥ部２０４に含まれるＭＭＥ２０４ａの構成を示す。ＰＤＮ  ＧＷ通信部５０１は、ＭＭＥ２０４ａとＰＤＮ  ＧＷとの間のデータの送受信を行う。基地局通信部５０２は、ＭＭＥ２０４ａと基地局２０３との間のＳ１インタフェースによるデータの送受信を行う。ＰＤＮ  ＧＷから受信したデータがユーザデータであった場合、ユーザデータは、ＰＤＮ  ＧＷ通信部５０１から、ユーザプレイン通信部５０３経由で基地局通信部５０２に渡され、１つあるいは複数の基地局２０３へ送信される。基地局２０３から受信したデータがユーザデータであった場合、ユーザデータは、基地局通信部５０２から、ユーザプレイン通信部５０３経由でＰＤＮ  ＧＷ通信部５０１に渡され、ＰＤＮ  ＧＷへ送信される。
【００８７】
ＰＤＮ  ＧＷから受信したデータが制御データであった場合、制御データは、ＰＤＮ  ＧＷ通信部５０１から制御プレイン制御部５０５へ渡される。基地局２０３から受信したデータが制御データであった場合、制御データは、基地局通信部５０２から制御プレイン制御部５０５へ渡される。
【００８８】
ＨｅＮＢＧＷ通信部５０４は、ＨｅＮＢＧＷ２０５が存在する場合に設けられ、情報種別によって、ＭＭＥ２０４ａとＨｅＮＢＧＷ２０５との間のインタフェース（ＩＦ）によるデータの送受信を行う。ＨｅＮＢＧＷ通信部５０４から受信した制御データは、ＨｅＮＢＧＷ通信部５０４から制御プレイン制御部５０５へ渡される。制御プレイン制御部５０５での処理の結果は、ＰＤＮ  ＧＷ通信部５０１経由でＰＤＮ  ＧＷへ送信される。また、制御プレイン制御部５０５で処理された結果は、基地局通信部５０２経由でＳ１インタフェースにより１つあるいは複数の基地局２０３へ送信され、またＨｅＮＢＧＷ通信部５０４経由で１つあるいは複数のＨｅＮＢＧＷ２０５へ送信される。
【００８９】
制御プレイン制御部５０５には、ＮＡＳセキュリティ部５０５−１、ＳＡＥベアラコントロール部５０５−２、アイドルステート（Idle State）モビリティ管理部５０５−３などが含まれ、制御プレインに対する処理全般を行う。ＮＡＳセキュリティ部５０５−１は、ＮＡＳ（Non-Access Stratum）メッセージのセキュリティなどを行う。ＳＡＥベアラコントロール部５０５−２は、ＳＡＥ（System Architecture Evolution）のベアラの管理などを行う。アイドルステートモビリティ管理部５０５−３は、待受け状態（アイドルステート（Idle State）；ＬＴＥ−ＩＤＬＥ状態、または、単にアイドルとも称される）のモビリティ管理、待受け状態時のページング信号の生成および制御、傘下の１つあるいは複数の移動端末２０２のトラッキングエリアの追加、削除、更新、検索、トラッキングエリアリスト管理などを行う。
【００９０】
ＭＭＥ２０４ａは、１つまたは複数の基地局２０３に対して、ページング信号の分配を行う。また、ＭＭＥ２０４ａは、待受け状態（Idle State）のモビリティ制御（Mobility control）を行う。ＭＭＥ２０４ａは、移動端末が待ち受け状態のとき、および、アクティブ状態（Active State）のときに、トラッキングエリア（Tracking Area）リストの管理を行う。ＭＭＥ２０４ａは、ＵＥが登録されている（registered）追跡領域（トラッキングエリア：Tracking Area）に属するセルへ、ページングメッセージを送信することで、ページングプロトコルに着手する。ＭＭＥ２０４ａに接続されるＨｏｍｅ−ｅＮＢ２０６のＣＳＧの管理、ＣＳＧ  ＩＤの管理、およびホワイトリストの管理は、アイドルステートモビリティ管理部５０５−３で行われてもよい。
【００９１】
次に通信システムにおけるセルサーチ方法の一例を示す。図６は、ＬＴＥ方式の通信システムにおいて通信端末（ＵＥ）が行うセルサーチから待ち受け動作までの概略を示すフローチャートである。通信端末は、セルサーチを開始すると、ステップＳＴ６０１で、周辺の基地局から送信される第一同期信号（Ｐ−ＳＳ）、および第二同期信号（Ｓ−ＳＳ）を用いて、スロットタイミング、フレームタイミングの同期をとる。
【００９２】
Ｐ−ＳＳとＳ−ＳＳとを合わせて、同期信号（Synchronization Signal：ＳＳ）という。同期信号（ＳＳ）には、セル毎に割り当てられたＰＣＩに１対１に対応するシンクロナイゼーションコードが割り当てられている。ＰＣＩの数は５０４通りが検討されている。この５０４通りのＰＣＩを用いて同期をとるとともに、同期がとれたセルのＰＣＩを検出（特定）する。
【００９３】
次に同期がとれたセルに対して、ステップＳＴ６０２で、基地局からセル毎に送信される参照信号（リファレンスシグナル：ＲＳ）であるセル固有参照信号（Cell-specific Reference Signal：ＣＲＳ）を検出し、ＲＳの受信電力（Reference Signal Received Power：ＲＳＲＰ）の測定を行う。参照信号（ＲＳ）には、ＰＣＩと１対１に対応したコードが用いられている。そのコードで相関をとることによって他セルと分離できる。ステップＳＴ６０１で特定したＰＣＩから、該セルのＲＳ用のコードを導出することによって、ＲＳを検出し、ＲＳの受信電力を測定することが可能となる。
【００９４】
次にステップＳＴ６０３で、ステップＳＴ６０２までで検出された一つ以上のセルの中から、ＲＳの受信品質が最もよいセル、例えば、ＲＳの受信電力が最も高いセル、つまりベストセルを選択する。
【００９５】
次にステップＳＴ６０４で、ベストセルのＰＢＣＨを受信して、報知情報であるＢＣＣＨを得る。ＰＢＣＨ上のＢＣＣＨには、セル構成情報が含まれるＭＩＢ（Master Information Block）がマッピングされる。したがって、ＰＢＣＨを受信してＢＣＣＨを得ることで、ＭＩＢが得られる。ＭＩＢの情報としては、例えば、ＤＬ（ダウンリンク）システム帯域幅（送信帯域幅設定（transmission bandwidth configuration：dl-bandwidth）とも呼ばれる）、送信アンテナ数、ＳＦＮ（System Frame Number）などがある。
【００９６】
次にステップＳＴ６０５で、ＭＩＢのセル構成情報をもとに該セルのＤＬ−ＳＣＨを受信して、報知情報ＢＣＣＨの中のＳＩＢ（System Information Block）１を得る。ＳＩＢ１には、該セルへのアクセスに関する情報、セルセレクションに関する情報、他のＳＩＢ（ＳＩＢｋ；ｋ≧２の整数）のスケジューリング情報が含まれる。また、ＳＩＢ１には、トラッキングエリアコード（Tracking Area Code：ＴＡＣ）が含まれる。
【００９７】
次にステップＳＴ６０６で、通信端末は、ステップＳＴ６０５で受信したＳＩＢ１のＴＡＣと、通信端末が既に保有しているトラッキングエリアリスト内のトラッキングエリア識別子（Tracking Area Identity：ＴＡＩ）のＴＡＣ部分とを比較する。トラッキングエリアリストは、ＴＡＩリスト（TAI list）とも称される。ＴＡＩはトラッキングエリアを識別するための識別情報であり、ＭＣＣ（Mobile Country Code）と、ＭＮＣ（Mobile Network Code）と、ＴＡＣ（Tracking Area Code）とによって構成される。ＭＣＣは国コードである。ＭＮＣはネットワークコードである。ＴＡＣはトラッキングエリアのコード番号である。
【００９８】
通信端末は、ステップＳＴ６０６で比較した結果、ステップＳＴ６０５で受信したＴＡＣがトラッキングエリアリスト内に含まれるＴＡＣと同じならば、該セルで待ち受け動作に入る。比較して、ステップＳＴ６０５で受信したＴＡＣがトラッキングエリアリスト内に含まれなければ、通信端末は、該セルを通して、ＭＭＥなどが含まれるコアネットワーク（Core Network，ＥＰＣ）へ、ＴＡＵ（Tracking Area Update）を行うためにトラッキングエリアの変更を要求する。
【００９９】
コアネットワークを構成する装置（以下「コアネットワーク側装置」という場合がある）は、ＴＡＵ要求信号とともに通信端末から送られてくる該通信端末の識別番号（ＵＥ−ＩＤなど）をもとに、トラッキングエリアリストの更新を行う。コアネットワーク側装置は、通信端末に更新後のトラッキングエリアリストを送信する。通信端末は、受信したトラッキングエリアリストに基づいて、通信端末が保有するＴＡＣリストを書き換える（更新する）。その後、通信端末は、該セルで待ち受け動作に入る。
【０１００】
以下は、例えば、通信状況の変化に応じて基本ビームを変更することによって通信を維持する技術に関する。
【０１０１】
５Ｇシステムでは大容量通信が必要条件とされるため、高い搬送波周波数で広帯域を使用する必要がある。しかし、搬送波周波数が高いことによる伝搬ロス対策を要する。この伝搬ロスを補うために、基地局だけではなく、移動端末においても、超多素子アンテナによりビーム形成を行うことが検討されている。多素子アンテナでは、以下の２通りの方式が検討されている。
【０１０２】
１つ方式は、アンテナ素子毎にＡＤ（Analog-to-Digital Converter）およびＤＡ（Digital-to-Analog Converter）を設けてビーム形成をする方法である。アンテナゲインが低いため演算精度の確保が難しい。また、ＳＮ比（Signal-to-Noise Ratio）向上のための演算およびビームのｎｕｌｌを形成するための演算が、素子数の３乗オーダで増加することが知られており、処理量削減のための様々な検討が必要となる。なお、以下ではＳＮ比をＳＮと呼ぶ場合もある。
【０１０３】
例えば、２段階でビームを形成する方法が知られている。指向性可変アンテナによれば、同一信号を、各アンテナの素子から同じ位相で放射すると、放射面に対して垂直（真正面）の方向に指向性が絞られた信号を送出できる。各素子から放出する同一信号の位相を、各素子間の距離×ｓｉｎθになるように調整すると、送信方向（すなわち指向性）をθずらしたビームを形成できる。このようにして、初段で、指向性を絞った複数の基本ビームを形成し、アンテナゲインを得ることで、ＳＮを向上でき、演算精度を高くすることができる。それと同時に、｛アンテナ素子数｝＞｛初段ビーム数｝なので、２段目では、初段のビームを使ってｎｕｌｌを形成するための演算量を低減できる。図７を参照。
【０１０４】
もう１つの方式は、初段はアナログで複数アンテナ素子を構成し、所望のビーム形成を行う。このときには、初段のアナログビームは、例えばホーンアンテナまたはセクタアンテナを用いることで、あるいは、アナログ的に位相を可変にすることで、指向性を絞ったビームで形成する。２段目は、上記の１つの目方式と同様に初段のビームをデジタルで形成するハイブリッド方式である。図８を参照。
【０１０５】
上記のいずれの方式でも、基地局と移動端末の両方において２段階でビームを形成する場合、移動端末は、移動端末の初段ビーム（ｎ個のビームとする）を用いて、基地局の初段ビーム（ｍ個のビームとする）で送信された既知系列データを受信することで、ｎ×ｍの伝送路を推定する。この推定した伝送路を用いて例えばダイバーシチおよび等化処理を行って、スループットを向上させる。特に、ビーム間の干渉を除去するには、上記ｎ×ｍの伝送路の逆特性を移動端末の送信データにプリコーディングウェイトとして乗算することで２段目のビームを形成すると有効である。このウェイト算出は、例えばｎ×ｍの伝送路の行列の逆行列を算出することで実行できる。逆行列を送信データに乗算することで行列の対角成分のみが残りビーム間のクロスファクタがなくなることから、ビーム間の干渉を除去できる。
【０１０６】
しかしながら、移動端末では、移動等によって通信状況が変化するので、初段ビームが刻一刻と変化する。このため、伝送路推定を誤り、基地局において正しいプリコーディングができないという問題が発生する。
【０１０７】
本実施の形態１は、上記の課題を解決する。以下は、例えば、ビーム消失時の再捕捉に関する。
【０１０８】
移動端末の初段ビームは、全エリアを複数の初段ビームでカバーするのが理想的である。しかし、通信していない方向に指向性を向けることで、所望の方向に指向性を絞ることができずアンテナゲインを得ることができない。そのため、対向する基地局の方向に指向性を向けることが有効である。あるいは、基地局からの信号が、直接到来してきた方向、または、反射や回析をしながら到来してきた方向に、指向性を向けることが有効である。また、現に通信している基地局以外にも、ＰＳＳ（Primary Synchronization Signal）またはＳＳＳ（Secondary Synchronization Signal）を送信しているすべての基地局およびリピータに対して、初段ビームを向けるのが有効である。
【０１０９】
そのため、移動端末は、基地局が伝送路の変動をモニタできるようにするために間欠的にｓｏｕｎｄｉｎｇと呼ばれる信号に相当する既知系列信号を送信する。この信号は、初段ビームの指向性で送信する。また、移動端末は、通信していない時間にビームの指向性を変化させ、移動等により伝送路が変化していないかについて周辺の空間を順次モニタしてもよい。
【０１１０】
例えば移動端末が移動するあるいは移動端末を傾けることで、初段ビームから推定できる伝送路が大きく変化した場合、対向する基地局からの既知系列データの受信信号が消失するあるいは微弱になることから、移動端末は伝送路の変化を検出する。ＳＮが或る閾値より小さくなって伝送路の変化を検出したときには、通信中であれば、データ通信／ｓｏｕｎｄｉｎｇ通信を停止し、データ通信する予定の時間帯も使って全空間のモニタを行う。基地局が送信している既知系列データを見つけた場合、当該基地局に向けて初段ビームを形成しｓｏｕｎｄｉｎｇ信号を送信するとよい。
【０１１１】
同一方向に複数の基地局アンテナが存在し、移動端末の複数アンテナとの相関が低い伝送路（リンク）が複数存在する場合、移動端末の複数アンテナを当該方向に向けるとその分だけ複数のアンテナから同時に異なるデータを送受信でき、有効である。
【０１１２】
図９に、処理フローの詳細な例を示す。
【０１１３】
移動端末および基地局は、初期の同期確立時にビーム検出手順Ｓｔ９０１を実施する。基地局は、報知情報により、ランダムアクセス用のビームがどのような周波数、タイミングおよび符号（拡散コードのシード等）で形成されるかを通知する。移動端末は、報知情報を受信し、受信した報知情報に基づき周辺セル／ビームサーチを行うことで基地局の各々のビームが移動端末の各々のビーム間とどのような伝送路になっているかモニタし、品質が良い伝送路から順序付けを行う。
【０１１４】
次に、移動端末および基地局は、通信確立手順Ｓｔ９０２を実施する。移動端末は、Ｓｔ９０１で見つけた基地局ビームのうちで受付可能な基地局に対して、ランダムアクセスチャネル等でチャネル設定要求を送信する。その際、移動端末は、移動端末の初段ビームを合成して指向性を高めた２段目のビームの指向性で、上記の受付可能な基地局に対してチャネル設定要求を送信する。また、移動端末は、基地局ビームのリソース（周波数、タイミングおよび符号（拡散コードのシード等））に合わせて、チャネル設定要求を送信する。移動端末の周辺モニタ周期の速度に合わせてランダムアクセスの指向性（半値幅）を調整すると、伝搬環境の変化に対応でき、通信確立できる可能性が向上する。具体的には、ランダムアクセスではないときの通常時の半値幅がＡ（°）、移動端末の周辺モニタ周期がＣ（ｍｓ）、移動端末の移動などによる伝搬環境の変化の速度を移動端末で平均化することで３ｄＢ変動する平均時間がＤ（ｍｓ）であるとすると、Ａ×Ｃ／Ｄ（°）とするのも有効である。
【０１１５】
手順Ｓｔ９０３以降のフローは、例えば移動端末の向きが変わることにより、対向する基地局からの既知系列データ（ＤＭＲＳ、あるいは、ＣＳＩ−ＲＳ）の受信信号が消失したあるいは微弱になった場合のフローである。
【０１１６】
手順Ｓｔ９０３では、移動端末は、通常通信と、各ビームのＳＮの測定とを並行して行う。移動端末は、基地局から既知系列が初段ビームの指向性で送信されている場合には初段ビームの既知系列をモニタし、該既知系列が２段目のビームの指向性で送信されている場合には２段目のビームの既知系列をモニタする。既知系列のモニタにより、ＳＮを測定する。一般に通信チャネルは２段目のビームで形成するので、２段目のビームの指向性で送信されるＤＭＲＳ／ＣＳＩ−ＲＳをモニタする。
【０１１７】
手順Ｓｔ９０４では、移動端末は、通信に使用している２段目のビームの全てのＳＮが、通信品質を維持できる或る閾値以下になったか否かを判別する。
【０１１８】
全ての２段目のビームのＳＮが閾値以下であるという条件を満足しない場合、すなわち通信に使用している２段目のビームの少なくとも１つのＳＮが閾値よりも大きい場合、移動端末は、手順Ｓt９０３を継続する。
【０１１９】
これに対し、全ての２段目のビームのＳＮが閾値以下である場合、移動端末は、通信中であれば、データ通信／ｓｏｕｎｄｉｎｇ通信を停止し、ビーム消失通知を送信する（手順Ｓｔ９０５）。ビーム消失通知は、通信の状態遷移の簡素化から、個別／共有チャネル（ＰＵＳＣＨ／ＰＵＣＣＨ）を用いて送信することが望ましい。あるいは、通信が切断しないことが重要なので、ビーム消失通知にランダムアクセスを用いてもよい。あるいは、通信が切断しないことが重要なので、ビームの指向性（半値幅）の観点からは、半値幅を最大にして、あるいは、ビームをオムニビームにして、ビーム消失通知を送信することも有効である。
【０１２０】
移動端末は、ビーム消失通知の応答を待ちながら、ビーム再検出手順Ｓｔ９０６を開始する。また、Ｓｔ９０６の最中、半値幅を最大にして、あるいは、ビームをオムニビームにして、基地局とのデータ通信を継続するのも有効である。基地局の方向を見失っても、オムニビームであれば、伝送レートを遅くすることで通信の継続が期待できる。
【０１２１】
以上により、移動端末からビーム消失通知を送信することで、早期にビーム間の伝送路品質を復旧することが可能となる。
【０１２２】
図１０に、移動端末に加えて、基地局でもビーム検出を行う例を示す。図１０のフローは図９のフローに基地局における手順が追加されたものであり、既述の手順については同じ参照符号を用いることで、重複の説明を省略する。
【０１２３】
移動端末側では、ビームを識別できない場合に闇雲にビームを送信することはできない。移動端末がビームを短時間検出できなくても、基地局側では、伝送路がすぐに復旧することを考慮して、しばらく待つことも有効である。例えば、移動端末と基地局との間にトラックが走り抜けたときのようなケースがこれに該当する。そのため、基地局は、移動端末における手順Ｓｔ９０３と同様に、Ｓｔ９０３ｂにおいて通常通信を行いつつ各ビームのＳＮを測定し、移動端末における手順Ｓｔ９０４と同様に、Ｓｔ９０４ｂにおいて当該移動端末向けの全ての２段目ビームのＳＮが、通信品質を維持できる或る閾値以下になったか否かを判別する。
【０１２４】
全ての２段目ビームのＳＮが閾値以下である場合、基地局は手順Ｓｔ９０７においてビーム再検出手順開始待ちのタイマを起動する。閾値以上のビームが規定回数得られないとタイムアウトになり（手順Ｓｔ９０８，Ｓｔ９０３ｂ，Ｓｔ９０４ｂ，Ｓｔ９０７のループを参照）、基地局はビーム再検出手順Ｓｔ９０６を実行する。
【０１２５】
なお、手順Ｓｔ９０４ｂにおいて、全ての２段目ビームのＳＮが閾値以下であるという条件を満足しない場合、すなわち２段目のビームの少なくとも１つのＳＮが閾値よりも大きい場合、基地局は、手順Ｓｔ９０９において上記タイマをクリアし、手順Ｓｔ９０３ｂに戻る。
【０１２６】
以上により、移動端末からビーム消失通知Ｓｔ９０５を受信できないときでも、基地局が自律的にビーム再検出手順を開始できる。
【０１２７】
上記では簡便のため、Ｓｔ９０４ｂで｛全ての２段目ビームのＳＮ｝＜｛閾値｝という条件を満足する回数を以って、タイムアウトとなる例を説明した。これに替えて、基地局において、タイマを起動し、予め定めた時間の経過を以ってタイムアウトする方法も有効である。タイムアウトするまでの時間は、ＯＡＭ（Operation Administration and Maintenance）等の上位装置から規定してもよいし、あるいは、基地局の起動パラメータとして不揮発性メモリに格納しておいてもよい。
【０１２８】
図１１に、さらに別の処理フローの例を示す。図１１のフローは図９のフローにＭｅＮＢにおける手順が追加されたものであり、既述の手順については同じ参照符号を用いることで、重複の説明を省略する。
【０１２９】
図１１は、基地局がｄｕａｌ−ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙを行っており、ＭｅＮＢでのみ共通チャネルを扱っている場合に関する。図１１によれば、手順Ｓｔ９０４において移動端末が｛全ての２段目ビームのＳＮ｝＜｛閾値｝となったことを判別すると、手順Ｓｔ１００１において移動端末はビーム消失通知を、通信中のＳｅＮＢではなく、ＭｅＮＢに送信する。この際、移動端末はオムニビームによって、ビーム消失通知をＭｅＮＢに送信する。ＭｅＮＢは、ビーム消失通知を受信すると、手順Ｓｔ１００２においてビーム再検出指示をＳｅＮＢに通知する。これにより、ビーム再検出手順Ｓｔ９０６が開始される。
【０１３０】
以上のように、ＭｅＮＢに通知するビーム消失通知、および、ＳｅＮＢに指示するビーム再検出指示メッセージを設けることにより、移動端末がビームを検出できなくなっても早期にビーム間の伝送路品質を復旧することが可能となる。
【０１３１】
ここで、図９〜図１１の例において、オムニビームあるいは最大の半値幅のビームで、基地局から移動端末にビーム消失通知の応答を返せば、移動端末がビーム消失通知を繰り返し送信することを停止させることが可能となる。それにより、トータルでの無線リソースの効率化を実現できる。
【０１３２】
次に、ビーム消失通知を送信する送信電力について説明する。
【０１３３】
一般に、多素子アンテナを使用する場合、指向性を絞ることでアンテナ利得を得て、高い搬送波周波数でも通信できるようにする。ｄｅｎｓｅ−ｕｒｂａｎモデルのような街中のケースでは、指向性を絞ることで移動端末からの送信信号が、通信中以外の基地局に対して干渉しないようにすることが、システムトータルでの通信容量を向上させる点においても、重要となる。
【０１３４】
このようなケースでは、図９の例においてビーム消失通知をオムニの指向性で送信する場合、送信電力を以下のようにすると干渉を低減できる。
【０１３５】
移動端末は、通信を実施および維持するために、初段ビームおよび２段目ビームの指向性でｓｏｕｎｄｉｎｇ相当の既知系列を送信するとともに、オムニの指向性でｓｏｕｎｄｉｎｇ相当の既知系列を送信する。送信は、時間的、周波数的および符号的に間欠で行えばよい。基地局は、初段ビームおよび２段目ビームだけでなく、オムニビームについても、品質測定、例えばＳＮ測定を行う。オムニビームのＳＮが低い場合でも、オムニビームは、通信している２段目ビームと完全に同期しているので、オムニビームのＳＮを正確に把握できる。基地局は、定期的に移動端末がオムニビームで送信した信号のＳＮ測定結果を、移動端末に通知するのが望ましい（ＲＲＣ／ＰＵＳＣＨあるいはＰＵＣＣＨ）。移動端末は、いざビーム消失通知を送信するときには、いちばん最近受信した、オムニビームのＳＮを使用して、ビーム消失通知を送信するためのオムニビームの送信電力を決定する。
【０１３６】
上記では基地局が測定したオムニビームのＳＮを通知する例を示したが、ＳＮ以外の情報を通知してもよい。例えば、基地局の受信性能が基地局によって変わることを考慮して、移動端末がビーム消失通知をオムニビームで送信するための電力の情報を通知してもよい。
【０１３７】
例えば、オムニビームの送信電力をあと何ｄＢ増加すれば（あるいは、あと何ｄＢ減少しても）基地局が受信可能なＳＮで以てビーム消失通知が基地局に到達可能であるかについて、通知するのも有効である。
【０１３８】
あるいは、例えば、指向性ビームに比べてオムニビームが何ｄＢ低く見えるか（あるいは高く見えるか）を通知するのも有効である。移動端末は、通信中の変調多値数、符号化率等と、ビーム消失通知に使用する変調多値数、符号化率等とを考慮して、送信電力を決定することができる。
【０１３９】
以上のように、移動端末が、通信中の基地局のＳＮをモニタし、基地局信号が消失したことを検出し、基地局信号が消失した場合には基地局信号を消失したことを、指向性を広くした信号で基地局に伝えることにより、基地局と移動端末とのリンクの再確立を早く行うことが可能となり、通信の維持が可能となる。
【０１４０】
実施の形態１によれば、例えば次のような構成が提供される。
【０１４１】
移動端末と、移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムが提供される。より具体的には、移動端末は、ビームによる無線通信を行う。移動端末は、基地局との通信品質を維持できない状態であるビーム消失状態を検出すると、ビーム消失状態であることの通知を、ビーム消失状態の検出前よりも半値幅が広いビームによって送信する。
【０１４２】
また、移動端末と、移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムが提供される。より具体的には、移動端末は、ビームによる無線通信を行う。移動端末は、第１の基地局との間で通信品質を維持できない状態であるビーム消失状態を検出すると、ビーム消失状態であることの通知を、第１の基地局とデュアルコネクティビティを構成している第２の基地局に送信する。第２の基地局は、ビーム消失状態であることの通知を受信すると、第１の基地局に対して、移動端末との間でビーム再検出処理を行うように指示する。
【０１４３】
かかる構成によれば、上記の課題を解決し、上記の効果を得ることができる。
【０１４４】
実施の形態２．
実施の形態２は、例えば、通信状況の変化に応じて基本ビームを変更することによって通信を維持する技術に関し、さらには移動端末のビームの指定に関する。
【０１４５】
実施の形態１と同様に基地局と移動端末の両方において２段階でビーム形成する場合、基地局が移動端末のビームを特定できないと、スループットに影響する。具体的には、基地局は、移動端末から既知系列のデータを受信し、この受信データから伝送路推定値を取得し、伝送路推定値に基づいて、形成するビームを決める。しかし、移動端末のビームを特定できない場合、基地局はどのようなビームを形成すればスループットを改善できるかを決めることができない、という課題がある。
【０１４６】
例えば、２つのビームの相関が高く分離しにくい場合、ビーム毎に異なるデータを送信するのではなく、同一データを送信することが有効である。それによれば、ＳＮが向上してスループットが改善するからである。一方、２つのビームの相関が低い場合、ビーム毎に異なるデータを送信することで最大スループットを上げ、それにより実質スループットを向上できる。
【０１４７】
そこで、異なる指向性および半値幅のビームを同定できるようにすることで、ビーム毎の伝送路推定を行い、スループットを上げられる技術を以下に示す。
【０１４８】
（１）まず、初段ビームに対して、向きおよび半値幅が異なるビームを同定できるＩＤを付与する。
【０１４９】
プリコーディングのようにサイドローブを使用して所望の方向にｎｕｌｌを形成してビーム間干渉を除去する場合、サイドローブの向きおよびピーク電力が異なるビームを同定できるＩＤを付与してもよい。
【０１５０】
初段ビームとして９つのビームが形成される例を図１２〜図１４に示し、図１２〜図１４に対応したＩＤ割り付けの例を以下に示す。
【０１５１】
【表１】
2018173646.tif 000003
【０１５２】
【表２】
2018173646.tif 000004
【０１５３】
【表３】
2018173646.tif 000005
【０１５４】
このＩＤ割り付け例によれば、ビームＩＤ＝４，５では、方向は同じであるが半値幅が異なり、このため異なるＩＤを付与していることが分かる。
【０１５５】
また、ビームＩＤ＝２，３のビームは同じエリアを照射しているが、ビームＩＤが異なることが分かる。これは、ビームＩＤ＝２に対応したアンテナと、ビームＩＤ＝３に対応したアンテナとの間の距離が十分離れており、相関が低いときに有効である。したがって、図８のようにアナログで初段ビームを形成する構成の下で、例えば、当該エリアにユーザ数が多い場合、または、高速伝送を利用するユーザが存在する場合に有効である。
【０１５６】
図１２〜図１４では、平面アンテナの指向性と半値幅との関係の例を、−９０°から＋９０°までの範囲の指向性について、示した。これに対し、ダイポールアンテナ、ヘリカルアンテナ等を基本素子として用い、複数の基本素子を図１５の例のように円状（換言すれば円筒状）に配列し、デジタル的に初段ビームを形成する構成によれば、−１８０°から＋１８０°までの範囲に指向性および半値幅を設定することも可能となる。
【０１５７】
ここで、移動端末は、基地局とは異なり、時間の経過により大きく向きを変えたり、移動端末の周辺が変化したりする。そのため、伝送路が変化し元の状態に戻らないことが頻繁に発生する。かかる点に鑑み、移動端末は、基地局からの既知系列信号のＳＮをモニタすることにより伝送路の大きな変化の有無を検出し、伝送路が大きく変わったと判断した場合には異なるビームＩＤを割り付けることが有効である。これによれば、伝送路が変化する前の同じビームＩＤから検出した伝送路情報を、誤って使用することを回避できる。
【０１５８】
このように、次々に新しいビームＩＤを割り付けるので、初段ビームに設定可能なビームＩＤの数をｐ個とすると、これらｐ個のビームＩＤをサイクリックに使用すれば（１、２、・・・・、ｐ、１、２、・・・）、ｐ個以上のビームＩＤを確保できる。これにより、ＩＤ数が多くなっても情報ビット数を制限することが可能となり、伝送効率を上げることができる。例えば、０オリジンでビームＩＤを割り当て、ｐ＝２５６とすると、ビームＩＤ＝０〜２５５となり、ビームＩＤを８ｂｉｔで伝送できる。制御情報は、オーバーヘッドであり、ユーザが使用するデータ（Ｕ−ｐｌａｎｅデータ）に付随して何度も送信するので、１ｂｉｔでもｂｉｔ数を減らせると伝送効率を向上できる。
【０１５９】
ＩＤ数の上限ｐは、報知情報、あるいは、チャネル設定時のＲＲＣ（３ＧＰＰでの、RRC Connection Reconfiguration相当）を用いて基地局から通知する。
【０１６０】
あるいは、初段ビームに設定可能なＩＤ数の２倍の数だけＩＤを用意しておき（換言すれば、ＩＤを２セット用意しておき）、ビームＩＤ変更時に、もう１セットのＩＤを使用する（換言すれば、２セットのＩＤをトグルさせて使用する）のも有効である。ビームＩＤ変更時に使用するＩＤは、報知情報、あるいは、チャネル設定時のＲＲＣ（３ＧＰＰでの、RRC Connection Reconfiguration相当）を用いて基地局から通知する。
【０１６１】
（２）次に、ビームＩＤについての認識を移動端末と基地局とで合わせる手段について説明する。
【０１６２】
第一の方法は、ビームＩＤの番号をデータとして送信し、その際、送信対象のビームＩＤに対応する指向性および半値幅を有したビームによって、ビームＩＤデータを送信する方法である。ビームＩＤデータは、制御チャネルとして、ユーザデータに付随させるとよい（３ＧＰＰでの、ＰＵＣＣＨ相当）。基地局は、制御チャネルを復調して、ＣＲＣがＯＫであれば所定のビット配置から当該ビームのビームＩＤを抽出できる。
【０１６３】
第二の方法は、データとしてビームＩＤを送信するのではなく、ビームＩＤと、ビームＩＤ送信条件（送信するタイミング、送信周波数、等）との関係付けをＲＲＣ（３ＧＰＰでの、RRC Connection Reconfiguration相当）で事前に設定しておき、基地局はビーム送信条件に基づいて（すなわち、検出するタイミング、受信周波数、等に基づいて）ビームＩＤを識別する方法である。
【０１６４】
例えば、基地局の基準タイミングに対する、移動端末が送信するｓｏｕｎｄｉｎｇ信号の送信周期のオフセットを、ＲＲＣで事前に設定する。オフセットを指定するオフセット番号は、例えばフレーム先頭からのシンボル数である。あるいは、ｓｏｕｎｄｉｎｇ信号を挿入する位置がスロット毎に固定されている場合、スロット番号をオフセット信号として利用してもよい。下表に例を示す。なお、周期の一例も示している。
【０１６５】
【表４】
2018173646.tif 000006
【０１６６】
次に、ＯＦＤＭのように、周波数毎に異なる伝送ができる場合の例を示す。１つのサブキャリアだけを送信し他のサブキャリアを送信しないことにより、当該送信するサブキャリアの送信電力を高くしてＳＮを改善することができる。そのような例について下表に示す。周波数番号は一例である。送信するキャリアが少ない場合には搬送波の近くを使えばＤＣオフセット誤差を小さくできることに鑑み、下表では１２００サブキャリアの場合に周波数番号６００および６０１を使用する例を示している。
【０１６７】
【表５】
2018173646.tif 000007
【０１６８】
デジタルで初段ビームを形成する場合、同一時刻に異なる指向性のデータを送信可能であり、短時間でｓｏｕｎｄｉｎｇ信号を送信できる。そのような例について下表に示す。周波数番号を１２ずつに区切っているのは、一例に過ぎない。リソースブロックが１２サブキャリアで形成される場合、リソースブロック単位で指向性を変える例を示す。
【０１６９】
【表６】
2018173646.tif 000008
【０１７０】
ビームの半値幅に応じて送信周期を変えるのも有効である。例えば、半値幅を２倍にしても、周期を１／２にすれば、トータルのエネルギーは同一になる。ビームＩＤ＝１に対して半値幅２倍を割り当てた例を下表に示す。実時間の代わりに、フレーム数、スロット数またはシンボル数で、周期または半値幅を指定してもよい。
【０１７１】
【表７】
2018173646.tif 000009
【０１７２】
また、周期は、周辺の伝送路が変化する速度に応じて、早い周期に設定すると効果的である。そのため、伝送路の変化速度をモニタし、モニタ結果に応じて設定値を変更してもよい。伝送路の変化をモニタするための指標として、基地局において移動端末毎に測定するドップラー周波数を用いるとよい。あるいは、基地局または移動端末において対向装置からのＳＮに関する情報（ＳＮの変化速度、ＳＮのばらつき（分散）、等）を求め、そのような情報を伝送路の変化をモニタするための指標として用いてもよい。変更が必要と判断したときは、ＲＲＣ（３ＧＰＰでの、RRC Connection Reconfiguration相当）で再設定を行う。
【０１７３】
第三の方法は、送信するデータとして、ビームＩＤをｓｅｅｄにしたゴールド符号、アダマール符号などの直交符号／疑似直交符号を使用する方法である。複数のビームのｓｏｕｎｄｉｎｇ信号を同時に送信できるため、Ｕ−ｐｌａｎｅデータに対するオーバーヘッドであるビームＩＤを送信するための情報量を低減できる。また、ビーム方向が異なる場合、同時送信しているｓｏｕｎｄｉｎｇ信号についてＳＤＭ（Space Division Multiplex）の効果を勘案でき、単に符号拡散するよりもＳＮを改善できる。直交符号／疑似直交符号のｓｅｅｄと、ビームＩＤとの関係付けをＲＲＣ（３ＧＰＰでの、RRC Connection Reconfiguration相当）で事前に設定し、基地局は、検出できるｓｅｅｄでビームＩＤを識別する。
【０１７４】
上記の第一から第三の方法において、基地局と移動端末との間の伝送路の大きな変化に対応付けてビームＩＤの割り付けを変えるには、変更時にＲＲＣ（３ＧＰＰでの、RRC Connection Reconfiguration相当）を再設定する方法、または、再検出のためのビームＩＤを事前に送信する方法が有効である。
【０１７５】
あるいは、再検出するためのＩＤを事前に送信する場合には、初段ビームに設定可能なＩＤ数の倍数分だけＩＤを用意したメッセージを送信する。移動端末は、ビームＩＤ変更時には、異なるセットのＩＤを使用する。基地局は、複数のビームＩＤの中からビームのＩＤをブラインドで検出し、ビームＩＤが切り替わっていることを検出した場合には、過去のビームＩＤから検出した伝送路情報を積分する処理を中止および破棄し、新たな伝送路情報を算出する。初段ビームに設定可能なＩＤ数＝６且つビームＩＤセット数＝２の例を下表に示す。
【０１７６】
【表８】
2018173646.tif 000010
【０１７７】
上記のビームＩＤの識別方式は、組合せて使用すると、より有効である。
【０１７８】
例えば、移動端末毎に送信タイミング、送信周波数などに関する関係付けをＲＲＣで事前に設定し、ビームＩＤをｓｅｅｄにしたゴールド符号、アダマール符号などの直交符号／疑似直交符号を使用するとよい。これによれば、伝搬環境が安定している場合でもビームＩＤ信号のタイミング、周波数などといったリソースを常時占有する必要がなくなる。そのため、伝搬環境の変動に伴って伝搬関数の更新が必要なビームＩＤの送信頻度が選択可能となる。
【０１７９】
上記の方法により、ビームＩＤの認識を基地局と移動端末とで合わせることができる。
【０１８０】
また、上記の方法により、基地局は移動端末が送信しているビームのＩＤが変化したことを検出可能となる。このため、実施の形態１で説明したビーム消失通知（Ｓｔ９０５およびＳｔ１００１を参照）を送信せずに、基地局でビームＩＤの変化を検出したときにビーム消失と判断するのも有効である。
【０１８１】
（３）次に、ビームＩＤの２段検出手段について説明する。
【０１８２】
データとしてビームＩＤを送信する場合、全ての移動端末に共通で且つ全てのビームＩＤに共通の既知系列も同時に送信するとよい。あるいは、同時送信に代えて、ビームＩＤデータと上記共通の既知系列とを、伝送路が変化しない程度にタイミングが近いリソース（無線フォーマットにおいて、ビームＩＤを送信する直前のタイミング等）を用いて、送信してもよい。基地局は、ＳＮ等を用いて信号品質を判断することでビームの有無を検出し、ビーム有りと判断したときのみ、基地局が送信許可している移動端末を対象にしてビームＩＤ識別を実施する。これにより、基地局の検出処理を低減できる。
【０１８３】
全ての移動端末に共通で且つ全てのビームＩＤに共通の既知系列は、報知情報、あるいは、３ＧＰＰでのRRC Connection Reconfiguration相当によって、基地局から通知する。
【０１８４】
あるいは、データとしてビームＩＤを送信する場合、移動端末毎に異なるが、移動端末で使用する全てのビームＩＤに共通の既知系列を送信するとよい。基地局は、そのような既知系列を検出したときのみ、移動端末のビームＩＤ識別を実施する。これにより、さらに基地局の検出処理を低減できる。
【０１８５】
移動端末で使用する全てのビームＩＤに共通な既知系列は、報知情報、あるいは、３ＧＰＰでのRRC Connection Reconfiguration相当によって、基地局から通知する。
【０１８６】
さらには、移動端末をいくつかのグループに分け、グループ内でタイミング、周波数などのリソースを共用し、グループ毎のグループＩＤを利用するのも有効である。この際、移動端末内のビームＩＤが同一にならないように、ビームＩＤとリソース（送信するタイミング、周波数など）との関係付けを、ＲＲＣで事前に設定する。移動端末によっては落下や方向変換により急激に多くのビームＩＤの再検索が必要になる場合もあるが、自動販売機に設置した移動端末のように移動することを想定していない移動端末もあることに鑑みると、グループ化すると統計多重効果により無線リソースを低減できる。
【０１８７】
グループＩＤ用の既知系列は、報知情報、あるいは、３ＧＰＰでのRRC Connection Reconfiguration相当によって、基地局から通知する。
【０１８８】
全ての移動端末に共通で且つ全てのビームＩＤに共通の既知系列と、移動端末で使用する全てのビームＩＤに共通の既知系列と、グループＩＤ用の既知系列とのうちの２つ以上を組合せて使用すれば、基地局の検出処理をさらに低減できる。
【０１８９】
実施の形態２によれば、例えば次のような構成が提供される。
【０１９０】
移動端末と、移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムが提供される。より具体的には、移動端末は、多素子アンテナを用いて２段階ビーム形成方式によって無線通信を行う。移動端末は、初段の各ビームの属性を識別するための情報を基地局に送信する。
【０１９１】
かかる構成によれば、上記の課題を解決し、上記の効果を得ることができる。
【０１９２】
実施の形態３．
実施の形態３は、例えば、他基地局に対する干渉対策に関する。
【０１９３】
実施の形態１，２では主に上り（移動端末→基地局）のビーム形成について説明した。実施の形態３では、下り（基地局→移動端末）のスループットを改善するために、移動端末の側でのビーム形成について説明する。
【０１９４】
基地局が、受信した上り信号から、可逆性を利用して下り伝送路情報を取得し、得られた下り伝送路情報を基にプリコーディングウェイトを算出し、算出したプリコーディングウェイトを下り送信データに乗算する方法が、スループットの向上に有効である、ということが知られている。しかしながら、このようにして送信したデータでは他の基地局からの干渉成分を考慮できていないため、期待したスループットを得られないという問題が発生する。
【０１９５】
この課題に対する解決方法を以下に示す。
【０１９６】
第一の方法は、通信中の基地局以外の他の基地局からの干渉情報を移動端末で測定し、その情報を、通信中の基地局にフィードバックする方法である。
【０１９７】
通信中の基地局でプリコーディングウェイトを乗算して送信した送信データを、移動端末が、ポストコーディング等で移動端末のアンテナの自由度を用いて、他の基地局からの干渉を極力低減して受信する。しかしながら、ポストコーディング等を行っても、例えば、アンテナの自由度が不足している場合、または、通信中の基地局の信号（反射波を含む）と通信中でない他の基地局からの信号とが同じような方向から到来している場合、通信中でない他の基地局からの干渉が残存する。
【０１９８】
そこで、所要のＳＮに対する不足値、あるいは、通信中でない他の基地局からの干渉量を、通信中の基地局にフィードバックする。通信中の基地局が、フィードバックされた情報に基づいて送信電力を増大することにより、スループットを向上できる。このようにフィードバック情報に基づいて送信電力を移動端末毎に調整することにより、通信中の基地局で送信電力を一律に増加させた場合に比べて、通信中の基地局が送信するトータルの送信電力を低減できる。
【０１９９】
フィードバック方法について説明する。
【０２００】
フィードバックする情報は、３ＧＰＰでのＲＲＣのmeasurement report相当によって、移動端末から基地局に通知する。周辺の基地局の受信電力のreportではない点、具体的には、通信中の基地局が、適切な指向性のビームで送信し、移動端末で形成した適切な指向性のビームで受信したデータに対して、通信中でない他の基地局からの干渉量を測定する点が、ハンドオーバ等のために３ＧＰＰの周辺セルモニタで使用するmeasurement reportと異なる。移動端末は、通信中でない他の基地局のＰＳＳおよびＳＳＳを検出した場合、検出したタイミング、周波数などをセルＩＤ毎に記憶しておき、その信号を、通信中の基地局との間で移動端末が形成した適切な指向性のビームで受信したならば干渉がどのくらいになるかを測定する。
【０２０１】
フィードバックする情報は、３ＧＰＰでのＲＲＣのmeasurement reportに付随したメッセージ要素としてもよい。
【０２０２】
プリコーディング処理を伝送路行列の逆行列演算で求める場合、処理量が大きいので、フェージングに間に合わせるためには高性能なＤＳＰや大規模ＬＳＩが必要になる。かかる点に鑑みると、ＲＲＣでは反映周期が長くなるが、通信中でない他の基地局からの干渉成分の平均値を補償でき、有効である。
【０２０３】
上記では、measurement report相当を用いて、通信中ではない他の基地局からの平均干渉量を補償する方法を示した。これに対し、３ＧＰＰでのＰＵＣＣＨやＬ１制御信号を用いて、所要ＳＮに対する不足値、あるいは、通信中でない他の基地局からの干渉量を、通信中の基地局にフィードバックすると、短時間でフィードバックができる。このため、フェージングの変動を補償でき、より安定した通信が可能となる。また、送信電力増加／低減要求コマンド（例えば、１：１ｄＢ増加、０：１ｄＢ低減、あるいは、＋１：増加要、０：変更不要、−１：低減可能）を採用し、当該コマンドをフィードバックすれば、フィードバックする情報量を削減するのに有効である。
【０２０４】
第二の方法は、通信中の基地局との間で移動端末が形成した適切な指向性のビームで受信したならば干渉がどのくらいになるかについての情報（３ＧＰＰでのＲＲＣのmeasurement report相当の情報）を用いて、複数の基地局からのデータ送信が同時に実行されないように調整する方法である。
【０２０５】
通信中の基地局は、移動端末から通知されたセルＩＤの周辺基地局に対して、使用して欲しくない、あるいは、なるべく使用を控えて欲しいリソース（タイミング、周波数、拡散符号、リソースブロック等）の情報を、基地局間メッセージによって通知する。基地局間メッセージは基地局の上位装置を経由して送信されてもよい。通信中の基地局は、基地局間メッセージで通知したリソースを使って、移動端末にデータを送信する。
【０２０６】
あるいは、通信中の基地局は、移動端末から通知されたセルＩＤの周辺基地局に対して、何らかの送信をする場合に使用して欲しいリソース（タイミング、周波数、拡散符号、リソースブロック等）の情報を、基地局間メッセージによって通知する。基地局間メッセージは基地局の上位装置を経由して送信されてもよい。通信中の基地局は、基地局間メッセージで通知したリソースを極力避けて、移動端末にデータを送信する。
【０２０７】
第三の方法は、以下のように移動端末が初段ビームを形成することで上記問題を解決する方法である。
【０２０８】
具体的には、移動端末は、送信方向および半値幅を単純に設定した初段ビームでｓｏｕｎｄｉｎｇ信号をそのまま送信するのではなく、以下のステップで構成した信号を送信する。
【０２０９】
（Ａ１）通信中の基地局に対してメインビームを向けるように、且つ、通信中の基地局以外の他の基地局に対してはｎｕｌｌを向けるように、初段ビーム（既知系列データを受信するビーム）の１つを形成する。
【０２１０】
通信中の基地局以外の他の基地局として、通信に影響する大きさ以上の受信電力を用いる基地局のみを選択するとよい。例えば、受信する変調方式、符号化率等に応じた所要のＳＮを閾値とする。
【０２１１】
（Ａ２）移動端末が、可能であれば、上記（Ａ１）のビームの形成に加えて、通信中の基地局以外の他の基地局に対してｎｕｌｌを向けるように上記（Ａ１）とは異なる指向性の初段ビームをもう１つ形成する。
【０２１２】
（Ａ３）移動端末が、可能であれば、上記（Ａ１）および（Ａ２）のビームの形成に加えて、通信中の基地局以外の他の基地局に対してｎｕｌｌを向けるように上記（Ａ１）および（Ａ２）とは異なる指向性の初段ビームをもう１つ形成する。
【０２１３】
（Ａ４）上記（Ａ２）および（Ａ３）と同様にして、通信中の基地局以外の他の基地局に対してｎｕｌｌを向ける異なる指向性を持った初段ビームを追加する。
【０２１４】
あるいは、以下のステップで構成した信号を送信してもよい。
【０２１５】
（Ｂ１）移動端末は、通信中の基地局の受信信号から、マルチパスの方向に設定するビームの数を仮決めする。
【０２１６】
（Ｂ２）上記（Ｂ１）のマルチパスに対してメインビームを向けるように、且つ、通信中の基地局以外の他の基地局に対してｎｕｌｌを向けるように、ビームを形成する。逆行列を算出できれば、ビーム形成は完了する。
【０２１７】
（Ｂ３）メインビームの方向と、通信中の基地局以外の他の基地局の方向とを分離できないために逆行列を算出できない場合、対応するマルチパスを減らして逆行列を再計算する。この際、通信中の基地局以外の他の基地局に近い方向からのマルチパスを優先的に減らす。
【０２１８】
（Ｂ４）上記（Ｂ３）を繰り返す。
【０２１９】
上記で形成したアンテナのイメージを図１６に示す。
【０２２０】
基地局は通常通りプリコーディングを行う。
【０２２１】
図１６の例によれば、移動端末は、既知系列を送信する初段ビームとして、基地局ａに向けたビームを１つ設ける（破線で示したビームを参照）。そのビームは基地局ｂに対してはｎｕｌｌを向けている。もう１つのビーム（実線で示したビームを参照）は、基地局ａと基地局ｂの両方に対してｎｕｌｌを向けている。これらの２つのビームで基地局ａの信号に対してプリコーディングを行うと、基地局ａのマルチパスも含めてビームの指向性が良好になる。加えて、基地局ｂにはｎｕｌｌが向くので、当該移動端末において基地局ｂから干渉を受けないようにすることができる。これらの結果、期待したスループットを得ることができる。
【０２２２】
以上のようにすることで、通信中の基地局以外の他の基地局からの干渉を抑制でき、正常に通信を行うことが可能になる。
【０２２３】
実施の形態３によれば、例えば次のような構成が提供される。
【０２２４】
移動端末と、移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムが提供される。より具体的には、移動端末が第１の基地局と通信する一方で第２の基地局とは通信しない場合、移動端末は、第１の基地局からの送信信号に対して第２の基地局が及ぼす干渉度合いを測定し、測定結果を第１の基地局に送信する。第１の基地局は、受信した測定結果に基づいて、移動端末に送信する信号の送信電力を変更する。
【０２２５】
また、移動端末と、移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムが提供される。より具体的には、移動端末が第１の基地局と通信する一方で第２の基地局とは通信しない場合、第１の基地局は、第１の基地局から移動端末へのデータ送信と第２基地局によるデータ送信との干渉を抑制するための通信条件を調整し、調整した通信条件によるデータ送信を第２の基地局に要請する。
【０２２６】
また、移動端末と、移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムが提供される。より具体的には、移動端末は、多素子アンテナを用いて２段階ビーム形成方式によって無線通信を行う。移動端末が第１の基地局と通信する一方で第２の基地局とは通信しない場合、移動端末は、第１の基地局に対してメインビームが向き第２の基地局に対してｎｕｌｌが向く第１のビームと、第２の基地局に対してｎｕｌｌが向き、第１のビームとは指向性が異なる少なくとも１つの第２のビームと、を初段ビームとして形成する。
【０２２７】
また、移動端末と、移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムが提供される。より具体的には、移動端末は、多素子アンテナを用いて２段階ビーム形成方式によって無線通信を行う。移動端末が第１の基地局と通信する一方で第２の基地局とは通信しない場合、移動端末は、第１の基地局のマルチパスの方向に対してメインビームが向き第２の基地局に対してｎｕｌｌが向くビームを、マルチパスの設定数を調整することによって少なくとも１つ設計し、設計したビームを初段ビームとして形成する。
【０２２８】
かかる構成によれば、上記の課題を解決し、上記の効果を得ることができる。
【０２２９】
実施の形態４．
実施の形態４は、例えば、可逆性対応可否への対応に関する。
【０２３０】
多素子アンテナでビーム形成をする場合、ビーム毎に移動端末で測定した伝送路情報を基地局に通知し、同様にビーム毎に基地局で測定した伝送路情報を移動端末に通知する必要がある。このため、情報量が多いという問題がある。
【０２３１】
また、まとまった周波数帯を確保するためには周波数が高いことが望まれるが、周波数が高くなるとフェージング周波数が比例して高くなる。これに鑑みると、伝送路の変化に追随するためには、移動端末と基地局とが互いに通知する伝送路情報について、伝送周期を短くする必要がある。
【０２３２】
これらを解決するために、ＴＤＤ（Time Division Duplex：同一周波数での送受信）を背景にして、送信と受信の伝送路の可逆性を使った伝送路推定が議論されている。一方、可逆性に対応した装置は、送信と受信のビームパターンを同じにする必要があり実装が難しいという問題がある。
【０２３３】
そこで、本実施の形態４では、周波数帯毎に、可逆性対応の可否を設定可能とする通信技術を提供し、全帯域で可逆性対応が可能でなくても、可逆性対応が可能な周波数帯で高速通信が可能となることを示す。
【０２３４】
図１７に、周波数帯毎の可逆性対応の可否の設定を、チャネル設定時に行う例を説明するシーケンス図を示す。図１７によれば、移動端末は、位置登録時（ステップＳｔ１６０１〜Ｓｔ１６０３）に、周波数帯域毎の可逆性対応可否情報を、ＵＥ−ｃａｐａｂｉｌｉｔｙとして、基地局に送信する。その際、可逆性対応可否情報は、３ＧＰＰでのRRC Connection Setup Complete相当（チャネル設定要求または変更要求に対する応答に相当）で送信する。
【０２３５】
データ通信等のために発呼した時（ステップＳｔ１６０４）、基地局は、セルＩＤ毎且つ周波数帯域毎に、可逆性対応可否、および、対応する伝送効率を決定し、基地局での準備を開始する。また、基地局は、周波数帯毎のプリコーディング対応の設定情報を、移動端末に、RRC Connection Setup相当によって通知する（ステップＳｔ１６０６）。
【０２３６】
例えば、２ＧＨｚ帯は制御信号にのみ使用して、Ｕ−ｐｌａｎｅの広帯域伝送には２ＧＨｚとは異なる広い帯域幅（１５ＧＨｚ、２８ＧＨｚ、６０ＧＨｚ等）を多素子アンテナで実施する場合、２ＧＨｚには可逆性は不要であり、簡易な送受信機を使用する。可逆性の確保のためには、送信と受信のビームパターンを合わせるためのキャリブレーションが必要であったり、送受信の周波数特性を合わせる必要あるので、２ＧＨｚ帯だけでも可逆性を不要とすれば、低コストな移動端末を実現できる。
【０２３７】
基地局は、移動端末から送信された周波数帯域毎のＵＥ−ｃａｐａｂｉｌｉｔｙと、基地局自身のＩＤ毎のｃａｐａｂｉｌｉｔｙとに基づいて、可逆性への対応を判定する。基地局と移動端末の両方が可逆性対応可能な周波数帯域のみ、可逆性を使用した伝送路推定を使用する。プリコーディングもこの伝送路推定値を使用して実施する。
【０２３８】
基地局と移動端末のどちらか一方が可逆性に対応できない周波数については、次の（i）〜（iii）の選択肢がある。
【０２３９】
（i）可逆性は使用しない。移動端末が測定した伝送路推定値を基地局に送信するように基地局が指示し、基地局はプリコーディング等の干渉除去を実施する。
【０２４０】
（ii）可逆性は使用しない。移動端末が、基地局のビーム毎の位相および振幅をどのように設定すれば干渉が低減されるかを、移動端末が測定した伝送路推定値に基づいて算出する。移動端末がその結果を基地局に伝送するように基地局が指示し、基地局は、取得した情報に基づいてプリコーディングを実施する。
【０２４１】
（iii）基地局はプリコーディング等のビーム干渉低減のための処理を行わない。
【０２４２】
以下では、プリコーディング対応の設定情報について説明する。可逆性を使ってプリコーディングする場合、基地局は、移動端末がｓｏｕｎｄｉｎｇを送信できるための情報（周波数、時間（周期）、リソースブロックの位置等）を、RRC Connection Setup相当によって指定する。
【０２４３】
具体的には、上記（i）の場合、基地局は、移動端末が測定した下り伝送路推定の値を報告するための無線フォーマット、測定周期等を、RRC Connection Setup相当で指定する。移動端末は、ｓｏｕｎｄｉｎｇを送信する代わりに、基地局の指示に従った測定情報を通知する。
【０２４４】
上記（ii）の場合、基地局は、基地局のビーム毎の位相および振幅の情報、あるいは、ビーム毎の位相と振幅との組合せを示すインデックス情報を、どのような無線フォーマットおよび周期で移動端末から報告させるかを、RRC Connection Setup相当で指定する。移動端末は、ｓｏｕｎｄｉｎｇを送信する代わりに、基地局の指示に従った情報、すなわち、ビーム毎の位相および振幅の情報、あるいは、ビーム毎の位相と振幅との組合せのインデックス情報を通知する。
【０２４５】
上記（iii）の場合、上記のような指定は行わない。あるいは、基地局は、プリコーディング対応の設定が不要であることを、RRC Connection Setup相当で指示する。ステップＳｔ１６０９の送信を行わない。ステップＳｔ１６０９の算出も行わない。したがって、ステップＳｔ１６１１、すなわちプリコーディングありのＵ−ｐｌａｎｅデータ送信は行わない。
【０２４６】
ここで、可逆性を使ってプリコーディングする場合、可逆性は情報の伝送効率に応じて、必要となる性能が異なる。情報の伝送効率は、ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）、対応するｌａｙｅｒ数（同時に同じ周波数で送信する信号のストリーム数）、等に応じて決まる。例えば、基地局が６４ＱＡＭまで且つ符号化率３／４までの方式に対応可能である場合、移動端末が２５６ＱＡＭまで且つ符号化率５／６までの方式に対応可能であっても、移動端末の実際的な方式は６４ＱＡＭまで且つ符号化率３／４までになる。
【０２４７】
基地局は、ステップＳｔ１６０９のｓｏｕｎｄｉｎｇ信号を用いて、プリコーディングウェイトを算出し（ステップＳｔ１６１０）、それ以降、基地局は下りデータを、プリコーディングを実施してから、送信する。
【０２４８】
なお、基地局は、ステップＳｔ１６１０以前にデータを送信する場合、プリコーディングなしでデータを送信する。
【０２４９】
以上のように移動端末のＵＥ−ｃａｐａｂｉｌｉｔｙとして可逆性対応可否情報を、移動端末から基地局に伝送することにより、移動端末および基地局の可逆性対応可否が混在していても、対応可能な伝送効率でプリコーディングを実施できるようになる。特に、周波数帯域毎に可逆性対応可否情報を設けることにより、１台の移動端末において周波数帯域毎に可逆性対応可否が混在していても、対応可能な伝送効率でプリコーディングを実施できるようにできる。
【０２５０】
図１８〜図１９に、周波数帯毎の可逆性対応の可否の設定を、ハンドオーバ時に行う例を説明するシーケンス図を示す。図１８と図１９とは境界線ＢＬの位置で繋がっている。移動先（ハンドオーバ先）で使用可能な周波数帯に対応したｃａｐａｂｉｌｉｔｙのやり取りを行い、伝送効率がより低い方の値までの可逆性を使用するか、あるいは、可逆性を使用しないで伝送路推定するかを、基地局で決定する。決定内容の通知後、Ｕ−ｐｌａｎｅデータの通信を開始する。
【０２５１】
移動端末がMeasurement reportを送信し（ステップＳｔ１７０１）、移動元基地局がMeasurement reportに基づいて、通信品質が或る閾値よりも悪くなったと判断した場合、移動元基地局はHandover Required（ステップＳｔ１７０２）をＳＧＷ（サービングゲートウェイ）に通知する。ＳＧＷではHandover Requiredの内容に応じて、移動先基地局にハンドオーバ要求を通知する（ステップＳｔ１７０３）。ＳＧＷは、移動先基地局からハンドオーバ可能であることの通知を受け取ると（ステップＳｔ１７０４）、その旨を移動元基地局に通知する（ステップＳｔ１７０５）。
【０２５２】
ここで、移動元基地局は、当該移動端末の情報として、移動端末の可逆性の対応可否に関する情報、対応可能なＭＣＳおよびレイヤ数に関する情報を、ＳＧＷに通知する（ステップＳｔ１７０６）。特に、通知する上記情報は、周波数帯毎の情報であることが有効である。ＳＧＷは、通知された情報を、移動先基地局に転送する（ステップＳＴ１７０７）。したがって、移動元基地局が移動先基地局にStatus transferを直接送信すると、設定時間が短くできて有効である。移動先基地局は、可逆性の対応可否、対応可能なＭＣＳおよびレイヤ数等を決定し（ステップＳｔ１７０８）、その結果として使用する周波数帯毎のプリコーディングの対応可否の設定情報を、移動元基地局に通知する（ステップＳｔ１７０９）。
【０２５３】
それ以降のステップＳｔ１７１０〜Ｓｔ１７１５は、図１７の例（周波数帯毎の可逆性対応の可否の設定を、チャネル設定時に行う例）と同じである。
【０２５４】
実施の形態４によれば、例えば次のような構成が提供される。
【０２５５】
移動端末と、移動端末と無線通信可能に接続される基地局と、を備える通信システムが提供される。より具体的には、移動端末は、伝送路の可逆性を利用した伝送路推定である可逆性利用伝送路推定を、周波数帯域毎に行うことか可能に構成されている。移動端末は、可逆性利用伝送路推定を行うことが可能か否かを周波数帯域毎に示す可逆性対応可否情報を、基地局に送信する。基地局は、移動端末の可逆性対応可否情報に基づいて、移動端末と基地局との両方が可逆性利用伝送路推定を行うことが可能な周波数帯域では、可逆性利用伝送路推定を利用して移動端末と通信を行う。
【０２５６】
かかる構成によれば、上記の課題を解決し、上記の効果を得ることができる。
【０２５７】
上記の各実施の形態およびその変形例は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において、各実施の形態およびその変形例を自由に組合せることができる。また各実施の形態およびその変形例の任意の構成要素を適宜変更または省略することができる。
【０２５８】
本発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【０２５９】
２００  通信システム、２０２  移動端末、２０３，８００  基地局。
【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】
2018173646.tif 000029
【国際調査報告】
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