(57)【要約】  ビームフォーミングを使用して信号を送信する通信装置である基地局１は、１つ以上のデータを個別に符号化および変調してデータ信号を生成するとともに、データ信号の受信処理で使用される、データと同数の制御情報を個別に符号化および変調して制御信号を生成する変復調部１３と、データ信号および制御信号の受信処理における伝送路推定で使用される、送信先ごとに固有の参照信号を生成するＲＳ生成部１４と、データ信号をデータチャネルに配置し、制御信号および参照信号を、送信先が同じもの同士が同じ領域に存在するよう制御チャネルに配置して送信する送受信部１５と、を備えている。
2016129417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームフォーミングを使用して信号を送信する通信装置であって、
１つ以上のデータを個別に符号化および変調してデータ信号を生成するとともに、前記データ信号の受信処理で使用される、前記データと同数の制御情報を個別に符号化および変調して制御信号を生成する送信信号生成手段と、
前記データ信号および前記制御信号の受信処理における伝送路推定で使用される、送信先ごとに固有の参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記データ信号をデータチャネルに配置し、前記制御信号および前記参照信号を、送信先が同じもの同士が同じ領域に存在するよう制御チャネルに配置して送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記送信信号生成手段から出力される前記データ信号および前記制御信号をプリコーディングするプリコーディング手段、
をさらに備え、
前記送信手段は、前記プリコーディング手段でプリコーディングされた後のデータ信号および制御信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
ビームフォーミングを使用して信号を送信する通信装置であって、
１つ以上のデータを個別に符号化および変調してデータ信号を生成するとともに、前記データ信号の受信処理で使用される、前記データと同数の制御情報を個別に符号化および変調して制御信号を生成し、さらに、前記データ信号および前記制御信号の送信先を一意に示す、前記データと同数の送信先情報を符号化および変調して送信先情報信号を生成する送信信号生成手段と、
前記データ信号、前記制御信号および前記送信先情報信号の受信処理における伝送路推定で使用される、ビームごとに固有の参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記データ信号をデータチャネルに配置し、前記制御信号および前記参照信号を制御チャネルに配置し、前記送信先情報信号を受信側で既知の領域に配置して送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項４】
前記受信側で既知の領域は複数の第１の小領域により構成され、
前記複数の第１の小領域の各々は、前記制御チャネルにおける、前記制御チャネルが配置されうる複数の第２の小領域のいずれか一つと対応付けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
ビームフォーミングを使用して信号を送信する通信装置であって、
１つ以上のデータを個別に符号化および変調してデータ信号を生成するとともに、前記データ信号の受信処理で使用される、前記データと同数の制御情報を個別に符号化および変調して制御信号を生成する送信信号生成手段と、
前記データ信号および前記制御信号の受信処理における伝送路推定で使用される、ビームごとに固有の参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記データ信号をデータチャネルに配置し、前記制御信号を、制御チャネル内の受信側で既知の特定領域に配置するとともに、前記参照信号を前記制御チャネルに配置して送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項６】
特定の送信先に対する前記データ信号、前記制御信号および前記参照信号の送信で使用するビームを切り替える必要がある場合に、切り替える前のビームを使用した送信で前記制御信号が配置されていた制御チャネル内の領域と同じ領域に配置されて切り替え先のビームで送信されている他の制御信号が存在するか否かを確認し、他の制御信号が存在しない場合、前記制御信号をビームを切り替える前と同じ領域に配置して切り替え先のビームで送信することに決定し、他の制御信号が存在している場合、他の制御チャネルが存在している領域とは異なる領域に前記制御信号を配置して切り替え先のビームで送信することに決定し、決定結果を前記特定の送信先へ通知する制御信号配置決定手段、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
１つ以上のデータを個別に符号化および変調して生成されたデータ信号が配置されるデータチャネルと、前記データ信号の受信処理で使用される前記データと同数の制御情報を個別に符号化および変調して生成された制御信号および前記制御信号と同数の参照信号が配置される制御チャネルと、を含み、前記制御チャネルと前記参照信号は１対１で対応付けられ、かつ前記制御チャネル内に設けられている複数の固定領域のいずれか一つに配置されている信号を受信する通信装置であって、
前記データチャネルおよび前記制御チャネルを受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した前記制御チャネルに含まれている前記参照信号の中から、予め自装置に割り当てられている参照信号との相関が最も高い参照信号を検出する参照信号検出手段と、
前記参照信号検出手段が検出した参照信号と同じ前記固定領域に配置されている制御信号の復調および復号を行い、復号が成功した場合に、復元された制御情報を使用してデータ信号の復調および復号を行う復調手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項８】
１つ以上のデータを個別に符号化および変調して生成されたデータ信号が配置されるデータチャネルと、前記データ信号の受信処理で使用される前記データと同数の制御情報を個別に符号化および変調して生成された制御信号が配置される制御チャネルと、前記データ信号および前記制御信号の送信先を一意に示す、前記データと同数の送信先情報を符号化および変調して生成された送信先情報信号と、を含んだ信号を受信する通信装置であって、
前記データチャネル、前記制御チャネルおよび前記送信先情報信号を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した前記送信先情報信号の復調および復号を行って前記送信先情報を復元する送信先情報復元手段と、
前記送信先情報復元手段で復元された送信先情報の中に自装置を示しているものが存在する場合に、前記制御信号および前記データ信号の復調および復号を行う復調手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項９】
１つ以上のデータを個別に符号化および変調して生成されたデータ信号が配置されるデータチャネルと、前記データ信号の受信処理で使用される前記データと同数の制御情報を個別に符号化および変調して生成された制御信号が配置される制御チャネルと、を含んだ信号を受信する通信装置であって、
前記データチャネルおよび前記制御チャネルを受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した前記制御チャネルに含まれている制御信号のうち、当該制御信号の送信元の通信装置から予め通知されている前記制御チャネル内の特定領域に存在する制御信号の復調および復号を行い、復号が成功した場合に、復元された制御情報を使用してデータ信号の復調および復号を行う復調手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビームフォーミングを使用して信号を送受信する通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、世界で普及しつつあるＬＴＥ（Long  Term  Evolution）において、ＬＴＥを構成している基地局および端末は、ＰＤＣＣＨ（Physical  Dedicated  Control  Channel）およびＰＤＳＣＨ（Physical  Dedicated  Shared  Channel）を使用して通信を行う。ＰＤＳＣＨは、基地局から端末に向かう方向の回線である下り回線でデータを伝送するデータチャネルである。ＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨの復調および復号を行うために必要な各種情報を含んで構成されている制御情報を伝送する制御チャネルである。ＰＤＣＣＨで伝送される制御情報は、ＰＤＳＣＨの周波数上の存在位置、変調方式、空間多重数、などの情報を含んで構成されている。【０００３】
ＬＴＥで使用されているサブフレームは、周波数および時間軸上でのＰＤＣＣＨ領域およびＰＤＳＣＨ領域を含んで構成されている。ＰＤＣＣＨ領域は制御チャネルであるＰＤＣＣＨが割り当てられる領域、ＰＤＳＣＨ領域はデータチャネルであるＰＤＳＣＨが割り当てられる領域である。ある端末へ送信するＰＤＣＣＨおよびＰＤＳＣＨは、それぞれ、ＰＤＣＣＨ領域およびＰＤＳＣＨ領域の一部領域に割り当てられる。端末は、ＰＤＳＣＨを受信するために、まず、自局宛のＰＤＣＣＨを検出する。ＰＤＣＣＨの位置およびビットサイズは、端末毎に有限ではあるものの多数の候補がある。例えば、３ＧＰＰ  Ｒｅｌｅａｓｅ  ９規格では２２候補となっている。端末は、この複数の候補を自局ＩＤを用いて復調および復号し、復号結果に基づいて自局宛のＰＤＣＣＨを検出する。すなわち、復号が成功した場合に自局宛のＰＤＣＣＨであると判断する。ＰＤＣＣＨを検出した場合、ＰＤＳＣＨの復調および復号を行うための制御情報を得ることができ、得られた制御情報を基にＰＤＳＣＨの復調および復号を行う。なお、ＰＤＣＣＨの位置を固定せず、複数の配置候補を持たせることで、基地局が同時に複数端末にＰＤＣＣＨおよびＰＤＳＣＨを送信し、複数端末の組合せを自由に選択できるようにしている。また、ＰＤＣＣＨのビットサイズを複数存在させることで、基地局と端末の間の通信品質に合わせてＰＤＣＣＨの誤り訂正用の冗長ビット数を調整することが可能となり、有限なＰＤＣＣＨ領域を有効に使用することができる。【０００４】
ところで、基地局と端末が通信を行う際に、基地局が複数のアンテナを用いて通信対象の端末の方向のみにビームを形成するビームフォーミングを利用して信号を送る技術がある。この技術により、無線信号の飛ぶ方向が絞られるために、他の場所に存在する別の端末への干渉を防ぐ、あるいは干渉を低減できる。また、特定方向に信号を送信するため、送信する方向を限定せずに全ての方向に向けて信号を送信する場合と比較して送信電力を集中させることができ、１つの基地局でカバーできるエリアの拡大に繋げることができる。このビームフォーミング技術を、ＬＴＥおよびＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄに続く第５世代移動体通信システムで積極的に活用する気運が高まっている。ビームフォーミングを使用する場合、通信対象の端末が存在している方向にのみ無線信号が飛ぶ。そのため、例えば、１台の基地局が端末Ｔ１およびＴ２と通信する場合について考えると、端末Ｔ１と端末Ｔ２が基地局を基準に異なる方向に存在すれば、基地局は、同一の周波数／時間リソースを使った信号を端末Ｔ１および端末Ｔ２に向けて同時に送信でき、無線リソースの有効利用に繋がる。つまり、空間という軸を使って複数端末を多重する空間多重が可能である。【０００５】
ビームフォーミングを用いて基地局のサービスエリアをカバーする方法は大別して２つある。第１の方法は、方向が固定されたビームを複数並べることでサービスエリアをカバーする方法である。この場合、基地局は、端末の移動に合わせて固定ビームを切り替え、適切なビームを使用する。第２の方法は、ビーム方向が可変であり、通信する端末が存在する方向にビームを照射し、また端末の移動にビーム方向を追従させる方法である。【０００６】
ここで、上記第１の方法を適用し、ビームを切り替えていくシステムでは、ビーム切替制御で通信が途切れないように切り替えを迅速に行う必要がある。そのための一つの手段として、端末が常に複数のビームを受信することが考えられる。すなわち、端末は複数のビームを受信し、それぞれについてＬＴＥのＰＤＣＣＨ相当の制御チャネルを検出する。この場合、送信を行う基地局はビーム切替トリガが発生すると、瞬時にビームを切り替えることができる。しかし、端末が複数のビームの各々について制御チャネルの検出を行うことになると、制御チャネルの検出を試みる回数が増え、端末の処理量が増大する。なお、端末が信号を復調する場合、信号パターンがあらかじめ規定されている参照信号（Reference  Signal、以下ＲＳと呼ぶ）を用いる。すなわち、端末は、受信したＲＳの歪み具合により無線伝送路が信号にどのような影響を与えているかを推定し、その推定結果に基づいて、制御チャネルおよびデータチャネルの情報が載っている信号を復調する。上述した、端末が複数ビームを受信し制御チャネルを検出する動作においては、ビーム毎に規定したお互いに異なるＲＳを用いる。【０００７】
制御チャネルを検出する際の端末の処理量を低減する方法として、基地局が、制御チャネルを送信する際にはビームを使用せず、ＰＤＳＣＨ相当のデータチャネルを送信する際にのみビームを使用することが考えられる。しかし、第５世代移動通信システムでは周波数帯域幅がこれまでよりもさらに広帯域となり、同時にデータチャネルを送信する端末数が増えると考えられる。そのため、制御チャネル領域でビームによる空間多重を行わない場合、制御チャネルを送信するための領域が足りなくなる恐れがある。【０００８】
特許文献１においては、ＰＤＳＣＨ領域にＰＤＣＣＨ相当の制御チャネルであるＥ−ＰＤＣＣＨを配置し、このＥ−ＰＤＣＣＨの送信でビームを使用する発明が開示されている。この発明では、端末は、ＰＤＳＣＨ相当のデータチャネルであるＥ−ＰＤＳＣＨの復調および復号を行うために、先にＥ−ＰＤＣＣＨを受信する。しかし、Ｅ−ＰＤＣＣＨの送信でもビームが使用されているため、Ｅ−ＰＤＣＣＨを復調および復号するために、さらに先にＰＤＣＣＨを受信する。なお、このＰＤＣＣＨはビームが使用されていない。この方法の場合、Ｅ−ＰＤＳＣＨを復調および復号するための情報をＰＤＣＣＨとＥ−ＰＤＣＣＨに分けて送信し、かつ、Ｅ−ＰＤＣＣＨはビーム使用により空間多重が可能であるため、前述した制御チャネル領域を逼迫する問題を緩和できる。また、特許文献１には、ＰＤＣＣＨに載せていた制御情報を放送チャネルに載せて送信する方法も開示されている。また、特許文献１には、ＰＤＣＣＨおよび放送チャネルのいずれも用いることなく、空間多重されているＥ−ＰＤＣＣＨを特定する方法も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２０１３−５２７６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の発明においては、端末が、Ｅ−ＰＤＣＣＨおよびＰＤＣＣＨの２種類の制御情報搭載チャネルから、または、Ｅ−ＰＤＣＣＨおよび放送チャネルの２種類の制御情報搭載チャネルから制御情報を取得しなければならず、処理量が高くなるという問題がある。また、ＰＤＣＣＨおよび放送チャネルのいずれも用いることなく、空間多重されているＥ−ＰＤＣＣＨを特定する方法では、レイヤ毎にあらかじめ決められたＲＳを用いてＥ−ＰＤＣＣＨを特定する。具体的には、端末が、順番にＲＳを変えて受信処理を行い、ＳＮＲ（Signal  to  Noise  Ratio）が高く得られたＲＳに関連づけられているレイヤ、すなわちビームに自局宛Ｅ−ＰＤＣＣＨが載っている可能性が高いと判断して優先的にＥ−ＰＤＣＣＨの復調および復号処理を行っていく。しかし、この場合、ＲＳを変更しながら複数のレイヤについてＳＮＲ評価を行うため、処理量が増大する。また、Ｅ−ＰＤＣＣＨの復調および復号処理が必ずしも１回で終わることを保証するものではない。【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、受信側での制御チャネル検出にかかる処理量が増大するのを防止しつつ制御チャネル送信用の無線リソースの有効利用を実現する通信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ビームフォーミングを使用して信号を送信する通信装置であり、送信信号生成手段、参照信号生成手段および送信手段を備える。送信信号生成手段は、１つ以上のデータを個別に符号化および変調してデータ信号を生成するとともに、データ信号の受信処理で使用される、データと同数の制御情報を個別に符号化および変調して制御信号を生成する。参照信号生成手段は、データ信号および制御信号の受信処理における伝送路推定で使用される、送信先ごとに固有の参照信号を生成する。送信手段は、データ信号をデータチャネルに配置し、制御信号および参照信号を、送信先が同じもの同士が同じ領域に存在するよう制御チャネルに配置して送信する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、受信側での制御チャネル検出にかかる処理量が増大するのを防止しつつ制御チャネル送信用の無線リソースの有効利用を実現することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１にかかる通信装置が送信する制御チャネルの構成例を示す図
【図２】ＬＴＥで使用されているサブフレームの構成を示す図
【図３】実施の形態１にかかる通信装置が送信する制御チャネルの構成例を示す図
【図４】実施の形態１にかかる通信装置である基地局の構成例を示す図
【図５】実施の形態１にかかる端末の構成例を示す図
【図６】実施の形態１にかかる基地局が備える制御部の動作の一例を示すフローチャート
【図７】実施の形態１にかかる基地局が備えるＲＳ生成部の動作の一例を示すフローチャート
【図８】実施の形態１にかかる基地局が備える到来方向推定部の動作の一例を示すフローチャート
【図９】実施の形態１にかかる基地局が備える制御部、ＲＳ生成部および到来方向推定部を実現する処理回路の一例を示す図
【図１０】実施の形態１にかかる端末が備える制御部の動作の一例を示すフローチャート
【図１１】実施の形態１にかかる端末が備えるＲＳ検出部の動作の一例を示すフローチャート
【図１２】実施の形態２で想定するビーム間干渉の一例を示す図
【図１３】実施の形態２の基地局の構成例を示す図
【図１４】実施の形態２の端末の構成例を示す図
【図１５】実施の形態３で使用するサブフレームの構成例を示す図
【図１６】実施の形態３で使用する端末番号通知領域での端末番号配置の例を示す図
【図１７】実施の形態３の基地局の構成例を示す図
【図１８】実施の形態３の端末の構成例を示す図
【図１９】実施の形態３で使用する端末番号通知領域の例を示す図
【図２０】実施の形態４の基地局の構成例を示す図
【図２１】実施の形態４の端末の構成例を示す図
【図２２】実施の形態４の基地局がビーム切替発生時に実施する動作の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態にかかる通信装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。以下に説明する各実施の形態では、通信装置が無線通信システムの基地局または端末であるものとして説明を行う。
【００１６】
実施の形態１．
図１および図３は、実施の形態１にかかる通信装置が送信する制御チャネルの構成例を示す図である。以下、説明の便宜上、図１および図３に示した制御チャネルをＮ−ＰＤＣＣＨと記載する。
【００１７】
図１は、Ｎ−ＰＤＣＣＨ領域およびデータチャネルＰＤＳＣＨ領域の概要を示す図である。Ｎ−ＰＤＣＣＨ領域は制御チャネルであるＰＤＣＣＨを送信するために確保されている領域、ＰＤＳＣＨ領域はデータチャネルであるＰＤＳＣＨを送信するために確保されている領域である。図１では、システム周波数帯域において、Ｎ−ＰＤＣＣＨとＰＤＳＣＨとで領域を分けている。しかし、領域の分け方をこれに限定するものではない。例えば、図２に示したように、時間方向でＮ−ＰＤＣＣＨ領域とデータチャネルＰＤＳＣＨ領域とを分けてもよい。なお、図２に示したサブフレームは、ＬＴＥで使用されているサブフレームと同様の構成としたものである。
【００１８】
図３は、Ｎ−ＰＤＣＣＨがビームにより空間多重された場合の例を示している。図３に示した例は、複数の端末が制御チャネル領域であるＮ−ＰＤＣＣＨ領域を分け合って使用する構成となっている。すなわち、ビームＢ１のＮ−ＰＤＣＣＨ領域内では、端末Ｔ１から端末Ｔ４が領域を分け合って使用し、ビームＢ２のＮ−ＰＤＣＣＨ領域内では、端末Ｔ５から端末Ｔ８が領域を分け合って使用している。図３に示したように、本実施の形態では、Ｎ−ＰＤＣＣＨ領域を複数の小領域に分割して複数の端末で使用するようにしている。小領域は複数の最小リソース単位により構成される。図３の例では、４×１２＝４８個の最小リソース単位が各小領域を形成している。Ｎ−ＰＤＣＣＨ領域を複数の小領域に分割する位置、すなわち、Ｎ−ＰＤＣＣＨ領域内の分割された複数の小領域の境界は固定とする。各小領域には、ある端末に向けて送信する制御信号および参照信号が配置される。本実施の形態では、端末ごとに異なる参照信号を使用して通信を行うものとする。なお、図３では、１つのビームに割り当てる端末の台数を４としているが、割り当てる端末数を４に限定するものではない。また、ビームＢ１およびＢ２の２つを同時に使用するような記載としているが、同時に使用するビーム数をこれに限定するものではない。
【００１９】
図３に示した例において、例えば、端末Ｔ１および端末Ｔ５は、周波数および時間軸上では同一リソース、すなわち、周波数および時間で分けられた同じ小領域を使用しているが、各端末向けの参照信号として端末固有のＲＳを用いるため、端末Ｔ１と端末Ｔ５の間で異なるＲＳとなっている。また、周波数および時間軸からなる最小リソース単位（例えばＬＴＥではこれをリソースエレメントと呼んでいる）の粒度でＲＳの位置をずらしている。これは、ビームＢ１とビームＢ２の信号が重なる場合でも、ＲＳ同士は重ならないことを保証し、お互いの干渉量を低減することを狙ったものである。但し、端末の復調および復号能力次第で、ＲＳが重なっても復調および復号が可能であるならば、ＲＳの位置をずらす必要はない。端末固有ＲＳは、例えば、文献「３ＧＰＰ  ＴＳ３６．２１１  Ｖ９．１.０」の６．１０.３節（UE-specific  reference  signals）に記載の方法などで作成することができる。なお、端末ごとに異なるＲＳが生成できるのであればこの文献に記載された方法を用いなくてもよい。
【００２０】
図３に示した例においては、ビームＢ１およびＢ２の各々に端末を４台ずつ割り当てているが、各ビームに割り当てる端末の数は３台以下の場合もある。１つのビームに割り当てる端末が３台以下の場合、Ｎ−ＰＤＣＣＨ領域の各端末向けの小領域の数を減らすことができる。例えば割り当てる端末が３台の場合、図３のビームＢ１では端末Ｔ１向けから端末Ｔ３向けまでの小領域をＮ−ＰＤＣＣＨ領域とし、端末Ｔ４向けと記載している領域はＰＤＳＣＨ領域として使用してよい。このＮ−ＰＤＣＣＨ領域とＰＤＳＣＨ領域の境界は、Ｎ−ＰＤＣＣＨ領域の各端末向け小領域に存在する制御情報の中に入れておけばよい。なお、このようにシステムとして、１つのビームのＮ−ＰＤＣＣＨ領域に同時に入れることのできる最大の小領域の数（図３の例では４）よりも、実際に割り当てた端末の数が少ない場合（前記例では３）でも、それぞれの小領域のサイズ、それぞれの小領域におけるＲＳの配置は固定とする。一方、システムとして、１つのビームのＮ−ＰＤＣＣＨ領域に入れる小領域を固定数とする方法もある。この場合も、小領域の数のみならず、小領域のサイズ、ＲＳの配置も固定とする。また、割り当てる端末が３台以下の場合にどの領域を使用するかについては特に規定しない。例えば、ビームＢ１に２台の端末Ｘおよび端末Ｙを割り当てる場合、端末Ｔ１向けの領域に端末Ｘを割り当て、かつ端末Ｔ３向けの領域に端末Ｙを割り当てるようにしてもよいし、端末Ｔ３向けの領域に端末Ｘを割り当て、かつ端末Ｔ４向けの領域に端末Ｙを割り当てるようにしてもよい。これ以外の割り当て方であってももちろん構わない。なお、データチャネルを送信するためのＰＤＳＣＨ領域は、同じビームに同時に割り当てられる各端末へ送信するデータのデータ量などに基づいて、動的に各端末に配分される。
【００２１】
図４は、実施の形態１にかかる通信装置である基地局の構成例を示す図である。図５は、実施の形態１にかかる端末の構成例を示す図である。図４に示した構成の基地局１は、ビームフォーミングを使用して、図５に示した構成の端末２との間で信号を送受信する。基地局１は、２台以上の端末２と同時に通信することが可能である。また、基地局１は、同じ方向に複数の端末２が存在している場合、１つのビームを使用して複数の端末と通信することが可能である。
【００２２】
基地局１は、通信ネットワーク網との間で送受信するデータを一時的に保持しておくバッファ１１と、アンテナ部１６の制御などを行う制御部１２と、端末２に向けてデータを送信する際はデータおよびこれに付随する制御情報の符号化および変調を行い、端末２からデータを受信する際には受信信号の復調および復号を行う変復調部１３と、端末２に向けてデータを送信する際に、データ送信先の端末ごとに固有のＲＳを生成するＲＳ生成部１４と、端末２に向けてデータを送信する際は変復調部１３から出力された信号およびＲＳ生成部１４から出力されたＲＳをデジタルからアナログに変換するとともにアップコンバートし、端末２からデータを受信する際には受信した信号をダウンコンバートするとともにアナログからデジタルに変換する送受信部１５と、制御部１２から指示された方向にビームを形成して端末２との間で無線信号を送受信するアンテナ部１６と、端末２から送信された信号の到来方向を推定する到来方向推定部１７と、を備える。図４に示した基地局１の各構成要素はハードウェアにより実現してもよいしソフトウェアで実現してもよい。実施の形態２以降の基地局についても同様である。例えば、バッファ１１は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）などで構成されるメモリにより実現される。制御部１２は、制御部１２として動作するためのプログラムをＣＰＵ（Central  Processing  Unit）などのプロセッサが実行することにより実現される。変復調部１３は、モデムとして変復調動作を行うプロセッサにより実現される。ＲＳ生成部１４は、ＲＳ生成部１４として動作するためのプログラムをプロセッサが実行することにより実現される。送受信部１５は、トランシーバーとして周波数変換やデジタル／アナログ信号変換を行うプロセッサや専用回路により実現される。アンテナ部１６は、複数のアンテナにより実現される。到来方向推定部１７は、到来方向推定部１７として動作するためのプログラムをプロセッサが実行することにより実現される。なお、制御部１２、ＲＳ生成部１４および到来方向推定部１７を実現するための処理回路の構成については後述する。
【００２３】
端末２は、基地局１との間で無線信号を送受信するアンテナ部２１と、基地局１に向けてデータを送信する際は変復調部２４から出力された信号をデジタルからアナログに変換するとともにアップコンバートし、基地局１からデータを受信する際には受信した信号をダウンコンバートするとともにアナログからデジタルに変換する送受信部２２と、受信信号に含まれている複数種類のＲＳの中から自端末に固有のＲＳを検出するＲＳ検出部２３と、基地局１に向けてデータを送信する際はデータの符号化および変調を行い、基地局１からデータを受信する際には受信信号の復調および復号を行う変復調部２４と、ＲＳ検出部２３を制御する制御部２５と、を備える。図５に示した端末２の各構成要素はハードウェアにより実現してもよいしソフトウェアで実現してもよい。実施の形態２以降の端末についても同様である。例えば、アンテナ部２１は、アンテナにより実現される。送受信部２２は、トランシーバーとして周波数変換やデジタル／アナログ信号変換を行うプロセッサや専用回路により実現される。ＲＳ検出部２３は、ＲＳ検出部２３として動作するためのプログラムをプロセッサが実行することにより実現される。変復調部２４は、モデムとして変復調動作を行うプロセッサにより実現される。制御部２５は、制御部２５として動作するためのプログラムをプロセッサが実行することにより実現される。
【００２４】
つづいて、本実施の形態にかかる基地局１および１台以上の端末２により構成される通信システムの動作について説明する。本実施の形態の通信システムにおいては、基地局１が端末２に向けてデータを送信する動作に特徴がある。そのため、基地局１におけるデータ送信動作および端末２におけるデータ受信動作について説明し、端末２が基地局１に向けてデータを送信する動作については説明を省略する。
【００２５】
基地局１において、バッファ１１は、通信ネットワーク網から到来する端末向けデータを受信して蓄積しているものとする。また、制御部１２は、基地局１とともに通信システムを形成している１台以上の端末２の各々の端末ＩＤを保持しているものとする。また、制御部１２は、自局と通信可能なエリアに存在している端末２の各々が自局から見てどの方向に位置しているかを把握しているものとする。一方、端末２の各々は、サブフレーム内のどの場所にＮ−ＰＤＣＣＨ領域が存在しているか、および、Ｎ−ＰＤＣＣＨ領域に対してどのように制御情報が配置されるかを把握しているものとする。すなわち、端末２の各々は、図３に示したＮ−ＰＤＣＣＨ領域の構成を把握しており、かつＮ−ＰＤＣＣＨ領域が最大４つの小領域、すなわち、送信先が同じ端末固有ＲＳおよび制御信号を一緒に配置するための小領域に分割されて使用されることを知っているものとする。
【００２６】
基地局１が端末２へデータを送信する場合、制御部１２は、まず、バッファ１１に蓄積されているデータの状態を確認し、データの送信先、すなわち、データを送信する端末２を選択するとともに、選択した端末２に割り当てるＰＤＳＣＨの周波数軸上の位置、変調方式などを決定する。データの送信先の端末２は複数の場合もある。本実施の形態では図３に示した構成のサブフレームを使用した送信を想定しているため、１つのビームの１サブフレームあたりのデータ送信先が最大で４となる。なお、１つのビームの１サブフレームあたりのデータ送信先が４となるのは、基地局１から見て同じ方向に４台以上の端末２が存在している場合である。データを送信する端末２を選択する方法については特に規定しない。例えば、データ蓄積量が多い端末２から順番に選択する、または、バッファ１１にデータが蓄積された時間に従って選択する。データの優先度などを考慮して選択するようにしてもよい。制御部１２は、次に、ＰＤＳＣＨに載せて送信するデータ、すなわち、データを送信する端末２として選択した端末２へ送信するデータをバッファ１１から読み出して変復調部１３へ出力する。このとき、制御部１２は、データを送信する端末２の各々について決定した情報および端末ＩＤを含んで構成されている制御情報を変復調部１３に通知する。制御情報に含まれている、データを送信する端末２の各々について決定した情報とは、ＰＤＳＣＨの周波数軸上の位置、変調方式などの情報である。
【００２７】
送信信号生成手段を構成する変復調部１３は、端末２へ送信するデータおよび制御情報を制御部１２から受け取ると、まず、制御部１２から受け取った制御情報の内容に従い、制御部１２から受け取ったデータの符号化および変調を行う。なお、データ送信先の端末２が複数の場合には各端末２へ送るデータの符号化および変調を個別に行う。変復調部１３は、次に、制御部１２から受け取った制御情報の符号化および変調を行う。制御情報を符号化する処理においては、データ送信先の端末の端末ＩＤを基に生成したパターンで制御情報にスクランブルをかける処理、端末ＩＤに基づいて誤り検出用のＣＲＣ（Cyclic  Redundancy  Check）を生成して付加する処理、などを行う。端末ＩＤを基に生成したパターンとは、端末ＩＤを種とする疑似ランダムパターンである。ＣＲＣは、例えば、制御情報を端末ＩＤで除算することにより生成する。なお、データ送信先の端末２が複数の場合には各端末２へ送る制御情報の符号化および変調を個別に行う。制御情報を変調する際の変調方式は固定とし、この変調方式を端末２の各々は把握しているものとする。
【００２８】
参照信号生成手段を構成するＲＳ生成部１４は、データを送信する端末の端末ＩＤに基づいて、端末ごとに固有のＲＳである端末固有ＲＳを生成する。端末固有ＲＳは、データ送信先の端末における、データ信号の復調および復号で使用する制御情報を特定する処理および伝送路状態を推定する処理において使用される。すなわち、データの送信先の端末は、端末固有ＲＳに基づいて、自端末宛てに送信された制御情報を特定するとともに、伝送路状態を推定する。端末固有ＲＳは、例えば「３ＧＰＰ  ＴＳ３６．２１１  Ｖ９．１.０」の６．１０.３節（UE-specific  reference  signals）に記載の方法を使用して生成する。他の方法を使用して生成しても構わない。
【００２９】
送信手段を構成する送受信部１５は、変復調部１３が端末向けデータに対して符号化および変調を実施して得られた信号であるデータ信号と、変復調部１３が制御情報に対して符号化および変調を実施して得られた信号である制御信号と、ＲＳ生成部１４が生成したＲＳである端末固有ＲＳと、を受け取り、受け取った各信号を図１および図３に示した構成のサブフレームに割り当てる。具体的には、送受信部１５は、データ信号をＰＤＳＣＨ領域に割り当て、制御信号および端末固有ＲＳをＮ−ＰＤＣＣＨ領域に割り当てる。このとき、制御信号および端末固有ＲＳをＮ−ＰＤＣＣＨ領域内の同じ領域に割り当てる。例えば、図３に示したＰＤＳＣＨ領域の端末Ｔ１向けの領域にデータ信号を割り当て、Ｎ−ＰＤＣＣＨ領域の端末Ｔ１向けの領域に制御信号および端末固有ＲＳを割り当てる。データ送信先が複数の場合、送受信部１５は、さらに、他のデータ送信先へのデータ信号、制御信号および端末固有ＲＳを、端末Ｔ２向けの各領域、端末Ｔ３向けの各領域または端末Ｔ４向けの各領域に割り当てる。そして、送受信部１５は、データ信号、制御信号および端末固有ＲＳをサブフレームに割り当てて生成した信号をデジタルからアナログに変換し、さらに、無線周波数信号にアップコンバートする。
【００３０】
アンテナ部１６は、例えば、指向性を調整可能な複数のアンテナを備えて構成されている。アンテナ部１６は、制御部１２の指示に従い、各アンテナの指向性を調整して指示された方向にビームを形成し、送受信部１５から出力された無線信号を送信する。このとき、制御部１２は、データの送信先として選択した端末２が存在している方向にビームを形成するよう、アンテナ部１６に指示する。なお、指向性が固定の複数のアンテナでアンテナ部１６を構成することも可能である。この場合、各アンテナはそれぞれ異なる指向性を有し、アンテナ部１６は、制御部１２から指示された方向に指向性を有するアンテナを選択して使用する。
【００３１】
到来方向推定部１７は、通信相手の端末から送信された信号の到来方向、すなわち、通信相手の端末が存在している方向を推定する。到来方向推定部１７は、到来方向の推定を行った場合、推定結果を制御部１２へ通知する。到来方向の推定方法については、多くの方法が提案されている。例えば、文献「アレーアンテナによる適応信号処理」（菊間信良著、科学技術出版）の９章〜１２章に各種方法が紹介されている。この文献で提案されている方法とは異なる方法も存在する。到来方向推定部１７は、公知となっているいずれかの方法を使用して到来方向を推定する。
【００３２】
制御部１２は、到来方向推定部１７による推定結果を受け取ると、推定結果に基づいて、アンテナ部１６が生成しているビームの調整が必要か否かを判断する。すなわち、ビームの方向と通信相手の端末が存在している方向にずれが生じているか否かを判断する。ずれが生じている場合、制御部１２は、ビームの調整が必要と判断してアンテナ部１６を制御し、ビームの方向が通信相手の端末が存在している方向と合うようにする。なお、固定ビームの切替えが発生しても、例えば、端末Ｔ１への送信で使用するビームをビームＢ１からビームＢ２に切り替えたとしても、端末Ｔ１のＮ−ＰＤＣＣＨで送信するＲＳは変わらないものとする。
【００３３】
基地局１が端末２へデータを送信する場合の制御部１２の動作をフローチャートで表すと図６のようになる。基地局１の制御部１２は、まず、データの送信先の端末２を選択し（ステップＳ２１）、選択した端末２へ送信する制御情報を生成する（ステップＳ２２）。次に、制御部１２は、選択した端末２へ送信するデータおよび制御情報を変復調部１３へ出力する（ステップＳ２３）。次に、制御部１２は、アンテナ部１６に対してビームを形成する方向を指示する（ステップＳ２４）。なお、制御部１２は、ステップＳ２４において、アンテナ部１６が形成するビームの方向の調整が必要か否かを判定し、調整が必要な場合に方向を指示するようにしてもよいし、ビームの方向の調整が必要か否かに関係なく、必ず方向を指示するようにしてもよい。
【００３４】
また、基地局１が端末２へデータを送信する場合のＲＳ生成部１４の動作をフローチャートで表すと図７のようになる。ＲＳ生成部１４は、変復調部１３から端末ＩＤを取得し（ステップＳ３１）、取得した端末ＩＤに基づいて端末固有ＲＳを生成する（ステップＳ３２）。次に、ＲＳ生成部１４は、生成した端末固有ＲＳを送受信部１５へ出力する（ステップＳ３３）。
【００３５】
また、基地局１が端末２へデータを送信する場合の到来方向推定部１７の動作をフローチャートで表すと図８のようになる。到来方向推定部１７は、端末２からの受信信号をアンテナ部１６から取得し（ステップＳ４１）、取得した受信信号に基づいて、端末２から送信された信号の到来方向を推定する（ステップＳ４２）。次に、到来方向推定部１７は、推定結果を制御部１２へ通知する（ステップＳ４３）。
【００３６】
上記の制御部１２、ＲＳ生成部１４および到来方向推定部１７は、図９に示した処理回路１００により実現可能である。処理回路１００は、プロセッサ１０１およびメモリ１０２を備える。プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）、システムＬＳＩ（Large  Scale  Integration）などである。メモリ１０２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read-Only  Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）等である。
【００３７】
基地局１から送信された信号を受信する端末２において、アンテナ部２１は、基地局１からの無線信号を受信して送受信部２２へ出力する。受信手段を構成する送受信部２２は、アンテナ部２１から無線信号を受け取ると、受け取った無線信号をダウンコンバートし、変復調部２４およびＲＳ検出部２３へ出力する。
【００３８】
参照信号検出手段を構成するＲＳ検出部２３は、送受信部２２から受け取った受信信号に含まれている複数種類のＲＳのうち、自端末に固有のＲＳを検出する。
【００３９】
ＲＳ検出部２３の詳細動作について説明する。ＲＳ検出部２３は、送受信部２２から受信信号を受け取ると、受信信号に含まれているＲＳを抽出する。なお、端末２の制御部２５は、基地局１から送信される信号のどの位置にＲＳが配置されているか、すなわち、図３に示したＲＳの配置を把握しているものとし、ＲＳ検出部２３は、図３に示したＲＳの配置を制御部２５から通知されているものとする。図３の例では、最大で４台の端末がチャネルを共有する構成であり、制御チャネル領域であるＮ−ＰＤＣＣＨ領域は４つの小領域に分けられ、各小領域に異なるＲＳが配置されている。そのため、ＲＳ検出部２３は、４つの小領域の各々から４種類のＲＳを抽出する。また、ＲＳ検出部２３は、制御部２５から自端末の端末ＩＤの通知を受け、通知された端末ＩＤに基づいて、自端末に固有のＲＳを生成する。ＲＳの生成は、基地局１のＲＳ生成部１４が使用している方法と同じ方法で生成する。次に、ＲＳ検出部２３は、抽出した４種類のＲＳの各々を、生成した固有ＲＳと比較し、相関値を求める。そして、得られた４つの相関値のうち、最大値が得られたＲＳが自端末に固有のＲＳ、すなわち、自端末の端末ＩＤに基づいて基地局１が生成したＲＳである可能性が高いと判断する。自端末に固有のＲＳが含まれていた小領域には、自端末に向けたデータ信号を復調および復号する際に使用する制御情報が含まれているため、ＲＳ検出部２３は、自端末に固有のＲＳが含まれていた可能性が高い小領域、すなわち自端末の端末ＩＤに基づいて生成した自端末に固有のＲＳと最も相関が高いＲＳが含まれていた小領域を変復調部２４へ通知する。
【００４０】
復調手段を構成する変復調部２４は、ＲＳ検出部２３から処理結果の通知を受けると、まず、ＲＳ検出部２３から通知された小領域に含まれているＲＳに基づいて、基地局１から自装置までの伝送路の状態を推定する。変復調部２４は、次に、伝送路の推定結果を使用して、ＲＳ検出部２３から通知された小領域に含まれている制御信号を復調し、さらに、復号を行って制御情報を復元する。端末は復号において自端末ＩＤでＣＲＣチェックを行い、復号に成功すれば、最終的にその復号で得られた情報を自端末宛の制御情報と判断する。変復調部２４は、復元した情報が自端末宛の制御情報と判断されれば、復元された制御情報に従ってデータ信号の復調および復号を行う。ＣＲＣチェックにより復号が失敗したと判断した場合、他の小領域を復調するようにしてもよい。すなわち、ＲＳ検出部２３は、自端末に固有のＲＳが含まれていた可能性が２番目に高い小領域を変復調部２４へ通知し、通知された小領域を対象として変復調部２４が復調を行うようにしてもよい。
【００４１】
端末２が基地局１からデータを受信する場合の制御部２５の動作をフローチャートで表すと図１０のようになる。制御部２５は、基地局１からＲＳの配置の情報を取得し（ステップＳ５１）、ＲＳの配置をＲＳ検出部２３に通知する（ステップＳ５２）。制御部２５が基地局１からＲＳの配置の情報を取得するタイミングは、例えば、端末２が基地局１に接続したタイミングとする。なお、ＲＳの配置が通信システム全体で固定の場合、すなわち、通信システムを構成する全ての基地局においてＲＳの配置が同じ場合、端末２の制御部２５は、ＲＳの配置の情報を予め保持しておいてもよい。
【００４２】
端末２が基地局１からデータを受信する場合のＲＳ検出部２３の動作をフローチャートで表すと図１１のようになる。ＲＳ検出部２３は、受信信号からＲＳを抽出する（ステップＳ６１）。このステップＳ６１において、ＲＳ検出部２３は、受信信号に挿入されている全てのＲＳを抽出する。次に、ＲＳ検出部２３は、自端末の端末ＩＤに基づいて、自端末に固有のＲＳである端末固有ＲＳを生成する（ステップＳ６２）。次に、ＲＳ検出部２３は、ステップＳ６１で抽出した各ＲＳとステップＳ６２で生成した端末固有ＲＳとを比較し、端末固有ＲＳとの相関が最も高いＲＳが挿入されていた小領域を変復調部２４へ通知する（ステップＳ６３）。
【００４３】
上記の制御部２５およびＲＳ検出部２３は、図９に示した処理回路１００により実現可能である。
【００４４】
このように、本実施の形態において、基地局１は、端末２へデータを送信する場合、データ送信先の端末２に固有の参照信号である端末固有ＲＳを生成し、データ信号を復調および復号する際に必要な制御情報と端末固有ＲＳとを制御チャネル内の同じ領域に配置して送信する。また、端末２は、自端末に固有の参照信号である端末固有ＲＳを基地局１と同じ方法で生成し、生成した端末固有ＲＳと受信信号に含まれている複数種類のＲＳとの相関を取り、相関が最大となるＲＳと同じ領域に配置されている制御情報を使用してデータ信号の復調および復号を行う。これにより、端末２においては、複数ビームについて、受信信号に含まれている複数の制御信号の各々を復調して自端末宛ての制御情報が含まれているか否かを確認する必要がなくなる。すなわち、端末２が自端末宛ての制御信号を検出する動作の処理量が増大するのを防止できる。また、制御信号送信用の無線リソースの有効利用を実現できる。また、端末２に固有のＲＳを使用する構成としたため、ビームに固有のＲＳを使用する構成と比較して、ビームの切り替えを迅速に行うことができる。
【００４５】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、信号を送信する基地局１は、各端末２にＮ−ＰＤＣＣＨおよびＰＤＳＣＨを送る際に端末固有ＲＳを用いるのみであった。しかし、この場合、端末２でＮ−ＰＤＣＣＨ信号を受信する際にビーム間の干渉が発生し、信号を正しく受信できない可能性がある。具体的には、図１２に示したような、ビームＢ１のサイドローブがビームＢ２のメインローブ方向に向いているケースなどにおいて干渉が発生し、受信動作に悪影響を与える可能性がある。この問題の対策として、本実施の形態では、プリコーディングを使用する。
【００４６】
ビームを用いた通信システムにおいては、送信側がプリコーディングを行うことにより、ビーム間の干渉を防止できる。図１２に示した例の場合、基地局がプリコーディングを行うことにより、ビームＢ１のサイドローブが抑えられ、ビームＢ２への干渉量を低減することができる。プリコーディングは、例えば、プリコーディングを行っていない状態でビームＢ１とビームＢ２を送信し、ビームＢ２を受信する端末Ｔ２において、ビームＢ１の信号がどのように影響しているかを測定し、この測定結果を利用して、基地局が、ビームＢ１がビームＢ２へ与える影響をあらかじめキャンセルするような処理を行うことである。なお、プリコーディングそのものは公知の技術であり、Ｗｅｂページ「知識ベース」（電子情報通信学会、http://www.ieice-hbkb.org/portal/doc_index.html）の４群，１編，７章、などに詳しく説明されている。そのため、詳細な説明については省略する。
【００４７】
図１３は、実施の形態２の基地局の構成例を示す図、図１４は、実施の形態２の端末の構成例を示す図である。
【００４８】
本実施の形態の基地局１ａは、図４に示した実施の形態１の基地局１に対してプリコーディング部１８を追加し、制御部１２を制御部１２ａに置き換えた構成となっている。また、本実施の形態の端末２ａは、図５に示した実施の形態１の端末２に対してチャネル推定部２６を追加し、制御部２５を制御部２５ａに置き換えた構成となっている。プリコーディング部１８は、例えば、プリコーディング部１８として動作するためのプログラムをプロセッサが実行することにより実現される。本実施の形態では、実施の形態１と異なる構成、動作について説明する。
【００４９】
基地局１ａのプリコーディング部１８は、プリコーディング手段を構成している。プリコーディング部１８は、端末２ａに向けて信号を送信する場合に、変復調部１３がデータおよび制御情報に対して符号化および変調を実施して生成したデータ信号および制御信号を受け取ると、これらの信号に対してプリコーディングを行う。具体的には、基地局１ａから端末２ａまでの伝送路の状態を示すチャネル推定値に基づいて算出された送信ウェイトをデータ信号および制御信号に掛け合わせる。プリコーディング部１８は、プリコーディングを実施して得られた信号を送受信部１５へ出力する。送信ウェイトはプリコーディング部１８が算出してもよいし制御部１２ａが算出してもよい。送信ウェイトを算出するために必要なチャネル推定値は、データ送信先の端末２ａから取得する。プリコーディング部１８が送信ウェイトを算出する場合、制御部１２ａは、変復調部１３から出力された信号の中からチャネル推定値を取出し、取り出したチャネル推定値を、変復調部１３を介してプリコーディング部１８に渡す。なお、制御部１２ａからプリコーディング部１８へチャネル推定値が直接渡される構成としてもよい。制御部１２ａが送信ウェイトを算出する場合、制御部１２ａは、変復調部１３から出力された信号の中からチャネル推定値を取出して送信ウェイトを算出し、算出した送信ウェイトを、変復調部１３を介してプリコーディング部１８に渡す。なお、制御部１２ａからプリコーディング部１８へ送信ウェイトが直接渡される構成としてもよい。プリコーディング部１８は、端末２ａからの信号受信動作においては、送受信部１５からの出力信号をそのまま変復調部１３へ出力する。
【００５０】
端末２ａにおいて、チャネル推定部２６は、基地局１ａから送信されたチャネル推定用の信号を受信して伝送路の状態を推定し、推定結果を示すチャネル推定値を生成して制御部２５ａに報告する。チャネル推定用の信号は、実施の形態１で説明した端末固有ＲＳとしてもよいし、他の信号を別途用意しても構わない。制御部２５ａは、チャネル推定部２６から受け取ったチャネル推定値を変復調部２４、送受信部２２およびアンテナ部２１を介して基地局１ａへ送信する。
【００５１】
このように、本実施の形態の基地局１ａは、データ信号および制御信号に対してプリコーディングを行うようにしたので、ビーム間の干渉を抑制することができ、通信品質を向上させることができる。
【００５２】
実施の形態３．
上述した実施の形態１および２では、各端末は、自端末に個別に割り当てられたＲＳを使用して、自端末宛ての制御情報を特定することとしたが、本実施の形態では、各端末が他の方法を使用して自端末宛ての制御情報を特定する構成について説明する。
【００５３】
本実施の形態では、図１５に示した構成のサブフレームを使用する。本実施の形態では、端末番号通知領域を設けたサブフレームを使用することにより、データを受信する端末側が自端末宛ての制御情報を特定する際の処理量が増大するのを防止する。図１５に示した例では、サブフレームの先頭の位置に端末番号通知領域を設けているが、他の位置に設けても構わない。図１６は、端末番号通知領域での端末番号配置の例を示している。図１６に示した例では、端末番号通知領域およびＰＤＣＣＨ領域をそれぞれ４つの小領域に分けて使用し、１つのサブフレームに最大で４台の端末を割り当てる構成としている。図１６は、ビームＢ１およびＢ２のサブフレームに４台ずつの端末が割り当てられ、ビームＢ３のサブフレームには２台の端末が割り当てられた状態を示している。ビームＢ１にＰＤＣＣＨおよびＰＤＳＣＨを割り当てた端末Ｔ１〜Ｔ４については、ビームＢ１の端末番号通知領域に各端末の端末番号を割り付ける。同様に、ビームＢ２でＰＤＣＣＨおよびＰＤＳＣＨを割り当てた端末Ｔ５〜Ｔ８については、ビームＢ２の端末番号通知領域に各端末の端末番号を割り付ける。ビームＢ３についても同様である。ただし、ビームＢ３には２台の端末しか割り当てられていないため、端末番号通知領域およびＰＤＣＣＨ領域の一部の領域だけが使用されている。これは、端末番号通知領域およびＰＤＣＣＨ領域の構成を固定としているためである。なお、端末番号は、端末を一意に示す情報であればどのような情報でもよい。図１６に示した例では、ビームＢ３のＰＤＳＣＨ領域の一部を使用していないが、ＰＤＳＣＨ領域の未使用領域を端末Ｔ９およびＴ１０の一方または双方に割り当ててもよい。端末はサブフレームの構成が予め分かっているものとする。すなわち、ＰＤＣＣＨ領域、端末番号通知領域およびＰＤＳＣＨ領域の配置は、信号送信先の端末側で既知であるものとする。
【００５４】
図１７は、実施の形態３の基地局の構成例を示す図、図１８は、実施の形態３の端末の構成例を示す図である。
【００５５】
本実施の形態の基地局１ｂは、図４に示した実施の形態１の基地局１の制御部１２、変復調部１３、ＲＳ生成部１４および送受信部１５を、制御部１２ｂ、変復調部１３ｂ、ＲＳ生成部１４ｂおよび送受信部１５ｂに置き換えた構成となっている。また、本実施の形態の端末２ｂは、図５に示した実施の形態１の端末２からＲＳ検出部２３削除するとともに端末番号検出部２７を追加し、さらに、変復調部２４を変復調部２４ｂに置き換えた構成となっている。端末番号検出部２７は、例えば、端末番号検出部２７として動作するためのプログラムをプロセッサが実行することにより実現される。本実施の形態では、実施の形態１と異なる構成、動作について説明する。
【００５６】
基地局１ｂにおいて、制御部１２ｂは、実施の形態１で説明した制御部１２と同様に、データを送信する端末２ｂの選択と、選択した端末２ｂに割り当てるＰＤＳＣＨの周波数軸上の位置、変調方式などの決定とを行う。また、制御部１２ｂは、ＰＤＳＣＨに載せて送信するデータをバッファ１１から読み出して変復調部１３ｂへ出力する。このとき、制御部１２ｂは、データを送信する端末２ｂの各々について決定した、ＰＤＣＣＨの周波数軸上の位置、端末ＩＤなどの情報などの情報を含んで構成されている制御情報と、サブフレームの端末番号通知領域に載せる端末番号と、を変復調部１３ｂに通知する。端末番号は、例えば、端末２ｂが基地局１ｂに最初に接続する際に、基地局１ｂが決定して端末２ｂに通知しておく。なお、送信する情報量に問題がなければ、端末ＩＤを端末番号として使用してもよい。
【００５７】
変復調部１３ｂは、端末２ｂへ送信するデータ、制御情報および端末番号を制御部１２ｂから受け取ると、まず、受け取った制御情報の内容に従い、データの符号化および変調を行う。また、制御情報の符号化および変調を行う。さらに、送信先情報である端末番号の符号化および変調を行う。制御情報および端末番号を変調する際の変調方式は固定とし、この変調方式を端末２ｂは把握しているものとする。
【００５８】
ＲＳ生成部１４ｂは、実施の形態１で説明したＲＳ生成部１４とは異なり、ビームごとに固有のＲＳであるビーム固有ＲＳを生成する。
【００５９】
送受信部１５ｂは、変復調部１３ｂが端末向けデータに対して符号化および変調を実施して得られた信号であるデータ信号と、変復調部１３ｂが制御情報に対して符号化および変調を実施して得られた信号である制御信号と、変復調部１３ｂが端末番号に対して符号化および変調を実施して得られた信号である送信先情報信号と、ＲＳ生成部１４ｂが生成したビーム固有ＲＳと、を受け取り、受け取った各信号を図１５および図１６に示した構成のサブフレームに割り当てる。具体的には、送受信部１５ｂは、データ信号をＰＤＳＣＨ領域に割り当て、制御信号および端末固有ＲＳをＰＤＣＣＨ領域に割り当て、送信先情報信号を端末番号通知領域に割り当てる。そして、送受信部１５ｂは、データ信号、制御信号、端末固有ＲＳおよび送信先情報信号をサブフレームに割り当てて生成した信号をデジタルからアナログに変換し、さらに、無線周波数信号にアップコンバートする。
【００６０】
なお、制御部１２ｂは、実施の形態１の制御部１２と同様に、到来方向推定部１７による推定結果を受け取ると、推定結果に基づいて、アンテナ部１６が生成しているビームの調整が必要か否かを判断する。そして、ビームの方向と通信相手の端末２ｂが存在している方向とにずれが生じている場合、制御部１２ｂは、アンテナ部１６を制御し、ビームの方向が通信相手の端末２ｂが存在している方向と合うようにする。例えば、基地局１ｂの通信相手の端末２ｂを端末Ｔ１とし、固定ビームの切替えが発生して端末Ｔ１への送信で使用するビームがビームＢ１からビームＢ３に切り替わると、制御部１２ｂは、ビームＢ１の端末番号通知領域に設定していた端末Ｔ１の端末番号を、ビームＢ３の端末番号通知領域に設定するように変更する。
【００６１】
端末２ｂは、基地局１ｂから送信された信号を受信する場合、まず、送信先情報復元手段および復調手段を構成する変復調部２４ｂが、受信した全てのビームについて、ビーム固有ＲＳを用いて伝送路推定を行い、推定結果に基づいて、端末番号通知領域の復調および復号を行い、端末番号を復元する。端末２ｂは、端末番号通知領域がサブフレーム内のどこに存在しているかをあらかじめ知っているものとする。変復調部２４ｂは、復元した端末番号を端末番号検出部２７に通知し、端末番号検出部２７は、通知された端末番号の中に自端末の端末番号が含まれているか否かを確認する。端末番号検出部２７は、自端末の端末番号を検知した場合、その旨を変復調部２４ｂに通知する。この通知を受けた変復調部２４ｂは、自端末の端末番号が検知されたビームで受信した信号を対象として、ＰＤＣＣＨ領域の復調および復号を行い、制御情報を復元する。そして、変復調部２４ｂは、さらに、復元した制御情報のうち、ＣＲＣチェックで自端末宛てと判断した制御情報を使用して、ＰＤＳＣＨ領域の復調および復号を行う。ここでは端末番号検出部２７が自端末の端末番号を検出することとしたが、制御部２５が自端末の端末番号を検出する構成としてもよい。
【００６２】
なお、図１６に示した構成の説明で述べたように、１サブフレームに対してＰＤＣＣＨおよびＰＤＳＣＨが割り当てられる端末の数に関係なく、端末番号通知領域のサイズは固定である。サイズを固定としているのは端末２ｂにおける処理を簡単化するためである。また、端末番号に対して誤り訂正用または誤り検出用の符号化を行ってもよいし、行わなくてもよい。符号化を行う場合には、ビーム毎に、全端末番号をまとめた範囲に一つの符号化を行うこととする。
【００６３】
以上のように、端末２ｂは、まず、各ビームについて、小さな領域である端末番号通知領域のみを対象として、復調および復号を行う。次に、自端末の端末番号を検出したビームについて、ＰＤＣＣＨおよびＰＤＳＣＨの復調および復号動作を行う。従って、全ビームのＰＤＣＣＨ領域を対象として復調および復号動作を行う場合と比較して、端末２ｂの処理量が増大するのを防止できる。また、ビーム切替えが必要となった場合に、ビーム切り替えを迅速に行うことができる。さらには、上記の特許文献１に記載されている方法と比較して、制御チャネルの領域、すなわちＰＤＣＣＨ領域が足りなくなる可能性を低減できる。
【００６４】
なお、上記の説明では、端末２ｂは、ＰＤＣＣＨの復調および復号を行う際、自端末宛ての制御情報がＰＤＣＣＨ領域のどこに存在しているのかを知らないことを前提としている。そのため、端末２ｂは、ＰＤＣＣＨ領域の全領域を対象として復調および復号を行う必要があった。しかし、図１９に示したように、端末番号が存在しうる第１の小領域である端末＃１〜＃４と、制御情報が存在し得る第２の小領域であるＰＤＣＣＨ領域＃１〜＃４を予め対応付けておくことにより、端末２ｂの処理量が増大するのを防止できる。すなわち、端末２ｂは、自端末の端末番号が検出された小領域（図１９の端末＃１〜＃４のいずれか）と対応付けられている小領域（ＰＤＣＣＨ領域＃１〜＃４のいずれか）のみを対象として復調および復号を行えばよいため、処理量が増大するのを防止できる。図１９の例を適用した場合、端末２ｂは、自端末の端末番号が領域＃１で検出されたのであれば、ＰＤＣＣＨ領域＃１を対象として復調および復号を行う。同様に、端末２ｂは、自端末の端末番号が領域＃２で検出されたのであれば、ＰＤＣＣＨ領域＃２を対象として復調および復号を行う。端末２ｂは、自端末の端末番号が領域＃３で検出されたのであれば、ＰＤＣＣＨ領域＃３を対象として復調および復号を行う。端末２ｂは、自端末の端末番号が領域＃４で検出されたのであれば、ＰＤＣＣＨ領域＃４を対象として復調および復号を行う。
【００６５】
このように、本実施の形態の基地局１ｂは、データ信号および制御信号に対して端末番号を付加して送信し、端末２ｂは、まず、端末番号が存在する領域の復調および復号を行い、自端末の端末番号が含まれているビームを対象としてデータ信号および制御信号の復調および復号を行う。これにより、端末２ｂが自端末宛ての制御信号を検出する動作の処理量が増大するのを防止できる。また、制御信号送信用の無線リソースの有効利用を実現できる。
【００６６】
実施の形態４．
実施の形態４について説明する。本実施の形態は、実施の形態３と同様に、ビームごとに固有のＲＳであるビーム固有ＲＳを使用する。また、本実施の形態では、ＰＤＣＣＨ領域の位置を端末毎に固定とした構成のサブフレームを使用する。
【００６７】
図２０は、実施の形態４の基地局の構成例を示す図、図２１は、実施の形態４の端末の構成例を示す図である。
【００６８】
本実施の形態の基地局１ｃは、図１７に示した実施の形態３の基地局１ｂの制御部１２ｂ、変復調部１３ｂおよび送受信部１５ｂを、制御部１２、変復調部１３および送受信部１５ｃに置き換えた構成となっている。制御部１２および変復調部１３は、図４に示した実施の形態１の基地局１が備えている制御部１２および変復調部１３と同様である。本実施の形態の端末２ｃは、図１８に示した実施の形態３の端末２ｂの変復調部２４ｂを変復調部２４ｃに置き換え、さらに、端末番号検出部２７を削除した構成となっている。本実施の形態では、実施の形態１および３のいずれとも異なる構成、動作について説明する。
【００６９】
本実施の形態では、サブフレーム内のＰＤＣＣＨ領域のどの位置を使用して制御情報を送信するかを端末ごとに固定としている。そのため、端末２ｃは、全ビームを受信するものの、あらかじめ決められた位置、すなわち、自端末宛ての制御情報を載せるために割り当てられている、ＰＤＣＣＨ領域内の特定領域についてのみ、復調および復号動作を行えばよい。
【００７０】
本実施の形態の基地局１ｃにおいて、送受信部１５ｃは、データ信号、制御信号およびビーム固有ＲＳを受け取ると、受け取った信号を図２に示した構成のサブフレームに載せる。すなわち、図１５に示した構成のサブフレームから端末番号通知領域を削除した構成のサブフレームに載せる。具体的には、送受信部１５ｃは、データ信号をＰＤＳＣＨ領域に載せ、制御信号およびビーム固有ＲＳをＰＤＣＣＨ領域に載せる。このとき、制御信号については、送信先の端末２ｃごとに予め決められている特定領域に載せる。制御信号をＰＤＣＣＨ領域のどの領域に載せるかは、例えば、端末２ｃが基地局１ｃに最初に接続する際に、基地局１ｃが決定して端末２ｃに通知しておく。
【００７１】
端末２ｃにおいて、変復調部２４ｃは、まず、ＰＤＣＣＨ領域内の予め決められている特定領域を対象として復調および復号を行い、自端末宛ての制御情報を復元する。そして、ＣＲＣチェックにより自端末宛と判断した制御情報を使用してＰＤＳＣＨ領域の復調および復号を行う。
【００７２】
なお、基地局１ｃにおいてビーム切り替えが発生した場合、例えば、端末Ｔ１のビームをビームＢ１からビームＢ２に切り替えた場合、以下のような問題が発生する可能性がある。すなわち、ビームＢ２において、ＰＤＣＣＨ領域内の端末Ｔ１宛の制御情報が割り当てられる領域と、以前からビームＢ２で通信していた端末Ｔ２宛の制御情報が割り当てられる領域が同じとなる場合がある。この場合、端末Ｔ１および端末Ｔ２に同一タイミングで信号を送信することができない。この問題の対策として、基地局１ｃの制御部１２は、ビームの切り替えが必要な場合、図２２に示したフローに従った動作を実行する。図２２は、実施の形態４の基地局１ｃがビーム切り替え発生時に実施する動作の一例を示すフローチャートである。
【００７３】
基地局１ｃにおいて、制御信号配置決定手段を構成している制御部１２は、ビームの切り替えが必要な場合、まず、切り替えが必要な端末ＴｍをビームＢｎに切り替える（ステップＳ１１）。次に、端末Ｔｍ宛の制御情報を割り当てる領域と、以前からビームＢｎで通信していた他の端末宛ての制御情報を割り当てる領域とが重なっているか否かを確認する（ステップＳ１２）。確認の結果、領域が重なっていない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、制御部１２は、動作を終了する。この場合、基地局１ｃは、その後の端末Ｔｍ宛の制御情報送信では、ビーム切り替え実行前と同じ領域に端末Ｔｍ宛の制御情報を割り当てる。
【００７４】
これに対して、領域が重なっている場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、制御部１２は、端末Ｔｍ宛の制御情報を割り当てる領域を変更する（ステップＳ１３）。さらに、制御部１２は、変更後の領域を、変復調部１３、送受信部１５ｃおよびアンテナ部１６を介して、端末Ｔｍへ通知する（ステップＳ１４）。
【００７５】
このように、本実施の形態の基地局１ｃは、端末２ｃとの間で予め決めておいたＰＤＣＣＨ領域内の特定領域に制御情報を載せて送信する。本実施の形態によれば、端末が、全ビームを対象として、自端末宛ての制御情報が載せられている位置が不定な状態でＰＤＣＣＨ領域の復調および復号を行う場合と比較して、受信処理が簡単になる。すなわち、本実施の形態では、端末２ｃはＰＤＣＣＨ領域内の予め決められている特定領域、具体的には、自端末宛ての制御情報を載せるための領域として決められている特定領域、のみを対象として復調および復号を行えばよいので、処理量が増大するのを防止できる。また、受信処理が簡単になることに伴い処理に要する時間も短くなるため、ビーム切替えが必要となった場合に迅速にビームを切り替えることができる。
【００７６】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  基地局、２，２ａ，２ｂ，２ｃ  端末、１１  バッファ、１２，１２ａ，１２ｂ，２５，２５ａ  制御部、１３，１３ｂ，２４，２４ｂ，２４ｃ  変復調部、１４，１４ｂ  ＲＳ生成部、１５，１５ｂ，１５ｃ，２２  送受信部、１６，２１  アンテナ部、１７  到来方向推定部、１８  プリコーディング部、２３  ＲＳ検出部、２６  チャネル推定部、２７  端末番号検出部。
【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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【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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【国際調査報告】
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