特許 7570721 受信装置、送受信システム及び受信方法

(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】2024-10-11

(45)【発行日】2024-10-22

(54)【発明の名称】受信装置、送受信システム及び受信方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/06 20060101AFI20241015BHJP

   H04B 7/0413 20170101ALI20241015BHJP

【ＦＩ】

H04B7/06 960

H04B7/0413 310

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023028521

(22)【出願日】2023-02-27

(65)【公開番号】P2024121418

(43)【公開日】2024-09-06

【審査請求日】2023-04-26

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度、国立研究開発法人情報通信研究機構「革新的情報通信技術研究開発委託研究／Ｂｅｙｏｎｄ ５Ｇに向けた高速ビームステアリング技術の研究開発」産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願」

(73)【特許権者】

【識別番号】504130821

【氏名又は名称】学校法人湘南工科大学

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100152272

【弁理士】

【氏名又は名称】川越 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100181722

【弁理士】

【氏名又は名称】春田 洋孝

(72)【発明者】

【氏名】宗 秀哉

(72)【発明者】

【氏名】加保 貴奈

【審査官】原田 聖子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／０１３３５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１３０７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０４１８１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／０２－７／１２

Ｈ０４Ｂ ７／２４－ ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の同期信号ブロックを含む電波であって、前記同期信号ブロックには時間領域で処理されるプライマリ同期信号と周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号とが含まれる電波を受信する受信部と、
受信した電波のうち前記プライマリ同期信号の電波強度と、前記セカンダリ同期信号の電波強度とを測定する測定部と、
測定した結果に基づき所定の指向性を有する送信ビームを特定する制御部とを備え、
前記プライマリ同期信号には、複数の異なる指向性を有する送信ビームが含まれ、
前記制御部は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づき第１の方向における指向性を特定し、特定された第１の方向のビームを有する前記同期信号ブロックに含まれる前記プライマリ同期信号に基づき第１の方向と交わる第２の方向における指向性を特定する、
受信装置。

【請求項2】

前記制御部は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づく重みづけをし、前記プライマリ同期信号の電波強度と前記重みとに基づき第２の方向における指向性を特定する、
請求項１に記載の受信装置。

【請求項3】

複数の同期信号ブロックを含む電波であって、前記同期信号ブロックには時間領域で処理されるプライマリ同期信号と周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号とが含まれる電波を受信する受信部と、
受信した電波のうち前記プライマリ同期信号の電波強度と、前記セカンダリ同期信号の電波強度とを測定する測定部と、
測定した結果に基づき所定の指向性を有する送信ビームを特定する制御部とを備え、
前記プライマリ同期信号には、複数の異なる指向性を有する送信ビームが含まれ、
前記制御部は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づき第１の方向における指向性を特定し、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記プライマリ同期信号の電波強度をそれぞれ測定した結果に基づき第１の方向と交わる第２の方向における指向性を特定する、
受信装置。

【請求項4】

電波を送信する送信装置と、前記送信装置により送信された電波を受信する受信装置とを備え、
前記送信装置は、複数の同期信号ブロックを含む電波であって、前記同期信号ブロックには時間領域で処理されるプライマリ同期信号と周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号とが含まれる電波を送信し、
前記受信装置は、受信した電波のうち前記プライマリ同期信号の電波強度と、前記セカンダリ同期信号の電波強度とを測定し、測定した結果に基づき所定の指向性を有する送信ビームを特定し、
前記プライマリ同期信号には、複数の異なる指向性を有する送信ビームが含まれ、
前記受信装置は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づき第１の方向における指向性を特定し、特定された第１の方向のビームを有する前記同期信号ブロックに含まれる前記プライマリ同期信号に基づき第１の方向と交わる第２の方向における指向性を特定する、
送受信システム。

【請求項5】

電波を送信する送信装置と、前記送信装置により送信された電波を受信する受信装置とを備え、
前記送信装置は、複数の同期信号ブロックを含む電波であって、前記同期信号ブロックには時間領域で処理されるプライマリ同期信号と周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号とが含まれる電波を送信し、
前記受信装置は、受信した電波のうち前記プライマリ同期信号の電波強度と、前記セカンダリ同期信号の電波強度とを測定し、測定した結果に基づき所定の指向性を有する送信ビームを特定し、
前記プライマリ同期信号には、複数の異なる指向性を有する送信ビームが含まれ、
前記受信装置は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づき第１の方向における指向性を特定し、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記プライマリ同期信号の電波強度をそれぞれ測定した結果に基づき第１の方向と交わる第２の方向における指向性を特定する、
送受信システム。

【請求項6】

複数の同期信号ブロックを含む電波であって、前記同期信号ブロックには時間領域で処理されるプライマリ同期信号と周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号とが含まれる電波を受信する受信工程と、
受信した電波のうち前記プライマリ同期信号の電波強度と、前記セカンダリ同期信号の電波強度とを測定する測定工程と、
測定した結果に基づき所定の指向性を有する送信ビームを特定する制御工程とを備え、
前記プライマリ同期信号には、複数の異なる指向性を有する送信ビームが含まれ、
前記制御工程は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づき第１の方向における指向性を特定し、特定された第１の方向のビームを有する前記同期信号ブロックに含まれる前記プライマリ同期信号に基づき第１の方向と交わる第２の方向における指向性を特定する、
受信方法。

【請求項7】

複数の同期信号ブロックを含む電波であって、前記同期信号ブロックには時間領域で処理されるプライマリ同期信号と周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号とが含まれる電波を受信する受信工程と、
受信した電波のうち前記プライマリ同期信号の電波強度と、前記セカンダリ同期信号の電波強度とを測定する測定工程と、
測定した結果に基づき所定の指向性を有する送信ビームを特定する制御工程とを備え、
前記プライマリ同期信号には、複数の異なる指向性を有する送信ビームが含まれ、
前記制御工程は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づき第１の方向における指向性を特定し、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記プライマリ同期信号の電波強度をそれぞれ測定した結果に基づき第１の方向と交わる第２の方向における指向性を特定する、
受信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、受信装置、送受信システム及び受信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、多数のアンテナ素子を用いて、狭指向性ビームを作り出し、作り出した狭指向性ビームを所定の角度に順次ステアリングし、端末装置（ＵＥ；Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）が送受信する電波の向きに合わせて最大の指向性を生成する技術が広く用いられている。狭指向性ビームを作り出す技術は、ビームフォーミング技術として広く知られている。また、狭指向性ビームを所定の角度に順次ステアリングし、好適な指向性を探索する技術は、ビームステアリング技術として広く知られている。このようなビームステアリング技術は、例えば特許文献１に例示されたようなアレーアンテナを用いて実現される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２２－１６７６３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来技術によるビームステアリング技術によれば、端末装置は、基地局から送信された多数の狭指向性ビームに基づき好適な指向性を推定する。近年、無線通信の大容量化のため、基地局から送信されるビームの数が増大している。従来技術によれば、基地局から送信されるビームの数が増大することに応じて、ビーム探索時間が増大してしまうといった問題があった。

【0005】

このような事情に鑑み、本発明は、高速にビームステアリングを行うことが可能な受信装置、送受信システム及び受信方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

［１］本発明の一態様は、複数の同期信号ブロックを含む電波であって、前記同期信号ブロックには時間領域で処理されるプライマリ同期信号と周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号とが含まれる電波を受信する受信部と、受信した電波のうち前記プライマリ同期信号の電波強度と、前記セカンダリ同期信号の電波強度とを測定する測定部と、測定した結果に基づき所定の指向性を有する送信ビームを特定する制御部とを備え、前記プライマリ同期信号には、複数の異なる指向性を有する送信ビームが含まれ、前記制御部は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づき第１の方向における指向性を特定し、特定された第１の方向のビームを有する前記同期信号ブロックに含まれる前記プライマリ同期信号に基づき第１の方向と交わる第２の方向における指向性を特定する受信装置である。

【0007】

［２］また、一態様は、上記［１］に記載の受信装置において、前記制御部は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づき第１の方向における指向性を特定し、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記プライマリ同期信号の電波強度をそれぞれ測定した結果に基づき第１の方向と交わる第２の方向における指向性を特定する受信装置である。

【0008】

［３］また、一態様は、複数の同期信号ブロックを含む電波であって、前記同期信号ブロックには時間領域で処理されるプライマリ同期信号と周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号とが含まれる電波を受信する受信部と、受信した電波のうち前記プライマリ同期信号の電波強度と、前記セカンダリ同期信号の電波強度とを測定する測定部と、測定した結果に基づき所定の指向性を有する送信ビームを特定する制御部とを備え、前記プライマリ同期信号には、複数の異なる指向性を有する送信ビームが含まれ、前記制御部は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づき第１の方向における指向性を特定し、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記プライマリ同期信号の電波強度をそれぞれ測定した結果に基づき第１の方向と交わる第２の方向における指向性を特定する受信装置である。

【0009】

［４］また、一態様は、電波を送信する送信装置と、前記送信装置により送信された電波を受信する受信装置とを備え、前記送信装置は、複数の同期信号ブロックを含む電波であって、前記同期信号ブロックには時間領域で処理されるプライマリ同期信号と周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号とが含まれる電波を送信し、前記受信装置は、受信した電波のうち前記プライマリ同期信号の電波強度と、前記セカンダリ同期信号の電波強度とを測定し、測定した結果に基づき所定の指向性を有する送信ビームを特定し、前記プライマリ同期信号には、複数の異なる指向性を有する送信ビームが含まれ、前記受信装置は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づき第１の方向における指向性を特定し、特定された第１の方向のビームを有する前記同期信号ブロックに含まれる前記プライマリ同期信号に基づき第１の方向と交わる第２の方向における指向性を特定する、送受信システムである。

【0010】

［５］また、一態様は、電波を送信する送信装置と、前記送信装置により送信された電波を受信する受信装置とを備え、前記送信装置は、複数の同期信号ブロックを含む電波であって、前記同期信号ブロックには時間領域で処理されるプライマリ同期信号と周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号とが含まれる電波を送信し、前記受信装置は、受信した電波のうち前記プライマリ同期信号の電波強度と、前記セカンダリ同期信号の電波強度とを測定し、測定した結果に基づき所定の指向性を有する送信ビームを特定し、前記プライマリ同期信号には、複数の異なる指向性を有する送信ビームが含まれ、前記受信装置は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づき第１の方向における指向性を特定し、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記プライマリ同期信号の電波強度をそれぞれ測定した結果に基づき第１の方向と交わる第２の方向における指向性を特定する、送受信システムである。

【0011】

［６］また、本発明の一態様は、複数の同期信号ブロックを含む電波であって、前記同期信号ブロックには時間領域で処理されるプライマリ同期信号と周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号とが含まれる電波を受信する受信工程と、受信した電波のうち前記プライマリ同期信号の電波強度と、前記セカンダリ同期信号の電波強度とを測定する測定工程と、測定した結果に基づき所定の指向性を有する送信ビームを特定する制御工程とを備え、前記プライマリ同期信号には、複数の異なる指向性を有する送信ビームが含まれ、前記制御工程は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づき第１の方向における指向性を特定し、特定された第１の方向のビームを有する前記同期信号ブロックに含まれる前記プライマリ同期信号に基づき第１の方向と交わる第２の方向における指向性を特定する受信方法である。

【0012】

［７］また、本発明の一態様は、複数の同期信号ブロックを含む電波であって、前記同期信号ブロックには時間領域で処理されるプライマリ同期信号と周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号とが含まれる電波を受信する受信工程と、受信した電波のうち前記プライマリ同期信号の電波強度と、前記セカンダリ同期信号の電波強度とを測定する測定工程と、測定した結果に基づき所定の指向性を有する送信ビームを特定する制御工程とを備え、前記プライマリ同期信号には、複数の異なる指向性を有する送信ビームが含まれ、前記制御工程は、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記セカンダリ同期信号の電波強度に基づき第１の方向における指向性を特定し、複数の前記同期信号ブロックそれぞれに含まれる前記プライマリ同期信号の電波強度をそれぞれ測定した結果に基づき第１の方向と交わる第２の方向における指向性を特定する受信方法である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、高速にビームステアリングを行うことが可能な受信装置、送信装置、送受信システム及び受信方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係る送受信システムの構成例を示す図である。

【図2】本実施形態に係るビームステアリングについて説明するための概念図である。

【図3】本実施形態に係る送信装置の構成を示す模式図である。

【図4】本実施形態に係る装置構成について、位相器とバトラーマトリクスを用いた場合の構成を示す図である。

【図5】本実施形態に係る受信装置の機能構成を示す機能構成図である。

【図6】本実施形態に係る送信装置により送信されるビームの一例について説明するための図である。

【図7】本実施形態に係る同期信号ブロックの構成の一例について説明するための図である。

【図8】本実施形態に係る指向性の特定方法について説明するための図である。

【図9】本実施形態に係る受信装置が行うビーム探索方法の一例を示すフローチャートである。

【図10】本実施形態に係る送受信システムの構成の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の態様に係る受信装置、送信装置、送受信システム及び受信方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。つまり、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれ、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、各構造における縮尺および数等を、実際の構造における縮尺および数等と異ならせる場合がある。

【0016】

［実施形態］
図１は、本実施形態に係る送受信システムの構成例を示す図である。同図を参照しながら、送受信システム１の構成例について説明する。送受信システム１は、基地局２と、複数の端末装置３とを備える。図示する一例では、複数の端末装置３として、端末装置３－１、端末装置３－２、…、及び端末装置３－ｎ（ｎは１以上の自然数）が示されている。

【0017】

基地局２は、指向性を有する電波を複数方向に送信する。基地局２から送信された指向性を有する電波は、複数の端末装置３それぞれにより受信される。以下、指向性を有する電波を、ビームと記載する場合がある。以下の実施形態においては、一例として、基地局２が所定の角度に順次ビームをステアリングし、それぞれの端末装置３が好適な指向性を有するビームを探索する場合について説明する。しかしながら本実施形態はこの一例に限定されず、それぞれの端末装置３が所定の角度に順次ビームをステアリングし、基地局２が好適な指向性を有するビームを探索するよう構成されていてもよい。

【0018】

基地局２は、送信装置２０を備える。送信装置２０は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路部２１と電波出力部２２とを備える。ＲＦ回路部２１は、送信する電波の信号処理を行う。電波出力部２２は、例えば、複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナである。電波出力部２２は、ＲＦ回路部２１の制御に基づき、電波を出力する。ＲＦ回路部２１は、電波出力部２２から出力される電波の指向性を制御することによりビームステアリングを行う。

【0019】

端末装置３は、受信装置１０を備える。受信装置１０は、送信装置２０から送信された電波を受信する。受信装置１０は、具体的には、ビームステアリングされた複数のビームを受信する。複数のビームは、それぞれ異なる指向性を有するため、所定の場所において受信された複数のビームは、それぞれ電波強度が異なる。受信装置１０は、受信したビーム毎の電波強度を測定し、測定した電波強度に基づき、好適な指向性のビームを特定する。受信装置１０は、特定した指向性のビームに関する情報を送信装置２０に出力してもよい。

【0020】

図２は、本実施形態に係るビームステアリングについて説明するための概念図である。同図を参照しながら、送受信システム１が行うビームステアリングの一例について説明する。同図には、送信装置２０の一例として、Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ（マッシブ・マイモ）が示されている。図示するように、送信装置２０は、複数のアンテナ素子ＡＥを備える。送信装置２０は、例えば８×８Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯであり、６４個のアンテナ素子ＡＥを備えていてもよい。

【0021】

ＲＦ回路部２１は、各アンテナ素子ＡＥから出力される電波を制御することにより、ビームの指向性を制御する、図示する一例では、ビームＢＭ１乃至ビームＢＭ６、…、及びビームＢＭｍ（ｍは１以上の自然数）が示されている。例えば送信装置２０が８×８Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯである場合、ｍ＝６４であってもよい。電波出力部２２は、ＲＦ回路部２１の制御に応じて、狭指向性を有するビームを出力する。

【0022】

端末装置３は、送信装置２０の周囲に複数存在する。送信装置２０の周囲とは、送信装置２０が出力するビームを受信可能な位置である。複数の端末装置３は、それぞれ送信装置２０が出力する狭指向性を有する複数のビームを受信し、ビームの電波強度に応じて、好適な指向性を探索する。

【0023】

図３は、本実施形態に係る送信装置の構成を示す模式図である。図４は、本実施形態に係る装置構成について、位相器とバトラーマトリクスを用いた場合の構成を示す図である。図３及び図４を参照しながら、送信装置２０の構成について説明する。送信装置２０は、Ｎ枚の基板Ｓを有する（Ｎは１以上の自然数）。図示する一例では、送信装置２０は、基板Ｓ－１乃至基板Ｓ－８の８枚の基板Ｓを有する。それぞれの基板Ｓは、１次元のパッチアレーアンテナと、バトラーマトリクスＢＭと、位相器（可変位相器）ＰＳＡとを備える。１次元のパッチアレーアンテナには、Ｍ個のパッチアンテナＰが含まれる（Ｍは１以上の自然数）。図示する一例では、それぞれの基板Ｓは、８個のパッチアンテナＰを有する。すなわち、送信装置２０は、８×８アレーアンテナを有するということもできる。送信装置２０は、バトラーマトリクスＢＭにより水平方向のビームを形成し、移相器ＰＳＡにより垂直方向のビームを形成する。

【0024】

それぞれの基板Ｓが備える位相器ＰＳＡには、水平方向ビームの入力信号が入力される。位相器ＰＳＡは、バトラーマトリクスＢＭの同一ポートに出力される。位相器ＰＳＡは、１シンボル内で離散的に高速で位相を切り替え可能に構成される。位相器ＰＳＡは、後述する同期信号ブロックＳＳＢ内のプライマリ同期信号ＰＳＳの１シンボル時間内で、Ｎ段階（例えば８段階）の垂直方向のビームステアリングを行う。

【0025】

図５は、本実施形態に係る受信装置の機能構成を示す機能構成図である。同図を参照しながら、受信装置１０の機能構成の一例について説明する。受信装置１０は、受信部１１と、ＲＳＲＰ測定部１２と、制御部１３と、送信部１４とを備える。受信装置１０は、バスで接続された不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read only memory）又はＲＡＭ（Random access memory）等の記憶装置等を備え、受信プログラムを実行することによって受信部１１、ＲＳＲＰ測定部１２、制御部１３、及び送信部１４を備える装置として機能する。

【0026】

なお、受信装置１０の各機能の全てまたは一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）又はＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。受信プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。受信プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

【0027】

受信部１１は、送信装置２０により送信された電波を受信する。受信部１１は、受信した電波に関する情報を受信情報ＲＩとしてＲＳＲＰ測定部１２に出力する。ここで、送信装置２０により送信される電波の詳細な一例について、図６及び図７を参照しながら説明する。

【0028】

図６は、本実施形態に係る送信装置により送信されるビームの一例について説明するための図である。同図には、縦軸を周波数、横軸を時間として、送信装置２０により送信される電波の一例が示されている。送信装置２０は、所定の周期ごとに複数の同期信号ブロックＳＳＢを送信する。換言すれば、送信装置２０は、複数の同期信号ブロックＳＳＢを含む電波を受信する。図示する一例では、２０［ｍｓ（ミリ秒）］ごとに８個の同期信号ブロックＳＳＢが送信されている。８個の同期信号ブロックＳＳＢは、例えば５［ｍｓ］以内に送信される。

【0029】

それぞれの同期信号ブロックＳＳＢには、ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘが付されている。図示する一例では、０から７までのＳＳＢ Ｉｎｄｅｘが付されている。各ＳＳＢ Ｉｎｄｅｘは、水平方向の指向性を特定するものであってもよい。

【0030】

図７は、本実施形態に係る同期信号ブロックの構成について説明するための図である。同図を参照しながら、同期信号ブロックＳＳＢの構成について説明する。同期信号ブロックＳＳＢには、プライマリ同期信号ＰＳＳと、物理ブロードキャストチャネルＰＢＣＨと、セカンダリ同期信号ＳＳＳとが含まれる。物理ブロードキャストチャネルＰＢＣＨは、システム情報伝送チャネルの配置等を報知する報知信号である。

【0031】

ここで、従来技術によれば、同期信号ブロックＳＳＢに含まれるプライマリ同期信号ＰＳＳの中で１つのビームを送信していた。すなわち、従来技術によれば、ビーム数分の同期信号ブロックＳＳＢを送信する必要があった。具体的に、送信装置２０が８×８Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯである場合、１回のビームステアリングを行うために、６４個の同期信号ブロックＳＳＢを送信する必要があった。

【0032】

１つの同期信号ブロックＳＳＢには、４シンボルが含まれる。例えばＣａｓｅＢで８送信の場合は、約５０シンボルで１周期となる。また、ＣａｓｅＤで６４送信の場合は、５００シンボル以上で１周期となる。すなわち、従来技術を用いてビームステアリングを行う場合、ビーム探索時間が増大してしまい、効率的なビームステアリングを行うことが望まれていた。

【0033】

プライマリ同期信号ＰＳＳは、３つの値（０、１、２）のうちの１つを指定してセルの物理レイヤ識別子を識別する。セカンダリ同期信号ＳＳＳは、１６８個のグループのうちセルが属する１つのグループを識別する。このように、プライマリ同期信号ＰＳＳは３つの値のうちの１つを表すだけでよく、セカンダリ同期信号ＳＳＳは１６８個の値のうちの１つを表す。プライマリ同期信号ＰＳＳはＺａｄｏｆｆ―Ｃｈｕシーケンスに基づく６２ビット信号であり、セカンダリ同期信号ＳＳＳは、物理レイヤ識別子から得られるシーケンスを用いてスクランブルされた２つの３１ビットシーケンスの組合せを用いる。

【0034】

プライマリ同期信号ＰＳＳ及びセカンダリ同期信号ＳＳＳの両者は、全てのセルにより固定リソースで送信されるので、信号の範囲内にいる任意のＵＥにより検出できる。プライマリ同期信号ＰＳＳ及びセカンダリ同期信号ＳＳＳの各々は、フレーム当たり２回、言い換えると５ｍｓ周期で（したがって幾つかのサブフレーム毎にのみ）送信される。例えば、プライマリ同期信号ＰＳＳ及びセカンダリ同期信号ＳＳＳは両者とも、各フレームの第１及び第６サブフレームで送信される。

【0035】

ここで、プライマリ同期信号ＰＳＳとは、時間領域で処理する領域であり、物理ブロードキャストチャネルＰＢＣＨとセカンダリ同期信号ＳＳＳとは、周波数領域で処理する領域であるということができる。すなわち、同期信号ブロックＳＳＢには、時間領域で処理されるプライマリ同期信号ＰＳＳと周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号ＳＳＳとが少なくとも含まれるということができる。

【0036】

本実施形態においては、プライマリ同期信号ＰＳＳの１シンボル内でビームステアリングを行う。すなわち、本実施形態に係るプライマリ同期信号ＰＳＳには、複数の異なる指向性を有するビームが含まれる。具体的には、送信装置２０は、時間領域であるプライマリ同期信号ＰＳＳの中で、ビームを垂直方向に順次ステアリングする。換言すれば、プライマリ同期信号ＰＳＳには、垂直方向に異なる指向性を有する複数のビームが含まれていてもよい。

【0037】

プライマリ同期信号ＰＳＳの中に、Ｎ回（例えば８回）ビームステアリングされる場合、受信装置１０は、プライマリ同期信号ＰＳＳをＮ分割（例えば８分割）し、電力が最大となる箇所を検出する。送信装置２０は、同期信号ブロックＳＳＢごとに同一の垂直ビームステアリングを行い、受信装置１０は、同期信号ブロックＳＳＢごとに同様に電力を測定する。受信装置１０は、測定された電力の大きさに基づき、垂直方向のビームを選択する。

【0038】

また、本実施形態において、セカンダリ同期信号ＳＳＳは、水平方向のビームステアリングに用いられる。水平方向のビームステアリングは、同期信号ブロックＳＳＢごとに行われる。すなわち、複数の同期信号ブロックＳＳＢそれぞれにおいて、指向性が水平方向に異なるビームが含まれていてもよい。それぞれの同期信号ブロックＳＳＢに含まれるプライマリ同期信号ＰＳＳの中で、セカンダリ同期信号ＳＳＳに含まれるビームの水平方向の指向性に応じた垂直方向のビームステアリングが行われる。すなわち、８×８Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯの場合、８個の同期信号ブロックＳＳＢを送信することにより６４種類の指向性を有するビームを送信することができる。図５に戻り、受信装置１０の機能構成について説明を続ける。

【0039】

ＲＳＲＰ測定部１２は、受信した電波のうち、プライマリ同期信号ＰＳＳの電波強度と、セカンダリ同期信号ＳＳＳの電波強度とを測定する。以下の説明において、ＲＳＲＰ測定部１２を、単に測定部と記載する場合がある。ＲＳＲＰ測定部１２は、測定した結果に関する情報を、測定情報ＭＩとして制御部１３に出力する。

【0040】

制御部１３は、ＲＳＲＰ測定部１２により測定された電波強度に応じて、所定の指向性を有するビームを特定する。送信部１４は、特定された所定の指向性を有するビームに関する情報を、送信情報ＴＩとして受信装置１０に対して送信する。

【0041】

図８は、本実施形態に係る指向性の特定方法について説明するための図である。同図を参照しながら、指向性の特定方法の一例について説明する。図示する一例において、ＵＥ１及びＵＥ２は、いずれも端末装置３の具体例である。ＵＥ１及びＵＥ２は、それぞれ異なる場所に存在するものである。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、いずれも、縦軸を電波強度、横軸を時間として示す。時刻ｔ１乃至時刻ｔ８の各時刻は、それぞれ同期信号ブロックＳＳＢが送信されるタイミングに相当する。

【0042】

図８（Ａ）は、ＵＥ１によりセカンダリ同期信号ＳＳＳに基づき測定された電波強度の一例を示し、図８（Ｂ）は、ＵＥ２によりセカンダリ同期信号ＳＳＳに基づき測定された電波強度の一例を示す。ＵＥ１は時刻ｔ２において取得した電波の電波強度が最も大きく、ＵＥ２は時刻ｔ８において取得した電波の電波強度が最も大きい。したがって、ＵＥ１は、時刻ｔ２において送信されたビームを、所定の指向性（特に水平方向の指向性）を有するビームとして特定する。また、ＵＥ２は、時刻ｔ８において送信されたビームを、所定の指向性（特に水平方向の指向性）を有するビームとして特定する。

【0043】

ここで、図８に示した時刻ｔ１乃至時刻ｔ８の各時刻は、それぞれ同期信号ブロックＳＳＢが送信されるタイミングに相当し、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、いずれもセカンダリ同期信号ＳＳＳに基づき測定された電波強度を示すものである。したがって、図示するように水平方向の指向性が決定される。受信装置１０が備える制御部１３は、水平方向において最も大きい電波強度が得られた同期信号ブロックＳＳＢに含まれるプライマリ同期信号ＰＳＳの中における電波強度に基づいて、垂直方向において最も大きくなる電波強度を探索する。換言すれば、制御部１３は、複数の同期信号ブロックＳＳＢそれぞれに含まれるセカンダリ同期信号ＳＳＳの電波強度に基づき第１の方向（水平方向）における指向性を特定し、特定された第１の方向のビームを有する同期信号ブロックＳＳＢに含まれるプライマリ同期信号ＰＳＳに基づき第１の方向と交わる第２の方向（垂直方向）における指向性を特定する。

【0044】

また、制御部１３は、水平方向のビームステアリングで得られた電波強度に基づいて、垂直方向の電波強度に重み付けを行い、重み付けが行われた後の全てのビームの電波強度に基づいて、指向性を特定してもよい。この場合、まず、制御部１３は、複数の同期信号ブロックＳＳＢそれぞれに含まれるセカンダリ同期信号ＳＳＳの電波強度に基づいて、水平方向の指向性ごとの重み（換言すれば同期信号ブロックＳＳＢということもできる）を算出する。次に、制御部１３は、プライマリ同期信号ＰＳＳに含まれる複数のビームの電波強度と、算出された重みとに基づき指向性を特定する。なお、水平方向で最も電波強度が高いビームの重みを１とし、それ以外の重みを０とすることにより、水平方向の測定結果をより重視することも可能である。

【0045】

また、指向性の特定は、多数決により行われてもよい。この場合、制御部１３は、例えば、プライマリ同期信号ＰＳＳを時分割し、電波強度が最大となる箇所を測定し、測定した結果に応じて、第２の方向（垂直方向）における指向性を特定する。例えば、制御部１３は受信した同期信号ブロックＳＳＢの中で、電波強度が最大となる箇所が最も多くなった箇所を第２の方向における指向性として特定する。すなわち、制御部１３は、まず、複数の同期信号ブロックＳＳＢそれぞれに含まれるセカンダリ同期信号ＳＳＳの電波強度に基づき第１の方向（水平方向）における指向性を特定する。また、制御部１３は、水平方向の指向性とは独立して、垂直方向の指向性を特定する。すなわち、制御部１３は、複数の同期信号ブロックＳＳＢそれぞれに含まれるプライマリ同期信号ＰＳＳの電波強度をそれぞれ測定した結果に基づき第２の方向における指向性を特定してもよい。

【0046】

図９は、本実施形態に係る受信装置が行うビーム探索方法の一例を示すフローチャートである。同図を参照しながら、受信装置１０が行うビーム探索方法の一例について説明する。同図を参照しながら行う説明は、受信装置１０が、多数決によりビームを探索する方法の一例である。

【0047】

（ステップＳ１１）受信装置１０は、同期信号ブロックＳＳＢを受信した場合、処理をステップＳ１２に進める。

【0048】

（ステップＳ１２）ＲＳＲＰ測定部１２は、プライマリ同期信号ＰＳＳの電波強度を測定する。制御部１３は、プライマリ同期信号ＰＳＳを時分割し、電波強度が最大となる箇所を検出する。なお、本実施形態において、送信装置２０は、プライマリ同期信号ＰＳＳの中で水平方向を固定し、垂直方向にビームステアリングを行う。したがって、電波強度が最大となる箇所とは、水平方向に固定され垂直方向にビームステアリングを行った結果、電波強度が最大となる箇所である。

【0049】

（ステップＳ１３）次に、ＲＳＲＰ測定部１２は、セカンダリ同期信号ＳＳＳの電波強度を測定する。

【0050】

（ステップＳ１４）制御部１３は、Ｎ個の同期信号ブロック全てについて測定を行った場合、処理をステップＳ１５に進める。なお、Ｎとは、水平方向におけるビーム数である。例えば、送信装置２０が８×８Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯである場合、Ｎ＝８であってもよい。制御部１３は、Ｎ個の同期信号ブロック全てについて測定を行っていない場合、処理をステップＳ１１に戻し、次の同期信号ブロックＳＳＢが受信されることを待つ。

【0051】

（ステップＳ１５）制御部１３は、Ｎ個の同期信号ブロックそれぞれにおいて、プライマリ同期信号ＰＳＳの中で電力が最大となる箇所を特定する。制御部１３は、電力が最大となる箇所が最も多い箇所を、垂直方向のビームとして特定する。

【0052】

（ステップＳ１６）また、制御部１３は、Ｎ個の同期信号ブロックのうち、セカンダリ同期信号ＳＳＳ電波強度が、最大となるビームを水平方向のビームとして特定する。

【0053】

［実施形態の変形例］
図１０は、本実施形態に係る送受信システムの構成の変形例を示す図である。同図を参照しながら、送受信システム１の変形例である送受信システム１Ａについて説明する。送受信システム１Ａは、基地局２Ａと、複数の端末装置３Ａとを備える。図示する一例では、複数の端末装置３Ａとして、端末装置３Ａ－１、端末装置３Ａ－２、…、及び端末装置３Ａ－ｎ（ｎは１以上の自然数）が示されている。送受信システム１Ａは、基地局２Ａが受信装置１０を備え、端末装置３Ａが送信装置２０を備える点において送受信システム１とは異なる。送受信システム１Ａにおいては、端末装置３Ａがビームステアリングを行い、基地局２Ａが好適な指向性のビームを特定する。

【0054】

［実施形態のまとめ］
以上説明した実施形態によれば、受信装置１０は、受信部１１を備えることにより、複数の同期信号ブロックＳＳＢを含む電波を受信する。同期信号ブロックＳＳＢには時間領域で処理されるプライマリ同期信号ＰＳＳと周波数領域で処理されるセカンダリ同期信号ＳＳＳとが含まれる。また、受信装置１０は、ＲＳＲＰ測定部１２を備えることにより、受信した電波のうちプライマリ同期信号ＰＳＳの電波強度と、セカンダリ同期信号ＳＳＳの電波強度とを測定する。また、受信装置１０は、制御部１３を備えることにより、測定した結果に基づき所定の指向性を有するビームを特定する。プライマリ同期信号ＰＳＳには、複数の異なる指向性を有するビームが含まれる。すなわち、本実施形態によれば、従来ビームステアリングを行う領域ではないプライマリ同期信号ＰＳＳにおいてビームステアリングを行う。プライマリ同期信号ＰＳＳは、時間領域のため、高速にビームステアリングを行ったとしても、位相が混ざり合うことがない。したがって、本実施形態によれば、基地局２から送信されるビームの数が増大した場合であっても、高速にビームステアリングを行うことができる。

【0055】

なお、プライマリ同期信号ＰＳＳの中で高速にビームステアリングを行うことにより、時間同期精度が劣化することが考えられるが、同期信号ブロックＳＳＢ内のチャネル復調用参照信号ＤＭＲＳを用いて同期を行うことにより、時間同期精度を保つことができる。

【0056】

また、以上説明した実施形態によれば、制御部１３は、複数の同期信号ブロックＳＳＢそれぞれに含まれるセカンダリ同期信号ＳＳＳの電波強度に基づき、第１の方向（例えば水平方向）における指向性を特定する。また、制御部１３は、特定された第１の方向のビームを有する同期信号ブロックＳＳＢに含まれるプライマリ同期信号ＰＳＳに基づき、第１の方向と交わる第２の方向（例えば垂直方向）における指向性を特定する。すなわち、本実施形態によれば、同期信号ブロックＳＳＢを水平方向のビーム数に応じた数だけ送信することにより、水平方向の指向性を特定し、水平方向の指向性が固定されたうえで垂直方向にビームステアリングを行うことにより垂直方向の指向性を特定する。ここで、水平方向は、垂直方向に比べてビームステアリングの速度が遅い（例えば同期信号ブロックＳＳＢの送信周期）ため、信頼性が高いといえる。言い換えれば、本実施形態によれば、信頼性の高い水平方向について第１の判定を行った後で、高速に垂直方向について第２の判定を行う。よって、本実施形態によれば、精度よく、高速にビームステアリングを行うことができる。

【0057】

また、以上説明した実施形態によれば、制御部１３は、複数の同期信号ブロックＳＳＢそれぞれに含まれるセカンダリ同期信号ＳＳＳの電波強度に基づく重みづけをし、プライマリ同期信号ＰＳＳの電波強度と重みとに基づき、第２の方向（例えば垂直方向）における指向性を特定する。すなわち、本実施形態によれば、信頼性の高い水平方向の測定結果を、垂直方向にも反映させ、垂直方向の判定を行う。よって、本実施形態によれば、精度よく、高速にビームステアリングを行うことができる。

【0058】

また、以上説明した実施形態によれば、制御部１３は、複数の同期信号ブロックＳＳＢそれぞれに含まれるセカンダリ同期信号ＳＳＳの電波強度に基づき、第１の方向（例えば水平方向）における指向性を特定する。また、制御部１３は、複数の同期信号ブロックＳＳＢそれぞれに含まれるプライマリ同期信号ＰＳＳの電波強度をそれぞれ測定した結果に基づき、第１の方向と交わる第２の方向（例えば垂直方向）における指向性を特定する。制御部１３は、例えば、プライマリ同期信号ＰＳＳを時分割し、電波強度が最大となる箇所を測定し、測定した結果に応じて、第２の方向における指向性を特定する。例えば、制御部１３は受信した同期信号ブロックＳＳＢの中で、電波強度が最大となる箇所が最も多くなった箇所を第２の方向における指向性として特定する。すなわち、制御部１３は、多数決により判定を行うということもできる。よって、本実施形態によれば、測定誤差を低減することができる。

【0059】

なお、上述した実施形態においては、第１の方向を水平方向、第２の方向を垂直方向として説明した。しかしながら本実施形態はこの一例に限定されず、水平方向と垂直方向とを入れ替えて構成することも可能である。この場合、プライマリ同期信号ＰＳＳの中で水平方向にビームステアリングを行い、セカンダリ同期信号ＳＳＳを用いて垂直方向にビームステアリングを行うよう構成されてもよい。また、第１の方向と第２の方向とは、垂直に交わる場合の一例に限定されず、互いに所定の角度で交わるような方向であってもよい。

【0060】

なお、上述した実施形態においては、送信装置２０又は受信装置１０のいずれか一方によりビームステアリングをする場合の一例について説明した。しかしながら本実施形態はこの一例に限定されず、送信装置２０及び受信装置１０の両方によりビームステアリングを行ってもよい。

【0061】

なお、上述した実施形態における送受信システム１が備える各装置が備える各部の機能の全体あるいはその機能の一部は、これらの機能を実現するためのプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

【0062】

また、「コンピュータにより読み取り可能な記録媒体」とは、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶部のことをいう。さらに、「コンピュータにより読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークを介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

【0063】

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0064】

１…送受信システム、２…基地局、３…端末装置、１０…受信装置、２０…送信装置、１１…受信部、１２…ＲＳＲＰ測定部、１３…制御部、１４…送信部、２１…ＲＦ回路部、２２…電波出力部、Ｓ…基板、ＢＭ…バトラーマトリクス、ＰＳＡ…位相器、Ｐ…パッチアンテナ、ＳＳＢ…同期信号ブロック、ＰＳＳ…プライマリ同期信号、ＳＳＳ…セカンダリ同期信号、ＰＢＣＨ…物理ブロードキャストチャネル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】