(57)【要約】【課題】通信のスループットの低下を抑制する。【解決手段】送信装置２２は、異なる複数の方向の各々に対するビームの有無を示す情報に従ってビームを形成して信号を送信する処理を、ビームの有無のパターンを異ならせて複数回行う場合に、隣接する方向に対するビームの有無が１回異なり、他の回では同じとなるようにビームを形成して信号を送信する送信部３４と、送信部３４により送信された信号が受信条件を満たすか否かを示す判定結果情報を送信する受信装置から送信された判定結果情報を受信する受信部３６と、受信部３６により受信された判定結果情報が示す判定結果に基づいて、ユーザデータを受信装置に送信する場合のビームの形成方向を選択する選択部３８と、を含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる複数の方向の各々に対するビームの有無を示す情報に従ってビームを形成して信号を送信する処理を、ビームの有無のパターンを異ならせて複数回行う場合に、隣接する方向におけるビームの有無が前記複数回のうちの１回異なり、他の回では同じとなるようにビームを形成して信号を送信する送信部と、
前記送信部により送信された信号が受信条件を満たすか否かを示す判定結果情報を送信する受信装置から送信された前記判定結果情報を受信する受信部と、
前記受信部により受信された判定結果情報が示す判定結果に基づいて、ユーザデータを前記受信装置に送信する場合のビームの形成方向を前記複数の方向から選択する選択部と、
を含む送信装置。
【請求項２】
前記送信部は、前記複数の方向の各々に対応するエリアを識別する数値をグレイ符号化して得られたエリア毎の第１ビット列、前記第１ビット列に対してビット反転を行って得られた第２ビット列、前記第１ビット列に対してビット順の並び替えを行って得られた第３ビット列、又は所定数の前記第１ビット列を巡回シフトして得られた第４ビット列の何れかのビット列に従って、ビームを形成して信号を送信する、
請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
所定の距離間隔を空けて配列された複数のアンテナ素子を含み、
前記送信部は、隣接してビームを形成する方向の数が多いほど、前記複数のアンテナ素子のうち、距離間隔が近い複数のアンテナ素子を介して、ビームを形成して信号を送信する、
請求項１又は請求項２に記載の送信装置。
【請求項４】
異なる複数の方向の各々に対するビームの有無を示す情報に従ってビームを形成して信号を送信する処理を、ビームの有無のパターンを異ならせて複数回行う場合に、隣接する方向におけるビームの有無が前記複数回のうちの１回異なり、他の回では同じとなるようにビームを形成して信号を送信し、
送信した信号が受信条件を満たすか否かを示す判定結果情報を送信する受信装置から送信された前記判定結果情報を受信し、
受信した判定結果情報が示す判定結果に基づいて、ユーザデータを前記受信装置に送信する場合のビームの形成方向を前記複数の方向から選択する、
処理を送信装置が実行する送信方法。
【請求項５】
異なる複数の方向の各々に対するビームの有無を示す情報に従ってビームを形成して信号を送信する処理を、ビームの有無のパターンを異ならせて複数回行う場合に、隣接する方向におけるビームの有無が前記複数回のうちの１回異なり、他の回では同じとなるようにビームを形成して信号を送信する送信部と、前記送信部により送信された信号が受信条件を満たすか否かを示す判定結果情報を送信する受信装置から送信された前記判定結果情報を受信する受信部と、前記受信部により受信された判定結果情報が示す判定結果に基づいて、ユーザデータを前記受信装置に送信する場合のビームの形成方向を前記複数の方向から選択する選択部と、を含む送信装置、及び
前記送信装置からビームを形成して送信された信号を受信する第２受信部と、前記第２受信部により受信された信号が受信条件を満たすか否かを示す判定結果情報を送信する第２送信部と、を含む受信装置、
を備えた通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、送信装置、送信方法、及び通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の通信ノードによって行われた受信信号パワー対ノイズ比の測定結果に基づいてビームサイクルパターンでの伝送のためのビームを選択し、選択したビームをビームサイクルパターンで送信する技術が知られている。
【０００３】
また、セル内で少なくとも２つのビームを形成し、この少なくとも２つのビームが、別々に異なる出力レベルに関連付けられる技術が知られている。
【０００４】
また、端末が、無線基地局が形成する第１のビーム及び第２のビームを受信し、受信した第１のビーム及び第２のビームの各々からチャネル品質を測定する無線通信システムが知られている。この無線通信システムでは、端末が、測定したチャネル品質を含む通信品質信号を無線基地局にフィードバックする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１２−５１０２１９号公報
【特許文献２】特表２０１１−５２２４６２号公報
【特許文献３】国際公開第２０１３／０２４８５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、異なる複数のビームの形成方向から選択された形成方向が端末から離れるほど、選択された形成方向にビームを形成して信号を端末に送信した場合における通信のスループットが低下する。しかしながら、前述した技術では、端末とビームの形成方向との距離については考慮されていない。
【０００７】
開示の技術は、一つの側面として、通信のスループットの低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の技術は、一つの態様として、異なる複数の方向の各々に対するビームの有無を示す情報に従ってビームを形成して信号を送信する処理を、ビームの有無のパターンを異ならせて複数回行う。この場合に、隣接する方向におけるビームの有無が前記複数回のうちの１回異なり、他の回では同じとなるようにビームを形成して信号を送信する。また、送信した信号が受信条件を満たすか否かを示す判定結果情報を送信する受信装置から送信された前記判定結果情報を受信する。そして、受信した判定結果情報が示す判定結果に基づいて、ユーザデータを前記受信装置に送信する場合のビームの形成方向を前記複数の方向から選択する。
【発明の効果】
【０００９】
一つの側面として、通信のスループットの低下を抑制することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】比較例に係る通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】比較例に係るサーチ用信号の送信処理を説明するための図である。
【図３】比較例に係る受信装置がエリアの中央部に位置する場合を示す図である。
【図４】比較例の問題点を説明するための図である。
【図５】実施形態に係る通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図６】実施形態に係る送信装置の機能ブロック図である。
【図７】実施形態に係る有無情報の一例を示す図である。
【図８】実施形態に係るサーチ用信号の送信処理を説明するための図である。
【図９】実施形態に係る受信装置の機能ブロック図である。
【図１０】実施形態に係る送信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１１】実施形態に係る受信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１２】実施形態に係る選択処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】実施形態に係る判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】実施形態に係る受信装置が位置するエリアの判定処理を説明するための図である。
【図１５】有無情報の変形例を示す図である。
【図１６】有無情報の変形例を示す図である。
【図１７】有無情報の変形例を示す図である。
【図１８】有無情報の変形例を示す図である。
【図１９】有無情報の変形例を示す図である。
【図２０】ビームの形成に用いるアンテナ素子の距離間隔とビームの幅との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、開示の技術の実施形態の例を詳細に説明する。
【００１２】
まず、実施形態の詳細を説明する前に、図１〜図４を参照して、比較例について説明する。図１に示すように、比較例に係る通信システム１０は、送信装置１２及び受信装置１４を備える。送信装置１２及び受信装置１４は、無線通信によって信号の送受信を行う。送信装置１２は、異なる複数の方向にビームを形成してサーチ用信号を送信する。受信装置１４は、受信したサーチ用信号が受信条件を満たすか否かを判定し、判定結果を示すフィードバック情報を送信装置１２に送信する。送信装置１２は、フィードバック情報に基づいて、受信装置１４にユーザデータを送信する場合に形成するビームの方向を選択する。
【００１３】
次に、図２を参照して、送信装置１２がサーチ用信号を送信してから、ユーザデータを送信する場合に形成するビームの方向を選択するまでの処理について説明する。一例として図２に示すように、比較例に係る送信装置１２は、電波の送信可能な範囲を複数（図２の例では７個）に分割した各エリアに対応する方向Ｄ０〜Ｄ６に対して、各エリアをカバーするビームＢを形成して信号の送信が可能とされる。なお、ここでは、錯綜を回避するために、図２に示すように、各方向Ｄ０〜Ｄ６に対応するエリアに、各方向Ｄ０〜Ｄ６の末尾の数字と同じ数字を付して説明する。
【００１４】
送信装置１２は、ビームＢを形成してサーチ用信号を送信する処理を複数回行う。この際、送信装置１２は、方向Ｄ０〜Ｄ６の各々に対するビームの有無を異ならせてビームＢを複数回（図２の例では３回）形成する。具体的には、図２に示すように、送信装置１２は、１回目に、方向Ｄ０、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ５に対してビームＢを形成してサーチ用信号を送信する。本比較例では、送信装置１２は、Cyclic Redundancy Check（ＣＲＣ）等の誤り検出符号を含むサーチ用信号を送信する。
【００１５】
受信装置１４は、送信装置１２から送信されたサーチ用信号を受信する。また、受信装置１４は、サーチ用信号が受信条件を満たすか否かを判定する。本比較例では、受信装置１４は、サーチ用信号に含まれる誤り検出符号によって誤りが検出されなかったか否かによって、サーチ用信号が受信条件を満たすか否かを判定する。そして、受信装置１４は、判定結果を示すフィードバック情報を送信装置１２に送信する。本比較例では、受信装置１４は、サーチ用信号が受信条件を満たす場合は「１」を示すフィードバック情報を送信装置１２に送信し、満たさない場合は「０」を示すフィードバック情報を送信装置１２に送信する。送信装置１２は、受信装置１４から送信されたフィードバック情報を受信する。
【００１６】
すなわち、送信装置１２は、図２に示す１回目のサーチ用信号の送信に対応して、エリア０、２、４、５に位置する受信装置１４からは、「１」を示すフィードバック情報を受信する。一方、送信装置１２は、図２に示す１回目のサーチ用信号の送信に対応して、エリア１、３、６に位置する受信装置１４からは、「０」を示すフィードバック情報を受信する。
【００１７】
次に、送信装置１２は、２回目に、方向Ｄ０、Ｄ１、Ｄ４、Ｄ６に対してビームＢを形成してサーチ用信号を送信する。そして、送信装置１２は、１回目と同様に、受信装置１４から送信されたフィードバック情報を受信する。さらに、送信装置１２は、３回目に、方向Ｄ０、Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５に対してビームＢを形成してサーチ用信号を送信する。そして、送信装置１２は、１回目と同様に、受信装置１４から送信されたフィードバック情報を受信する。
【００１８】
また、送信装置１２は、各回において受信装置１４から送信されたフィードバック情報に基づいて、受信装置１４にユーザデータを送信する場合のビームＢの形成方向として方向Ｄ０〜Ｄ６の何れかを選択する。具体的には、送信装置１２は、各回における方向Ｄ０〜Ｄ７の各々に対するビームＢの有無、及び受信装置１４から送信されたフィードバック情報から、受信装置１４が位置するエリアを推定する。
【００１９】
図２に示す例では、各回においてエリア０をカバーする方向Ｄ０に対してビームＢが形成されてサーチ用信号が送信される。従って、この場合、エリア０に位置する受信装置１４は、各回においてサーチ用信号が受信条件を満たすと判定して、「１」を示すフィードバック情報を送信装置１２に送信する可能性が高い。そこで、送信装置１２は、３回のサーチ用信号に対応して受信装置１４から送信されたフィードバック情報が「１、１、１」である場合、受信装置１４がエリア０に位置すると推定する。そして、送信装置１２は、受信装置１４にユーザデータを送信する場合のビームＢの形成方向として、推定したエリア０をカバーする方向Ｄ０を選択する。
【００２０】
図２に示す例におけるフィードバック情報のパターンと、フィードバック情報に対応して推定される受信装置１４が位置するエリアと、推定したエリアに対応して選択されるユーザデータを送信する場合のビームＢの形成方向との対応関係を以下の表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１に示すように、送信装置１２は、各回において受信装置１４から送信されたフィードバック情報に基づいて、受信装置１４に最も近い方向を選択することができる。従って、本比較例によれば、特定の受信装置１４ではなく、送信装置１２がカバーするエリア内に位置する全ての受信装置１４を一括して探索することができる。この結果、本比較例によれば、送信装置１２が受信装置１４に最も近い方向を迅速に選択できる。
【００２３】
本比較例では、一例として図３に示すように、受信装置１４がエリアの中央部等に位置する場合は、送信装置１２が推定する受信装置１４が位置するエリアに誤りが発生する可能性は低い。これに対し、受信装置１４が、あるエリア内の隣接するエリアの境界の近傍に位置する場合、隣接するエリアをカバーする方向に形成されたビームＢにより送信されたサーチ用信号が受信条件を満たすと判定することが発生する場合がある。
【００２４】
一例として図４に示すように、受信装置１４が、エリア２内で、かつ隣接する一方のエリア３との境界の近傍に位置する場合について説明する。この場合、１回目及び２回目のサーチ用信号については、正しいフィードバック情報が受信装置１４から送信される。しかしながら、３回目のサーチ用信号については、隣接するエリア３をカバーする方向Ｄ３に対して形成されたビームＢまでの距離が近いため、受信装置１４は、このビームＢにより送信されたサーチ用信号が受信条件を満たすと判定する場合がある。この場合、受信装置１４は、「１」を示すフィードバック情報を送信装置１２に送信する。
【００２５】
この場合、送信装置１２は、３回のサーチ用信号の送信に対応して、受信装置１４から「１、０、１」を示すフィードバック情報を受信する。従って、この場合、送信装置１２は、受信装置１４の位置するエリアをエリア５と推定し、受信装置１４にユーザデータを送信する場合のビームＢの形成方向として方向Ｄ５を選択する。すなわち、送信装置１２は、実際に受信装置１４が位置するエリア２に隣接するエリアよりもさらに離れたエリアに受信装置１４が位置すると推定する。この結果、送信装置１２から受信装置１４にユーザデータを送信する場合の通信のスループットが低下してしまう。
【００２６】
これに対し、受信装置１４が位置するエリアの推定結果に誤りが発生した場合でも、推定したエリアが、受信装置１４が実際に位置するエリアに隣接するエリアであれば、通信のスループットの低下が抑制される。そこで、以下の実施形態では、受信装置１４が位置するエリアの推定結果に誤りが発生した場合でも、受信装置１４が実際に位置するエリアに隣接するエリアと推定することによって、通信のスループットの低下を抑制することを目的とする。
【００２７】
次に、図５を参照して、本実施形態に係る通信システムの構成を説明する。図５に示すように、通信システム２０は、送信装置２２及び受信装置２４を備える。本実施形態に係る通信システム２０は、Third Generation Partnership Project（３ＧＰＰ）により規定される通信方式に従って無線通信を行う。通信方式の例としては、Long Term Evolution（ＬＴＥ）、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、及び所謂5th Generation（５Ｇ）等が挙げられる。送信装置２２の例としては基地局が挙げられ、受信装置２４の例としてはユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）と呼ばれる端末が挙げられる。
【００２８】
なお、通信システム２０は、ミリ波又はマイクロ波を用いて無線通信を行ってもよい。ミリ波は、例えば１ｍｍから１０ｍｍまでの波長を有する電磁波である。ミリ波は、例えば、３０ＧＨｚから３００ＧＨｚまでの周波数を有する電磁波である。マイクロ波は、例えば、１００μｍから１ｍまでの波長を有する電磁波である。マイクロ波は、例えば、３００Ｍｈｚから３ＴＨｚの周波数を有する電磁波である。また、通信システム２０は、The Institute of Electrical and Electronic Engineers（ＩＥＥＥ）８０２．１１ａｄにより規定される規格、又はこの規格に準拠した通信方式に従って無線通信を行ってもよい。
【００２９】
次に、図６を参照して、本実施形態に係る送信装置２２の機能的な構成を説明する。図６に示すように、送信装置２２は、分割部２６、第１生成部２８、第１算出部３０、第２生成部３２、送信部３４、受信部３６、選択部３８、第２算出部４０、及び第３生成部４２を含む。送信装置２２の所定の記憶領域には、異なる複数の方向の各々に対するビームの有無を示す有無情報４４が記憶される。
【００３０】
分割部２６は、送信装置２２が備えるＮ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナ素子２５を介して電波を送信可能なエリアをＩ個（Ｉは２以上の整数）のエリアに分割する。なお、例えば、分割部２６は、電波を送信可能なエリアを予め定められた個数のＩ個のエリアに分割してもよい。また、例えば、分割部２６は、送信装置２２が形成可能なビームの幅の最小値に応じて、電波を送信可能なエリアをＩ個のエリアに分割してもよい。また、分割部２６は、分割して得られたエリアの識別子として、各エリアに０からＩ−１までの整数の番号を割り当てる。
【００３１】
第１生成部２８は、分割部２６により分割されたエリアの個数に基づいて、サーチ用信号の送信回数Ｊを決定する。本実施形態では、第１生成部２８は、以下の（１）式を満たす整数Ｌのうちの最小値を、送信回数Ｊとして決定する。例えば、エリアの個数が８個の場合は、送信回数Ｊは３と決定される。
【数１】
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【００３２】
また、第１生成部２８は、送信回数Ｊの各回において、ビームの有無のパターンが異なり、かつ隣接するエリアにおけるビームの有無が１回異なり、他の回では同じとなるように、ビームの有無を示す情報を生成し、生成した情報を有無情報４４として記憶する。図７に、有無情報４４の一例を示す。なお、図７では、Ｉが８であり、Ｊが３である場合の例を示している。
【００３３】
図７に示すように、本実施形態に係る有無情報４４には、各エリアに対応して、ビームの有無を示す「０」又は「１」を示すビットが、送信回数Ｊの各回について記憶される。なお、図７の例では、「０」がビーム無しを示し、「１」がビーム有りを示している。
【００３４】
図７に示すように、本実施形態では、第１生成部２８は、各エリアに割り当てられた１０進数の番号をグレイ符号化することによって、各エリアに対応するビームの有無を示す送信回数Ｊのビット数のビット列を生成する。すなわち、図７に示すように、各エリアに割り当てられたビット列は重複がなく、かつ隣接するエリアで１ビットだけ異なるビット列となる。
【００３５】
第１算出部３０は、サーチ用信号を複数回送信する場合における各回でのウェイトを、有無情報４４に従って算出する。第２生成部３２は、サーチ用データを生成する。本実施形態では、第２生成部３２は、ＣＲＣ等の誤り検出符号を含むサーチ用データを生成する。
【００３６】
送信部３４は、第２生成部３２により生成されたサーチ用データを、アナログ信号に変換する。そして、送信部３４は、変換して得られたアナログ信号が示すサーチ用信号に、第１算出部３０により算出されたウェイトを乗算し、サーチ用信号を、アンテナ素子２５を介して送信する。また、送信部３４は、後述する第３生成部４２により生成されたユーザデータを、アナログ信号に変換する。そして、送信部３４は、変換して得られたユーザデータを示すアナログ信号に、後述する第２算出部４０により算出されたウェイトを乗算し、アナログ信号を、アンテナ素子２５を介して送信する。
【００３７】
図８を参照して、図７に示す有無情報４４に従ってサーチ用信号を送信する場合について具体的に説明する。図８に示すように、送信装置２２は、有無情報４４における各エリアに対応付けて記憶された１回目のビームの有無を示す情報に従い、エリア４〜７の各々をカバーするビームＢを形成してサーチ用信号を送信する。すなわち、送信装置２２は、エリア４〜７に対応する方向Ｄ４〜Ｄ７の各方向に、ビームＢを形成してサーチ用信号を送信する。
【００３８】
次に、送信装置２２は、有無情報４４における各エリアに対応付けて記憶された２回目のビームの有無を示す情報に従い、エリア２〜５の各々をカバーするビームＢを形成してサーチ用信号を送信する。すなわち、送信装置２２は、エリア２〜５に対応する方向Ｄ２〜Ｄ５の各方向に、ビームＢを形成してサーチ用信号を送信する。
【００３９】
さらに、送信装置２２は、有無情報４４における各エリアに対応付けて記憶された３回目のビームの有無を示す情報に従い、エリア１、２、５、６の各々をカバーするビームＢを形成してサーチ用信号を送信する。すなわち、送信装置２２は、エリア１、２、５、６に対応する方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ５、Ｄ６の各方向に、ビームＢを形成してサーチ用信号を送信する。
【００４０】
受信部３６は、送信部３４により送信されたサーチ用信号に対応して、受信装置２４から送信された後述するフィードバック情報を受信する。選択部３８は、受信部３６により受信されたフィードバック情報に基づいて、フィードバック情報の送信元の受信装置２４に対してユーザデータを送信する場合のビームＢの形成方向として、方向Ｄ０〜Ｄ７の何れかの方向を選択する。
【００４１】
第２算出部４０は、ユーザデータを送信する場合のウェイトを、選択部３８により選択されたビームＢの形成方向に従って算出する。第３生成部４２は、ユーザデータを生成する。
【００４２】
次に、図９を参照して、本実施形態に係る受信装置２４の機能的な構成を説明する。図９に示すように、受信装置２４は、受信部５２、判定部５４、及び送信部５６を含む。
【００４３】
受信部５２は、送信装置２２から送信されたサーチ用信号を、アンテナ素子５０を介して受信する。判定部５４は、受信部５２により受信されたサーチ用信号の各々が、受信条件を満たすか否かを判定する。本実施形態では、判定部５４は、サーチ用信号に含まれる誤り検出符号によって誤りが検出されない場合、受信条件を満たすと判定する。一方、判定部５４は、サーチ用信号に含まれる誤り検出符号によって誤りが検出された場合、受信条件を満たさないと判定する。
【００４４】
送信部５６は、判定部５４による判定結果を示す判定結果情報の一例としてのフィードバック情報を生成する。本実施形態では、送信部５６は、判定部５４によってサーチ用信号が受信条件を満たすと判定された場合、「１」を示すフィードバック情報を生成する。一方、送信部５６は、判定部５４によってサーチ用信号が受信条件を満たさないと判定された場合、「０」を示すフィードバック情報を生成する。そして、送信部５６は、生成したフィードバック情報を、アンテナ素子５０を介して、送信装置２２に送信する。
【００４５】
次に、図１０を参照して、送信装置２２のハードウェア構成を説明する。図１０に示すように、送信装置２２は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）６１、一時記憶領域としてのメモリ６２、及び不揮発性の記憶部６３を備える。また、送信装置２２は、コアネットワーク等に接続されるネットワークＩ／Ｆ６４、及びアンテナ素子２５が接続される無線処理回路６５を備える。ＣＰＵ６１、メモリ６２、記憶部６３、ネットワークＩ／Ｆ６４、及び無線処理回路６５は、バス６６を介して互いに接続される。
【００４６】
記憶部６３は、Hard Disk Drive（ＨＤＤ）、Solid State Drive（ＳＳＤ）、フラッシュメモリ等によって実現することができる。記憶媒体としての記憶部６３には、選択プログラム７０が記憶される。また、記憶部６３は、有無情報４４が記憶される情報記憶領域７１を有する。ＣＰＵ６１は、選択プログラム７０を記憶部６３から読み出してメモリ６２に展開して実行する。ＣＰＵ６１が、選択プログラム７０を実行することによって、図６に示す第１生成部２８、第１算出部３０、第２生成部３２、選択部３８、第２算出部４０、及び第３生成部４２として機能する。また、送信部３４及び受信部３６は、無線処理回路６５によって実現される。
【００４７】
また、選択プログラム７０により実現される機能は、例えば半導体集積回路、より詳しくはApplication Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）等で実現することも可能である。
【００４８】
次に、図１１を参照して、受信装置２４のハードウェア構成を説明する。図１１に示すように、受信装置２４は、ＣＰＵ８１、一時記憶領域としてのメモリ８２、及び不揮発性の記憶部８３を備える。また、受信装置２４は、アンテナ素子５０が接続される無線処理回路８４を備える。ＣＰＵ８１、メモリ８２、記憶部８３、及び無線処理回路８４は、バス８５を介して互いに接続される。
【００４９】
記憶部８３は、ＨＤＤ、ＳＳＤ、フラッシュメモリ等によって実現することができる。記憶媒体としての記憶部８３には、判定プログラム９０が記憶される。ＣＰＵ８１は、判定プログラム９０を記憶部８３から読み出してメモリ８２に展開して実行する。ＣＰＵ８１が、判定プログラム９０を実行することによって、図９に示す判定部５４として機能する。受信部５２及び送信部５６は、無線処理回路８４によって実現される。
【００５０】
また、判定プログラム９０により実現される機能は、例えば半導体集積回路、より詳しくはＡＳＩＣ等で実現することも可能である。
【００５１】
次に、図１２及び図１３を参照して、本実施形態に係る通信システム２０の作用を説明する。送信装置２２が選択プログラム７０を実行することで、図１２に示す選択処理を実行する。また、受信装置２４が判定プログラム９０を実行することで、図１３に示す判定処理を実行する。
【００５２】
図１２に示す選択処理のステップＳ１０で、分割部２６は、前述したように、電波を送信可能なエリアをＩ個のエリアに分割する。また、分割部２６は、各エリアに０からＩ−１までの１０進数の整数の番号を割り当てる。ステップＳ１２で、第１生成部２８は、前述したように、ステップＳ１０で分割されたエリアの個数に基づいて、サーチ用信号の送信回数Ｊを決定する。
【００５３】
ステップＳ１４で、第１生成部２８は、ステップＳ１０で各エリアに割り当てられた１０進数の整数の番号を、グレイ符号化する。この処理により、第１生成部２８は、各エリアに対応するビームＢの有無を示す送信回数Ｊのビット数のビット列を生成する。そして、第１生成部２８は、生成したビット列を有無情報４４として記憶部６３に記憶する。ステップＳ１６で、第１算出部３０は、サーチ用信号の送信回数を数えるためのカウンタ用の変数ｉに「１」を代入する。
【００５４】
ステップＳ１８で、第１算出部３０は、有無情報４４におけるｉ回目の各エリアに対応するビームＢの有無を示す情報を読み出す。そして、第１算出部３０は、読み出した情報に基づいて、「０」に対応するエリアにビームＢが形成されず、「１」に対応するエリアにビームＢが形成されるように、ウェイトを算出する。
【００５５】
ステップＳ２０で、第２生成部３２は、誤り検出符号を含むサーチ用データを生成する。送信部３４は、第２生成部３２により生成されたサーチ用データを、アナログ信号に変換する。そして、送信部３４は、変換して得られたアナログ信号が示すサーチ用信号に、ステップＳ１８で算出されたウェイトを乗算し、サーチ用信号を、アンテナ素子２５を介して送信する。
【００５６】
ステップＳ２２で、受信部３６は、ステップＳ２０で送信されたサーチ用信号に対応して、後述する判定処理のステップＳ４２又はステップＳ４４の処理により受信装置２４から送信されたフィードバック情報を受信するまで待機する。受信部３６がフィードバック情報を受信するとステップＳ２２の判定が肯定判定となり、処理はステップＳ２４に移行する。ステップＳ２４で、第１算出部３０は、変数ｉに「１」を加算する。ステップＳ２６で、第１算出部３０は、変数ｉの値がステップＳ１２で決定された送信回数Ｊより大きいか否かを判定する。この判定が否定判定となった場合は、処理はステップＳ１８に戻り、肯定判定となった場合は、処理はステップＳ２８に移行する。
【００５７】
ステップＳ２８で、選択部３８は、ステップＳ２２で受信されたフィードバック情報に基づいて、フィードバック情報の送信元の受信装置２４に対してユーザデータを送信する場合のビームＢの形成方向として、方向Ｄ０〜Ｄ７の何れかの方向を選択する。具体的な一例として、図７に示す有無情報４４に従って、図８に示すように送信装置２２が３回のサーチ用信号を送信した場合について説明する。
【００５８】
以下の表２に示すように、選択部３８は、有無情報４４を参照し、受信部３６により受信されたフィードバック情報のパターンに従って、フィードバック情報の送信元の受信装置２４が位置するエリアを推定する。そして、選択部３８は、推定したエリアに対応する方向Ｄ０〜Ｄ７の何れかの方向を、フィードバック情報の送信元の受信装置２４に対してユーザデータを送信する場合のビームＢの形成方向として選択する。なお、表２におけるフィードバック情報列の１つ目の「０」又は「１」は１回目に送信したサーチ用信号に対応して送信装置２２が受信したフィードバック情報を示す。また、表２におけるフィードバック情報列の２つ目の「０」又は「１」は２回目に送信したサーチ用信号に対応して送信装置２２が受信したフィードバック情報を示す。また、表２におけるフィードバック情報列の３つ目の「０」又は「１」は３回目に送信したサーチ用信号に対応して送信装置２２が受信したフィードバック情報を示す。
【００５９】
【表２】
2018196001.tif 000005
【００６０】
ステップＳ３０で、第２算出部４０は、ユーザデータを送信する場合のウェイトを、ステップＳ２８で選択されたビームＢの形成方向に従って算出する。ステップＳ３２で、第３生成部４２は、ユーザデータを生成する。送信部３４は、第３生成部４２により生成されたユーザデータを、アナログ信号に変換する。そして、送信部３４は、変換して得られたユーザデータを示すアナログ信号に、ステップＳ３０で算出されたウェイトを乗算し、アナログ信号を、アンテナ素子２５を介して送信する。ステップＳ３２の処理が終了すると、選択処理が終了する。
【００６１】
上記選択処理のステップＳ２０で送信されたサーチ用信号を、受信装置２４の受信部５２が受信すると、図１３に示す判定処理が実行される。すなわち、ステップＳ２０の処理が繰り返し実行される毎に、図１３に示す判定処理が実行される。
【００６２】
図１３に示す判定処理のステップＳ４０で、判定部５４は、受信部５２により受信されたサーチ用信号に含まれる誤り検出符号によって誤りが検出されないか否かを判定することによって、受信されたサーチ用信号が受信条件を満たすか否かを判定する。この判定が否定判定となった場合は、処理はステップＳ４４に移行し、肯定判定となった場合は、処理はステップＳ４２に移行する。
【００６３】
ステップＳ４２で、送信部５６は、「１」を示すフィードバック情報を生成する。そして、送信部５６は、生成したフィードバック情報を、アンテナ素子５０を介して、送信装置２２に送信する。ステップＳ４２の処理が終了すると、判定処理が終了する。一方、ステップＳ４４で、送信部５６は、「０」を示すフィードバック情報を生成する。そして、送信部５６は、生成したフィードバック情報を、アンテナ素子５０を介して、送信装置２２に送信する。ステップＳ４４の処理が終了すると、判定処理が終了する。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態によれば、ビームＢを形成してサーチ用信号を送信する処理を、ビームＢの有無のパターンを異ならせて複数回行う。この際、一例として図７に示したように、隣接するエリアでは１ビットだけ値が異なるビット列に従って、ビームＢの有無を決定する。すなわち、この際、方向Ｄ０と方向Ｄ１等の隣接する方向においてビームＢの有無が１回異なり、他の回では同じとなるようにビームＢを形成する。
【００６５】
具体的な一例として、図１４に示すように、図７に示す有無情報４４に従って、送信装置２２が図８に示すようにビームＢを形成して３回のサーチ信号を送信する場合について説明する。この場合で、かつ受信装置２４がエリア３内で、かつ隣接する一方のエリア２との境界の近傍に位置する場合について説明する。
【００６６】
この場合、送信装置２２が、受信装置２４が位置するエリアをエリア３と判定するには、受信装置２４から送信されるフィードバック情報が「０、１、０」である必要がある。しかしながら、３回目のサーチ信号の送信において、エリア３に隣接するエリア２に対応する方向Ｄ２に形成されたビームＢで送信されたサーチ用信号が、受信条件を満たすと受信装置２４が判定する場合もある。この場合、受信装置２４から送信されるフィードバック情報は「０、１、１」となる。
【００６７】
そして、この場合、送信装置２２は、有無情報４４を参照し、「０、１、１」のフィードバック情報から、受信装置２４がエリア２に位置すると推定し、推定したエリア２に対応する方向Ｄ２を選択する。すなわち、本実施形態によれば、受信装置２４が位置するエリアの推定結果に誤りが発生した場合でも、推定したエリアは、実際に受信装置２４が位置するエリアに隣接するエリアとなる。従って、通信のスループットの低下を抑制することができる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、各エリアに割り当てられた１０進数の整数の番号をグレイ符号化することによって有無情報４４を生成している。従って、簡易に有無情報４４を生成することができる。
【００６９】
なお、上記実施形態では、エリア数を８個とした場合の有無情報４４を例示（図７参照）したが、エリア数は８個以外でもよい。図１５にエリア数を１６個とした場合の有無情報４４の一例を示し、図１６にエリア数を３２個とした場合の有無情報の一例を示す。これらの場合も、グレイ符号化によって、各エリアに対して、重複がなく、かつ隣接するエリアで１ビットだけ異なるビット列を割り当てることができる。
【００７０】
また、上記実施形態において、グレイ符号化によって各エリアに対応するビット列を生成した後、生成したビット列のビット順の並び替えを行って得られたビット列を、有無情報４４として記憶部６３に記憶してもよい。図１７に、図１５に示したグレイ符号化によって生成した４ビットのビット列の２ビット目と４ビット目とを入れ替えたビット列を有無情報４４とした場合の例を示す。
【００７１】
また、上記実施形態において、グレイ符号化によって各エリアに対応するビット列を生成した後、生成したビット列のうち、所定数のビット列を巡回シフトして得られたビット列を、有無情報４４として記憶部６３に記憶してもよい。図１８に、図１５に示したグレイ符号化によって生成した４ビットのビット列に対し、先頭から３個のエリア分のビット列を、末尾に巡回シフトして得られたビット列を有無情報４４とした場合の例を示す。
【００７２】
また、上記実施形態において、グレイ符号化によって各エリアに対応するビット列を生成した後、生成したビット列を反転させたビット列を、有無情報４４として記憶部６３に記憶してもよい。図１９に、図１５に示したグレイ符号化によって生成した４ビットのビット列に対し、各ビット列の２ビット目を反転して得られたビット列を有無情報４４とした場合の例を示す。
【００７３】
また、上記実施形態において、グレイ符号化以外のアルゴリズムを用いて、各エリアに対して、重複がなく、かつ隣接するエリアで１ビットだけ異なるビット列を割り当ててもよい。
【００７４】
また、上記実施形態において、隣接してビームＢを形成する方向の数が多いほど、複数のアンテナ素子２５のうち、距離間隔が近い複数のアンテナ素子２５を介して、送信装置２２がビームＢを形成してサーチ用信号を送信してもよい。図２０に、アンテナ素子２５が所定の距離間隔を空けて配列されている場合で、かつ２つのアンテナ素子２５を用いてビームＢを形成した場合のビーム利得［ｄＢ］を示す。図２０（１）は、隣接する２つのアンテナ素子２５を用いてビームＢを形成した場合のビーム利得を示し、図２０（２）は、１つのアンテナ素子２５を間に挟む２つのアンテナ素子２５を用いてビームＢを形成した場合のビーム利得を示す。また、図２０（３）は、３つのアンテナ素子２５を間に挟む２つのアンテナ素子２５を用いてビームＢを形成した場合のビーム利得を示す。
【００７５】
図２０（１）〜（３）に示すように、ビームＢの形成に用いるアンテナ素子２５の距離間隔が遠いほど、細い形状のビームＢが形成される。従って、この形態例によれば、ビームＢの形成対象とするエリアの幅に応じた幅のビームＢを形成することができる。
【００７６】
また、この場合、送信装置２２は、以下の（２）式に従って、ｉ回目にサーチ用信号を送信する際のウェイトを算出する形態が例示される。なお、（２）式におけるｋは、１つ目のアンテナ素子２５を示す番号であり、ｊは虚数単位であり、ｄは隣り合うアンテナ素子２５間の距離であり、λは電波の波長である。また、（２）式におけるαはビームＢを形成するエリア全体の中心方向を０度としたときの形成範囲の端部までの角度である。図２０に示す例ではαは４５°となる。また、（２）式におけるδ（ｘ）は、ｘ＝０のときにδ（ｘ）＝１となり、ｘ＞０のときにδ（ｘ）＝０となる関数である。
【数２】
2018196001.tif 000006
【００７７】
また、上記実施形態では、サーチ用信号に含まれる誤り検出符号を用いて、受信装置２４が受信したサーチ用信号が受信条件を満たすか否かを判定する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、サーチ用信号の受信電力が閾値以上であるか否かによって、受信装置２４が受信したサーチ用信号が受信条件を満たすか否かを判定する形態としてもよい。この場合の受信電力としては、Received Signal Strength Indication（ＲＳＳＩ）、及びReference Signal Received Power（ＲＳＲＰ）等を適用することができる。
【００７８】
また、上記実施形態では、選択プログラム７０が、記憶部６３に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。選択プログラム７０は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、メモリカード等の記録媒体に記録された形態で提供することも可能である。
【００７９】
また、上記実施形態では、判定プログラム９０が、記憶部８３に予め記憶されている態様を説明したが、これに限定されない。判定プログラム９０は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、メモリカード等の記録媒体に記録された形態で提供することも可能である。
【００８０】
以上の各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００８１】
（付記１）
異なる複数の方向の各々に対するビームの有無を示す情報に従ってビームを形成して信号を送信する処理を、ビームの有無のパターンを異ならせて複数回行う場合に、隣接する方向におけるビームの有無が前記複数回のうちの１回異なり、他の回では同じとなるようにビームを形成して信号を送信する送信部と、
前記送信部により送信された信号が受信条件を満たすか否かを示す判定結果情報を送信する受信装置から送信された前記判定結果情報を受信する受信部と、
前記受信部により受信された判定結果情報が示す判定結果に基づいて、ユーザデータを前記受信装置に送信する場合のビームの形成方向を前記複数の方向から選択する選択部と、
を含む送信装置。
【００８２】
（付記２）
前記送信部は、前記複数の方向の各々に対応するエリアを識別する数値をグレイ符号化して得られたエリア毎の第１ビット列、前記第１ビット列に対してビット反転を行って得られた第２ビット列、前記第１ビット列に対してビット順の並び替えを行って得られた第３ビット列、又は所定数の前記第１ビット列を巡回シフトして得られた第４ビット列の何れかのビット列に従って、ビームを形成して信号を送信する、
付記１に記載の送信装置。
【００８３】
（付記３）
所定の距離間隔を空けて配列された複数のアンテナ素子を含み、
前記送信部は、隣接してビームを形成する方向の数が多いほど、前記複数のアンテナ素子のうち、距離間隔が近い複数のアンテナ素子を介して、ビームを形成して信号を送信する、
付記１又は付記２に記載の送信装置。
【００８４】
（付記４）
異なる複数の方向の各々に対するビームの有無を示す情報に従ってビームを形成して信号を送信する処理を、ビームの有無のパターンを異ならせて複数回行う場合に、隣接する方向におけるビームの有無が前記複数回のうちの１回異なり、他の回では同じとなるようにビームを形成して信号を送信し、
送信した信号が受信条件を満たすか否かを示す判定結果情報を送信する受信装置から送信された前記判定結果情報を受信し、
受信した判定結果情報が示す判定結果に基づいて、ユーザデータを前記受信装置に送信する場合のビームの形成方向を前記複数の方向から選択する、
処理を送信装置が実行する送信方法。
【００８５】
（付記５）
前記複数の方向の各々に対応するエリアを識別する数値をグレイ符号化して得られたエリア毎の第１ビット列、前記第１ビット列に対してビット反転を行って得られた第２ビット列、前記第１ビット列に対してビット順の並び替えを行って得られた第３ビット列、又は所定数の前記第１ビット列を巡回シフトして得られた第４ビット列の何れかのビット列に従って、ビームを形成して信号を送信する、
付記４に記載の送信方法。
【００８６】
（付記６）
隣接してビームを形成する方向の数が多いほど、所定の距離間隔を空けて配列された複数のアンテナ素子のうち、距離間隔が近い複数のアンテナ素子を介して、ビームを形成して信号を送信する、
付記４又は付記５に記載の送信方法。
【００８７】
（付記７）
異なる複数の方向の各々に対するビームの有無を示す情報に従ってビームを形成して信号を送信する処理を、ビームの有無のパターンを異ならせて複数回行う場合に、隣接する方向におけるビームの有無が前記複数回のうちの１回異なり、他の回では同じとなるようにビームを形成して信号を送信する送信部と、前記送信部により送信された信号が受信条件を満たすか否かを示す判定結果情報を送信する受信装置から送信された前記判定結果情報を受信する受信部と、前記受信部により受信された判定結果情報が示す判定結果に基づいて、ユーザデータを前記受信装置に送信する場合のビームの形成方向を前記複数の方向から選択する選択部と、を含む送信装置、及び
前記送信装置からビームを形成して送信された信号を受信する第２受信部と、前記第２受信部により受信された信号が受信条件を満たすか否かを示す判定結果情報を送信する第２送信部と、を含む受信装置、
を備えた通信システム。
【符号の説明】
【００８８】
２０  通信システム
２２  送信装置
２４  受信装置
２５、５０  アンテナ素子
２６  分割部
２８  第１生成部
３０  第１算出部
３２  第２生成部
３４、５６  送信部
３６、５２  受信部
３８  選択部
４０  第２算出部
４２  第３生成部
４４  有無情報
５６  送信部
６１、８１  ＣＰＵ
６２、８２  メモリ
６３、８３  記憶部
６５、８４  無線処理回路
７０  選択プログラム
９０  判定プログラム
【図１】
2018196001.tif 000007
【図２】
2018196001.tif 000008
【図３】
2018196001.tif 000009
【図４】
2018196001.tif 000010
【図５】
2018196001.tif 000011
【図６】
2018196001.tif 000012
【図７】
2018196001.tif 000013
【図８】
2018196001.tif 000014
【図９】
2018196001.tif 000015
【図１０】
2018196001.tif 000016
【図１１】
2018196001.tif 000017
【図１２】
2018196001.tif 000018
【図１３】
2018196001.tif 000019
【図１４】
2018196001.tif 000020
【図１５】
2018196001.tif 000021
【図１６】
2018196001.tif 000022
【図１７】
2018196001.tif 000023
【図１８】
2018196001.tif 000024
【図１９】
2018196001.tif 000025
【図２０】
2018196001.tif 000026