(57)【要約】【課題】無線リソースや電力の利用効率を向上させること。【解決手段】通信システムは、第１の基地局装置と、指向性を有するビームを放射可能な第２の基地局装置と、端末装置とを備え、前記第１の基地局装置は、前記端末装置の位置を示す端末位置情報を取得し、地図情報と前記端末位置情報とに基づいて特定された前記第２の基地局装置に前記ビームの放射指示を送信し、前記第２の基地局装置は、前記第１の基地局装置から受信した前記ビームの放射指示に基づいて、前記端末装置に、前記ビームを放出する。【選択図】図２
2018157284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基地局装置と、指向性を有するビームを放射可能な第２の基地局装置と、端末装置とを備え、
前記第１の基地局装置は、
前記端末装置の位置を示す端末位置情報を取得し、
地図情報と前記端末位置情報とに基づいて特定された前記第２の基地局装置に前記ビームの放射指示を送信し、
前記第２の基地局装置は、
前記第１の基地局装置から受信した前記ビームの放射指示に基づいて、前記端末装置に、前記ビームを放出する
通信システム。
【請求項２】
前記第１の基地局装置は、
前記地図情報と前記端末位置情報とに基づいて、前記第２の基地局装置と前記端末装置との間に電波の伝搬に影響を与える遮断物があるか否かを判定し、
前記判定の結果に基づいて前記ビームの放射を行う前記第２の基地局装置を特定する
請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
地図情報を保持する地図データサーバをさらに備え、
前記地図データサーバは前記地図情報を第１の基地局装置に提供する
請求項１または請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
地図情報を保持する地図データサーバをさらに備え、
前記地図データサーバは
前記端末装置の位置を示す端末位置情報を取得し、
前記地図情報と前記端末位置情報とに基づいて、前記第２の基地局装置と前記端末装置との間に電波の伝搬に影響を与える遮断物があるか否かを判定し、
前記判定の結果に基づいて前記ビームの放射を行う前記第２の基地局装置を特定する
請求項１または請求項２に記載の通信システム。
【請求項５】
前記第１の基地局装置は、前記地図情報に基づいて前記第２の基地局装置の前記ビームのカバーエリアを示すエリアマップを作成し、前記エリアマップを前記端末装置に配信する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項６】
前記端末装置と前記第２の基地局装置との通信結果に基づいて、前記ビームによる通信が可能な通信可能エリアまたは前記ビームによる通信が不可能な通信不可能エリアを管理する通信エリア管理サーバを備え、
前記第１の基地局装置は、前記通信エリア管理サーバから取得した前記通信可能エリアまたは前記通信不可能エリアに基づいて、前記ビームの放射を行う前記第２の基地局装置を特定する
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項７】
前記第１の基地局装置は、前記通信可能エリアまたは前記通信不可能エリアを前記端末装置に配信する
請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記第２の基地局装置は、前記端末装置の位置と前記地図情報に基づいて、前記端末装置が前記第２の基地局装置のカバレッジのエッジにあることを判定し、前記判定した結果を前記第１の基地局装置へ送信する
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項９】
端末装置と通信する第１通信部と、
指向性を有するビームの放射指示を他の基地局装置に送信する第２通信部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、
前記端末装置の位置を示す端末位置情報を取得し、
地図情報と前記端末位置情報とに基づいて前記ビームの放射を行う他の基地局装置を特定し、
特定された前記他の基地局装置に、前記第２通信部を介して前記ビームの放射指示を送信する
基地局装置。
【請求項１０】
端末装置と通信する通信部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、
前記端末装置の位置を示す端末位置情報と地図情報に基づいて前記ビームの放射を行うか否かを判定し、
前記ビームの放射を行うと判定した場合に、前記端末装置に、前記通信部を介して前記ビームを放射する
基地局装置。
【請求項１１】
第１の基地局装置と、指向性を有するビームを放射可能な第２の基地局装置と、端末装置とを備える通信システムにおける通信方法であって、
前記第１の基地局装置が、
前記端末装置の位置を示す端末位置情報を取得し、
地図情報と前記端末位置情報とに基づいて特定された前記第２の基地局装置に前記ビームの放射指示を送信するステップと、
前記第２の基地局装置が、
前記第１の基地局装置から受信した前記ビームの放射指示に基づいて、前記端末装置に、前記ビームを放出するステップと
を備える通信方法。
【請求項１２】
第１の基地局装置と、指向性を有するビームを放射可能な第２の基地局装置と、端末装置とを備える通信システムにおいて、
前記第１の基地局装置に、
前記端末装置の位置を示す端末位置情報を取得し、
地図情報と前記端末位置情報とに基づいて特定された前記第２の基地局装置に前記ビームの放射指示を送信する手順と、
前記第２の基地局装置に、
前記第１の基地局装置から受信した前記ビームの放射指示に基づいて、前記端末装置に、前記ビームを放出する手順と
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、基地局装置、通信方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムでは、一般に複数の基地局装置を備える。無線通信システムが通信サービスを提供可能なサービス領域は、複数のカバレッジが配置されることにより形成される。カバレッジとは、各基地局装置が送信する電波が所定の受信レベルをもって到達する範囲である。カバレッジは、セル、カバーエリア、とも呼ばれる。これにより、カバレッジ内に所在する端末装置は、当該カバレッジに係る基地局装置を介して相手先の機器との通信が可能となる。
【０００３】
基地局装置は、カバレッジの大きさにより、マクロセルとスモールセルに分類される。マクロセルとは、カバレッジが比較的大きい基地局装置を意味する。マクロセルのカバレッジの半径は、典型的には数百ｍ〜数ｋｍである。スモールセルとは、カバレッジがマクロセルよりも小さい基地局装置を意味する。スモールセルのカバレッジの半径は、典型的には、数百ｍ以下である。スモールセルには、ピコセル、フェムトセルなどが含まれる。マクロセルとスモールセルとを混在させることで、無線通信システムにおいて通信容量の向上と設置コストの低減が図られる。
【０００４】
スモールセルでは、端末装置の方位にビームが到来するように、指向性が設定されてもよい。例えば特許文献１には、自移動局の位置情報と方位情報と現在通信している無線基地局の位置情報とに基づいて自移動局に対する該無線基地局の方向を算出し、該基地局方向にビームパターンを形成する基地局方向ビームパターン形成手段と、受信信号に基づいて受信波に対応する指向性パターンを形成する受信波指向性パターン形成手段と、基地局方向のビームパターンまたは受信波に対応する指向性パターンを使用して受信信号の受信処理を行うレイク受信部が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０６１２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示されるように、自移動局の位置情報と方位情報と現在通信している無線基地局の位置情報とに基づいて自移動局に対する該無線基地局の方向を算出し、基地局方向にビームパターンを形成することにより、無線リソースや電力を抑制することができる。しかしながら、端末装置がビルの裏側にいるような場合、アンテナからビームが届く距離にいるが、電波自体はビルに遮られ端末装置には届かず、無線リソースや電力の無駄になる。特に、スモールセルに割り当てられている周波数が非常に高い周波数である場合、電波の直線性が鋭くなり、ビル等の遮蔽物の影響を受けやすくなる。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、無線リソースや電力の利用効率を向上させることができる通信システム、基地局装置、通信方法、及びプログラム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】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様に係る通信システムは、第１の基地局装置と、指向性を有するビームを放射可能な第２の基地局装置と、端末装置とを備え、前記第１の基地局装置は、前記端末装置の位置を示す端末位置情報を取得し、地図情報と前記端末位置情報とに基づいて特定された前記第２の基地局装置に前記ビームの放射指示を送信し、前記第２の基地局装置は、前記第１の基地局装置から受信した前記ビームの放射指示に基づいて、前記端末装置に、前記ビームを放出する。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る基地局装置は、端末装置と通信する第１通信部と、指向性を有するビームの放射指示を他の基地局装置に送信する第２通信部と、制御部とを備え、前記制御部は、前記端末装置の位置を示す位置情報と三次元地図情報に基づいて前記ビームの放射を行う他の基地局装置を特定し、当該基地局装置に、前記第２通信部を介して前記ビームの放射指示を送信する。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る基地局装置は、端末装置と通信する第１通信部と、指向性を有するビームの放射指示を他の基地局装置に送信する第２通信部と、制御部とを備え、前記制御部は、前記端末装置の位置を示す端末位置情報を取得し、地図情報と前記端末位置情報とに基づいて前記ビームの放射を行う他の基地局装置を特定し、特定された前記他の基地局装置に、前記第２通信部を介して前記ビームの放射指示を送信する。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る通信方法は、第１の基地局装置と、指向性を有するビームを放射可能な第２の基地局装置と、端末装置とを備える通信システムにおける通信方法であって、前記第１の基地局装置が、前記端末装置の位置を示す端末位置情報を取得し、地図情報と前記端末位置情報とに基づいて特定された前記第２の基地局装置に前記ビームの放射指示を送信するステップと、前記第２の基地局装置が、前記第１の基地局装置から受信した前記ビームの放射指示に基づいて、前記端末装置に、前記ビームを放出するステップとを備える。
【００１２】
また、本発明の一態様に係るプログラムは、第１の基地局装置と、指向性を有するビームを放射可能な第２の基地局装置と、端末装置とを備える通信システムにおいて、前記第１の基地局装置に、前記端末装置の位置を示す端末位置情報を取得し、地図情報と前記端末位置情報とに基づいて特定された前記第２の基地局装置に前記ビームの放射指示を送信する手順と、前記第２の基地局装置に、前記第１の基地局装置から受信した前記ビームの放射指示に基づいて、前記端末装置に、前記ビームを放出する手順とを実行させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、無線リソースや電力の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る通信システムの基本構成例を示す概念図である。
【図２】第１の実施形態に係る通信システムの動作例を示す説明図である。
【図３】第１の実施形態に係るマクロセル基地局装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係るスモールセル基地局装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図５】第１の実施形態に係る端末装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図６】第１の実施形態に係るビーム追加処理の一例を示すシーケンス図である。
【図７】第１の実施形態に係るビーム追加処理の他の例を示すシーケンス図である。
【図８】第１の実施形態に係るビーム停止処理の一例を示すシーケンス図である。
【図９】第２の実施形態に係る通信システムの基本構成例を示す概念図である。
【図１０】第２の実施形態に係る端末装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図１１】第２の実施形態に係るエリアマップの配信処理の一例を示すシーケンス図である。
【図１２】第３の実施形態に係る通信システムの基本構成例を示す概念図である。
【図１３】第３の実施形態に係るビーム追加処理及び通信結果の送信処理の一例を示すシーケンス図である。
【図１４】第４の実施形態に係る通信システムの構成例を示す概念図である。
【図１５】第４の実施形態に係る端末装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図１６】第４の実施形態に係るホワイトリストマップの配信処理の一例を示すシーケンス図である。
【図１７】第５の実施形態に係る通信システムの基本構成例を示す概念図である。
【図１８】第５の実施形態に係るビーム追加処理及びエッジ検出情報の送信処理の一例を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る通信システム１の基本構成例を示す概念図である。
通信システム１は、マクロセル基地局装置１０とスモールセル基地局装置２０と端末装置３０と三次元地図データサーバ４０とを含んで構成される。マクロセル基地局装置１０のカバレッジＣＭ０１内には、複数のスモールセル基地局装置２０が配置される。端末装置３０はユーザが保有する端末装置であり、カバレッジＣＭ０１内に在圏する端末装置３０の数は、１個である場合も、２個以上である場合もある。以下の説明では、複数のスモールセル基地局装置２０を、２０−１、２０−２等の符号を用いて区別する。複数のスモールセル基地局装置２０−１等を区別する必要がない場合には、スモールセル基地局装置２０と総称する。また、複数の端末装置３０を、３０−１、３０−１等の符号を用いて区別する。複数の端末装置３０−１等を区別する必要がない場合には、端末装置３０と総称する。
【００１６】
図１に示す例では、カバレッジ内ＣＭ０１内に５台のスモールセル基地局装置２０−１〜２０−５が配置され、２台の端末装置３０−１、３０−２が在圏している。スモールセル基地局装置２０−１は、端末装置３０−１、３０−２との間でそれぞれ通信を行う。スモールセル基地局装置２０−１は、端末装置３０−１、３０−２のそれぞれの方向に指向方向を有する電波のビームＣＳ０１−１、ＣＳ０１−２を放射する。指向方向とは、ビームの指向性の方向、つまりビームの強度が他の方向よりも高い方向を意味する。スモールセル基地局装置２０−１は、放射したビームを用いて、端末装置３０−１、３０−２に各種のデータをそれぞれ送信する。端末装置３０−１、３０−２がビームを放射し、それを用いてスモールセル基地局装置２０−１に各種のデータを送信することが可能であってもよい。また、マクロセル基地局装置１０と５台のスモールセル基地局装置２０−１〜２０−５の少なくともいずれか１台とで、または、スモールセル基地局装置２０−１〜２０−５同士で、キャリアアグリゲーション（ＣＡ：Ｃａｒｒｉｅｒ  Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）又は同時接続（ＤＣ：Ｄｕａｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ）を実行して各端末装置３０と通信を行うことができる。
【００１７】
キャリアアグリゲーションとは、複数の異なる周波数帯域の電波を同時に運用し、１つの通信回線としてデータを送受信する手法である。同時接続とは、制御プレーン（Ｃｏｎｔｒｏｌ−Ｐｌａｎｅ）とユーザプレーン（Ｕｓｅｒ−Ｐｌａｎｅ）とを異なる基地局装置を用いて通信を行うことである。同時接続は、デュアルコネクティビティ、Ｃ／Ｕ分離などとも呼ばれる。制御プレーンとは、通信制御に係る制御信号、又は制御信号を送受信するための機能である。ユーザプレーンとは、送受信対象となるユーザデータ、又はユーザデータを送受信するための機能である。マクロセル基地局装置１０は、そのカバレッジ内に在圏している各端末装置３０との間で制御プレーンとユーザプレーンを担当し、原則として常時接続する。スモールセル基地局装置２０は、主にユーザプレーンを担当し、必要とされる時において端末装置３０と接続する。スモールセル基地局装置２０は、制御プレーンの一部又は全部の機能を担当してもよい。なお、マクロセル基地局装置１０とスモールセル基地局装置２０は、例えば、Ｓ１インタフェースを介してそれぞれコアネットワーク（図示せず）と接続されている。またマクロセル基地局装置１０と三次元地図データサーバ４０とは、コアネットワーク及びインターネット（図示せず）を介して接続されている。またマクロセル基地局装置１０とスモールセル基地局装置２０は、相互に接続されている。その接続において、例えば、Ｘ２インタフェースを介して専用回線（図示せず）が用いられる。
【００１８】
三次元地図データサーバ４０は、水平方向と垂直方向と高さ方向との三次元の地図情報を格納している。この地図情報には、マクロセル基地局装置１０の三次元位置情報、スモールセル基地局装置２０の三次元の位置情報が含まれている。なお、本明細書における「三次元の地図情報」および「三次元の位置情報」には、高さ情報を含まない二次元の地図情報を三次元的に解釈したものも含む。地図情報が二次元の場合には、遮蔽物の高さは例えば無限大と解釈して、二次元的な位置関係にのみ基づいて遮蔽発生の有無を推測してもよい。三次元地図データサーバ４０は、マクロセル基地局装置１０から、コアネットワーク及びインターネット４５を介してアクセスすることができる。
【００１９】
次に、通信システム１の動作例について説明する。図２は、本実施形態に係る通信システム１の動作例を示す説明図である。図２に示す例では、端末装置３０から所定距離内に、３つのスモールセル基地局装置２０−１、２０−２、２０−３があることを想定している。また、端末装置３０とスモールセル基地局装置２０−１及び２０−２とのそれぞれの間には遮蔽物はないが、端末装置３０とスモールセル基地局装置２０−３との間には遮蔽物としてビル５０があると想定している。この場合、通信システム１は、主に次のステップＳ０１−Ｓ０８を実行する。
【００２０】
（ステップＳ０１）端末装置３０は、ビーム要求をマクロセル基地局装置１０に送信する。ビーム要求とは、指向方向を自装置の方向とするビームの要求（トリガー）を示す制御信号である。その後、ステップＳ０２の処理に進む。
【００２１】
（ステップＳ０２）マクロセル基地局装置１０は、ビーム要求の送信元である端末装置３０の位置を特定する。その後、ステップＳ０３の処理に進む。
【００２２】
（ステップＳ０３）マクロセル基地局装置１０は、端末装置３０の位置の周辺の三次元地図情報を三次元地図データサーバ４０に問い合わせる。その後、ステップ０４の処理に進む。
【００２３】
（ステップＳ０４）三次元地図データサーバ４０は、端末装置３０の位置の周辺の三次元地図情報を読み出し、マクロセル基地局装置１０に送信する。その後、ステップＳ０５の処理に進む。
【００２４】
（ステップＳ０５）マクロセル基地局装置１０は、端末装置３０の現在地と、三次元地図データサーバ４０から送られてきた端末装置３０の周辺の三次元地図情報とを用いて、端末装置３０との通信が可能なスモールセル基地局装置２０を特定する。このとき、マクロセル基地局装置１０は、例えば、端末装置３０からの距離が所定範囲内にあり、且つ、端末装置３０との間に電波の伝搬に大きな影響を与える遮蔽物がないスモールセル基地局装置２０を、端末装置３０との通信が可能であると判定する。
【００２５】
図２に示す例では、三次元地図情報を参照することで、端末装置３０からの距離が所定範囲内にあるスモールセル基地局装置として、スモールセル基地局装置２０−１、２０−２、及び２０−３が特定される。また、三次元地図情報を参照することで、端末装置３０と各スモールセル基地局装置２０−１、２０−２、及び２０−３のそれぞれとの間に、遮蔽物があるか否かが判定できる。この例では、端末装置３０とスモールセル基地局装置２０−３との間には、遮蔽物としてビル５０が存在している。このため、マクロセル基地局装置１０は、スモールセル基地局装置２０−３を通信が可能なスモールセル基地局装置２０の候補から除外する。したがって、マクロセル基地局装置１０は、スモールセル基地局装置２０−１及び２０−２を、通信が可能なスモールセル基地局装置２０として特定する。
【００２６】
マクロセル基地局装置１０は、特定したスモールセル基地局装置２０−１、２０−２に、端末装置３０へのビーム放射指示を送信する。ビーム放射指示とは、目標位置の方向を指向方向とするビームの放射を指示する制御信号である。図２に示す例では、目標位置は端末装置３０の位置である。このとき、マクロセル基地局装置１０は、三次元地図情報参照をすることで、三次元にビーム放射方向を指示することができる。その後、ステップＳ０６の処理に進む。
【００２７】
（ステップＳ０６）スモールセル基地局装置２０−１、２０−２は、それぞれマクロセル基地局装置１０からのビーム放射指示の受信に応じて、ビーム放射指示で示される目標位置の方向が指向方向となるビームを放射する。その後、ステップＳ０７の処理に進む。
【００２８】
（ステップＳ０７）端末装置３０は、自装置に到来する電波のビームのうちマクロセル基地局装置１０が自装置に割り当てたビームをサーチし、最も受信状態が良好なビームを選択する。受信状態として、例えば、電波強度、信号干渉雑音比（ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ｐｌｕｓ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）などの通信品質の指標値を用いることができる。電波強度、ＳＩＮＲは、それぞれ値が大きいほど受信状態が良好であることを示す指標値である。端末装置３０は、選択したビームに係るスモールセル基地局装置２０を特定し、特定したビームとスモールセル基地局装置２０を示すビーム捕捉情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。その後、ステップＳ０８の処理に進む。
【００２９】
（ステップＳ０８）マクロセル基地局装置１０は、端末装置３０から受信したビーム捕捉情報で指定されるビームの放射をスモールセル基地局装置２０に継続させる。また、マクロセル基地局装置１０は、その他のビームの放射を停止させる。その後、図２に示す処理を終了する。ステップＳ０８において指定されるビームは、スモールセル基地局装置２０から端末装置３０への通信路として用いられる。
【００３０】
（マクロセル基地局装置）
次に、本実施形態に係るマクロセル基地局装置１０の構成例について説明する。
図３は、本実施形態に係るマクロセル基地局装置１０の構成例を示す概略ブロック図である。マクロセル基地局装置１０は、第１通信部１１、第２通信部１２及び制御部１３を含んで構成される。
【００３１】
第１通信部１１は、送信部１１１及び受信部１１２を含んで構成される。
送信部１１１は、制御部１３から入力される送信信号を電波として端末装置３０に送信する。
受信部１１２は、端末装置３０からの電波を受信信号として受信する。受信部１１２は、受信した受信信号を制御部１３に出力する。
第２通信部１２は、コアネットワークの各構成機器（図示せず）及びスモールセル基地局装置２０のそれぞれとの間で、各種のデータを送受信する。また、第２通信部１２は、コアネットワーク及びインターネットを介して、三次元地図データサーバ４０から三次元地図情報を受信する。
【００３２】
制御部１３は、位置取得部１３１、スモールセル特定部１３２、ビーム制御部１３３及び通信処理部１３４を含んで構成される。
位置取得部１３１は、自装置のカバレッジエリア内の端末装置３０からビーム要求を受信するとき、その端末装置３０の位置を示す端末位置情報を取得する。位置取得部１３１は、端末位置情報を取得する際、例えば、端末装置３０から端末位置情報を受信する。位置取得部１３１は、端末装置３０から受信した測定レポート（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ）から端末位置情報を抽出する。端末装置３０の位置測定部３３１（後述）は、自部が測定した自装置の位置を示す端末位置情報を、測定レポートに含めてマクロセル基地局装置１０に送信する。なお、端末装置３０がビーム要求などの制御信号に端末位置情報を含める場合には、位置取得部１３１は、制御信号から端末位置情報を抽出してもよい。
【００３３】
スモールセル特定部１３２には、位置取得部１３１からの端末位置情報と、三次元地図データサーバ４０から受信した三次元地図情報が入力される。この三次元地図情報には、マクロセル基地局装置１０及び各スモールセル基地局装置２０の位置を示す三次元位置情報（緯度、経度、高さ）が含まれている。スモールセル特定部１３２は、端末位置情報と三次元地図情報とを参照して、端末位置情報が示す位置からの距離が所定の距離の閾値以下となるとともに、電波の伝搬に影響を与える遮蔽物が介在しないスモールセル基地局装置２０を周辺セルとして特定する。特定される周辺セルの個数は、一般には複数個（例えば、２〜５個）である。スモールセル特定部１３２は、端末位置情報と特定したスモールセル基地局装置２０を示すスモールセル特定情報と三次元地図情報をビーム制御部１３３に出力する。
【００３４】
ビーム制御部１３３には、スモールセル特定部１３２から端末位置情報とスモールセル特定情報と三次元地図情報が入力される。ビーム制御部１３３は、スモールセル特定情報が示すスモールセル基地局装置２０の位置から端末位置情報が示す端末装置３０への方向を指向方向として定める。このとき、ビーム制御部１３３は、三次元地図情報を参照して、遮蔽物を避けたり、反射波を避けたりするように、ビームの方向や幅の制御を行うことができる。また、ビーム制御部１３３は、個々のビームを識別するビームＩＤを生成する。ビーム制御部１３３は、ビーム毎のビームＩＤと指向方向を含むビーム放射指示をスモールセル特定情報が示すスモールセル基地局装置２０に送信する。ビーム制御部１３３は、個々のビームＩＤを示すビーム情報を端末装置３０に送信する。よって、未使用のビームを示す情報が端末装置３０に通知される。
【００３５】
ビーム制御部１３３は、端末装置３０からビーム捕捉情報を受信する。ビーム制御部１３３は、ビーム捕捉情報に含まれるビームＩＤで指定される未使用のビームについてビーム確立指示を生成し、生成したビーム確立指示を特定したスモールセル基地局装置２０に送信する。ビーム確立指示は、ビーム放射指示で指示されたビームのうち、ビーム捕捉情報が示すビームの放射の継続を指示し、その他の未使用のビームの放射の停止を指示する制御信号である。
【００３６】
通信処理部１３４は、自装置のカバレッジ内の端末装置３０との通信に関する処理を行う。通信処理部１３４は、例えば、端末装置３０との接続の確立、切断に係る処理、端末装置３０から受信したユーザデータの相手先の機器への送信、相手先の機器から受信したユーザデータの端末装置３０への送信、などの処理を行う。相手先の機器とは、端末装置３０の通信相手となる機器である。以下の説明では、相手先の機器を単に、相手先と呼ぶことがある。端末装置３０からビーム捕捉情報が受信されるとき、通信処理部１３４は、相手先から受信したユーザデータの一部をスモールセル基地局装置２０に転送する。転送先のスモールセル基地局装置２０は、ビーム確立指示により放射の継続が指示されたビームを用いて、転送されたユーザデータを端末装置３０に送信する。通信処理部１３４は、受信したユーザデータのうち転送されずに残されたデータの端末装置３０への送信を継続する。
【００３７】
（スモールセル基地局装置）
次に、本実施形態に係るスモールセル基地局装置２０の構成例について説明する。
図４は、本実施形態に係るスモールセル基地局装置２０の構成例を示す概略ブロック図である。スモールセル基地局装置２０は、第１通信部２１、第２通信部２２及び制御部２３を含んで構成される。
【００３８】
第１通信部２１は、送信部２１１及び受信部２１２を含んで構成される。
送信部２１１は、制御部２３から入力される送信信号を電波として端末装置３０に送信する。送信部２１１は、複数のアンテナと、各アンテナから放射させる電波の強度を調整する増幅器ならびに位相を調整する移相器を備える。この構成により、送信部２１１は、放射される電波のビームの指向方向とビーム幅を調整することができる。また、送信部２１１は、複数のビームを放射することができる。各ビームの指向方向、ビーム幅は、それぞれ調整可能である。また、放射されるビーム間で周波数帯域、時間帯が異なってもよい。
受信部２１２は、端末装置３０からの電波を受信信号として受信する。受信部２１２は、受信した受信信号を制御部２３に出力する。
第２通信部２２は、コアネットワークの各構成機器（図示せず）及びマクロセル基地局装置１０のそれぞれとの間で、各種のデータを送受信する。
【００３９】
制御部２３は、ビーム制御部２３３及び通信処理部２３４を含んで構成される。
ビーム制御部２３３は、少なくとも２種類のビーム幅の電波のビームを送信部２１１に放射させる。２種類のビーム幅のうち、広い方のビーム幅を有するビームを広ビームと呼び、狭い方のビーム幅を有するビームを狭ビームと呼ぶことがある。ビーム制御部２３３は、送信部２１１に広ビームを所定の時間（例えば、１０〜２０ｍｓ）毎に放射させる。広ビームは、主に発見信号の搬送に用いられる。発見信号とは、自装置の発見に用いられる信号である。なお、発見信号は、広ビームに代えて無指向性の電波を用いて搬送されてもよい。ビーム制御部２３３は、マクロセル基地局装置１０からビーム放射指示を受信するとき、受信したビーム放射指示に含まれるビームＩＤに対応付けられた指向方向の狭ビームを送信部２１１に放射させる。狭ビームは、参照信号やユーザデータの搬送に用いられる。狭ビームを放射させる頻度は、一般に発見信号よりも高い。狭ビームの送信強度、ビーム幅は、予め設定されていてもよいし、可変であってもよい。ビーム放射指示でビームＩＤ毎に送信強度が指定されている場合には、ビーム制御部２３３は、送信部２１１に指定された送信強度でその狭ビームを放射させる。ビーム放射指示でビームＩＤ毎にビーム幅が指定されている場合には、ビーム制御部２３３は、送信部２１１に指定されたビーム幅でその狭ビームを放射させる。ビーム幅は、一般に周波数、アンテナ間隔及びアンテナ数に応じて定まるが、一方向に配列された複数のアンテナのうち、動作させるアンテナが多いほど、ビーム幅を狭くすることができる。ビーム制御部２３３は、マクロセル基地局装置１０からビーム確立指示を受信するとき、ビーム放射指示で指定されたビームのうち、ビーム確立指示に含まれるビームＩＤで指定される狭ビームの放射を継続し、その他の狭ビームの放射を停止する。これにより、スモールセル基地局装置２０から端末装置３０への通信路が確立する。なお、上記はビーム制御部２３３の処理の一例であり、ビーム制御部２３３は、その他の方法によりビームの放射を制御してもよい。
【００４０】
通信処理部２３４は、自装置のカバレッジ内の端末装置３０との通信に関する処理を行う。通信処理部２３４は、例えば、端末装置３０との接続の確立、切断に係る処理、端末装置３０から受信したユーザデータの相手先への送信、相手先から受信したユーザデータの端末装置３０への送信、などの処理を行う。通信処理部２３４は、発見信号を広ビームで搬送させ、参照信号を狭ビームで搬送させる。相手先とのユーザデータの送受信は、マクロセル基地局装置１０を介して行われることがある。マクロセル基地局装置１０から端末装置３０を送信先とするユーザデータが転送されるとき、通信処理部２３４は、継続して放射される狭ビームで転送されたユーザデータを送信部２１１に対して搬送させる。
【００４１】
（端末装置）
次に、本実施形態に係る端末装置３０の構成例について説明する。
図５は、本実施形態に係る端末装置３０の構成例を示す概略ブロック図である。端末装置３０は、通信部３１、通信状態判定部３２及び制御部３３を含んで構成される。
【００４２】
通信部３１は、送信部３１１及び受信部３１２を含んで構成される。図５に示す例では、送信部３１１及び受信部３１２は、互いに別個の構成として表されている。
送信部３１１は、制御部３３から入力される送信信号を電波としてマクロセル基地局装置１０又はスモールセル基地局装置２０に送信する。
受信部３１２は、マクロセル基地局装置１０又はスモールセル基地局装置２０からの電波を受信信号として受信する。受信部３１２は、受信した受信信号を通信状態判定部３２と制御部３３に出力する。
【００４３】
通信状態判定部３２は、通信処理部３３４により発見されたスモールセル基地局装置２０から受信部３１２を介して受信した受信信号に基づいて、個々のビームの通信状態を判定する。通信状態判定部３２は、復調された受信信号から個々のビームで搬送されるビームＩＤと参照信号を取得し、マクロセル基地局装置１０から受信したビーム情報で指示されるビームＩＤにより個々のビームで搬送される参照信号を取得する。通信状態判定部３２は、参照信号を用いてビーム毎の通信状態の指標を算出する。通信状態の指標として、例えば、受信強度が用いられる。通信状態判定部３２は、ビーム毎の通信状態を示す通信状態情報を制御部３３のビーム処理部３３３に出力する。なお、通信状態判定部３２はビーム毎の通信状態の指標として、通信品質の指標、例えば、ＳＩＮＲなどを算出してもよい。
【００４４】
制御部３３は、位置測定部３３１、ビーム処理部３３３及び通信処理部３３４を含んで構成される。
位置測定部３３１は、所定時間毎に自装置の位置を測定し、測定した自装置の位置を示す端末位置情報を生成する。位置測定部３３１は、生成した端末位置情報を測定レポートに含めマクロセル基地局装置１０に送信する。端末装置３０の位置を測定する手法については、後述する。
【００４５】
ビーム処理部３３３は、通信状態判定部３２から入力された通信状態情報に基づいて、スモールセル基地局装置２０から受信したビーム情報が示す狭ビームのいずれかを選択する。ビーム情報が示す狭ビームは、ユーザデータの搬送に用いられていない未使用のビームであるので、既に通信に用いられているビームの選択が回避される。ビーム処理部３３３は、通信状態情報が示す通信状態が最も良好であるビームを選択する。通信状態情報がビーム毎の受信強度を示す場合には、受信強度が最も高いビームが選択される。ビーム処理部３３３は、選択したビームのビームＩＤを示すビーム捕捉情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。
【００４６】
通信処理部３３４は、基地局装置を用いた無線通信に関する処理を行う。通信処理部３３４は、例えば、マクロセル基地局装置１０又はスモールセル基地局装置２０との接続の確立、切断に係る処理、ユーザデータを格納したデータパケットの相手先への送信、相手先から受信したデータパケットからのユーザデータの抽出、などの処理を行う。通信処理部３３４は、スモールセル基地局装置２０からの発見信号を検出し、検出した発見信号を用いてスモールセル基地局装置２０との同期をとる。通信処理部３３４は、通信状態判定部３２において算出された通信状態の指標を含む測定レポートを生成し、生成した測定レポートをマクロセル基地局装置１０に送信する。
【００４７】
また、通信処理部３３４は、新たなビーム、即ち、ビームの追加もしくは変更の要否を判定してもよい。通信処理部３３４が、新たにビームが必要と判定する場合には、例えば、次の場合がある。（ｉ）動作停止中（ｉｄｌｅ状態）において通信開始を指示するためのユーザ操作を受け付けるとき、（ｉｉ）動作停止中において所定のアプリケーションブログラムに記述された通信開始要求（コマンド）が実行されるとき、（ｉｉｉ）通信中において受信信号で搬送されるユーザデータの情報量が所定の情報量よりも大きいとき、（ｉｖ）通信中において通信状態情報が示す通信品質が所定の通信品質よりも低くなるとき。通信処理部３３４は、新たなビームを必要と判定するとき、ビーム要求をマクロセル基地局装置１０に送信する。通信処理部３３４は、例えば、ビーム要求の有無を示すサービスリクエストを測定レポートに含めてマクロセル基地局装置１０に送信してもよい。
ビーム処理部３３３がビーム捕捉情報を送信した後、通信処理部３３４は、選択したビームを受信して得られる受信信号で搬送されるデータパケットからユーザデータを抽出する。
【００４８】
（端末装置の位置の測定）
次に、端末装置３０の位置を測定する手法について説明する。端末装置３０の位置を測定する手法には、主に以下の手法（１）〜（５）がある。端末装置３０の位置測定には、いずれの手法を用いてもよい。
（１）各種センサの検出信号の利用：  位置測定部３３１は、自装置が備える各種のセンサが検出した信号を用いる。例えば、端末装置３０は、４個以上のＧＰＳ（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信器を備える。その場合、位置測定部３３１は、ＧＰＳ受信器が受信した受信データ間の時間差に基づいて端末装置３０の緯度及び経度を定める。端末装置３０が加速度センサ及びジャイロセンサを備える場合には、位置測定部３３１は、例えば、ジャイロセンサが検出した向きで、加速度センサが検出した加速度の方向を補正し、補正した加速度を２階積分して端末装置３０の位置を算出してもよい。
なお、位置測定部３３１は、加速度センサが検出した重力の向きを基準としたジャイロセンサが検出した端末装置３０の向きをさらに特定してもよい。位置測定部３３１は、特定した向きをさらに測定レポートに含めてマクロセル基地局装置１０に送信する。
また、端末装置３０が気圧センサを備える場合には、位置測定部３３１は、気圧センサで検出した気圧から所定の換算式を用いて端末装置３０の高度を算出してもよい。位置測定部３３１は、特定した高度を測定レポートに含めてマクロセル基地局装置１０に送信する。
【００４９】
（２）基地局装置からの受信信号に基づく測定：  位置測定部３３１は、マクロセル基地局装置１０から伝搬する電波の受信信号に基づいてマクロセル基地局装置１０の方向を検出することができる。例えば、位置測定部３３１は、各アンテナが受信した受信信号の受信強度とマクロセル基地局装置１０の送信強度に基づいて端末装置３０からマクロセル基地局装置１０の距離を測定する。マクロセル基地局装置１０の送信部１１１が複数のアンテナを備え、各アンテナについて電波の指向方向が異なり、位置測定部３３１が送信元のアンテナを特定することができれば、端末装置３０からマクロセル基地局装置１０のおよその方向を特定することができる。
【００５０】
（３）ビーム情報の利用：  マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、ユーザデータの搬送に用いられるビームに係る指向方向、ビーム幅及び送信強度の情報を含むビーム放射情報を端末装置３０に出力してもよい。位置測定部３３１は、マクロセル基地局装置１０から受信したビーム放射情報と、ビーム処理部３３３から入力されるビーム捕捉情報に基づいて端末装置３０の位置を算出する。位置測定部３３１は、そのビームの指向方向、幅ならびに送信強度と受信強度に基づいて、端末装置３０の方向と距離を算出する。算出した角度と距離は、端末装置３０の位置を示す情報を構成する。
【００５１】
（４）マクロセル基地局装置側での検出：マクロセル基地局装置１０では、例えば１２０度間隔に指向性アンテナを配置して、３６０度の方向をカバーしている。したがって、マクロセル基地局装置１０側でも、どの方向のアンテナを使用しているかにより、ある程度、端末装置３０の方向がわかる。また、マクロセル基地局装置１０と端末装置３０との間の距離は、端末装置３０からの受信信号の強度からわかる。これにより、マクロセル基地局装置１０では、端末装置３０の位置を概算できる。
【００５２】
（５）スモールセル基地局装置側での検出：既にビームを取得しているときには、スモールセル基地局装置２０のビームの角度、絞り、等の情報がわかる。また、端末装置３０からの受信信号の強度により、距離がわかる。このため、既にビームを取得しているときには、スモールセル基地局装置２０側で、端末装置３０の位置を特定できる。
【００５３】
（ビーム追加処理の一例）
次に、本実施形態に係るビーム追加処理について説明する。図６は、本実施形態に係るビーム追加処理の一例を示すシーケンス図である。この例は、端末装置３０側からのトリガーでスモールセル基地局装置２０のビームの放射を行うものである。
【００５４】
（ステップＳ１０１）端末装置３０の通信処理部３３４は、通信開始要求（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）をマクロセル基地局装置１０に送信する。通信開始要求には、位置測定部３３１が測定した端末装置３０の位置を示す端末位置情報が含まれてもよい。その後、端末装置３０とマクロセル基地局装置１０との間で所定の手順（例えば、ＬＴＥ−Ａ：Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ−Ａｄｖａｎｃｅｄに規定の手順）を用いて接続を確立する。その後、ステップＳ１０２の処理に進む。
なお、端末装置３０との接続が確立した後、マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、端末装置３０との通信に係る各種の制御情報を生成し、生成した制御情報を端末装置３０に送信する。制御情報には、例えば、端末装置３０との通信において利用可能とする一群のビームを示す利用可能ビーム情報が含まれる。複数の端末装置３０と接続されているとき、通信処理部１３４は、接続されている端末装置３０間で互いに異なるビームを割り当てる。個々のビーム間で、周波数帯域、帯域幅、送信タイミングのいずれか又はそれらの組が異なっていてもよい。これにより、複数の端末装置３０間における干渉が回避される。また、通信処理部１３４は、端末装置３０から所定時間毎に受信する測定レポートが示す通信品質に応じて制御情報を逐次に更新してもよい。通信処理部１３４は、更新の都度、更新された制御情報を端末装置３０に送信する。
【００５５】
（ステップＳ１０２）マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、通信開始要求で指定される相手先からユーザデータを格納したデータパケットを受信し、受信したデータパケットを端末装置３０に送信する。端末装置３０の通信処理部３３４は、マクロセル基地局装置１０から受信したデータパケットに格納されたユーザデータを抽出する。その後、ステップＳ１０３の処理に進む。
【００５６】
（ステップＳ１０３）端末装置３０の位置測定部３３１は、端末装置３０の位置を測定する。その後、ステップＳ１０４の処理に進む。
（ステップＳ１０４）端末装置３０の通信処理部３３４は、新たなビームを必要と判定するとき、測定された位置を示す端末位置情報を含むビーム要求（ビーム追加要求）を生成し、生成したビーム要求をマクロセル基地局装置１０に送信する。マクロセル基地局装置１０の位置取得部１３１は、端末装置３０から受信したビーム要求に含まれる端末位置情報を取得する。その後、ステップＳ１０５の処理に進む。
【００５７】
（ステップＳ１０５）マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、三次元地図データサーバ４０に、端末位置情報が示す端末装置３０の周辺の三次元地図情報を要求する。三次元地図データサーバ４０は、端末装置３０の周辺の三次元地図情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。なお、マクロセル基地局装置１０は、その他のタイミングで三次元地図情報を要求し、取得してもよい。例えば、初回起動時に三次元地図情報を取得して、その後定期的に更新するようにしてもよい。その後、ステップＳ１０６の処理に進む。
【００５８】
（ステップＳ１０６）マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、端末装置３０の周辺の三次元地図情報を参照して、端末位置情報が示す端末装置３０の位置からの距離が所定の距離の閾値以下となり、端末装置３０との間に電波の伝搬に大きな影響を与える遮蔽物が存在しないスモールセル基地局装置２０を特定する。なお、スモールセル基地局装置２０の特定は、三次元地図データサーバ４０が行ってもよい。その場合、マクロセル基地局装置１０が、三次元地図データサーバ４０に端末装置３０の位置情報を送信し、その応答としてスモールセル基地局装置２０の情報を受信する。その後、ステップＳ１０７の処理に進む。
【００５９】
（ステップＳ１０７）マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、特定したスモールセル基地局装置２０から端末装置３０への方向を指向方向として定める。ビーム制御部１３３は、定めた指向方向でのビーム放射指示を特定したスモールセル基地局装置２０に送信する。その後、ステップＳ１０８の処理に進む。
【００６０】
（ステップＳ１０８）マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、特定したスモールセル基地局装置２０毎のビームを示すビーム情報を端末装置３０に送信する。その後、ステップＳ１０９の処理に進む。
【００６１】
（ステップＳ１０９）スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、マクロセル基地局装置からビーム放射指示を受信する。ビーム制御部２３３は、受信したビーム放射指示が示す指向方向に、指向方向を有する電波のビームの放射をビーム制御部２３３に開始させる。その後、ステップＳ１１０の処理に進む。
【００６２】
（ステップＳ１１０）端末装置３０のビーム処理部３３３は、マクロセル基地局装置１０から受信したその時点で最新の制御信号から自装置に割り当てられた一群のビームを特定する。端末装置３０のビーム処理部３３３は、マクロセル基地局装置１０から受信したビーム情報が示すビームのうち、通信状態が最も良好なビームを選択する。その後、ステップＳ１１１の処理に進む。
【００６３】
（ステップＳ１１１）端末装置３０のビーム処理部３３３は、選択したビームを示すビーム捕捉情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、端末装置３０から受信したビーム捕捉情報で示されるビームに係るビーム確立指示をスモールセル基地局装置２０に送信する。スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、ビーム確立指示で指定されるビームの放射を継続し、それ以外のビーム放射指示で指定されるビームの放射を停止する。その後、ステップＳ１１２の処理に進む。
【００６４】
（ステップＳ１１２）マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、相手先から受信したユーザデータの一部を格納したデータパケットをスモールセル基地局装置２０に転送する。その後、ステップＳ１１３の処理に進む。
（ステップＳ１１３）スモールセル基地局装置２０の通信処理部２３４は、マクロセル基地局装置１０から受信したデータパケットを、放射を継続しているビームを用いて送信する。その後、図６に示す処理を終了する。
【００６５】
（ビーム追加処理の他の例）
図７は、本実施形態に係るビーム追加処理の他の例を示すシーケンス図である。この例は、マクロセル基地局装置１０側からのトリガーでスモールセル基地局装置２０のビームの放射を行うものである。また、スモールセル基地局装置２０が、三次元データベースサーバ４０から三次元地図情報を取得し、端末装置３０にビームが届くか否かを判定して、ビームを設定するものである。
【００６６】
（ステップＳ２０１）端末装置３０の通信処理部３３４は、通信開始要求（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）をマクロセル基地局装置１０に送信する。通信開始要求には、位置測定部３３１が測定した端末装置３０の位置を示す端末位置情報が含まれてもよい。その後、端末装置３０とマクロセル基地局装置１０との間で所定の手順（例えば、ＬＴＥ−Ａ：Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎに規定の手順）を用いて接続を確立する。その後、ステップＳ２０２の処理に進む。
【００６７】
（ステップＳ２０２）マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、通信開始要求で指定される相手先からユーザデータを格納したデータパケットを受信し、受信したデータパケットを端末装置３０に送信する。端末装置３０の通信処理部３３４は、マクロセル基地局装置１０から受信したデータパケットに格納されたユーザデータを抽出する。その後、ステップＳ２０３の処理に進む。
【００６８】
（ステップＳ２０３）マクロセル基地局装置１０は、新たなビームを必要と判定するとき、ビーム追加指示を生成し、その後、ステップＳ２０４の処理に進む。例えば、１つの端末装置３０が大容量通信をする場合に、他の端末装置に影響が出ないように、マクロセル基地局装置１０がスモールセル基地局装置２０に専用のビーム放射の指示を出すことが考えられる。  
【００６９】
（ステップＳ２０４）端末装置３０の位置測定部３３１は、端末装置３０の位置を測定し、その後、ステップＳ２０５の処理に進む。
【００７０】
（ステップＳ２０５）端末装置３０は、測定された位置を示す端末位置情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。マクロセル基地局装置１０の位置取得部１３１は、端末装置３０からの端末位置情報を取得する。その後、ステップＳ２０６の処理に進む。
【００７１】
（ステップＳ２０６）マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、端末装置３０の現在地と、予め設定したスモールセル位置情報を参照して、端末位置情報が示す端末装置３０の位置からの距離が、所定の距離の閾値以下となる位置のスモールセル基地局装置２０を特定する。その後、ステップＳ２０７の処理に進む。
【００７２】
（ステップＳ２０７）マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、特定したスモールセル基地局装置２０から端末装置３０への方向を指向方向として定める。ビーム制御部１３３は、特定したスモールセル基地局装置２０にビーム放射指示を送信する。このとき、マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、端末装置３０の位置情報をビーム放射指示に含めて送信する。その後、ステップＳ２０８の処理に進む。
【００７３】
（ステップＳ２０８）スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、マクロセル基地局装置１０からビーム放射指示を受信すると、三次元地図データサーバ４０から、スモールセル基地局装置２０の周辺の三次元地図情報を取得する。なお、スモールセル基地局装置２０は、その他のタイミングで三次元地図情報を取得してもよい。例えば、設置時に三次元地図情報を取得して、その後所定の頻度で更新するようにしてもよい。その後、ステップＳ２０９の処理に進む。
【００７４】
（ステップＳ２０９）スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、三次元地図情報を参照して、ビームが届くか否かを判定して、ビームを設定する。すなわち、ビーム制御部２３３は、三次元地図情報を参照して、受信したビーム放射指示が示す指向方向に電波の伝搬に大きな影響を与える遮蔽物があるかどうかを判定し、電波の伝搬に大きな影響を与える遮蔽物がない方向に、ビームを設定する。また、ビーム制御部２３３は、受信したビーム放射指示が示す指向方向に電波の伝搬に大きな影響を与える遮蔽物がある場合には、ビームの送信ができないと判定する。
【００７５】
（ステップＳ２１０）スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、マクロセル基地局装置１０に、ビームの設定情報を送信する。このとき、三次元地図情報を参照した結果、スモールセル基地局装置２０と端末装置３０との間に、電波の伝搬に大きな影響を与える遮蔽物があり、ビームの送信ができないと判定した場合には、スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３はマクロセル基地局装置１０に、端末装置３０に届くビームがない旨を示す情報をビーム設定情報として通知する。その後、ステップＳ２１１の処理に進む。
【００７６】
（ステップＳ２１１）スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、受信したビーム放射指示が示す指向方向に、指向方向を有する電波のビームの放射をビーム制御部２３３に開始させる。その後、ステップＳ２１２の処理に進む。
【００７７】
（ステップＳ２１２）端末装置３０のビーム処理部３３３は、マクロセル基地局装置１０から受信したその時点で最新の制御信号から自装置に割り当てられた一群のビームを特定する。端末装置３０のビーム処理部３３３は、マクロセル基地局装置１０から受信したビーム情報が示すビームのうち、通信状態が最も良好なビームを選択する。その後、ステップＳ２１３の処理に進む。
【００７８】
（ステップＳ２１３）端末装置３０のビーム処理部３３３は、選択したビームを示すビーム捕捉情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、端末装置３０から受信したビーム捕捉情報で示されるビームに係るビーム確立指示をスモールセル基地局装置２０に送信する。スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、ビーム確立指示で指定されるビームの放射を継続し、それ以外のビーム放射指示で指定されるビームの放射を停止する。その後、ステップＳ２１４の処理に進む。
【００７９】
（ステップＳ２１４）マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、相手先から受信したユーザデータの一部を格納したデータパケットをスモールセル基地局装置２０に転送する。その後、ステップＳ２１５の処理に進む。
【００８０】
（ステップＳ２１５）スモールセル基地局装置２０の通信処理部２３４は、マクロセル基地局装置１０から受信したデータパケットを、放射を継続しているビームを用いて送信する。その後、図７に示す処理を終了する。
【００８１】
（ビーム停止処理）
次に、本実施形態に係るビーム停止処理について説明する。図８は、本実施形態に係るビーム停止処理の一例を示すシーケンス図である。図８に例示される処理は、図６又は図７に例示される処理により開始した通信を終了し、動作停止（ｉｄｌｅ）状態に移行するときに開始される。端末装置３０の通信処理部３３４が、通信終了を判定する場合には、例えば、次の場合がある。（ｖ）通信中において通信終了を指示するためのユーザ操作を受け付けるとき、（ｖｉ）通信中において所定のアプリケーションブログラムに記述された通信終了要求が実行されるとき、（ｖｉｉ）受信信号で搬送されるユーザデータの受信が終了するとき。
【００８２】
（ステップＳ１２１）端末装置３０の通信処理部３３４は、実行中の通信の終了を判定する。その後、ステップＳ１２２の処理に進む。
（ステップＳ１２２）端末装置３０の通信処理部は、通信終了要求をマクロセル基地局装置１０に送信する。その後、ステップＳ１２３の処理に進む。
【００８３】
（ステップＳ１２３）マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、端末装置３０から通信終了要求を受信するとき、ビーム確立指示で指定されたビームを放射するスモールセル基地局装置２０にビーム放射停止指示を送信する。指定されたビームは、端末装置３０との通信に用いていたビームである。ビーム放射停止指示は、ビームの放射の停止を指示するための制御信号である。そのため、通信中に行われていた端末装置３０の方向に追従したビームの指向方向の制御が停止する。その後、ステップＳ１２４の処理に進む。
【００８４】
（ステップＳ１２４）スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、マクロセル基地局装置１０から受信したビーム放射停止指示で指定されるビームの放射を停止させる。その後、図８に示す処理を終了する。この状態において、スモールセル基地局装置２０は、次のマクロセル基地局装置１０からのビーム放射指示を待ち受ける。
【００８５】
以上に説明したように、本実施形態に係る通信システム１は、第１の基地局装置（マクロセル基地局装置１０）と、指向性を有するビームを放射可能な第２の基地局装置（スモールセル基地局装置２０）と、端末装置３０とを備える。第１の基地局装置（マクロセル基地局装置１０）は、端末装置３０の位置を示す端末位置情報を取得し、地図情報と端末位置情報とに基づいて特定された第２の基地局装置（スモールセル基地局装置２０）にビームの放射指示を送信し、第２の基地局装置（スモールセル基地局装置２０）は、第１の基地局装置（マクロセル基地局装置１０）から受信したビームの放射指示に基づいて、端末装置３０に、ビームを放出する。
また、第２の基地局装置（スモールセル基地局装置２０）が、端末装置３０の位置を示す端末位置情報と地図情報に基づいてビームの放射を行うか否かを判定し、ビームの放射を行うと判定した場合に、端末装置３０にビームを放射してもよい。
これにより、地図情報と端末の位置情報に基づいてビームの放射を適切に制御でき、無線リソースを有効に利用することができる。また、スモールセル基地局装置２０からの不要なビームの放射が回避されるので、ビームの放射に係る電力を節減することができる。
【００８６】
また、第１の基地局装置（マクロセル基地局装置１０）は、地図情報と端末位置情報とに基づいて、第２の基地局装置（スモールセル基地局装置２０）と端末装置３０との間に電波の伝搬に影響を与える遮断物があるか否かを判定し、判定の結果に基づいてビームの放射を行う前記第２の基地局装置を特定してもよい。
これにより、遮蔽物のある方向へのビームの放射を回避でき、無線リソースを有効に利用し、ビームの放射に係る電力を節減することができる。
【００８７】
また、本実施形態に係る通信システム１は、地図情報を保持する地図データサーバ（三次元地図データサーバ４０）をさらに備え、地図データサーバ（三次元地図データサーバ４０）は地図情報を第１の基地局装置（マクロセル基地局装置１０）に提供してもよい。
これにより、地図情報と端末の位置情報に基づいてビームの放射を適切に制御でき、無線リソースを有効に利用することができる。また、スモールセル基地局装置２０からの不要なビームの放射が回避されるので、ビームの放射に係る電力を節減することができる。
【００８８】
また、本実施形態に係る通信システム１は、地図情報を保持する地図データサーバ（三次元地図データサーバ４０）をさらに備え、地図データサーバ（三次元地図データサーバ４０）は、端末装置３０の位置を示す端末位置情報を取得し、地図情報と端末位置情報とに基づいて、第２の基地局装置（スモールセル基地局装置２０）と端末装置３０との間に電波の伝搬に影響を与える遮断物があるか否かを判定し、判定の結果に基づいてビームの放射を行う第２の基地局装置を特定してもよい。
これにより、遮蔽物のある方向へのビームの放射を回避でき、無線リソースを有効に利用し、ビームの放射に係る電力を節減することができる。
【００８９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述した実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を援用し、主に差異点について説明する。
図９は、本実施形態に係る通信システム１ａの基本構成例を示す概念図である。本実施形態に係る通信システム１ａは、マクロセル基地局装置１０、スモールセル基地局装置２０、端末装置３０ａ、及び三次元地図データサーバ４０を含んで構成される。本実施形態では、マクロセル基地局装置１０は、各スモールセル基地局装置２０のビームのカバーエリアを示すエリアマップを生成し、端末装置３０ａ（３０ａ−１、３０ａ−２）に配信している。端末装置３０ａは、マクロセル基地局装置１０からエリアマップを受信する。なお、端末装置３０ａは、マクロセル基地局装置１０からスモールセル基地局装置２０や地図配信用サーバ（図示せず）等を介して、エリアマップを受信する場合もある。
【００９０】
図１０は、本実施形態に係る端末装置３０ａの構成例を示す概略ブロック図である。端末装置３０ａは、通信部３１、通信状態判定部３２、制御部３３、及び地図記憶部３４を含んで構成される。通信部３１は、送信部３１１及び受信部３１２を含んで構成される。制御部３３は、位置測定部３３１、ビーム処理部３３３及び通信処理部３３４を含んで構成される。地図記憶部３４には、マクロセル基地局装置１０、スモールセル基地局装置２または地図配信サーバから受信したエリアマップが蓄積される。
【００９１】
図１１は、本実施形態に係るエリアマップの配信処理の一例を示すシーケンス図である。
（ステップＳ３０１）マクロセル基地局装置１０は、三次元地図データサーバ４０から、周辺の三次元地図情報を受信する。その後、ステップＳ３０２の処理に進む。
（ステップＳ３０２）マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、三次元地図データサーバ４０から受信した三次元地図情報を参照して、各スモールセル基地局装置２０の通信可能エリアを示すエリアマップを生成する。すなわち、マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、各スモールセル基地局装置２０からの距離と、その間にある電波の伝搬に大きな影響を与える遮蔽物があるか否かに応じて、各スモールセル基地局装置２０のカバーエリアを示すエリアマップを生成する。その後、ステップＳ３０３の処理に進む。
（ステップＳ３０３）マクロセル基地局装置１０は、周辺の端末装置３０ａに、エリアマップの情報を配信する。その後、ステップＳ３０３の処理に進む。
（ステップＳ３０４）端末装置３０ａは、受信したエリアマップの情報を地図記憶部３４に保存する。
【００９２】
以上に説明したように、本実施形態に係る通信システム１ａでは、通信システム１の構成に加えて、更に、第１の基地局装置（マクロセル基地局装置１０）は、地図情報に基づいて第２の基地局装置（スモールセル基地局装置２０）のビームのカバーエリアを示すエリアマップを作成し、エリアマップを端末装置３０ａに配信する。第１の基地局装置（マクロセル基地局装置１０）は、第２の基地局（スモールセル基地局装置２０）または、地図配信サーバ等を介して、エリアマップを配信してもよい。
これにより、端末装置３０ａは、位置測定部３３１で取得される位置情報と、地図記憶部３４に蓄積されているエリアマップを参照することで、どの位置でスモールセル基地局装置２０からのビームを取得できるかが判定できる。従って、端末装置３０ａを保有するユーザは、どの位置でビームを取得できるかを判定しながら通信することができる。例えば、ユーザは、大容量通信が可能な場所を探して通信を開始することができる。
【００９３】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。上述した実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を援用し、主に差異点について説明する。
図１２は、本実施形態に係る通信システム１ｂの基本構成例を示す概念図である。
本実施形態に係る通信システム１ｂは、マクロセル基地局装置１０、スモールセル基地局装置２０、端末装置３０、三次元地図データサーバ４０、及び通信エリア管理サーバ４１を含んで構成される。通信エリア管理サーバ４１は、端末装置３０がスモールセル基地局装置２０からのビームを取得できるエリア、すなわちビームによる通信が可能なエリアをホワイトリストとして管理している。また、通信エリア管理サーバ４１は、端末装置３０がスモールセル基地局装置２０からのビームを取得できないエリア、すなわちビームによる通信が不可能なエリアをブラックリストとして管理してもよい。
【００９４】
通信エリア管理サーバ４１は、端末装置３０とスモールセル基地局装置２０の通信結果を受信する。通信エリア管理サーバ４１は、三次元地図データサーバ４０からの三次元地図情報と、各スモールセル基地局装置２０から送られてきた通信結果とを対応付けて、ホワイトリストマップを生成する。ここで、ホワイトリストはスモールセル基地局装置２０からのビームを取得できるエリアを示す。例えば、同一のビルでも、１階はビームを取得できるが、他の階はビームが取得できないというようなことが起こり得る。通信エリア管理サーバ４１は、ビルの階数というような高さ情報を含めて、ホワイトリストマップを管理している。なお、ホワイトリストが取得されておらず、ホワイトリストマップが未作成の場合や、ホワイトリストのデータが存在しない場合もある。
【００９５】
図１３は、本実施形態に係るビーム追加処理及び通信結果の送信処理の一例を示すシーケンス図である。この例は、端末装置３０側からのトリガーでスモールセル基地局装置２０のビームの放射を行うものである。なお、前述の第１の実施形態と同様に、マクロセル基地局装置１０側からのトリガーでスモールセル基地局装置２０のビームの放射を行うこともできる。
（ステップＳ４０１）端末装置３０の通信処理部３３４は、通信開始要求（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）をマクロセル基地局装置１０に送信する。通信開始要求には、位置測定部３３１が測定した端末装置３０の位置を示す端末位置情報が含まれてもよい。その後、端末装置３０とマクロセル基地局装置１０との間で所定の手順（例えば、ＬＴＥ−Ａ：Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ−Ａｄｖａｎｃｅｄに規定の手順）を用いて接続を確立する。その後、ステップＳ４０２の処理に進む。
【００９６】
（ステップＳ４０２）マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、通信開始要求で指定される相手先からユーザデータを格納したデータパケットを受信し、受信したデータパケットを端末装置３０に送信する。端末装置３０の通信処理部３３４は、マクロセル基地局装置１０から受信したデータパケットに格納されたユーザデータを抽出する。その後、ステップＳ４０３の処理に進む。
【００９７】
（ステップＳ４０３）端末装置３０の位置測定部３３１は、端末装置３０の位置を測定する。その後、ステップＳ４０４の処理に進む。
（ステップＳ４０４）端末装置３０の通信処理部３３４は、新たなビームを必要と判定するとき、測定された位置を示す端末位置情報を含むビーム要求（ビーム追加要求）を生成し、生成したビーム要求をマクロセル基地局装置１０に送信する。マクロセル基地局装置１０の位置取得部１３１は、端末装置３０から受信したビーム要求に含まれる端末位置情報を取得する。その後、ステップＳ４０５の処理に進む。
【００９８】
（ステップＳ４０５）マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、三次元地図データサーバ４０に、端末位置情報が示す端末装置３０の周辺の三次元地図情報を要求する。三次元地図データサーバ４０は、端末装置３０の周辺の三次元地図情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。その後、ステップＳ４０６の処理に進む。
（ステップＳ４０６）マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、通信エリア管理サーバ４１に、端末装置３０の周辺のホワイトリストマップを要求する。通信エリア管理サーバ４１は、端末装置３０の周辺のホワイトリストマップをマクロセル基地局装置１０に送信する。その後、ステップＳ４０７の処理に進む。
【００９９】
（ステップＳ４０７）マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、端末装置３０の周辺の三次元地図情報を参照して、端末位置情報が示す端末装置３０の位置からの距離が所定の距離の閾値以下となり、端末装置３０との間に電波の伝搬に大きな影響を与える遮蔽物が存在しないスモールセル基地局装置２０を特定する。更に、マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、ホワイトリストマップを参照して、スモールセル基地局装置２０と端末装置３０との関係がホワイトリストで示される位置にあるスモールセル基地局装置２０を特定してもよい。なお、マクロセル基地局装置１０は、特定されたスモールセル基地局装置２０の情報を他の装置から取得してもよい。例えば、マクロセル基地局装置１０が、端末装置３０の位置情報を通信エリアサーバ４１に送信し、通信エリア管理サーバ４１が特定した通信可能なスモールセル基地局装置２０の情報を受信してもよい。また、スモールセル特定部１３２は、特定したスモールセル基地局装置２０と通信ができなかった場合、遮蔽物が存在しない他のスモールセル基地局装置を特定してもよい。その後、ステップＳ４０８の処理に進む。
【０１００】
（ステップＳ４０８）マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、特定したスモールセル基地局装置２０から端末装置３０への方向を指向方向として定める。ビーム制御部１３３は、定めた指向方向でのビーム放射指示を特定したスモールセル基地局装置２０に送信する。その後、ステップＳ４０９の処理に進む。
【０１０１】
（ステップＳ４０９）マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、特定したスモールセル基地局装置２０毎のビームを示すビーム情報を端末装置３０に送信する。その後、ステップＳ４１０の処理に進む。
【０１０２】
（ステップＳ４１０）スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、マクロセル基地局装置からビーム放射指示を受信する。ビーム制御部２３３は、受信したビーム放射指示が示す指向方向に、指向方向を有する電波のビームの放射をビーム制御部２３３に開始させる。その後、ステップＳ４１１の処理に進む。
【０１０３】
（ステップＳ４１１）端末装置３０のビーム処理部３３３は、マクロセル基地局装置１０から受信したその時点で最新の制御信号から自装置に割り当てられた一群のビームを特定する。端末装置３０のビーム処理部３３３は、マクロセル基地局装置１０から受信したビーム情報が示すビームのうち、通信状態が最も良好なビームを選択する。その後、ステップＳ４１２の処理に進む。
【０１０４】
（ステップＳ４１２）端末装置３０のビーム処理部３３３は、選択したビームを示すビーム捕捉情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、端末装置３０から受信したビーム捕捉情報で示されるビームに係るビーム確立指示をスモールセル基地局装置２０に送信する。スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、ビーム確立指示で指定されるビームの放射を継続し、それ以外のビーム放射指示で指定されるビームの放射を停止する。その後、ステップＳ４１３の処理に進む。
【０１０５】
（ステップＳ４１３）マクロセル基地局装置１０は、ビーム捕捉情報から、スモールセル基地局装置２０と端末装置３０との通信結果を生成し、この通信結果を通信エリア管理サーバ４１に送信する。その後、ステップＳ４１４の処理に進む。
（ステップＳ４１４）通信エリア管理サーバ４１は、三次元地図データサーバ４０にマクロセル基地局装置１０の近傍の三次元地図情報を要求し、三次元地図データサーバ４０は通信エリア管理サーバ４１に、マクロセル基地局装置１０の近傍の三次元地図情報を送信する。その後、ステップＳ４１５の処理に進む。
（ステップＳ４１５）通信エリア管理サーバ４１は、マクロセル基地局装置１０から送られてきた通信結果と、三次元地図データサーバ４０からの三次元地図情報とを参照して、ホワイトリストマップを更新して、保存する。なお、通信エリア管理サーバ４１は、ホワイトリストマップのデータを所定のルールに基づいて更新してもよい。例えば、所定の期間通信した実績がない基地局装置についてはホワイトリストマップから削除してもよい。その後、ステップＳ４１６の処理に進む。
【０１０６】
（ステップＳ４１６）マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、相手先から受信したユーザデータの一部を格納したデータパケットをスモールセル基地局装置２０に転送する。その後、ステップＳ４１７の処理に進む。
（ステップＳ４１７）スモールセル基地局装置２０の通信処理部２３４は、マクロセル基地局装置１０から受信したデータパケットを、放射を継続しているビームを用いて送信する。
【０１０７】
以上に説明したように、本実施形態に係る通信システム１ｂでは、通信システム１の構成に加えて、端末装置３０と第２の基地局装置スモールセル基地局装置２０）との通信結果に基づいて、ビームによる通信が可能な通信可能エリアまたはビームによる通信が不可能な通信不可能エリアを管理する通信エリア管理サーバ４１を備える。更に、第１の基地局装置（マクロセル基地局装置１０）は、通信エリア管理サーバ４１から取得した通信可能エリアまたは通信不可能エリアに基づいて、ビームの放射を行う第２の基地局装置（スモールセル基地局装置２０）を特定する。
【０１０８】
また、第２の基地局装置（スモールセル基地局装置２０）が、通信エリア管理サーバ４１から取得した通信可能エリアまたは通信不可能エリアに基づいて、ビームの放射を行うか否かを判定し、ビームの放射を行うと判定した場合に、端末装置３０にビームを放射してもよい。
これにより、無駄なビームの放射を回避でき、無線リソースを有効に利用し、ビームの放射に係る電力を節減することができる。
【０１０９】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。上述した実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を援用し、主に差異点について説明する。
図１４は、本実施形態に係る通信システム１ｃの構成例を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る通信システム１ｃは、マクロセル基地局装置１０、スモールセル基地局装置２０、端末装置３０ｃ（３０ｃ−１、３０ｃ−２）、三次元地図データサーバ４０、及び通信エリア管理サーバ４１を含んで構成される。通信エリア管理サーバ４１には、前述の第３の実施形態と同様に、スモールセル基地局装置２０ｂからのビームを取得できるエリアをホワイトリストとして管理している。
本実施形態では、マクロセル基地局装置１０は、通信エリア管理サーバ４１のホワイトリストマップを各ユーザの端末装置３０ｃに配信している。端末装置３０ｃは、マクロセル基地局装置１０から、又はマクロセル基地局装置１０及びスモールセル基地局装置２０を介して、ホワイトリストマップを受信する。なお、通信システム１ｃは、第３の実施形態同様に、ホワイトリストマップに代えて（加えて）、ブラックリストマップを用いてもよい。
【０１１０】
図１５は、本実施形態に係る端末装置３０ｃの構成例を示す概略ブロック図である。端末装置３０ｃは、通信部３１、通信状態判定部３２、制御部３３、及び通信エリアリスト記憶部３５を含んで構成される。通信部３１は、送信部３１１及び受信部３１２を含んで構成される。制御部３３は、位置測定部３３１、ビーム処理部３３３及び通信処理部３３４を含んで構成される。通信エリアリスト記憶部３５には、通信エリア管理サーバ４１から受信したホワイトリストマップまたはブラックリストマップが蓄積される。なお、ホワイトリストマップまたはブラックリストマップはマクロセル基地局装置１０またはスモールセル基地局装置２０を介して受信してもよい。
【０１１１】
図１６は、本実施形態に係るホワイトリストマップの配信処理の一例を示すシーケンス図である。
（ステップＳ５０１）マクロセル基地局装置１０は、通信エリア管理サーバ４１から、ホワイトリストマップを受信する。その後、ステップＳ５０２の処理に進む。
（ステップＳ５０２）マクロセル基地局装置１０の第１通信部１１は、周辺の端末装置３０ｃに、ホワイトリストマップを配信する。端末装置３０ｃは、ホワイトリストマップを受信し、その後、ステップＳ５０３の処理に進む。
（ステップＳ５０３）端末装置３０ｃは、受信したホワイトリストマップの情報を通信エリアリスト記憶部３５に保存する。
【０１１２】
以上に説明したように、本実施形態に係る通信システム１ｃでは、通信システム１ｂの構成に加えて、更に、第１の基地局装置（マクロセル基地局装置１０）は、通信可能エリアまたは通信不可能エリアを端末装置ｃに配信する。
これにより、端末装置３０ｃは、位置測定部３３１で取得される位置情報と、通信エリアリスト記憶部３５に蓄積されているホワイトリストマップを参照することで、どの位置でスモールセル基地局装置２０からのビームを取得できるか否かを判定することできる。また、このホワイトリストマップの情報は、実際に、スモールセル基地局装置２０と端末装置３０ｃとの間で通信が行えたか否かの情報に基づいて作成されている。このため、例えば、同じビルでも、１階はビームを取得できるが、２階はビームを取得できない、というような詳細な情報を提示できる。これにより、端末装置３０ｃを保有するユーザは、地下街やショッピングモール内でも、どの位置でビームを取得できるかを判定しながら通信することができる。
【０１１３】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。上述した実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を援用し、主に差異点について説明する。
図１７は、本実施形態に係る通信システム１ｄの構成例を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る通信システム１ｄは、マクロセル基地局装置１０、スモールセル基地局装置２０、端末装置３０、及び三次元地図データサーバ４０を含んで構成される。この例では、端末装置３０は、スモールセル基地局装置２０−１のカバレッジのエッジにある。
【０１１４】
スモールセル基地局装置２０のビームで形成されるカバレッジは、通常のマクロセルと異なり、ビル等の遮蔽物の影響を受け、その形状は場所毎に異なる。本実施形態では、スモールセル基地局装置２０は、三次元地図情報を参照することで、端末装置３０がスモールセルのカバレッジのエッジにあるか否かを判定している。そして、スモールセル基地局装置２０は、端末装置３０がスモールセルのカバレッジのエッジにあると判定すると、スモールセルのカバレッジのエッジにあることを示すエッジ検出情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。マクロセル基地局装置１０は、このエッジ検出情報を用いて、ハンドオーバーのタイミングを判定することができる。
【０１１５】
図１８は、本実施形態に係るビーム追加処理及びエッジ検出情報の送信処理の一例を示すシーケンス図である。この例は、端末装置３０側からのトリガーでスモールセル基地局装置２０のビームの放射を行うものである。なお、前述の第１の実施形態と同様に、マクロセル基地局装置１０側からのトリガーでスモールセル基地局装置２０のビームの放射を行うこともできる。
【０１１６】
（ステップＳ６０１）端末装置３０の通信処理部３３４は、通信開始要求（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）をマクロセル基地局装置１０に送信する。通信開始要求には、位置測定部３３１が測定した端末装置３０の位置を示す端末位置情報が含まれてもよい。その後、端末装置３０とマクロセル基地局装置１０との間で所定の手順（例えば、ＬＴＥ−Ａ：Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ−Ａｄｖａｎｃｅｄに規定の手順）を用いて接続を確立する。その後、ステップＳ６０２の処理に進む。
【０１１７】
（ステップＳ６０２）マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、通信開始要求で指定される相手先からユーザデータを格納したデータパケットを受信し、受信したデータパケットを端末装置３０に送信する。端末装置３０の通信処理部３３４は、マクロセル基地局装置１０から受信したデータパケットに格納されたユーザデータを抽出する。その後、ステップＳ６０３の処理に進む。
【０１１８】
（ステップＳ６０３）端末装置３０の位置測定部３３１は、端末装置３０の位置を測定する。その後、ステップＳ６０４の処理に進む。
（ステップＳ６０４）端末装置３０の通信処理部３３４は、新たなビームを必要と判定するとき、測定された位置を示す端末位置情報を含むビーム要求（ビーム追加要求）を生成し、生成したビーム要求をマクロセル基地局装置１０に送信する。マクロセル基地局装置１０の位置取得部１３１は、端末装置３０から受信したビーム要求に含まれる端末位置情報を取得する。その後、ステップＳ６０５の処理に進む。
【０１１９】
（ステップＳ６０５）マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、三次元地図データサーバ４０に、端末位置情報が示す端末装置３０の周辺の三次元地図情報を要求する。三次元地図データサーバ４０は、端末装置３０の周辺の三次元地図情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。その後、ステップＳ６０６の処理に進む。
【０１２０】
（ステップＳ６０６）マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、端末装置３０の周辺の三次元地図情報を参照して、端末位置情報が示す端末装置３０の位置からの距離が所定の距離の閾値以下となり、端末装置３０との間に電波の伝搬に大きな影響を与える遮蔽物が存在しないスモールセル基地局装置２０を特定する。その後、ステップＳ６０７の処理に進む。
【０１２１】
（ステップＳ６０７）マクロセル基地局装置１０のスモールセル特定部１３２は、周辺の三次元地図情報から、スモールセル基地局装置２０のビームで形成されるカバレッジを示すエリアマップを生成し、このエリアマップをスモールセル基地局装置２０に送信する。スモールセル基地局装置２０では、このエリアマップから、スモールセル基地局装置２０のビームで形成されるカバレッジのエッジを特定することができる。その後、ステップＳ６０８の処理に進む。
【０１２２】
（ステップＳ６０８）マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、特定したスモールセル基地局装置２０から端末装置３０への方向を指向方向として定める。ビーム制御部１３３は、定めた指向方向でのビーム放射指示を特定したスモールセル基地局装置２０に送信する。その後、ステップＳ６０９の処理に進む。
【０１２３】
（ステップＳ６０９）マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、特定したスモールセル基地局装置２０毎のビームを示すビーム情報を端末装置３０に送信する。その後、ステップＳ６１０の処理に進む。
【０１２４】
（ステップＳ６１０）スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、マクロセル基地局装置からビーム放射指示を受信する。ビーム制御部２３３は、受信したビーム放射指示が示す指向方向に、指向方向を有する電波のビームの放射をビーム制御部２３３に開始させる。その後、ステップＳ６１１の処理に進む。
【０１２５】
（ステップＳ６１１）端末装置３０のビーム処理部３３３は、マクロセル基地局装置１０から受信したその時点で最新の制御信号から自装置に割り当てられた一群のビームを特定する。端末装置３０のビーム処理部３３３は、マクロセル基地局装置１０から受信したビーム情報が示すビームのうち、通信状態が最も良好なビームを選択する。その後、ステップＳ６１２の処理に進む。
【０１２６】
（ステップＳ６１２）端末装置３０のビーム処理部３３３は、選択したビームを示すビーム捕捉情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。マクロセル基地局装置１０のビーム制御部１３３は、端末装置３０から受信したビーム捕捉情報で示されるビームに係るビーム確立指示をスモールセル基地局装置２０に送信する。スモールセル基地局装置２０のビーム制御部２３３は、ビーム確立指示で指定されるビームの放射を継続し、それ以外のビーム放射指示で指定されるビームの放射を停止する。その後、ステップＳ６１３の処理に進む。
【０１２７】
（ステップＳ６１３）マクロセル基地局装置１０の通信処理部１３４は、相手先から受信したユーザデータの一部を格納したデータパケットをスモールセル基地局装置２０に転送する。その後、ステップＳ６１４の処理に進む。
（ステップＳ６１４）スモールセル基地局装置２０の通信処理部２３４は、マクロセル基地局装置１０から受信したデータパケットを、放射を継続しているビームを用いて送信する。その後、ステップＳ６１５の処理に進む。
【０１２８】
（ステップＳ６１５）スモールセル基地局装置２０は、スモールセル基地局装置２０のビームを用いて通信を行っている間、端末装置３０の位置情報とエリアマップを参照して、端末装置３０の位置がスモールセルのカバレッジのエッジにあるか否かを判定する。スモールセル基地局装置２０は、端末装置３０がスモールセルのカバレッジのエッジにあるか否かについて、スモールセル基地局装置２０と端末装置２０との距離だけでなく、位置情報とエリアマップに基づいて判定する。例えば、スモールセル基地局装置２０は、端末装置３０が、少し進むとビルの陰になる部分やビルの扉の前（ビル内に入ってしまうと電波が届かなくなる）にある場合も、カバレッジのエッジにあると判断する。スモールセル基地局装置２０は、端末装置３０の位置がスモールセルのカバレッジのエッジにあると判定すると、ステップＳ６１６の処理に進む。
（ステップＳ６１６）スモールセル基地局装置２０の第１通信部２１は、端末装置３０の位置がスモールセルのカバレッジのエッジにあることを示すエッジ検出情報をマクロセル基地局装置１０に送信する。マクロセル基地局装置１０の第２通信部１２は、スモールセル基地局装置２０からのエッジ検出情報を受信する。マクロセル基地局装置１０では、このエッジ検出情報をハンドオーバーに利用できる。
【０１２９】
なお、マクロセル基地局装置１０は、エッジ検出情報を受け取った場合、それに基づいて端末装置にハンドオーバーに必要な情報、すなわち周辺セル情報などの測定結果（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ）を報告させておくことにより、実際にハンドオーバーが必要な状況になったときに、端末に対して速やかにハンドオーバーを促すことができる。例えば、端末装置３０を保有するユーザがビル沿いの道を歩いており、それから、ビル内に入って急激に電波状況が悪化することを想定する。この場合、上記の制御によれば、マクロセル基地局装置１０は、スモールセル基地局装置２０からのエッジ検出情報を事前に受信することになるので、端末装置３０に周辺セル情報などの測定結果を報告させておくことにより、電波状況が悪化したときに速やかに端末装置３０にハンドオーバーを促すことができ、通信速度の一時的な低下を防ぎ、ユーザ利便性を高めることができるようになる。
【０１３０】
また、この例では、三次元地図情報から生成したエリアマップから、スモールセル基地局装置２０のビームで形成されるカバレッジのエッジを特定しているが、更に、通信エリア管理サーバ４１のホワイトリストマップを参照しても良い。例えば、ビルの中層にあるレストラン等に、端末装置３０を保有するユーザがいる場合、ユーザがそのビルを出ると直ぐに、ハンドオーバーが必要になる。そのため、スモールセル基地局装置２０は、端末装置３０の場所によって、エッジの状態を複数の状態に分け、重み付けして、マクロセル基地局装置１０に送信するようにしても良い。また、マクロセル基地局装置１０は、スモールセル基地局装置２０から端末装置３０を介してエッジ検出情報を受け取るようにしても良い。
【０１３１】
以上、説明したように、本実施形態に係る通信システム１ｄでは、通信システム１の構成に加えて、更に、第２の基地局装置（スモールセル基地局装置２０）は、端末装置３０の位置と地図情報に基づいて、端末装置３０が第２の基地局装置（スモールセル基地局装置２０）のカバレッジのエッジにあることを判定し、判定した結果を前記第１の基地局装置（マクロセル基地局装置１０）へ送信する。
これにより、マクロセル基地局装置１０は、端末装置３０がスモールセル基地局装置２０のカバレッジのエッジにあることを把握することができる。従って、マクロセル基地局装置１０は、例えば、すぐにハンドオーバーできるように準備し、スムーズなハンドオーバーを実現することができる。
【０１３２】
なお、通信システム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）１の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１３３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、各実施形態における処理手順、シーケンス、フローチャート等は矛盾のない限り、順序を入れ替えてもよい。
また、本発明の一態様は、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記各実施形態や変形例に記載された要素であり、同様の効果を奏する要素同士を置換した構成も含まれる。
【符号の説明】
【０１３４】
１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）…通信システム、１０…マクロセル基地局装置、１１…第１通信部、１２…第２通信部、１３…制御部、２０（２０−１、２０−２），２０ｂ（２０ｂ−１、２０ｂ−２）…スモールセル基地局装置、２１…第１通信部、２２…第２通信部、２３…制御部、３０（３０−１、３０−２），３０ｃ（３０ｃ−１、３０ｃ−２），３０…端末装置、３１…通信部、３２…通信状態判定部、３３…制御部、３４…地図記憶部、３５…通信エリアリスト記憶部、４０…三次元地図データサーバ、４１…通信エリア管理サーバ、１１１…送信部、１１２…受信部、１３１、１３１ａ…位置取得部、１３２…スモールセル特定部、１３３…ビーム制御部、１３４、１３４ｂ…通信処理部、１３５ｂ…通信状態判定部、２１１…送信部、２１２…受信部、２３３…ビーム制御部、２３４…通信処理部、３１１…送信部、３１２…受信部、３３１…位置測定部、３３３…ビーム処理部、３３４…通信処理部
【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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