(57)【要約】【課題】自装置が備えるＮ個のＲＦ系統を上回る数の受信局および送信局に対して、同時にメインビームを向けることができる、通信装置、通信方法を提供する。【解決手段】本発明の通信装置は、複数の端末装置宛ての下りリンク信号を含む非直交多重信号を生成する送信部と、複数のメインビームを含むアンテナ指向性パターンを形成可能なアンテナと、前記アンテナ指向性パターンを制御する信号を生成する送信ビーム制御部を備え、前記非直交多重信号を、前記複数のメインビームを用いて同時に送信し、前記アンテナ指向性パターンが含むメインビームの数が、前記アンテナのＲＦ系統の数より多い。【選択図】図５
2019024148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末装置と通信を行なう通信装置であって
前記複数の端末装置宛ての下りリンク信号の少なくとも一部を同一無線リソースに配置する非直交多重信号を生成する送信部と、
複数のメインビームを含むアンテナ指向性パターンを形成可能なアンテナと、
前記アンテナ指向性パターンを制御する信号を生成する送信ビーム制御部と、を備え、
前記非直交多重信号を、前記複数のメインビームを用いて同時に送信し、
前記アンテナ指向性パターンが含むメインビームの数が、前記アンテナのＲＦ系統の数より多い通信装置。
【請求項２】
前記アンテナは、前記複数のメインビームの利得を、それぞれ異なる値とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記アンテナは、前記複数のメインビームの半値幅を、それぞれ異なる値とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記送信部は、異なる前記アンテナ指向性パターンで前記アンテナより送信される複数の参照信号を生成する、請求項１から請求項３の何れか1項に記載の通信装置。
【請求項５】
前記送信ビーム制御部は、前記アンテナ指向性パターンを制御する情報を取得する、請求項１から請求項３の何れか1項に記載の通信装置。
【請求項６】
前記送信部は、前記複数のメインビームの利得に関連付けられた情報を、前記複数の端末装置の少なくとも１つに通知する、請求項２に記載の通信装置。
【請求項７】
前記アンテナは、メタマテリアル要素を含む表面散乱アンテナである、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の通信装置。
【請求項８】
複数の端末装置と通信を行なう通信装置であって、
複数のメインビームを含むアンテナ指向性パターンを形成可能なアンテナと、
前記アンテナ指向性パターンを制御する信号を生成する受信ビーム制御部と、
前記複数の端末装置が送信する上りリンク信号の少なくとも一部が同一無線リソースで非直交多重されて受信した信号を復調する受信部と、を備え、
前記非直交多重されて受信した信号に含まれる前記複数の端末装置が送信する上りリンク信号は、それぞれ異なる前記複数のメインビームにより、少なくとも一部が同時に受信されており、
前記アンテナ指向性パターンが含むメインビームの数が、前記アンテナのＲＦ系統の数より多い通信装置。
【請求項９】
端末装置と通信を行なう通信装置であって、
前記端末装置宛ての信号を生成する送信部と、
複数のメインビームを含むアンテナ指向性パターンを形成可能なアンテナと、
前記複数のメインビームを、自装置が把握する複数のパスの少なくとも１つに向ける送信ビーム制御部と、を備え
前記端末装置宛ての信号を、前記複数のメインビームを用いて同時に送信し、
前記アンテナ指向性パターンが含むメインビームの数が、前記アンテナのＲＦ系統の数より多い通信装置。
【請求項１０】
前記アンテナ指向性パターン、もしくは前記送信ビーム制御部が生成する前記アンテナ
指向性パターンを制御する信号に基づいて、伝搬路の遅延スプレッドに関連付けられた無線パラメータを制御する制御部を備える、請求項９に記載の通信装置。
【請求項１１】
複数の端末装置と通信を行なう通信装置の通信方法であって、
前記複数の端末装置宛ての下りリンク信号の少なくとも一部を同一無線リソースに配置する非直交多重信号を生成するステップと、
複数のメインビームを含むアンテナ指向性パターンを形成するステップと、
前記アンテナ指向性パターンを制御する信号を生成するステップと、
前記非直交多重信号を、前記複数のメインビームを用いて同時に送信するステップと、を備え、
前記アンテナ指向性パターンが含むメインビームの数が、前記アンテナのＲＦ系統の数より多い通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）によるＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced）のような通信システムでは、基地局装置（基地局、
送信局、送信点、下りリンク送信装置、上りリンク受信装置、送信アンテナ群、送信アンテナポート群、コンポーネントキャリア、ｅＮｏｄｅＢ、アクセスポイント、ＡＰ）或いは基地局装置に準じる送信局がカバーするエリアをセル（Cell）状に複数配置するセルラ構成とすることにより、通信エリアを拡大することができる。このセルラ構成において、隣接するセルまたはセクタ間で同一周波数を利用することで、周波数利用効率を向上させることができる。
【０００３】
近年では、システム容量の増大や通信機会の向上のために、複数の端末装置を同じ時間、周波数、空間リソース割当て、非直交多重して送信する技術の検討が進められている。基地局装置で複数の端末装置を非直交多重して送信するため、ユーザ間干渉が生じる。従って、端末装置はユーザ間干渉をキャンセルする必要がある。ユーザ間干渉をキャンセルする技術としては、例えば、干渉信号を復号した後に干渉除去するＣＷＩＣ（Ｃｏｄｅｗｏｒｄ  ｌｅｖｅｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）がある。上記のことは非特許文献１に記載されている。
【０００４】
ところで、ＬＴＥを初めとする昨今の通信システムにおいては、送信局および端末装置（受信局、受信点、下りリンク受信装置、上りリンク送信装置、受信アンテナ群、受信アンテナポート群、ＵＥ、ステーション、ＳＴＡ）がアンテナ指向性パターン（アンテナパターン、ビームパターン）を適応的に変更して通信を行なう、ビームフォーミング送信およびビームフォーミング受信が採用されている。例えば、送信局は受信局に対してビームパターンのメインビームを向けることで、通信エリアを拡大することができる。
【０００５】
以下、送信ビームフォーミングを例にとる。ビームパターンは、複数のアンテナからそれぞれ送信される信号の位相および振幅に基づいて決定される。しかし、送信局が任意のＮ方向（Ｎは自然数）にメインビームが向けるためには、Ｎ個のＲＦ(Radio frequency)
系統が必要となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ”、３ＧＰＰ  ＴＳＧ  ＲＡＮ  Ｍｅｅｔｉｎｇ  ＃６６、２０１４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、非直交多重送信は、送信局が、自装置が備えるＮ個のＲＦ系統を上回るＭ個（Ｍは自然数）の受信局に対して、同時に信号を送信する送信方法である。そのため、送信局は、非直交多重されているＭ個の受信局に対して、それぞれメインビームを向けることができない。同様に、受信局において、自装置が備えるＮ個のＲＦ系統を上回るＭ個（Ｍは自然数）の送信局より送信される信号を同時受信する非直交多重受信においても
、受信局は、Ｍ個の送信局に対して、それぞれメインビームを向けることができない。
【０００８】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、送信局および受信局が、自装置が備えるＮ個のＲＦ系統を上回る数のメインビームを、受信局および送信局に対して、同時に適切に向けることができる、通信装置および通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために本発明に係る通信装置および通信方法の構成は、次の通りである。
【００１０】
（１）すなわち、本発明の通信装置は、複数の端末装置と通信を行なう通信装置であって、前記複数の端末装置宛ての下りリンク信号の少なくとも一部を同一無線リソースに配置する非直交多重信号を生成する送信部と、複数のメインビームを含むアンテナ指向性パターンを形成可能なアンテナと、前記アンテナ指向性パターンを制御する信号を生成する送信ビーム制御部と、を備え、前記非直交多重信号を、前記複数のメインビームを用いて同時に送信し、前記アンテナ指向性パターンが含むメインビームの数が、前記アンテナのＲＦ系統の数より多い。
【００１１】
（２）また、本発明の通信装置は、上記（１）に記載の通信装置であって、前記アンテナは、前記複数のメインビームの利得を、それぞれ異なる値とする。
【００１２】
（３）また、本発明の通信装置は、上記（１）に記載の通信装置であって、前記アンテナは、前記複数のメインビームの半値幅を、それぞれ異なる値とする。
【００１３】
（４）また、本発明の通信装置は、上記（１）から（３）の何れかに記載の通信装置であって、前記送信部は、異なる前記アンテナ指向性パターンで前記アンテナより送信される複数の参照信号を生成する。
【００１４】
（５）また、本発明の通信装置は、上記（１）から（３）の何れかに記載の通信装置であって、前記送信ビーム制御部は、前記アンテナ指向性パターンを制御する情報を取得する。
【００１５】
（６）また、本発明の通信装置は、上記（２）に記載の通信装置であって、前記送信部は、前記複数のメインビームの利得に関連付けられた情報を、前記複数の端末装置の少なくとも１つに通知する。
【００１６】
（７）また、本発明の通信装置は、上記（１）から（３）の何れかに記載の通信装置であって、前記アンテナは、メタマテリアル要素を含む表面散乱アンテナである。
【００１７】
（８）また、本発明の通信装置は、複数の端末装置と通信を行なう通信装置であって、複数のメインビームを含むアンテナ指向性パターンを形成可能なアンテナと、前記アンテナ指向性パターンを制御する信号を生成する受信ビーム制御部と、前記複数の端末装置が送信する上りリンク信号の少なくとも一部が同一無線リソースで非直交多重されて受信した信号を復調する受信部と、を備え、前記非直交多重されて受信した信号に含まれる前記複数の端末装置が送信する上りリンク信号は、それぞれ異なる前記複数のメインビームにより同時に受信されており、前記アンテナ指向性パターンが含むメインビームの数が、前記アンテナのＲＦ系統の数より多い。
【００１８】
（９）また、本発明の通信装置は、端末装置と通信を行なう通信装置であって、前記端
末装置宛ての信号を生成する送信部と、複数のメインビームを含むアンテナ指向性パターンを形成可能なアンテナと、前記複数のメインビームを、自装置が把握する複数のパスの少なくとも１つに向ける送信ビーム制御部と、を備え、前記端末装置宛ての信号を、前記複数のメインビームを用いて同時に送信し、前記アンテナ指向性パターンが含むメインビームの数が、前記アンテナのＲＦ系統の数より多い。
【００１９】
（１０）また、本発明の通信装置は、上記（９）に記載の通信装置であって、前記アンテナ指向性パターン、もしくは前記送信ビーム制御部が生成する前記アンテナ指向性パターンを制御する信号に基づいて、伝搬路の遅延スプレッドに関連付けられた無線パラメータを制御する制御部を備える。
【００２０】
（１１）また、本発明の通信方法は、複数の端末装置と通信を行なう通信装置の通信方法であって、前記複数の端末装置宛ての下りリンク信号の少なくとも一部を同一無線リソースに配置する非直交多重信号を生成するステップと、複数のメインビームを含むアンテナ指向性パターンを形成するステップと、前記アンテナ指向性パターンを制御する信号を生成するステップと、前記非直交多重信号を、前記複数のメインビームを用いて同時に送信するステップと、を備え、前記アンテナ指向性パターンが含むメインビームの数が、前記アンテナのＲＦ系統の数より多い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、送信局および受信局が、自装置が備えるＮ個のＲＦ系統を上回る数のメインビームを、受信局および送信局に対して、同時に適切に向けることができるから、信号の受信品質が改善され、ひいては通信システムの周波数利用効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る通信システムの例を示す図である。
【図２】本発明に係る基地局装置の１構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るアンテナの１構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明に係るアンテナ指向性パターン制御の様子を示す概要図である。
【図５】本発明に係るアンテナ指向性パターン制御の様子を示す概要図である。
【図６】本発明に係る端末装置の１構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本実施形態における通信システムは、基地局装置（送信装置、セル、送信点、送信アンテナ群、送信アンテナポート群、コンポーネントキャリア、ｅＮｏｄｅＢ、アクセスポイント、ＡＰ、無線ルータ、中継、通信装置）および端末装置（端末、移動端末、受信点、受信端末、受信装置、受信アンテナ群、受信アンテナポート群、ＵＥ、ステーション、ＳＴＡ）を備える。
【００２４】
本実施形態において、“Ｘ／Ｙ”は、“ＸまたはＹ”の意味を含む。本実施形態において、“Ｘ／Ｙ”は、“ＸおよびＹ”の意味を含む。本実施形態において、“Ｘ／Ｙ”は、“Ｘおよび／またはＹ”の意味を含む。
【００２５】
［１．第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る通信システムの例を示す図である。図１に示すように、本実施形態における通信システムは、基地局装置５００１Ａ、端末装置５００２Ａ、５００２Ｂを備える。また、カバレッジ５００１−１は、基地局装置５００１Ａが端末装置と接続可能な範囲（通信エリア）である。また、端末装置５００２Ａ、５００２Ｂを総称して端末装置５００２とも称する。
【００２６】
図１において、端末装置５００２Ａから基地局装置５００１Ａへの上りリンクの無線通信では、以下の上りリンク物理チャネルが用いられる。上りリンク物理チャネルは、上位層から出力された情報を送信するために使用される。
・ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）
・ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）
・ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）
【００２７】
ＰＵＣＣＨは、上りリンク制御情報（Uplink Control Information: UCI）を送信する
ために用いられる。ここで、上りリンク制御情報は、下りリンクデータ（下りリンクトランスポートブロック、Downlink-Shared Channel: DL-SCH）に対するＡＣＫ（a positive acknowledgement）またはＮＡＣＫ（a negative acknowledgement）（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ
）を含む。下りリンクデータに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫを、ＨＡＲＱ−ＡＣＫ、ＨＡＲＱフィードバックとも称する。
【００２８】
また、上りリンク制御情報は、下りリンクに対するチャネル状態情報（Channel State Information: CSI）を含む。また、上りリンク制御情報は、上りリンク共用チャネル（Uplink-Shared Channel: UL-SCH）のリソースを要求するために用いられるスケジューリン
グ要求（Scheduling Request: SR）を含む。前記チャネル状態情報は、好適な空間多重数を指定するランク指標ＲＩ、好適なプレコーダを指定するプレコーディング行列指標ＰＭＩ、好適な伝送レートを指定するチャネル品質指標ＣＱＩなどが該当する。
【００２９】
前記チャネル品質指標ＣＱＩは（以下、ＣＱＩ値）、所定の帯域（詳細は後述）における好適な変調方式（例えば、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭなど）、符号化率（code rate）とすることができる。ＣＱＩ値は、前記変更方式や符号化率によ
り定められたインデックス（CQI Index）とすることができる。前記ＣＱＩ値は、予め当
該システムで定めたものをすることができる。
【００３０】
なお、前記ランク指標、前記プレコーディング品質指標は、予めシステムで定めたものとすることができる。前記ランク指標や前記プレコーディング行列指標は、空間多重数やプレコーディング行列情報により定められたインデックスとすることができる。なお、前記ランク指標、前記プレコーディング行列指標、前記チャネル品質指標ＣＱＩの値をＣＳＩ値と総称する。
【００３１】
ＰＵＳＣＨは、上りリンクデータ（上りリンクトランスポートブロック、UL-SCH）を送信するために用いられる。また、ＰＵＳＣＨは、上りリンクデータと共に、ＡＣＫ／ＮＡＣＫおよび／またはチャネル状態情報を送信するために用いられても良い。また、ＰＵＳＣＨは、上りリンク制御情報のみを送信するために用いられても良い。
【００３２】
また、ＰＵＳＣＨは、ＲＲＣメッセージを送信するために用いられる。ＲＲＣメッセージは、無線リソース制御（Radio Resource Control: RRC）層において処理される情報／
信号である。また、ＰＵＳＣＨは、ＭＡＣ  ＣＥ（Control Element）を送信するために
用いられる。ここで、ＭＡＣ  ＣＥは、媒体アクセス制御（MAC: Medium Access Control）層において処理（送信）される情報／信号である。
【００３３】
例えば、パワーヘッドルームは、ＭＡＣ  ＣＥに含まれ、ＰＵＳＣＨを経由して報告されても良い。すなわち、ＭＡＣ  ＣＥのフィールドが、パワーヘッドルームのレベルを示すために用いられても良い。
【００３４】
ＰＲＡＣＨは、ランダムアクセスプリアンブルを送信するために用いられる。
【００３５】
また、上りリンクの無線通信では、上りリンク物理信号として上りリンク参照信号（Uplink Reference Signal: UL RS）が用いられる。上りリンク物理信号は、上位層から出力された情報を送信するためには使用されないが、物理層によって使用される。ここで、上りリンク参照信号には、ＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal）、ＳＲＳ（Sounding Reference Signal）が含まれる。
【００３６】
ＤＭＲＳは、ＰＵＳＣＨまたはＰＵＣＣＨの送信に関連する。例えば、基地局装置５００１Ａは、ＰＵＳＣＨまたはＰＵＣＣＨの伝搬路補正を行なうためにＤＭＲＳを使用する。ＳＲＳは、ＰＵＳＣＨまたはＰＵＣＣＨの送信に関連しない。例えば、基地局装置５００１Ａは、上りリンクのチャネル状態を測定するためにＳＲＳを使用する。
【００３７】
図１において、基地局装置５００１Ａから端末装置５００２Ａへの下りリンクの無線通信では、以下の下りリンク物理チャネルが用いられる。下りリンク物理チャネルは、上位層から出力された情報を送信するために使用される。
・ＰＢＣＨ（Physical Broadcast Channel；報知チャネル）
・ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel；制御フォーマット指示
チャネル）
・ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel；HARQ指示チャネル）
・ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel；下りリンク制御チャネル）
・ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced Physical Downlink Control Channel；拡張下りリンク制御チャネル）
・ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel；下りリンク共有チャネル）
【００３８】
ＰＢＣＨは、端末装置で共通に用いられるマスターインフォメーションブロック（Master Information Block: MIB, Broadcast Channel: BCH）を報知するために用いられる。
ＰＣＦＩＣＨは、ＰＤＣＣＨの送信に用いられる領域（例えば、ＯＦＤＭシンボルの数）を指示する情報を送信するために用いられる。
【００３９】
ＰＨＩＣＨは、基地局装置５００１Ａが受信した上りリンクデータ（トランスポートブロック、コードワード）に対するＡＣＫ／ＮＡＣＫを送信するために用いられる。すなわち、ＰＨＩＣＨは、上りリンクデータに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫを示すＨＡＲＱインディケータ（ＨＡＲＱフィードバック）を送信するために用いられる。また、ＡＣＫ／ＮＡＣＫは、ＨＡＲＱ−ＡＣＫとも呼称する。端末装置５００２Ａは、受信したＡＣＫ／ＮＡＣＫを上位レイヤに通知する。ＡＣＫ／ＮＡＣＫは、正しく受信されたことを示すＡＣＫ、正しく受信しなかったことを示すＮＡＣＫ、対応するデータがなかったことを示すＤＴＸである。また、上りリンクデータに対するＰＨＩＣＨが存在しない場合、端末装置５００２ＡはＡＣＫを上位レイヤに通知する。
【００４０】
ＰＤＣＣＨおよびＥＰＤＣＣＨは、下りリンク制御情報（Downlink Control Information: DCI）を送信するために用いられる。ここで、下りリンク制御情報の送信に対して、
複数のＤＣＩフォーマットが定義される。すなわち、下りリンク制御情報に対するフィールドがＤＣＩフォーマットに定義され、情報ビットへマップされる。
【００４１】
例えば、下りリンクに対するＤＣＩフォーマットとして、１つのセルにおける１つのＰＤＳＣＨ（１つの下りリンクトランスポートブロックの送信）のスケジューリングに使用されるＤＣＩフォーマット１Ａが定義される。
【００４２】
例えば、下りリンクに対するＤＣＩフォーマットには、ＰＤＳＣＨのリソース割り当てに関する情報、ＰＤＳＣＨに対するＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）に関する情
報、ＰＵＣＣＨに対するＴＰＣコマンドなどの下りリンク制御情報が含まれる。ここで、下りリンクに対するＤＣＩフォーマットを、下りリンクグラント（または、下りリンクアサインメント）とも称する。
【００４３】
また、例えば、上りリンクに対するＤＣＩフォーマットとして、１つのセルにおける１つのＰＵＳＣＨ（１つの上りリンクトランスポートブロックの送信）のスケジューリングに使用されるＤＣＩフォーマット０が定義される。
【００４４】
例えば、上りリンクに対するＤＣＩフォーマットには、ＰＵＳＣＨのリソース割り当てに関する情報、ＰＵＳＣＨに対するＭＣＳに関する情報、ＰＵＳＣＨに対するＴＰＣコマンドなど上りリンク制御情報が含まれる。上りリンクに対するＤＣＩフォーマットを、上りリンクグラント（または、上りリンクアサインメント）とも称する。
【００４５】
また、上りリンクに対するＤＣＩフォーマットは、下りリンクのチャネル状態情報（ＣＳＩ；Channel State Information。受信品質情報とも称する。）を要求（CSI request）するために用いることができる。チャネル状態情報は、好適な空間多重数を指定するランク指標ＲＩ（Rank Indicator）、好適なプリコーダを指定するプリコーディング行列指標ＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）、好適な伝送レートを指定するチャネル品質指標ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）、プリコーディングタイプ指標ＰＴＩ（Precoding
type Indicator）などが該当する。
【００４６】
また、上りリンクに対するＤＣＩフォーマットは、端末装置が基地局装置にフィードバックするチャネル状態情報報告(CSI feedback report)をマップする上りリンクリソース
を示す設定のために用いることができる。例えば、チャネル状態情報報告は、定期的にチャネル状態情報（Periodic CSI）を報告する上りリンクリソースを示す設定のために用いることができる。チャネル状態情報報告は、定期的にチャネル状態情報を報告するモード設定（CSI report mode）のために用いることができる。
【００４７】
例えば、チャネル状態情報報告は、不定期なチャネル状態情報（Aperiodic CSI）を報
告する上りリンクリソースを示す設定のために用いることができる。チャネル状態情報報告は、不定期的にチャネル状態情報を報告するモード設定（CSI report mode）のために
用いることができる。基地局装置は、前記定期的なチャネル状態情報報告又は前記不定期的なチャネル状態情報報告のいずれかを設定することができる。また、基地局装置は、前記定期的なチャネル状態情報報告及び前記不定期的なチャネル状態情報報告の両方を設定することもできる。
【００４８】
また、上りリンクに対するＤＣＩフォーマットは、端末装置が基地局装置にフィードバックするチャネル状態情報報告の種類を示す設定のために用いることができる。チャネル状態情報報告の種類は、広帯域ＣＳＩ（例えばWideband CQI）と狭帯域ＣＳＩ（例えば、Subband CQI）などがある。
【００４９】
端末装置は、下りリンクアサインメントを用いてＰＤＳＣＨのリソースがスケジュールされた場合、スケジュールされたＰＤＳＣＨで下りリンクデータを受信する。また、端末装置は、上りリンクグラントを用いてＰＵＳＣＨのリソースがスケジュールされた場合、スケジュールされたＰＵＳＣＨで上りリンクデータおよび／または上りリンク制御情報を送信する。
【００５０】
ＰＤＳＣＨは、下りリンクデータ（下りリンクトランスポートブロック、DL-SCH）を送信するために用いられる。また、ＰＤＳＣＨは、システムインフォメーションブロックタイプ１メッセージを送信するために用いられる。システムインフォメーションブロックタ
イプ１メッセージは、セルスペシフィック（セル固有）な情報である。
【００５１】
また、ＰＤＳＣＨは、システムインフォメーションメッセージを送信するために用いられる。システムインフォメーションメッセージは、システムインフォメーションブロックタイプ１以外のシステムインフォメーションブロックＸを含む。システムインフォメーションメッセージは、セルスペシフィック（セル固有）な情報である。
【００５２】
また、ＰＤＳＣＨは、ＲＲＣメッセージを送信するために用いられる。ここで、基地局装置から送信されるＲＲＣメッセージは、セル内における複数の端末装置に対して共通であっても良い。また、基地局装置５００１Ａから送信されるＲＲＣメッセージは、ある端末装置２に対して専用のメッセージ（dedicated signalingとも称する）であっても良い
。すなわち、ユーザ装置スペシフィック（ユーザ装置固有）な情報は、ある端末装置に対して専用のメッセージを使用して送信される。また、ＰＤＳＣＨは、ＭＡＣ  ＣＥを送信するために用いられる。
【００５３】
ここで、ＲＲＣメッセージおよび／またはＭＡＣ  ＣＥを、上位層の信号（higher layer signaling）とも称する。
【００５４】
また、ＰＤＳＣＨは、下りリンクのチャネル状態情報を要求するために用いることができる。また、ＰＤＳＣＨは、端末装置が基地局装置にフィードバックするチャネル状態情報報告(CSI feedback report)をマップする上りリンクリソースを送信するために用いる
ことができる。例えば、チャネル状態情報報告は、定期的にチャネル状態情報（Periodic
CSI）を報告する上りリンクリソースを示す設定のために用いることができる。チャネル状態情報報告は、定期的にチャネル状態情報を報告するモード設定（CSI report mode）
のために用いることができる。
【００５５】
下りリンクのチャネル状態情報報告の種類は広帯域ＣＳＩ（例えばWideband CSI）と狭帯域ＣＳＩ（例えば、Subband CSI）がある。広帯域ＣＳＩは、セルのシステム帯域に対
して１つのチャネル状態情報を算出する。狭帯域ＣＳＩは、システム帯域を所定の単位に区分し、その区分に対して１つのチャネル状態情報を算出する。
【００５６】
また、下りリンクの無線通信では、下りリンク物理信号として同期信号（Synchronization signal: SS）、下りリンク参照信号（Downlink Reference Signal: DL RS）が用いられる。下りリンク物理信号は、上位層から出力された情報を送信するためには使用されないが、物理層によって使用される。
【００５７】
同期信号は、端末装置が、下りリンクの周波数領域および時間領域の同期を取るために用いられる。また、下りリンク参照信号は、端末装置が、下りリンク物理チャネルの伝搬路補正を行なうために用いられる。例えば、下りリンク参照信号は、端末装置が、下りリンクのチャネル状態情報を算出するために用いられる。
【００５８】
ここで、下りリンク参照信号には、ＣＲＳ（Cell-specific Reference Signal;
セル固有参照信号）、ＰＤＳＣＨに関連するＵＲＳ（UE-specific Reference Signal；端末固有参照信号）、ＥＰＤＣＣＨに関連するＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal
）、ＮＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳ（Non-Zero Power Chanel State Information - Reference Signal）、ＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳ（Zero Power Chanel State Information - Reference Signal）が含まれる。
【００５９】
ＣＲＳは、サブフレームの全帯域で送信され、ＰＢＣＨ／ＰＤＣＣＨ／ＰＨＩＣＨ／ＰＣＦＩＣＨ／ＰＤＳＣＨの復調を行なうために用いられる。ＰＤＳＣＨに関連するＵＲＳ
は、ＵＲＳが関連するＰＤＳＣＨの送信に用いられるサブフレームおよび帯域で送信され、ＵＲＳが関連するＰＤＳＣＨの復調を行なうために用いられる。
【００６０】
ＥＰＤＣＣＨに関連するＤＭＲＳは、ＤＭＲＳが関連するＥＰＤＣＣＨの送信に用いられるサブフレームおよび帯域で送信される。ＤＭＲＳは、ＤＭＲＳが関連するＥＰＤＣＣＨの復調を行なうために用いられる。
【００６１】
ＮＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳのリソースは、基地局装置５００１Ａによって設定される。例えば、端末装置５００２Ａは、ＮＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳを用いて信号の測定（チャネルの測定）を行なう。ＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳのリソースは、基地局装置５００１Ａによって設定される。基地局装置５００１Ａは、ＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳをゼロ出力で送信する。例えば、端末装置５００２Ａは、ＮＺＰ  ＣＳＩ−ＲＳが対応するリソースにおいて干渉の測定を行なう。
【００６２】
ＭＢＳＦＮ（Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network）
ＲＳは、ＰＭＣＨの送信に用いられるサブフレームの全帯域で送信される。ＭＢＳＦＮ
ＲＳは、ＰＭＣＨの復調を行なうために用いられる。ＰＭＣＨは、ＭＢＳＦＮ  ＲＳの送信に用いられるアンテナポートで送信される。
【００６３】
ここで、下りリンク物理チャネルおよび下りリンク物理信号を総称して、下りリンク信号とも称する。また、上りリンク物理チャネルおよび上りリンク物理信号を総称して、上りリンク信号とも称する。また、下りリンク物理チャネルおよび上りリンク物理チャネルを総称して、物理チャネルとも称する。また、下りリンク物理信号および上りリンク物理信号を総称して、物理信号とも称する。
【００６４】
また、ＢＣＨ、ＵＬ−ＳＣＨおよびＤＬ−ＳＣＨは、トランスポートチャネルである。ＭＡＣ層で用いられるチャネルを、トランスポートチャネルと称する。また、ＭＡＣ層で用いられるトランスポートチャネルの単位を、トランスポートブロック（Transport Block: TB）、または、ＭＡＣ  ＰＤＵ（Protocol Data Unit）とも称する。トランスポート
ブロックは、ＭＡＣ層が物理層に渡す（deliverする）データの単位である。物理層にお
いて、トランスポートブロックはコードワードにマップされ、コードワード毎に符号化処理などが行なわれる。
【００６５】
基地局装置は、時間、周波数及び空間（例えば、アンテナポート、ビームパターン、プリコーディングパターン）でリソースを分割することなく複数の端末装置を多重することができる。時間、周波数及び空間でリソースを分割することなく複数の端末装置を多重することを、以下では非直交多重とも称する。そして、複数の端末装置宛ての信号の少なくとも一部が、非直交多重された信号を非直交多重信号とも呼ぶ。以下では、２つの端末装置を非直交多重する場合を説明するが、本発明はこれに限らず、３つ以上の端末装置を非直交多重することも可能である。
【００６６】
基地局装置は、時間、周波数及び空間でリソースを分割し、複数の端末装置を多重することができる。時間、周波数及び空間でリソースを分割して複数の端末装置を多重することを、以下では直交多重とも称する。そして、複数の端末装置宛ての信号の少なくとも一部が、直交多重された信号を直交多重信号とも呼ぶ。以下では、２つの端末装置を直交多重する場合を説明するが、本発明はこれに限らず、３つ以上の端末装置を直交多重することも可能である。
【００６７】
端末装置５００２Ａは、干渉信号の除去又は抑圧に必要なパラメータを、基地局装置５００１Ａから受信もしくはブラインド検出によって検出することができる。端末装置５０
０２Ｂは、必ずしも干渉信号の除去または抑圧は必要としない。端末装置２Ｂが干渉キャンセルしない場合、干渉信号電力は比較的小さいため、端末装置２Ｂは、干渉信号に関するパラメータを知らなくても、自装置宛の信号を復調することができる。つまり、基地局装置５００１Ａが端末装置５００２Ａ及び５００２Ｂを非直交多重する場合、端末装置５００２Ａは、非直交多重による干渉信号を除去又は抑圧する機能を備える必要があるが、端末装置５００２Ｂは干渉除去又は抑圧する機能を備えなくてもよい。言い換えると、基地局装置５００１Ａは、非直交多重をサポートしている端末装置と非直交多重をサポートしていない端末装置を非直交多重することができる。また、別の言い方では、基地局装置５００１Ａは、異なる送信モードが設定されている端末装置を非直交多重することができる。従って、各端末装置の通信機会を向上させることができる。
【００６８】
基地局装置５００１Ａは、干渉となる端末装置（この例では端末装置５００２Ｂ）に関する情報（アシスト情報、補助情報、制御情報、設定情報）を、端末装置５００２Ａに対して送信する。基地局装置５００１Ａは、上位層の信号または物理層の信号（制御信号、ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨ）で、干渉となる端末装置に関する情報（ＮＡＩＣＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ）情報、ＮＡＩＣＳアシスト情報、ＮＡＩＣＳ設定情報、ＭＵ（Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ）−ＮＡＩＣＳ情報、ＭＵ−ＮＡＩＣＳアシスト情報、ＭＵ−ＮＡＩＣＳ設定情報、ＮＯＭＡ（Ｎｏｎ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）情報、ＮＯＭＡアシスト情報、ＮＯＭＡ設定情報）を送信することができる。
【００６９】
ＭＵ−ＮＡＩＣＳアシスト情報には、ＰＡに関する情報、送信モード、端末固有参照信号の送信電力に関する情報、干渉信号のＰＤＳＣＨの送信電力に関する情報、ＰＭＩ、サービングセルのＰＡに関する情報、サービングセルの端末固有参照信号の送信電力に関する情報、変調方式、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ）、リダンダンシーバージョン、ＲＮＴＩ（Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）の一部または全部が含まれる。
【００７０】
図２は、本実施形態における基地局装置５００１Ａの構成を示す概略ブロック図である。図２に示すように、基地局装置５００１Ａは、上位層処理部（上位層処理ステップ）５１０１、制御部（制御ステップ）５１０２、送信部（送信ステップ）５１０３、受信部（受信ステップ）５１０４とアンテナ５１０５を含んで構成される。また、上位層処理部５１０１は、無線リソース制御部（無線リソース制御ステップ）５１０１１、スケジューリング部（スケジューリングステップ）５１０１２を含んで構成される。また、送信部５１０３は、符号化部（符号化ステップ）５１０３１、変調部（変調ステップ）５１０３２、下りリンク参照信号生成部（下りリンク参照信号生成ステップ）５１０３３、多重部（多重ステップ）５１０３４、無線送信部（無線送信ステップ）５１０３５、ビーム制御部（ビーム制御ステップ）５１０３６を含んで構成される。また、受信部５１０４は、無線受信部（無線受信ステップ）５１０４１、多重分離部（多重分離ステップ）５１０４２、復調部（復調ステップ）５１０４３、復号部（復号ステップ）５１０４４を含んで構成される。
【００７１】
上位層処理部５１０１は、媒体アクセス制御（Medium Access Control: MAC）層、パケットデータ統合プロトコル（Packet Data Convergence Protocol: PDCP）層、無線リンク制御（Radio Link Control: RLC）層、無線リソース制御（Radio Resource Control: RRC）層の処理を行なう。また、上位層処理部５１０１は、送信部５１０３および受信部５１０４の制御を行なうために必要な情報を生成し、制御部５１０２に出力する。
【００７２】
上位層処理部５１０１は、端末装置の機能（UE capability）等、端末装置に関する情
報を端末装置から受信する。言い換えると、端末装置は、自身の機能を基地局装置に上位層の信号で送信する。
【００７３】
なお、以下の説明において、端末装置に関する情報は、その端末装置が所定の機能をサポートするかどうかを示す情報、または、その端末装置が所定の機能に対する導入およびテストの完了を示す情報を含む。なお、以下の説明において、所定の機能をサポートするかどうかは、所定の機能に対する導入およびテストを完了しているかどうかを含む。
【００７４】
例えば、端末装置が所定の機能をサポートする場合、その端末装置はその所定の機能をサポートするかどうかを示す情報（パラメータ）を送信する。端末装置が所定の機能をサポートしない場合、その端末装置はその所定の機能をサポートするかどうかを示す情報（パラメータ）を送信しない。すなわち、その所定の機能をサポートするかどうかは、その所定の機能をサポートするかどうかを示す情報（パラメータ）を送信するかどうかによって通知される。なお、所定の機能をサポートするかどうかを示す情報（パラメータ）は、１または０の１ビットを用いて通知してもよい。
【００７５】
無線リソース制御部５１０１１は、下りリンクのＰＤＳＣＨに配置される下りリンクデータ（トランスポートブロック）、システムインフォメーション、ＲＲＣメッセージ、ＭＡＣ  ＣＥなどを生成、又は上位ノードから取得する。無線リソース制御部５１０１１は、下りリンクデータを送信部５１０３に出力し、他の情報を制御部５１０２に出力する。また、無線リソース制御部５１０１１は、端末装置の各種設定情報の管理をする。
【００７６】
スケジューリング部５１０１２は、物理チャネル（ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨ）を割り当てる周波数およびサブフレーム、物理チャネル（ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨ）の符号化率および変調方式（あるいはＭＣＳ）および送信電力などを決定する。スケジューリング部５１０１２は、決定した情報を制御部５１０２に出力する。
【００７７】
スケジューリング部５１０１２は、スケジューリング結果に基づき、物理チャネル（ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨ）のスケジューリングに用いられる情報を生成する。スケジューリング部５１０１２は、生成した情報を制御部５１０２に出力する。
【００７８】
制御部５１０２は、上位層処理部５１０１から入力された情報に基づいて、送信部５１０３および受信部５１０４の制御を行なう制御信号を生成する。制御部５１０２は、上位層処理部５１０１から入力された情報に基づいて、下りリンク制御情報を生成し、送信部５１０３に出力する。
【００７９】
送信部５１０３は、制御部５１０２から入力された制御信号に従って、下りリンク参照信号を生成し、上位層処理部５１０１から入力されたＨＡＲＱインディケータ、下りリンク制御情報、および、下りリンクデータを、符号化および変調し、ＰＨＩＣＨ、ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、および下りリンク参照信号を多重して、アンテナ５１０５を介して端末装置５００２に信号を送信する。
【００８０】
符号化部５１０３１は、上位層処理部５１０１から入力されたＨＡＲＱインディケータ、下りリンク制御情報、および下りリンクデータを、ブロック符号化、畳み込み符号化、ターボ符号化等の予め定められた符号化方式を用いて符号化を行なう、または無線リソース制御部５１０１１が決定した符号化方式を用いて符号化を行なう。変調部５１０３２は、符号化部５１０３１から入力された符号化ビットをＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ等の予め定められた、または無線リソース
制御部５２０１１が決定した変調方式で変調する。
【００８１】
下りリンク参照信号生成部５１０３３は、基地局装置５００１Ａを識別するための物理セル識別子（ＰＣＩ、セルＩＤ）などを基に予め定められた規則で求まる、端末装置５００２Ａが既知の系列を下りリンク参照信号として生成する。
【００８２】
多重部５１０３４は、変調された各チャネルの変調シンボルと生成された下りリンク参照信号と下りリンク制御情報とを多重する。つまり、多重部５１０３４は、変調された各チャネルの変調シンボルと生成された下りリンク参照信号と下りリンク制御情報とをリソースエレメントに配置する。
【００８３】
無線送信部５１０３５は、多重された変調シンボルなどを逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform: IFFT）してＯＦＤＭシンボルを生成し、ＯＦＤＭシンボルにサイクリックプレフィックス（cyclic prefix: CP）を付加してベースバンドのディジタ
ル信号を生成し、ベースバンドのディジタル信号をアナログ信号に変換し、フィルタリングにより余分な周波数成分を除去し、アンテナ５１０５に出力する。
【００８４】
図３は、本実施形態に係るアンテナ５１０５の１構成例を示すブロック図である。図３に示すように、アンテナ５１０５は、直交変調部５１０５１と、分配部５１０５２と、送信可変位相器５１０５３−１〜Ｎと、アンプ５１０５４−１〜Ｎと、送信アンテナ素子５１０５５−１〜Ｎと、受信アンテナ素子５１０５６−１〜Ｎと、低雑音アンプ５１０５７−１〜Ｎと、受信可変位相器５１０５８−１〜Ｎと、合成部５１０５９と、直交検波器５１０５０と、を少なくとも含む。なお、送信可変位相器５１０５３と受信可変位相器５１０５８は共通でも構わない。送信アンテナ素子５１０５５−１〜Ｎと、受信アンテナ素子５１０５６−１〜Ｎは共通でも構わない。以下では、送信アンテナ素子数および受信アンテナ素子数はＮ個であるものとして説明するが、本実施形態に係る方法は、Ｎの数に何ら制限はない。当然、送信アンテナ素子数と受信アンテナ素子数の数が異なっていても構わない。なお５１０５Ｔは送信部５１０３より出力されるアンテナ入力であり、５１０５Ｒは受信部５１０４に入力されるアンテナ出力である。
【００８５】
直交変調部５１０５１は送信部５１０３より入力された信号を、搬送周波数にアップコンバートする。分配部５１０５２は、搬送周波数にアップコンバートされた信号を、各送信アンテナ素子に分配する。送信可変位相器５１０５３およびアンプ５１０５４は、それぞれ対応する送信アンテナ素子５１０５５より送信される信号の位相および振幅を変更する。
【００８６】
本実施形態においては、直交変調部５１０５１への信号入力数をアンテナ５１０５の入力数とする。一般にＱＰＳＫ等の位相変調信号においては、同相軸信号（Ｉ軸信号）と直交軸信号（Ｑ軸信号）の２つの信号が直交変調部５１０５１に入力されるが、本実施形態においては、Ｉ軸信号とＱ軸信号を合わせて１つの信号としてカウントする。なお、Ｉ軸信号とＱ軸信号は、ベースバンド帯の信号に対するディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）（図２および図３では記載を省略）により生成されるから、ＤＡＣの個数が、アンテナ５１０５の入力数ともいえる。当然、１つの変調信号に対して、Ｉ軸信号およびＱ軸信号それぞれに対してＤＡＣが必要となるが、Ｉ軸信号用とＱ軸信号用のＤＡＣを合わせて１つのＤＡＣとしてカウントする。
【００８７】
なお、本実施形態に係るアンテナ５１０５の構成は図３に例に限定されない。例えば、直交変調部５１０５１が送信部５１０３に含まれる構成でも構わない。この場合、直交変調部５１０５１の出力数が、アンテナ５１０５の入力数となる。さらに、分配部５１０５２も受信部５１０４に含まれる構成でも構わない。この場合、アンテナ５１０５の入力数は、分配部５１０５２の出力数となる。しかし、分配部５１０５２から出力される信号は
同一の信号であるから、分配部５１０５２の数を、アンテナ５１０５の入力数として説明する。またアンテナ５１０５は分配部５１０５２と直交変調部５１０５１の間に更にアンプを備えていてもよい。また、アンテナ５１０５はアンプ５１０５４を送信可変位相器５１０５３の前に配置してもよい。
【００８８】
本実施形態に係る送信ビーム制御部５１０３６は、送信可変位相器５１０５３およびアンプ５１０５４を制御することができる。以下では、送信ビーム制御部５１０３６が送信可変位相器５１０５３を制御する場合を対象とするが、送信ビーム制御部５１０３６が、アンプ５１０５４だけを制御する場合、および送信ビーム制御部５１０３６が、送信可変位相器５１０５３とアンプ５１０５４の両方を制御する場合も、本実施形態には含まれる。
【００８９】
図４は、ビームパターン（アンテナ指向性パターン）形成の原理を示す概要図である。図４においては、Ｎ個の送信アンテナ素子５１０５５は、アンテナ間隔ｄで等間隔に配置され、リニアアンテナアレーを形成するものとする。送信可変位相器５１０５３−ｎが与える位相変化量をφｎとした場合、アンテナ５１０５の放射方向５１０５Ｓに対して、端末装置５００２Ａの位置方向５００２ＡＡが為す角度がθ１のとき、端末装置５００２Ａの受信信号は式（１）で与えられる。
【数１】
2019024148.tif 000003
【００９０】
ここで、ｓは基地局装置５００１Ａの送信部５１０３が生成した端末装置５００２Ａ宛ての下りリンク信号を表し、その平均電力はＰであるものとする。また、βは端末装置５００２Ａにて観測される平均０で分散（平均電力）σ２の雑音成分を表す。また、ｋは波数（Wave number）を表す。なお、式（１）では、マルチパスフェージングの影響は考慮
されていない。式（１）より、端末装置５００２Ａの受信信号の平均受信信号対雑音電力比（Signal-to-noise power ratio：ＳＮＲ）γ１は式（２）で与えられることが分かる
。
【数２】
2019024148.tif 000004
【００９１】
式（２）より、受信ＳＮＲは送信可変位相器５１０５５−ｎが与える位相変化量φｎに関連付けられていることが分かる。例えば、送信ビーム制御部５１０３６は、γ１を最大とするφｎを送信可変位相器５１０５３に与えることで、端末装置５００２Ａの受信ＳＮＲを最大とすることができるから、端末装置５００２Ａの受信品質を改善することができる。一方、送信ビーム制御部５１０３６は、γ１を最小とするφｎを送信可変位相器５１０５３に与えることで、端末装置５００２Ａの受信ＳＮＲを最小化することができるから、他端末装置（例えば端末装置５００２Ｂ）宛ての信号を送信する際に用いることで、端末装置５００２Ａに該信号が受信されないように制御することができる。以下では、送信ビーム制御部５１０３６が、端末装置５００２Ａを対象として行なうビームパターンの制御を、端末装置５００２Ａに対するビームフォーミング制御（単にビーム制御）とも呼ぶ。
【００９２】
また、アンテナ５１０５が生成したアンテナ指向性パターンにおいて、利得が高い部分をメインビームもしくは単にビームと呼ぶ。本実施形態に係る送信ビーム制御部５１０３６が行なう制御は、アンテナ５１０５が先制するアンテナ指向性パターンの中に利得が高い部分を生成する制御を含む。なお、以下のアンテナ５１０５に関連付けられた説明において、基地局装置５００１Ａが端末装置５００２の下りリンク信号を送信する際に行われ
る各信号処理および制御の少なくとも一部は、基地局装置５００１Ａが端末装置５００２の上りリンク信号を受信する際にも同様に行なうことが可能である。
【００９３】
ところで、各送信可変位相器５１０５３に与えられる位相変化量はそれぞれ１つである。そのため、図４のアンテナ５１０５の構成によれば、送信ビーム制御部５１０３６がアンテナ５１０５を用いて形成可能なアンテナ指向性パターンは、メインビームを１つの方向にしか任意に向けることができない。よって、送信部５１０３が端末装置５００２Ａ宛ての信号と、端末装置５００２Ｂ宛ての信号を非直交多重した信号を生成した場合で、端末装置５００２Ａと端末装置５００２Ｂの位置が離れていた場合、送信ビーム制御部５１０３６は、両端末装置の方向に、それぞれ同時にメインビーム方向を向けたアンテナ指向性パターンを形成することはできない。
【００９４】
そこで、本実施形態に係る送信ビーム制御部５１０３６は、基地局装置５００１Ａに接続されている端末装置５００２Ａおよび端末装置５００２Ｂの受信ＳＮＲを改善するビームパターンを形成するために、アンテナ５１０５が備えるＮ個の送信アンテナ素子５１０５５を（Ｎ／２）個ずつの２つのグループに分割する。
【００９５】
図５は、本実施形態に係るアンテナ５１０５のビームパターン形成の原理を示す概要図である。ここでは、送信アンテナ素子５１０５５−１〜Ｎ／２をアンテナグループ５１０５５Ａとし、送信アンテナ素子５１０５５−Ｎ／２＋１〜Ｎをアンテナグループ５１０５５Ｂとしている。
【００９６】
送信ビーム制御部５１０３６は、位置方向５００２ＡＡに位置する端末装置５００２Ａに対してアンテナグループ５１０５５Ａを用いてビームフォーミング制御を行なう。同時に、送信ビーム制御部５１０３６は、位置方向５００２ＢＢに位置する端末装置５００２Ｂに対してアンテナグループ５１０５５Ｂを用いてビームフォーミング制御を行なう。結果として、アンテナ５１０５が形成するアンテナ指向性パターンは、アンテナグループ５１０５５Ａが形成するアンテナ指向性パターンと、アンテナグループ５１０５５Ｂが形成するアンテナ指向性パターンが合成されたものとなる。よって、アンテナ５１０５が形成するアンテナ指向性パターンは、図５に示すように、端末装置５００２Ａと端末装置５００２Ｂの両方に向いたものとなる。
【００９７】
一方、本実施形態に係るアンテナ５１０５は、各アンテナグループに入力される信号は共通である。すなわち、一つの分配部５１０５２から出力される共通の信号が、それぞれのアンテナグループに入力される構成である。本実施形態は、各アンテナグループに入力される信号が共通であり、アンテナ５１０５のアンテナ指向性パターンが含むメインビーム数が、アンテナ５１０５の入力数より多い。よって、本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、少ない直交変調部５１０５１と分配部５１０５２によって、複数のメインビームを制御することができるともいえる。また、先の説明にあるように、アンテナ５１０５の入力数は、送信部５１０３が備えるＤＡＣの数とも関連付けられており、本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、ＤＡＣの数よりも多くの数のメインビームを含むアンテナ指向性パターンを形成可能である。以下では、ＤＡＣ、直交変調部５１０５１、分配部５１０５２の少なくとも１つを含む系統をＲＦ系統とも呼ぶ。本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、自装置が備えるＮ個（Ｎは自然数）のＲＦ系統数よりも多いＭ個（Ｍは自然数であり、Ｍ＞Ｎ）のメインビームを含むアンテナ指向性パターンを形成可能である。また、基地局装置５００１Ａは、Ｍ個のメインビームを、下りリンク信号が非直交多重されたＭ個の端末装置に向けることが可能である。
【００９８】
なお、上記方法は、基地局装置５００１Ａが、Ｍ個のメインビームを、下りリンク信号が直交多重されたＭ個の端末装置に向ける場合にも適用可能である。
【００９９】
本実施形態に係るアンテナ５１０５は、入力される信号数より多くの数のビームを形成することができる。ここでアンテナ５１０５に入力される信号は送信部５１０３より出力される信号であるから、本実施形態に係るアンテナ５１０５は、送信部５１０３が生成する信号数より多くの数のビームを形成できるともいえる。
【０１００】
なお、本実施形態に係るアンテナ５１０５は、複数の分配部５１０５２を備える構成とすることができる。ただし、この場合においても、アンテナ５１０５が形成するメインビームの数は、分配部５１０５２の数を上回るように制御される。
【０１０１】
なお、本実施形態に係るアンテナ５１０５は、アンテナ指向性パターンを水平方向だけではく、垂直方向にも制御することができる。例えば、送信ビーム制御部５１０３６は、端末装置５００２Ａおよび端末装置５００２Ｂの位置方向に関する情報として、アンテナ５１０５の水平方向の放射方向と為す角度方向に加えて、アンテナ５１０５の垂直方向の放射方向と為す角度方向にもメインブームを向けることができる。当然、アンテナ５１０５が備える複数のアンテナグループそれぞれに対して同様の制御を行なうことで、送信ビーム制御部５１０３６は複数のメインビームをそれぞれ水平方向および垂直方向に制御することができる。
【０１０２】
本実施形態に係る送信ビーム制御部５１０３６は、アンテナ５１０５のアンテナ指向性パターンを制御するための情報を取得することができる。アンテナ指向性パターンを制御するための情報は、例えば、端末装置５００２の位置情報、水平角度情報、垂直角度情報、緯度経度情報、受信品質等を含む。
【０１０３】
本実施形態に係る基地局装置５００１Ａの送信部５１０３は、複数の参照信号（パイロット信号、リファレンス信号、トレーニング信号、ＲＳ、ＴＦ）を送信することができる。送信部５１０３は、複数の参照信号を、それぞれアンテナ５１０５のアンテナ指向性パターンを変えて送信することができる。送信部５１０３は、送信しているＲＳが所定の端末装置（例えば端末装置５００２Ａ）に受信されたとき、該端末装置５００２Ａが、該ＲＳに適用されているアンテナ指向性パターンを判別可能となるように、該ＲＳを送信できる。例えば、送信部５１０３は、該ＲＳを含む信号のＰＤＣＣＨおよびＰＤＳＣＨに該アンテナ指向性パターンを識別する情報（ビームＩＤ）を含めることができる。また、送信部５１０３は、該ＲＳをそれぞれ異なる無線リソースで送信することができる。
【０１０４】
送信ビーム制御部５１０３６は、端末装置５００２からのフィードバック情報に基づいて、アンテナ指向性パターンを制御する情報を取得することができる。送信ビーム制御部５１０３６は，ＲＳを受信する所定の端末装置（例えば端末装置５００２Ａ）が通知する、該ＲＳに含まれるビームＩＤ、もしくは該ＲＳが送信されている無線リソースを識別可能な情報を取得することができる。
【０１０５】
送信ビーム制御部５１０３６は、後述する受信部５１０４で受信される端末装置５００２の上りリンク信号から、該アンテナ指向性パターンを制御する情報を取得することができる。
【０１０６】
また、アンテナ５１０５が、アンテナ指向性パターンを制御するための情報を取得しても構わない。例えば、アンテナ５１０５は、端末装置５００２が送信する上りリンク信号の到来角度方向を推定し、推定した該到来角度方向に、メインビームを向けることができる。なお、以上説明してきた送信ビーム制御部５１０３６のアンテナ５１０５のアンテナ指向性パターンを制御するための情報の取得方法は、後述する受信ビーム制御部５１０４５でも実施可能である。
【０１０７】
なお、以上の説明では、基地局装置５００１Ａが２つの端末装置５００２（端末装置５００２Ａおよび端末装置５００２Ｂ）宛ての下りリンク信号を非直交多重する場合を例にとっている。本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは３以上の端末装置５００２宛ての下りリンク信号を非直交多重することもできる。例えば、アンテナ５１０５は、送信アンテナ素子５１０５５を３以上のアンテナグループに分割することができる。送信ビーム制御部５１０３６は、各アンテナグループのメインビームを制御することができるから、各アンテナグループのメインビームを、各端末装置５００２の位置方向に向けることができる。
【０１０８】
また、基地局装置５００１Ａは、各アンテナグループが備える送信アンテナ素子５１０５５の数を異なる値とすることができる。例えば、図５を例にとれば、基地局装置５００１Ａは、アンテナグループ５１０５５Ａに、送信アンテナ素子５１０５５−１〜Ｎ／４を含め、アンテナグループ５１０５５Ｂに、送信アンテナ素子５１０５５−Ｎ／４＋１〜Ｎを含めることができる。このように制御することで、基地局装置５００１Ａは、アンテナ５１０５が生成するアンテナ指向性パターンが備える複数のメインビームの方向に加えて、利得も制御することが可能である。なお、基地局装置５００１Ａがメインビームに利得差を与える方法はこの例に限定されない。例えば、基地局装置５００１Ａは、アンテナグループに含まれるアンプ５１０５４を制御することで、メインビームに利得差を与えても良い。
【０１０９】
例えば、基地局装置５００１Ａと端末装置５００２Ａとの距離と、基地局装置５００１Ａと端末装置５００２Ｂとの距離がほぼ同じであった場合、基地局装置５００１Ａは、各端末装置５００２に向ける２つのメインビームの利得に差をつけることで、基地局装置５００１Ａが行なう非直交多重の効率を改善することができる。当然、基地局装置５００１Ａは、各端末装置との距離に関係なく、複数のメインビームの間で利得差をつけてもよい。
【０１１０】
本実施形態に係る送信部５１０３は、複数のメインビームの利得に関連付けられた情報を、端末装置５００２Ａおよび端末装置５００２Ｂに通知することができる。送信部５１０３は、複数のメインビームの利得に関連付けられた情報として、端末装置５００２Ａおよび端末装置５００２Ｂの下りリンク信号の送信電力を、各端末装置５００２に通知することができる。
【０１１１】
また、基地局装置５００１Ａは、各アンテナグループが形成するメインビームの幅（半値幅）を調整することができる。例えば、図５を例にとれば、基地局装置５００１Ａは、アンテナグループ５１０５５Ａに含まれる送信アンテナ素子５１０５５−１〜Ｎ／２を１つ飛び（送信アンテナ素子５１０５５−１、３、５、．．．）に用いることができる。このように制御することで、アンテナグループ５１０５５Ａの送信アンテナ素子同士の距離はアンテナグループ５１０５５Ｂの送信アンテナ素子同士の距離に比較して２倍となるから、アンテナグループ５１０５５Ａが形成するメインビームの半値幅は、アンテナグループ５１０５５Ｂが形成するメインビームの半値幅よりも小さくなる。送信ビーム制御部５１０３６が、各アンテナグループが形成するメインビームの半値幅を制御する方法は、この例に限定されない。例えば、送信ビーム制御部５１０３６は、送信可変位相器５１０５３とアンプ５１０５４を制御することで、メインビームの半値幅を制御することができる。
【０１１２】
基地局装置５００１Ａは、端末装置５００２Ａと端末装置５００２Ａにそれぞれ向けるメインビームについて、各端末装置５００２の移動速度に応じて半値幅を変更することができる。例えば、送信ビーム制御部５１０３６は、移動速度の高い端末装置５００２Ａに
向けられているメインビームの半値幅を、移動速度の低い端末装置５００２Ｂよりも広くすることができる。当然、端末装置５００２Ａと端末装置５００２Ｂの双方の移動速度が高い場合、基地局装置５００１Ａは、端末装置５００２が静止状態であった場合と比較して、半値幅の広いメインビームを形成することができる。
【０１１３】
アンテナ５１０５は、端末装置５００２Ａから送信された信号を受信する機能も備える。受信アンテナ素子５１０５６で受信された信号は、低雑音アンプ５１０５７に入力され、所定の電力に増幅される。次いで、受信可変位相器５１０５８により、各受信アンテナ素子に入力された信号の位相が制御される。受信可変位相器５１０５８より出力された信号は、それぞれ合成部５１０５９に入力され、１つの信号に合成される。合成部５１０５９により合成された信号は、直交検波器５１０５０に入力され、ダウンコンバートにより搬送周波数帯からベースバンド信号に変換され、不要な周波数成分を除去したのち、アンテナ５１０５出力として、受信部５１０４に入力される。
【０１１４】
以下の説明では、直交検波部５１０５０の出力の数を、アンテナ５１０５の出力の数とする。直交変調部５１０５１と同様に、直交検波部５１０５０の出力も、Ｉ軸信号とＱ軸信号の２つの出力が存在するが、本実施形態においては、Ｉ軸信号とＱ軸信号の２つの出力を合わせて、１つの出力とカウントする。また、直交検波部５１０５０の出力は、後述する受信部５１０４におけるアナログディジタル変換器（ＡＤＣ）によりディジタル信号に変換されるから、受信部５１０４のＡＤＣの数が、アンテナ５１０５の出力の数に一致する。当然、ＡＤＣもＩ軸信号とＱ軸信号のそれぞれに配置されるが、本実施形態においては、Ｉ軸信号用のＡＤＣとＱ軸信号用のＡＤＣの２つを合わせて、１つのＡＤＣとカウントする。
【０１１５】
また、直交検波部５１０５０および合成部５１０５９の位置は、図３の例に限定されない。例えば、本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、直交検波部５１０５０または合成部５１０５９、もしくはその両方を、受信部５１０４が備える構成とすることができる。
【０１１６】
本実施形態に係るアンテナ部５１０５は、受信可変位相器５１０５８が受信アンテナ素子５１０５６より受信される信号に与える位相量が制御されることで、受信アンテナ素子５１０５６が形成するアンテナ指向性パターンを制御することができる。受信可変位相器５１０５８は、後述する受信ビーム制御部５１０４５により制御されることができる。例えば、受信可変位相器５１０５８は、上りリンク信号を送信している端末装置５００２Ａの方向に、メインビームが向くように、入力された信号の位相を制御することができる。このとき受信可変位相器５１０５８が与える位相量は、送信可変位相器５１０５３が入力された信号に与える位相量と同様に決定されることができる。
【０１１７】
本実施形態に係るアンテナ５１０５は、送信アンテナ素子５１０５５と同様に、受信アンテナ素子５１０５６を複数のアンテナグループに分割することができる。例えば、アンテナ５１０５は、受信アンテナ素子５１０５６−１〜Ｎ／２をアンテナグループ５１０５６Ａとし、受信アンテナ素子５１０５６−Ｎ／２＋１〜Ｎをアンテナグループ５１０５６Ｂとすることができる。そして、受信ビーム制御部５１０４５は、アンテナグループ５１０５６Ａに属する受信可変位相器５１０５８が入力された信号に与える位相量を制御することで、上りリンク信号を送信している端末装置５００２Ａに向けてメインビームを向けることができる。さらに、受信ビーム制御部５１０４５は、アンテナグループ５１０５６Ｂに属する受信可変位相器５１０５８が入力された信号に与える位相量を制御することで、上りリンク信号を送信している端末装置５００２Ｂに向けてメインビームを向けることができる。
【０１１８】
詳細は後述するが、本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、端末装置５００２Ａの上りリンク信号と、端末装置５００２Ｂの上りリンク信号の少なくとも一部が、同じ無線リソースに配置されている場合にも、受信信号を復調する機能を有する。このとき、本実施形態におけるアンテナ５１０５は、上記説明してきた方法により、端末装置５００２Ａと端末装置５００２Ｂの両方に受信ビームを向けることができる。
【０１１９】
一本実施形態に係るアンテナ５１０５は、合成部５１０５９は、１つであり、当然、アンテナ５１０５の出力の数も１つである。よって、本実施形態においては、アンテナグループ数が、アンテナ５１０５の出力数を上回る構成となる。すなわち、本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、アンテナ５１０５の出力数が、アンテナ５１０５が形成するメインビーム数を下回ることになる。
【０１２０】
また、先の説明にあるように、アンテナ５１０５の出力数は、受信部５１０４が備えるＡＤＣの数とも関連付けられており、本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、ＡＤＣの数よりも多くの数のメインビームを含むアンテナ指向性パターンを形成可能である。以下では、ＡＤＣ、直交検波部５１０５０、合成部５１０５９の少なくとも１つを含む系統もＲＦ系統とも呼ぶ。本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、Ｍ個のメインビームを、上りリンク信号が非直交多重されるＭ個の端末装置に向けることが可能である。なお、本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、Ｍ個のメインビームを、上りリンク信号が直交多重されるＭ個の端末装置に向けることも可能であることは言うまでもない。
【０１２１】
受信部５１０４は、制御部５１０２から入力された制御信号に従って、アンテナ５１０５を介して端末装置５００２Ａから受信した受信信号を分離、復調、復号し、復号した情報を上位層処理部５１０１に出力する。
【０１２２】
受信ビーム制御部５１０４５は、アンテナ５１０５の受信可変位相器５１０５８を制御することで、アンテナ５１０５のアンテナ指向性パターンを制御する。受信ビーム制御部５１０４５は、先に説明した送信ビーム制御部５１０３６と同様に、アンテナ指向性パターンを制御するための情報を取得することができる。
【０１２３】
無線受信部５１０４１は、アンテナ５１０５を介して受信された上りリンクの信号の信号レベルが適切に維持されるように増幅レベルを制御したのち、受信された信号の同相成分および直交成分に基づいて、直交復調し、直交復調されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【０１２４】
無線受信部５１０４１は、変換したディジタル信号からＣＰに相当する部分を除去する。無線受信部５１０４１は、ＣＰを除去した信号に対して高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）を行い、周波数領域の信号を抽出し多重分離部５１０４２に出力する。
【０１２５】
多重分離部５１０４２は、無線受信部５１０４１から入力された信号をＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、上りリンク参照信号などの信号に分離する。なお、この分離は、予め基地局装置５００１Ａが無線リソース制御部５１０１１で決定し、各端末装置５００２に通知した上りリンクグラントに含まれる無線リソースの割り当て情報に基づいて行なわれる。
【０１２６】
また、多重分離部５１０４２は、ＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨの伝搬路の補償を行なう。また、多重分離部５１０４２は、上りリンク参照信号を分離する。
【０１２７】
復調部５１０４３は、ＰＵＳＣＨを逆離散フーリエ変換（Inverse Discrete Fourier Transform: IDFT）し、変調シンボルを取得し、ＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨの変調シンボルそ
れぞれに対して、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ等の予め定められた、または自装置が端末装置５００２各々に上りリンクグラントで予め通知した変調方式を用いて受信信号の復調を行なう。
【０１２８】
復調部５１０４３は、複数の端末装置の上りリンク信号（例えば端末装置５００２Ａと端末装置５００２Ｂの上りリンク信号）が非直交多重されている非直交多重信号に対して、ある端末装置の上りリンク信号（例えば端末装置５００２Ａ）を復調する際に、他の端末装置の上りリンク信号（例えば端末装置５００２Ｂ）を干渉信号とみなして、該干渉信号を除去又は抑圧するための復調処理を行なうことができる。この際に、復調部５１０４３は、該干渉信号を除去又は抑圧するために、干渉信号の復調結果によって干渉除去を行うＳＬＩＣ（Ｓｙｍｂｏｌ  Ｌｅｖｅｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）、干渉信号の復号結果によって干渉除去を行うＣＷＩＣ（Ｃｏｄｅｗｏｒｄ  Ｌｅｖｅｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）、送信信号候補の中から最もそれらしいものを探索する最尤検出（ＭＬＤ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）などを用いることも可能である。
【０１２９】
復号部５１０４４は、復調されたＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨの符号化ビットを、予め定められた符号化方式の、予め定められた、又は自装置が端末装置２に上りリンクグラントで予め通知した符号化率で復号を行ない、復号した上りリンクデータと、上りリンク制御情報を上位層処理部５１０１へ出力する。ＰＵＳＣＨが再送信の場合は、復号部５１０４４は、上位層処理部５１０１から入力されるＨＡＲＱバッファに保持している符号化ビットと、復調された符号化ビットを用いて復号を行なう。
【０１３０】
図６は、本実施形態における端末装置５００２（端末装置５００２Ａおよび端末装置５００２Ｂ）の構成を示す概略ブロック図である。図６に示すように、端末装置５００２Ａは、上位層処理部（上位層処理ステップ）５２０１、制御部（制御ステップ）５２０２、送信部（送信ステップ）５２０３、受信部（受信ステップ）５２０４、チャネル状態情報生成部（チャネル状態情報生成ステップ）５２０５とアンテナ５２０６を含んで構成される。また、上位層処理部５２０１は、無線リソース制御部（無線リソース制御ステップ）５２０１１、スケジューリング情報解釈部（スケジューリング情報解釈ステップ）５２０１２を含んで構成される。また、送信部５２０３は、符号化部（符号化ステップ）５２０３１、変調部（変調ステップ）５２０３２、上りリンク参照信号生成部（上りリンク参照信号生成ステップ）５２０３３、多重部（多重ステップ）５２０３４、無線送信部（無線送信ステップ）５２０３５を含んで構成される。また、受信部５２０４は、無線受信部（無線受信ステップ）５２０４１、多重分離部（多重分離ステップ）５２０４２、信号検出部（信号検出ステップ）５２０４３、受信ビーム制御部（受信ビーム制御ステップ）５１０４５を含んで構成される。
【０１３１】
上位層処理部５２０１は、ユーザの操作等によって生成された上りリンクデータ（トランスポートブロック）を、送信部５２０３に出力する。また、上位層処理部５２０１は、媒体アクセス制御（Medium Access Control: MAC）層、パケットデータ統合プロトコル（Packet Data Convergence Protocol: PDCP）層、無線リンク制御（Radio Link Control: RLC）層、無線リソース制御（Radio Resource Control: RRC）層の処理を行なう。
【０１３２】
上位層処理部５２０１は、自端末装置がサポートしている端末装置の機能を示す情報を、送信部５２０３に出力する。
【０１３３】
無線リソース制御部５２０１１は、自端末装置の各種設定情報の管理をする。また、無線リソース制御部５２０１１は、上りリンクの各チャネルに配置される情報を生成し、送信部５２０３に出力する。
【０１３４】
無線リソース制御部５２０１１は、基地局装置から送信されたＣＳＩフィードバックに関する設定情報を取得し、制御部５２０２に出力する。
【０１３５】
スケジューリング情報解釈部５２０１２は、受信部５２０４を介して受信した下りリンク制御情報を解釈し、スケジューリング情報を判定する。また、スケジューリング情報解釈部５２０１２は、スケジューリング情報に基づき、受信部５２０４、および送信部５２０３の制御を行なうために制御情報を生成し、制御部５２０２に出力する。
【０１３６】
制御部５２０２は、上位層処理部５２０１から入力された情報に基づいて、受信部５２０４、チャネル状態情報生成部５２０５および送信部５２０３の制御を行なう制御信号を生成する。制御部５２０２は、生成した制御信号を受信部５２０４、チャネル状態情報生成部５２０５および送信部５２０３に出力して受信部５２０４、および送信部５２０３の制御を行なう。
【０１３７】
制御部５２０２は、チャネル状態情報生成部５２０５が生成したＣＳＩを基地局装置に送信するように送信部５２０３を制御する。
【０１３８】
受信部５２０４は、制御部５２０２から入力された制御信号に従って、アンテナ５２０６を介して基地局装置５００１Ａから受信した受信信号を、分離、復調、復号し、復号した情報を上位層処理部５２０１に出力する。
【０１３９】
無線受信部５２０４１は、アンテナ５２０６を介して受信した下りリンクの信号を、ダウンコンバートによりベースバンド信号に変換し、不要な周波数成分を除去し、信号レベルが適切に維持されるように増幅レベルを制御し、受信した信号の同相成分および直交成分に基づいて、直交復調し、直交復調されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【０１４０】
また、無線受信部５２０４１は、変換したディジタル信号からＣＰに相当する部分を除去し、ＣＰを除去した信号に対して高速フーリエ変換を行い、周波数領域の信号を抽出する。
【０１４１】
多重分離部５２０４２は、抽出した信号をＰＨＩＣＨ、ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨ、ＰＤＳＣＨ、および下りリンク参照信号に、それぞれ分離する。また、多重分離部５２０４２は、チャネル測定から得られた所望信号のチャネルの推定値に基づいて、ＰＨＩＣＨ、ＰＤＣＣＨ、およびＥＰＤＣＣＨのチャネルの補償を行ない、下りリンク制御情報を検出し、制御部５２０２に出力する。また、制御部５２０２は、ＰＤＳＣＨおよび所望信号のチャネル推定値を信号検出部５２０４３に出力する。
【０１４２】
信号検出部５２０４３は、ＰＤＳＣＨ、チャネル推定値を用いて、信号検出し、上位層処理部５２０１に出力する。
【０１４３】
送信部５２０３は、制御部５２０２から入力された制御信号に従って、上りリンク参照信号を生成し、上位層処理部５２０１から入力された上りリンクデータ（トランスポートブロック）を符号化および変調し、ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ、および生成した上りリンク参照信号を多重し、アンテナ５２０６を介して基地局装置５００１Ａに送信する。
【０１４４】
符号化部５２０３１は、上位層処理部５２０１から入力された上りリンク制御情報を畳み込み符号化、ブロック符号化等の符号化を行う。また、符号化部５２０３１は、ＰＵＳＣＨのスケジューリングに用いられる情報に基づきターボ符号化を行なう。
【０１４５】
変調部５２０３２は、符号化部５２０３１から入力された符号化ビットをＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の下りリンク制御情報で通知された変調方式または、チャネル毎に予め定められた変調方式で変調する。
【０１４６】
上りリンク参照信号生成部５２０３３は、基地局装置５００１Ａを識別するための物理セル識別子（physical cell identity: PCI、Cell IDなどと称される）、上りリンク参照信号を配置する帯域幅、上りリンクグラントで通知されたサイクリックシフト、ＤＭＲＳシーケンスの生成に対するパラメータの値などを基に、予め定められた規則（式）で求まる系列を生成する。
【０１４７】
多重部５２０３４は、制御部５２０２から入力された制御信号に従って、ＰＵＳＣＨの変調シンボルを並列に並び替えてから離散フーリエ変換（Discrete Fourier Transform: DFT）する。また、多重部５２０３４は、ＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨの信号と生成した上り
リンク参照信号を送信アンテナポート毎に多重する。つまり、多重部５２０３４は、ＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨの信号と生成した上りリンク参照信号を送信アンテナポート毎にリソースエレメントに配置する。
【０１４８】
無線送信部５２０３５は、多重された信号を逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform: IFFT）して、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式の変調を行い、ＳＣ−ＦＤＭＡシンボルを生成し、生成されたＳＣ−ＦＤＭＡシンボルにＣＰを付加し、ベースバンドのディジタル信号を生成し、ベースバンドのディジタル信号をアナログ信号に変換し、余分な周波数成分を除去し、アップコンバートにより搬送周波数に変換し、電力増幅し、送受信アンテナ５２０６に出力して送信する。
【０１４９】
本実施形態に係る信号検出部５２０４３は、自装置宛ての送信信号の多重状態に関する情報と、自装置宛ての送信信号の再送状態に関する情報に基づいて、復調処理を行なうことが可能である。
【０１５０】
信号検出部５２０４３は、自装置宛ての送信信号に対して、他の端末装置（例えば端末装置５００２Ｂ）宛ての送信信号が非直交多重されている非直交多重信号に対して、他の端末装置宛ての信号を干渉信号とみなして、該干渉信号を除去又は抑圧するための復調処理を行なうことができる。この際に、信号検出部５２０４３は、該干渉信号を除去又は抑圧するために、ＳＬＩＣ、ＣＷＩＣ、最尤検出などを用いることも可能である。
【０１５１】
信号検出部５２０４３は、自装置宛ての送信信号の再送状態に関する情報として、基地局装置５００１Ａより通知されるＲＶを取得することもできる。該ＲＶが、最もシステマチックビットを含むＲＶを示す場合、信号検出部５２０４３は、自装置宛ての送信信号に対して、他の端末装置宛ての送信信号が非直交多重されているものと解釈して、復調処理を行なうことができる。
【０１５２】
信号検出部５２０４３は、自装置宛ての送信信号の多重状態に関する情報として、基地局装置５００１Ａより通知される伝送モードを示す情報を取得することができる。例えば、信号検出部５２０４３は、該伝送モードを示す情報が、所定の伝送モードを示す場合、上記説明してきた、自装置宛ての送信信号の再送状態に関する情報に基づいて、復調処理を行なうことができる。ここで、所定のモードとは、端末装置５００２Ａが、自装置宛ての送信信号に、他の端末装置宛ての送信信号が非直交多重された非直交多重信号を受信可能とする伝送モードである。また、端末装置５００２Ａは、例えばＲＲＣシグナリングのような上位レイヤで通知される情報に基づいて、自装置宛ての送信信号の多重状態に関する情報を取得することが可能である。
【０１５３】
また、信号検出部５２０４３は、自装置宛ての送信信号の多重状態を示す情報と、自装置宛ての送信信号の再送状態を示す情報が、それぞれ所定の状態を示す場合においてのみ、自装置宛ての送信信号に、他端末装置宛ての送信信号が非直交多重されているものと解釈して、復調処理を行なうことができる。例えば、信号検出部５２０４３に通知された伝送モードを示す情報が、所定の伝送モード（例えば、端末装置５００２Ａが非直交多重信号を受信可能な伝送モード）を示し、かつ、自装置宛ての送信信号の再送状態を示す情報が、該送信信号が初送信号であることを示す（例えば、ＮＤＩが‘１’を示す）場合に、信号検出５２０４３は、自装置宛ての送信信号に、他の端末装置宛ての送信信号が非直交多重されているものと解釈して、復調処理を行なうことが可能である。
【０１５４】
以上説明してきた基地局装置５００１Ａ、端末装置５００２Ａおよび端末装置５００２Ｂによれば、基地局装置５００１Ａは、端末装置５００２Ａ宛ての送信信号と端末装置５００２Ｂ宛ての送信信号を非直交多重した信号を送信する際に、少なくとも一部のＲＦ系統の数を、非直交多重する信号の数より少なくしつつ、非直交多重された信号に含まれる信号の宛先端末装置（端末装置５００２Ａおよび端末装置５００２Ｂ）に対して、それぞれ送信ビームを向けた送信を行なうことができる。同時に、基地局装置５００１Ａは、複数の端末装置の上りリンク信号の少なくとも一部が同一リソースを用いて送信された信号を受信する場合においても、少なくとも一部のＲＦ系統の数を、端末装置数より少なくしつつ、各端末装置に対して、それぞれ受信ビームを向けた受信を行なうことができる。よって、基地局装置５００１Ａは、下りリンク非直交アクセスおよび上りリンク非直交アクセスの効率を向上させることができるから、通信システムの周波数利用効率の改善に寄与できる。
【０１５５】
［１．２．変形例１］
本変形例では、アンテナ５１０５の構成が異なる場合を対象とする。
【０１５６】
本変形例においては、アンテナ５１０５の構成はフェーズドアレーアンテナの構成に限定されない。例えば、日本特許、特許出願公表番号、特表２０１３−５３９９４９号にて開示されているような表面散乱アンテナの構成を含むことができる。さらに、該表面散乱アンテナには、メタマテリアル要素が含まれていてもよい。
【０１５７】
表面散乱アンテナでは、外部入力に応じて調整可能な電磁特性を有する調整可能な散乱素子を含む。本変形例においては、送信ビーム制御部５１０３６および受信ビーム制御部５１０４５は、該散乱素子を調整する外部入力情報を生成する機能を有する。
【０１５８】
表面散乱アンテナでは、外部入力により散乱素子を調整することで、特定のアンテナ指向性パターンを形成できる。アンテナ５１０５は、複数のアンテナ指向性パターンを形成することが可能である。送信ビーム制御部５１０３６および受信ビーム制御部５１０４５は、また該複数のアンテナ指向性パターンを形成する外部入力情報を把握している。例えば、送信ビーム制御部５１０３６は、端末装置５００２Ａと端末装置５００２Ｂの両方にビームを向けたアンテナ指向性パターンを形成可能な外部入力情報を生成し、アンテナ５１０５に外部入力として入力することができる。このように制御することで、本変形例における基地局装置５００１Ａは、端末装置５００２Ａ宛ての下りリンク信号と、端末装置５００２Ｂ宛ての下りリンク信号の少なくとも一部が同一無線リソースに配置された非直交多重信号を、端末装置５００２Ａおよび端末装置５００２Ｂの両方にビームを向けるビームフォーミング伝送により送信することができる。
【０１５９】
なお、本変形における表面散乱アンテナでは、液晶をメタマテリアル要素に含むことができる。本変形例における表面散乱アンテナは、液晶アンテナと定義することができる。
【０１６０】
第１の実施形態に係る方法では、基地局装置５００１Ａは、アンテナグループを構成する送信アンテナ素子５１０５５もしくは受信アンテナ素子５１０５６の数を制御することで、アンテナ５１０５が形成するアンテナ指向性パターンが含むメインビームの利得を調整することができる。本変形例に係る方法でも、散乱素子を制御することで、メインビームの利得を調整することができるから、基地局装置５００１Ａは、アンテナ５１０５が生成するアンテナ指向性パターンが含む複数のメインビームの間で利得差をつけることができる。
【０１６１】
また、本変形例におけるアンテナ５１０５は、第１の実施形態と同様に、形成するメインビームの半値幅を制御することができる。本変形例におけるアンテナ５１０５は、散乱素子を制御することで、メインビームの半値幅を調整することができるから、例えば、端末装置５００２の移動速度等に応じて、メインビームの半値幅を制御することができる。
【０１６２】
［２．第２の実施形態］
本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、端末装置５００２Ａとの間で通信を行なう。本実施形態に係る基地局装置５００１Ａおよび端末装置５００２Ａの構成は第１の実施形態と同様である。以下では、第１の実施形態とは異なる点を中心に本実施形態に係る方法を説明する。
【０１６３】
基地局装置５００１Ａから送信される下りリンク信号は、直接波（直接パス、直達パス）だけではなく、反射波（反射パス、遅延パス）を経由して端末装置５００２Ａに到達する。すなわち、基地局装置５００１Ａと端末装置５００２Ａとの間には複数のパスが存在する。
【０１６４】
本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、端末装置５００２Ａに対して、複数のメインビームを向けることができる。そして、基地局装置５００１Ａは、該複数のメインビームを、該複数のパスに対して向けることができる。このように制御することで、基地局装置５００１Ａと端末装置５００２Ａとの間に、直接波を遮蔽する物体が存在しても、基地局装置５００１Ａは他のパス（例えば反射波）を使って、端末装置５００２Ａとの通信を継続することができる。
【０１６５】
本実施形態に係る送信ビーム制御部５１０３６および受信ビーム制御部５１０４５は、該複数のパスを構成する素波（電波、平面波）の出射角度情報および到来角度情報を示す情報を取得することができる。そして、送信ビーム制御部５１０３６および受信ビーム制御部５１０４５は、アンテナ５１０５が備える複数のアンテナグループに含まれる送信可変位相器５１０５３および受信可変位相器５１０５８を制御し、各アンテナグループが形成するメインビームを、それぞれ異なるパスの出射方向および到来方向に向けることができる。
【０１６６】
本実施形態に係る送信ビーム制御部５１０３６は、基地局装置５００１Ａが把握する複数のパスのうち、端末装置５００２Ａへの受信電力が大きいパスに、アンテナ５１０５がメインビームを向けるように、アンテナ指向性パターンを制御することができる。当然、受信ビーム制御部５１０４５も同様の制御が可能である。
【０１６７】
本実施形態に係るアンテナ５１０５は、実施形態１に係るアンテナ５１０５と同様に、複数のメインビームに利得差をつけることができる。例えば、送信ビーム制御部５１０３６は、基地局装置５００１Ａが把握している複数のパスのうち、端末装置５００２Ａへの受信電力が大きいパスに向いているメインビームの利得を、他のメインビームの利得よりも大きい値とすることができる。このように制御することで、基地局装置５００１Ａは、端末装置５００２Ａに対して、大容量（高スループット、高チャネル容量）の通信を行な
うことができる。また、送信ビーム制御部５１０３６は、基地局装置５００１Ａが把握している複数のパスのうち、端末装置５００２Ａへの受信電力が小さいパスに向いているメインビームの利得を、他のメインビームの利得よりも大きい値とすることができる。このように制御することで、基地局装置５００１Ａは、端末装置５００２Ａに対して、信頼性の高い通信を行なうことができる。
【０１６８】
また、第１の実施形態と同様に、送信ビーム制御部５１０３６は、アンテナ５１０５が形成する複数のメインビームの半値幅を制御することができる。送信ビーム制御部５１０３６は、例えば、移動速度が高い端末装置５００２に向けるメインビームの半値幅を広げることができる。
【０１６９】
上記で説明してきた方に、本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、複数のパスに向けてアンテナ５１０５が形成するアンテナ指向性パターンのメインビームを向けるとともに、各メインビームの半値幅を制御することができる。このことは、本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、端末装置５００２Ａとの間の伝搬路の遅延スプレッド（伝搬路プロファイル、遅延プロファイル）を制御できるともいえる。例えば、基地局装置５００１Ａが、端末装置５００２Ａの下りリンク信号の送信の際に、アンテナ５１０５のメインビームを直接パスにだけ向けた場合、端末装置５００２Ａで観測される遅延スプレッドは小さくなる。一方、基地局装置５００１Ａが、端末装置５００２Ａの下りリンク信号の送信の際に、アンテナ５１０５のメインビームを直接パスにだけではなく、遅延パスにも向けた場合、端末装置５００２Ａで観測される遅延スプレッドは大きくなる。よって、本実施形態に係る基地局装置５００１Ａは、アンテナ５１０５が形成するアンテナ指向性パターンに応じて、伝搬路の遅延スプレッドに関連付けられた無線パラメータを制御することが可能となる。ここで、伝搬路の遅延スプレッドに関連付けられた無線パラメータには、シンボル長、ガードインターバル長、サイクリックプレフィックス長、および変調方式が含まれる。例えば、基地局装置５００１Ａが、直接パスに対してのみ、アンテナ５１０５のメインビームを向けた場合、基地局装置５００１Ａは、短いガードインターバル長を用いることができる。一方で、基地局装置５００１Ａが、直接パスに加えて、遅延パスに対してもアンテナ５１０５のメインビームを向けた場合、基地局装置５００１Ａは、長いガードインターバル長を用いることができる。制御部５１０２は、アンテナ５１０５が形成するアンテナ指向性パターン、もしくは送信ビーム制御部５１０３６が生成するアンテナ５１０５のアンテナ指向性パターンを制御する情報に基づいて、伝搬路の遅延スプレッドに関連付けられた無線パラメータを制御することができる。
【０１７０】
以上説明してきた本実施形態に係る基地局装置５００１Ａによれば、基地局装置５００１Ａは、自装置が備えるＲＦ系統数よりも多くの数のパスに対して、アンテナ５１０５が形成するアンテナ指向性パターンのメインビームを向けることができるから、通信品質を改善でき、ひいては通信システムの周波数利用効率の改善に寄与できる。
【０１７１】
［３．全実施形態共通］
なお、本発明に係る基地局装置及び端末装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して
処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
【０１７２】
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における端末装置および基地局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。受信装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される。
【０１７３】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【０１７４】
なお、本願発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本願発明の端末装置は、移動局装置への適用に限定されるものではなく、屋内外に設置される据え置き型、または非可動型の電子機器、たとえば、ＡＶ機器、キッチン機器、掃除・洗濯機器、空調機器、オフィス機器、自動販売機、その他生活機器などに適用出来ることは言うまでもない。
【０１７５】
以上、この発明の実施形態を、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等も特許請求の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７６】
本発明は、基地局装置および通信方法に用いて好適である。
【符号の説明】
【０１７７】
５００１Ａ  基地局装置
５００２、５００２Ａ、５００２Ｂ  端末装置
５１０１    上位層処理部
５１０１１  無線リソース制御部
５１０１２  スケジューリング部
５１０２    制御部
５１０３    送信部
５１０３１  符号化部
５１０３２  変調部
５１０３３  下りリンク参照信号生成部
５１０３４  多重部
５１０３５  無線送信部
５１０３６  送信ビーム制御部
５１０４    受信部
５１０４１  無線受信部
５１０４２  多重分離部
５１０４３  復調部
５１０４４  復号部
５１０４５  受信ビーム制御部
５１０５    アンテナ
５１０５１  直交変調部
５１０５２  分配部
５１０５３、５１０５３−１〜Ｎ  送信可変位相器
５１０５４、５１０５４−１〜Ｎ  アンプ
５１０５５、５１０５５−１〜Ｎ  送信アンテナ素子
５１０５６、５１０５６−１〜Ｎ  受信アンテナ素子
５１０５７、５１０５７−１〜Ｎ  低雑音アンプ
５１０５８、５１０５８−１〜Ｎ  受信可変位相器
５１０５９  合成部
５１０５０  直交検波部
５２０１    上位層処理部
５２０２    制御部
５２０３    送信部
５２０４    受信部
５２０５    チャネル状態情報生成部
５２０６    アンテナ
５２０１１  無線リソース制御部
５２０１２  スケジューリング情報解釈部
５２０３１  符号化部
５２０３２  変調部
５２０３３  上りリンク参照信号生成部
５２０３４  多重部
５２０３５  無線送信部
５２０４１  無線受信部
５２０４２  多重分離部
５２０４３  信号検出部
【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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