特許 7545301 複数のビーム形成手法を用いて通信する通信装置、通信方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-27

(45)【発行日】2024-09-04

(54)【発明の名称】複数のビーム形成手法を用いて通信する通信装置、通信方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/06 20060101AFI20240828BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20240828BHJP

【ＦＩ】

H04B7/06 956

H04B7/06 958

H04W16/28

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020191872

(22)【出願日】2020-11-18

(65)【公開番号】P2022080670

(43)【公開日】2022-05-30

【審査請求日】2023-03-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100076428

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 康徳

(74)【代理人】

【識別番号】100115071

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 康弘

(74)【代理人】

【識別番号】100112508

【弁理士】

【氏名又は名称】高柳 司郎

(74)【代理人】

【識別番号】100116894

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 秀二

(74)【代理人】

【識別番号】100130409

【弁理士】

【氏名又は名称】下山 治

(74)【代理人】

【識別番号】100134175

【弁理士】

【氏名又は名称】永川 行光

(74)【代理人】

【識別番号】100131886

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 隆志

(74)【代理人】

【識別番号】100170667

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 浩次

(72)【発明者】

【氏名】柴山 昌也

(72)【発明者】

【氏名】梅原 雅人

(72)【発明者】

【氏名】小林 龍司

(72)【発明者】

【氏名】要海 敏和

【審査官】鉢呂 健

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１１５６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５０４８０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／０２－７／１２

Ｈ０４Ｌ １／０２－１／０６

Ｈ０４Ｗ １６／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通信装置であって、
相手装置から送信された無線信号を用いて、前記通信装置と前記相手装置との間の伝送路の状態を推定する推定手段と、
前記通信装置が送信した無線信号に基づいて前記相手装置によって決定された、前記通信装置が前記相手装置へ信号を送信する際に使用されるべきビームに関する情報を取得する取得手段と、
前記推定された伝送路の状態に基づいて前記相手装置へ信号を送信する際の第１のビームを形成し、又は、前記取得された情報に基づいて前記相手装置へ信号を送信する際の第２のビームを形成して、前記相手装置と通信する通信手段と、
前記相手装置と通信している間に、送信した信号に対する当該相手装置からの確認応答に基づいて、前記第１のビームと前記第２のビームとを切り替えて前記相手装置へ信号を送信するように前記通信手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする通信装置。

【請求項2】

前記制御手段は、前記第１のビームを用いて前記相手装置と通信している間に受信された否定応答に基づいて、前記第１のビームから前記第２のビームに切り替えて前記相手装置へ信号を送信するように前記通信手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記否定応答を受信した確率が所定確率を超えた場合に、前記第１のビームから前記第２のビームに切り替えて前記相手装置へ信号を送信するように前記通信手段を制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。

【請求項4】

前記制御手段は、前記否定応答に基づいて、前記相手装置における信号対干渉及び雑音比の推定値が所定レベルだけ低下したと判定したことに基づいて、前記第１のビームから前記第２のビームに切り替えて前記相手装置へ信号を送信するように前記通信手段を制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。

【請求項5】

前記制御手段は、前記第２のビームを用いて前記相手装置と通信している間に受信された肯定応答に基づいて、前記第２のビームから前記第１のビームに切り替えて前記相手装置へ信号を送信するように前記通信手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置。

【請求項6】

前記制御手段は、所定期間の間に前記肯定応答が受信される確率が所定確率を超えた場合に、前記第２のビームから前記第１のビームに切り替えて前記相手装置へ信号を送信するように前記通信手段を制御する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。

【請求項7】

前記制御手段は、前記肯定応答に基づいて、前記相手装置における信号対干渉及び雑音比の推定値が所定レベルだけ上昇したと判定したことに基づいて、前記第２のビームから前記第１のビームに切り替えて前記相手装置へ信号を送信するように前記通信手段を制御する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。

【請求項8】

前記制御手段は、所定期間の間、前記取得された情報に変化がなかったことに基づいて、前記第２のビームから前記第１のビームに切り替えて前記相手装置へ信号を送信するように前記通信手段を制御する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。

【請求項9】

前記制御手段は、所定期間の間の前記推定された伝送路の状態の変化量が所定値以下であったことに基づいて、前記第２のビームから前記第１のビームに切り替えて前記相手装置へ信号を送信するように前記通信手段を制御する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。

【請求項10】

前記通信装置はセルラ通信システムにおける基地局装置であり、前記相手装置はセルラ通信システムにおける端末装置である、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の通信装置。

【請求項11】

前記推定手段は、前記端末装置から送信されるサウンディング参照信号（ＳＲＳ）に基づいて、前記通信装置と前記相手装置との間の伝送路の状態を推定する、ことを特徴とする請求項１０に記載の通信装置。

【請求項12】

前記取得手段は、前記通信装置が前記相手装置へ信号を送信する際に使用されるべきビームに関する情報として、ＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）を取得する、ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の通信装置。

【請求項13】

通信装置によって実行される通信方法であって、
前記通信装置は、相手装置から送信された無線信号を用いて、前記通信装置と前記相手装置との間の伝送路の状態を推定して、前記推定された伝送路の状態に基づいて前記相手装置へ信号を送信する際の第１のビームを形成し、又は、前記通信装置が送信した無線信号に基づいて前記相手装置によって決定された、前記通信装置が前記相手装置へ信号を送信する際に使用されるべきビームに関する情報を取得して、前記取得された情報に基づいて前記相手装置へ信号を送信する際の第２のビームを形成して、前記相手装置と通信するように構成され、
前記通信方法は、
前記相手装置と通信している間に、送信した信号に対する当該相手装置からの確認応答に基づいて、前記第１のビームと前記第２のビームとを切り替えて前記相手装置へ信号を送信するように制御を行うこと、
を含むことを特徴とする通信方法。

【請求項14】

コンピュータを、請求項１から１２のいずれか１項に記載の通信装置が有する各手段として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のアンテナを用いてビームを形成する通信装置の制御技術に関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信の技術分野において、スループットの向上や通信容量の拡大のために、複数のアンテナを用いて空間リソースを有効活用する技術が知られている。この技術は、例えば、多入力多出力（ＭＩＭＯ）やアンテナダイバーシティを含む。

【0003】

セルラ通信システムでは、基地局装置が、端末装置から送信された上りリンクの信号（例えば、ＳＲＳ（Sounding Reference Signal）やＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal））に基づいて伝送路の状態を推定することができる。そして、基地局装置は、その推定値に基づいてアンテナウェイトを調整し、形状が細く、かつ指向方向における利得を十分に高くしたビームを形成して端末装置と通信することもできる。この手法では、上述のように、基地局装置が、指向方向における利得が十分に高く、端末装置に適したビームを形成することができるため、高いスループットで端末装置にデータを送信することができる。この手法は、周波数分割複信（ＦＤＤ）システムでも利用可能であるが、時分割複信（ＴＤＤ）システムにおいて特に有用である。

【0004】

また、セルラ通信システムでは、端末装置が基地局装置から送信されたＣＳＩ－ＲＳ（Channel State Information Reference Signal）を観測して、そのＣＳＩ－ＲＳに基づいて下りリンクの伝送路の状態を推定しうる。そして、端末装置は、事前に用意された複数のアンテナウェイトパターンにそれぞれ対応する複数のＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）の値のうちの１つをその推定結果に基づいて特定し、特定したＰＭＩの値を基地局装置へ通知する。基地局装置は、通知されたＰＭＩに対応するアンテナウェイトを用いてビームを形成し、端末装置と通信しうる。ＰＭＩを用いる技術では、端末装置に伝送路推定をさせて、その伝送路推定値に基づいて大まかに適したビームを選択させ、その選択結果のみをフィードバックさせることにより、少ないフィードバックでビームを設定することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

基地局装置が直接伝送路を推定してビームを形成する手法では、端末装置の位置に応じた固有のビームが形成されることにより、高いスループットを得ることができる。一方で、この手法では、端末装置の方向に向けてビームの利得を高くするためにビーム幅が狭く形成される。このため、端末装置が移動することによって、ビームの方向と端末装置の位置の不一致が生じ、スループットも低下してしまいうる。これに対して、端末装置がＰＭＩの値をフィードバックする手法では、端末装置の方向に大まかに向けたビームが使用されるため、最大スループットが相対的に低いが、端末装置の移動に対するスループットの劣化の程度は大きくない。

【0006】

本発明は、複数のアンテナを用いた送信手法を状況に応じて適切に選択して使用する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様による通信装置は、相手装置から送信された無線信号を用いて、前記通信装置と前記相手装置との間の伝送路の状態を推定する推定手段と、前記通信装置が送信した無線信号に基づいて前記相手装置によって決定された、前記通信装置が前記相手装置へ信号を送信する際に使用されるべきビームに関する情報を取得する取得手段と、前記推定された伝送路の状態に基づいて前記相手装置へ信号を送信する際の第１のビームを形成し、又は、前記取得された情報に基づいて前記相手装置へ信号を送信する際の第２のビームを形成して、前記相手装置と通信する通信手段と、前記相手装置と通信している間に、送信した信号に対する当該相手装置からの確認応答に基づいて、前記第１のビームと前記第２のビームとを切り替えて前記相手装置へ信号を送信するように前記通信手段を制御する制御手段と、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、複数のアンテナを用いた送信手法を状況に応じて適切に選択して使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】無線通信システムの構成例を示す図である。

【図2】基地局装置のハードウェア構成例を示す図である。

【図3】基地局装置の機能構成例を示す図である。

【図4】基地局装置によって実行される処理の流れの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0011】

（システム構成）
図１に、本実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す。無線通信システムは、例えばロングタームエボリューション（ＬＴＥ）や第５世代（５Ｇ）のセルラ通信システムであり、複数のアンテナを有する基地局装置１０１と、１つ以上のアンテナを有する端末装置１０２とを含んで構成される。なお、これは一例であり、複数のアンテナを有する通信装置が、その複数のアンテナを用いてビームを形成し、１つ以上のアンテナを有する相手装置との間で無線通信する任意の無線通信システムにおいて、以下の議論を適用することができる。

【0012】

本無線通信システムでは、基地局装置は、端末装置との間の伝送路の状態の推定値に基づいて、ビームを形成して、基地局装置へ無線信号（無線フレーム）を送信することができる。なお、本実施形態及び添付の特許請求の範囲を通じて、基地局装置と端末装置との間の伝送路の状態とは、基地局装置が有する複数のアンテナのそれぞれと、端末装置が有する１つ以上のアンテナのそれぞれとの間の伝送路の状態を示す。例えば、基地局装置がアンテナをＮ本有し、端末装置がアンテナをＭ本有する場合、Ｎ×Ｍ個の伝送路の状態が推定される。基地局装置は、例えば、伝送路の状態の推定値に基づいて、複数のアンテナのそれぞれにおいて送信対象の無線フレームに乗じるウェイトを計算し、そのウェイトを乗じた送信対象の無線フレームを複数のアンテナから並行して送出する。なお、基地局装置は、例えば、端末装置が複数のアンテナを有する場合には、複数のデータストリームを並行して端末装置へ送信することができる。すなわち、基地局装置と端末装置との間で、双方が複数のアンテナを用いて、複数のストリームを送受信するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）技術を使用することが可能である。この手法では、同じ周波数帯及び時間において、空間的に複数のデータストリームが多重されて送信されうる。この場合、例えば、送信アンテナ数×受信アンテナ数のアンテナウェイト行列（プリコーディング行列）に、各データストリームを示すベクトルを乗じることにより、各送信アンテナで送信すべきデータストリームのベクトルが生成される。そして、基地局装置（送信側）の複数のアンテナのそれぞれが、そのベクトルのうちの対応する要素を送信する。これによれば、一例において、端末装置（受信側）の各アンテナで受信された信号から、送信された複数のストリームを高品質に抽出することが可能となる。

【0013】

基地局装置は、上述のように、端末装置から送信されたＳＲＳ（Sounding Reference Signal）などの無線信号に基づいて伝送路の状態を推定し、その伝送路推定値に基づいてプリコーディング行列を算出することができる。また、基地局装置が使用可能なプリコーディング行列の候補を事前に複数個用意しておき、その候補のいずれを基地局装置が使用すべきかを端末装置が決定してもよい。この場合、端末装置は、その決定したビームを特定する情報をＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）として基地局装置に通知し、基地局装置は、そのＰＭＩに基づいて使用するプリコーディング行列を決定することができる。

【0014】

基地局装置が伝送路の状態を推定して形成する第１のビームは、端末装置が無線信号を送信した時点での伝送路の状態に最も適したビームである。しかしながら、この第１のビームは、ビーム幅が狭いビームであり、端末装置が移動した場合等の伝送路の状態の変化に対して脆弱であり、そのような変化があった場合に急峻にスループットが劣化してしまいうる。一方、端末装置がプリコーディング行列の候補の中から使用されるべきプリコーディング行列を決定することによって得られる第２のビームは、その決定の時点において、候補の中では最も適しているが、第１のビームと比して、ほとんどの場合で性能が不十分である。すなわち、ＰＭＩを用いる手法は、フィードバック量を減らすために限定的な数のプリコーディング行列の候補のみが用意されているため、第２のビームは、端末装置における伝送路の状態に大まかに適しているが、最適ではない。このため、第２のビームは、一般的に、スループットなどの品質において第１のビームより劣る。一方で、第２のビームは、伝送路の状態に大まかに適するように設定されるため、端末装置における伝送路の状態が変化したとしても、その変化が大幅でない限りは十分な利得を得られる傾向がある。

【0015】

本実施形態では、このようなビームの特徴に基づいて、適切にビームを切り替えて使用する技術を提供する。なお、以下では、第１のビームと第２のビームとを切り替えて端末装置と通信可能な基地局装置について説明するが、これは一例であり、例えば、端末装置が同様の処理を実行してもよいし、他の無線通信システムにおいて同様の処理が実行されてもよい。

【0016】

本実施形態の基地局装置は、第１のビームと第２のビームとのいずれかを形成して端末装置と通信を行っている間に、その端末装置へ送信した信号に対する（複合自動再送要求の）確認応答に基づいて、使用中のビームを他方のビームに切り替える制御を実行する。

【0017】

例えば、基地局装置は、第１のビームを用いて通信中に受信された否定応答（ＮＡＣＫ）に基づいて、第１のビームから第２のビームに切り替える制御を実行する。一例において、基地局装置は、第１のビームを用いた通信中に、否定応答を受信した確率が所定値を超えた場合に、第１のビームから第２のビームへ切り替えを行いうる。なお、ここでの確率は、例えば、所定時間長の期間中に受信された確認応答の総数に対する、否定応答の数の比でありうる。また、ここでの確率は、所定回数の確認応答に対する否定応答の数の比であってもよい。第１のビームを用いて、端末装置との間の伝送路の状態に最も適した通信を実行中に受信失敗（否定応答）が頻発する場合、例えば端末装置が移動して、第１のビームがその時点の伝送路の状態に適しない状態となったことが想定されうる。このため、基地局装置は、使用するビームを、伝送路の状態の変化に対して相対的に影響を受けにくい第２のビームに変更することにより、通信の安定性を向上させることができる。なお、第１のビームのプリコーディング行列が更新された場合には、その更新の時点で制御がリセットされうる。これによれば、更新される前の第１のビームに関する情報が、更新後の第１のビームに適用されることを防ぐことができる。なお、この制御では、第１のビームのプリコーディング行列が更新された際に、制御をリセットしなくてもよい。これによれば、更新の直前から端末装置が移動を開始した場合などに、第１のビームから第２のビームへの切り替えを早期に実行することが可能となる。

【0018】

別の例では、基地局装置は、第１のビームを使用中に受信した否定応答に基づいて、端末装置における信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）を推定し、その推定値が所定レベルだけ低下したと判定したことに基づいて、使用するビームを第２のビームに切り替える。例えば、基地局装置は、初期接続時に端末装置にチャネル品質の情報（ＣＱＩ、Channel Quality Indicator）を報告させ、その情報に基づいて、第１のビームを形成して通信する際のＳＩＮＲを推定して、通信時に使用すべき変調及び符号化方式（ＭＣＳ）を決定する。そして、基地局装置は、その決定したＭＣＳによって通信を実行中に否定応答を受信した場合、ＳＩＮＲの推定値を低下させ、使用するＭＣＳを変更して、変調多値数や符号化率を下げる。このような処理が繰り返し実行され、基地局装置は、第１のビームのプリコーディング行列の使用が開始された時からＳＩＮＲの推定値が所定レベルだけ下がったと判定した場合に、第２のビームに切り替えると判定しうる。なお、基地局装置は、所定のＭＣＳより変調多値数又は符号化率が低いＭＣＳが選択される状況においては、その使用するＭＣＳの変化量によらずに、第２のビームを使用するようにしてもよい。すなわち、基地局装置は、下がり幅によらずに、使用するビームの切り替えを行ってもよい。

【0019】

なお、上述の各処理とは反対に、第２のビームから第１のビームへの切り替えが行われてもよい。例えば、基地局装置は、第２のビームを用いて通信中に受信された肯定応答（ＡＣＫ）に基づいて、第２のビームから第１のビームに切り替える制御を実行する。一例において、基地局装置は、第２のビームを用いた通信中に、肯定応答を受信した確率が所定値を超えた場合に、第２のビームから第１のビームへ切り替えを行いうる。なお、ここでの確率は、例えば、所定時間長の期間中に受信された確認応答の総数に対する、肯定応答の数の比でありうる。また、ここでの確率は、所定回数の確認応答に対する肯定応答の数の比であってもよい。例えば、第２のビームを用いて端末装置と通信している間に肯定応答を受信し続けている場合、端末装置との間の通信状況が安定していることが予想されうる。このため、伝送路の状態が安定していることが想定される場合に、基地局装置が使用するビームを第１のビームに変更することにより、通信品質を向上させ、周波数利用効率を改善することが可能となる。なお、第２のビームのプリコーディング行列が更新された場合には、その更新の時点で制御がリセットされうる。すなわち、プリコーディング行列の更新がされる場合には、通信状況が変化していることとなるため、その更新があった時点においては通信状況が安定していないものとして、更新前の肯定応答の確率は無視されうる。

【0020】

別の例では、基地局装置は、第２のビームを使用中に受信した肯定応答に基づいて、端末装置における信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）を推定し、その推定値が所定レベルだけ上昇したと判定したことに基づいて、使用するビームを第１のビームに切り替える。例えば、基地局装置は、第２のビームにおいてあるＭＣＳを用いて通信時に確認応答を（例えば所定回数連続で）受信した場合、ＳＩＮＲの推定値を上昇させ、使用するＭＣＳを変更して、変調多値数や符号化率を上げる。このような処理が繰り返し実行され、基地局装置は、第２のビームのプリコーディング行列の使用が開始された時からＳＩＮＲの推定値が所定レベルだけ上昇したと判定した場合に、第１のビームに切り替えると判定しうる。

【0021】

なお、基地局装置は、例えば、第１のビームから第２のビームへの変更を確認応答に基づいて行うが、第２のビームから第１のビームへの変更は確認応答に基づいて行わないようにしてもよい。すなわち、第２のビームにおいて通信状況が安定していることが、必ずしも伝送路の状態が安定していることと関係しない場合があるため、第２のビームから第１のビームへの切り替えは、別の基準に基づいて行われてもよい。一例において、基地局装置は、所定期間の間、端末装置から通知されるＰＭＩの値が変化しなかったことに基づいて、使用するビームを第２のビームから第１のビームへ変更してもよい。また、基地局装置は、所定期間の間、端末装置から送信された上りリンクの無線信号に基づく伝送路の推定値の変化量が所定値以下であったことに基づいて、使用するビームを第２のビームから第１のビームへ変更してもよい。さらに、基地局装置は、所定期間の間、端末装置から通知されるＰＭＩの値が変化せず、かつ、端末装置から送信された上りリンクの無線信号に基づく伝送路の推定値の変化量が所定値以下であったことに基づいて、使用するビームを第２のビームから第１のビームへ変更してもよい。

【0022】

（装置構成）
続いて、上述のような基地局装置のハードウェア構成例について図２を用いて説明する。基地局装置は、一例において、プロセッサ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、記憶装置２０４、及び通信回路２０５を含んで構成される。プロセッサ２０１は、汎用のＣＰＵ（中央演算装置）や、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の、１つ以上の処理回路を含んで構成されるコンピュータであり、ＲＯＭ２０２や記憶装置２０４に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、基地局装置の全体の処理や、上述の各処理を実行する。ＲＯＭ２０２は、基地局装置が実行する処理に関するプログラムや各種パラメータ等の情報を記憶する読み出し専用メモリである。ＲＡＭ２０３は、プロセッサ２０１がプログラムを実行する際のワークスペースとして機能し、また、一時的な情報を記憶するランダムアクセスメモリである。記憶装置２０４は、例えば着脱可能な外部記憶装置等によって構成される。通信回路２０５は、例えば、ＬＴＥや５Ｇの無線通信用の回路によって構成される。なお、図２では、１つの通信回路２０５が図示されているが、基地局装置は、例えば、ＬＴＥ用および５Ｇ用の無線通信回路および有線通信用の有線通信回路などの、複数の通信回路を有しうる。なお、基地局装置は、使用可能な複数の周波数帯域のそれぞれについて別個の通信回路２０５を有してもよいし、それらの周波数帯域の少なくとも一部に対して共通の通信回路２０５を有してもよい。

【0023】

図３に、本実施形態に係る基地局装置の機能構成例を示す。基地局装置は、その機能構成例として、例えば、通信部３０１、伝送路推定部３０２、候補行列保持部３０３、及び、ビーム形成制御部３０４を有する。なお、図３は、基地局装置が有する機能のうちの、本実施形態の説明に関連する部分のみを示しており、基地局装置は、一般的なセルラ通信システムの基地局装置としての機能を当然に有する。また、基地局装置は、図３に示した機能及び基地局装置としての汎用機能以外の機能を有してもよい。また、図３の機能ブロックは概略的に示したものであり、それぞれの機能ブロックが一体化されて実現されてもよいし、さらに細分化されてもよい。図３の各機能は、例えば、プロセッサ２０１がＲＯＭ２０２や記憶装置２０４に記憶されているプログラムを実行することにより実現されてもよいし、例えば通信回路２０５の内部に存在するプロセッサが所定のソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。

【0024】

通信部３０１は、端末装置との間の伝送路の状態に基づいてビームを形成して、端末装置と無線通信を行う。通信部３０１は、例えば、端末装置へ送信する変調後の信号に対して送信アンテナごとの所定のウェイトを乗じて並行して送信することにより、所定の方向に利得の高いビームを形成して送信するように構成される。通信部３０１は、複数の信号ストリームのそれぞれに別個のアンテナウェイトを乗じて、別個の方向に向けて送信することにより、複数の信号ストリームを並行して送信することができる。この場合、各アンテナからは、複数の信号ストリームの成分が加算された波形が送出される。

【0025】

伝送路推定部３０２は、端末装置から受信した上りリンクの無線信号に基づいて、伝送路推定を行う。伝送路推定部３０２は、例えば、端末装置から受信したＳＲＳに基づいて伝送路推定を行い、その結果を下りリンクの伝送路の推定値として保持する。なお、ＳＲＳは、上りリンクの無線信号の一例であり、これ以外の無線信号によって伝送路推定が行われてもよい。候補行列保持部３０３は、事前に定められたプリコーディング行列の複数の候補を保持する。なお、複数の候補のそれぞれにはインジケータが付されており、端末装置からのＰＭＩによって使用すべきプリコーディング行列が指定される。

【0026】

通信部３０１は、伝送路推定部３０２によって推定された伝送路の状態に基づいてプリコーディング行列を生成して、その行列による第１のビームを形成して、端末装置と通信することができる。また、通信部３０１は、候補行列保持部３０３が保持しているプリコーディング行列の候補の中から、端末装置からのＰＭＩによって指定されたプリコーディング行列を選択して、その行列による第２のビームを形成して、端末装置と通信することができる。ビーム形成制御部３０４は、第１のビームと第２のビームとのいずれを用いるかを決定して、その決定に基づいてビームを形成するように通信部３０１を制御する。ビーム形成制御部３０４は、例えば、初期接続時には第１のビームを使用するように制御を行う。その後は、上述のようにして、第１のビームと第２のビームを状況に応じて切り替えながら通信を行うように制御を行う。

【0027】

（処理の流れ）
続いて、本実施形態に係る基地局装置によって実行される処理の流れの例について、図４を用いて説明する。本処理は、例えば、プロセッサ２０１がＲＯＭ２０２や記憶装置２０４に記憶されているプログラムを実行することにより実現されうる。なお、基地局装置が使用するビームを切り替える基準については上述の通りであるため、ここでは基地局装置が実行する処理の流れの例を概説するにとどめ、その詳細については繰り返さない。

【0028】

基地局装置は、まず、端末装置との間で接続を確立して第１のビームで通信を開始する（Ｓ４０１）。基地局装置は、例えば、接続を確立した端末装置にＳＲＳを送信させ、そのＳＲＳを測定した結果に基づいてビームを形成し、その状態で端末装置にチャネルの品質の状態を測定させる。そして、基地局装置は、測定の結果（ＣＱＩ）の値の報告を端末装置から受信し、その報告に基づいて、第１のビームを用いたユーザデータの通信で使用するＭＣＳを決定する。そして、基地局装置は、ＳＲＳに基づいて設定した第１のビームおよび決定したＭＣＳを用いて、端末装置へのユーザデータの送信を実行する。なお、このユーザデータの送信には、端末装置からの確認応答が受信されるように、複合自動再送要求（ＨＡＲＱ）が用いられる。

【0029】

そして、基地局装置は、送信したユーザデータに対する確認応答（ここでは特に否定応答）を収集し、その確認応答に基づいて、第１のビームから第２のビームへの切り替えをすべきであるか否かを判定する（Ｓ４０２）。そして、基地局装置は、ビームを切り替えない場合（Ｓ４０３でＮＯ）は、そのまま第１のビームでの通信を継続する（Ｓ４０１）。一方、基地局装置は、ビームを切り替える場合（Ｓ４０３でＹＥＳ）、第２のビームへ切り替えて通信を行う（Ｓ４０４）。なお、基地局装置は、ＣＳＩ－ＲＳを定期的に送信しており、それを観測した端末装置が下りリンクの伝送路の状態を推定し、推定結果に基づいて特定したＰＭＩを基地局装置へ通知する。基地局装置は、端末装置から受信したＰＭＩによって指定されたプリコーディング行列を用いた第２のビームで通信を行う。

【0030】

そして、基地局装置は、第２のビームを用いた通信において、送信したユーザデータに対する確認応答（ここでは特に肯定応答）を収集し、その確認応答に基づいて、第２のビームから第１のビームへの切り替えをすべきであるか否かを判定する（Ｓ４０５）。なお、Ｓ４０５の判定は、上述のように、例えば所定期間の間にＰＭＩの変化があったか否か、ＳＲＳ等の上りリンクの所定の信号に基づく伝送路の推定値の変化量が所定値以下であるか否か、等に基づいて行われてもよい。そして、基地局装置は、ビームを切り替えない場合（Ｓ４０６でＮＯ）は、そのまま第２のビームでの通信を継続する（Ｓ４０４）。一方、基地局装置は、ビームを切り替える場合（Ｓ４０６でＹＥＳ）、端末装置からの無線信号を用いて伝送路の状態を推定し、その推定値に基づいて生成したプリコーディング行列を用いた第１のビームで通信を行う（Ｓ４０１）。なお、例えば、第２のビームから第１のビームへの切り替えは確認応答によらずに行われてもよく、その場合、Ｓ４０５及びＳ４０６の処理は行われなくてもよい。

【0031】

以上のような処理により、基地局装置は、端末装置からの無線信号に基づく伝送路の状態の推定値から生成されるプリコーディング行列による第１のビームと、端末装置が複数の候補の中から選択した結果に応じたプリコーディング行列による第２のビームとを、端末装置の状況に応じて適切に切り替えて使用することが可能となる。これにより、端末装置が移動している場合等の伝送路の状況の変化が大きい場合には第２のビームを使用し、伝送路の状況の変化が小さい場合には第１のビームを使用して通信を行うことで、状況に適した安定的かつ高品質な通信が可能となる。

【0032】

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】