(57)【要約】【課題】多重可能な端末を増加させて、システム全体でのスループットを向上させる。【解決手段】無線通信制御装置は、取得部と、所望方向差算出部と、決定部とを有する。取得部は、複数の無線通信装置がビームサーチした結果から得られる、複数の端末の各々に対するビーム方向を取得する。所望方向差算出部は、複数の無線通信装置の各々のサブアレイ間隔とサブアレイ数とを用いた第１の演算式により、各無線通信装置の構成でビームを形成可能な方向差である所望方向差を算出する。決定部は、ビーム方向と所望方向差とに基づいて、複数の無線通信装置の中から、各端末に対して送信を行なう送信無線通信装置を決定する。【選択図】図２
2019047419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線通信装置の各々がビームサーチした結果から得られる、複数の端末の各々に対するビーム方向を取得する取得部と、
前記各無線通信装置のサブアレイ間隔とサブアレイ数とを用いた第１の演算式により、前記各無線通信装置の構成でビームを形成可能な方向差である所望方向差を算出する所望方向差算出部と、
前記ビーム方向と前記所望方向差とに基づいて、前記複数の無線通信装置の中から、前記各端末に対して送信を行なう送信無線通信装置を決定する決定部と、
を有することを特徴とする無線通信制御装置。
【請求項２】
前記ビーム方向と前記所望方向差と所定の閾値とを用いた第２の演算式により、前記各端末に対して前記各無線通信装置が同時に送信可能なビーム数である多重可能ビーム数を算出する多重可能ビーム数算出部、
を更に有し、
前記決定部は、前記複数の無線通信装置の中から、前記各端末に対して前記多重可能ビーム数が最大となる無線通信装置を前記送信無線通信装置として決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信制御装置。
【請求項３】
前記取得部は、前記各無線通信装置が前記ビームサーチした結果から得られる、前記ビーム方向に対する前記各端末の受信信号強度を更に取得し、
前記決定部は、
前記複数の無線通信装置の中から、前記各端末に対して前記受信信号強度が設定値以上の無線通信装置を選択し、
前記受信信号強度が前記設定値以上の無線通信装置の中から、前記各端末に対して前記多重可能ビーム数が最大となる無線通信装置を前記送信無線通信装置として決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信制御装置。
【請求項４】
前記所定の閾値は、アレイアンテナのアンテナ素子数が多いほど、かつ、アンテナ素子間隔が広いほど小さく設定される、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の無線通信制御装置。
【請求項５】
前記第２の演算式には、前記ビーム方向と前記所望方向差と許容誤差量とが用いられ、
前記多重可能ビーム数算出部は、
前記各無線通信装置により行なわれた前記ビームサーチが複数のビームを同時に送信する同時サーチである場合、前記第２の演算式の前記許容誤差量を０に設定して、前記多重可能ビーム数を算出し、
前記各無線通信装置により行なわれた前記ビームサーチが前記同時サーチではない場合、前記第２の演算式の前記許容誤差量を、０ではない前記所定の閾値に設定して、前記多重可能ビーム数を算出する、
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の無線通信制御装置。
【請求項６】
複数の端末と、
複数の端末の各々に対してビームサーチを行なう複数の無線通信装置と、
前記複数の無線通信装置の各々に接続された無線通信制御装置と、
を有し、
前記無線通信制御装置は、
前記各無線通信装置がビームサーチした結果から得られる、前記各端末に対するビーム方向を取得する取得部と、
前記各無線通信装置のサブアレイ間隔とサブアレイ数とを用いた第１の演算式により、前記各無線通信装置の構成でビームを形成可能な方向差である所望方向差を算出する所望方向差算出部と、
前記ビーム方向と前記所望方向差とに基づいて、前記複数の無線通信装置の中から、前記各端末に対して送信を行なう送信無線通信装置を決定する決定部と、
を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
無線通信制御装置が、
複数の無線通信装置の各々がビームサーチした結果から得られる、複数の端末の各々に対するビーム方向を取得し、
前記各無線通信装置のサブアレイ間隔とサブアレイ数とを用いた第１の演算式により、前記各無線通信装置の構成でビームを形成可能な方向差である所望方向差を算出し、
前記ビーム方向と前記所望方向差とに基づいて、前記複数の無線通信装置の中から、前記各端末に対して送信を行なう送信無線通信装置を決定する、
処理を実行することを特徴とする無線通信装置決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信制御装置、無線通信システムおよび無線通信装置決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビームフォーミング（以下、ＢＦと記載する）技術を用いたミリ波通信が注目を集めている。ＢＦには、複数のアンテナ素子が配列されたアレイアンテナが用いられる。アレイアンテナを利用してＢＦを実現する構成（以下、ＢＦ構成と記載する）には、フェーズドアレイを用いるアナログ方式のＢＦ構成と、デジタル信号処理で各アンテナ素子に重み付けをするデジタル方式のＢＦ構成とが知られている。アナログ方式のＢＦ構成（以下、アナログＢＦ構成と記載する）では、複数のアンテナ素子に対して１系統の無線回路やＤＡ（Digital  Analogue）／ＡＤ（Analogue  Digital）変換部を備えれば良いため、消費電力が比較的小さくて済む。ただし、アナログＢＦ構成では、指向性ビーム（以下、単に「ビーム」と記載する）が１方向に形成されるため、複数のユーザへ同時にビームを向けることが困難である。これに対して、デジタル方式のＢＦ構成（以下、デジタルＢＦ構成と記載する）では、複数のユーザへ同時にビームを向けることが容易である。ただし、デジタルＢＦ構成では、アンテナ素子と同数の無線回路やＤＡ／ＡＤ変換部が備えられることとなり、消費電力が増大する。
【０００３】
そこで、近年では、アナログＢＦ構成とデジタルＢＦ構成とを組み合わせたハイブリッド方式のＢＦ構成（以下、ハイブリッドＢＦ構成と記載する）が提案されている。ハイブリッドＢＦ構成では、デジタルＢＦ構成よりも消費電力を低減しつつ、複数のユーザに対して同時にビームを向けることができる。すなわち、ハイブリッドＢＦ構成では、複数の系統の無線回路やＤＡ／ＡＤ変換部が備えられるとともに、それぞれの系統の無線回路やＤＡ／ＡＤ変換部が複数のアンテナ素子と接続される。このため、無線回路やＤＡ／ＡＤ変換部の系統数がアンテナ素子の数よりも少なくなり、デジタルＢＦ構成と比較して消費電力を低減することができる。また、無線回路やＤＡ／ＡＤ変換部の系統数のデータストリームを同時に処理することができるため、無線回路やＤＡ／ＡＤ変換部の系統数のユーザに対して同時にビームを向けることができる。
【０００４】
さらに、ハイブリッドＢＦ構成として、インターリーブ型のハイブリッドＢＦ構成（以下、ＩＬ−ＨＢＦ構成と記載する）が提案されている。ＩＬ−ＨＢＦ構成では、アレイアンテナ全体で形成するビームと同じゲインのビームを複数形成することができる。ただし、それらのビームの方向差は、サブアレイ間隔とサブアレイ数とによって決まる一定の間隔に限定される。ここで、サブアレイ間隔は、同じＤＡ／ＡＤ変換部に接続されるアンテナ素子群の中心から、別のＤＡ／ＡＤ変換部に接続されるアンテナ素子群の中心までの距離で定義される。ＩＬ−ＨＢＦ構成においては、サブアレイ間隔は、アレイアンテナの隣接するアンテナ素子間隔に等しく、サブアレイ数はＤＡ／ＡＤ変換部の数に等しい。そこで、ＩＬ−ＨＢＦ構成でビームを形成可能な方向差（以下、所望方向差と記載する）の各端末に対して、同時にビームを向けて通信を行なう第１の方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２０１７６９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Anqi  He, et al.,  “Spectrum  and  Energy  Efficiency  in  Massive  MIMO  Enabled  HetNets:  A  Stochastic  Geometry  Approach,”  IEEE  COMMUNICATIONS  LETTERS,  Vol.19,  No.12,  pp.2294-2297,  ２０１５年１２月
【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、第１の方法では、端末と通信可能な範囲に複数のアクセスポイント（以下、ＡＰと記載する）が置かれている環境は想定されておらず、各端末に対して送信を行なうＡＰの決定方法は述べられていない。ここで、複数のＡＰが置かれた環境における第２の方法が提案されている。第２の方法では、ＡＰのアレイアンテナ全体で形成するビームのゲインを含めた、端末のＲＳＳＩ（Received  Signal  Strength  Indicator）を測定し、ＲＳＳＩが最大のＡＰを、各端末に対して送信を行なうＡＰとして決定する。ビームのゲインを含めたＲＳＳＩの測定としては、例えば、ビームの送信方向を時間で切り替えて信号を送信し、端末は、ＲＳＳＩが最大のビームとそのときのＲＳＳＩとの報告を端末から受ける、いわゆるビームサーチにより可能である。
【０００８】
ところが、ＩＬ−ＨＢＦ構成では、複数のビームの方向差は所望方向差に限定される。このため、第２の方法では、ビームフォーミング時のＲＳＳＩが高い場合でも、所望方向差の方向に他の端末がいない場合、空間多重を行なうことができず、システム全体でのスループットが低下するという問題がある。
【０００９】
本願に開示の技術は、多重可能な端末を増加させて、システム全体でのスループットを向上させる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１つの態様では、無線通信制御装置は、取得部と、所望方向差算出部と、決定部とを有する。取得部は、複数の無線通信装置がビームサーチした結果から得られる、複数の端末の各々に対するビーム方向を取得する。所望方向差算出部は、複数の無線通信装置の各々のサブアレイ間隔とサブアレイ数とを用いた第１の演算式により、各無線通信装置の構成でビームを形成可能な方向差である所望方向差を算出する。決定部は、ビーム方向と所望方向差とに基づいて、複数の無線通信装置の中から、各端末に対して送信を行なう送信無線通信装置を決定する。
【発明の効果】
【００１１】
１つの側面では、多重可能な端末を増加させて、システム全体でのスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施例１に係る無線通信システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施例１に係る無線通信システムの制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施例１に係る無線通信システムのＡＰの構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、ＡＰの構成の一例として、ＩＬ−ＨＢＦ構成を説明するための図である。
【図５】図５は、実施例１に係る無線通信システムにおいて、所望方向差の算出を説明するための図である。
【図６】図６は、実施例１に係る無線通信システムにおいて、多重可能ビーム数の考え方の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施例１に係る無線通信システムの動作として、制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、図７の送信ＡＰ決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、図７の送信ＡＰ決定処理の一例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図７の送信ＡＰ決定処理の実行結果の一例を表すイメージ図である。
【図１１】図１１は、実施例２に係る無線通信システムの動作として、制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、実施例２に係る無線通信システムの動作として、制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、図１２の送信ＡＰ決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、図１１のＲＳＳＩ送信ＡＰ決定処理、および、図１２の送信ＡＰ決定処理の一例を説明するための図である。
【図１５】図１５は、図１１のＲＳＳＩ送信ＡＰ決定処理、および、図１２の送信ＡＰ決定処理の実行結果の一例を表すイメージ図である。
【図１６】図１６は、実施例３に係る無線通信システムにおいて、ＡＰが複数のビームを用いてビームサーチを実施しているときのイメージ図である。
【図１７】図１７は、実施例３に係る無線通信システムの動作として、図７および図１２の多重可能ビーム数算出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図１９】図１９は、ＡＰのハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本願の開示する無線通信制御装置、無線通信システムおよび無線通信装置決定方法の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例は開示の技術を限定するものではない。
【実施例１】
【００１４】
［システム構成］
図１は、実施例１に係る無線通信システムの構成の一例を示すブロック図である。実施例１に係る無線通信システムは、制御装置１０、複数のアクセスポイント２１、２２（以下、ＡＰ２１、２２と記載する）、および、複数の端末３１〜３４を有する。ここで、制御装置１０は、「無線通信制御装置」の一例である。また、ＡＰ２１、２２は、「無線通信装置」の一例である。すなわち、実施例１に係る無線通信システムでは、制御対象をＡＰとしているが、ＡＰや基地局などの無線通信装置でもよい。
【００１５】
また、実施例１に係る無線通信システムでは、同じエリアをカバーする複数のＡＰ２１、２２が制御装置１０に接続されているが、制御装置１０を備えていなくてもよく、ＡＰ２１、２２間で制御装置１０の通信を直接行なってもよい。また、ＡＰについては２台以上であればよく、図１では、複数のＡＰ２１、２２として、２台のＡＰを例にしている。また、端末についても２台以上であればよく、図１では、複数の端末３１〜３４として、４台の端末を例にしている。
【００１６】
［制御装置］
図２は、実施例１に係る無線通信システムの制御装置１０の構成の一例を示すブロック図である。制御装置１０は、ビームサーチ報告取得部１０１、ＡＰ情報データベース１０２、所望方向差算出部１０３、多重可能ビーム数算出部１０４、送信ＡＰ決定部１０５、および、送信ＡＰ通知部１０６を有する。
【００１７】
ビームサーチ報告取得部１０１は、複数の端末３１〜３４の各々に対するビーム方向を複数のＡＰ２１、２２から取得する。各端末３１〜３４に対するビーム方向は、複数のＡＰ２１、２２の各々がビームサーチした結果から得られる。ビームサーチ報告取得部１０１は、各ＡＰ２１、２２の各端末３１〜３４に対するビーム方向を取得したことを所望方向差算出部１０３に通知する。また、ビームサーチ報告取得部１０１は、取得したビーム方向を多重可能ビーム数算出部１０４に出力する。ここで、ビームサーチ報告取得部１０１は、「取得部」の一例である。
【００１８】
ＡＰ情報データベース１０２には、複数のＡＰ２１、２２の各々のサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを対応付ける情報が格納されている。
【００１９】
所望方向差算出部１０３は、ビームサーチ報告取得部１０１からの通知を受けたときに、ＡＰ情報データベース１０２から各ＡＰ２１、２２のサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを対応付ける情報を取得する。所望方向差算出部１０３は、各ＡＰ２１、２２のサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを用いた演算式により、各ＡＰ２１、２２が後述のＩＬ−ＨＢＦ構成でビームを形成可能な方向差である所望方向差を算出する。所望方向差算出部１０３は、算出した所望方向差を多重可能ビーム数算出部１０４に出力する。所望方向差の算出方法については後述する。
【００２０】
多重可能ビーム数算出部１０４は、各ＡＰ２１、２２の各端末３１〜３４に対するビーム方向をビームサーチ報告取得部１０１から受け取る。また、多重可能ビーム数算出部１０４は、各ＡＰ２１、２２の所望方向差を所望方向差算出部１０３から取得する。そして、多重可能ビーム数算出部１０４は、ビーム方向と所望方向差と所定の閾値とを用いた演算式により、各端末３１〜３４に対して各ＡＰ２１、２２が同時に送信可能なビーム数である多重可能ビーム数を算出する。多重可能ビーム数算出部１０４は、算出した多重可能ビーム数を送信ＡＰ決定部１０５に出力する。ビーム方向と所望方向差と所定の閾値とを用いた演算式や、多重可能ビーム数の算出方法については後述する。
【００２１】
送信ＡＰ決定部１０５は、各ＡＰ２１、２２の各端末３１〜３４に対する多重可能ビーム数を多重可能ビーム数算出部１０４から取得する。送信ＡＰ決定部１０５は、複数のＡＰ２１、２２の中から、各端末３１〜３４（送信端末）に対して多重可能ビーム数が最大となるＡＰを、送信端末に対して送信を行なう送信ＡＰとして決定する。送信ＡＰ決定部１０５は、決定した送信ＡＰに送信端末の情報を送信ＡＰ通知部１０６に出力する。ここで、送信ＡＰ決定部１０５は、「決定部」の一例である。
【００２２】
送信ＡＰ通知部１０６は、送信端末の情報を送信ＡＰ決定部１０５から受け取る。送信ＡＰ通知部１０６は、受け取った送信端末の情報を、送信対象の端末の情報として送信ＡＰに通知する。
【００２３】
［ＡＰ］
実施例１に係る無線通信システムのＡＰ２１、２２として、ＡＰ２０の構成について説明する。図３は、実施例１に係る無線通信システムのＡＰ２０の構成の一例を示すブロック図である。ＡＰ２０は、送信端末通知受信部２０１、ビームサーチ処理部２０２、ビームサーチ結果報告部２０３、ベースバンド信号処理部２１０、および、デジタルビームフォーミング処理部（以下、デジタルＢＦ処理部と記載する）２２０を有する。また、ＡＰ２０は、ＤＡ（Digital  Analogue）／ＡＤ（Analogue  Digital）変換部２３１、２３２、アナログ処理部２４１、２４２、フェーズシフタ２５０、および、アンテナ素子２６１〜２６４を有する。
【００２４】
アンテナ素子２６１〜２６４は、直線上に一列に並べて配列され、アンテナアレイを形成する。
【００２５】
フェーズシフタ２５０は、ビームサーチ処理部２０２の制御に応じて、アンテナ素子２６１〜２６４を重み係数Ｗ１〜ＷＮによって重み付けし、ビームを形成する。このとき、フェーズシフタ２５０は、デジタルＢＦ処理部２２０から通知される重み係数Ｗ１〜ＷＮを用いてビームを形成する。
【００２６】
アナログ処理部２４１、２４２は、送信信号および受信信号に対して所定のアナログ処理を施す。具体的には、アナログ処理部２４１、２４２は、例えば送信信号をアップコンバートして増幅したり、受信信号をダウンコンバートしたりする。
【００２７】
ＤＡ／ＡＤ変換部２３１、２３２は、送信信号および受信信号についてＤＡ変換又はＡＤ変換を実行する。すなわち、ＤＡ／ＡＤ変換部２３１、２３２は、ベースバンド信号処理部２１０からデジタルＢＦ処理部２２０を介して出力される送信信号をＤＡ変換し、得られたアナログ信号をアナログ処理部２４１、２４２に出力する。また、ＤＡ／ＡＤ変換部２３１、２３２は、アナログ処理部２４１、２４２から出力される受信信号をＡＤ変換し、得られたデジタル信号を、デジタルＢＦ処理部２２０を介してベースバンド信号処理部２１０に出力する。
【００２８】
デジタルＢＦ処理部２２０は、ビームサーチ処理部２０２の制御に応じて、重み係数Ｗ１〜ＷＮをフェーズシフタ２５０に出力する。
【００２９】
ベースバンド信号処理部２１０は、送信端末通知受信部２０１から通知される送信端末の情報を受け取る。このとき、ベースバンド信号処理部２１０は、各端末（送信端末）宛てのデータを符号化および変調して送信信号を生成する。ベースバンド信号処理部２１０は、生成した送信信号を、デジタルＢＦ処理部２２０を介してＤＡ／ＡＤ変換部２３１、２３２に出力する。また、ベースバンド信号処理部２１０は、ＤＡ／ＡＤ変換部２３１、２３２からデジタルＢＦ処理部２２０を介して出力された受信信号を復調および復号する。
【００３０】
送信端末通知受信部２０１は、制御装置１０から通知された送信対象の端末の情報として、送信端末の情報を受信する。送信端末通知受信部２０１は、受信した送信端末の情報をビームサーチ処理部２０２に出力する。
【００３１】
ビームサーチ処理部２０２は、送信端末通知受信部２０１から出力された送信端末の情報を受け取る。このとき、ビームサーチ処理部２０２は、デジタルＢＦ処理部２２０およびフェーズシフタ２５０を制御して、ビームサーチを行なう。ビームサーチ処理部２０２は、ビームサーチを行なった結果、各端末（送信端末）に対するビーム方向を得る。ビームサーチ処理部２０２は、得られた各端末（送信端末）に対するビーム方向をビームサーチ結果報告部２０３に出力する。
【００３２】
ビームサーチ結果報告部２０３は、各端末に対するビーム方向をビームサーチ処理部２０２から受け取る。このとき、ビームサーチ結果報告部２０３は、各端末に対するビーム方向をビームサーチ結果として制御装置１０に送信（報告）する。
【００３３】
［ＩＬ−ＨＢＦ構成］
ＡＰ２０は、フェーズドアレイを用いるアナログ方式のＢＦ構成と、デジタル信号処理で各アンテナ素子に重み付けをするデジタル方式のＢＦ構成とを組み合わせたハイブリッド方式のＢＦ構成（以下、ＨＢＦ構成と記載する）である。更に、ＡＰ２０におけるＨＢＦ構成は、インターリーブ型である。すなわち、ＡＰ２０は、インターリーブ型のハイブリッドＢＦ構成（以下、ＩＬ−ＨＢＦ構成と記載する）である。
【００３４】
図４は、ＡＰ２０の構成の一例として、ＩＬ−ＨＢＦ構成を説明するための図である。ＩＬ−ＨＢＦ構成では、アレイアンテナ全体で形成するビームと同じゲインのビームを複数形成することができる。ただし、それらのビームの方向差は、サブアレイ間隔とサブアレイ数とによって決まる一定の間隔に限定される。
【００３５】
ここで、サブアレイ間隔Ｄは、同じＤＡ／ＡＤ変換部に接続されるアンテナ素子群の中心から、別のＤＡ／ＡＤ変換部に接続されるアンテナ素子群の中心までの距離で定義される。例えば、サブアレイ間隔Ｄは、ＤＡ／ＡＤ変換部２３１に接続されるアンテナ素子２６１、２６３の中心から、ＤＡ／ＡＤ変換部２３２に接続されるアンテナ素子２６２、２６４の中心までの距離で定義される。
【００３６】
ＩＬ−ＨＢＦ構成においては、サブアレイ間隔Ｄは、アレイアンテナの隣接するアンテナ素子間隔に等しく、サブアレイ数ＮはＤＡ／ＡＤ変換部の数に等しい。そこで、ＡＰ２０は、ＩＬ−ＨＢＦ構成でビームを形成可能な方向差（所望方向差ψ＊ｎ，ｍ）の各端末に対して、同時にビームを向けて通信を行なう
【００３７】
［所望方向差の算出］
上述のように、制御装置１０の所望方向差算出部１０３は、各ＡＰ２１、２２のサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを用いた演算式に基づいて、各ＡＰ２１、２２のＩＬ−ＨＢＦ構成でビームを形成可能な方向差である所望方向差を算出する。図５は、実施例１に係る無線通信システムにおいて、所望方向差の算出を説明するための図である。ＡＰ２０の構成として、サブアレイ数Ｎ、サブアレイ間隔Ｄ、各サブアレイの素子数（アレイアンテナのアンテナ素子数）Ｍ、各サブアレイのアンテナ素子間隔ｄ（＝ＮＤ）のＩＬ−ＨＢＦ構成を想定する。ただし、それぞれの値はＡＰ毎に異なっていてもよい。
【００３８】
アンテナ素子数Ｍ、素子間隔ｄのアレイアンテナでθ０方向にビームを向けたときのθ方向でのゲインＧ（ψ）は式（１）で与えられる。
【００３９】
【数１】
2019047419.tif 000003
【００４０】
式（１）において、ψ＝ｓｉｎθ−ｓｉｎθ０であり、λは波長である。なお、ψは２つの方向それぞれのｓｉｎ関数の値の差であるが、本実施例では単に方向差と呼ぶ。式（１）において、分母が０となる方向でピークゲインが得られ、分母が０とならず、分子が０となる方向で、ビームはヌル（ゲインが−∞）となる。
【００４１】
ここで、図５に示すように、ＩＬ−ＨＢＦ構成を、サブアレイを１つのアンテナとみなした、素子間隔Ｄ、素子数ＮのＨＢＦ構成と、各サブアレイの構成とに分解して考える。なお、図５の構成図はＮ＝２、Ｍ＝２の場合であるが、ビームパターンはＮ＝４、Ｍ＝８、Ｄ＝０．５λ、ｄ＝ＮＤ＝２λの時の計算値である。
【００４２】
各サブアレイにおいて、式（２）を満たす方向差の方向でピークゲインが得られる。具体的には、式（２）は、式（１）のｄをＮＤに置き換えて、分母＝０のときのψを計算することで導出できる。なお、式（２）において、ｍは任意の整数である。
【００４３】
【数２】
2019047419.tif 000004
【００４４】
ＨＢＦ構成では、互いにビームのピークとヌルとが重なるビーム、つまり、ビーム方向が式（３）の方向差の関係にあるビームは互いに干渉にならない。式（３）は、式（１）のＭ、ｄをＮ、Ｄに置き換えて、分子＝０かつ分母≠０のときのψを計算することで導出できる。なお、式（３）において、ｎは、Ｎの整数倍以外の整数であり、例えば、１、２、…、Ｎ−１を満たす整数である。
【００４５】
【数３】
2019047419.tif 000005
【００４６】
つまり、サブアレイが形成するビームの複数のピーク方向について、ＨＢＦ構成ではいずれかの方向でピークとなり、他の方向でヌルとなるビームを形成できる。ＩＬ−ＨＢＦ構成で形成できるビームは、それぞれのビームパターンを掛け合わせたものであるため、ＩＬ−ＨＢＦ構成では、図５に示すように、式（３）を満たす方向差の方向に、互いに干渉にならず、かつ、各サブアレイのビームを合わせた鋭いビームを形成できる。そのため、同時にビームを形成できる所望方向差ψ＊ｎ，ｍは式（４）で与えられる。
【００４７】
【数４】
2019047419.tif 000006
【００４８】
なお、式（４）において、ｎは、Ｎ未満の正の整数である。また、ｍは任意の整数である。ｎは、ＩＬ−ＨＢＦで形成できるビームのビーム番号を示しており、ｍは、ｎ番目のビームのグレーティングローブ番号を示す（ｍ＝０はメインローブを意味する）。
【００４９】
［多重可能ビーム数の算出］
上述のように、制御装置１０の多重可能ビーム数算出部１０４は、ビーム方向と所望方向差と所定の閾値とを用いた演算式である式（５）、式（６）により、各端末３１〜３４に対して各ＡＰ２１、２２が同時に送信可能なビーム数である多重可能ビーム数Ｂを算出する。
【００５０】
【数５】
2019047419.tif 000007
【数６】
2019047419.tif 000008
【００５１】
式（５）において、ｎ＊は、式（６）を満たすｎの数である。
【００５２】
式（６）において、θｉ，ｋは、ＡＰｉの端末ｋに対するビーム方向を表している。θｉ，ｌは、ＡＰｉの端末ｋ以外の他の端末ｌに対するビーム方向を表している。例えば、設定値ｉが１、２である場合、それぞれ、ＡＰｉはＡＰ２１、２２を表し、設定値ｋが１〜４である場合、それぞれ、端末ｋは端末３１〜３４を表している。また、式（６）において、ψ＊ｎ，ｍは、式（４）で算出される所望方向差を表している。また、式（６）において、αは、所望方向差ψ＊ｎ，ｍに対する許容誤差量を表している。また、式（６）において、ｍｉｎ関数は、任意の整数ｍ、および、ＡＰｉが送信する他の全ての端末ｌについて、最小値を計算するための関数である。
【００５３】
式（６）は、ｎ番目の所望方向差ψ＊ｎ，ｍに対して±α／２以下の範囲の方向に他の端末が存在することを意味している。ｎ番目の所望方向差ψ＊ｎ，ｍに対して±α／２以下の範囲の方向に他の端末が存在する場合、制御装置１０は、ｎ番目の所望方向差ψ＊ｎ，ｍの方向へのビームで複数の端末を多重可能と判断することができる。なお、式（５）の「＋１」は端末ｋへのビームをカウントするために用いられる。
【００５４】
図６は、実施例１に係る無線通信システムにおいて、多重可能ビーム数Ｂの考え方の一例を示す図である。
【００５５】
図６において、横軸はｓｉｎθを表し、式（６）の所望方向差ψ＊ｎ，ｍに代入される式（４）のλ／ＮＤ間隔で範囲αが存在する。図６に示す範囲αは、上述の許容誤差量αを表す。許容誤差量αとして、０ではない所定の閾値が設定される場合、許容誤差量αは、アレイアンテナのアンテナ素子数Ｍが多いほど、かつ、各サブアレイのアンテナ素子間隔ｄ（＝ＮＤ）が広いほど小さく設定される。
【００５６】
また、図６に示す範囲αは、ｓｉｎθｉ，ｋにより±α／２に分けられる。図６および式（６）に示すように、例えば、２番目の所望方向差ψ＊ｎ，ｍ（ｎ＝２）に対して±α／２以下の範囲の方向に端末が存在する。この場合、多重可能ビーム数Ｂは２となる（Ｂ＝２）。
【００５７】
［制御手順］
次に、制御装置１０により実行される無線通信装置決定処理について説明する。図７は、実施例１に係る無線通信システムの動作として、制御装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
【００５８】
まず、ビームサーチ報告取得部１０１は、各ＡＰ２１、２２がビームサーチした結果としてビームサーチ結果を収集する（ステップＳ１０１）。ビームサーチ報告取得部１０１は、ビームサーチ結果を収集することにより、各ＡＰ２１、２２の各端末３１〜３４に対するビーム方向を取得する。ビームサーチ報告取得部１０１は、各ＡＰ２１、２２の各端末３１〜３４に対するビーム方向を取得したことを所望方向差算出部１０３に通知する。また、ビームサーチ報告取得部１０１は、取得したビーム方向を多重可能ビーム数算出部１０４に出力する。
【００５９】
ビームサーチ報告取得部１０１は、設定値ｉ、ｋを１に設定する（ステップＳ１０２）。例えば、設定値ｉが１、２である場合、それぞれ、ＡＰｉはＡＰ２１、２２を表し、設定値ｋが１〜４である場合、それぞれ、端末ｋは端末３１〜３４を表している。
【００６０】
次に、ビームサーチ報告取得部１０１は、端末ｋを選択する（ステップＳ１０３）。次に、ビームサーチ報告取得部１０１は、ＡＰｉを選択する（ステップＳ１０４）。
【００６１】
次に、所望方向差算出部１０３および多重可能ビーム数算出部１０４は、多重可能ビーム数算出処理を行なう（ステップＳ１０５）。
【００６２】
まず、多重可能ビーム数算出処理（ステップＳ１０５）において、所望方向差算出部１０３は、ビームサーチ報告取得部１０１からの通知を受けたときに、ＡＰ情報データベース１０２からＡＰｉのサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを対応付ける情報を取得する。所望方向差算出部１０３は、ＡＰｉのサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを用いた演算式である式（４）により、ＡＰｉのＩＬ−ＨＢＦ構成でビームを形成可能な方向差である所望方向差ψ＊ｎ，ｍを算出する。所望方向差算出部１０３は、算出した所望方向差ψ＊ｎ，ｍを多重可能ビーム数算出部１０４に出力する。
【００６３】
次に、多重可能ビーム数算出処理（ステップＳ１０５）において、多重可能ビーム数算出部１０４は、ＡＰｉの端末ｋに対するビーム方向θｉ，ｋと、ＡＰｉの端末ｋ以外の他の端末ｌに対するビーム方向θｉ，ｌとをビームサーチ報告取得部１０１から取得する。また、多重可能ビーム数算出部１０４は、ＡＰｉの所望方向差ψ＊ｎ，ｍを所望方向差算出部１０３から取得する。そして、多重可能ビーム数算出部１０４は、ビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌと所望方向差ψ＊ｎ，ｍと所定の閾値（許容誤差量α）とを用いた演算式（式（５）、式（６））により、端末ｋに対してＡＰｉが同時に送信可能なビーム数である多重可能ビーム数Ｂを算出する。多重可能ビーム数算出部１０４は、算出した多重可能ビーム数Ｂを送信ＡＰ決定部１０５に出力する。
【００６４】
ここで、ビームサーチ報告取得部１０１は、設定値ｉが２であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
【００６５】
設定値ｉが２ではない場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、ビームサーチ報告取得部１０１は、設定値ｉに１をインクリメントする（ステップＳ１０７）。すなわち、ｉ＝ｉ＋１の演算が行なわれる。その後、ステップＳ１０４が行なわれる。
【００６６】
一方、設定値ｉが２である場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、送信ＡＰ決定部１０５は、送信ＡＰ決定処理を行なう（ステップＳ１０８）。
【００６７】
送信ＡＰ決定処理（ステップＳ１０８）において、送信ＡＰ決定部１０５は、各ＡＰ２１、２２の端末ｋに対する多重可能ビーム数Ｂを多重可能ビーム数算出部１０４から取得する。送信ＡＰ決定部１０５は、複数のＡＰ２１、２２の中から、端末ｋ（送信端末）に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰを、送信端末に対して送信を行なう送信ＡＰとして決定する。送信ＡＰ決定部１０５は、決定した送信ＡＰに送信端末の情報を送信ＡＰ通知部１０６に出力する。送信ＡＰ通知部１０６は、送信端末の情報を送信ＡＰ決定部１０５から受け取る。送信ＡＰ通知部１０６は、受け取った送信端末の情報を、送信対象の端末の情報として送信ＡＰに通知する。
【００６８】
ここで、ビームサーチ報告取得部１０１は、設定値ｋが４であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。
【００６９】
設定値ｋが４ではない場合（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、ビームサーチ報告取得部１０１は、設定値ｋに１をインクリメントする（ステップＳ１１０）。すなわち、ｋ＝ｋ＋１の演算が行なわれる。その後、ステップＳ１０３が行なわれる。
【００７０】
一方、設定値ｋが４である場合（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、制御装置１０による無線通信装置決定処理が終了する。
【００７１】
実施例１に係る無線通信システムでは、制御装置１０が実行する上記手順により、各ＡＰ２１、２２が所望方向差ψ＊ｎ，ｍの間隔で形成できるビームで空間多重可能な端末数を増やすことができる。
【００７２】
［送信ＡＰ決定処理の具体例］
送信ＡＰ決定処理（ステップＳ１０８）について、図８〜図１０を用いて説明する。図８は、図７の送信ＡＰ決定処理の一例を示すフローチャートである。図９は、図７の送信ＡＰ決定処理の一例を説明するための図である。図１０は、図７の送信ＡＰ決定処理の実行結果の一例を表すイメージ図である。
【００７３】
なお、図９において、各ＡＰ２１、２２のサブアレイ数Ｎを「２」とし、各ＡＰ２１、２２のサブアレイ間隔Ｄを「０．７波長」とし、許容誤差量αを所定の閾値として「０．０６」とする。この場合、図９において、ビームサーチ報告取得部１０１により収集されたビームサーチ結果として、各ＡＰ２１、２２の端末３１に対するビーム方向は、それぞれ、「−２５度」、「２５度」を表している。各ＡＰ２１、２２の端末３２に対するビーム方向は、それぞれ、「０度」、「５度」を表している。各ＡＰ２１、２２の端末３３に対するビーム方向は、それぞれ、「２０度」、「−５度」を表している。各ＡＰ２１、２２の端末３４に対するビーム方向は、それぞれ、「３０度」、「−４０度」を表している。
【００７４】
この場合、図９において、所望方向差算出部１０３および多重可能ビーム数算出部１０４により行われた多重可能ビーム数算出処理の実行結果として、各ＡＰ２１、２２の端末３１に対する多重可能ビーム数Ｂは、それぞれ、「１」、「１」を表している。各ＡＰ２１、２２の端末３２に対する多重可能ビーム数Ｂは、それぞれ、「１」、「１」を表している。各ＡＰ２１、２２の端末３３に対する多重可能ビーム数Ｂは、それぞれ、「２」、「１」を表している。各ＡＰ２１、２２の端末３４に対する多重可能ビーム数Ｂは、それぞれ、「１」、「２」を表している。
【００７５】
まず、端末３１に対する送信ＡＰ決定処理（ｋ＝１における送信ＡＰ決定処理）について説明する。
【００７６】
送信ＡＰ決定部１０５は、各ＡＰ２１、２２の端末３１に対する多重可能ビーム数Ｂを多重可能ビーム数算出部１０４から取得する。送信ＡＰ決定部１０５は、全ＡＰ（ＡＰ２１、２２）の中で、端末３１に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰを選択する（図８のステップＳ１８０）。図９において、各ＡＰ２１、２２の端末３１に対する多重可能ビーム数Ｂがそれぞれ「１」、「１」を表しているため、前者も後者も最大となる。このため、送信ＡＰ決定部１０５は、ＡＰ２１、２２を選択する。
【００７７】
次に、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ数が２以上であるか否かを判定する（図８のステップＳ１８１）。ここで、選択したＡＰ数が１である場合（図８のステップＳ１８１；Ｎｏ）は後述のステップＳ１８５が実行される。
【００７８】
一方、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ１８０でＡＰ２１、２２を選択しているため、選択したＡＰ数が２以上である（図８のステップＳ１８１；Ｙｅｓ）。この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ（ＡＰ２１、２２）の中で、送信を行なう端末数（送信端末の数）が最小となるＡＰを選択する（図８のステップＳ１８２）。ここで、ＡＰ２１、２２には送信端末が未だ割り当てられていない。すなわち、図９において、端末３１に対する送信ＡＰ決定処理では、各ＡＰ２１、２２の送信端末はそれぞれ「０」、「０」を表しているため、前者も後者も最小となる。このため、送信ＡＰ決定部１０５は、ＡＰ２１、２２を選択する。
【００７９】
次に、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ数が２以上であるか否かを判定する（図８のステップＳ１８３）。ここで、選択したＡＰ数が１である場合（図８のステップＳ１８３；Ｎｏ）は後述のステップＳ１８５が実行される。
【００８０】
一方、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ１８２でＡＰ２１、２２を選択しているため、選択したＡＰ数が２以上である（図８のステップＳ１８３；Ｙｅｓ）。この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ（ＡＰ２１、２２）の中で、最も若番のＡＰを選択する（図８のステップＳ１８４）。ここで、ＡＰ２１、２２をＡＰｉで表した場合、ｉ＝１、ｉ＝２は、それぞれ、ＡＰ２１、２２を表す（図７を参照）。この場合、最も若番のＡＰは、ＡＰ２１である。したがって、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ（ＡＰ２１、２２）のうちの１つのＡＰとして、ＡＰ２１を選択する。
【００８１】
送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ１８４で選択したＡＰ２１を、端末３１に対して送信を行なう送信ＡＰとして決定する（図８のステップＳ１８５）。この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、送信ＡＰ（ＡＰ２１）に対して、端末３１を送信端末として割り当てる。すなわち、送信ＡＰ決定部１０５は、決定した送信ＡＰ（ＡＰ２１）に送信端末（端末３１）の情報を送信ＡＰ通知部１０６に出力する。送信ＡＰ通知部１０６は、送信端末（端末３１）の情報を送信ＡＰ決定部１０５から受け取る。送信ＡＰ通知部１０６は、受け取った送信端末（端末３１）の情報を、送信対象の端末の情報として送信ＡＰ（ＡＰ２１）に通知する。
【００８２】
次に、端末３２に対する送信ＡＰ決定処理（ｋ＝２における送信ＡＰ決定処理）について説明する。
【００８３】
送信ＡＰ決定部１０５は、各ＡＰ２１、２２の端末３１に対する多重可能ビーム数Ｂを多重可能ビーム数算出部１０４から取得する。送信ＡＰ決定部１０５は、全ＡＰ（ＡＰ２１、２２）の中で、端末３２に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰを選択する（図８のステップＳ１８０）。図９において、各ＡＰ２１、２２の端末３２に対する多重可能ビーム数Ｂがそれぞれ「１」、「１」を表しているため、前者も後者も最大となる。このため、送信ＡＰ決定部１０５は、ＡＰ２１、２２を選択する。
【００８４】
次に、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ数が２以上であるか否かを判定する（図８のステップＳ１８１）。ここで、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ１８０でＡＰ２１、２２を選択しているため、選択したＡＰ数が２以上である（図８のステップＳ１８１；Ｙｅｓ）。この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ（ＡＰ２１、２２）の中で、送信を行なう端末数（送信端末の数）が最小となるＡＰを選択する（図８のステップＳ１８２）。ここで、ＡＰ２１に端末３１が送信端末として割り当てられ、ＡＰ２２には送信端末が未だ割り当てられていない。すなわち、図９において、端末３２に対する送信ＡＰ決定処理では、各ＡＰ２１、２２の送信端末はそれぞれ「１（端末３１）」、「０」を表しているため、後者が最小となる。このため、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ（ＡＰ２１、２２）のうちの１つのＡＰとして、ＡＰ２２を選択する。
【００８５】
次に、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ数が２以上であるか否かを判定する（図８のステップＳ１８３）。ここで、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ１８２でＡＰ２２を選択しているため、選択したＡＰ数が１である（図８のステップＳ１８３；Ｎｏ）。そこで、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ１８２で選択したＡＰ２２を、端末３２に対して送信を行なう送信ＡＰとして決定する（図８のステップＳ１８５）。この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、送信ＡＰ（ＡＰ２２）に対して、端末３２を送信端末として割り当てる。すなわち、送信ＡＰ決定部１０５は、決定した送信ＡＰ（ＡＰ２２）に送信端末（端末３２）の情報を送信ＡＰ通知部１０６に出力する。送信ＡＰ通知部１０６は、送信端末（端末３２）の情報を送信ＡＰ決定部１０５から受け取る。送信ＡＰ通知部１０６は、受け取った送信端末（端末３２）の情報を、送信対象の端末の情報として送信ＡＰ（ＡＰ２２）に通知する。
【００８６】
次に、端末３３に対する送信ＡＰ決定処理（ｋ＝３における送信ＡＰ決定処理）について説明する。
【００８７】
送信ＡＰ決定部１０５は、各ＡＰ２１、２２の端末３３に対する多重可能ビーム数Ｂを多重可能ビーム数算出部１０４から取得する。送信ＡＰ決定部１０５は、全ＡＰ（ＡＰ２１、２２）の中で、端末３３に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰを選択する（図８のステップＳ１８０）。図９において、各ＡＰ２１、２２の端末３３に対する多重可能ビーム数Ｂがそれぞれ「２」、「１」を表しているため、前者が最大となる。このため、送信ＡＰ決定部１０５は、ＡＰ２１を選択する。
【００８８】
次に、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ数が２以上であるか否かを判定する（図８のステップＳ１８１）。ここで、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ１８０でＡＰ２１を選択しているため、選択したＡＰ数が１である（図８のステップＳ１８１；Ｎｏ）。そこで、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ１８０で選択したＡＰ２１を、端末３３に対して送信を行なう送信ＡＰとして決定する（図８のステップＳ１８５）。この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、送信ＡＰ（ＡＰ２１）に対して、端末３３を送信端末として割り当てる。すなわち、送信ＡＰ決定部１０５は、決定した送信ＡＰ（ＡＰ２１）に送信端末（端末３３）の情報を送信ＡＰ通知部１０６に出力する。送信ＡＰ通知部１０６は、送信端末（端末３３）の情報を送信ＡＰ決定部１０５から受け取る。送信ＡＰ通知部１０６は、受け取った送信端末（端末３３）の情報を、送信対象の端末の情報として送信ＡＰ（ＡＰ２１）に通知する。
【００８９】
次に、端末３４に対する送信ＡＰ決定処理（ｋ＝４における送信ＡＰ決定処理）について説明する。
【００９０】
送信ＡＰ決定部１０５は、各ＡＰ２１、２２の端末３４に対する多重可能ビーム数Ｂを多重可能ビーム数算出部１０４から取得する。送信ＡＰ決定部１０５は、全ＡＰ（ＡＰ２１、２２）の中で、端末３４に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰを選択する（図８のステップＳ１８０）。図９において、各ＡＰ２１、２２の端末３４に対する多重可能ビーム数Ｂがそれぞれ「１」、「２」を表しているため、後者が最大となる。このため、送信ＡＰ決定部１０５は、ＡＰ２２を選択する。
【００９１】
次に、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ数が２以上であるか否かを判定する（図８のステップＳ１８１）。ここで、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ１８０でＡＰ２２を選択しているため、選択したＡＰ数が１である（図８のステップＳ１８１；Ｎｏ）。そこで、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ１８０で選択したＡＰ２２を、端末３４に対して送信を行なう送信ＡＰとして決定する（図８のステップＳ１８５）。この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、送信ＡＰ（ＡＰ２２）に対して、端末３４を送信端末として割り当てる。すなわち、送信ＡＰ決定部１０５は、決定した送信ＡＰ（ＡＰ２２）に送信端末（端末３４）の情報を送信ＡＰ通知部１０６に出力する。送信ＡＰ通知部１０６は、送信端末（端末３４）の情報を送信ＡＰ決定部１０５から受け取る。送信ＡＰ通知部１０６は、受け取った送信端末（端末３４）の情報を、送信対象の端末の情報として送信ＡＰ（ＡＰ２２）に通知する。
【００９２】
［効果］
以上の説明により、実施例１に係る無線通信システムは、複数の端末３１〜３４と、複数の無線通信装置（ＡＰ２１、２２）と、無線通信制御装置（制御装置１０）と、を有する。ＡＰ２１、２２は、複数の端末３１〜３４の各々に対してビームサーチを行なう。制御装置１０は、複数のＡＰ２１、２２に接続され、取得部（ビームサーチ報告取得部１０１）と、所望方向差算出部１０３と、決定部（送信ＡＰ決定部１０５）と、を有する。ビームサーチ報告取得部１０１は、各ＡＰ２１、２２がビームサーチした結果から得られる、各端末３１〜３４に対するビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌを取得する。所望方向差算出部１０３は、各ＡＰ２１、２２のサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを用いた演算式（式（４））により、各ＡＰ２１、２２の構成（ＩＬ−ＨＢＦ構成）でビームを形成可能な方向差である所望方向差ψ＊ｎ，ｍを算出する。送信ＡＰ決定部１０５は、ビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌと所望方向差ψ＊ｎ，ｍとに基づいて、複数のＡＰ２１、２２の中から、各端末３１〜３４に対して送信を行なう送信無線通信装置（送信ＡＰ）を決定する。
【００９３】
具体的には、制御装置１０は、更に、多重可能ビーム数算出部１０４を有する。多重可能ビーム数算出部１０４は、ビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌと所望方向差ψ＊ｎ，ｍと所定の閾値（許容誤差量α）とを用いた演算式（式（５）、式（６））により、多重可能ビーム数Ｂを算出する。多重可能ビーム数Ｂは、各端末３１〜３４に対して各ＡＰ２１、２２が同時に送信可能なビーム数である。そして、送信ＡＰ決定部１０５は、複数のＡＰ２１、２２の中から、各端末３１、３２、３３、３４に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰ２１、２２、２１、２２を送信ＡＰとして決定する。ここで、各端末３１〜３４のうちの少なくとも１つの端末３１、３２に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰが２つ以上存在する場合がある。この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、端末３１に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰ（例えばＡＰ２１、２２）が２つ以上存在するときは、ＡＰ２１、２２のうちの１つのＡＰ２１を送信ＡＰとして決定する。送信ＡＰ決定部１０５は、端末３２に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰ（例えばＡＰ２１、２２）が２つ以上存在するときは、ＡＰ２１、２２のうちの１つのＡＰ２２を送信ＡＰとして決定する。
【００９４】
このように、実施例１に係る無線通信システムでは、制御装置１０が、ビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌと所望方向差ψ＊ｎ，ｍとに基づいて、各端末３１〜３４に対する送信ＡＰを決定することにより、多重可能な端末を増加させることができる。このため、図１０に示すように、ＡＰ２１は、端末３１、３３に対しては所望方向差ψ＊ｎ，ｍであるため、同時にビームを向けて通信を行なうことが可能である。同様に、ＡＰ２２は、端末３２、３４に対しては所望方向差ψ＊ｎ，ｍであるため、同時にビームを向けて通信を行なうことが可能である。これにより、実施例１に係る無線通信システムでは、多重可能な端末を増加させて、システム全体でのスループットを向上させることができる。
【００９５】
なお、実施例１に係る無線通信システムでは、所望方向差算出部１０３は、ビームサーチ報告取得部１０１からの通知を受けたときに、ＡＰ情報データベース１０２から各ＡＰ２１、２２のサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを対応付ける情報を取得している。そして、所望方向差算出部１０３は、各ＡＰ２１、２２のサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを用いた演算式（式（４））により、各ＡＰ２１、２２の所望方向差ψ＊ｎ，ｍを算出している。しかし、これに限定されない。例えば、所望方向差算出部１０３は、各ＡＰ２１、２２のサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを用いた演算式（式（４））により、所望方向差を予め算出しておき、ＡＰ情報データベース１０２に格納してもよい。この場合、多重可能ビーム数算出部１０４は、各ＡＰ２１、２２の各端末３１〜３４に対するビーム方向をビームサーチ報告取得部１０１から受け取ったときに、各ＡＰ２１、２２の所望方向差をＡＰ情報データベース１０２から取得する。
【実施例２】
【００９６】
実施例１に係る無線通信システムでは、ビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌと所望方向差ψ＊ｎ，ｍとに基づいて、各端末３１〜３４に対する送信ＡＰを決定しているが、これに限定されない。例えば、実施例２に係る無線通信システムでは、ビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌと所望方向差ψ＊ｎ，ｍと各端末３１〜３４の受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received  Signal  Strength  Indicator）とに基づいて、各端末３１〜３４に対する送信ＡＰを決定してもよい。実施例２では、実施例１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００９７】
実施例２では、送信ＡＰを決定する際に、ビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌと所望方向差ψ＊ｎ，ｍとに加えて、各端末３１〜３４のＲＳＳＩも用いる場合について説明する。ビーム方向がビーム多重に適した場合であっても、ＲＳＳＩが非常に小さい場合は、よりＲＳＳＩが大きい別のＡＰが送信する方が、結果としてスループットが向上する可能性がある。そのため、本実施例ではＲＳＳＩが設定値以上のＡＰを送信ＡＰの候補として処理する。
【００９８】
［制御手順］
次に、制御装置１０により実行される無線通信装置決定処理について説明する。図１１および図１２は、実施例２に係る無線通信システムの動作として、制御装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
【００９９】
まず、ビームサーチ報告取得部１０１は、各ＡＰ２１、２２がビームサーチした結果としてビームサーチ結果を収集する（ステップＳ２０１）。ビームサーチ報告取得部１０１は、ビームサーチ結果を収集することにより、各ＡＰ２１、２２の各端末３１〜３４に対するビーム方向と、ビーム方向に対する各端末３１〜３４のＲＳＳＩとを取得する。ビームサーチ報告取得部１０１は、各ＡＰ２１、２２の各端末３１〜３４に対するビーム方向を取得したことを所望方向差算出部１０３に通知する。また、ビームサーチ報告取得部１０１は、取得したビーム方向を多重可能ビーム数算出部１０４に出力する。また、ビームサーチ報告取得部１０１は、取得したＲＳＳＩを送信ＡＰ決定部１０５に出力する。
【０１００】
ビームサーチ報告取得部１０１は、設定値ｉ、ｋを１に設定する（ステップＳ２０２）。例えば、設定値ｉが１、２である場合、それぞれ、ＡＰｉはＡＰ２１、２２を表し、設定値ｋが１〜４である場合、それぞれ、端末ｋは端末３１〜３４を表している。
【０１０１】
ここで、送信ＡＰ決定部１０５は、各端末３１〜３４のうちのｘ台（ｘは４以下の整数）の端末に対してＲＳＳＩが設定値以上のＡＰが１つだけ存在するか否かを判定する（ステップＳ２１１）。
【０１０２】
各端末３１〜３４に対してＲＳＳＩが設定値以上のＡＰが２つ以上存在する場合（ステップＳ２１１；Ｎｏ）は後述のステップＳ２０３が実行される。
【０１０３】
一方、各端末３１〜３４のうちのｘ台の端末に対してＲＳＳＩが設定値以上のＡＰが１つだけ存在する場合（ステップＳ２１１；Ｙｅｓ）、送信ＡＰ決定部１０５は、ＲＳＳＩ送信ＡＰ決定処理を行なう（ステップＳ２１２）。
【０１０４】
ＲＳＳＩ送信ＡＰ決定処理（ステップＳ２１２）において、送信ＡＰ決定部１０５は、ｘ台の端末に対して、それぞれ、そのＡＰを、送信端末に対して送信を行なう送信ＡＰとして決定する。送信ＡＰ決定部１０５は、決定した送信ＡＰに送信端末の情報を送信ＡＰ通知部１０６に出力する。送信ＡＰ通知部１０６は、送信端末の情報を送信ＡＰ決定部１０５から受け取る。送信ＡＰ通知部１０６は、受け取った送信端末の情報を、送信対象の端末の情報として送信ＡＰに通知する。
【０１０５】
ここで、ビームサーチ報告取得部１０１は、定数ｘが４であるか否かを判定する（ステップＳ２１３）。
【０１０６】
定数ｘが４である場合（ステップＳ２１３；Ｎｏ）は後述のステップＳ２０３以降が実行されず、処理は終了する。
【０１０７】
一方、定数ｘが４より小さい場合（ステップＳ２１３；Ｙｅｓ）、ビームサーチ報告取得部１０１は、端末ｋを選択する（ステップＳ２０３）。例えば、ステップＳ２１１〜Ｓ２１３が実行されたときに、ｘが１であり、ｘ台の端末が端末３１である場合、設定値ｋの最大値は、ｋ＝４−ｘ＝３となる。この場合、設定値ｋが１〜３であるとき、それぞれ、端末ｋは端末３２〜３４を表している。
【０１０８】
次に、ビームサーチ報告取得部１０１は、ＡＰｉを選択する（ステップＳ２０４）。
【０１０９】
ここで、ビームサーチ報告取得部１０１は、選択したＡＰｉが、端末ｋに対してＲＳＳＩが設定値以上のＡＰであるか否かを判定する（ステップＳ２１４）。
【０１１０】
選択したＡＰｉが、端末ｋに対してＲＳＳＩが設定値以上のＡＰではない場合（ステップＳ２１４；Ｎｏ）、後述の多重可能ビーム数算出処理（ステップＳ２０５）がスキップされて、後述のステップＳ２０６が実行される。
【０１１１】
選択したＡＰｉが、端末ｋに対してＲＳＳＩが設定値以上のＡＰである場合（ステップＳ２１４；Ｙｅｓ）、所望方向差算出部１０３および多重可能ビーム数算出部１０４は、多重可能ビーム数算出処理を行なう（ステップＳ２０５）。
【０１１２】
まず、多重可能ビーム数算出処理（ステップＳ２０５）において、所望方向差算出部１０３は、ビームサーチ報告取得部１０１からの通知を受けたときに、ＡＰ情報データベース１０２からＡＰｉのサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを対応付ける情報を取得する。所望方向差算出部１０３は、ＡＰｉのサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを用いた演算式（式（４））により、ＡＰｉのＩＬ−ＨＢＦ構成でビームを形成可能な方向差である所望方向差ψ＊ｎ，ｍを算出する。所望方向差算出部１０３は、算出した所望方向差ψ＊ｎ，ｍを多重可能ビーム数算出部１０４に出力する。
【０１１３】
次に、多重可能ビーム数算出処理（ステップＳ２０５）において、多重可能ビーム数算出部１０４は、ＡＰｉの端末ｋに対するビーム方向θｉ，ｋと、ＡＰｉの端末ｋ以外の他の端末ｌに対するビーム方向θｉ，ｌとをビームサーチ報告取得部１０１から取得する。また、多重可能ビーム数算出部１０４は、ＡＰｉの所望方向差ψ＊ｎ，ｍを所望方向差算出部１０３から取得する。そして、多重可能ビーム数算出部１０４は、ビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌと所望方向差ψ＊ｎ，ｍと所定の閾値（許容誤差量α）とを用いた演算式（式（５）、式（６））により、端末ｋに対してＡＰｉが同時に送信可能なビーム数である多重可能ビーム数Ｂを算出する。多重可能ビーム数算出部１０４は、算出した多重可能ビーム数Ｂを送信ＡＰ決定部１０５に出力する。
【０１１４】
ここで、ビームサーチ報告取得部１０１は、設定値ｉが２であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。
【０１１５】
設定値ｉが２ではない場合（ステップＳ２０６；Ｎｏ）、ビームサーチ報告取得部１０１は、設定値ｉに１をインクリメントする（ステップＳ２０７）。すなわち、ｉ＝ｉ＋１の演算が行なわれる。その後、ステップＳ２０４が行なわれる。
【０１１６】
一方、設定値ｉが２である場合（ステップＳ２０６；Ｙｅｓ）、送信ＡＰ決定部１０５は、送信ＡＰ決定処理を行なう（ステップＳ２０８）。
【０１１７】
送信ＡＰ決定処理（ステップＳ２０８）において、送信ＡＰ決定部１０５は、各ＡＰ２１、２２の端末ｋに対する多重可能ビーム数Ｂを多重可能ビーム数算出部１０４から取得する。送信ＡＰ決定部１０５は、複数のＡＰ２１、２２の中から、端末ｋ（送信端末）に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰを、送信端末に対して送信を行なう送信ＡＰとして決定する。送信ＡＰ決定部１０５は、決定した送信ＡＰに送信端末の情報を送信ＡＰ通知部１０６に出力する。送信ＡＰ通知部１０６は、送信端末の情報を送信ＡＰ決定部１０５から受け取る。送信ＡＰ通知部１０６は、受け取った送信端末の情報を、送信対象の端末の情報として送信ＡＰに通知する。
【０１１８】
ここで、ビームサーチ報告取得部１０１は、設定値ｋが４−ｘであるか否かを判定する（ステップＳ２０９）。例えば、ｘが１であり、ｘ台の端末が端末３１である場合、設定値ｋの最大値は、ｋ＝４−ｘ＝３となる。
【０１１９】
設定値ｋが４−ｘではない場合（ステップＳ２０９；Ｎｏ）、ビームサーチ報告取得部１０１は、設定値ｋに１をインクリメントする（ステップＳ２１０）。すなわち、ｋ＝ｋ＋１の演算が行なわれる。その後、ステップＳ２０３が行なわれる。
【０１２０】
一方、設定値ｋが４−ｘである場合（ステップＳ２０９；Ｙｅｓ）、制御装置１０による無線通信装置決定処理が終了する。
【０１２１】
実施例２に係る無線通信システムでは、制御装置１０が実行する上記手順により、各ＡＰ２１、２２が所望方向差ψ＊ｎ，ｍの間隔で形成できるビームで空間多重可能な端末数を増やすことができる。
【０１２２】
［ＲＳＳＩ送信ＡＰ決定処理、および、送信ＡＰ決定処理の具体例］
ＲＳＳＩ送信ＡＰ決定処理（ステップＳ２１２）、および、送信ＡＰ決定処理（ステップＳ２０８）について、図１３〜図１５を用いて説明する。図１３は、図１２の送信ＡＰ決定処理の一例を示すフローチャートである。図１４は、図１１のＲＳＳＩ送信ＡＰ決定処理、および、図１２の送信ＡＰ決定処理の一例を説明するための図である。図１５は、図１１のＲＳＳＩ送信ＡＰ決定処理、および、図１２の送信ＡＰ決定処理の実行結果の一例を表すイメージ図である。
【０１２３】
なお、図１４において、各ＡＰ２１、２２のサブアレイ数Ｎを「２」とし、各ＡＰ２１、２２のサブアレイ間隔Ｄを「０．７波長」とし、許容誤差量αを所定の閾値として「０．０６」とする。この場合、図１４において、ビームサーチ報告取得部１０１により収集されたビームサーチ結果として、各ＡＰ２１、２２の端末３１に対するビーム方向は、それぞれ、「−２５度」、「４０度」を表している。各ＡＰ２１、２２の端末３２に対するビーム方向は、それぞれ、「０度」、「５度」を表している。各ＡＰ２１、２２の端末３３に対するビーム方向は、それぞれ、「２０度」、「−５度」を表している。各ＡＰ２１、２２の端末３４に対するビーム方向は、それぞれ、「３０度」、「−４０度」を表している。
【０１２４】
また、図１４において、ＲＳＳＩの設定値を「−６０ｄＢｍ」とする。また、図１４において、ビームサーチ報告取得部１０１により収集されたビームサーチ結果として、各ＡＰ２１、２２のビーム方向に対する端末３１のＲＳＳＩは、それぞれ、「−７０ｄＢｍ」、「−４５ｄＢｍ」を表している。各ＡＰ２１、２２のビーム方向に対する端末３２のＲＳＳＩは、それぞれ、「−５０ｄＢｍ」、「−５５ｄＢｍ」を表している。各ＡＰ２１、２２のビーム方向に対する端末３３のＲＳＳＩは、それぞれ、「−５５ｄＢｍ」、「−５０ｄＢｍ」を表している。各ＡＰ２１、２２のビーム方向に対する端末３４のＲＳＳＩは、それぞれ、「−５５ｄＢｍ」、「−５０ｄＢｍ」を表している。
【０１２５】
まず、ＲＳＳＩ送信ＡＰ決定処理について説明する。
【０１２６】
送信ＡＰ決定部１０５は、ｘ台の端末に対して、それぞれ、そのＡＰを、送信端末に対して送信を行なう送信ＡＰとして決定する。ここで、ｘが１であり、ｘ台の端末が端末３１である場合、端末３１に対してＲＳＳＩが設定値「−６０ｄＢｍ」以上のＡＰが１つだけ存在する。例えば、図１４において、各ＡＰ２１、２２のビーム方向に対する端末３１のＲＳＳＩがそれぞれ「−７０ｄＢｍ」、「−４５ｄＢｍ」を表しているため、後者のＲＳＳＩが設定値「−６０ｄＢｍ」以上である。このため、送信ＡＰ決定部１０５は、ＡＰ２２を、端末３１に対して送信を行なう送信ＡＰとして決定する。
【０１２７】
この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、送信ＡＰ（ＡＰ２２）に対して、端末３１を送信端末として割り当てる。すなわち、送信ＡＰ決定部１０５は、決定した送信ＡＰ（ＡＰ２２）に送信端末（端末３１）の情報を送信ＡＰ通知部１０６に出力する。送信ＡＰ通知部１０６は、送信端末（端末３１）の情報を送信ＡＰ決定部１０５から受け取る。送信ＡＰ通知部１０６は、受け取った送信端末（端末３１）の情報を、送信対象の端末の情報として送信ＡＰ（ＡＰ２２）に通知する。
【０１２８】
次に、端末３２〜３４に対する送信ＡＰ決定処理について説明する。
【０１２９】
ここで、図１４において、所望方向差算出部１０３および多重可能ビーム数算出部１０４により行われた多重可能ビーム数算出処理の実行結果として、各ＡＰ２１、２２の端末３２に対する多重可能ビーム数Ｂは、それぞれ、「１」、「１」を表している。各ＡＰ２１、２２の端末３３に対する多重可能ビーム数Ｂは、それぞれ、「１」、「２」を表している。各ＡＰ２１、２２の端末３４に対する多重可能ビーム数Ｂは、それぞれ、「２」、「１」を表している。
【０１３０】
まず、端末３２に対する送信ＡＰ決定処理（ｋ＝１における送信ＡＰ決定処理）について説明する。
【０１３１】
送信ＡＰ決定部１０５は、ＲＳＳＩが設定値以上のＡＰ（ＡＰ２１、２２）の端末３２に対する多重可能ビーム数Ｂを多重可能ビーム数算出部１０４から取得する。送信ＡＰ決定部１０５は、ＲＳＳＩが設定値以上のＡＰ（ＡＰ２１、２２）の中で、端末３２に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰを選択する（図１３のステップＳ２８０）。図１４において、各ＡＰ２１、２２の端末３２に対する多重可能ビーム数Ｂがそれぞれ「１」、「１」を表しているため、前者も後者も最大となる。このため、送信ＡＰ決定部１０５は、ＡＰ２１、２２を選択する。
【０１３２】
次に、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ数が２以上であるか否かを判定する（図１３のステップＳ２８１）。ここで、選択したＡＰ数が１である場合（図１３のステップＳ２８１；Ｎｏ）は後述のステップＳ２８７が実行される。
【０１３３】
一方、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ２８０でＡＰ２１、２２を選択しているため、選択したＡＰ数が２以上である（図１３のステップＳ２８１；Ｙｅｓ）。この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ（ＡＰ２１、２２）の中で、送信を行なう端末数（送信端末の数）が最小となるＡＰを選択する（図１３のステップＳ２８２）。ここで、ＡＰ２２に端末３１が送信端末として割り当てられ、ＡＰ２１には送信端末が未だ割り当てられていない。すなわち、図１４において、端末３２に対する送信ＡＰ決定処理では、各ＡＰ２１、２２の送信端末はそれぞれ「０」、「１（端末３１）」を表しているため、前者が最小となる。このため、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ（ＡＰ２１、２２）のうちの１つのＡＰとして、ＡＰ２１を選択する。
【０１３４】
次に、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ数が２以上であるか否かを判定する（図１３のステップＳ２８３）。ここで、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ２８２でＡＰ２１を選択しているため、選択したＡＰ数が１である（図１３のステップＳ２８３；Ｎｏ）。この場合、後述のステップＳ２８７が実行される。
【０１３５】
なお、選択したＡＰ数が２である場合（図１３のステップＳ２８３；Ｙｅｓ）、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ（ＡＰ２１、２２）の中で、ＲＳＳＩが最大となるＡＰを選択する（図１３のステップＳ２８４）。ここで、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ数が２以上であるか否かを判定する（図１３のステップＳ２８５）。選択したＡＰ数が２である場合（図１３のステップＳ２８５；Ｙｅｓ）、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ（ＡＰ２１、２２）の中で、最も若番のＡＰを選択する（図１３のステップＳ２８６）。ここで、ＡＰ２１、２２をＡＰｉで表した場合、ｉ＝１、ｉ＝２は、それぞれ、ＡＰ２１、２２を表す（図１２を参照）。この場合、最も若番のＡＰは、ＡＰ２１である。したがって、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ（ＡＰ２１、２２）のうちの１つのＡＰとして、ＡＰ２１を選択する。一方、選択したＡＰ数が１である場合（図１３のステップＳ２８５；Ｎｏ）は後述のステップＳ２８７が実行される。
【０１３６】
送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ２８２で選択したＡＰ２１を、端末３２に対して送信を行なう送信ＡＰとして決定する（図１３のステップＳ２８７）。この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、送信ＡＰ（ＡＰ２１）に対して、端末３２を送信端末として割り当てる。すなわち、送信ＡＰ決定部１０５は、決定した送信ＡＰ（ＡＰ２１）に送信端末（端末３２）の情報を送信ＡＰ通知部１０６に出力する。送信ＡＰ通知部１０６は、送信端末（端末３２）の情報を送信ＡＰ決定部１０５から受け取る。送信ＡＰ通知部１０６は、受け取った送信端末（端末３２）の情報を、送信対象の端末の情報として送信ＡＰ（ＡＰ２１）に通知する。
【０１３７】
次に、端末３３に対する送信ＡＰ決定処理（ｋ＝２における送信ＡＰ決定処理）について説明する。
【０１３８】
送信ＡＰ決定部１０５は、ＲＳＳＩが設定値以上のＡＰ（ＡＰ２１、２２）の端末３３に対する多重可能ビーム数Ｂを多重可能ビーム数算出部１０４から取得する。送信ＡＰ決定部１０５は、ＲＳＳＩが設定値以上のＡＰ（ＡＰ２１、２２）の中で、端末３３に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰを選択する（図１３のステップＳ２８０）。図１４において、各ＡＰ２１、２２の端末３３に対する多重可能ビーム数Ｂがそれぞれ「１」、「２」を表しているため、後者が最大となる。このため、送信ＡＰ決定部１０５は、ＡＰ２２を選択する。
【０１３９】
次に、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ数が２以上であるか否かを判定する（図１３のステップＳ２８１）。ここで、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ２８０でＡＰ２２を選択しているため、選択したＡＰ数が１である（図１３のステップＳ２８１；Ｎｏ）。そこで、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ２８０で選択したＡＰ２２を、端末３３に対して送信を行なう送信ＡＰとして決定する（図１３のステップＳ２８７）。この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、送信ＡＰ（ＡＰ２２）に対して、端末３３を送信端末として割り当てる。すなわち、送信ＡＰ決定部１０５は、決定した送信ＡＰ（ＡＰ２２）に送信端末（端末３３）の情報を送信ＡＰ通知部１０６に出力する。送信ＡＰ通知部１０６は、送信端末（端末３３）の情報を送信ＡＰ決定部１０５から受け取る。送信ＡＰ通知部１０６は、受け取った送信端末（端末３３）の情報を、送信対象の端末の情報として送信ＡＰ（ＡＰ２２）に通知する。
【０１４０】
次に、端末３４に対する送信ＡＰ決定処理（ｋ＝３における送信ＡＰ決定処理）について説明する。
【０１４１】
送信ＡＰ決定部１０５は、ＲＳＳＩが設定値以上のＡＰ（ＡＰ２１、２２）の端末３４に対する多重可能ビーム数Ｂを多重可能ビーム数算出部１０４から取得する。送信ＡＰ決定部１０５は、ＲＳＳＩが設定値以上のＡＰ（ＡＰ２１、２２）の中で、端末３４に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰを選択する（図１３のステップＳ２８０）。図１４において、各ＡＰ２１、２２の端末３４に対する多重可能ビーム数Ｂがそれぞれ「２」、「１」を表しているため、前者が最大となる。このため、送信ＡＰ決定部１０５は、ＡＰ２１を選択する。
【０１４２】
次に、送信ＡＰ決定部１０５は、選択したＡＰ数が２以上であるか否かを判定する（図１３のステップＳ２８１）。ここで、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ２８０でＡＰ２１を選択しているため、選択したＡＰ数が１である（図１３のステップＳ２８１；Ｎｏ）。そこで、送信ＡＰ決定部１０５は、ステップＳ２８０で選択したＡＰ２１を、端末３４に対して送信を行なう送信ＡＰとして決定する（図１３のステップＳ２８７）。この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、送信ＡＰ（ＡＰ２１）に対して、端末３４を送信端末として割り当てる。すなわち、送信ＡＰ決定部１０５は、決定した送信ＡＰ（ＡＰ２１）に送信端末（端末３４）の情報を送信ＡＰ通知部１０６に出力する。送信ＡＰ通知部１０６は、送信端末（端末３４）の情報を送信ＡＰ決定部１０５から受け取る。送信ＡＰ通知部１０６は、受け取った送信端末（端末３４）の情報を、送信対象の端末の情報として送信ＡＰ（ＡＰ２１）に通知する。
【０１４３】
［効果］
以上の説明により、実施例２に係る無線通信システムにおいて、複数の端末３１〜３４と、複数の無線通信装置（ＡＰ２１、２２）と、無線通信制御装置（制御装置１０）と、を有する。ＡＰ２１、２２は、複数の端末３１〜３４の各々に対してビームサーチを行なう。制御装置１０は、複数のＡＰ２１、２２に接続され、取得部（ビームサーチ報告取得部１０１）と、所望方向差算出部１０３と、決定部（送信ＡＰ決定部１０５）と、を有する。ビームサーチ報告取得部１０１は、各ＡＰ２１、２２がビームサーチした結果から得られる、各端末３１〜３４に対するビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌを取得する。また、ビームサーチ報告取得部１０１は、各ＡＰ２１、２２がビームサーチした結果から得られる、複数のＡＰ２１、２２のビーム方向に対する各端末３１〜３４の受信信号強度（ＲＳＳＩ）を取得する。所望方向差算出部１０３は、複数のＡＰ２１、２２の各々のサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを用いた演算式（式（４））により、各ＡＰ２１、２２のＩＬ−ＨＢＦ構成でビームを形成可能な方向差である所望方向差ψ＊ｎ，ｍを算出する。送信ＡＰ決定部１０５は、ビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌと所望方向差ψ＊ｎ，ｍとＲＳＳＩとに基づいて、複数のＡＰ２１、２２の中から、各端末３１〜３４に対して送信を行なう送信無線通信装置（送信ＡＰ）を決定する。
【０１４４】
具体的には、制御装置１０は、更に、多重可能ビーム数算出部１０４を有する。多重可能ビーム数算出部１０４は、ビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌと所望方向差ψ＊ｎ，ｍと所定の閾値（許容誤差量α）とを用いた演算式（式（５）、式（６））により、多重可能ビーム数Ｂを算出する。多重可能ビーム数Ｂは、各端末３１〜３４に対して各ＡＰ２１、２２が同時に送信可能なビーム数である。そして、送信ＡＰ決定部１０５は、複数のＡＰ２１、２２の中から、各端末３１〜３４に対してＲＳＳＩが設定値以上のＡＰを選択する。次に、送信ＡＰ決定部１０５は、ＲＳＳＩが設定値以上のＡＰの中から、各端末３１、３２、３３、３４に対して多重可能ビーム数Ｂが最大となるＡＰ２２、２１、２２、２１を送信ＡＰとして決定する。ここで、各端末３１〜３４のうちの少なくとも１つの端末３１に対してＲＳＳＩが設定値以上のＡＰが１つしか存在しない場合がある。この場合、送信ＡＰ決定部１０５は、端末３１に対してＲＳＳＩが設定値以上のＡＰ（例えばＡＰ２２）が１つしか存在しないときは、そのＡＰ２２を送信ＡＰとして決定する。
【０１４５】
このように、実施例２に係る無線通信システムでは、制御装置１０が、ビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌと所望方向差ψ＊ｎ，ｍとＲＳＳＩとに基づいて、各端末３１〜３４に対する送信ＡＰを決定することにより、多重可能な端末を増加させることができる。このため、図１５に示すように、ＡＰ２１は、端末３２、３４に対しては所望方向差ψ＊ｎ，ｍであるため、同時にビームを向けて通信を行なうことが可能である。同様に、ＡＰ２２は、端末３１、３３に対しては所望方向差ψ＊ｎ，ｍであるため、同時にビームを向けて通信を行なうことが可能である。これにより、実施例２に係る無線通信システムでは、多重可能な端末を増加させて、システム全体でのスループットを向上させることができる。
【実施例３】
【０１４６】
実施例３では、ＡＰ２１、２２が所望方向差ψ＊ｎ，ｍの間隔の複数のビームを用いてビームサーチを行なう場合について説明する。実施例３では、実施例１、２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１４７】
図１６は、実施例３に係る無線通信システムにおいて、ＡＰ２０（ＡＰ２１、２２）が複数のビームを用いてビームサーチを実施しているときのイメージ図である。ＩＬ−ＨＢＦ構成のＡＰ２０は、所望方向差ψ＊ｎ，ｍの間隔で複数のビームを同時に送信する機構を有している。このため、端末３１〜３４側が複数のビームによるビームサーチに対応した構成であれば、各ＡＰ２１、２２は、複数のビームを同時に送信してビームサーチ（以下、「同時サーチ」と記載する）を行なうことができる。
【０１４８】
各ＡＰ２１、２２が同時サーチを行なうことで、ビームサーチを短時間で実施することができる。また、一般にはビームサーチの際にビームを走査する間隔によっては、所望方向差ψ＊ｎ，ｍに完全に一致するビーム方向が存在しない可能性もあるが、各ＡＰ２１、２２が同時サーチを行なうことで、完全に所望方向差ψ＊ｎ，ｍの間隔に一致するビーム方向が存在する。そのため、各ＡＰ２１、２２により行なわれたビームサーチが同時サーチである場合、制御装置１０において、多重可能ビーム数算出部１０４は、式（６）の許容誤差量αを０に設定して、多重可能ビーム数Ｂを算出することができる。
【０１４９】
［制御手順］
実施例３に係る無線通信システムの動作について説明する。ここで、実施例３では、実施例１、２と同じ動作については、その説明を省略する。
【０１５０】
各ＡＰ２１、２２が同時サーチを行なった否かについては、制御装置１０のビームサーチ報告取得部１０１が各ＡＰ２１、２２からビームサーチ結果を収集することにより取得可能である。
【０１５１】
例えば、図７のステップＳ１０１において、ビームサーチ報告取得部１０１は、ビームサーチ結果を収集することにより、各ＡＰ２１、２２の各端末３１〜３４に対するビーム方向と、各ＡＰ２１、２２が同時サーチを行なった否かを表す実施有無情報とを取得する。ビームサーチ報告取得部１０１は、各ＡＰ２１、２２の各端末３１〜３４に対するビーム方向を取得したことを所望方向差算出部１０３に通知する。また、ビームサーチ報告取得部１０１は、取得したビーム方向と実施有無情報とを多重可能ビーム数算出部１０４に出力する。
【０１５２】
例えば、図１１のステップＳ２０１において、ビームサーチ報告取得部１０１は、ビームサーチ結果を収集することにより、各ＡＰ２１、２２の各端末３１〜３４に対するビーム方向と、ビーム方向に対する各端末３１〜３４のＲＳＳＩと、実施有無情報とを取得する。ビームサーチ報告取得部１０１は、各ＡＰ２１、２２の各端末３１〜３４に対するビーム方向を取得したことを所望方向差算出部１０３に通知する。また、ビームサーチ報告取得部１０１は、取得したビーム方向と実施有無情報とを多重可能ビーム数算出部１０４に出力する。また、ビームサーチ報告取得部１０１は、取得したＲＳＳＩを送信ＡＰ決定部１０５に出力する。
【０１５３】
なお、各ＡＰ２１、２２が同時サーチを行なった否かについては、制御装置１０のビームサーチ報告取得部１０１が各ＡＰ２１、２２からビームサーチ結果を収集することにより取得しているが、これに限定されない。例えば、制御装置１０のビームサーチ報告取得部１０１は、事前に、各ＡＰ２１、２２に報告要求を送信し、各ＡＰ２１、２２は、報告要求に応じて実施有無情報を制御装置１０に返信してもよい。
【０１５４】
［多重可能ビーム数算出処理の具体例］
図７の多重可能ビーム数算出処理（ステップＳ１０５）、および、図１２の多重可能ビーム数算出処理（ステップＳ２０５）について、図１７を用いて説明する。図１７は、実施例３に係る無線通信システムの動作として、図７および図１２の多重可能ビーム数算出処理の一例を示すフローチャートである。
【０１５５】
まず、所望方向差算出部１０３は、ビームサーチ報告取得部１０１からの通知を受けたときに、ＡＰ情報データベース１０２からＡＰｉのサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを対応付ける情報を取得する。所望方向差算出部１０３は、ＡＰｉのサブアレイ間隔Ｄとサブアレイ数Ｎとを用いた演算式（式（４））により、ＡＰｉのＩＬ−ＨＢＦ構成でビームを形成可能な方向差である所望方向差ψ＊ｎ，ｍを算出する（ステップＳ３０１）。所望方向差算出部１０３は、算出した所望方向差ψ＊ｎ，ｍを多重可能ビーム数算出部１０４に出力する。
【０１５６】
次に、多重可能ビーム数算出部１０４は、ＡＰｉの端末ｋに対するビーム方向θｉ，ｋと、ＡＰｉの端末ｋ以外の他の端末ｌに対するビーム方向θｉ，ｌとをビームサーチ報告取得部１０１から取得する。また、多重可能ビーム数算出部１０４は、実施有無情報をビームサーチ報告取得部１０１から取得する。また、多重可能ビーム数算出部１０４は、ＡＰｉの所望方向差ψ＊ｎ，ｍを所望方向差算出部１０３から取得する。そして、多重可能ビーム数算出部１０４は、取得した実施有無情報を確認することにより、ＡＰｉにより行なわれたビームサーチが同時サーチであるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【０１５７】
ここで、ＡＰｉにより行なわれたビームサーチが同時サーチである（ステップＳ３０２；Ｙｅｓ）。この場合、多重可能ビーム数算出部１０４は、演算式である式（６）の許容誤差量αを０に設定する（ステップＳ３０３）。
【０１５８】
一方、ＡＰｉにより行なわれたビームサーチが同時サーチではない（ステップＳ３０２；Ｎｏ）。この場合、多重可能ビーム数算出部１０４は、演算式である式（６）の許容誤差量αを、０ではない所定の閾値（例えば、実施例１、２における「０．０６」）に設定する（ステップＳ３０４）。
【０１５９】
多重可能ビーム数算出部１０４は、ビーム方向θｉ，ｋ、θｉ，ｌと所望方向差ψ＊ｎ，ｍと許容誤差量αとを用いた演算式（式（５）、式（６））により、端末ｋに対してＡＰｉが同時に送信可能なビーム数である多重可能ビーム数Ｂを算出する（ステップＳ３０５）。多重可能ビーム数算出部１０４は、算出した多重可能ビーム数Ｂを送信ＡＰ決定部１０５に出力する。
【０１６０】
［効果］
以上の説明により、実施例３に係る無線通信システムにおいて、制御装置１０の多重可能ビーム数算出部１０４は、各ＡＰ２１、２２により行なわれたビームサーチが複数のビームを同時に送信する同時サーチであるか否かによって、動作モードを切り替える。例えば、多重可能ビーム数算出部１０４は、各ＡＰ２１、２２により行なわれたビームサーチが同時サーチである場合、演算式（式（５）、式（６））の許容誤差量αを０に設定して、多重可能ビーム数Ｂを算出する。多重可能ビーム数算出部１０４は、各ＡＰ２１、２２により行なわれたビームサーチが同時サーチではない場合、演算式（式（５）、式（６））の許容誤差量αを、０ではない所定の閾値に設定して、多重可能ビーム数Ｂを算出する。このように、実施例３に係る無線通信システムでは、制御装置１０が、各ＡＰ２１、２２により行なわれたビームサーチが同時サーチであるか否かによって、図７および図１２の多重可能ビーム数算出処理の動作モードを切り替えることができる。
【０１６１】
［他の実施例］
実施例１〜３における各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。
【０１６２】
さらに、各装置で行われる各種処理は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）（又はＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）、ＭＣＵ（Micro  Controller  Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしてもよい。また、各種処理は、ＣＰＵ（又はＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行するプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしてもよい。
【０１６３】
実施例１、２の制御装置１０およびＡＰ２１、２２（ＡＰ２０）は、例えば、次のようなハードウェア構成により実現することができる。
【０１６４】
図１８は、制御装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。図１８に示すように、制御装置１０は、プロセッサ１００１と、メモリ１００２と、通信インターフェース（ＩＦ）１００３とを有している。プロセッサ１００１の一例としては、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等が挙げられる。また、メモリ１００２の一例としては、ＳＤＲＡＭ（Synchronous  Dynamic  Random  Access  Memory）等のＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ等が挙げられる。
【０１６５】
そこで、実施例１、２の制御装置１０で行われる各種処理は、不揮発性記憶媒体などの各種メモリに格納されたプログラムをプロセッサで実行することによって実現されてもよい。例えば、図２の制御装置１０のビームサーチ報告取得部１０１、ＡＰ情報データベース１０２、所望方向差算出部１０３、多重可能ビーム数算出部１０４、送信ＡＰ決定部１０５、送信ＡＰ通知部１０６によって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ１００２に記録されてもよい。そして、各プログラムがプロセッサ１００１で実行されてもよい。また、通信ＩＦ１００４はＡＰ２１、２２（ＡＰ２０）に接続される。
【０１６６】
なお、実施例１、２の制御装置１０で行われる各種処理が１つのプロセッサ１００１によって実行されるものとしたが、これに限定されるものではなく、複数のプロセッサによって実行されてもよい。
【０１６７】
図１９は、ＡＰ２０のハードウェア構成の一例を示す図である。図１９に示すように、ＡＰ２０は、プロセッサ２００１と、メモリ２００２と、アナログ回路２００３と、通信ＩＦ２００４とを有している。プロセッサ２００１の一例としては、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ等が挙げられる。また、メモリ２００２の一例としては、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。
【０１６８】
そこで、実施例１、２のＡＰ２０で行われる各種処理は、不揮発性記憶媒体などの各種メモリに格納されたプログラムをプロセッサで実行することによって実現されてもよい。例えば、図３のＡＰ２０の送信端末通知受信部２０１、ビームサーチ処理部２０２、ビームサーチ結果報告部２０３、ベースバンド信号処理部２１０、デジタルＢＦ処理部２２０によって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ２００２に記録されてもよい。そして、各プログラムがプロセッサ２００１で実行されてもよい。また、図３のＡＰ２０のＤＡ／ＡＤ変換部２３１、２３２、アナログ処理部２４１、２４２、フェーズシフタ２５０は、アナログ回路２００３によって実現される。また、通信ＩＦ２００４は制御装置１０に接続される。
【０１６９】
なお、実施例１、２のＡＰ２０で行われる各種処理が１つのプロセッサ２００１によって実行されるものとしたが、これに限定されるものではなく、複数のプロセッサによって実行されてもよい。
【符号の説明】
【０１７０】
１０  制御装置
２１、２２  アクセスポイント（ＡＰ）
３１〜３４  端末
１０１  ビームサーチ報告取得部
１０２  ＡＰ情報データベース
１０３  所望方向差算出部
１０４  多重可能ビーム数算出部
１０５  送信ＡＰ決定部
１０６  送信ＡＰ通知部
２０１  送信端末通知受信部
２０２  ビームサーチ処理部
２０３  ビームサーチ結果報告部
２１０  ベースバンド信号処理部
２２０  デジタルＢＦ処理部
２３１、２３２  ＤＡ／ＡＤ変換部
２４１、２４２  アナログ処理部
２５０  フェーズシフタ
２６１〜２６４  アンテナ素子
１００１  プロセッサ
１００２  メモリ
１００３  通信ＩＦ
２００１  プロセッサ
２００２  メモリ
２００３  アナログ回路
２００４  通信ＩＦ
【図１】
2019047419.tif 000009
【図２】
2019047419.tif 000010
【図３】
2019047419.tif 000011
【図４】
2019047419.tif 000012
【図５】
2019047419.tif 000013
【図６】
2019047419.tif 000014
【図７】
2019047419.tif 000015
【図８】
2019047419.tif 000016
【図９】
2019047419.tif 000017
【図１０】
2019047419.tif 000018
【図１１】
2019047419.tif 000019
【図１２】
2019047419.tif 000020
【図１３】
2019047419.tif 000021
【図１４】
2019047419.tif 000022
【図１５】
2019047419.tif 000023
【図１６】
2019047419.tif 000024
【図１７】
2019047419.tif 000025
【図１８】
2019047419.tif 000026
【図１９】
2019047419.tif 000027