(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、
前記通信部が通信端末に信号を送信する際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てるとともに、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用する上り無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部と、
前記通信部が通信する複数の通信端末を、転送データの許容遅延時間が小さいアプリケーションを実行する第１端末グループと、転送データの許容遅延時間が大きいアプリケーションを実行する第２端末グループとに区分するグループ分け処理部と
を備え、
通信端末が前記既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと下り無線リソースとが現れる単位期間が定められており、
前記単位期間では、下り無線リソースと前記既知信号用上り無線リソースとに関して、前記既知信号に基づいたヌルステアリングのための対応付けが定められており、
前記既知信号用上り無線リソースは、前記第１端末グループが使用する第１端末用上り無線リソースと、前記第２端末グループが使用する第２端末用上り無線リソースとを含み、
前記単位期間において、前記第１端末用上り無線リソースを用いて前記既知信号を送信することが可能な前記第１端末グループの通信端末の台数が、前記第２端末用上り無線リソースを用いて前記既知信号を送信することが可能な前記第２端末グループの通信端末の台数よりも大きくなっている、基地局。
【請求項２】
請求項１に記載の基地局であって、
前記第１端末グループの複数の通信端末からの既知信号が同一周波数帯域で多重されている、基地局。
【請求項３】
複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、
前記通信部が通信端末に信号を送信する際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てるとともに、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用する上り無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部と、
前記通信部が通信する複数の通信端末を、転送データ量が小さいアプリケーションを実行する第１端末グループと、転送データ量が大きいアプリケーションを実行する第２端末グループとに区分するグループ分け処理部と
を備え、
通信端末が前記既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと下り無線リソースとが現れる単位期間が定められており、
前記単位期間では、下り無線リソースと前記既知信号用上り無線リソースとに関して、前記既知信号に基づいたヌルステアリングのための対応付けが定められており、
前記無線リソース割り当て部は、前記第１端末グループの通信端末が送信する前記既知信号の送信周波数帯域幅を、前記第２端末グループの通信端末が送信する前記既知信号の送信周波数帯域幅よりも小さくする、基地局。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の基地局であって、
前記既知信号の送信周波数帯域幅として設定することが可能な帯域幅として、大きさが互いに異なる複数の帯域幅が定められており、
前記第１端末グループの通信端末が送信する既知信号の送信周波数帯域幅は、前記複数の帯域幅のうちの最小値が設定されている、基地局。
【請求項５】
複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、
前記通信部が通信端末に信号を送信する際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てるとともに、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用する上り無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部と、
前記通信部が通信する複数の通信端末を、転送データの許容誤り率が大きいアプリケーションを実行する第１端末グループと、転送データの許容誤り率が小さいアプリケーションを実行する第２端末グループとに区分するグループ分け処理部と
を備え、
通信端末が前記既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと下り無線リソースとが現れる単位期間が定められており、
前記単位期間では、下り無線リソースと前記既知信号用上り無線リソースとに関して、前記既知信号に基づいたヌルステアリングのための対応付けが定められており、
前記無線リソース割り当て部は、
前記第１端末グループの通信端末に対しては、当該通信端末が前記既知信号の送信に使用する上り無線リソースに対応付けられた対応下り無線リソースと、当該上り無線リソースに対応付けられていない非対応下り無線リソースとを割り当てることがあり、
前記第２端末グループの通信端末に対しては、当該通信端末が前記既知信号の送信に使用する上り無線リソースに対応付けられた下り無線リソースだけを割り当てる、基地局。
【請求項６】
請求項５に記載の基地局であって、
前記第２端末グループの複数の通信端末からの既知信号は同一周波数帯域で多重化されない、基地局。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の基地局であって、
前記第１端末グループには、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）が利用されるアプリケーションを実行する通信端末、リアルタイムゲームのアプリケーションを実行する通信端末及びリアルタイムビデオのアプリケーションを実行する通信端末が含まれ、
前記第２端末グループには、ＨＴＴＰ（HyperText Transfer Protocol）が利用されるアプリケーションを実行する通信端末及びＦＴＰ（File Transfer Protocol）が利用されるアプリケーションを実行する通信端末が含まれる、基地局。
【請求項８】
通信端末と通信する基地局での通信制御方法であって、
（ａ）複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）において通信端末に信号が送信される際に使用される下り無線リソースを当該通信端末に割り当てるとともに、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用する上り無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）において通信される複数の通信端末を、転送データの許容遅延時間が小さいアプリケーションを実行する第１端末グループと、転送データの許容遅延時間が大きいアプリケーションを実行する第２端末グループとに区分する工程と
を備え、
通信端末が前記既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと下り無線リソースとが現れる単位期間が定められており、
前記単位期間では、下り無線リソースと前記既知信号用上り無線リソースとに関して、前記既知信号に基づいたヌルステアリングのための対応付けが定められており、
前記既知信号用上り無線リソースは、前記第１端末グループが使用する第１端末用上り無線リソースと、前記第２端末グループが使用する第２端末用上り無線リソースとを含み、
前記単位期間において、前記第１端末用上り無線リソースを用いて前記既知信号を送信することが可能な前記第１端末グループの通信端末の台数が、前記第２端末用上り無線リソースを用いて前記既知信号を送信することが可能な前記第２端末グループの通信端末の台数よりも大きくなっている、通信制御方法。
【請求項９】
通信端末と通信する基地局での通信制御方法であって、
（ａ）複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）において通信端末に信号が送信される際に使用される下り無線リソースを当該通信端末に割り当てるとともに、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用する上り無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）において通信される複数の通信端末を、転送データ量が小さいアプリケーションを実行する第１端末グループと、転送データ量が大きいアプリケーションを実行する第２端末グループとに区分する工程と
を備え、
通信端末が前記既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと下り無線リソースとが現れる単位期間が定められており、
前記単位期間では、下り無線リソースと前記既知信号用上り無線リソースとに関して、前記既知信号に基づいたヌルステアリングのための対応付けが定められており、
前記工程（ｂ）では、前記第１端末グループの通信端末が送信する前記既知信号の送信周波数帯域幅が、前記第２端末グループの通信端末が送信する前記既知信号の送信周波数帯域幅よりも小さくされる、通信制御方法。
【請求項１０】
通信端末と通信する基地局での通信制御方法であって、
（ａ）複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）において通信端末に信号が送信される際に使用される下り無線リソースを当該通信端末に割り当てるとともに、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用する上り無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）において通信される複数の通信端末を、転送データの許容誤り率が大きいアプリケーションを実行する第１端末グループと、転送データの許容誤り率が小さいアプリケーションを実行する第２端末グループとに区分する工程と
を備え、
通信端末が前記既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと下り無線リソースとが現れる単位期間が定められており、
前記単位期間では、下り無線リソースと前記既知信号用上り無線リソースとに関して、前記既知信号に基づいたヌルステアリングのための対応付けが定められており、
前記工程（ｂ）においては、
前記第１端末グループの通信端末に対しては、当該通信端末が前記既知信号の送信に使用する上り無線リソースに対応付けられた対応下り無線リソースと、当該上り無線リソースに対応付けられていない非対応下り無線リソースとが割り当てられることがあり、
前記第２端末グループの通信端末に対しては、当該通信端末が前記既知信号の送信に使用する上り無線リソースに対応付けられた下り無線リソースだけが割り当てられる、通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナでの送信指向性を制御する基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から無線通信に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、基地局と通信端末とを備える無線通信システムに関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００６／０７７８４２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１にも記載されているように、基地局においては、複数のアンテナでの送信指向性を制御して通信端末と下り通信を行うことがある。
【０００５】
一方で、基地局においては、その性能の向上が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、複数のアンテナでの送信指向性を制御する基地局の性能を向上する可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る基地局は、複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、前記通信部が通信端末に信号を送信する際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てるとともに、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用する上り無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部と、前記通信部が通信する複数の通信端末を、転送データの許容遅延時間が小さいアプリケーションを実行する第１端末グループと、転送データの許容遅延時間が大きいアプリケーションを実行する第２端末グループとに区分するグループ分け処理部とを備え、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと下り無線リソースとが現れる単位期間が定められており、前記単位期間では、下り無線リソースと前記既知信号用上り無線リソースとに関して、前記既知信号に基づいたヌルステアリングのための対応付けが定められており、前記既知信号用上り無線リソースは、前記第１端末グループが使用する第１端末用上り無線リソースと、前記第２端末グループが使用する第２端末用上り無線リソースとを含み、前記単位期間において、前記第１端末用上り無線リソースを用いて前記既知信号を送信することが可能な前記第１端末グループの通信端末の台数が、前記第２端末用上り無線リソースを用いて前記既知信号を送信することが可能な前記第２端末グループの通信端末の台数よりも大きくなっている。
【０００８】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記第１端末グループの複数の通信端末からの既知信号が同一周波数帯域で多重されている。
【０００９】
また、本発明に係る基地局は、複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、前記通信部が通信端末に信号を送信する際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てるとともに、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用する上り無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部と、前記通信部が通信する複数の通信端末を、転送データ量が小さいアプリケーションを実行する第１端末グループと、転送データ量が大きいアプリケーションを実行する第２端末グループとに区分するグループ分け処理部とを備え、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと下り無線リソースとが現れる単位期間が定められており、前記単位期間では、下り無線リソースと前記既知信号用上り無線リソースとに関して、前記既知信号に基づいたヌルステアリングのための対応付けが定められており、前記無線リソース割り当て部は、前記第１端末グループの通信端末が送信する前記既知信号の送信周波数帯域幅を、前記第２端末グループの通信端末が送信する前記既知信号の送信周波数帯域幅よりも小さくする。
【００１０】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記既知信号の送信周波数帯域幅として設定することが可能な帯域幅として、大きさが互いに異なる複数の帯域幅が定められており、前記第１端末グループの通信端末が送信する既知信号の送信周波数帯域幅は、前記複数の帯域幅のうちの最小値が設定されている。
【００１１】
また、本発明に係る基地局は、複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する通信部と、前記通信部が通信端末に信号を送信する際に使用する下り無線リソースを当該通信端末に割り当てるとともに、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用する上り無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる無線リソース割り当て部と、前記通信部が通信する複数の通信端末を、転送データの許容誤り率が大きいアプリケーションを実行する第１端末グループと、転送データの許容誤り率が小さいアプリケーションを実行する第２端末グループとに区分するグループ分け処理部とを備え、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと下り無線リソースとが現れる単位期間が定められており、前記単位期間では、下り無線リソースと前記既知信号用上り無線リソースとに関して、前記既知信号に基づいたヌルステアリングのための対応付けが定められており、前記無線リソース割り当て部は、前記第１端末グループの通信端末に対しては、当該通信端末が前記既知信号の送信に使用する上り無線リソースに対応付けられた対応下り無線リソースと、当該上り無線リソースに対応付けられていない非対応下り無線リソースとを割り当てることがあり、前記第２端末グループの通信端末に対しては、当該通信端末が前記既知信号の送信に使用する上り無線リソースに対応付けられた下り無線リソースだけを割り当てる。
【００１２】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記第２端末グループの複数の通信端末からの既知信号は同一周波数帯域で多重化されない。
【００１３】
また、本発明に係る基地局の一態様では、前記第１端末グループには、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）が利用されるアプリケーションを実行する通信端末、リアルタイムゲームのアプリケーションを実行する通信端末及びリアルタイムビデオのアプリケーションを実行する通信端末が含まれ、前記第２端末グループには、ＨＴＴＰ（Hyper Text Transfer Protocol）が利用されるアプリケーションを実行する通信端末及びＦＴＰ（File Transfer Protocol）が利用されるアプリケーションを実行する通信端末が含まれる。
【００１４】
また、本発明に係る通信制御方法は、通信端末と通信する基地局での通信制御方法であって、（ａ）複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）において通信端末に信号が送信される際に使用される下り無線リソースを当該通信端末に割り当てるとともに、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用する上り無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる工程と、（ｃ）前記工程（ａ）において通信される複数の通信端末を、転送データの許容遅延時間が小さいアプリケーションを実行する第１端末グループと、転送データの許容遅延時間が大きいアプリケーションを実行する第２端末グループとに区分する工程とを備え、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと下り無線リソースとが現れる単位期間が定められており、前記単位期間では、下り無線リソースと前記既知信号用上り無線リソースとに関して、前記既知信号に基づいたヌルステアリングのための対応付けが定められており、前記既知信号用上り無線リソースは、前記第１端末グループが使用する第１端末用上り無線リソースと、前記第２端末グループが使用する第２端末用上り無線リソースとを含み、前記単位期間において、前記第１端末用上り無線リソースを用いて前記既知信号を送信することが可能な前記第１端末グループの通信端末の台数が、前記第２端末用上り無線リソースを用いて前記既知信号を送信することが可能な前記第２端末グループの通信端末の台数よりも大きくなっている。
【００１５】
また、本発明に係る通信制御方法は、通信端末と通信する基地局での通信制御方法であって、（ａ）複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）において通信端末に信号が送信される際に使用される下り無線リソースを当該通信端末に割り当てるとともに、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用する上り無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる工程と、（ｃ）前記工程（ａ）において通信される複数の通信端末を、転送データ量が小さいアプリケーションを実行する第１端末グループと、転送データ量が大きいアプリケーションを実行する第２端末グループとに区分する工程とを備え、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと下り無線リソースとが現れる単位期間が定められており、前記単位期間では、下り無線リソースと前記既知信号用上り無線リソースとに関して、前記既知信号に基づいたヌルステアリングのための対応付けが定められており、前記工程（ｂ）では、前記第１端末グループの通信端末が送信する前記既知信号の送信周波数帯域幅が、前記第２端末グループの通信端末が送信する前記既知信号の送信周波数帯域幅よりも小さくされる。
【００１６】
また、本発明に係る通信制御方法は、通信端末と通信する基地局での通信制御方法であって、（ａ）複数のアンテナを用いて通信を行い、下り通信を行う際には通信端末が送信する既知信号に基づいて当該複数のアンテナでの送信指向性を制御する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）において通信端末に信号が送信される際に使用される下り無線リソースを当該通信端末に割り当てるとともに、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用する上り無線リソースを当該通信端末に対して割り当てる工程と、（ｃ）前記工程（ａ）において通信される複数の通信端末を、転送データの許容誤り率が大きいアプリケーションを実行する第１端末グループと、転送データの許容誤り率が小さいアプリケーションを実行する第２端末グループとに区分する工程とを備え、通信端末が前記既知信号を送信する際に使用することが可能な既知信号用上り無線リソースと下り無線リソースとが現れる単位期間が定められており、前記単位期間では、下り無線リソースと前記既知信号用上り無線リソースとに関して、前記既知信号に基づいたヌルステアリングのための対応付けが定められており、前記工程（ｂ）においては、前記第１端末グループの通信端末に対しては、当該通信端末が前記既知信号の送信に使用する上り無線リソースに対応付けられた対応下り無線リソースと、当該上り無線リソースに対応付けられていない非対応下り無線リソースとが割り当てられることがあり、前記第２端末グループの通信端末に対しては、当該通信端末が前記既知信号の送信に使用する上り無線リソースに対応付けられた下り無線リソースだけが割り当てられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数のアンテナでの送信指向性を制御する基地局の性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】基地局の構成を示す図である。
【図３】ＴＤＤフレームの構成を示す図である。
【図４】ＴＤＤフレームの構成の詳細を示す図である。
【図５】ＳＲＳ送信可能帯域が周波数ホッピングする様子を示す図である。
【図６】ＳＲＳ０とＳＲＳ１を示す図である。
【図７】ＳＲＳ用上り無線リソースを示す図である。
【図８】ＳＲＳの送信周波数帯域が周波数ホッピングする様子を示す図である。
【図９】無線通信システムの動作を示す図である。
【図１０】ＳＲＳ用上り無線リソースと下り無線リソースとの対応付けを示す図である。
【図１１】基地局での通信端末に対する使用下り無線リソースの割り当て例を示す図である。
【図１２】ビームフォーミング及びヌルステアリングを説明するための図である。
【図１３】ビームフォーミング及びヌルステアリングを説明するための図である。
【図１４】アプリケーションで要求される転送データの許容遅延時間及び許容誤り率を示す図である。
【図１５】ＶｏＩＰのトラヒックモデルを示す図である。
【図１６】Ｇａｍｅのトラヒックモデルを示す図である。
【図１７】Ｖｉｄｅｏのトラヒックモデルを示す図である。
【図１８】ＨＴＴＰのトラヒックモデルを示す図である。
【図１９】ＦＴＰのトラヒックモデルを示す図である。
【図２０】基地局の動作を示すフローチャートである。
【図２１】比較対象基地局の動作を示す図である。
【図２２】比較対象基地局での通信端末に対する使用下り無線リソースの割り当て例を示す図である。
【図２３】基地局での通信端末に対する使用下り無線リソースの割り当て例を示す図である。
【図２４】基地局での通信端末に対する使用下り無線リソースの割り当て例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は本実施の形態に係る無線通信システム１００の構成を示す図である。無線通信システム１００は、例えば、複信方式としてＴＤＤ（Time Division Duplexing）方式が採用されたＬＴＥ（Long Term Evolution）であって、複数の基地局１を備えている。ＬＴＥは、「Ｅ−ＵＴＲＡ」とも呼ばれている。
【００２０】
各基地局１は、複数の通信端末２と通信を行う。ＬＴＥでは、下り通信ではＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式が使用され、上り通信ではＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access）方式が使用される。基地局１と通信端末２との通信には、互いに直交する複数のサブキャリアが合成されたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号が使用される。
【００２１】
図１に示されるように、各基地局１のサービスエリア１０は、周辺基地局１のサービスエリア１０と部分的に重なっている。図１では、４つの基地局１だけしか示されていないため、１つの基地局１に対して周辺基地局１が２つあるいは３つだけしか存在していないが、実際には、１つの基地局１に対して例えば６つの周辺基地局１が存在することがある。
【００２２】
複数の基地局１は、図示しないネットワークに接続されており、当該ネットワークを通じて互いに通信可能となっている。また、ネットワークには図示しないサーバ装置等の上位装置が接続されており、各基地局１は、ネットワークを通じて上位装置と通信可能となっている。
【００２３】
図２は各基地局１の構成を示す図である。基地局１は、時間軸と周波数軸とからなる２次元で特定される無線リソースを複数の通信端末２のそれぞれに個別に割り当てることによって、当該複数の通信端末２と同時に通信することが可能となっている。基地局１は、送受信アンテナとしてアレイアンテナを有し、アダプティブアレイアンテナ方式を用いてアレイアンテナの指向性を制御することが可能である。
【００２４】
図２に示されるように、基地局１は、無線処理部１１と、当該無線処理部１１を制御する制御部１２とを備えている。無線処理部１１は、複数のアンテナ１１０ａから成るアレイアンテナ１１０を有している。無線処理部１１は、アレイアンテナ１１０で受信される複数の受信信号のそれぞれに対して増幅処理、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換処理等を行って、ベースバンドの複数の受信信号を生成して出力する。
【００２５】
また、無線処理部１１は、制御部１２で生成されるベースバンドの複数の送信信号のそれぞれに対して、Ｄ／Ａ変換処理、アップコンバート及び増幅処理等を行って、搬送帯域の複数の送信信号を生成する。そして、無線処理部１１は、生成した搬送帯域の複数の送信信号を、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａにそれぞれ入力する。これにより、各アンテナ１１０ａから送信信号が無線送信される。
【００２６】
制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）及びメモリなどで構成されている。制御部１２では、ＣＰＵ及びＤＳＰがメモリ内の各種プログラムを実行することによって、送信信号生成部１２０、受信データ取得部１２１、無線リソース割り当て部１２２、送信ウェイト処理部１２３、受信ウェイト処理部１２４、送信能力判定部１２５及びグループ分け処理部１２６などの機能ブロックが形成される。
【００２７】
送信信号生成部１２０は、通信端末２に送信する送信データを生成する。送信データには制御データ及びユーザデータが含まれる。そして、送信信号生成部１２０は、生成した送信データを含むベースバンドの送信信号を生成する。この送信信号は、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａの数だけ生成される。
【００２８】
送信ウェイト処理部１２３は、送信信号生成部１２０で生成された複数の送信信号に対して、アレイアンテナ１１０での送信指向性を制御するための複数の送信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、送信ウェイト処理部１２３は、複数の送信ウェイトがそれぞれ設定された複数の送信信号に対して逆離散フーリエ変換（IDFT：Inverse Discrete Fourier Transform）等を行った後に、当該複数の送信信号を無線処理部１１に出力する。
【００２９】
受信ウェイト処理部１２４は、無線処理部１１から入力される複数の受信信号に対して、離散フーリエ変換（DFT：Discrete Fourier Transform）を行った後に、アレイアンテナ１１０での受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、受信ウェイト処理部１２４は、複数の受信ウェイトがそれぞれ設定された複数の受信信号を合成して新たな受信信号（以後、「合成受信信号」と呼ぶ）を生成する。
【００３０】
受信データ取得部１２１は、受信ウェイト処理部１２４で生成された合成受信信号に対して、逆離散フーリエ変換や復調処理等を行って、当該合成受信信号に含まれる制御データ及びユーザデータを取得する。
【００３１】
本実施の形態に係る基地局１では、無線処理部１１、送信ウェイト処理部１２３及び受信ウェイト処理部１２４によって、アレイアンテナ１１０の指向性を適応的に制御しながら複数の通信端末２と通信を行う通信部１３が構成されている。通信部１３は、通信端末２と通信する際に、アレイアンテナ１１０の受信指向性及び送信指向性のそれぞれを制御する。具体的には、通信部１３は、受信ウェイト処理部１２４において、受信信号に乗算する受信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での受信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。また、通信部１３は、送信ウェイト処理部１２３において、送信信号に乗算する送信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での送信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。送信ウェイトは受信ウェイトから求めることができ、受信ウェイトは通信端末２からの既知信号に基づいて求めることができる。
【００３２】
無線リソース割り当て部１２２は、データの下り通信を行う通信端末２を決定するとともに、当該通信端末２に対して、当該通信端末２とのデータの下り通信で使用する下り無線リソース（以後、「使用下り無線リソース」と呼ぶ）を割り当てる。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた使用下り無線リソースに基づいて、当該通信端末２に送信すべきデータを含む送信信号を生成するとともに、当該使用下り無線リソースに基づいたタイミングで当該送信信号を送信ウェイト処理部１２３に入力する。これにより、通信端末２に送信すべきデータを含む送信信号が、当該通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースを用いて通信部１３から送信される。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた使用下り無線リソースを当該通信端末２に通知するための制御データを含む送信信号を生成して出力する。これにより、通信端末２は、自装置宛てのデータの送信で使用される使用下り無線リソースを知ることができ、基地局１からの自装置宛てのデータを適切に受信することができる。
【００３３】
また無線リソース割り当て部１２２は、データの上り通信を行う通信端末２を決定するとともに、当該通信端末２に対して、当該通信端末２とのデータの上り通信で使用する上り無線リソース（以後、「使用上り無線リソース」と呼ぶ）を割り当てる。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた使用上り無線リソースを当該通信端末２に通知するための制御データを含む送信信号を生成して出力する。これにより、通信端末２は、基地局１へのデータの送信に使用する使用上り無線リソースを知ることができ、当該使用上り無線リソースを用いて基地局１にデータを無線送信する。
【００３４】
さらに無線リソース割り当て部１２２は、通信端末２が、既知信号である後述のサウンディング基準信号（ＳＲＳ）を送信する際に使用する上り無線リソース（以後、「使用ＳＲＳ用上り無線リソース」と呼ぶ）を当該通信端末２に対して割り当てる。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に対して割り当てた使用ＳＲＳ用上り無線リソースを当該通信端末２に通知するための制御データを含む送信信号を生成して出力する。これにより、当該通信端末２は、基地局１へのＳＲＳの送信に使用する使用ＳＲＳ用上り無線リソースを知ることができ、当該使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いて基地局１にＳＲＳを無線送信する。
【００３５】
送信能力判定部１２５は、基地局１に接続された各通信端末２、つまり通信部１３が通信する各通信端末２について、当該通信端末２の送信能力が高いか否かを判定する。送信能力判定部１２５は、例えば、通信端末２の送信能力が高いか否かについて、無線処理部１１から出力される、当該通信端末２からの受信信号に基づいて判定する。具体的には、送信能力判定部１２５は、通信端末２からの受信信号の信号レベルがしきい値よりも大きい場合には、当該通信端末２の送信能力が高いと判定する。一方で、送信能力判定部１２５は、通信端末２からの受信信号の信号レベルがしきい値以下の場合には、当該通信端末２の送信能力が低いと判定する。
【００３６】
グループ分け処理部１２６は、通信部１３が通信する複数の通信端末２を、通信端末２が実行しているアプリケーションに応じたＱｏＳ（Quality of Service）に基づいて、第１端末グループと、第２端末グループとに区分する。グループ分け処理部１２６は、受信データ取得部１２１で取得される、通信端末２からの制御データに基づいて、当該通信端末２が実行しているアプリケーションに応じたＱｏＳを特定する。そして、グループ分け処理部１２６は、特定したＱｏＳがしきい値よりも高い場合には、当該通信端末２を第１端末グループに振り分け、特定したＱｏＳがしきい値以下の場合には、当該通信端末２を第２端末グループに振り分ける。
【００３７】
さらにグループ分け処理部１２６は、送信能力判定部１２５での判定結果に基づいて、第２端末グループの複数の通信端末２を、送信能力が高い送信能力高端末グループと、送信能力が低い送信能力低端末グループとに区分する。グループ分け処理部１２６は、第２端末グループの通信端末２について、送信能力判定部１２５において送信能力が高いと判定されると、当該通信端末２を送信能力高端末グループに振り分け、送信能力判定部１２５において送信能力が低いと判定されると、当該通信端末２を送信能力低端末グループに振り分ける。
【００３８】
無線リソース割り当て部１２２では、通信端末２が属する端末グループが考慮されて、当該通信端末２に対して使用ＳＲＳ用上り無線リソースを割り当てられる。なお、通信端末２に対する使用ＳＲＳ用上り無線リソースの割り当て方法について後で詳細に説明する。
【００３９】
＜ＴＤＤフレームの構成＞
次に基地局１と通信端末２との間で使用されるＴＤＤフレーム３００について説明する。ＴＤＤフレーム３００は、時間軸と周波数軸とからなる２次元で特定される。基地局１は、ＴＤＤフレーム３００から、各通信端末２に対して割り当てる使用上り無線リソース、使用下り無線リソース及び使用ＳＲＳ用上り無線リソースを決定する。
【００４０】
図３はＴＤＤフレーム３００の構成を示す図である。図３に示されるように、ＴＤＤフレーム３００は、２つのハーフフレーム３０１で構成されている。各ハーフフレーム３０１は、５個のサブフレーム３０２で構成されている。つまり、ＴＤＤフレーム３００は１０個のサブフレーム３０２で構成されている。サブフレーム３０２の時間長は１ｍｓである。以後、ＴＤＤフレーム３００を構成する１０個のサブフレーム３０２を、先頭から順に第０〜第９サブフレーム３０２とそれぞれ呼ぶことがある。
【００４１】
各サブフレーム３０２は、時間方向に２つのスロット３０３を含んで構成されている。各スロット３０３は、７個のシンボル期間３０４で構成されている。したがって、各サブフレーム３０２は、時間方向に１４個のシンボル期間３０４を含んでいる。このシンボル期間３０４は、ＯＦＤＭＡ方式の下り通信では、ＯＦＤＭシンボルの１シンボル期間となり、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式の上り通信では、ＤＦＴＳ（Discrete Fourier Transform Spread）−ＯＦＤＭシンボルの１シンボル期間となる。
【００４２】
以上のように構成されるＴＤＤフレーム３００には、上り通信専用のサブフレーム３０２と下り通信専用のサブフレーム３０２とが含められる。以後、上り通信専用のサブフレーム３０２を「上りサブフレーム３０２」と呼び、下り通信専用のサブフレーム３０２を「下りサブフレーム３０２」と呼ぶ。通信端末２は、上りサブフレーム３０２で基地局１にデータを送信し、基地局１は、下りサブフレーム３０２で通信端末２にデータを送信する。
【００４３】
ＬＴＥでは、ＴＤＤフレーム３００において、周波数方向に１８０ｋＨｚの周波数帯域幅を含み、時間方向に７シンボル期間３０４（１スロット３０３）を含む領域（無線リソース）が「リソースブロック（ＲＢ）」と呼ばれている。リソースブロックには、１２個のサブキャリアが含まれる。無線リソース割り当て部１２２は、通信端末２に対して使用上り無線リソースを割り当てる場合、あるいは通信端末２に対して使用下り無線リソースを割り当てる場合には、時間方向においては連続する２つのリソースブロック単位、つまり１つのサブフレーム３０２単位で、周波数方向においては１つのリソースブロック単位で、当該通信端末２に対して使用上り無線リソースあるいは使用下り無線リソースを割り当てる。以後、説明の便宜上、「ＲＢ」と言えば、周波数方向と時間方向で特定される本来の意味のリソースブロックを示すのではなく、リソースブロックの周波数帯域だけを示すものとする。
【００４４】
また、ＬＴＥでは、ＴＤＤフレーム３００の構成については、上りサブフレーム３０２と下りサブフレーム３０２の組み合わせが異なる７種類の構成が規定されている。ＬＴＥでは、０番〜６番までのＴＤＤフレーム３００の構成が規定されている。
【００４５】
図４は、１番の構成を有するＴＤＤフレーム３００の構成を示す図である。図４では、「Ｄ」で示されるサブフレーム３０２は、下りサブフレーム３０２を意味し、「Ｕ」で示されるサブフレーム３０２は、上りサブフレーム３０２を意味している。また、「Ｓ」で示されるサブフレーム３０２は、無線通信システム１００において、下り通信から上り通信への切り替えが行われるサブフレーム３０２を意味している。このサブフレーム３０２を「スペシャルサブフレーム３０２」と呼ぶ。
【００４６】
図４に示されるように、１番の構成を有するＴＤＤフレーム３００では、第０，第４，第５及び第９サブフレーム３０２が下りサブフレーム３０２となっており、第２，第３，第７，第８サブフレーム３０２が上りサブフレーム３０２となっており、第１及び第６サブフレーム３０２がスペシャルサブフレーム３０２となっている。本実施の形態に係る無線通信システム１００では、例えば、１番の構成を有するＴＤＤフレーム３００が使用されるものとする。
【００４７】
図４に示されるように、スペシャルサブフレーム３０２は、時間方向に、下りパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）３５１と、ガードタイム（ＧＰ）３５０と、上りパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）３５２とを含んでいる。ガードタイム３５０は、下り通信から上り通信に切り替えるために必要な無信号期間であって、通信には使用されない。
【００４８】
ＬＴＥでは、下りパイロットタイムスロット３５１、ガードタイム３５０及び上りパイロットタイムスロット３５２の時間長の組み合わせについて、複数種類の組み合わせが規定されている。図４の例では、下りパイロットタイムスロット３５１の時間長は１１シンボル期間３０４に設定されており、上りパイロットタイムスロット３５２の時間長は２シンボル期間３０４に設定されている。
【００４９】
本実施の形態に係る無線通信システム１００では、下りサブフレーム３０２だけではなく、スペシャルサブフレーム３０２の下りパイロットタイムスロット３５１においても下り通信を行うことが可能である。また、本無線通信システム１００では、上りサブフレーム３０２だけではなく、スペシャルサブフレーム３０２の上りパイロットタイムスロット３５２においても上り通信を行うことが可能である。
【００５０】
本実施の形態では、基地局１は、下りパイロットタイムスロット３５１の各シンボル期間３０４においてデータを通信端末２に送信する。また、各通信端末２は、上りパイロットタイムスロット３５２の２つのシンボル期間３０４のうちのどちらか一方、あるいは両方においてＳＲＳと呼ばれる既知信号を送信する。ＳＲＳは、複数のサブキャリアを変調する複数の複素シンボルで構成されている。本実施の形態では、上りパイロットタイムスロット３５２において送信されるＳＲＳを、送信ウェイトを算出するために使用する。つまり、基地局１の通信部１３は、通信端末２が上りパイロットタイムスロット３５２で送信するＳＲＳに基づいてアレイアンテナ１１０の送信指向性の制御を行うことが可能となっている。以後、アレイアンテナ１１０の送信指向性の制御を「アレイ送信制御」と呼ぶ。
【００５１】
なお、ＳＲＳは、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４においても送信可能である。つまり、通信端末２は、上りサブフレーム３０２において、最後のシンボル期間３０４を除く各シンボル期間３０４ではデータを送信可能であり、最後のシンボル期間３０４ではＳＲＳを送信可能である。アレイ送信制御には、上りサブフレーム３０２の最後のシンボル期間３０４で送信されるＳＲＳを使用することも可能であるが、本実施の形態では、上りパイロットタイムスロット３５２で送信されるＳＲＳを使用するものとする。
【００５２】
以後、特に断らない限り、ＳＲＳと言えば、上りパイロットタイムスロット３５２を使用して送信されるＳＲＳを意味するものとする。また、通信端末２がＳＲＳを送信することが可能な上りパイロットタイムスロット３５２に含まれる前方のシンボル期間３０４及び後方のシンボル期間３０４を「第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａ」及び「第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂ」とそれぞれ呼ぶ。また、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａと第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂを特に区別する必要がない場合には、それぞれを「ＳＲＳ用上り通信期間」と呼ぶ。
【００５３】
ここで、スペシャルサブフレーム３０２の第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａの先頭から、その次のスペシャルサブフレーム３０２の第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａの先頭までの期間を「単位期間３６０」と呼ぶ。通信端末２に対する使用下り無線リソース等の無線リソースの割り当ては、この単位期間３６０が基準となる。本無線通信システム１００では、単位期間３６０が繰り返し現れることになる。
【００５４】
本実施の形態では、基地局１と通信する各通信端末２は、無線リソース割り当て部１２２による使用ＳＲＳ用上り無線リソースの割り当てによって、例えば、１つの単位期間３６０ごとに少なくとも１回ＳＲＳを送信する。つまり、基地局１と通信する各通信端末２は、各単位期間３６０において、当該単位期間３６０に含まれる第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａ及び第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂのうちのどちらか一方、あるいは両方においてＳＲＳを送信する。
【００５５】
＜ＳＲＳ送信可能帯域の周波数ホッピング＞
無線通信システム１００では、通信端末２がＳＲＳの送信に使用可能な周波数帯域４５０（以後、「ＳＲＳ送信可能帯域４５０」と呼ぶ）が、１つの単位期間３６０ごとに周波数ホッピングするようになっている。図５はＳＲＳ送信可能帯域４５０が周波数ホッピングする様子を示す図である。
【００５６】
図５に示されるように、ＳＲＳ送信可能帯域４５０は、１つの単位期間３６０ごとに、システム帯域４００において高周波側及び低周波側に交互に寄せて配置されるようになっている。したがって、各単位期間３６０においては、システム帯域４００における高周波側端部あるいは低周波側端部がＳＲＳの送信に使用することができない帯域となっている。以後、この帯域を「ＳＲＳ送信不可帯域４６０」と呼ぶ。各基地局１は、ＳＲＳ送信不可帯域４６０に含まれる周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースを使用ＳＲＳ用上り無線リソースとして通信端末２に割り当てることはできない。
【００５７】
なお、ＳＲＳ送信不可帯域４６０は各基地局１において同一である。したがって、各単位期間３６０において、ある基地局１が通信端末２に対してＳＲＳの送信用として割り当てることができないＳＲＳ送信不可帯域４６０と、その基地局１の周辺に位置する周辺基地局１が通信端末２に対してＳＲＳの送信用として割り当てることができないＳＲＳ送信不可帯域４６０とは一致している。
【００５８】
本実施の形態のように、システム帯域幅が１０ＭＨｚの場合には、システム帯域４００には、５０個のＲＢが含まれる。この場合、ＳＲＳ送信可能帯域４５０の帯域幅は、４０個のＲＢ分の周波数帯域幅となり、ＳＲＳ送信不可帯域の帯域幅は１０個のＲＢ分の周波数帯域幅となる。以後、ｘ個のＲＢ分の周波数帯域幅を「ｘＲＢ」と呼ぶ。
【００５９】
＜ＳＲＳの構成＞
本実施の形態に係る無線通信システム１００では、“transmissionComb”と呼ばれるパラメータｋTCで識別される２種類のＳＲＳが規定されている。各通信端末２は、この２種類のＳＲＳのうちのどちらか一方のＳＲＳを、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａ及び第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂの少なくとも一方で送信する。
【００６０】
パラメータｋTCは“０”あるいは“１”の値をとることが可能である。パラメータｋTC＝０で特定されるＳＲＳ（以後、「ＳＲＳ０」と呼ぶ）の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ０は、周波数方向において、連続的に配置されているのではなく、櫛歯状に配置されている。言い換えれば、ＳＲＳ０のキャリア周波数は周波数方向において櫛歯状に配置されている。同様にして、パラメータｋTC＝１で特定されるＳＲＳ（以後、「ＳＲＳ１」と呼ぶ）の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ１は、周波数方向において櫛歯状に配置されている。そして、ＳＲＳ０とＳＲＳ１とが同じ周波数帯域で送信される場合には、当該ＳＲＳ０の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ０と、当該ＳＲＳ１の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ１は、周波数方向において交互に配置される。したがって、ＳＲＳ０のキャリア周波数とＳＲＳ１のキャリア周波数とは周波数方向において互いに重なることはない。
【００６１】
図６は、ある周波数帯域４７０において、ＳＲＳ０とＳＲＳ１との両方が送信される様子を示している。図６に示されるように、ＳＲＳ０の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ０は、周波数方向において、１サブキャリア置きに配置されている。同様に、ＳＲＳ１の送信に使用される複数のサブキャリアＳＣ１は、周波数方向において、１サブキャリア置きに配置されている。そして、同じ周波数帯域４７０に含まれる、複数のサブキャリアＳＣ０と複数のサブキャリアＳＣ１とは、周波数方向において交互に配置されている。
【００６２】
このように、１つの通信端末２がＳＲＳの送信に使用する複数のサブキャリアは周波数方向において櫛歯状に配置されていることから、当該通信端末２がＳＲＳの送信に使用する周波数帯域での複数のサブキャリアの半分がＳＲＳの送信に使用される。そして、同じ周波数帯域に含まれる、複数のサブキャリアＳＣ０と複数のサブキャリアＳＣ１とは交互に配置されることから、ＳＲＳ０を送信する通信端末２と、ＳＲＳ１を送信する通信端末２とは、同じＳＲＳ用上り通信期間において同じ周波数帯域を使用することができる。基地局１側から見れば、基地局１は、同じＳＲＳ用上り通信期間において同じ周波数帯域で送信されるＳＲＳ０及びＳＲＳ１を区別することができる。
【００６３】
さらに、本無線通信システム１００においては、ＳＲＳを構成する複数の複素シンボルから成る符号パターンが８種類規定されている。この８種類の符号パターンには、互いに直交する８種類の符号系列がそれぞれ採用されている。通信端末２は、８種類の符号パターンのいずれか一つをＳＲＳとして送信する。
【００６４】
ＳＲＳにおいては、互いに直交する８種類の符号系列が採用された８種類の符号パターンが規定されていることから、最大で８つの通信端末２が、同じＳＲＳ用上り通信期間において同じ周波数帯域を用いてＳＲＳ０を送信することが可能である。さらに、最大で８つの通信端末２が、同じＳＲＳ用上り通信期間において同じ周波数帯域を用いてＳＲＳ１を送信することが可能である。
【００６５】
このように、ＳＲＳ０及びＳＲＳ１のそれぞれは、同じ周波数帯域で多重することが可能であるが、本実施の形態では多重しないものとする。
【００６６】
以後、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａと、ＳＲＳ送信可能帯域４５０に含まれる、ＳＲＳ０の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ０とで特定される上り無線リソースを「第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ」と呼ぶ。また、第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂと、ＳＲＳ送信可能帯域４５０に含まれる、ＳＲＳ０の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ０とで特定される上り無線リソースを「第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ」と呼ぶ。また、第２ＳＲＳ用上り通信期間３７０ｂと、ＳＲＳ送信可能帯域４５０に含まれる、ＳＲＳ１の送信にすることが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ１とで特性される上り無線リソースを「第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃ」と呼ぶ。そして、第１ＳＲＳ用上り通信期間３７０ａと、ＳＲＳ送信可能帯域４５０に含まれる、ＳＲＳ１の送信に使用することが可能な櫛歯状の複数のサブキャリアＳＣ１とで特定される上り無線リソースを「第４ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｄ」と呼ぶ。
【００６７】
図７は、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ、第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃ及び第４ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｄを示す図である。図７に示されるように、同一の単位期間３６０に含まれる、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ、第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃ及び第４ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｄは、時間方向及び周波数方向の少なくとも一方で互いに異なっている。以後、これらの上り無線リソースを区別する必要がない場合には、それぞれを「ＳＲＳ用上り無線リソース」と呼ぶ。
【００６８】
＜ＳＲＳの送信周波数帯域の周波数ホッピング＞
本実施の形態に係る無線通信システム１００では、ＳＲＳの送信周波数帯域を、ＳＲＳ送信可能帯域４５０内において周波数ホッピングさせることができる。また、本無線通信システム１００では、ＳＲＳの送信周波数帯域幅は変更可能となっている。本無線通信システム１００では、ＳＲＳの送信周波数帯域幅として設定することが可能な帯域幅として、４０ＲＢ、２０ＲＢ及び４ＲＢの３種類の帯域幅が定められている。無線リソース割り当て部１２２は、この３種類の帯域幅のうち、２０ＲＢと、最小の帯域幅である４ＲＢとの２種類だけを使用する。
【００６９】
図８は、端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域４８０ａと端末番号２の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域４８０ｂとがＳＲＳ送信可能帯域４５０内で周波数ホッピングする様子の一例を示す図である。図８には連続する複数の単位期間３６０における各サブフレーム３０２が示されている。図８では横方向が時間方向を示し、縦方向が周波数方向を示している。また図８の一番左に示されている０〜４９の数字は、周波数方向に並ぶ５０個のＲＢの番号を示している。ＲＢの番号が大きいほど、当該ＲＢが大きくなっている。また図８に示される「ＳＰ」はスペシャルサブフレーム３０２を意味し、「Ｕｐ」は上りパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）３５２を意味し、「Ｄｗ」は下りパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）３５１を意味している。また、図８に示される「ＵＬ」及び「ＤＬ」は、上りサブフレーム３０２及び下りサブフレーム３０２をそれぞれ意味している。
【００７０】
図８の例では、端末番号１及び２の通信端末２のそれぞれは、各単位期間３６０において１回ＳＲＳを送信している。また、端末番号１及び２の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅のそれぞれは２０ＲＢに設定されている。図８の例では、端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域４８０ａと、端末番号２の通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域４８０ｂとは、１つの単位期間３６０ごとに、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において低周波側及び高周波側に交互に寄せて配置されている。
【００７１】
より詳細には、送信周波数帯域４８０ａは、ＳＲＳ送信可能帯域４５０が高周波側に寄せて配置されている単位期間３６０では、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において低周波側に寄せて配置され、ＳＲＳ送信可能帯域４５０が低周波側に寄せて配置されている単位期間３６０では、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において高周波側に寄せて配置されている。これにより、送信周波数帯域４８０ａは、システム帯域の中央部における３０ＲＢの周波数帯域（１０番〜３９番のＲＢ）内において周波数ホッピングする。したがって、システム帯域の低周波側の１０ＲＢの端部及び高周波側の１０ＲＢの端部のそれぞれでは、端末番号１の通信端末２からＳＲＳが送信されない。
【００７２】
これに対して、送信周波数帯域４８０ｂは、ＳＲＳ送信可能帯域４５０が高周波側に寄せて配置されている単位期間３６０では、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において高周波側に寄せて配置され、ＳＲＳ送信可能帯域４５０が低周波側に寄せて配置されている単位期間３６０では、ＳＲＳ送信可能帯域４５０において低周波側に寄せて配置されている。これにより、送信周波数帯域４８０ｂは、システム帯域の低周波側及び高周波側に交互に寄せて配置される。したがって、システム帯域の中央部の１０ＲＢの周波数帯域（２０番〜２９番のＲＢ）では、端末番号２の通信端末２からＳＲＳが送信されない。
【００７３】
本実施の形態に係る無線リソース割り当て部１２２は、基地局１が通信する各通信端末２についてのＳＲＳの送信態様を決定する。具体的には、無線リソース割り当て部１２２は、各通信端末２について、使用するＳＲＳ用上り通信期間、ＳＲＳパラメータｋTCの値、ＳＲＳの送信周波数帯域幅、ＳＲＳの送信周波数帯域の周波数ホッピングの態様などを決定する。これにより、基地局１が通信する各通信端末２に対して使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられる。
【００７４】
送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に対して割り当てた使用ＳＲＳ用上り無線リソースを当該通信端末２に通知するための制御データ、言い換えれば、無線リソース割り当て部１２２で決定された、当該通信端末２が送信するＳＲＳの送信態様を当該通信端末２に通知するための制御データ（以後、「ＳＲＳ制御データ」と呼ぶ）を含む送信信号を生成する。この送信信号は、下りサブフレーム３０２が使用されて通信部１３から当該通信端末２に送信される。これにより、各通信端末２にはＳＲＳ制御データが送信され、各通信端末２は、ＳＲＳを送信する際に使用する上り無線リソースを知ることができる。言い換えれば、各通信端末２は、自身が送信するＳＲＳの送信態様を知ることができる。各通信端末２は、基地局１から通知された使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する。
【００７５】
なお、ＳＲＳ制御データには、ＳＲＳの送信開始を指示するための送信開始データあるいはＳＲＳの送信停止を指示するための送信停止データも含められる。ＳＲＳを送信していない通信端末２が、送信開始データを含むＳＲＳ制御データを受信すると、当該ＳＲＳ制御データで通知される使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳの送信を開始する。また、ＳＲＳを送信している通信端末２が、送信停止データを含むＳＲＳ制御データを受信すると、ＳＲＳの送信を停止する。通信端末２がＳＲＳの送信に使用する上り無線リソースを変更する際には、新たな使用ＳＲＳ用上り無線リソースを通知するためのＳＲＳ制御データが当該通信端末２に通知される。ＳＲＳ制御データは、ＬＴＥでは、“RRCConnectionReconfiguration message”と呼ばれている。
【００７６】
＜ＳＲＳの送信を制御する際の通信システムの基本動作＞
次に、通信端末２が新たなＳＲＳ制御データを受信してから、当該通信端末２が新たなＳＲＳ制御信号に基づいてＳＲＳを送信するまでの無線通信システム１００の基本動作について説明する。図９は当該動作を示す図である。以後、説明の対象となる通信端末２を「対象通信端末２」と呼ぶことがある。
【００７７】
図９に示されるように、例えば、（Ｎ−２）番目のＴＤＤフレーム３００の末尾に位置する下りサブフレーム３０２において、基地局１から対象通信端末２に向けて新たなＳＲＳ制御信号が送信されると、その次の（Ｎ−１）番目のＴＤＤフレーム３００の先頭から８番目の上りサブフレーム３０２において、対象通信端末２は、新たなＳＲＳ制御信号を正常に受信した旨を通知するための応答信号を基地局１に送信する。この応答信号は“RRCConnectionReconfigurationComplete message”と呼ばれている。これにより、対象通信端末２では、使用ＳＲＳ用上り無線リソースが新たに設定される。
【００７８】
応答信号を送信した対象通信端末２は、次のＮ番目のＴＤＤフレーム３００以降において、単位期間３６０ごとに、（Ｎ−２）番目のＴＤＤフレーム３００で受信した新たなＳＲＳ制御信号によって通知された使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する。なお、対象通信端末２は、新たなＳＲＳ制御信号によって通知される使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信するまでは、その前に受信したＳＲＳ制御信号によって通知される使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することになる。
【００７９】
このように、基地局１が、あるＴＤＤフレーム３００において、対象通信端末２に対して新たなＳＲＳ制御信号を送信すると、そのＴＤＤフレーム３００の２つの後のＴＤＤフレーム３００以降において、対象通信端末２は、当該新たなＳＲＳ制御信号に基づいたＳＲＳの送信を行うようになる。したがって、基地局１が、対象通信端末２にＳＲＳの送信開始を指示する際、あるいは対象通信端末２にＳＲＳの送信態様の変更を指示する際には、対象通信端末２にＳＲＳ制御データを送信してから、そのＳＲＳ制御データに基づいて対象通信端末２から送信されるＳＲＳを受信するまでに、１０ｍｓ以上の時間がかかることになる。
【００８０】
＜アレイ送信制御について＞
本実施の形態に係るアレイ送信制御では、通信部１３が通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う際には、当該使用下り無線リソースの周波数帯域で当該通信端末２が送信するＳＲＳに基づいて送信ウェイトが求められる。
【００８１】
また、本実施の形態に係るアレイ送信制御では、ヌルステアリング及びビームフォーミングが同時に行われる。通信部１３では、例えば、ＲＬＳ（Recursive Least-Squares）アルゴリズム等の逐次更新アルゴリズムを用いて受信ウェイトを複数回更新し、更新終了後の受信ウェイトに基づいて送信ウェイトを求めることによって、ヌルステアリングとビームフォーミングの両方を同時に行う。
【００８２】
また、本実施の形態に係るアレイ送信制御では、送信ウェイトが、例えば、１つのＲＢごとに求められる。例えば、通信端末２に割り当てられた使用下り無線リソースの周波数帯域が４つのＲＢで構成されているとすると、当該通信端末２についてのアレイ送信制御では、当該４つのＲＢのそれぞれについて送信ウェイトが求められる。使用下り無線リソースの周波数帯域に含まれるある１つのＲＢを用いて通信端末２に送信される信号に対して適用する送信ウェイトは、当該１つのＲＢで当該通信端末２が送信するＳＲＳを構成する複数の複素シンボルに基づいて受信ウェイトが複数回更新されて、更新終了後の受信ウェイトに基づいて送信ウェイトが求められる。
【００８３】
＜下り無線リソースとＳＲＳ用上り無線リソースとの対応付け＞
本実施の形態に係る無線通信システム１００では、下り無線リソースとＳＲＳ用上り無線リソースとに関して、ＳＲＳに基づいたヌルステアリング及びビームフォーミングのための対応付けが定められている。各基地局１が、この対応付けに基づいて、ＳＲＳを送信する通信端末２に対して使用下り無線リソースを割り当てるとともにアレイ送信制御を行うことによって、各基地局１はヌルステアリング及びビームフォーミングを適切に行うことが可能となる。以後、この対応付けを「アレイ制御用リソース対応付け」と呼ぶ。以下に、アレイ制御用リソース対応付けについて説明する。
【００８４】
なお、以後、単位期間３６０に含まれる２つの下りサブフレーム３０２について、先の下りサブフレーム３０２を「第１下りサブフレーム３０２ａ」と呼び、後の下りサブフレーム３０２を「第２下りサブフレーム３０２ｂ」と呼ぶ。また、単位期間３６０に含まれる、スペシャルサブフレーム３０２における下りパイロットタイムスロット３５１を含む部分については、下りサブフレーム３０２ではないが、便宜上、「第３下りサブフレーム３０２ｃ」と呼ぶ。以後、下りサブフレーム３０２には、この第３下りサブフレーム３０２ｃも含まれるものとする。また、説明の対象の単位期間３６０を「対象単位期間３６０」と呼ぶ。
【００８５】
図１０は、対象単位期間３６０での下り無線リソースとＳＲＳ用上り無線リソースとの対応付けを説明するための図である。以下の説明は各単位期間３６０について言えることである。
【００８６】
本実施の形態では、対象単位期間３６０の第１下りサブフレーム３０２ａのうち、ＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソース６００ａに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０の第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。つまり、対象単位期間３６０での下り無線リソース６００ａに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０での第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおいて、当該下り無線リソースの周波数帯域と同じ周波数帯域を有する上り無線リソースと対応付けられる。
【００８７】
また、対象単位期間３６０の第２下りサブフレーム３０２ｂのうち、ＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソース６００ｂに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０の第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。
【００８８】
そして、対象単位期間３６０の第３下りサブフレーム３０２ｃのうち、ＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソース６００ｃに含まれる下り無線リソースは、対象単位期間３６０の第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃにおける、当該下り無線リソースの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソースと対応付けられる。
【００８９】
各基地局１では、このようなアレイ制御用リソース対応付けに基づいて、通信端末２に対して使用下り無線リソースが割り当てられるとともにアレイ送信制御が行われる。
【００９０】
具体的には、無線リソース割り当て部１２２は、対象単位期間３６０の下り無線リソースから対象通信端末２に対して使用下り無線リソースを割り当てる際には、対象通信端末２が当該使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信しているような当該使用下り無線リソース（以後、「ＳＲＳ対応使用下り無線リソース」と呼ぶ）だけをできる限り割り当てるようにする。言い換えれば、無線リソース割り当て部１２２は、対象単位期間３６０の下り無線リソースから対象通信端末２に対して使用下り無線リソースを割り当てる際には、対象単位期間３６０において対象通信端末２がＳＲＳの送信に使用する上り無線リソースに対応付けられた下り無線リソースを使用下り無線リソースとしてできる限り割り当てるようにする。
【００９１】
ただし、対象単位期間３６０において対象通信端末２と下り通信を行う際に、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースだけでは足り無い場合には、無線リソース割り当て部１２２は、対象通信端末２に対して、それに対応付けられた上り無線リソースを用いて対象通信端末２がＳＲＳを送信していないような使用下り無線リソースあるいはＳＲＳ送信不可帯域４６０の少なくとも一部を周波数方向に含む使用下り無線リソース（以後、両方の当該使用下り無線リソースを総称して「ＳＲＳ非対応使用下り無線リソース」と呼ぶ）を対象単位期間３６０の下り無線リソースから割り当てることがある。言い換えれば、無線リソース割り当て部１２２は、対象単位期間３６０において対象通信端末２がＳＲＳの送信に使用する上り無線リソースに対応付けられていない下り無線リソースを使用下り無線リソースとして割り当てることがある。
【００９２】
このように、本実施の形態では、無線リソース割り当て部１２２は、通信端末２に対して、原則、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースだけを割り当てるようになっており、例外的に、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースも割り当てることがある。
【００９３】
また、各基地局１では、通信部１３は、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に割り当てられたＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２と下り通信を行う場合には、当該ＳＲＳ対応使用下り無線リソースに対応付けられた上り無線リソースを用いて対象通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。
【００９４】
一方で、各基地局１では、通信部１３は、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に割り当てられたＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２と下り通信を行う場合に、当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域を用いて対象通信端末２がＳＲＳを送信しているときには、当該ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。また、各基地局１では、通信部１３は、無線リソース割り当て部１２２において対象通信端末２に割り当てられたＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いて対象通信端末２と下り通信を行う場合に、当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域を用いて対象通信端末２がＳＲＳを送信していないときには、アレイ送信制御を行わない。つまり、このときには、通信部１３はオムニ送信を行う。
【００９５】
上述のように、ＳＲＳの送信周波数帯域は、ＳＲＳ送信可能帯域４５０内において周波数ホッピングすることから（図８参照）、対象通信端末２に対して、対象単位期間３６０の下り無線リソースからＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを割り当てる場合に、対象通信端末２は、対象単位期間３６０の前において、当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域を用いてＳＲＳを送信していることがある。このような場合には、通信部１３は当該ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。
【００９６】
なお、基地局１に接続された通信端末２であって、それに転送するデータが発生していない、あるいは転送するデータがあっても空きの下り無線リソースが無い等の理由で、使用下り無線リソースが割り当てられない通信端末２に対しては、第４ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｄから使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられる。つまり、基地局１と下り通信を行わない通信端末２は、第４ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｄに含まれる上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する。
【００９７】
図１１は、対象単位期間３６０での端末番号１〜１８の通信端末２に対する使用下り無線リソースの割り当て例を示す図である。図１１の例では、端末番号１〜１５の通信端末２のそれぞれに対して使用下り無線リソースだけが割り当てられている。
【００９８】
具体的には、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａに含まれる、２０ＲＢの使用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する端末番号１及び２の通信端末２のそれぞれに対しては、第１下りサブフレーム３０２ａに含まれる使用下り無線リソースが割り当てられている。
【００９９】
第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａに含まれる、２０ＲＢの使用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する端末番号３の通信端末２に対しては、第２下りサブフレーム３０２ｂに含まれる使用下り無線リソースが割り当てられている。
【０１００】
第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａに含まれる、４ＲＢの使用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する端末番号４〜８の通信端末２のそれぞれに対しては、第２下りサブフレーム３０２ｂに含まれる使用下り無線リソースが割り当てられている。
【０１０１】
第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂに含まれる、４ＲＢの使用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する端末番号９〜１５の通信端末２のそれぞれに対しては、第３下りサブフレーム３０２ｂに含まれる使用下り無線リソースが割り当てられている。
【０１０２】
また、使用下り無線リソースが割り当てられない端末番号１６〜１８のそれぞれに対しては、第４ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｄに含まれる使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられている。
【０１０３】
本無線通信システム１００では、各基地局１が通信端末２との下り通信にＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いることによって、各基地局１は適切にビームフォーミング及びヌルステアリングを行うことができる。以下にこの点について説明する。
【０１０４】
図１２，１３は、基地局１ａとその周辺に位置する基地局１ｂがＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いることによって、基地局１ａ，１ｂのそれぞれにおいてビームフォーミング及びヌルステアリングが適切に行われる点を説明するための図である。図１２には、対象単位期間３６０における、基地局１ａ，１ｂでのＳＲＳ対応使用下り無線リソースの割り当て例が示されている。また図１３には、対象単位期間３６０における、基地局１ａ，１ｂでの送信指向性に関するビーム及びヌルが示されている。
【０１０５】
図１２，１３の例では、対象単位期間３６０において、基地局１ａは、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａを用いて端末番号１の通信端末２と下り通信を行っており、基地局１ｂは、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａと同じＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂを用いて端末番号５０の通信端末２と下り通信を行っている。したがって、基地局１ａが端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際に、その周辺に位置する基地局１ｂと下り通信する端末番号５０の通信端末２に対して干渉を与える可能性がある。同様に、基地局１ｂが端末番号５０の通信端末２と下り通信を行う際に、その周辺に位置する基地局１ａが下り通信する端末番号１の通信端末２に対して干渉を与える可能性がある。
【０１０６】
また図１２，１３の例では、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａは、第１下りサブフレーム３０２ａにおける、対象単位期間３６０でのＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソース６００ａから、端末番号１の通信端末２に対して割り当てられている。同様に、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂは、第１下りサブフレーム３０２ａにおける、対象単位期間３６０でのＳＲＳ送信可能帯域４５０を周波数方向に含む下り無線リソース６００ａから、端末番号５０の通信端末２に対して割り当てられている。
【０１０７】
基地局１ａはＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａを用いて下り通信を行う際には、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａに対応付けられた上り無線リソース、つまり、対象単位期間３６０での第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおける、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソース６６０ａを用いて端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。また、基地局１ｂはＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂを用いて下り通信を行う際には、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂに対応付けられた上り無線リソース、つまり、対象単位期間３６０での第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａにおける、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂの周波数帯域を周波数方向に含む上り無線リソース６６０ｂを用いて端末番号５０の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。
【０１０８】
このように、基地局１ａは、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａを用いて端末番号１の通信端末２と下り通信を行う際には、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａの周波数帯域と一致する周波数帯域で端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行っている。したがって、図１３に示されるように、基地局１ａでの送信指向性に関するビーム７００ａは、通信対象の端末番号１の通信端末２に対して向くようになる。よって、基地局１ａでは適切にビームフォーミングが行われる。
【０１０９】
同様に、基地局１ｂは、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂを用いて端末番号５０の通信端末２と下り通信を行う際には、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂの周波数帯域と一致する周波数帯域で端末番号５０の通信端末２が送信するＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行っている。したがって、基地局１ｂでの送信指向性に関するビーム７００ｂは、通信対象の端末番号５０の通信端末２に対して向くようになる。よって、基地局１ｂでは適切にビームフォーミングが行われる。
【０１１０】
また、本例のように、基地局１ａと、その周辺に位置する基地局１ｂとが、同じＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う際には、基地局１ａがアレイ送信制御を行う際に使用するＳＲＳの送信に使用される上り無線リソース６６０ａと、基地局１ｂがアレイ送信制御を行う際に使用するＳＲＳの送信に使用される上り無線リソース６６０ｂとは一致するようになる。したがって、基地局１ａが端末番号１の通信端末２から上り無線リソース６６０ａで受信するＳＲＳには、基地局１ｂが通信する端末番号５０の通信端末２が送信するＳＲＳが干渉波成分として含まれるようになる。よって、基地局１ａが、上り無線リソース６６０ａにおいて端末番号１の通信端末２から受信するＳＲＳに基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ａを用いて端末番号１の通信端末２に送信する送信信号に設定すると、図１３に示されるように、基地局１ａでの送信指向性に関するヌル７０１ａは、干渉を与えたくない、基地局１ｂと通信する端末番号５０の通信端末２に対して向くようになる。よって、基地局１ａでは適切にヌルステアリングが行われる。
【０１１１】
基地局１ｂ側から見れば、基地局１ｂが端末番号５０の通信端末２から上り無線リソース６６０ｂで受信するＳＲＳには、基地局１ａが通信する端末番号１の通信端末２が送信するＳＲＳが干渉波成分として含まれるようになる。よって、基地局１ｂが、上り無線リソース６６０ｂにおいて端末番号５０の通信端末２から受信するＳＲＳに基づいて送信ウェイトを算出し、当該送信ウェイトを、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース６５０ｂを用いて端末番号５０の通信端末２に送信する送信信号に設定すると、図１３に示されるように、基地局１ｂでの送信指向性に関するヌル７０１ｂは、干渉を与えたくない、基地局１ａと通信する端末番号１の通信端末２に対して向くようになる。よって、基地局１ｂでは適切にヌルステアリングが行われる。
【０１１２】
このように、基地局１とその周辺に位置する周辺基地局１とが、同じＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いて下り通信を行う場合に、当該基地局１及び当該周辺基地局１のそれぞれにおいて適切にビームフォーミング及びヌルステアリングが行われるようになる。
【０１１３】
これに対して、基地局１が通信端末２との下り通信にＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いる場合には、ビームフォーミングは適切に行われることはあっても、ヌルステアリングを適切に行うことができない。
【０１１４】
基地局１が通信端末２との下り通信にＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いる場合であって、当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域と同じ周波数帯域で当該通信端末２がＳＲＳを送信している場合には、基地局１は当該ＳＲＳに基づいてアレイ送信制御を行う。したがって、この場合には、基地局１のアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビームは当該通信端末２に向くようになって、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースを用いる場合と同様にビームフォーミングを適切に行うことができる。
【０１１５】
一方で、基地局１とその周辺に位置する周辺基地局１とが同じ使用下り無線リソースを用いて下り通信する場合であって、基地局１ではＳＲＳ非対応使用下り無線リソースが使用されるとともに、当該ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの周波数帯域と同じ周波数帯域において基地局１での通信対象の通信端末２がＳＲＳを送信し、周辺基地局１ではＳＲＳ対応使用下り無線リソースが使用される場合には、上述の説明から理解できるように、基地局１がアレイ送信制御に使用するＳＲＳと、周辺基地局１がアレイ送信制御に使用するＳＲＳとは、互いに異なった上り無線リソースを用いて送信されることになる。よって、基地局１がアレイ送信制御に使用するＳＲＳには、周辺基地局１が通信する通信端末２からのＳＲＳは干渉波成分として含まれず、周辺基地局１がアレイ送信制御に使用するＳＲＳには、基地局１が通信する通信端末２からのＳＲＳは干渉波成分として含まれないことになる。したがって、基地局１はアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルを、周辺基地局１が通信する通信端末２に向けることはできず、周辺基地局１はアレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルを、基地局１が通信する通信端末２に向けることはできない。その結果、基地局１及び周辺基地局１のそれぞれにおいて適切にヌルステアリングを行うことができなくなる。
【０１１６】
このように、基地局１が通信端末２との下り通信にＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを用いる場合には、ヌルステアリングを適切に行うことができないことから、上述のように、各基地局１では、通信端末２に対してできる限りＳＲＳ対応使用下り無線リソースを割り当てるようにしている。
【０１１７】
＜通信端末のグループ分けについて＞
本実施の形態では、ＱｏＳが高いアプリケーションは、発生する転送データ量が小さく（低トラヒック）、かつ転送データの許容遅延時間が小さく、かつ転送データの許容誤り率が大きいアプリケーションとなっている。一方で、ＱｏＳが低いアプリケーションは、発生する転送データ量が大きく（高トラヒック）、かつ転送データの許容遅延時間が大きく、かつ転送データの許容誤り率が小さいアプリケーションとなっている。
【０１１８】
図１４は、アプリケーションでの転送データの許容遅延時間及び許容誤り率を示す図である。図１５〜１９は、アプリケーションについてのトラフィックモデルを示している。トラフィックモデルは、アプリケーションで発生する転送データ量の時間変化を示している。図１５〜１９では、横軸に時間が、縦軸に転送データ量が示されている。
【０１１９】
本実施の形態では、ＱｏＳが高いアプリケーション（ＱｏＳが高い通信サービス）として、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）が利用されるアプリケーション（以後、単に「ＶｏＩＰ」と呼ぶことがある）、リアルタイムゲームのアプリケーション（以後、「Ｇａｍｅ」と呼ぶことがある）、リアルタイムビデオのアプリケーション（以後、「Ｖｉｄｅｏ」と呼ぶことがある）が存在する。
【０１２０】
一方で、ＱｏＳが低いアプリケーション（ＱｏＳが低い通信サービス）として、ＨＴＴＰ（Hyper Text Transfer Protocol）が利用されるアプリケーション（以後、単に「ＨＴＴＰ」と呼ぶことがある）及びＦＴＰ（File Transfer Protocol）が利用されるアプリケーション（以後、単に「ＦＴＰ」と呼ぶことがある）がある。
【０１２１】
図１５〜１９には、ＶｏＩＰ、Ｇａｍｅ、Ｖｉｄｅｏ、ＨＴＴＰ及びＦＴＰのトラヒックモデルがそれぞれ示されている。
【０１２２】
図１４に示されるように、ＱｏＳが高いアプリケーションであるＶｏＩＰでは、許容遅延時間が例えば１００ｍｓとなっており、許容誤り率が例えば１０-2となっている。また、Ｇａｍｅでは、許容遅延時間が例えば５０ｍｓとなっており、許容データ誤り率が例えば１０-3となっている。そして、Ｖｉｄｅｏでは、許容遅延時間が例えば１５０ｍｓとなっており、許容データ誤り率が例えば１０-3となっている。
【０１２３】
一方で、ＱｏＳが低いアプリケーションであるＨＴＴＰ及びＦＴＰのそれぞれでは、許容遅延時間が例えば３００ｍｓとなっており、許容データ誤り率が例えば１０-6となっている。
【０１２４】
また図１５に示されるように、ＱｏＳが高いアプリケーションであるＶｏＩＰでは、例えば、２０ｍｓ程度に１回、４０バイト程度のデータのデータ転送が発生する。また図１６に示されるように、Ｇａｍｅでは、例えば、５８ｍｓ程度に１回、１４０バイト程度のデータのデータ転送が発生する。そして、図１７に示されるように、Ｖｉｄｅｏでは、例えば、１２．５ｍｓ程度に１回、５０バイト程度のデータのデータ転送が発生する。
【０１２５】
一方で、ＱｏＳが低いアプリケーションであるＨＴＴＰでは、図１８に示されるように、例えば、３０秒程度に１回、５５キロバイト程度のデータのデータ転送が発生する。また図１９に示されるように、ＦＴＰでは、例えば、３分程度に１回、２メガバイト程度のデータのデータ転送が発生する。
【０１２６】
このように、ＶｏＩＰ、Ｇａｍｅ及びＶｉｄｅｏなどのＱｏＳが高いアプリケーションでは、発生する転送データ量が小さく、かつ転送データの許容遅延時間が小さく、かつ転送データの許容誤り率が大きくなっており、ＨＴＴＰ及びＦＴＰなどのＱｏＳが低いアプリケーションでは、発生する転送データ量が大きく、かつ転送データの許容遅延時間が大きく、かつ転送データの許容誤り率が小さくなっている。
【０１２７】
グループ分け処理部１２６は、通信端末２が実行するアプリケーションに応じたＱｏＳがしきい値よりも高い場合には、当該通信端末２は、発生する転送データ量が小さく、かつ転送データの許容遅延時間が小さく、かつ転送データの許容誤り率が大きいアプリケーションを実行していると判定して、当該通信端末２を第１端末グループに振り分ける。そして、通信端末２が実行するアプリケーションに応じたＱｏＳがしきい値以下の場合には、当該通信端末２は、発生する転送データ量が大きく、かつ転送データの許容遅延時間が大きく、かつ転送データの許容誤り率が小さいアプリケーションを実行していると判定して、当該通信端末２を第２端末グループに振り分ける。つまり、グループ分け処理部１２６は、通信部１３が通信する複数の通信端末２（基地局１に接続されている複数の通信端末２）を、発生する転送データ量が小さく、かつ転送データの許容遅延時間が小さく、かつ転送データの許容誤り率が大きいアプリケーションを実行する第１端末グループと、発生する転送データ量が大きく、かつ転送データの許容遅延時間が大きく、かつ転送データの許容誤り率が小さいアプリケーションを実行する第２端末グループとに区分している。第１端末グループには、ＶｏＩＰが利用されるアプリケーションを実行する通信端末２、リアルタイムゲームのアプリケーションを実行する通信端末２及びリアルタイムビデオのアプリケーションを実行する通信端末２が含まれ、第２端末グループには、ＨＴＴＰが利用されるアプリケーションを実行する通信端末２及びＦＴＰが利用されるアプリケーションを実行する通信端末２が含まれる。
【０１２８】
以後、発生する転送データ量が小さく、かつ転送データの許容遅延時間が小さく、かつ転送データの許容誤り率が大きいアプリケーションを「第１アプリケーション」と呼ぶことがある。また、発生する転送データ量が大きく、かつ転送データの許容遅延時間が大きく、かつ転送データの許容誤り率が小さいアプリケーションを「第２アプリケーション」と呼ぶことがある。
【０１２９】
＜使用ＳＲＳ用上り無線リソースの割り当て方法の詳細＞
本実施の形態では、無線リソース割り当て部１２２は、使用下り無線リソースを割り当てる第１端末グループの通信端末２に対して、第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃから、使用ＳＲＳ用上り無線リソースを割り当てる。そして、無線リソース割り当て部１２２は、使用下り無線リソースを割り当てる第１端末グループの通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅を４ＲＢに設定する。以後、特に断らない限り、「第１端末グループの通信端末２」と言えば、使用下り無線リソースを割り当てる第１端末グループの通信端末２を意味し、使用下り無線リソースを割り当てない第１端末グループの通信端末２は含まないものとする。
【０１３０】
一方で、無線リソース割り当て部１２２は、使用下り無線リソースを割り当てる第２端末グループの通信端末２に対して、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ及び第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂから成る上り無線リソースから、使用ＳＲＳ用上り無線リソースを割り当てる。
【０１３１】
具体的には、無線リソース割り当て部１２２は、使用下り無線リソースを割り当てる第２端末グループの通信端末２のうち、送信能力低端末グループの通信端末２に対しては、４０ＲＢの周波数帯域幅を有する第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂのうちの２０ＲＢ分の上り無線リソースから使用ＳＲＳ用上り無線リソースを割り当てる。以後、当該２０ＲＢ分の上り無線リソースを「送信能力低端末用上り無線リソース」と呼ぶ。そして、無線リソース割り当て部１２２は、使用下り無線リソースを割り当てる第２端末グループの通信端末２のうち、送信能力高端末グループの通信端末２に対しては、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａと、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂのうち送信能力低端末用上り無線リソース以外の部分とから成る上り無線リソースから、使用ＳＲＳ用上り無線リソースを割り当てる。以後、第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａと、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂのうち送信能力低端末用上り無線リソース以外の部分とから成る上り無線リソースを「送信能力高端末用上り無線リソース」と呼ぶ。
【０１３２】
また無線リソース割り当て部１２２は、使用下り無線リソースを割り当てる第２端末グループの通信端末２のうち、送信能力高端末グループの通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅を２０ＲＢに設定し、送信能力低端末グループの通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅を４ＲＢに設定する。以後、特に断らない限り、「第２端末グループの通信端末２」と言えば、使用下り無線リソースを割り当てる第２端末グループの通信端末２を意味し、使用下り無線リソースを割り当てない第２端末グループの通信端末２は含まないものとする。
【０１３３】
ここで、ＳＲＳの送信周波数帯域幅が大きくなるほど、通信端末２が当該ＳＲＳを送信する際に必要な送信電力が大きくなる。したがって、送信能力が低い通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅を２０ＲＢに設定すると、当該通信端末２は、ＳＲＳを適切に送信できない可能性がある。つまり、当該通信端末２が送信するＳＲＳを基地局１が適切に受信できない可能性がある。
【０１３４】
そこで、本実施の形態では、送信能力が低い通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅を、無線通信システム１００において設定可能な３種類の帯域幅のうちの最小の帯域幅、つまり４ＲＢに設定することによって、当該通信端末２から送信されるＳＲＳを基地局１が適切に受信できるようにしている。
【０１３５】
また無線リソース割り当て部１２２は、使用下り無線リソースを割り当てない通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅を４ＲＢに設定する。
【０１３６】
以後、第１端末グループの通信端末２がＳＲＳの送信に使用する上り無線リソース、つまり第３ＳＲＳ用上り無線リソースを「第１端末用上り無線リソース」と呼び、第２端末グループの通信端末２がＳＲＳの送信に使用する上り無線リソース、つまり第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ及び第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂから成る上り無線リソースを「第２端末用上り無線リソース」と呼ぶことがある。第２端末用上り無線リソースは、送信能力低端末用上り無線リソースと送信能力高端末用上り無線リソースとで構成されている。
【０１３７】
上述の図１１の例では、端末番号１〜８の通信端末２が、第２端末グループの通信端末２である。そして、端末番号１〜８の通信端末２のうち、端末番号１〜３の通信端末２が送信能力高端末グループの通信端末であって、端末番号４〜８の通信端末２が送信能力低端末グループの通信端末である。また、端末番号９〜１５の通信端末２が、第１端末グループの通信端末２である。なお、第４ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｄから使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられている端末番号１６〜１８の通信端末２に対しては、使用下り無線リソースは割り当てられない。
【０１３８】
以上のように、第１端末グループの通信端末２についてのＳＲＳの送信周波数帯域幅が４ＲＢに設定され、第１端末グループの通信端末２に対しては、４０ＲＢの周波数帯域幅を有する第１端末用上り無線リソース（第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃ）から使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられることから、第１端末用上り無線リソースを用いて、最大で１０台分の通信端末２についてのＳＲＳを送信することが可能である。つまり、第１端末用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することが可能な通信端末２の台数が１０台となる。
【０１３９】
これに対して、第２端末用上り無線リソースについては、当該第２端末用上り無線リソースを用いて、最大で８台分の通信端末２についてのＳＲＳを送信することが可能である。第２端末用上り無線リソースのうち送信能力高端末用上り無線リソースは、４０ＲＢの周波数帯域幅を有する第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａと、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂのうち２０ＲＢの周波数帯域幅を有する上り無線リソースとから構成されており、第２端末グループの通信端末２のうち送信能力高端末グループの通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅は２０ＲＢに設定されることから、送信能力高端末用上り無線リソースを用いて、最大で３台分の通信端末２（図１１の例では、端末番号１〜３の通信端末２）についてのＳＲＳを送信することが可能である。そして、第２端末用上り無線リソースのうち送信能力低端末用上り無線リソースは、第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂのうち２０ＲＢの周波数帯域幅を有する上り無線リソースで構成されており、第２端末グループの通信端末２のうち送信能力低端末グループの通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅は４ＲＢに設定されることから、送信能力低端末用上り無線リソースを用いて、最大で５台分の通信端末２（図１１の例では、端末番号４〜８の通信端末２）についてのＳＲＳを送信することが可能である。よって、第２端末用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することが可能な通信端末２の台数は８台となる。
【０１４０】
次に基地局１に接続する通信端末２に対して使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられる際の当該基地局１の一連の動作について説明する。図２０は当該動作を示すフローチャートである。図２０に示される一連の処理は、基地局１と接続する新たな通信端末２が発生するたびに行われるとともに、基地局１と接続されなくなった通信端末２が発生するたびに行われる。
【０１４１】
図２０に示されるように、ステップｓ１において、グループ分け処理部１２６は、基地局１と接続する複数の通信端末２を、上述のようにして、それぞれのＱｏＳに基づいて、第１端末グループと第２端末グループとに区分する。
【０１４２】
次にステップｓ２において、無線リソース割り当て部１２２は、第１端末グループの各通信端末２について、転送データの発生の有無、プロポーショナルフェアネス（ＰＦ）及びＱｏＳ等に基づいて、使用下り無線リソースの割り当て優先度（以後、「下り割り当て優先度」と呼ぶことがある）を決定する。そして、無線リソース割り当て部１２２は、第１端末グループの各通信端末２についての下り割り当て優先度に基づいて、使用下り無線リソースを割り当てる第１端末グループの通信端末２、つまり下り通信を行う第１端末グループの通信端末２を決定する。
【０１４３】
次にステップｓ３において、無線リソース割り当て部１２２は、使用下り無線リソースが割り当てられる第１端末グループの各通信端末２に対して、第１端末用上り無線リソース（第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃ）から、４ＲＢの周波数帯域幅を有する使用ＳＲＳ用上り無線リソースを割り当てる。ここで、第１端末用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することが可能な通信端末２の台数は１０台であることから、使用下り無線リソースが割り当てられる第１端末グループの通信端末２の台数は１０台以下となる。
【０１４４】
次にステップｓ４において、グループ分け処理部１２６は、第２端末グループの複数の通信端末２を、上述のようにして、送信能力高端末グループと送信能力低端末グループとに区分する。
【０１４５】
次にステップｓ５において、無線リソース割り当て部１２２は、送信能力高端末グループの各通信端末２について、転送データの発生の有無、プロポーショナルフェアネス（ＰＦ）及びＱｏＳ等に基づいて下り割り当て優先度を決定する。そして、無線リソース割り当て部１２２は、送信能力高端末グループの各通信端末２についての下り割り当て優先度に基づいて、使用下り無線リソースを割り当てる送信能力高端末グループの通信端末２を決定する。同様にして、無線リソース割り当て部１２２は、送信能力低端末グループの各通信端末２について、転送データの発生の有無、プロポーショナルフェアネス（ＰＦ）及びＱｏＳ等に基づいて下り割り当て優先度を決定する。そして、無線リソース割り当て部１２２は、送信能力低端末グループの各通信端末２についての下り割り当て優先度に基づいて、使用下り無線リソースを割り当てる送信能力低端末グループの通信端末２を決定する。
【０１４６】
次にステップｓ６において、無線リソース割り当て部１２２は、使用下り無線リソースを割り当てる送信能力高端末グループの各通信端末２に対して、送信能力高端末用上り無線リソースから、２０ＲＢの周波数帯域幅を有する使用ＳＲＳ用上り無線リソースを割り当てる。ここで、送信能力高端末用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することが可能な通信端末２の台数は３台であることから、使用下り無線リソースが割り当てられる送信能力高端末グループの通信端末２の台数は３台以下となる。
【０１４７】
次にステップｓ７において、無線リソース割り当て部１２２は、使用下り無線リソースを割り当てる送信能力低端末グループの各通信端末２に対して、送信能力低端末用上り無線リソースから、４ＲＢの周波数帯域幅を有する使用ＳＲＳ用上り無線リソースを割り当てる。送信能力低端末用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することが可能な通信端末２の台数は５台であることから、使用下り無線リソースが割り当てられる送信能力低端末グループの通信端末２の台数は５台以下となる。
【０１４８】
次にステップｓ８において、無線リソース割り当て部１２２は、使用下り無線リソースを割り当てない各通信端末２に対して、第４ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｄから、４ＲＢの周波数帯域幅を有する使用ＳＲＳ用上り無線リソースを割り当てる。
【０１４９】
以上のようにして、基地局１では、自身に接続する各通信端末２に対して使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられる。
【０１５０】
なお、基地局１では、第１端末グループの各通信端末２についての下り割り当て優先度が更新されるようになっている。そして、基地局１では、更新された下り割り当て優先度に基づいて、使用下り無線リソースを割り当てる第１端末グループの通信端末２が決定し直される。そして、基地局１では、決定し直された、使用下り無線リソースを割り当てる第１端末グループの通信端末２に対して、使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられる。このような処理が基地局１では定期的に行われる。送信能力高端末グループの通信端末２及び送信能力低端末グループの通信端末２についても同様である。
【０１５１】
以上のように、本実施の形態では、ＶｏＩＰ、Ｇａｍｅ及びＶｉｄｅｏのように、転送データの許容遅延時間が小さいアプリケーションを実行する第１端末グループの通信端末２が使用する第１端末用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することが可能な通信端末２の台数（１０台）は、ＨＴＴＰ及びＦＴＰのように、転送データの許容遅延時間が大きいアプリケーションを実行する第２端末グループの通信端末２が使用する第２端末用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することが可能な通信端末２の台数（８台）よりも多くなっている。このため、転送データの許容遅延時間が小さいアプリケーションを実行する通信端末２に関して、より多くの台数の通信端末２にＳＲＳを送信させることができる。よって、転送データの許容遅延時間が小さいアプリケーションを実行する通信端末２が多い場合であっても、ＳＲＳを送信させる通信端末２を入れ替える必要はなく、この入れ替えに基づくデータの転送遅延の発生を抑制することができる。したがって、転送データの許容遅延時間が小さいアプリケーションを実行する通信端末２へのデータ転送の遅延を小さくすることができる。その結果、基地局１では、通信端末２が実行するアプリケーションにおいて要求される転送データの許容遅延時間を容易に満たすことができ、基地局１の性能が向上する。以下に、この点について詳細に説明する。
【０１５２】
図２１は、本実施の形態とは異なり、基地局１が第１端末グループの通信端末２に対して２０ＲＢの周波数帯域幅を有する使用ＳＲＳ用上り無線リソースを第１端末用上り無線リソースから割り当てる場合の当該基地局１の動作を示す図である。以後、当該基地局１を「比較対象基地局１」と呼ぶ。図２１の例では、比較対象基地局１に対して、第１端末グループの端末番号９〜１１の通信端末２が接続されている。
【０１５３】
比較対象基地局１では、第１端末グループの通信端末２に対して２０ＲＢの周波数帯域幅を有する使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられるため、第１端末用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することが可能な通信端末２の台数は２台となっており、第２端末用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することが可能な通信端末２の台数（８台）よりも少なくなっている。
【０１５４】
ここで、比較対象基地局１が、第１端末用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信する端末番号９，１０の通信端末２と下り通信を行い、端末番号１１の通信端末２と下り通信を行っていない場合において、（Ｎ−２）番目のＴＤＤフレーム３００の第９サブフレーム３０２（斜線で示されたサブフレーム３０２）において、端末番号１１の通信端末２への転送データが発生し、端末番号１１の通信端末２の下り割り当て優先度が、端末番号９の通信端末２の下り割り当て優先度よりも低いものの、端末番号１０の通信端末２の下り割り当て優先度よりも高くなった場合を考える。
【０１５５】
この場合には、端末番号９，１１の通信端末２に対して使用下り無線リソースが割り当てられ、端末番号１０の通信端末２に対しては使用下り無線リソースが割り当てられなくなる。したがって、端末番号９，１１の通信端末２に対して、第１端末用上り無縁リソースから使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられ、端末番号１０の通信端末２に対して、第４ＳＲＳ用上り無縁リソース５００ｄから使用ＳＲＳ用上り無線リソースが割り当てられるようになる。
【０１５６】
比較対象基地局１は、図２１に示されるように、（Ｎ−２）番目のＴＤＤフレーム３００の第９サブフレーム３０２において、端末番号９，１１の通信端末２に対して割り当てた使用ＳＲＳ用上り無線リソースと、端末番号１０の通信端末２に対して割り当てた使用ＳＲＳ用上り無線リソースとを通知するためのＳＲＳ制御データを送信する。そうすると、端末番号９〜１１の通信端末２のそれぞれは、（Ｎ−１）番目のＴＤＤフレーム３００の第７サブフレーム３０２において応答信号を送信する。その後、端末番号９〜１１の通信端末２のそれぞれは、Ｎ番目のＴＤＤフレーム３００の第１サブフレーム３０２において、比較対象基地局１から割り当てられた使用ＳＲＳ用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信するようになる。そうすると、比較対象基地局１は、Ｎ番目のＴＤＤフレーム３００の第６サブフレーム３０２において、（Ｎ−２）番目のＴＤＤフレーム３００の第９サブフレームにおいて転送データが発生した端末番号１１の通信端末２と下り通信を開始する。
【０１５７】
このように、比較対象基地局１では、第１端末用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することが可能な通信端末２の台数は２台となっていることから、図２１の例のように、比較対象基地局１に接続されている第１端末グループの通信端末２が３台以上となると、３台目以降の第１端末グループの通信端末２にＳＲＳを送信させる場合には、ＳＲＳを送信する通信端末２を入れ替える必要がある。上述のように、ＳＲＳを送信する通信端末２の入れ替え（図２１の例では、端末番号１０の通信端末２と端末番号１１の通信端末２との入れ替え）は、ＳＲＳ制御データの送信から１０ｍｓ以上も後に完了することから、すぐに行うことができない。したがって、使用下り無線リソースが割り当てられていない第１端末グループの通信端末２への転送データが発生してすぐにＳＲＳ制御データが送信されたとしても、当該通信端末２に対してデータ送信されるのは１０ｍｓ以上も後であり（図２１の例ではＮ番目のＴＤＤフレーム３００の第６サブフレーム３０２）、当該通信端末２へのデータ転送に遅延が生じる。第１端末グループの通信端末２は、転送データの許容遅延時間が小さいアプリケーションを実行していることから、当該通信端末２へのデータ転送が遅延すると、当該通信端末２が実行するアプリケーションに要求されている許容遅延時間を満たすことが困難となる。つまり、比較対象基地局１では、第１端末グループの通信端末２の台数が多くなると、ＳＲＳを送信させる通信端末２の入れ替えが発生しやすくなり、この入れ替えに基づくデータの転送遅延のために、第１端末グループの通信端末２が実行するアプリケーションにおいて要求されている転送データの許容遅延時間を満たすことが困難となる。その結果、基地局１の性能が低下する可能性がある。
【０１５８】
これに対して、本実施の形態に係る基地局１では、第１端末グループの通信端末２が使用する第１端末用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することが可能な通信端末２の台数が１０台と多くなっていることから、転送データの許容遅延時間が小さいアプリケーションを実行する第１端末グループの通信端末２に関して、より多くの台数の通信端末２にＳＲＳを送信させることができる。よって、転送データの許容遅延時間が小さいアプリケーションを実行する通信端末２が多い場合であっても、ＳＲＳを送信させる通信端末２を入れ替える可能性が低くなり、この入れ替えに基づくデータの転送遅延の発生を抑制することができる。したがって、転送データの許容遅延時間が小さいアプリケーションを実行する通信端末２へのデータ転送の遅延を小さくすることができる。その結果、基地局１では、通信端末２が実行するアプリケーションにおいて要求される転送データの許容遅延時間を容易に満たすことができ、基地局１の性能が向上する。
【０１５９】
なお、本実施の形態では、ＳＲＳを同じ周波数帯域で多重化しないようにしていたが、第１端末グループの複数の通信端末２が送信するＳＲＳについては同一周波数帯域で多重化しても良い。この場合には、第１端末グループの通信端末２が使用する第１端末用上り無線リソースを用いてＳＲＳを送信することが可能な通信端末２の台数が８０台（１０×８）とさらに多くなることから、ＳＲＳを送信させる通信端末２を入れ替える可能性をさらに低くすることができる。よって、基地局１では、通信端末２が実行するアプリケーションにおいて要求される転送データの許容遅延時間をさらに容易に満たすことができ、基地局１の性能がさらに向上する。
【０１６０】
また、本実施の形態に係る基地局１では、転送データ量が小さいアプリケーションを実行する第１端末グループの通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅（４ＲＢ）が、転送データ量が大きいアプリケーションを実行する第２端末グループの通信端末２のうち送信能力高端末グループの通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅（２０ＲＢ）よりも小さくなっている。したがって、転送データ量が小さいアプリケーションを実行する第１端末グループの通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域のうち、当該通信端末２へのデータ送信に使用されない周波数帯域を小さくすることができる。
【０１６１】
ここで、上述の図１５〜１７を用いて説明したように、ＶｏＩＰ、Ｇａｍｅ及びＶｉｄｅｏなどのアプリケーションでは、数十ｍｓ程度に１回、数十バイト〜数百バイトの転送データしか発生しない。このような転送データ量の小さいアプリケーションを実行する第１端末グループの通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅が、上述の図２１の例のように仮に２０ＲＢである場合には、当該通信端末２と基地局１との間の下り通信では、当該通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域の大部分が使用されなくなる。つまり、図２２に示されるように、第３下りサブフレーム３０２ｃにおいて、第１端末グループの通信端末２（図２２での端末番号９の通信端末２）が送信するＳＲＳの送信周波数帯域８００を周波数方向に含む下り無線リソース８１０のうちのごく僅かな部分しか、当該通信端末２に対して使用下り無線リソース８２０として割り当てられず、当該下り無線リソース８１０の大部分については当該通信端末２と基地局１との下り通信では使用されない。以後、第３下りサブフレーム３０２ｃにおいて、第１端末グループの通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域８００を周波数方向に含む下り無線リソース８１０のうち、当該通信端末２と基地局１との下り通信では使用されない部分を「下り通信未使用領域」と呼ぶことがある。
【０１６２】
このように、転送データ量の小さいアプリケーションを実行する第１端末グループの通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅が大きい場合には、当該通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域８００において当該通信端末２と基地局との間の下り通信で使用されない部分が大きくなる。つまり、第３下りサブフレーム３０２ｃにおいて、当該通信端末２が送信する送信周波数帯域８００を周波数方向に含む下り無線リソース８１０において下り通信未使用領域が大きくなる。この大きな下り通信未使用領域が他の通信端末２と基地局１との間の下り通信で使用されずに空きのままである場合には、基地局１の送信スループットが低下する。一方で、この大きな下り通信未使用領域が、他の通信端末２と基地局１との間の下り通信で使用される場合には、当該他の通信端末２に対して大きなＳＲＳ非対応使用下り無線リソースが割り当てられることになる。上述のように、通信端末２に対してＳＲＳ非対応使用下り無線リソースが割り当てられる際には、ヌルステアリングを適切に行うことができないことから、通信端末２に対して割り当てるＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの量が多い場合には、周辺に干渉を与えやすくなるとともに、周辺からの干渉を受けやすくなる。よって、基地局の性能が低下する。
【０１６３】
これに対して、本実施の形態では、転送データ量が小さいアプリケーションを実行する第１端末グループの通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域幅が小さくなっていることから、当該通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域のうち、当該通信端末２へのデータ送信に使用されない周波数帯域を小さくすることができる。つまり、第３下りサブフレーム３０２ｃにおいて、当該通信端末２が送信する送信周波数帯域８００を周波数方向に含む下り無線リソース８１０において下り通信未使用領域が小さくなる。したがって、下り通信未使用領域が他の通信端末２と基地局１との間の下り通信で使用されずに空きのままである場合であっても、基地局１の送信スループットの低下を抑制することができる。また、下り通信未使用領域が、他の通信端末２と基地局１との間の下り通信で使用される場合であっても、当該他の通信端末２に対して割り当てられるＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの量を少なくすることができる。よって、基地局１では、周辺に干渉を与えにくくなるとともに、周辺からの干渉を受けにくくなる。よって、基地局の性能が向上する。
【０１６４】
＜通信端末に対するＳＲＳ非対応使用下り無線リソースの割り当てについて＞
図２３は、対象単位期間３６０での端末番号１〜１４の通信端末２に対する使用下り無線リソースの割り当て例を示す図である。
【０１６５】
本実施の形態では、無線リソース割り当て部１２２は、転送データの許容誤り率が大きい第１端末グループの通信端末２に対しては、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースと、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースとを割り当てることがある。これに対して、無線リソース割り当て部１２２は、転送データの許容誤り率が小さい第２端末グループの通信端末２に対してはＳＲＳ対応使用下り無線リソースだけを割り当てる。
【０１６６】
図２３の例では、第２端末グループの端末番号１〜８の通信端末２のそれぞれに対しては、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースだけが割り当てられている。
【０１６７】
一方で、第１端末グループの端末番号９の通信端末２に対しては、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース９００ａだけではなく、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９００ｂが割り当てられている。また、第１端末グループの端末番号１４の通信端末２に対しては、ＳＲＳ対応使用下り無線リソース９１０ａだけではなく、ＳＲＳ送信不可帯域４６０を周波数方向に含むＳＲＳ非対応使用下り無線リソース９１０ｂが割り当てられている。第１端末グループの端末番号１０，１１，１２，１３の通信端末２のそれぞれに対しては、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースだけが割り当てられている。
【０１６８】
このように、本実施の形態では、転送データの許容誤り率が大きい第１端末グループの通信端末２に対しては、ＳＲＳ対応使用下り無線リソースと、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースとが割り当てられることがあり、転送データの許容誤り率が小さい第２端末グループの通信端末２に対してはＳＲＳ対応使用下り無線リソースだけが割り当てられる。
【０１６９】
ここで、通信端末２に対してＳＲＳ非対応使用下り無線リソースが割り当てられる際には、上述のように、当該通信端末２と基地局１との間の下り通信において、周辺からの干渉を受けやすくなる。したがって、当該通信端末２は基地局１からの転送データを受信しにくくなり、転送データの誤り率が大きくなる。本実施の形態では、転送データの許容誤り率が小さい第２端末グループの通信端末２に対してはＳＲＳ対応使用下り無線リソースだけが割り当てられることから、当該通信端末２での転送データの誤り率を小さくすることができ、当該通信端末２が実行するアプリケーションで要求される許容誤り率を満たしやすくなる。その結果、基地局の性能が向上する。
【０１７０】
一方で、第１端末グループの通信端末２に対しては、ＳＲＳ非対応使用下り無線リソースが割り当てられることがあるものの、第１端末グループの通信端末２は、転送データの許容誤り率が大きいアプリケーションを実行することから、当該通信端末２と基地局１との間の下り通信にＳＲＳ非対応使用下り無線リソースを使用することによって当該通信端末２での転送データの誤り率が多少大きくなっても、当該通信端末２が実行するアプリケーションで要求される許容誤り率を満たすことができる。よって、基地局１が、第１端末グループの通信端末２との下り通信のスループットを向上するために、当該通信端末２に対してＳＲＳ対応使用下り無線リソースとＳＲＳ非対応使用下り無線リソースとを割り当てたとしても、当該通信端末２が実行するアプリケーションで要求される許容誤り率を満たすことができる。その結果、基地局の性能が向上する。
【０１７１】
なお、第３下りサブフレーム３０２ｃにおいて、第１端末グループの通信端末２が送信するＳＲＳの送信周波数帯域８００を周波数方向に含む下り無線リソース８１０での下り通信未使用領域を、当該通信端末２とは異なる、第１端末グループの通信端末２に対してＳＲＳ非対応使用下り無線リソースとして割り当ててもよい。
【０１７２】
また、複数の通信端末２が送信するＳＲＳを同一周波数帯域で多重化した場合には、当該複数の通信端末２は周辺からの干渉を受けやすくなる。その結果、当該複数の通信端末２では転送データの誤り率が大きくなる。したがって、転送データの許容誤り率が小さいアプリケーションを実行する第２端末グループの複数の通信端末２からのＳＲＳについては同一周波数で多重化しないことが望ましい。以下に、複数の通信端末２が送信するＳＲＳを同一周波数帯域で多重化した場合に、当該複数の通信端末２が周辺からの干渉を受けやすくなる理由について説明する。
【０１７３】
図２４は通信端末２に対する使用下り無線リソースの割り当て例を示す図である。図２４の例では、第２端末グループの端末番号１〜３の通信端末２が送信するＳＲＳが多重されている。
【０１７４】
図２４に示されるように、対象単位期間３６０において、端末番号１〜３の通信端末２が送信するＳＲＳが多重されていたとしても、対象単位期間３６０の第１下りサブフレーム３０２ａにおいては、同じ周波数帯域を用いて端末番号１〜３の通信端末２のすべてに信号を送信することはできない。つまり、第１下りサブフレーム３０２ａにおいて、端末番号１〜３の通信端末２のすべてに信号を送信しようとしたとしても、端末番号１〜３の通信端末２への送信信号は、互いに異なった周波数帯域で送信されることになる。
【０１７５】
一方で、周辺基地局１においては、それと通信する第２端末グループの通信端末２、例えば端末番号５０の通信端末２が、基地局１と通信する端末番号１〜３の通信端末２がＳＲＳの送信に使用する上り無線リソースと同じ上り無線リソースを使用してＳＲＳを送信する際には、周辺基地局１は、端末番号５０の通信端末２からのＳＲＳを、端末番号１〜３の通信端末２が送信するＳＲＳの干渉を受けた状態で受信することになる。したがって、この場合には、周辺基地局１では、基地局１と通信する端末番号１〜３の通信端末２のすべてが、ヌルが向く対象となる。
【０１７６】
端末番号１〜３が送信するＳＲＳの送信周波数帯域に含まれる、ある特定の周波数帯域に注目した場合には、その注目周波数帯域では、基地局１からは、端末番号１〜３の通信端末２のいずれか一つの通信端末２だけに信号が送信される。したがって、周辺基地局１と通信する端末番号５０の通信端末２は、注目周波数帯域では、端末番号１〜３の通信端末２のいずれか一つの通信端末２からの信号しか受信しない。よって、注目周波数帯域においては、周辺基地局１が端末番号１〜３の通信端末２のすべてにヌルを向ける必要性に乏しい。それにもかかわらず、周辺基地局１では、基地局１と通信する端末番号１〜３の通信端末２のすべてが、ヌルが向く対象となる。
【０１７７】
ここで、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関するヌルステアリングにおいて、設定可能なヌルの数は、アレイアンテナ１１０を構成するアンテナ１１０ａの数に依存する。具体的には、アンテナの数をＭとすると、ヌルが設定できる最大数は（Ｍ−１）となる。したがって、基地局１において、ヌルが向く対象が多くなると、その対象のすべてにヌルを向けることができなくなる。
【０１７８】
上述のように、端末番号１〜３の通信端末２が送信するＳＲＳが多重されると、周辺基地局１においては、端末番号１〜３の通信端末２のうちヌルを向ける必要がある通信端末２は１台であるにもかかわらず、端末番号１〜３の通信端末２のすべてがヌルが向く対象となる。したがって、周辺基地局１において、他にヌルが向く対象が存在すれば、端末番号１〜３の通信端末２のうちヌルを向ける必要がある通信端末２に対してヌルが向かない可能性が高くなる。よって、ＳＲＳが多重化された端末番号１〜３の通信端末２では、周辺から干渉を受けやすくなる。
【０１７９】
このように、複数の通信端末２が送信するＳＲＳを同一周波数帯域で多重化した場合には、当該複数の通信端末２は周辺からの干渉を受けやすくなることから、転送データの許容誤り率が小さいアプリケーションを実行する第２端末グループの複数の通信端末２からのＳＲＳについては同一周波数で多重化しないことが望ましい。
【０１８０】
以上の説明では、第１端末グループの通信端末２がＳＲＳの送信に使用する第１端末用上り無線リソースを第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃとし、第２端末グループの通信端末２がＳＲＳの送信に使用する第２端末用上り無線リソースを第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ及び第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂから成る上り無線リソースとしていたが、第１端末用上り無線リソースと第２端末用上り無線リソースの組み合わせは他の態様であっても良い。
【０１８１】
例えば、第１端末用上り無線リソースを第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ及び第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃから成る上り無線リソースとし、第２端末用上り無線リソースを第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａとしても良い。
【０１８２】
また、第１端末用上り無線リソースと第２端末用上り無線リソースの組み合わせの態様を変化させても良い。例えば、第１端末用上り無線リソースと第２端末用上り無線リソースの組み合わせの態様を、時間帯に応じて変化させても良い。
【０１８３】
具体的には、ある時間帯では、第１端末グループの通信端末２の数が少なく、第２端末グループの通信端末２の数が多い場合には、 その時間帯においては、第１端末用上り無線リソースを第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃとし、第２端末用上り無線リソースを第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａ及び第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂから成る上り無線リソースとする。また、別の時間帯において、第１端末グループの通信端末２の数が多く、第２端末グループの通信端末２の数が少ない場合には、 その時間帯においては、第１端末用上り無線リソースを第２ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｂ及び第３ＳＲＳ用上り無線リソース５００ｃから成る上り無線リソースとし、第２端末用上り無線リソースを第１ＳＲＳ用上り無線リソース５００ａとする。
【０１８４】
このように、第１端末用上り無線リソースと第２端末用上り無線リソースの組み合わせの態様を適宜変化させることによって、基地局１の性能がさらに向上する。
【０１８５】
また、上記の例では、本願発明をＬＴＥに適用する場合について説明したが、本願発明は他の無線通信システムにも適用することができる。
【符号の説明】
【０１８６】
１，１ａ，１ｂ  基地局
２  通信端末
１３  通信部
１１０ａ  アンテナ
１２２  無線リソース割り当て部
１２６  グループ分け処理部
【図１】
0005651092.tif 000002
【図２】
0005651092.tif 000003
【図３】
0005651092.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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