特許 7598041 制御方法、および通信制御装置

(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】2024-12-03

(45)【発行日】2024-12-11

(54)【発明の名称】制御方法、および通信制御装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/022 20170101AFI20241204BHJP

   H04W 16/26 20090101ALI20241204BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

H04B7/022

H04W16/26

H04W16/28

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022574989

(86)(22)【出願日】2021-01-15

(86)【国際出願番号】 JP2021001252

(87)【国際公開番号】W WO2022153484

(87)【国際公開日】2022-07-21

【審査請求日】2023-06-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】和井 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】岩國 辰彦

(72)【発明者】

【氏名】内田 大誠

(72)【発明者】

【氏名】北 直樹

【審査官】原田 聖子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１５７２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１６４２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００６８４６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００２０３６３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００５－１５９８４９（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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

分散アンテナシステムにおける複数の基地局のうちの一部の基地局において端末局と通信するためのビームを選択する選択ステップと、
前記一部の基地局で用いられたビームと、当該ビームが前記一部の基地局で用いられたときに信号の受信電力の測定結果に基づいて取得された、前記一部の基地局以外の基地局において用いられたビームとの組み合わせを示す組合せ情報を参照し、前記一部の基地局以外の基地局において端末局と通信するための候補ビームとして、当該一部の基地局以外の基地局の複数のビームのうち、前記組み合わせ情報において前記選択ステップにより選択されたビームに予め対応付けられた候補ビームを割り当てる割り当てステップと、
を備えた制御方法。

【請求項2】

分散アンテナシステムにおける複数の基地局のうちの一部の基地局において端末局と通信するためのビームを選択する選択ステップと、
前記一部の基地局で用いられたビームと、当該ビームが前記一部の基地局で用いられたときに前記一部の基地局以外の基地局において用いられたビームとの組み合わせを示す組合せ情報を参照することにより、前記一部の基地局以外の基地局において端末局と通信するための候補ビームとして、前記選択ステップにより選択されたビームに予め対応付けられた候補ビームを割り当てる割り当てステップと、
を備え、
前記組合せ情報は、前記一部の基地局で用いられたビームと、当該ビームが前記一部の基地局で用いられたときに前記一部の基地局以外の基地局において用いられたビームとの組み合わせで通信が行われた回数をさらに示す
制御方法。

【請求項3】

分散アンテナシステムにおける複数の基地局のうちの一部の基地局において端末局と通信するためのビームを選択する選択ステップと、
前記一部の基地局で用いられたビームと、当該ビームが前記一部の基地局で用いられたときに前記一部の基地局以外の基地局において用いられたビームとの組み合わせを示す組合せ情報を参照することにより、前記一部の基地局以外の基地局において端末局と通信するための候補ビームとして、前記選択ステップにより選択されたビームに予め対応付けられた候補ビームを割り当てる割り当てステップと、
を備え、
前記組合せ情報は、前記一部の基地局で用いられたビームと、当該ビームが前記一部の基地局で用いられたときに前記一部の基地局以外の基地局において用いられたビームとの組み合わせで通信を行った場合に所定条件を満足した確率をさらに示す
制御方法。

【請求項4】

前記組合せ情報は、前記一部の基地局で用いられたビームと、当該ビームが前記一部の基地局で用いられたときに前記一部の基地局以外の基地局において用いられたビームとの組み合わせで通信が行われたときの、端末局の位置をさらに示す請求項１に記載の制御方法。

【請求項5】

分散アンテナシステムにおける複数の基地局のうちの一部の基地局において端末局と通信するためのビームの方向を選択する選択ステップと、
前記一部の基地局に対するビームの方向と、当該ビームの方向が前記一部の基地局に対して用いられたときに信号の受信電力の測定結果に基づいて取得された、前記一部の基地局以外の基地局に対して用いられたビームの方向との組み合わせを示す組合せ情報を参照し、前記一部の基地局以外の基地局において端末局と通信するためのビームの方向の候補として、当該一部の基地局以外の基地局の複数のビームのうち、前記組み合わせ情報において前記選択ステップにより選択されたビームの方向に予め対応付けられたビームの方向の候補を割り当てる割り当てステップと、
を備えた制御方法。

【請求項6】

分散アンテナシステムにおける複数の基地局のうちの一部の基地局において端末局と通信するためのビームを選択する選択部と、
前記一部の基地局で用いられたビームと、当該ビームが前記一部の基地局で用いられたときに信号の受信電力の測定結果に基づいて取得された、前記一部の基地局以外の基地局において用いられたビームとの組み合わせを示す組合せ情報を参照し、前記一部の基地局以外の基地局において端末局と通信するための候補ビームとして、当該一部の基地局以外の基地局の複数のビームのうち、前記組み合わせ情報において前記選択部により選択されたビームに予め対応付けられた候補ビームを割り当てる割り当て部と、
を備えた通信制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御方法、および通信制御装置の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ミリ波帯やテラヘルツ帯等の高周波数帯では、マイクロ波帯等の低周波数帯と比較して自由空間伝搬損失が大きい。そのため、補償のために特定方向に電力を集中させるビームを形成する、ビームフォーミング技術を用いる必要がある（例えば、非特許文献１参照）。

【0003】

常に通信を行う無線局の組み合わせが決まっているＰ－Ｐ（Point-to-Point）型の通信で、かつその無線局の位置関係や無線局周囲の伝搬環境も変化しないような場合には予め無線局の設置時などに固定的にビームフォーミングを行うこともできる。

【0004】

その一方で、複数の無線局を収容するＰ－ＭＰ（Point-to-Multi Point）型、または無線局の少なくとも一方が移動するような場合には固定的にビームフォーミングを行うことができない。この場合、複数の無線局のうち通信を必要とする無線局の位置や、無線局の移動、無線局周囲の伝搬環境の変化にあわせて適応的にビームの形成方向を制御する適応ビームフォーミングが必要となる。

【0005】

適応ビームフォーミングは、機械的な駆動部が不要であることから、複数のアンテナ素子を用い、その素子間で放射する電波の位相関係を調整して行われることが一般的である。ただし、その位相関係を適切に調整するためには、送信側と受信側の両無線局の各アンテナ素子間の位相関係を把握した上で適切な位相関係を導出する必要がある。すなわち、各アンテナ素子間の伝搬路の状態を送受信局間の各アンテナ素子の全組み合わせにおいて把握する必要がある。

【0006】

伝搬路の状態は送受信局間で既知の信号を送受信することで把握できるが、その送受信の間は他の通信が行えず、また受信局から送信局で伝搬路の状態を正確に伝達する必要があるため通信のオーバヘッドが増大する。

【0007】

オーバヘッドの増大を抑制するため、適応ビームフォーミングでは、予め離散的に複数設定された候補ビームに紐づけられたビームＩＤを含む信号を各候補ビームで送受信し、この中から最も通信に適していると判断されたビームＩＤを選択する技術がある。この技術は、３ＧＰＰ ５Ｇ（5th Generation）やＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのような近年実用化が進められている無線通信システムでも規定され実装がなされている（例えば、非特許文献１、２、３参照）。

【0008】

無線局の送信側ビームを選択する際には、無線局は、各ビームを一意に特定可能な送信ビームＩＤをディジタル情報として埋め込んだビームサーチ信号を生成する。送信側の無線局は、このビームサーチ信号を、時間的に切り替えて生成する各ビームに載せて送信する。これにより、受信側の無線局は各ビームの受信電力を測定するとともに、ビームサーチ信号に埋め込まれた送信ビームＩＤを読み出してどの送信側ビームの品質が良かったかを判定し、送信側の無線局にフィードバックすることで送信側ビームを選択可能となる。

【0009】

無線局の受信側ビーム選択について、送受信に同一周波数を用いるＴＤＤ（Time Division Duplex）のようなシステムでは、送信側と同一のビームを選択することも可能である。しかし、送受信に別周波数を用いるＦＤＤ（Frequency Division Duplex）のようなシステムでは、送信側の無線局におけるビーム選択と同様に、受信側の無線局もビームサーチ信号を用いてビーム選択を行う必要がある。

【0010】

受信側の無線局におけるビーム選択で用いるビームサーチ信号は、通信相手の無線局（送信側の無線局）により生成されるため、通信相手の無線局に対して受信ビームサーチ信号の送信を要求する信号を送信する。受信側の無線局は、通信相手の無線局から送信されるビームサーチ信号に合わせて、時間的にビームサーチ信号を切り替えて受信し、受信電力を測定することでどのビームサーチ信号の品質が良かったかを判定することで受信側ビームを選択可能となる。

【0011】

ここで、ビームサーチ信号とは例えば、５ＧではＳＳ（Synchronaization Signal）／ＰＢＣＨ（Physical Broadcast CHannel）やＣＳＩ－ＲＳ（Channel State Information-Reference Signal）である（例えば、非特許文献２参照）。

【0012】

図１３に無線通信システムの一般的な従来構成を示す。信号の送受信を行うディジタル信号処理装置と１台の基地局が接続され、１セルに１アンテナの構成となる。この構成では、１台の端末局に１台の基地局から接続される。

【0013】

ここで、前述したようにミリ波帯やテラヘルツ帯等の高周波数帯ではビームフォーミング技術を用いることから、反射波や回折波の影響が小さくなる。故に、高周波数帯では、ビームが遮蔽されると通信断となる可能性が高くなり、見通し通信が基本となる特徴がある。また、空間多重技術として有力なＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術において送受信の複数アンテナ間の空間相関が高くなり、空間多重困難となる特徴がある。ＭＩＭＯは送受信に複数のアンテナを設けることで、同一時間、同一周波数リソースで空間多重により最大アンテナ数倍に伝送速度が向上する技術である。

【0014】

高周波数帯では遮蔽耐性の向上効果や空間相関の低減効果を有する分散アンテナシステムが検討されている（例えば、非特許文献４、５、および特開２０１９－２０７２１０号公報を参照）。図１４に高周波数帯分散アンテナシステムの構成を示す。高周波数帯分散アンテナシステムは、信号の送受信を行うディジタル信号処理装置と複数台の基地局が接続され、１セルに複数の分散アンテナを備える構成となる。この構成では、１台の端末局に複数台の分散配置された基地局から接続される。

【0015】

これにより、１台の端末局の複数アンテナと複数台の分散配置された基地局のアンテナ間でＭＩＭＯ技術を利用することで空間相関が低減され、空間多重可能となる（シングルユーザＭＩＭＯ）。ただし、この実現には端末局と複数の分散アンテナそれぞれのリンクに対してビーム選択が不可欠となる。

【0016】

ここで、高周波数帯ＭＩＭＯ伝送を行うための一般的な送信ビーム選択方法について説明する。まず、無線局の各送信アンテナで予め離散的に複数設定された候補ビームに紐づけられた送信ビームＩＤと各送信アンテナに紐づけられたアンテナＩＤをディジタル情報として埋め込んだビームサーチ信号を、時間的に切り替えて各送信アンテナ、各送信ビームに載せて送信する。

【0017】

そして、相手側の無線局は各受信アンテナで各ビームサーチ信号の受信電力を測定するとともに、ビームサーチ信号に埋め込まれた送信ビームＩＤとアンテナＩＤを読み出して、送信側の無線局に送受信アンテナのペアと送信ビームＩＤと受信品質をフィードバックする。これを受信した無線局はＭＩＭＯによる空間多重数分の複数の送信ビームを受信品質から選択する。これに加え、相手側の無線局が複数受信ビームを選択することにより、この複数の送受信ビーム間でＭＩＭＯ処理し、高周波数帯ＭＩＭＯ伝送を可能とする。

【0018】

なお、分散アンテナシステムを適用したセルラ通信システムでは、集中制御を行うために、通信制御装置が具備される。この通信制御装置はユーザスケジューリングやリソース制御等を行う。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0019】

【文献】“５Ｇマルチアンテナ技術，”ＮＴＴ ＤＯＣＯＭＯテクニカル・ジャーナル，Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．４，ｐｐ．３０－３９，２０１６年１月

【文献】武田和晃 他，“５Ｇにおける物理レイヤ要素技術と高周波数帯利用に関する検討状況，”ＮＴＴ ＤＯＣＯＭＯテクニカル・ジャーナル，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．３，ｐｐ。２３－３２，２０１７年１０月

【文献】滝波浩二 他，“ミリ波帯無線ＬＡＮシステムの標準化動向と要素技術，” 電子情報通信学会 通信ソサイエティマガジン，Ｎｏ．３８，秋号，ｐｐ．１００－１０６，２０１６年

【文献】内田大誠 他，“端末高密度／遮蔽環境での高周波数帯分散アンテナシステムの一検討，”電子情報通信学会総合大会 通信講演論文集１，B-５-８７，ｐ．３７５，２０２０年３月

【文献】岩渕匡史 他，“多数多様な中継系による高周波数帯マルチパス形成制御の提案，”電子情報通信学会総合大会 通信講演論文集１，B-５-１０１，ｐ．３８９，２０２０年３月

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

１セルに複数の分散アンテナが配置される高周波数帯分散アンテナシステムでは、１つの端末局が複数の分散アンテナそれぞれに対してビームサーチを行い、複数ビームの選択をする必要がある。このため、高周波数帯分散アンテナシステムでは、分散アンテナ数分のビームサーチのためのオーバヘッドが増大し、データ伝送の効率が低下する。つまり、分散アンテナを増やすことによりオーバヘッドが増加することが課題であった。

【0021】

上記事情に鑑み、本発明は、分散アンテナシステムで生じるオーバヘッドを抑制する技術の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0022】

本発明の一態様は、分散アンテナシステムにおける複数の基地局の通信を制御する通信制御装置の制御方法であって、複数の基地局のうちの一部の基地局において端末局と通信するためのビームを選択する選択ステップと、前記一部の基地局以外の基地局において端末局と通信するための候補ビームとして、前記選択ステップにより選択されたビームに予め対応付けられた候補ビームを割り当てる割り当てステップと、を備えた制御方法である。

【0023】

本発明の一態様は、分散アンテナシステムにおける複数の基地局の通信を制御する通信制御装置であって、複数の基地局のうちの一部の基地局において端末局と通信するためのビームを選択する選択部と、前記一部の基地局以外の基地局において端末局と通信するための候補ビームとして、前記選択部により選択されたビームに予め対応付けられた候補ビームを割り当てる割り当て部と、を備えた通信制御装置である。

【発明の効果】

【0024】

本発明により、分散アンテナシステムで生じるオーバヘッドを抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】実施形態における分散アンテナシステムの全体構成図である。

【図2】端末局と基地局との接続例を示す図である。

【図3】通信装置の構成を示すブロック図である。

【図4】組合せ情報の一例を示す図である。

【図5】基地局＃１のビームとして、ビーム＃１が選択された場合のビーム例を示す図である。

【図6】一の端末局に対する複数の基地局の送信ビームを割り当てる処理の流れを示すフローチャートである。

【図7】一の端末局に対する複数の基地局の受信ビームを割り当てる処理の流れを示すフローチャートである。

【図8】複数の基地局に対する一の端末局が送信するビームのビーム方向を割り当てる処理の流れを示すフローチャートである。

【図9】複数の基地局に対する一の端末局が受信するビームのビーム方向を割り当てる処理の流れを示すフローチャートである。

【図10】通信回数を示す組合せ情報の一例である。

【図11】所定条件を満足した確率を示す組合せ情報の一例である。

【図12】端末局の位置をさらに示す組合せ情報の一例である。

【図13】無線通信システムの一般的な従来構成を示す図である。

【図14】高周波数帯分散アンテナシステムの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、実施形態における分散アンテナシステム１００の全体構成図である。分散アンテナシステム１００は、１つのセル１０に１つの通信装置２００を備える。また、分散アンテナシステム１００は、セル１０内に複数の基地局３００－１、３００－２、３００－３、３００－４、３００－５、３００－６、３００－７、３００－８、３００－９、３００－１０、３００－１１を備える。図１では、一例として１１の基地局が示されているが、複数備えていればよく、１１に限るものではない。

【0027】

以下、基地局３００－１、３００－２、３００－３、３００－４、３００－５、３００－６、３００－７、３００－８、３００－９、３００－１０、３００－１１のそれぞれを特に区別しない場合には任意の１台を基地局３００と表現する。分散アンテナシステム１００において、各々の基地局３００は、通信装置２００と接続される。

【0028】

分散アンテナシステム１００において、端末局４００は、２つ以上の無線ストリームを用いてＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送可能である。図２は、端末局４００と基地局３００との接続例を示す図である。図２には、端末局４００、基地局３００Ａ、３００Ｂ、および通信装置２００が示されている。基地局３００Ａ、３００Ｂは、基地局３００のいずれかの基地局を示す。

【0029】

端末局４００は、ビーム５２１、５２２、５２３のうち、ビーム５２１を用いて基地局３００Ａと通信する。端末局４００は、ビーム５２１、５２２、５２３のうち、ビーム５２３を用いて基地局３００Ｂと通信する。基地局３００Ａは、ビーム５０１、５０２、５０３のうち、ビーム５０２を用いて端末局４００と通信する。基地局３００Ｂは、ビーム５１１、５１２、５１３のうち、ビーム５１２を用いて端末局４００と通信する。これにより、端末局４００は２つの無線ストリームを用いてＭＩＭＯ伝送する。

【0030】

高周波数帯では、見通し通信が前提となるために、基地局３００が用いるビームの方向は、基地局３００からみた端末局４００の方位に一致する可能性が高い。また、反射波を用いる場合でもその反射経路数は少なく、用いるビームの方向は概ね変化しないと考えられる。このことから、一つの端末局４００に向けて複数の基地局３００がＭＩＭＯ伝送する場合、一の基地局がビーム選択を行った後には、他の基地局が用いるビームは、過去経験則的に組み合わせたビームと同一になる可能性が高い。

【0031】

図２の例を用いて具体的に説明すると、基地局３００Ａが選択処理の結果、ビーム５０２を選択したとする。なお、ここでの選択処理とは、基地局３００が、フィードバック結果（例えば受信電力等）が最も良好であったビームを端末局４００と通信するビームとして選択する処理を示す。

【0032】

基地局３００Ａがビーム５０２を選択した場合、基地局３００Ｂが用いるビームは、ビーム５１２となる可能性が高い。よって、まず組合せ情報を記憶しておく。組合せ情報とは、ある端末局４００との通信する場合の基地局を一意に示す情報と、当該基地局において送信するビームを一意に示す情報が基地局ごとに設けられた情報である。例えば、図２の場合、（基地局３００Ａ、ビーム５０２）、（基地局３００Ｂ、ビーム５１２）が組合せ情報である。この組合せ情報に示されるビームは、フィードバック結果が最も良好であったビームである。したがって、組合せ情報は、ある端末局４００と最も良好な通信を行うための情報である。

【0033】

このような組合せ情報を記憶しておき、基地局３００Ａが用いるビームとしてビーム５０２が選択された場合、記憶しておいた組合せ情報を参照して、基地局３００Ｂが用いるビームをビーム５１２とする。このようにすることで、本来であれば、基地局３００Ｂは、ビーム５１１、５１２、５１３のそれぞれで選択処理を行うところ、ビーム５１２のみの選択処理で足りるため、オーバヘッドの増大を抑制することができる。

【0034】

図３は、通信装置２００の構成を示すブロック図である。通信装置２００は、ディジタル信号処理装置２１０、および通信制御装置２２０で構成される。ディジタル信号処理装置２１０は、基地局３００と通信制御装置２２０とに接続する。ディジタル信号処理装置２１０は、通信制御装置２２０の指示に従い、基地局３００に信号を送信するとともに、基地局３００から受信した信号を通信制御装置２２０に出力する。

【0035】

通信制御装置２２０は、信号生成指示部２２１、受信結果取得部２２２、選択部２２３、組合せ情報記憶部２２４、および割当部２２５で構成される。

【0036】

信号生成指示部２２１は、ディジタル信号処理装置２１０に各種信号の生成の指示と、当該各種信号を送信する基地局３００を指定する情報を出力する。指定された基地局３００は、信号を生成し、生成した信号を端末局４００に送信する。

【0037】

受信結果取得部２２２は、端末局４００から種々の情報を取得する。例えば、受信結果取得部２２２は、ディジタル信号処理装置２１０により復号された、端末局４００から受信したフィードバック結果と、当該フィードバック結果に対応するビームを一意に示す送信ビームＩＤとを取得する。また、受信結果取得部２２２は、端末局４００から送信された受信ビームサーチ信号の受信電力を測定し受信結果が最も良好であった受信ビームＩＤを取得する。

【0038】

選択部２２３は、複数の基地局のうちの一部の基地局において端末局と通信するためのビームを選択する。組合せ情報記憶部２２４は、組合せ情報を記憶する。割当部２２５は、一部の基地局以外の基地局において端末局と通信するための候補ビームとして、選択部２２３により選択されたビームに予め対応付けられた候補ビームを割り当てる。

【0039】

図４は、組合せ情報の一例を示す図である。組合せ情報は、一部の基地局で用いられたビームと、当該ビームが一部の基地局で用いられたときに一部の基地局以外の基地局において用いられたビームとの組み合わせを示す。

【0040】

図４に示されるように、組合せ情報は、基地局を一意に示す情報（基地局＃１や、基地局＃５など）と、当該基地局において送信するビームを一意に示す情報（ビーム＃２やビーム＃９など）が基地局ごとに設けられた情報である。また「結果＃・」は、複数の組合せ情報を特定するための情報である。

【0041】

図４では、結果＃１を例に説明すると、一部の基地局は基地局＃１であり、一部の基地局以外の基地局は、基地局＃２、基地局＃５であり、基地局＃１で用いられたビーム＃１と、当該ビームが基地局＃１で用いられたときに基地局＃２において用いられたビーム＃８、基地局＃５において用いられたビーム＃７との組み合わせが示されている。

【0042】

図５は、選択部２２３により基地局＃１のビームとして、ビーム＃１が選択された場合のビーム例を示す図である。選択部２２３により基地局＃１のビームとして、ビーム＃１が選択された場合、組合せ情報では、結果＃１と結果＃２が該当する。

【0043】

そこで、割当部２２５は、基地局＃２の候補ビームとして、結果＃１において、選択部２２３により選択されたビームに予め対応付けられたビーム＃８を割り当てる。また、割当部２２５は、基地局＃２の候補ビームとして、結果＃２において、選択部２２３により選択されたビームに予め対応付けられたビーム＃７を割り当てる。よって、基地局＃２は、ビーム＃７、ビーム＃８を候補とする。

【0044】

同様に、割当部２２５は、基地局＃５の候補ビームとして、結果＃１において、選択部２２３により選択されたビームに予め対応付けられたビーム＃７を割り当てる。また、割当部２２５は、基地局＃２の候補ビームとして、結果＃２において、選択部２２３により選択されたビームに予め対応付けられたビーム＃５を割り当てる。よって、基地局＃５は、ビーム＃５、ビーム＃７を候補とする。

【0045】

これにより、基地局＃２では、ビーム＃７、ビーム＃８以外のビームに対するビーム選択処理が不要となり、基地局＃５では、ビーム＃５、ビーム＃７以外のビームに対するビーム選択処理が不要となるため、オーバヘッドを抑制することができる。

【0046】

上述した構成を踏まえ、通信制御装置２２０の処理の流れについて４つのフローチャートを用いて説明する。以下のフローチャートにおいて、１セルに含まれる基地局数をＮとする。また、Ｎ個の基地局を区別するために「基地局（・）」と表現する。基地局（・）は、基地局（１）～基地局（Ｎ）まである。

【0047】

図６は、一の端末局４００に対する複数の基地局３００の送信ビームを割り当てる処理の流れを示すフローチャートである。図６に示されるフローチャートにおける組合せ情報は、一の端末局４００とＮ個の基地局３００とが通信する場合の、基地局３００を一意に示す情報と、当該基地局３００が、一の端末局４００に送信するビームを一意に示す情報で構成される。

【0048】

通信制御装置２２０は、ループカウンタｉを１で初期化する（ステップＳ１０１）。ループカウンタｉは、１セルに含まれる基地局数Ｎをカウントするためのカウンタである。通信制御装置２２０は、基地局（ｉ）の送信ビームサーチ信号の候補ビームを決定する（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２では、ｉ＝１であるので、基地局（１）の候補ビームが決定される。

【0049】

上述したように、１番目の基地局のビームが選択されると、組合せ情報により他の基地局の候補ビームが割り当てられる。そのため、１番目の送信ビームサーチ信号の候補ビームは組合せ情報による候補ビームの割り当てを利用できないため、通常は全ビームとするが一部のビームとしてもよい。なお、候補ビームを一部のビームとする場合は、比較的ビーム幅の広いビームで候補ビームを予め選択しておき、その中からさらにビーム幅の狭いビームを候補ビームとしてもよい。また、位置情報や画像によるセンシングなどで端末局の方位を概ね推定し、その近傍のみのビームを候補ビームとしてもよい。

【0050】

なお、位置情報として、端末局から取得するＧＰＳによる位置情報や通信電波のＲＴＴ（Round Trip Time）（基地局-端末局間の信号のやりとりから往復時間を算出して測距）を利用した測距情報が挙げられる。また、画像によるセンシングとは、街などのカメラ映像から端末局の位置を画像認識で取得する方法である。

【0051】

通信制御装置２２０は、基地局（ｉ）の候補ビームとなった送信ビームサーチ信号の送信をディジタル信号処理装置２１０に指示する（ステップＳ１０３）。これによりディジタル信号処理装置２１０から基地局（ｉ）に送信ビームサーチ信号の送信が指示される。基地局（ｉ）が送信ビームサーチ信号を端末局４００に送信することで、端末局４００では送信ビームサーチ信号のビームごとの受信電力を測定され、その結果が基地局（ｉ）にフィードバックされる。通信制御装置２２０は、ディジタル信号処理装置２１０を介してフィードバック結果を取得する（ステップＳ１０４）。全ての候補ビームに対するフィードバック結果を取得すると、通信制御装置２２０は、フィードバック結果が最も良好であった候補ビームを送信ビーム（ｉ）として選択する。

【0052】

通信制御装置２２０は、カウンタｉを増分し（ステップＳ１０６）、カウンタｉがＮ＋１に等しいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。このステップＳ１０７は、全ての端末局４００に対して処理が行われたか否かを判定する処理である。

【0053】

カウンタｉがＮ＋１と異なる場合には（ステップＳ１０７：ＮＯ）、通信制御装置２２０は、端末局４００と通信するための基地局（ｉ）の候補ビームとして、組合せ情報を参照し、送信ビーム（ｉ－１）に予め対応付けられた候補ビームを割り当てる。具体的に、図４の結果＃１、結果＃２を例にすると、基地局（１）が基地局＃１が対応し、ビーム＃１が送信ビーム（１）に対応する。そして、基地局（２）が基地局＃２が対応し、基地局＃２に候補ビームとしてビーム＃８、ビーム＃７が割り当てられる。

【0054】

候補ビームが割り当てられると、通信制御装置２２０は、上述したステップＳ１０３において、割り当てられた候補ビームの送信ビームサーチ信号の送信をディジタル信号処理装置２１０に指示する（ステップＳ１０２）。

【0055】

なお、上記のように、結果＃１、結果＃２を例にした場合、基地局（２）にはビーム＃８、ビーム＃７が割り当てられたが、割り当てる候補ビームがない場合もある。この場合には、ステップＳ１０９の次のステップＳ１０３～ステップＳ１０５がスキップされ、ステップＳ１０６が行われる。これにより、オーバヘッドの増大を抑制することができる。

【0056】

カウンタｉがＮ＋１に等しい場合には（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、全ての端末局４００に対して処理が行われたため、通信制御装置２２０は、組合せ情報を記録して（ステップＳ１０８）、処理を終了する。

【0057】

なお、ステップＳ１０８で記録される組合せ情報は、ステップＳ１０９で参照された組合せ情報と同じとなる可能性もある。そこで、組合せ情報を更新するときや、候補ビームの組合せ情報が全学習されていないとき（全ての組合せ情報が得られていないとき）は、組合せ情報記憶部２２４に記憶された候補ビームのみサーチするのではなく、優先的に組合せ情報記憶部２２４にあるビームをサーチして、組合せ情報記憶部２２４にないビームもサーチしてよい。

【0058】

図７は、一の端末局４００に対する複数の基地局３００の受信ビームを割り当てる処理の流れを示すフローチャートである。図７に示されるフローチャートにおける組合せ情報は、一の端末局４００とＮ個の基地局３００とが通信する場合の、基地局３００を一意に示す情報と、当該基地局３００が、一の端末局４００から受信するビームを一意に示す情報で構成される。

【0059】

通信制御装置２２０は、ループカウンタｉを１で初期化する（ステップＳ２０１）。ループカウンタｉは、１セルに含まれる基地局数Ｎをカウントするためのカウンタである。通信制御装置２２０は、基地局（ｉ）の受信ビームサーチの候補ビームを決定する（ステップＳ２０２）。このステップＳ２０２では、ｉ＝１であるので、基地局（１）の候補ビームが決定される。

【0060】

１番目の受信ビームサーチ信号の候補ビームは組合せ情報による候補ビームの割り当てを利用できないため、通常は全ビーム全ビームとするが一部のビームとしてもよい。なお、候補ビームを一部のビームとする場合は、比較的ビーム幅の広いビームで候補ビームを予め選択しておき、その中からさらにビーム幅の狭いビームを候補ビームとしてもよい。また、上述したように位置情報や画像によるセンシングなどで端末局の方位を概ね推定し、その近傍のみのビームを候補ビームとしてもよい。

【0061】

通信制御装置２２０は、基地局（ｉ）の候補ビームとなったビーム数分の受信ビームサーチ信号の送信を端末局４００に依頼する送信依頼信号の送信をディジタル信号処理装置２１０に指示する（ステップＳ２０３）。これによりディジタル信号処理装置２１０から基地局（ｉ）に送信依頼信号の生成が指示される。基地局（ｉ）は送信依頼信号を端末局４００に送信することで、端末局４００から受信ビームサーチ信号が送信される。通信制御装置２２０は、ディジタル信号処理装置２１０で測定された受信ビームサーチ信号の受信結果(受信電力等)を取得する（ステップＳ２０４）。全ての候補ビームに対する受信ビームサーチ信号の受信結果を取得すると、通信制御装置２２０は、受信結果が最も良好であった候補ビームを受信ビーム（ｉ）として選択する。

【0062】

通信制御装置２２０は、カウンタｉを増分し（ステップＳ２０６）、カウンタｉがＮ＋１に等しいか否かを判定する（ステップＳ２０７）。このステップＳ２０７は、全ての端末局４００に対して処理が行われたか否かを判定する処理である。

【0063】

カウンタｉがＮ＋１と異なる場合には（ステップＳ２０７：ＮＯ）、通信制御装置２２０は、端末局４００と通信するための基地局（ｉ）の候補ビームとして、組合せ情報を参照し、受信ビーム（ｉ－１）に予め対応付けられた候補ビームを割り当てる。

【0064】

候補ビームが割り当てられると、通信制御装置２２０は、上述したステップＳ２０３において、割り当てられた候補ビームの送信依頼信号の送信をディジタル信号処理装置２１０に指示する（ステップＳ２０２）。

【0065】

なお、割り当てる候補ビームがない場合には、ステップＳ２０９の次のステップＳ２０３～ステップＳ２０５がスキップされ、ステップＳ２０６が行われる。これにより、オーバヘッドの増大を抑制することができる。

【0066】

カウンタｉがＮ＋１に等しい場合には（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、全ての端末局４００に対して処理が行われたため、通信制御装置２２０は、組合せ情報を記録して（ステップＳ２０８）、処理を終了する。

【0067】

なお、ステップＳ２０８で記録される組合せ情報は、ステップＳ２０９で参照された組合せ情報と同じとなる可能性もある。そこで、組合せ情報を更新するときや、候補ビームの組合せ情報が全学習されていないとき（全ての組合せ情報が得られていないとき）は、組合せ情報記憶部２２４に記憶された候補ビームのみサーチするのではなく、優先的に組合せ情報記憶部２２４にあるビームをサーチして、組合せ情報記憶部２２４にないビームもサーチしてよい。

【0068】

図８は、複数の基地局３００に対する一の端末局４００が送信するビームのビーム方向を割り当てる処理の流れを示すフローチャートである。図８に示されるフローチャートにおける組合せ情報は、一の端末局４００とＮ個の基地局３００とが通信する場合の、端末局４００を一意に示す情報と、当該端末局４００が、複数の基地局３００に送信するビームのビーム方向を一意に示す情報で構成される。このフローチャートの説明では、送信するビームのビーム方向を送信ビーム方向と表現することがある。

【0069】

通信制御装置２２０は、ループカウンタｉを１で初期化する（ステップＳ３０１）。ループカウンタｉは、１セルに含まれる基地局数Ｎをカウントするためのカウンタである。通信制御装置２２０は、基地局（ｉ）への送信ビームサーチ信号の候補ビームを決定する（ステップＳ３０２）。このステップＳ３０２では、ｉ＝１であるので、基地局（１）の候補ビームが決定される。

【0070】

１番目の送信ビームサーチ信号の候補ビームは組合せ情報による候補ビームの割り当てを利用できないため、通常は全ビームとするが一部のビームとしてもよい。なお、候補ビームを一部のビームとする場合は、比較的ビーム幅の広いビームで候補ビームを予め選択しておき、その中からさらにビーム幅の狭いビームを候補ビームとしてもよい。また、上述したように位置情報や画像によるセンシングなどで端末局の方位を概ね推定し、その近傍のみのビームを候補ビームとしてもよい。

【0071】

通信制御装置２２０は、送信ビームサーチ信号の送信を許可するための送信ビームサーチ信号許可信号の送信をディジタル信号処理装置２１０に指示する（ステップＳ３０３）。これによりディジタル信号処理装置２１０から基地局（ｉ）に送信ビームサーチ信号許可信号の送信が指示される。このステップＳ３０３における送信ビームサーチ許可信号は、ステップＳ３０１で基地局（ｉ）への候補ビームとなった送信ビームサーチ信号か、後述するステップＳ３０８で割り当てられた送信ビーム方向の送信ビームサーチ信号の送信を許可するための信号である。

【0072】

基地局（ｉ）は送信ビームサーチ信号許可信号を端末局４００に送信することで、端末局４００は送信ビームサーチ信号を送信する。基地局３００は、端末局４００から送信される送信ビームサーチ信号から、基地局（ｉ）に対する端末局４００の最良の送信ビーム方向（ｉ）を選択する（ステップＳ３０４）。ただし、端末局４００の向きは変化するので、最良の送信ビーム方向（ｉ）は、基地局（ｉ）で受信電力の最も高かった等、最良のビームＩＤ（送信ビームを一意に示す）と、端末局４００から取得されるジャイロスコープ情報などに基づき決定し端末局４００にビームＩＤをフィードバックすることで端末局は送信ビームを選択可能となる。

【0073】

通信制御装置２２０は、カウンタｉを増分し（ステップＳ３０５）、カウンタｉがＮ＋１に等しいか否かを判定する（ステップＳ３０６）。このステップＳ３０６は、全ての基地局３００に対して処理が行われたか否かを判定する処理である。

【0074】

カウンタｉがＮ＋１と異なる場合には（ステップＳ３０６：ＮＯ）、通信制御装置２２０は、基地局（ｉ）と通信するための端末局４００の送信ビーム方向として、組合せ情報を参照し、基地局（ｉ－１）に予め対応付けられた送信ビーム方向を割り当てる。

【0075】

送信ビーム方向が割り当てられると、通信制御装置２２０は、上述したステップＳ３０３において、送信ビーム方向の送信ビームサーチ信号の送信を許可するための送信ビームサーチ信号許可信号の送信をディジタル信号処理装置２１０に指示する（ステップＳ３０３）。

【0076】

なお、割り当てる送信ビーム方向がない場合には、ステップＳ３０８の次のステップＳ３０３、ステップＳ３０４がスキップされ、ステップＳ３０５が行われる。これにより、オーバヘッドの増大を抑制することができる。

【0077】

カウンタｉがＮ＋１に等しい場合には（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、全ての基地局３００に対して処理が行われたため、通信制御装置２２０は、組合せ情報を記録して（ステップＳ３０７）、処理を終了する。

【0078】

なお、ステップＳ３０７で記録される組合せ情報は、ステップＳ３０８で参照された組合せ情報と同じとなる可能性もある。そこで、組合せ情報を更新するときや、送信ビーム方向の組合せ情報が全学習されていないとき（全ての組合せ情報が得られていないとき）は、組合せ情報記憶部２２４に記憶された送信ビーム方向のみサーチするのではなく、優先的に組合せ情報記憶部２２４にある送信ビーム方向をサーチして、組合せ情報記憶部２２４にないビームもサーチしてよい。

【0079】

また、通信制御装置２２０が端末局４００の送信ビームサーチ信号の送信を許可する場合について記載したが、基地局３００からの特定の信号をきっかけに端末局４００が送信ビームサーチする場合や端末局４００が自発的に送信ビームサーチする場合についても同様にして適用可能である。

【0080】

図９は、複数の基地局３００に対する一の端末局４００が受信するビームのビーム方向を割り当てる処理の流れを示すフローチャートである。図９に示されるフローチャートにおける組合せ情報は、一の端末局４００とＮ個の基地局３００とが通信する場合の、端末局４００を一意に示す情報と、当該端末局４００が、複数の基地局３００から受信するビームのビーム方向を一意に示す情報で構成される。このフローチャートの説明では、受信するビームのビーム方向を受信ビーム方向と表現することがある。

【0081】

通信制御装置２２０は、ループカウンタｉを１で初期化する（ステップＳ４０１）。ループカウンタｉは、１セルに含まれる基地局数Ｎをカウントするためのカウンタである。通信制御装置２２０は、基地局（ｉ）への受信ビームサーチ信号の候補ビームを決定する（ステップＳ４０２）。このステップＳ４０２では、ｉ＝１であるので、基地局（１）の候補ビームが決定される。

【0082】

１番目の受信ビームサーチ信号の候補ビームは組合せ情報による候補ビームの割り当てを利用できないため、通常は全ビームとするが一部のビームとしてもよい。なお、候補ビームを一部のビームとする場合は、比較的ビーム幅の広いビームで候補ビームを予め選択しておき、その中からさらにビーム幅の狭いビームを候補ビームとしてもよい。また、上述したように位置情報や画像によるセンシングなどで端末局の方位を概ね推定し、その近傍のみのビームを候補ビームとしてもよい。

【0083】

通信制御装置２２０は、受信ビームサーチ信号の送信通知信号と受信ビームサーチ信号の送信をディジタル信号処理装置２１０に指示する（ステップＳ４０３）。これによりディジタル信号処理装置２１０から基地局（ｉ）に受信ビームサーチ信号の送信通知信号と受信ビームサーチ信号の送信が指示される。このステップＳ４０３における受信ビームサーチ信号は、ステップＳ４０１で基地局（ｉ）への候補ビームとなった受信ビームサーチ信号か、後述するステップＳ４０８で割り当てられた受信ビーム方向の受信ビームサーチ信号である。

【0084】

基地局（ｉ）が受信ビームサーチ信号の送信通知信号と受信ビームサーチ信号を送信する。端末局４００は送信通知信号で通知されたタイミングで基地局（ｉ）から送信される受信ビームサーチ信号の受信電力を測定し、端末局４００はその受信ビームサーチ信号の受信結果から最良の受信ビームＩＤと最良の受信ビーム方向（ｉ）を選択し、基地局（ｉ）にフィードバックする。通信制御装置２２０は、ディジタル信号処理装置２１０を介して受信ビームサーチ信号のフィードバック結果から、基地局（ｉ）に対する端末局４００の最良の受信ビーム方向（ｉ）を取得する（ステップＳ４０４）。ただし、端末局４００の向きは変化するので、最良の受信ビーム方向（ｉ）は、受信電力の最も高かった等、最良のビームＩＤ(受信ビームを一意に示す)と、端末局４００で取得されるジャイロスコープ情報などに基づき取得する。

【0085】

通信制御装置２２０は、カウンタｉを増分し（ステップＳ４０５）、カウンタｉがＮ＋１に等しいか否かを判定する（ステップＳ４０６）。このステップＳ４０６は、全ての基地局３００に対して処理が行われたか否かを判定する処理である。

【0086】

カウンタｉがＮ＋１と異なる場合には（ステップＳ４０６：ＮＯ）、通信制御装置２２０は、基地局（ｉ）と通信するための端末局４００の受信ビーム方向として、組合せ情報を参照し、基地局（ｉ－１）に予め対応付けられた受信ビーム方向を割り当てる。

【0087】

受信ビーム方向が割り当てられると、通信制御装置２２０は、上述したステップＳ４０３において、受信ビーム方向の受信ビームサーチ信号の送信をディジタル信号処理装置２１０に指示する（ステップＳ４０３）。

【0088】

なお、割り当てる受信ビーム方向がない場合には、ステップＳ４０８の次のステップＳ４０３、ステップＳ４０４がスキップされ、ステップＳ４０５が行われる。これにより、オーバヘッドの増大を抑制することができる。

【0089】

カウンタｉがＮ＋１に等しい場合には（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）、全ての基地局３００に対して処理が行われたため、通信制御装置２２０は、組合せ情報を記録して（ステップＳ４０７）、処理を終了する。

【0090】

なお、ステップＳ４０７で記録される組合せ情報は、ステップＳ４０８で参照された組合せ情報と同じとなる可能性もある。そこで、組合せ情報を更新するときや、受信ビーム方向の組合せ情報が全学習されていないとき（全ての組合せ情報が得られていないとき）は、組合せ情報記憶部２２４に記憶された受信ビーム方向のみサーチするのではなく、優先的に組合せ情報記憶部２２４にある受信ビーム方向をサーチして、組合せ情報記憶部２２４にないビームもサーチしてもよい。

【0091】

次に、組合せ情報の他の例について説明する。図１０は、図４の組合せ情報に加え、通信回数を示す組合せ情報の一例である。すなわち、図１０に示される組合せ情報は、一部の基地局で用いられたビームと、当該ビームが前記一部の基地局で用いられたときに一部の基地局以外の基地局において用いられたビームとの組み合わせで通信が行われた回数をさらに示す。

【0092】

図１０に示されるように、結果ごとに通信回数（Ｍ１～Ｍ７）が設けられている。例えば、結果＃１の通信回数はＭ１回である。このように通信回数をさらに示すことにより、例えば基地局＃１においてビーム＃１が選択された場合に、該当する結果＃１と結果＃２の通信回数Ｍ１、Ｍ２の大きさを比較して、通信回数が多い候補の方が今回の通信に該当する候補である確率が高いと判定して、通信回数が多い方を最初の候補とする。このようにすることで、適切な候補にたどりやすくなるため、よりオーバヘッドを抑制することができる。

【0093】

図１１は、図４の組合せ情報に加え、所定条件を満足した確率を示す組合せ情報の一例である。すなわち、図１１に示される組合せ情報は、一部の基地局で用いられたビームと、当該ビームが一部の基地局で用いられたときに一部の基地局以外の基地局において用いられたビームとの組み合わせで通信を行った場合に所定条件を満足した確率をさらに示す。

【0094】

図１１では、所定条件として通信結果が良好であったという条件を用いている。なお、通信結果が良好であるとは、例えば通信で使用した全てのビームの受信電力が所定値以上であったことやＭＩＭＯ伝送時の容量が所定値以上であったことである。図１１に示されるように、結果ごとに良好確率（Ｐ１～Ｐ７）が設けられている。例えば、結果＃１での良好確率はＰ１ある。このように良好確率をさらに示すことにより、例えば基地局＃１においてビーム＃１が選択された場合に、該当する結果＃１と結果＃２の良好確率Ｐ１、Ｐ２の大きさを比較して、良好確率が大きい候補の方が今回の通信も良好となる確率が高いと判定して、良好確率が大きい方を最初の候補とする。このようにすることで、適切な候補にたどりやすくなるため、よりオーバヘッドを抑制することができる。

【0095】

図１２は、図４の組合せ情報に加え、端末局の位置をさらに示す組合せ情報の一例である。すなわち、図１２に示される組合せ情報は、一部の基地局で用いられたビームと、当該ビームが一部の基地局で用いられたときに一部の基地局以外の基地局において用いられたビームとの組み合わせで通信が行われたときの、端末局の位置をさらに示す。

【0096】

図１２に示されるように、結果ごとに端末局位置（Ｌ１～Ｌ７）が設けられている。なお、端末局位置Ｌ＝（緯度、経度）である。例えば、結果＃１での端末局位置はＬ１ある。このように端末局位置をさらに示すことにより、例えば基地局＃１においてビーム＃１が選択された場合に、端末局から位置を取得し、該当する結果＃１と結果＃２の端末局位置Ｌ１、Ｌ２のうちの近い方の候補の方が今回の通信に該当する候補である確率が高いと判定して、近い方を最初の候補とする。このようにすることで、適切な候補にたどりやすくなるため、よりオーバヘッドを抑制することができる。なお、端末局位置に代えて、例えば受信電力情報を示すようにしてもよい。これは、受信電力高いと送受信間距離が近いなど見通し通信が中心となる高周波数帯無線通信では受信電力と送受信間距離には相関があるためである。

【0097】

通信制御装置２２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーとメモリーとを用いて構成されてもよい。この場合、通信制御装置２２０は、プロセッサーがプログラムを実行することによって、通信制御装置２２０として機能する。なお、通信制御装置２２０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。上記のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。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、半導体記憶装置（例えばＳＳＤ：Solid State Drive）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や半導体記憶装置等の記憶装置である。上記のプログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

【0098】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0099】

本発明は、分散アンテナシステムにおける通信制御装置に適用可能である。

【符号の説明】

【0100】

１０…セル、１００…分散アンテナシステム、２００…通信装置、２１０…ディジタル信号処理装置、２２０…通信制御装置、２２１…信号生成指示部、２２２…受信結果取得部、２２３…選択部、２２４…組合せ情報記憶部、２２５…割当部、３００、３００－１、３００－２、３００－３、３００－４、３００－５、３００－６、３００－７、３００－８、３００－９、３００－１０、３００－１１、３００Ａ、３００Ｂ…基地局、４００…端末局

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】