(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チルト角が異なる複数のビームを出力して垂直方向に複数のセルを形成する無線基地局と、前記無線基地局に無線接続するユーザ端末との無線通信方法であって、
前記無線基地局は、前記複数のセルそれぞれの通信量に関する評価指標を取得する工程と、前記複数のセルのうち通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対して割当てるリソース量を、通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルより少なく設定する工程と、を有し、
前記無線基地局は、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルに対してリソースの割当てを行い、且つ、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対してリソースの割当てを行わない時間領域を設け、
前記無線基地局は、前記時間領域において、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルのカバレッジエリアが、前記時間領域以外に形成される前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルのカバレッジエリア方向に拡大するように、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルを形成するビームのチルト角及び／又は垂直面ビーム幅を変化させることを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
前記無線基地局は、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対してリソースを割当てる周波数領域及び／又はリソースを割当てる時間領域を、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルより狭くすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記無線基地局は、前記時間領域において前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルの送信電力を高くすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信方法。
【請求項４】
チルト角が異なる複数のビームを出力して垂直方向に複数のセルを形成する無線基地局と、前記無線基地局に無線接続するユーザ端末との無線通信方法であって、
前記無線基地局は、前記複数のセルそれぞれの通信量に関する評価指標を取得する工程と、前記複数のセルのうち通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルのカバレッジエリアに在圏するユーザ端末の中で、通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対して所定の品質以上で接続可能な所定のユーザ端末を選択する工程と、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対してリソースの割当てを行い、且つ、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルに対してリソースの割当てを行わない時間領域を設け、前記時間領域において前記所定のユーザ端末に対して前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルからリソースの割当てを行う工程と、を有し、
前記無線基地局は、前記時間領域において、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルのカバレッジエリアが前記時間領域以外に形成される前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルのカバレッジエリア方向に拡大するように、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルを形成するビームのチルト角及び／又は垂直面ビーム幅を変化させることを特徴とする無線通信方法。
【請求項５】
垂直方向に複数のセルを形成する無線基地局であって、
チルト角が異なり前記複数のセルを形成する複数のビームを出力するアンテナ部と、
前記複数のセルそれぞれの通信量に関する評価指標を取得する情報取得部と、
前記複数のセルのうち通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対して割当てるリソース量を、通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルより少なく設定する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルに対してリソースの割当てを行い、且つ、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対してリソースの割当てを行わない時間領域を設け、
前記制御部は、前記時間領域において、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルのカバレッジエリアが、前記時間領域以外に形成される前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルのカバレッジエリア方向に拡大するように、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルを形成するビームのチルト角及び／又は垂直面ビーム幅を変化させることを特徴とする無線基地局。
【請求項６】
垂直方向に複数のセルを形成する無線基地局と、前記無線基地局に無線接続するユーザ端末とを備えた無線通信システムであって、
前記無線基地局は、チルト角が異なり前記複数のセルを形成する複数のビームを出力するアンテナ部と、前記複数のセルそれぞれの通信量に関する評価指標を取得する情報取得部と、前記複数のセルのうち通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対して割当てるリソース量を、通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルより少なく設定する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルに対してリソースの割当てを行い、且つ、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対してリソースの割当てを行わない時間領域を設け、
前記制御部は、前記時間領域において、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルのカバレッジエリアが、前記時間領域以外に形成される前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルのカバレッジエリア方向に拡大するように、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルを形成するビームのチルト角及び／又は垂直面ビーム幅を変化させることを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
垂直方向に複数のセルを形成する無線基地局であって、
チルト角が異なり前記複数のセルを形成する複数のビームを出力するアンテナ部と、
前記複数のセルそれぞれの通信量に関する評価指標を取得する情報取得部と、
前記複数のセルのうち通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルのカバレッジエリアに在圏するユーザ端末の中で、通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対して所定の品質以上で接続可能な所定のユーザ端末を選択する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対してリソースの割当てを行い、且つ、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルに対してリソースの割当てを行わない時間領域を設け、前記時間領域において前記所定のユーザ端末に対して前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルからリソースの割当てを行い、
前記制御部は、前記時間領域において、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルのカバレッジエリアが前記時間領域以外に形成される前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルのカバレッジエリア方向に拡大するように、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルを形成するビームのチルト角及び／又は垂直面ビーム幅を変化させることを特徴とする無線基地局。
【請求項８】
垂直方向に複数のセルを形成する無線基地局と、前記無線基地局に無線接続するユーザ端末とを備えた無線通信システムであって、
前記無線基地局は、チルト角が異なり前記複数のセルを形成する複数のビームを出力するアンテナ部と、前記複数のセルそれぞれの通信量に関する評価指標を取得する情報取得部と、前記複数のセルのうち通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルのカバレッジエリアに在圏するユーザ端末の中で、通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対して所定の品質以上で接続可能な所定のユーザ端末を選択する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対してリソースの割当てを行い、且つ、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルに対してリソースの割当てを行わない時間領域を設け、前記時間領域において前記所定のユーザ端末に対して前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルからリソースの割当てを行い、
前記制御部は、前記時間領域において、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルのカバレッジエリアが前記時間領域以外に形成される前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルのカバレッジエリア方向に拡大するように、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルを形成するビームのチルト角及び／又は垂直面ビーム幅を変化させることを特徴とすることを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、次世代移動通信システムに適用可能な無線基地局、無線通信システム及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＭＴＳ（Universal  Mobile  Telecommunications  System）ネットワークにおいては、周波数利用効率の向上、データレートの向上を目的として、ＨＳＤＰＡ（High  Speed  Downlink  Packet  Access）やＨＳＵＰＡ（High  Speed  Uplink  Packet  Access）を採用することにより、Ｗ-ＣＤＭＡ（Wideband  Code  Division  Multiple  Access）をベースとしたシステムの特徴を最大限に引き出すことが行われている。このＵＭＴＳネットワークについては、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long  Term  Evolution）が検討されている。
【０００３】
第３世代のシステムは、概して５ＭＨｚの固定帯域を用いて、下り回線で最大２Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。一方、ＬＴＥ方式のシステムにおいては、１．４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの可変帯域を用いて、下り回線で最大３００Ｍｂｐｓ及び上り回線で７５Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。また、ＵＭＴＳネットワークにおいては、更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継のシステムも検討されている（例えば、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａ））。例えば、ＬＴＥ−Ａにおいては、ＬＴＥ仕様の最大システム帯域である２０ＭＨｚを、１００ＭＨｚ程度まで拡張することが予定されている。
【０００４】
また、ＬＴＥ方式のシステムにおいては、複数のアンテナでデータを送受信し、データレート（周波数利用効率）を向上させる無線通信技術としてＭＩＭＯ(Multi  Input  Multi  Output)システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ＭＩＭＯシステムにおいては、送受信機に複数の送信／受信アンテナを用意し、異なる送信アンテナから同時に異なる送信情報系列を送信する。一方、受信機側では、送信／受信アンテナ間で異なるフェージング変動が生じることを利用して、同時に送信された情報系列を分離して検出することにより、データレート（周波数利用効率）を増大することが可能である。
【０００５】
ところで、近年、無線通信システムにおいて通信容量を確保する技術として、垂直方向のセクタ化（ＶＳＥＣ：Vertical  Sectorization）が注目されている。例えば、アンテナ装置から水平方向に対するビームの角度（チルト角）が異なる複数のビームを出力し、ビームのチルト角を無線基地局の条件に応じて設定することにより、セル毎のスループットを向上することが提案されている（例えば、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】3GPP  TR  25.913“Requirements  for  Evolved  UTRA  and  Evolved  UTRAN”
【非特許文献２】O.N.C.  Yilmaz  et  al.,  “System  level  analysis  of  vertical  sectorization  for  3GPP  LTE”,  Proc.  of  ISWCS,  2009.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＶＳＥＣにおいては、無線基地局の設置条件等により、垂直方向にセクタ化される複数のセルに在圏するユーザ端末数等に差が生じ、セル毎の通信容量に差が生じるおそれがある。各セルに接続されるユーザ端末数が大きく異なる場合、１ユーザ端末に対して割当て可能となるリソースに大きな差が生じ、無線リソースの有効活用が困難となる。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、チルト角が異なる複数のビームを出力して垂直方向にセクタ化するＶＳＥＣにおいて、無線リソースを有効活用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る無線通信方法は、チルト角が異なる複数のビームを出力して垂直方向に複数のセルを形成する無線基地局と、前記無線基地局に無線接続するユーザ端末との無線通信方法であって、前記無線基地局は、前記複数のセルそれぞれの通信量に関する評価指標を取得する工程と、前記複数のセルのうち通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対して割当てるリソース量を、通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルより少なく設定する工程と、を有し、前記無線基地局は、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルに対してリソースの割当てを行い、且つ、前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルに対してリソースの割当てを行わない時間領域を設け、前記無線基地局は、前記時間領域において、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルのカバレッジエリアが、前記時間領域以外に形成される前記通信量に関する評価指標が相対的に小さいセルのカバレッジエリア方向に拡大するように、前記通信量に関する評価指標が相対的に大きいセルを形成するビームのチルト角を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、チルト角が異なる複数のビームを出力して垂直方向にセクタ化するＶＳＥＣにおいて、無線リソースを有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】垂直方向にセクタ化される２セル（内セル及び外セル）を示す図である。
【図２】垂直方向にセクタ化される複数のセル（３セル以上）を示す図である。
【図３】垂直方向にセクタ化される２セル（内セル及び外セル）と、内セルと外セルに在圏するユーザ端末に対するリソース割当てを示す図である。
【図４】垂直方向にセクタ化される複数のセルそれぞれに在圏するユーザ端末に対するリソース割当てを示す図である。
【図５】垂直面ビーム幅を変化させて内セル及び外セルのカバレッジエリアを制御する場合の一例を示す図である。
【図６】送信電力を変化させて内セル及び外セルのカバレッジエリアを制御する場合の一例を示す図である。
【図７】垂直面ビーム幅及び／又は送信電力を変化させて複数のセル（３セル以上）のカバレッジエリアを制御する場合の一例を示す図である。
【図８】内セル及び外セルに在圏するユーザ端末数に基づいて、各セルの電力リソース割当て制御の一例を示す図である。
【図９】複数のセルにそれぞれ在圏するユーザ端末数に基づいて、各セルの電力リソース割当て制御の一例を示す図である。
【図１０】内セル及び外セルに在圏するユーザ端末数に基づいて、各セルのリソース割当て制御の一例を示す図である。
【図１１】内セル及び外セルに在圏するユーザ端末数に基づいて、各セルのリソースを当該セルの電力の増減の制御とともに、アンテナ利得やビーム幅、チルト角をセル毎に時間的に同期して制御する場合の一例を示す図である。
【図１２】複数のセルにそれぞれ在圏するユーザ端末数に基づいて、各セルのリソース割当て制御の一例を示す図である。
【図１３】複数のセルにそれぞれ在圏するユーザ端末数に基づいて、各セルのリソースを当該セルの電力の増減の制御とともに、アンテナ利得やビーム幅、チルト角をセル毎に時間的に同期して制御する場合の一例を示す図である。
【図１４】内セル及び外セルに在圏するユーザ端末数に基づいて、各セルのリソースを当該セルのＯＮ／ＯＦＦの制御とともに、アンテナ利得やビーム幅もしくはチルト角をセル毎に時間的に同期して制御して、一方のセルのカバレッジエリアを拡大する場合の一例を示す図である。
【図１５】複数のセルにそれぞれ在圏するユーザ端末数に基づいて、各セルのリソースを当該セルのＯＮ／ＯＦＦの制御とともに、アンテナ利得やビーム幅もしくはチルト角をセル毎に時間的に同期して制御して、特定のセルのカバレッジエリアを拡大する場合の一例を示す図である。
【図１６】アンテナ装置を構成するアレーアンテナの概念図である。
【図１７】実施の形態に係る無線通信システムのネットワーク構成を示す図である。
【図１８】実施の形態に係る無線基地局の構成を示すブロック図である。
【図１９】実施の形態に係るアンテナ部の構成を示すブロック図である。
【図２０】実施の形態に係る移動局の構成を示すブロック図である。
【図２１】実施の形態に係る無線基地局の他の構成を示すブロック図である。
【図２２】無線基地局における送受信垂直ウェイト乗算部を示すブロック図である。
【図２３】実施の形態に係るアンテナ部の他の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、無線基地局がアンテナを介してチルト角が異なる複数のビームを出力して、垂直方向にセクタ化される複数のセルを形成する場合について説明する。以下の説明では、構成されるセルが２セルの場合と、構成されるセルが３セル以上の場合について示す。垂直方向にセクタ化されるセルが２セルの場合、一方を内セル（Inner-cell）、他方を外セル（Outer-cell）と呼ぶ。なお、本実施の形態において、チルト角とは、水平方向（例えば、地面）に対するビームの角度を指す。また、本実施の形態では、チルト角を変化させた複数のビームによって空間を複数のセクタに区分けすることを便宜的に垂直セクタ化と呼んでいる。なお、本発明者らはＶＳＥＣの制御方法について既に特願２０１１−１７７６０４において提案している。
【００１３】
図１、図２は、１つのアンテナからチルト角が異なる複数のビームを出力して、垂直方向にセクタ化される複数のセルを示している。図１Ａに示すように、チルト角が互いに異なる２つのビームを出力する場合、無線基地局から相対的に近いセル（内セル）と、相対的に遠いセル（外セル）が形成される。内セルを形成するビームのチルト角（Inner  tilt  angle）は、外セルを形成するビームのチルト角（Outer  tilt  angle）より大きくなる。また、図２Ａに示すように、チルト角が異なるビーム数を増やすことにより、垂直セクタ化されるセルの数を増やすことができる。
【００１４】
また、異なる水平方向に対してチルト角が異なるビームを複数出力することにより、垂直方向にセクタ化される複数のセルを異なる水平方向に対して複数形成することができる。例えば、２セル構成では内セル（ここでは、Cell#4〜Cell#6）及び外セル（ここでは、Cell#1〜Cell#3）が複数形成される（図１Ｂ参照）。また、３セル以上の構成では、垂直方向にセクタ化されるセルが複数（ここでは、Cell#1,Cell#K+1,…,Cell#K(N-1)+1の垂直セクタ化グループと、Cell#2,Cell#K+2,…Cell#K(N-1)+2の垂直セクタ化グループ）形成される（図２Ｂ参照）。なお、図２において、Ｎは垂直セクタ数、Ｋは水平セクタ数を示す。
【００１５】
無線基地局から出力する複数のビームは、１つのアンテナから出力することもできるし、複数のアンテナからそれぞれビームを出力することも可能である。なお、以下の説明では、１つのアンテナから複数のビームを出力する場合を示すが、本実施の形態では、２つ以上の複数のアンテナからチルト角が異なるビームをそれぞれ出力してもよい。
【００１６】
図１、図２に示すように、垂直方向にセクタ化される複数セルを形成すると共に、各セルを形成するビームのチルト角を無線基地局の状態に応じて適宜設定することにより、セルのスループットを向上することが可能となる。しかし、ＶＳＥＣにおいて複数のセルのチルト角を制御する場合であっても、無線基地局の設置条件等により、各セルにそれぞれ在圏するユーザ端末の数（あるいは、アクティブなユーザ数）が大きく異なり、各セルの通信容量の差が大きくなる場合が考えられる。その結果、各セルに在圏するそれぞれのユーザ端末に対して、均一にリソースの割当てを行うことができず、無線リソースの有効活用が図れない（通信速度が遅くなる）おそれがある。
【００１７】
例えば、図３に示すように、内セルに接続するユーザ端末数と外セルに接続するユーザ端末数の割合（ユーザ端末の接続割合）が異なる場合、内セルと外セルにおいて、１ユーザ端末に対してそれぞれ割当て可能となるリソースに差が生じる。図３では、内セルのカバレッジエリアに在圏するユーザ端末数が２（接続割合は２／１０）、外セルのカバレッジエリアに在圏するユーザ端末数が８（接続割合は８／１０）となっている。
【００１８】
内セルと外セルでそれぞれユーザ端末に対して割当て可能なリソース量が同じである場合、内セルに在圏する１ユーザ端末に割当て可能なリソース数は、外セルに在圏する１ユーザ端末に割当て可能なリソース数より大きくなる。この場合、内セルのユーザ端末へ割当てるためのリソースが余り、外セルのユーザ端末へ割当てるリソースが足りなくなることも想定される。その結果、内セルと外セルにおいて、無線リソースの有効活用が困難となる。
【００１９】
同様に、図４に示すように、構成されるセルが３セルかそれ以上の場合についても、各セルに接続するユーザ端末数の割合（ユーザ端末の接続割合）が異なる場合、１ユーザ端末に対してそれぞれ割当て可能となるリソースに差が生じ、セル間でリソースの差が生じ、無線リソースの有効活用が困難となる。図４では、最も内側のセル（Cell#K(N-1)+1）のカバレッジエリアに在圏するユーザ端末数が１（接続割合は１／Ｍ）、外側から２番目のセル（Cell#K+1）のカバレッジエリアに在圏するユーザ端末数が４（接続割合は４／Ｍ）、最も外側のセル（Cell#1）のカバレッジエリアに在圏するユーザ端末数が２（接続割合は２／Ｍ）となっている。この場合、最も内側のセル（#K(N-1)+1）へ割当てるためのリソースが余り、セル（Cell#K+1）のユーザ端末へ割当てるリソースが足りなくなるおそれがある。なお、図４において、Ｎは垂直セクタ数、Ｋは水平セクタ数、Ｍは各水平セクタあたりの総ユーザ端末数を示す。
【００２０】
そこで、本発明者は、ＶＳＥＣにおいて、複数のセルそれぞれの通信容量（例えば、各セルに在圏するユーザ端末数やアクティブなユーザ数、あるいは、これらの統計値）に基づいて、アンテナ利得やビーム幅をセル毎に変化させてカバレッジエリアを制御すること、又は各セルに対するリソースを当該セルの電力の増減の制御あるいはＯＮ／ＯＦＦの制御とともに、アンテナ利得やビーム幅もしくはチルト角をセル毎に同期して制御することにより、無線リソースの有効活用を図ることができることを着想した。
【００２１】
以下に、チルト角が異なる複数のビームを出力して複数のセルで垂直セクタ化する際に、各セルのカバレッジエリアを制御する方法やリソース割当てを制御する方法について具体的に説明する。なお、以下の説明では、２セル構成において内セルのカバレッジエリアに在圏するユーザ端末の数が、外セルのカバレッジエリアに在圏するユーザ端末の数より少ない場合を一例として詳述するが、本実施の形態はこれに限られない。
【００２２】
また、以下の説明では、各セルそれぞれの通信容量に基づいて、各セルのカバレッジエリア制御やリソース割当て制御を行う場合の一例として、各セルに在圏するユーザ端末数を評価指標とする場合を例に挙げて説明するが、本実施の形態はこれに限られない。各セルのアクティブなユーザ数や各セルで消費するリソース消費量、各セルのスループット、これらを統計的に計算処理した統計値、これらを設計値に基づき数値計算した値、あるいは過去の統計量やシステムのシミュレーションにより予測した値等を評価指標として、各セルのカバレッジエリア制御やリソース割当て制御を行うことも可能である。
【００２３】
（カバレッジエリアの制御）
各セルにそれぞれ在圏するユーザ端末数に基づいて、各セルのカバレッジエリアをそれぞれ制御する場合、まず無線基地局は、各セルにそれぞれ在圏するユーザ端末数に関する情報を取得する。この情報から各セルへのユーザ端末の接続割合（当該セルに接続しているユーザ端末数／すべてのセルのユーザ端末数の合計）のデータに変換する。各セルに在圏するユーザ端末数に関する情報は、例えば、ネットワーク側から出力されるシステム情報から取得することができる。
【００２４】
また、各セルと接続して無線通信を行うユーザ端末数を実際にカウントする以外にも様々な方法で各セルに接続されるユーザ端末数を取得することができる。例えば、ユーザ端末が各セルが形成されるエリアにおいて一様に分布すると仮定して、各セルに在圏するユーザ端末数を算出することができる。この場合、各セルにそれぞれ接続されるユーザ端末数はセルの面積に依存して算出されることとなる。
【００２５】
また、ユーザ端末数に関する情報として、ユーザ端末数を統計的に計算処理した統計値、ユーザ端末数を無線基地局の設計条件（例えば、各セルが形成される場所等）等を考慮して算出した値、あるいはユーザ端末数を過去の統計量やシステムのシミュレーションにより予測した値等を適用してもよい。無線基地局の設置条件としては、無線基地局を設置する位置（高さ、場所等）、各セルが形成される場所等の周辺環境等に相当する。
【００２６】
無線基地局は、取得した各セルのユーザ端末の接続割合の情報に基づいて、各セルへのユーザ端末の接続割合の差が小さくなるように、各セルのカバレッジエリア条件（例えば、カバレッジエリアサイズ）を設定する。例えば、あるセルのユーザ端末の接続割合が、全セルのユーザ端末の接続割合の平均値（つまり、全セル数の逆数、２セル構成では１／２）より低ければカバレッジサイズを大きくする条件を設定し、あるセルのユーザ端末の接続割合が、全セルのユーザ端末の接続割合の平均値（つまり、全セル数の逆数、２セル構成では１／２）より高ければカバレッジサイズを小さくする条件を設定する。
【００２７】
そして、カバレッジエリア条件に基づいて、各セルをそれぞれ形成するビーム条件（例えば、各セルのチルト角、各セルの送信電力、各セルのアンテナ利得、各セルの垂直面ビーム幅（ＨＰＢＷ：half-power  bandwidth））を決定し、各セルのカバレッジエリアのサイズや位置をユーザ端末の接続割合に応じて変化させる。以下に、各セルの垂直面ビーム幅と各セルの送信電力を制御する場合について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、ユーザ端末の接続割合が、全セルのユーザ端末の接続割合の平均値（つまり、全セル数の逆数、２セル構成では１／２）より低いセルを「ユーザ端末の接続割合が少ないセル」とし、全セルのユーザ端末の接続割合の平均値（つまり、全セル数の逆数、２セル構成では１／２）より低いセルを「ユーザ端末の接続割合が多いセル」と定義する。
【００２８】
＜垂直面ビーム幅の制御＞
垂直面ビーム幅を変化させて各セルのカバレッジエリアを制御する場合、無線基地局は、ユーザ端末の接続割合が多いセルの垂直面ビーム幅をユーザ端末の接続割合に応じて狭くし、ユーザ端末の接続割合が少ないセルの垂直面ビーム幅をユーザ端末の接続割合に応じて広くする（図５参照）。具体的には、無線基地局は、各セルのユーザ端末の接続割合に基づいて、各セルをそれぞれ形成するビームの垂直面ビーム幅のオフセット（Offset）値をセル毎に決定する。そして、決定したオフセット値に基づいてアンテナ部に適用するウエイト（位相及び振幅）を生成し、送信信号にウェイトを乗算することにより出力するビームの垂直面ビーム幅を変化させる。
【００２９】
このように、ユーザ端末の接続割合が多いセルのカバレッジエリアをユーザ端末の接続割合に応じて縮小し、ユーザ端末の接続割合が少ないセルのカバレッジエリアをユーザ端末の接続割合に応じて拡大することにより、各セルのユーザ端末の接続割合の差が小さくなる。つまり、各セルに在圏するユーザ端末の数を概略同等とすることができる。
【００３０】
図５では、一例として、２セル構成での制御例を示しており、内セルの垂直面ビーム幅をユーザ端末の接続割合に応じて広くすると共に、外セルの垂直面ビーム幅をユーザ端末の接続割合に応じて狭くすることにより、外セルに接続されるユーザ端末を内セルに接続する場合を示している。このように、各セルのユーザ端末の接続割合に基づいて、各セルの垂直面ビーム幅を制御することにより、ユーザ端末の接続割合がセル間で均一となり、各セルに在圏するユーザ端末に対してリソースを均一に割当てることができる。その結果、無線リソースをユーザ端末間で偏りなく使用することが可能となる。
【００３１】
また、無線基地局は、各セルのカバレッジエリアを変化させた後に、所定期間経過後に各セルに在圏するユーザ端末数の情報を再度取得して、上記と同様に各セルの垂直面ビーム幅を変化させることによりカバレッジエリアを再設定する処理を繰り返し行うことができる。セルのカバレッジエリアの設定処理を繰り返し行うことにより、各セル間のユーザ端末数の差をより小さくし、無線リソースがユーザ端末間で偏りなく活用されるよう最適化を図ることができる。あるいはアクティブなユーザをリアルタイムにカウントし、それに応じて無線リソースがユーザ端末間で偏りなく活用されるよう最適化を図ることもできる。
【００３２】
なお、垂直面ビーム幅のオフセット値は、様々なオフセット量の組み合わせをデータベース化しておき、各セルのユーザ端末の接続割合に応じて所定のオフセット値を決定することができる。オフセット量が規定されるデータベースは、他の無線基地局で既に得られている情報や、シミュレーションに基づいて算出された値に基づいて作成することができる。
【００３３】
また、本実施の形態において、無線基地局は、垂直面ビーム幅だけでなく水平面ビーム幅を変化させてセルのカバレッジエリアを制御してもよい。この場合、アンテナ素子として垂直方向のアレーと水平方向のアレーを設け、送信信号に対して垂直方向のウェイトと水平方向のウェイトを乗算すればよい。
【００３４】
＜電力オフセット制御＞
送信電力（Power）を変化させて各セルのカバレッジエリアを制御する場合、無線基地局は、ユーザ端末の接続割合が多いセルの送信電力をユーザ端末の接続割合に応じて低くし、ユーザ端末の接続割合が少ないセルの送信電力をユーザ端末の接続割合に応じて高くする（図６参照）。具体的には、無線基地局は、各セルのユーザ端末の接続割合に基づいて、各セルに対する送信電力のオフセット値を決定する。そして、決定したオフセット値に基づいて各ビームへの入力信号を変化させる。
【００３５】
図６では、一例として、２セル構成での制御例を示しており、内セルの送信電力をユーザ端末の接続割合に応じて高くすると共に、外セルの送信電力をユーザ端末の接続割合に応じて低くすることにより、外セルに接続されるユーザ端末を内セルに接続する場合を示している。このように、各セルのユーザ端末の接続割合に基づいて、各セルの送信電力を制御することにより、ユーザ端末の接続割合がセル間で均一となり、各セルに在圏するユーザ端末に対してリソースを均一に割当てることができる。その結果、無線リソースをユーザ端末間で偏りなく使用することが可能となる。
【００３６】
また、無線基地局は、各セルのカバレッジエリアを変化させた後に、所定期間経過後に各セルに在圏するユーザ端末数の情報を再度取得して、上記と同様に各セルの送信電力を変化させることができる。カバレッジエリアを再設定する処理を繰り返し行うことにより、各セル間のユーザ端末数の差をより小さくし、無線リソースがユーザ端末間で偏りなく活用されるよう最適化を図ることができる。あるいはアクティブなユーザをリアルタイムにカウントし、それに応じて無線リソースがユーザ端末間で偏りなく活用されるよう最適化を図ることもできる。
【００３７】
なお、送信電力のオフセット値は、様々なオフセット量の組み合わせをデータベース化しておき、各セルのユーザ端末の接続割合に応じて所定のオフセット値を決定することができる。オフセット量が規定されるデータベースは、他の無線基地局で既に得られている情報や、シミュレーションに基づいて算出された値に基づいて作成することができる。
【００３８】
上記図５、図６に示したように、各セルのユーザ端末の接続割合に基づいて、各セルの垂直面ビーム幅及び／又は送信電力をそれぞれ制御することにより、各セルのユーザ端末の接続割合の差を小さくして、無線リソースの効率化を図ることができる。
【００３９】
なお、垂直セクタ化されるセルが３セル以上の場合にも、２セルの場合と同様に各セルのユーザ端末の接続割合に基づいて、各セルの垂直面ビーム幅及び／又は送信電力をそれぞれ制御することができる。図７に垂直セクタ数がＮ、水平セクタ数がＫの場合（例えば、図２Ｂの場合）の制御例を示す。図７では、ユーザ端末の接続割合が少ないセル（#K(N-1)+1と#1）のカバレッジエリアが拡大するように垂直面ビーム幅及び／又は送信電力を制御し、ユーザ端末の接続割合が多いセル（Cell#K+1）のカバレッジエリアが縮小するように垂直面ビーム幅及び／又は送信電力を制御する。これにより、各セルのユーザ端末の接続割合の差を小さくして、無線リソースの効率化を図ることができる。
【００４０】
続いて、各セルのユーザ端末の接続割合に基づいて、各セルに対するリソース割当てを制御する方法について説明する。
【００４１】
（リソース割当て制御）
各セルにそれぞれ在圏するユーザ端末数に基づいて、各セルのリソースの割当てを制御する場合、まず無線基地局は、各セルにそれぞれ在圏するユーザ端末数に関する情報を取得する。この情報から各セルへのユーザ端末の接続割合（当該セルに接続しているユーザ端末数／すべてのセルのユーザ端末数の合計）のデータに変換する。ユーザ端末の接続割合に関する情報は、上述したように様々な方法で取得することができる。
【００４２】
無線基地局は、取得したユーザ端末の接続割合の情報に応じて、各セルに割当てる（電力）リソース量を変化させる。具体的には、ユーザ端末の接続割合が少ないセルに対してユーザ端末の接続割合に応じて割当てる（電力）リソース量を少なく設定する。ユーザ端末の接続割合が多いセルに対してユーザ端末の接続割合に応じて割当てる（電力）リソース量を多く設定する。無線基地局は、各セルに割当てる（電力）リソース量の条件に基づいて、各セルをそれぞれ形成するビームを出力すると共に、各セルにそれぞれ在圏するユーザ端末にリソースの割当てを行う。
【００４３】
図８は、一例として、２セル構成での制御例を示しており、無線基地局が、ユーザ端末の接続割合の少ないセルに対して割当てる（電力）リソース量を少なくし、ユーザ端末の接続割合の多いセルに対して割当てる（電力）リソース量を多く設定する場合を示している。これにより、ユーザ端末の接続割合に応じて各セルにおける（電力）リソース量が決定されるため、各セルにおける１ユーザ端末あたりに割り当てられる（電力）リソース量を同等に制御できる。これにより無線リソースがユーザ端末間で偏りなく活用されるよう最適化を図ることができる。
【００４４】
また、図９に示すように、垂直セクタ化されるセルが３セル以上の場合も、ユーザ端末の接続割合に応じて、各セルに割当てる（電力）リソース量を制御することができる。図９では、ユーザ端末の接続割合に比例して各セルに割当てる（電力）リソース量を制御する場合（Cell#K(N-1)+1に１×Ｋ／Ｍ、Cell#K+1に４×Ｋ／Ｍ、Cell#1に２×Ｋ／Ｍを割当てる場合）を示している。
【００４５】
上記では、（電力）リソース量を割当てるにあたり、ユーザ端末の接続割合に応じて電力の割当てを変える例を示したが、これに限られない。他にも、周波数帯域を分割してユーザ端末の接続割合に応じてリソースを割当てる、もしくは時間を分割してユーザ端末の接続割合に応じたリソースを割当てる、あるいはこれらを組み合わせてユーザ端末の接続割合に応じたリソースを割当てることで、無線リソースがユーザ端末間で偏りなく活用されるよう最適化を図ることもできる。
【００４６】
図１０は、一例として、２セル構成での制御例を示しており、ユーザ端末の接続割合が少ないセルと接続割合が多いセルに対するリソース割当て制御の一例を示している。図１０Ａは、リソース割当て制御前の状態を示している。図１０Ｂは、周波数領域において割当てを制御する場合（周波数割当て制御）を示している。この場合、ユーザ端末の接続割合が少ないセル（図１０では内セル）に対してユーザ端末の接続割合に応じて、リソース割当て制御前よりも狭い周波数領域に限定してリソースを割当てる。一方で、接続割合が多いセル（図１０では外セル）に対してはユーザ端末の接続割合に応じて、リソース割当て制御前よりも広い周波数領域を利用してリソースの割当てを行う。
【００４７】
図１０Ｃは、時間領域において割当てを制御する場合を示している。この場合、ユーザ端末の接続割合が少ないセル（図１０では内セル）に対してユーザ端末の接続割合に応じて、リソース割当て制御前よりも割当てを行う時間領域をリソース割当て制御前よりも少なくする。一方で、ユーザ端末の接続割合が多いセル（図１０では外セル）に対してユーザ端末の接続割合に応じてリソースの割当てを行う時間領域をリソース割当て制御前よりも多くする（時間割当て制御）。
【００４８】
具体的には、図１０Ｃ、図１１に示すように、ユーザ端末の接続割合が多いセル（図１０、図１１では外セル）に対してリソースの割当てを行うと共に、ユーザ端末の接続割合が少ないセル（図１０、図１１では内セル）に対してリソースの割当てを行わない時間領域ｔ１を周期的に設ける。また、当該時間領域ｔ１においてユーザ端末の接続割合が多いセルの送信電力を相対的に高くすることが好ましい。
【００４９】
例えば、図１１に示すように、内セルにユーザ端末（UE#1,UE#2）が在圏し、外セルにユーザ端末（UE#3〜UE#10）が在圏している場合、時間領域ｔ１において、ユーザ端末の接続割合が多いセル（図１１では外セル）に選択的にリソースを割当てると共に電力を高くする。これにより、時間領域ｔ１において、ユーザ端末の接続割合が少ないセルからユーザ端末の接続割合が多いセルへの干渉を抑制すると共に、ユーザ端末の接続割合が多いセルに対してより多くのリソースを割当てることが可能となる。また、無線基地局は、内セルからの干渉の影響を受けない時間領域ｔ１において、セル端にいるユーザ端末（図１１ではUE#3）にリソースの割当てを行うことが好ましい。
【００５０】
また、垂直セクタ化されるセルが３セル以上の場合も、ユーザ端末の接続割合に応じて、周波数割当て制御、時間割当て制御を行うことができる。図１２では、ユーザ端末の接続割合に応じて、周波数割当て制御、時間割当て制御を行う場合（Cell#K(N-1)+1に１×Ｋ／Ｍ、Cell#K+1に４×Ｋ／Ｍ、Cell#1に２×Ｋ／Ｍを割当てる場合）を示している。図１２における、時間割当て制御においては、Cell#K+1及びCell#1にリソース割当てを行わず、Cell#K(N-1)+1に選択的にリソース割当てを行う時間領域ｔ１を設ける。
【００５１】
また、ユーザ端末の接続割合が多いセルに対して選択的にリソースの割当てを行う時間領域ｔ１では、ユーザ端末の接続割合が少ないセルのリソース割り当てが行われない。そのため、時間領域ｔ１において、ユーザ端末の接続割合が多いセルのカバレッジエリアを接続割合が少ないセルのカバレッジエリアに重なるようにセルのチルト角及び／又は垂直面ビーム幅及び／又はアンテナ利得等を変化させることもできる（図１１参照）。
【００５２】
この場合、ユーザ端末の接続割合が多いセル（図１１では外セル）のカバレッジエリアが、時間領域ｔ１以外の時間領域ｔ２に形成される他セル（図１１ではユーザ端末の接続割合が少ない内セル）のカバレッジエリア方向に拡大するように制御する。具体的には、無線基地局装置は、ユーザ端末の接続割合が多いセルを形成するビームのチルト角及び／又は垂直面ビーム幅及び／又はアンテナ利得等を変化させる（例えば、２セル構成の場合、外セルのチルト角を大きくする）。これにより、ビームを変えたセルに隣接する他のセルに対する干渉を低減することができる。また、接続割合が多いセルのセル端に位置し、ユーザ端末の接続割合が少ないセルに近い位置に在圏するユーザ端末（図１１ではUE#3）に対する通信品質を向上することが可能となる。
【００５３】
また、図１３に示すように垂直セクタ化されるセルが３セル以上の場合も、時間領域ｔ１において、ユーザ端末の接続割合が多いセルのカバレッジエリアを接続割合が少ないセルのカバレッジエリアに重なるように変化させることができる。図１３では、ユーザ端末の接続割合が多いセル（Cell#K+1）に選択的にリソース割当てを行う時間領域ｔ１において、Cell#K(N-1)+1のカバレッジエリアがCell#1のカバレッジエリア方向に拡大するように制御する。このとき、セル端にいるユーザ端末（図１３ではUE#M-2）は、Cell#1からの影響を受けないため、当該ユーザ端末にリソースの割当てを行うことが好ましい。
【００５４】
＜Ｒａｎｇｅ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ＞
また、本実施の形態では、各セルのユーザ端末の接続割合に基づいて、リソースの割当てを制御すると共に、カバレッジエリアを拡大することにより、各セルのユーザ端末の接続割合の差を小さくする制御を行うことができる。図１４は、無線基地局が、ユーザ端末の接続割合が少ないセル（図１４では内セル）に対して選択的にリソースの割当てを行う時間領域ｔ３を設けると共に、当該時間領域ｔ３にユーザ端末の接続割合が少ないセルのカバレッジエリアを拡大する（Range  Expansion）場合を示している。
【００５５】
無線基地局は、各セルのユーザ端末の接続割合に関する情報を取得する。また、無線基地局は、ユーザ端末の接続割合が高いセル（一例として、２セル構成の図１４における外セル）のカバレッジエリアに在圏するユーザ端末の中（UE#3〜#10）で、ユーザ端末の接続割合が小さいセル（一例として、２セル構成の図１４における内セル）に対して所定の品質以上で接続可能な所定のユーザ端末（図１４では、UE#3〜#5）を選択する。
【００５６】
また、無線基地局は、ユーザ端末の接続割合が小さいセルに対してリソースの割当てを行うと共に、ユーザ端末の接続割合が多いセルに対してリソースの割当てを行わない時間領域ｔ３を周期的に設ける。さらに、無線基地局は、当該時間領域ｔ３において所定のユーザ端末（UE#3〜#5）に対してユーザ端末の接続割合が少ないセルと接続させて、ユーザ端末の接続割合が少ないセルからリソースの割当てを行う。このように、リソースの割当てを制御すると共に、ユーザ端末の接続割合が少ないセルのカバレッジエリアを拡大することにより、所定のユーザ端末（UE#3〜#5）に対してユーザ端末の接続割合が多いセルからの干渉の影響を低減すると共に、各セルに在圏するユーザ端末に対してリソースの割当てを均一に行うことができる。
【００５７】
また、ユーザ端末の接続割合が少ないセルに対して選択的にリソースの割当てを行う時間領域ｔ３において、ユーザ端末の接続割合が少ないセルのカバレッジエリアを変化させてもよい。例えば、ユーザ端末の接続割合が少ないセルに対して選択的にリソースの割当てを行う時間領域において、ユーザ端末の接続割合が少ないセルのカバレッジエリアが当該時間領域ｔ３以外の時間領域ｔ４に形成されるユーザ端末の接続割合が多いセルのカバレッジエリア方向に拡大するように、ユーザ端末の接続割合が少ないセルを形成するビームのチルト角及び／又は垂直面ビーム幅を変化させることができる。
【００５８】
この場合、ユーザ端末の接続割合が少ないセルに選択的にリソースを割当てる時間領域ｔ３において、ユーザ端末の接続割合が少ないセルに隣接する他のセルに対する干渉を低減すると共に、所定のユーザ端末（UE#3〜#5）に対する通信品質を向上することが可能となる。また、各セルに在圏するユーザ端末に対してリソースをより均一に割当てることが可能となり、無線リソースを有効に使用することが可能となる。
【００５９】
また、図１５に示すように垂直セクタ化されるセルが３セル以上の場合も、ユーザ端末の接続割合が少ないセルのカバレッジエリアを拡大する（Range  Expansion）際に、上記時間領域ｔ３を周期的に設けることができる。図１５では、ユーザ端末の接続割合が少ないセル（Cell#K(N-1)+1,Cell#1）に選択的にリソース割当てを行う時間領域ｔ３を設け、当該時間領域ｔ３においてカバレッジエリアを拡大する（Range  Expansion）場合を示している。具体的には、無線基地局は、時間領域ｔ３において所定のユーザ端末（UE#2）とユーザ端末の接続割合が少ないセル（Cell#K(N-1)+1）を接続させ、ユーザ端末（UE#M-2）とCell#1を接続させて、リソースの割当てを行う。また、時間領域ｔ３において、ユーザ端末の接続割合が少ないセル（図１５では、Cell#K(N-1)+1,Cell#1）のカバレッジエリアを、当該時間領域ｔ３以外の時間領域ｔ４に形成されるユーザ端末の接続割合が多いセル（図１５では、Cell#K+1）のカバレッジエリア方向に拡大するように制御することができる。
【００６０】
（アンテナ）
本実施の形態に係る無線通信システムは、上述したように、垂直セクタ化された複数ビームを形成可能な無線基地局と、この無線基地局が形成するセルにおいて無線接続するユーザ端末とを有する。無線基地局は、複数のビームを出力して複数のセルに垂直セクタ化するアンテナを有している。このようなアンテナの一例として、複数のアンテナ素子から構成されるアレーアンテナが挙げられる。
【００６１】
図１６Ａは、アレーアンテナの概念図である。図１６Ａに示すように、アレーアンテナ１０は、一方向に１列に配列された複数のアンテナ素子１１から構成されている。図１６Ａには１６個のアンテナ素子１１が例示されている。本実施の形態では、アレーアンテナ１０は、垂直偏波アンテナ１０ａと水平偏波アンテナ１０ｂとを組み合わせた偏波アンテナで構成される。ただし、本実施の形態に係る無線基地局が適用可能なアンテナは、このアンテナ構成に限定されない。また、水平垂直偏波だけでなく±45度偏波のアンテナ素子でもよいし、それらを傾けたアンテナ素子で構成されるアレーアンテナでもよい。
【００６２】
図１６Ｂは垂直偏波アンテナ１０ａを単独で示した概念図であり、図１６Ｃは水平偏波アンテナ１０ｂを単独で示した概念図である。偏波アンテナが適用される場合、個々のアンテナ素子１１は、それぞれ垂直偏波素子１１Ｖと水平偏波素子１１Ｈのセットで構成される。
【００６３】
また、無線基地局は、上記複数のアンテナ素子から構成されるアレーアンテナを用いて、複数の通信タイプを提供することが可能となる。以下に、無線基地局が適用可能な複数の通信タイプの一例として、第１の通信タイプ〜第３の通信タイプについて説明する。
【００６４】
第１の通信タイプは、アレーアンテナ１０を構成するアンテナ素子１１の全体で１つのグループＡを形成することによって、アンテナ全体で１つのアンテナブランチを構成するタイプである。第２の通信タイプは、アレーアンテナ１０を上下に２分割する２つのグループＢ１，Ｂ２を形成することによって、アンテナ全体で２つのアンテナブランチを構成するタイプである。第３の通信タイプは、アレーアンテナ１０を上下に４分割する４つのグループＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を形成することによって、４つのアンテナブランチを構成するタイプである。
【００６５】
第１の通信タイプ〜第３の通信タイプの中では、第１の通信タイプが１ブランチを構成するアンテナ長が最も長い（アンテナ素子数が最も多い）。アンテナブランチ数が増えるのに従って１ブランチ当たりのアンテナ長が短くなる（アンテナ素子数が少なくなる）。一般的に、アレーアンテナによってビーム形成する場合、１ブランチ当たりのアンテナ素子数が多くなるのに従って、アンテナ利得が増大し、かつビーム幅を小さくできる。したがって、第１の通信タイプは、アンテナ全体を１アンテナブランチで構成するので、アンテナ利得が最大となり、セルエッジに向けたシャープなビームを形成できる。
【００６６】
第２の通信タイプは、１ブランチ当たりのアンテナ素子数が半分であるので、第１の通信タイプに比べて、アンテナ利得が減少し、かつビーム幅が大きくなる。第３の通信タイプは、１ブランチ当たりのアンテナ素子数が第２の通信タイプからさらに１／２に減少するので、第２の通信タイプに比べて、アンテナ利得が減少し、かつビーム幅が大きくなる。
【００６７】
なお、本実施の形態は、上記第１の通信タイプ〜第３の通信タイプに限定されず、アレーアンテナ１０を構成するアンテナ素子１１の垂直方向の分割数に応じて適宜任意の数の通信タイプを設定可能である。また、最大ブランチ数はアンテナ素子１１に応じて適宜選択可能である。また、本実施の形態の無線通信システムは、ウェイトによってアレーアンテナ１０のブランチ構成を切り替えることができる。
【００６８】
（無線通信システム）
以下、上述した実施の形態に係る無線通信システムについて、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００６９】
図１７を参照しながら、本実施の形態に係るユーザ端末（以下、「移動局１００」という）及び無線基地局（ｅＮｏｄｅＢ）２００を有する無線通信システム１について説明する。図１７は、本発明の一実施の形態に係る移動局１００及び無線基地局２００を有する無線通信システム１の構成を説明するための図である。なお、図１７に示す無線通信システム１は、例えば、ＬＴＥシステム又はＳＵＰＥＲ  ３Ｇが包含されるシステムである。また、この移動通信システム１は、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良いし、４Ｇと呼ばれても良い。
【００７０】
図１７に示すように、無線通信システム１は、無線基地局２００と、この無線基地局２００と通信する複数の移動局１００（１００１、１００２、１００３、・・・１００ｎ、ｎはｎ＞０の整数）とを含んで構成されている。無線基地局２００は、上位局装置３００と接続され、この上位局装置３００は、コアネットワーク４００と接続される。移動局１００は、セル５００において無線基地局２００と通信を行っている。なお、上位局装置３００には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。
【００７１】
各移動局（１００１、１００２、１００３、・・・１００ｎ）は、同一の構成、機能、状態を有するので、以下においては、特段の断りがない限り移動局１００として説明を進める。また、説明の便宜上、無線基地局２００と無線通信するのは移動局１００であるものとして説明するが、より一般的には移動端末装置も固定端末装置も含むユーザ装置（ＵＥ：User  Equipment）でよい。
【００７２】
無線通信システム１においては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
【００７３】
ここで、ＬＴＥ／ＬＴＥ-Ａシステムにおける通信チャネルについて説明する。下りリンクについては、各移動局１００で共有されるＰＤＳＣＨと、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ）とが用いられる。このＰＤＳＣＨにより、ユーザデータ、すなわち、通常のデータ信号が伝送される。送信データは、このユーザデータに含まれる。なお、無線基地局２００で移動局１００に割り当てたコンポーネントキャリア（ＣＣ）やスケジューリング情報は、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルにより移動局１００に通知される。
【００７４】
上りリンクについては、各移動局１００で共有して使用されるＰＵＳＣＨと、上りリンクの制御チャネルであるＰＵＣＣＨとが用いられる。このＰＵＳＣＨにより、ユーザデータが伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Channel  Quality  Indicator）等が伝送される。
【００７５】
図１８は、本実施の形態に係る無線基地局２００の構成を示すブロック図である。図１９は、アンテナ部２３０の構成を示すブロック図である。図２０は、本実施の形態に係る移動局１００の構成を示すブロック図である。なお、図１８〜図２０に示す無線基地局２００、アンテナ部２３０及び移動局１００の構成は、本発明を説明するために簡略化したものであり、それぞれ通常の無線基地局、アンテナ部及び移動局が有する構成は備えているものとする。
【００７６】
図１８に示す無線基地局２００は、一例として、２セル構成における、第１のセル（例えば、内セル）における無線通信を制御するセル制御部＃１（以下、「第１セル制御部」と記す）と、第２のセル（例えば、外セル）における無線通信を制御するセル制御部＃２（以下、「第２セル制御部」と記す）と、各セルを形成するビームを出力するアンテナ部２３０を有している。上述したように本実施の形態に係る無線基地局２００は、２セル構成に限られず、３セル以上の構成とすることも可能である。３セル以上の構成の場合、第１セル制御部、第２セル制御部に加えて第３セル制御部、・・・・と制御部を追加できるものとする。なお、図１８に示す無線基地局２００は、上述したように、各セルの垂直面ビーム幅を制御する無線基地局を示している。
【００７７】
まず、垂直面ビーム幅の制御方法について説明する。無線基地局２００は、各セルそれぞれの通信容量（例えば、各セルのユーザ端末の接続割合）に関する情報を取得する通信容量情報取得部２３１を有している。通信容量情報取得部２３１は、例えば、上位局装置等から通知されるシステム情報等に基づいて、各セルにそれぞれ在圏するユーザ端末数に関する情報を取得することができる。
【００７８】
具体的に、通信容量情報取得部２３１は、各セルにそれぞれ在圏するユーザ端末数に関する情報を取得した後、取得した情報から各セルへのユーザ端末の接続割合のデータに変換する。なお、通信容量情報取得部２３１は、各セルと接続して無線通信を行うユーザ端末数を実際にカウントする以外にも様々な方法で各セルに接続されるユーザ端末数を取得することができる。例えば、ユーザ端末が各セルが形成されるエリアにおいて一様に分布すると仮定して、各セルに在圏するユーザ端末数を算出することができる。また、ユーザ端末数に関する情報として、ユーザ端末数を統計的に計算処理した統計値、ユーザ端末数を無線基地局の設計条件（例えば、各セルが形成される場所等）等を考慮して算出した値、あるいはユーザ端末数を過去の統計量やシステムのシミュレーションにより予測した値等を適用してもよい。
【００７９】
オフセット量決定部２３２は、通信容量情報取得部２３１で取得した情報に基づいて、内セルと外セルをそれぞれ形成するビームの垂直面ビーム幅を変化させるためのオフセット値を決定する。具体的に、オフセット量決定部２３２は、各セルのユーザ端末の接続割合に基づいて、各セルをそれぞれ形成するビームの垂直面ビーム幅及び／又は送信電力のオフセット値をセル毎に決定し、決定したオフセット値を垂直ウェイト生成部２３３に出力する。
【００８０】
また、オフセット量決定部２３２は、様々なオフセット量の組み合わせをデータベース化しておき、各セルのユーザ端末の接続割合に応じて所定のオフセット値を決定することができる。オフセット量が規定されるデータベースは、他の無線基地局で既に得られている情報や、シミュレーションに基づいて算出された値に基づいて作成することができる。
【００８１】
垂直ウェイト生成部２３３は、オフセット量決定部２３２で決定されたオフセット値に基づいて、アンテナ部２３０で適用する垂直方向のウェイト（位相及び振幅）を生成する。垂直ウェイト生成部２３３で生成された垂直方向のウェイトはアンテナ部２３０に出力され、アンテナ部２３０において送信信号にウェイトが乗算されることにより、アンテナ部２３０から出力されるビームの垂直面ビーム幅が制御される。
【００８２】
なお、送信電力を制御する場合も、通信容量情報取得部２３１で取得した情報に基づいてオフセット量決定部２３２で決定された電力オフセット値に基づいて、出力するビームの送信電力を制御すればよい。同様に、リソース割当てを制御する場合も通信容量情報取得部２３１で取得した情報に基づいて、スケジューラが各セルに割当てるリソースを制御すればよい。
【００８３】
図１８では、通信容量情報取得部２３１、オフセット量決定部２３２、垂直ウェイト生成部２３３を、第１セル制御部と第２セル制御部に対してそれぞれ設ける構成となっているが、これに限られない。通信容量情報取得部２３１、オフセット量決定部２３２、垂直ウェイト生成部２３３の少なくとも一つ（例えば、通信容量情報取得部２３１及びオフセット量決定部２３２）を複数のセル制御部（図１８では第１セル制御部と第２セル制御部）に対して共通に設けた構成としてもよい。
【００８４】
次に、送受信データの制御について説明する。図１８に示す無線基地局２００において、不図示のスケジューラは、後述するチャネル推定部２１５＃１〜２１５＃Ｋから与えられるチャネル推定値に基づいて多重するユーザ数（多重ユーザ数）を決定する。そして、各ユーザに対する上下リンクのリソース割当て内容（スケジューリング情報）を決定し、ユーザ＃１〜＃Ｋに対する送信データ＃１〜＃Ｋを対応するチャネル符号化部２０１＃１〜２０１＃Ｋに送出する。
【００８５】
送信データは、チャネル符号化部２０１＃１〜２０１＃Ｋでチャネル符号化された後、データ変調部２０２＃１〜２０２＃Ｋに出力され、データ変調される。この際、チャネル符号化及びデータ変調は、後述するＭＩＭＯ切替部２２１＃１〜２２１＃Ｋから与えられるチャネル符号化率及び変調方式に基づいて行われる。データ変調部２０２＃１〜２０２＃Ｋでデータ変調された送信データ＃１〜＃Ｋは、不図示の離散フーリエ変換部で逆フーリエ変換され、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されてサブキャリアマッピング部２０３に出力される。
【００８６】
サブキャリアマッピング部２０３においては、送信データ＃１〜＃Ｋを、後述するリソース割当制御部２２０から与えられるリソース割当情報に応じてサブキャリアにマッピングする。このとき、サブキャリアマッピング部２０３は、不図示の参照信号生成部から入力される参照信号＃１〜＃Ｋ、報知情報生成部及びシステム情報生成部から入力される報知情報及びシステム情報を、送信データ＃１〜＃Ｋと共にサブキャリアにマッピング（多重）する。このようにしてサブキャリアにマッピングされた送信データ＃１〜＃Ｋがプリコーディング乗算部２０４＃１〜２０４＃Ｋに出力される。
【００８７】
プリコーディング乗算部２０４＃１〜２０４＃Ｋは、後述するプリコーディングウェイト制御部２１９から与えられるプリコーディングウェイトに基づいて、アンテナ素子＃１〜＃Ｎ毎に送信データ＃１〜＃Ｋを位相及び／又は振幅シフトする（プリコーディングによるアンテナ素子＃１〜＃Ｎの重み付け）。プリコーディング乗算部２０４＃１〜２０４＃Ｋにより位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃１〜＃Ｋは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０５に出力される。
【００８８】
マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０５においては、位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃１〜＃Ｋを合成し、アンテナ素子＃１〜＃Ｎ毎の送信信号を生成する。マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０５により生成された送信信号は、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）２０６＃１〜２０６＃Ｎにて逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号から時間領域の信号に変換される。そして、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）付加部２０７＃１〜２０７＃ＮにてＣＰが付加された後、アンテナ部２３０へ出力される。
【００８９】
一方、移動局１００から上りリンクで送出された送信信号は、アンテナ部２３０で受信され、無線周波数信号からベースバンド信号に周波数変換される。周波数変換されたベースバンド信号は、ＣＰ除去部２１１＃１〜２１１＃ＮにてＣＰが除去された後、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）２１２＃１〜２１２＃Ｎに出力される。
【００９０】
ＦＦＴ部２１２＃１〜２１２＃Ｎは、入力された受信信号をフーリエ変換し、時系列の信号から周波数領域の信号に変換する。これらの周波数領域の信号に変換された受信信号は、データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃Ｋに出力される。
【００９１】
データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃Ｋは、ＦＦＴ部２１２＃１〜２１２＃Ｎから入力された受信信号を、例えば、平均２乗誤差最小（ＭＭＳＥ：Minimum  Mean  Squared  Error）や最尤推定検出（ＭＬＤ：Maximum  Likelihood  Detection）信号分離法により分離する。これにより、移動局１００から到来した受信信号は、ユーザ端末＃１〜ユーザ端末＃Ｋに関する受信信号に分離される。
【００９２】
チャネル推定部２１５＃１〜２１５＃Ｋは、データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃Ｋで分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を制御チャネル復調部２１６＃１〜２１６＃Ｋに通知する。
【００９３】
データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃Ｋにより分離されたユーザ端末＃１〜ユーザ端末＃Ｋに関する受信信号は、不図示のサブキャリアデマッピング部にてデマッピングされて時系列の信号に戻された後、データ復調部２１７＃１〜２１７＃Ｋでデータ復調される。
【００９４】
制御チャネル復調部２１６＃１〜２１６＃Ｋは、データチャネル信号分離部２１４＃１〜２１４＃Ｋで分離された受信信号に含まれる制御チャネル信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）を復調する。この際、制御チャネル復調部２１６＃１〜２１６＃Ｋにおいては、チャネル推定部２１５＃１〜２１５＃Ｋから通知されたチャネル状態に基づいて、それぞれユーザ端末＃１〜ユーザ端末＃Ｋに対応する制御チャネル信号を復調する。制御チャネル復調部２１６＃１〜２１６＃Ｋにより復調された各制御チャネル信号は、ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋに出力される。
【００９５】
ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋは、制御チャネル復調部２１６＃１〜２１６＃Ｋから入力された各制御チャネル信号（例えば、ＰＵＣＣＨ）又は共有データチャネル信号（ＰＵＳＣＨ）に含まれるチャネル状態情報（ＣＳＩ）を抽出し、常にＣＳＩを最新の状態に更新する。例えば、ＣＳＩには、ＰＭＩ、ＲＩ及びＣＱＩが含まれる。
【００９６】
ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋに更新されるＣＳＩ情報は、プリコーディングウェイト制御部２１９、リソース割当制御部２２０及びＭＩＭＯ切替部２２１＃１〜２２１＃Ｋに出力される。
【００９７】
プリコーディングウェイト制御部２１９は、ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋから入力されたビーム選択情報、ＣＳＩ情報に基づいて、送信データ＃１〜＃Ｋに対する位相及び／又は振幅シフト量を示すプリコーディングウェイトを生成する。生成された各プリコーディングウェイトは、プリコーディング乗算部２０４＃１〜２０４＃Ｋに出力され、送信データ＃１〜送信データ＃Ｋのプリコーディングに利用される。
【００９８】
リソース割当制御部２２０は、ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋから入力されたＣＳＩ情報に基づいて、各ユーザに割り当てるリソース割当情報を決定する。
【００９９】
ＭＩＭＯ切替部２２１＃１〜２２１＃Ｋは、ＣＳＩ情報更新部２１８＃１〜２１８＃Ｋから入力されたＣＳＩ情報に基づいて、送信データ＃１〜送信データ＃Ｋに用いるＭＩＭＯ伝送方式を選択する。そして、選択したＭＩＭＯ伝送方式に応じた送信データ＃１〜送信データ＃Ｋに対するチャネル符号化率及び変調方式を決定する。決定されたチャネル符号化率は、それぞれチャネル符号化部２０１＃１〜２０１＃Ｋに出力され、決定された変調方式は、それぞれデータ変調部２０２＃１〜２０２＃Ｋに出力される。
【０１００】
次に、アンテナ部２３０の構成について図１９を参照して説明する。アンテナ部２３０は、複数のアンテナ素子２５０、ＲＦ位相振幅調整回路２４９、垂直ウェイト乗算部２４０等を有している。
【０１０１】
アンテナ部２３０において、第１セル制御部及び第２セル制御部のＣＰ付加部２０７から出力された信号は、垂直ウェイト乗算部２４０に入力する。また、第１セル制御部及び第２セル制御部の垂直ウェイト生成部２３３で生成された垂直方向のウェイトに関する情報も垂直ウェイト乗算部２４０に入力する。
【０１０２】
垂直ウェイト乗算部２４０においては、第１セル制御部と第２セル制御部からの信号がそれぞれディバイダ２４１＃１、２４１＃２を介して分岐されて、複数のアンテナ素子２５０毎に対応する位相・振幅調整器２４３に出力される。垂直ウェイト乗算部２４０は、位相・振幅調整器２４３において、オフセット量決定部２３２で決定されたオフセット値（ここでは、垂直面ビーム幅オフセット値）を実現するように、垂直方向のウェイトを乗算する。
【０１０３】
垂直ウェイト乗算部２４０から出力された第１セル（例えば、内セル）と第２セル（例えば、外セル）における送信信号は、合成器２４４で合成された後、ＤＡコンバータ２４５、アップコンバータ２４６、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）２４７を介してＲＦ位相振幅調整回路２４９に出力される。ＲＦ位相振幅調整回路２４９は、第１セルと第２セルを形成するビームの方向を調整すると共に、ブランチ間のキャリブレーションを行う。ＲＦ位相振幅調整回路２４９から出力された信号は、アンテナ素子２５０を介して出力される。
【０１０４】
一方、移動局１００から上りリンクで送出された送信信号は、アンテナ素子２５０で受信された後、ＲＦ位相振幅調整回路２４９を介して、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）２４７に出力される。デュプレクサ２４７にて送信経路と受信経路とに分離された後、ダウンコンバータ２４８、ＡＤコンバータ２５１を介して、ディバイダ２５２に出力される。ディバイダ２５２において、第１セルと第２セルの信号にそれぞれ分岐された後、垂直ウェイト乗算部２４０の位相・振幅調整器２４３を介して合成器２４２＃１、２４２＃２に出力される。垂直ウェイト乗算部２４０の合成器２４２＃１、２４２＃２において、アンテナ素子２５０で受信した受信信号が第１セルと第２セル毎に合成され、第１セル制御部と第２セル制御部にそれぞれ出力される。
【０１０５】
次に、移動局１００の構成について図２０を参照して説明する。図２０に示す移動局１００において、無線基地局２００から送出された送信信号は、送受信アンテナＴＲＸ＃１〜ＴＲＸ＃Ｎにより受信され、デュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）１０１＃１〜１０１＃Ｎにて送信経路と受信経路とに分離された後、ＲＦ受信回路１０２＃１〜１０２＃Ｎに出力される。そして、ＲＦ受信回路１０２＃１〜１０２＃Ｎにて、無線周波数信号からベースバンド信号に周波数変換される。ベースバンド信号は、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）除去部１０３＃１〜１０３＃ＮにてＣＰが除去された後、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）１０４＃１〜１０４＃Ｎに出力される。受信タイミング推定部１０５は、受信信号に含まれる参照信号から受信タイミングを推定し、その推定結果をＣＰ除去部１０３＃１〜１０３＃Ｎに通知する。ＦＦＴ部１０４＃１〜１０４＃Ｎは、入力された受信信号をフーリエ変換することによって、時系列の信号から周波数領域の信号に変換する。周波数領域の信号に変換された受信信号は、データチャネル信号分離部１０６に出力される。
【０１０６】
データチャネル信号分離部１０６は、ＦＦＴ部１０４＃１〜１０４＃Ｎから入力された受信信号を、例えば、平均２乗誤差最小（ＭＭＳＥ）や最尤推定検出（ＭＬＤ）信号分離法により分離する。これにより、無線基地局２００から到来した受信信号は、ユーザ端末＃１〜ユーザ端末＃Ｋに関する受信信号に分離され、移動局１００のユーザ（ここでは、ユーザＫとする）に関する受信信号が抽出される。チャネル推定部１０７は、データチャネル信号分離部１０６で分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を制御チャネル復調部１０８に通知する。
【０１０７】
データチャネル信号分離部１０６により分離されたユーザ端末＃Ｋに関する受信信号は、不図示のサブキャリアデマッピング部にてデマッピングされて時系列の信号に戻された後、データ復調部１０９で復調される。そして、図示しないチャネル復号部にてチャネル復号されることで送信信号＃Ｋが再生される。
【０１０８】
制御チャネル復調部１０８は、データチャネル信号分離部１０６で分離された受信信号に含まれる制御チャネル信号（例えば、ＰＤＣＣＨ）を復調する。この際、制御チャネル復調部１０８においては、チャネル推定部１０７から通知されたチャネル状態に基づいて、ユーザ端末＃Ｋに対応する制御チャネル信号を復調する。制御チャネル復調部１０８により復調された各制御チャネル信号は、チャネル品質測定部１１０に出力される。
【０１０９】
チャネル品質測定部１１０は、制御チャネル復調部１０８から入力された制御チャネル信号に基づいてチャネル品質（ＣＱＩ）を測定する。また、チャネル品質測定部１１０は、測定したＣＱＩに基づいてＰＭＩ及びＲＩを選択する。そして、ＣＳＩ(ＣＱＩ、ＰＭＩ、ＲＩ）、またはＲＳＲＰをＣＳＩフィードバック信号生成部１１１及びＭＩＭＯ切替部１１２に通知する。
【０１１０】
ＣＳＩフィードバック信号生成部１１１においては、無線基地局２００にフィードバックするＣＳＩフィードバック信号が生成される。この場合、ＣＳＩフィードバック信号には、チャネル品質測定部１１０から通知されたＣＱＩ、ＰＭＩ及びＲＩが含まれる。ＣＳＩフィードバック信号生成部１１１で生成されたフィードバック信号（ＣＳＩフィードバック、ＲＳＲＰフィードバック）は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１３に出力される。
【０１１１】
ＭＩＭＯ切替部１１２は、チャネル品質測定部１１０から入力されたＣＱＩ、ＰＭＩ及びＲＩに基づいて、送信データ＃Ｋに用いるＭＩＭＯ伝送方式を選択する。そして、選択したＭＩＭＯ伝送方式に応じた送信データ＃Ｋに対するチャネル符号化率及び変調方式を決定する。決定されたチャネル符号化率は、それぞれチャネル符号化部１１４に出力され、決定された変調方式は、それぞれデータ変調部１１５に出力される。
【０１１２】
一方、上位レイヤから送出されたユーザ＃Ｋに関する送信データ＃Ｋは、チャネル符号化部１１４によりチャネル符号化された後、データ変調部１１５にてデータ変調される。データ変調部１１５にてデータ変調された送信データ＃Ｋは、不図示の直並列変換部で、時系列の信号から周波数領域の信号に変換されてサブキャリアマッピング部１１６に出力される。
【０１１３】
サブキャリアマッピング部１１６においては、送信データ＃Ｋを、無線基地局２００から指示されたスケジュール情報に応じてサブキャリアにマッピングする。このとき、サブキャリアマッピング部１１６は、不図示の参照信号生成部により生成された参照信号＃Ｋを、送信データ＃Ｋと共にサブキャリアにマッピング（多重）する。このようにしてサブキャリアにマッピングされた送信データ＃Ｋがプリコーディング乗算部１１７に出力される。
【０１１４】
プリコーディング乗算部１１７は、送受信アンテナＴＲＸ＃１〜ＴＲＸ＃Ｎ毎に送信データ＃Ｋを位相及び／又は振幅シフトする。このとき、プリコーディング乗算部１１７は、制御チャネル復調部１０８で復調された制御チャネル信号で指定されるＰＭＩに対応するプリコーディングウェイトに応じて位相及び／又は振幅シフトする。プリコーディング乗算部１１７により位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃Ｋは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１３に出力される。
【０１１５】
マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１３においては、位相及び／又は振幅シフトされた送信データ＃Ｋと、ＣＳＩフィードバック信号生成部１１１により生成された制御信号とを合成し、送受信アンテナＴＲＸ＃１〜ＴＲＸ＃Ｎ毎の送信信号を生成する。マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１３により生成された送信信号は、逆高速フーリエ変換部１１８＃１〜１１８＃Ｎにて逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号から時間領域の信号に変換された後、ＣＰ付加部１１９＃１〜１１９＃ＮでＣＰが付加されてＲＦ送信回路１２０＃１〜１２０＃Ｎへ出力される。そして、ＲＦ送信回路１２０＃１〜１２０＃Ｎで無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施された後、デュプレクサ１０１＃１〜１０１＃Ｎを介して送受信アンテナＴＲＸ＃１〜ＴＲＸ＃Ｎに出力され、送受信アンテナＴＲＸ＃１〜ＴＲＸ＃Ｎから上りリンクで無線基地局２００に送出される。
【０１１６】
なお、本実施の形態で適用可能な無線基地局２００の構成は、上記図１８で示した構成に限られない。同様にアンテナ部２３０の構成も図１９で示した構成に限られない。他の構成として、垂直ウェイト乗算部２４０を、内セル制御部と外セル制御部に設けた構成としてもよい。この場合の無線基地局２００、アンテナ部２３０の構成の一例について図２１〜図２３を参照して説明する。なお、上記図１８、図１９と重複する部分の説明は省略する。
【０１１７】
図２１で示す無線基地局２００は、第１セル制御部及び第２セル制御部において、送受信信号に垂直方向のウェイトを乗算する送信垂直ウェイト乗算部２３６＃１〜＃Ｋと、受信垂直ウェイト乗算部２３５＃１〜＃Ｋとを有している。
【０１１８】
無線基地局２００の第１セル制御部及び第２セル制御部において、垂直ウェイト生成部２３３で生成された垂直方向のウェイトは、ウェイト切替部２３４で制御されて、送信垂直ウェイト乗算部２３６＃１〜＃Ｋ、受信垂直ウェイト乗算部２３５＃１〜＃Ｋに出力される。ウェイト切替部２３４は、垂直ウェイト生成部２３３から出力される複数のウェイトを所定期間毎に切り替えて制御し、垂直ウェイト生成部２３３で生成された垂直方向のウェイトを、送信垂直ウェイト乗算部２３６＃１〜＃Ｋ、受信垂直ウェイト乗算部２３５＃１〜＃Ｋに出力する。
【０１１９】
例えば、上記図１１〜図１５等で示したように、時間割当て制御を適用する際に、各セルの垂直面ビーム幅やチルト角等を所定期間毎に変化させる場合、ウェイト切替部２３４において制御される。具体的に、ウェイト切替部２３４は、通信容量情報取得部２３１で生成された各セルへのユーザ端末の接続割合のデータおよびオフセット量決定部２３２で決定されたオフセット値から、各ユーザ端末へ割当てられるリソースが適当になるように（例えば、均一になるように）ｔ１およびｔ２あるいはｔ３およびｔ４に割当てる時間の長さをそれぞれ決定する。また、ウェイト切替部２３４は、サブキャリアマッピング部２０３で割当てられた各ユーザ端末のスケジューリング情報と合わせて、上記時間長の経過と連動させて、垂直ウェイト生成部２３３から出力される複数のウェイトを切り替えて、送信垂直ウェイト乗算部２３６＃１〜＃Ｋに出力するように制御する。
【０１２０】
あわせて、ｔ１およびｔ２あるいはｔ３およびｔ４に割り当てる時間の長さに基づいて決定された移動局の送信タイミング等の情報は、報知情報により無線基地局から移動局へ通知される。各ユーザ端末は、無線基地局から送信された信号に関しては通常通り受信し、一方で送信タイミングに関しては、無線基地局から報知情報により通知された送信タイミングに合わせて送信スケジュールを制御する。このとき無線基地局では、上記時間長と連動させて、垂直ウェイト生成部２３３から出力される複数のウェイトを切り替えて、受信垂直ウェイト乗算部２３５＃１〜＃Ｋに出力するように制御することで、各移動局の信号をタイミングを合わせて受信する。
【０１２１】
図２２に、送受信垂直ウェイト乗算部２３６のブロック図を示す。送信垂直ウェイト乗算部２３６では、プリコーディング乗算部２０４から出力された信号がディバイダ２６１で分岐され、複数のアンテナ素子２５０毎に対応する位相・振幅調整器２６３に出力される。位相・振幅調整器２６３において、垂直ウェイト生成部２３３で生成されたウェイトを信号に乗算する。受信垂直ウェイト乗算部２３５では、ＦＦＴ部２１２から出力された信号が位相・振幅調整器２６４で調整された後、合成器２６２で合成され、データチャネル信号分離部２１４に出力される。なお、第１セル制御部及び第２セル制御部に、垂直ウェイト乗算部を設ける場合、アンテナ部２３０は、図２３に示すように、図１９に示した構成から垂直ウェイト乗算部２４０を除いた構成とすることができる。
【０１２２】
以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。例えば、上述の実施形態において、ユーザ数や装置における処理部数については、これに限定されず、装置構成に応じて適宜変更することが可能である。また、本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
【符号の説明】
【０１２３】
１  無線通信システム
１０  アレーアンテナ
１０ａ  垂直偏波アンテナ
１０ｂ  水平偏波アンテナ
１１  アンテナ素子
１００  移動局
１０１  デュプレクサ
１０２  ＲＦ受信回路
１０３  ＣＰ除去部
１０４  ＦＦＴ部
１０５  受信タイミング推定部
１０６  データチャネル信号分離部
１０７  チャネル推定部
１０８  制御チャネル復調部
１０９  データ復調部
１１０  チャネル品質測定部
１１１  ＣＳＩフィードバック信号生成部
１１２  ＭＩＭＯ切替部
１１３  マルチプレクサ（ＭＵＸ）
１１４  チャネル符号化部
１１５  データ変調部
１１６  サブキャリアマッピング部
１１７  プリコーディング乗算部
１１８  逆高速フーリエ変換部
１１９  ＣＰ付加部
１２０  ＲＦ送信回路
２００  無線基地局
２０１  チャネル符号化部
２０２  データ変調部
２０３  サブキャリアマッピング部
２０４  プリコーディング乗算部
２０５  マルチプレクサ（ＭＵＸ）
２０６  逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
２０７  ＣＰ付加部
２１１  ＣＰ除去部
２１２  ＦＦＴ部
２１４  データチャネル信号分離部
２１５  チャネル推定部
２１６  制御チャネル復調部
２１７  データ復調部
２１８  ＣＳＩ情報更新部
２１９  プリコーディングウェイト制御部
２２０  リソース割当制御部
２２１  ＭＩＭＯ切替部
２３０  アンテナ部
２３１  通信容量情報取得部
２３２  オフセット量決定部
２３３  垂直ウェイト生成部
２３４  ウェイト切替部
２３５  受信垂直ウェイト乗算部
２３６  送信垂直ウェイト乗算部
２４０  垂直ウェイト乗算部
２４１  ディバイダ
２４２  合成器
２４３  位相・振幅調整器
２４４  合成器
２４７  デュプレクサ
２４８  ダウンコンバータ
２４９  ＲＦ位相振幅調整回路
２５０  アンテナ素子
２５１  ＡＤコンバータ
２５２  ディバイダ
２６１  ディバイダ
２６２  合成器
２６３  位相・振幅調整器
２６４  位相・振幅調整器
３００  上位局装置
４００  コアネットワーク
５００  セル
【図１】
0006053305.tif 000002
【図２】
0006053305.tif 000003
【図３】
0006053305.tif 000004
【図４】
0006053305.tif 000005
【図５】
0006053305.tif 000006
【図６】
0006053305.tif 000007
【図７】
0006053305.tif 000008
【図８】
0006053305.tif 000009
【図９】
0006053305.tif 000010
【図１０】
0006053305.tif 000011
【図１１】
0006053305.tif 000012
【図１２】
0006053305.tif 000013
【図１３】
0006053305.tif 000014
【図１４】
0006053305.tif 000015
【図１５】
0006053305.tif 000016
【図１６】
0006053305.tif 000017
【図１７】
0006053305.tif 000018
【図１８】
0006053305.tif 000019
【図１９】
0006053305.tif 000020
【図２０】
0006053305.tif 000021
【図２１】
0006053305.tif 000022
【図２２】
0006053305.tif 000023
【図２３】
0006053305.tif 000024