JP7654387B2

JP7654387B2 - 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

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Publication number: JP7654387B2
Application number: JP2020191874A
Authority: JP
Inventors: 雅人梅原; 昌也柴山
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2025-04-01
Anticipated expiration: 2040-11-18
Also published as: JP2022080672A

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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のビームの特定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のビームであって前記第１のビームよりビーム幅が広い前記第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、当該第１のビームで送信された第１の無線信号についての前記相手装置における第１の無線品質と、前記第２のビームの決定のために所定のビームで送信された第２の無線信号についての前記相手装置における第２の無線品質とに基づいて、使用するビームを前記第１のビームから前記第２のビームへ切り替えるように前記通信手段を制御する制御手段と、を有する。

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。

無線通信システムの構成例を示す図である。基地局装置のハードウェア構成例を示す図である。基地局装置の機能構成例を示す図である。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。

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。

（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。

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－ＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅ－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。

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。

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。

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。

本実施形態では、基地局装置は、第１のビームを形成して端末装置と通信を行っている間に、ＤＭＲＳ（Demodulation Reference Signal）やＣＳＩ－ＲＳ（Channel State Information Reference Signal）などの第１の無線信号を、その第１のビームを用いて送信する。また、基地局装置は、例えば端末装置がＰＭＩを決定するために、（相対的にビーム幅の広い）所定のビームを用いて、ＣＳＩ－ＲＳなどの第２の無線信号を送信しうる。そして、端末装置は、第１のビームで送信された第１の無線信号を受信して、第１の無線信号に関する第１の無線品質を測定する。また、端末装置は、所定のビームで送信された第２の無線信号を受信して、その第２の無線信号に関する第２の無線品質を測定する。これらの無線品質は、例えば、信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）でありうるが、例えば信号対雑音比（ＳＮＲ）、受信信号強度であってもよい。そして、基地局装置は、第１の無線品質と第２の無線品質とに基づいて、使用するビームをＳＲＳに基づく第１のビームからＰＭＩに基づく第２のビームへ切り替えるかを判定する。基地局装置は、切り替えを行うと判定した場合には第１のビームを使用せずに第２のビームを使用して、切り替えを行わないと判定した場合には第１のビームの使用を継続して、端末装置へデータを送信する。

一例において、基地局装置は、第１の無線品質と第２の無線品質との差が所定レベル以下となったことに基づいて、使用するビームを第１のビームから第２のビームへ切り替えると判定しうる。例えば、第１の無線品質が第２の無線品質を下回ったことに基づいて、使用するビームを第１のビームから第２のビームへ切り替えると判定しうる。なお、第１のビームは、一般にビーム幅が狭く、端末装置が移動することなどによって伝送路の状態が変化する場合に、端末装置への信号送信において得られる利得が急峻に劣化することが想定される。このため、第１の無線品質の劣化の兆候が見られる程度に第１の無線品質と第２の無線品質のレベル差が接近した場合に、使用するビームを第２のビームに切り替えるような制御が実行されるようにしうる。すなわち、第１の無線品質が第２の無線品質よりも高い状態において、使用されるビームが第１のビームから第２のビームに切り替えられてもよい。また、第１の無線品質のレベルから第２の無線品質のレベルを減じた値が負の所定値を下回ってから、使用されるビームが第１のビームから第２のビームに切り替えられてもよい。

なお、端末装置は、第１の無線品質に関する報告と、第２の無線品質に関する報告とを、基地局装置へ送信してもよい。そして、基地局装置は、それらの報告値に基づいて、上述のような第２のビームへの切り替えを行うかの判定を行いうる。また、端末装置は、第１の無線品質と第２の無線品質とに基づいて生成した情報を、基地局装置へ報告してもよい。例えば、第１の無線品質と第２の無線品質との差分を示す情報が生成され、基地局装置へ通知されうる。一例において、その差分は、１６段階で示され、４ビットの情報として報告されうる。なお、この段階の数やビット数は一例であり、８段階が３ビットで示されてもよいし、６４段階が６ビットで示されてもよい。また、この段階は、一例において１ｄＢ刻みでありうるが、２ｄＢ刻みや、０．５ｄＢ刻み、又は、事前に定められた一様でない刻み幅など、任意の刻み幅を有してもよい。

なお、基地局装置は、例えば、第２のビームを用いて通信中に、端末装置からのＳＲＳを受信し、そのＳＲＳに基づいて第１のビームを形成したと仮定した場合の無線品質を算出し、その無線品質と、第２のビームを用いた通信において端末装置が測定した無線品質とを比較して、使用するビームを第１のビームに切り替えるかの判定を行ってもよい。例えば、基地局装置は、ＳＲＳに基づいてパスロスなどの伝送路の状態を推定し、第１のビームを形成した場合に得られる利得と、基地局装置が使用可能な送信電力とに基づいて、端末装置における信号に関する第１の受信電力を推定しうる。そして、基地局装置は、端末装置から、第２のビームを使用して送信した信号に関する第２の受信電力の報告を受信し、第１の受信電力が所定レベルを超えて第２の受信電力を上回る場合に、第１のビームを使用すると判定してもよい。なお、受信電力は無線品質の一例であり、他の指標が用いられてもよい。また、基地局装置は、第１の受信電力が、所定期間にわたって、所定レベルを超えて第２の受信電力を上回る場合に、第１のビームを使用すると判定してもよい。このように、第２のビームから第１のビームへの切り替えも、上述の手法と同様にして行われてもよい。

上述のような処理によれば、ＳＲＳに基づく第１のビームと、ＰＭＩに基づく第２のビームとを、端末装置における伝送路の状態に基づいて適切に切り替えて使用することが可能となる。例えば、端末装置の移動などによる伝送路の状態の変化に応じて第１のビームで得られる利得が減少し、十分なスループットが得られなくなることが想定される場合に、相対的に安定性の高い第２のビームを使用するようにすることができる。これにより、通信の安定性を増しながら、端末装置が静止している等により伝送路の状態が安定している場合には、より高い利得の第１のビームを使用することにより、システム全体のスループットを向上させることができる。

（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。

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、情報取得部３０４、及び、ビーム形成制御部３０５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。

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。

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。

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。

情報取得部３０４は、第１のビームと第２のビームとのいずれを使用するかを決定するための情報を取得する。例えば、情報取得部３０４は、第１のビームを用いて通信中に、通信部３０１を介して端末装置から、第１のビームで送信された第１の無線信号についての端末装置における第１の無線品質を特定可能な情報を取得する。また、情報取得部３０４は、第２のビームに関連する（例えば第２のビームの決定のために用いられる）所定のビームで送信された第２の無線信号についての端末装置における第２の無線品質を取得する。第１の無線品質及び第２の無線品質は、例えば、信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ）でありうる。また、第１の無線信号は、例えば、端末装置へ宛てたユーザデータの直前に送信されるＤＭＲＳでありうる。また、第１の無線信号は、例えば第１のビームを用いて送信される、端末装置に固有のＣＳＩ－ＲＳであってもよい。また、さらに別の信号が第１の無線信号として用いられてもよい。第２の無線信号は、例えば、セル固有（セル内の端末装置に共通）のＣＳＩ－ＲＳでありうる。なお、ＣＳＩ－ＲＳは、例えば第２のビームの選択のための所定のビームで、ＣＳＩ－ＲＳのポート数に基づいてリソースにマッピングされ、所定周期で送信される。なお、所定のビームは、ＳＲＳ等に基づいて形成される端末装置固有のビームよりビーム幅の広いビームであり、無指向性ビームであってもよい。

一例において、情報取得部３０４は、第１の無線品質と第２の無線品質とに基づいて生成された１つの情報を取得してもよい。この１つの情報は、例えば、第１の無線品質と第２の無線品質との差分値でありうる。第１の無線品質から第２の無線品質を減じた値が、例えば、０ｄＢ未満、０ｄＢ以上１ｄＢ未満、１ｄＢ以上２ｄＢ未満、・・・、１３ｄＢ以上１４ｄＢ未満、１４ｄＢ以上、の１６段階で、４ビットの情報として、端末装置から基地局装置へ通知されうる。なお、これは一例であり、例えば２ｄＢ刻みなどのステップ幅で差分値が表現されてもよい。また、５ビットを用いて３２段階の情報が通知されてもよいし、３ビットを用いて８段階の情報のみが通知されてもよい。また、差分値のみが通知されるようにしてもよいし、差分値と共に第１の無線品質と第２の無線品質とのいずれか一方が通知されるようにしてもよい。例えば、端末装置は、第１の無線品質と差分値とを基地局装置へ通知しうる。なお、通知される情報については、基地局装置が端末装置を設定してもよい。例えば、接続を確立する際のＲＲＣメッセージによって、差分値のみの通知、第１の無線品質又は第２の無線品質と差分値との通知、第１の無線品質と第２の無線品質との通知、のいずれを実行すべきかを示す設定情報が端末装置へ通知されうる。

なお、情報取得部３０４は、例えば、端末装置から送信された信号を受信し、その信号に基づいて上述の第１の無線品質や第２の無線品質に対応する無線品質の推定値を算出してもよい。例えば、情報取得部３０４は、端末装置の各アンテナから送信された信号が基地局装置の各アンテナに到来した際の振幅変動や位相回転量を測定する。そして、情報取得部３０４は、第１のビーム及び所定のビームに対応するアンテナウェイトに対応して各アンテナから送出されるべき信号に、端末装置の１つのアンテナから送出された信号に基づいて各アンテナにおいて測定された振幅変動及び位相回転量を乗じる。そして、その乗算の結果を全て加算することにより、その端末装置の１つのアンテナにおいて信号がどのように受信されるかを推定することができる。このようにすることで、情報取得部３０４は、端末装置からの報告を受信することなく、自装置内で第１の無線品質や第２の無線品質を推定することができる。

ビーム形成制御部３０５は、情報取得部３０４によって取得された第１の無線品質と第２の無線品質、またはその差分値に基づいて、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する。そして、ビーム形成制御部３０５は、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３０５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。そして、ビーム形成制御部３０５は、例えば、第１の無線品質と第２の無線品質のレベルの差が所定レベル以下となったことに基づいて、第１のビームから第２のビームへ、通信に使用するビームを切り替える。一例として、ビーム形成制御部３０５は、第１の無線品質のレベルが、第２の無線品質のレベルを下回ったことに基づいて、第１のビームから第２のビームへ、通信に使用するビームを切り替えうる。

（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。

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第１のビームを形成して、端末装置へのユーザデータの送信を実行する。そして、基地局装置は、例えば、第１のビームを用いて、ユーザデータの送信の直前にＤＭＲＳやＣＳＩ－ＲＳなどの第１の無線信号を送信し（Ｓ４０２）、端末装置に第１の無線信号に関する第１の無線品質を測定させる。また、基地局装置は、第１のビームを用いた通信中であっても、ＰＭＩに基づく第２のビームに関連する所定のビームを用いて、周期的なＣＳＩ－ＲＳの送信などにより、第２の無線信号を送出する（Ｓ４０３）。なお、基地局装置は、端末装置と接続しない状態においても所定のビームでＣＳＩ－ＲＳを定期的に送出する。また、基地局装置は、上述のように、端末装置に対してユーザデータを送信する前にＤＭＲＳを送信する。このように、Ｓ４０１～Ｓ４０３の順序は一例に過ぎず、これらの手順は異なる順序で実行されてもよい。

その後、基地局装置は、第１の無線信号に関する第１の無線品質と、第２の無線信号に関する第２の無線品質とについての報告を端末装置から受信する（Ｓ４０４）。この報告は、例えば、第１の無線品質と第２の無線品質とを示す情報を含む報告であってもよいし、第１の無線品質と第２の無線品質とのレベル差を示す情報（及び必要に応じて第１の無線品質又は第２の無線品質を示す情報）を含む報告であってもよい。なお、基地局装置は、端末装置から送信された上りリンク信号を用いて第１の無線品質と第２の無線品質を推定することができる場合等では、Ｓ４０２～Ｓ４０３の処理は、上りリンクの無線信号の測定及び無線品質の算出と置き換えられてもよい。

その後、基地局装置は、第１の無線品質と第２の無線品質との関係に基づいて、使用するビームを第１のビームから第２のビームに切り替えるかを判定する（Ｓ４０５）。そして、基地局装置は、第１のビームから第２のビームへ切り替えないと判定した場合（Ｓ４０５でＮＯ）には、処理をＳ４０１に戻し、第１の無線品質が、第２の無線品質に近接する程度に劣化しているかの監視を継続する。一方、基地局装置は、第１のビームから第２のビームへ切り替えると判定した場合（Ｓ４０５でＹＥＳ）、使用するビームを第２のビームへ切り替えて、端末装置へ信号（ユーザデータ）を送信する（Ｓ４０６）。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。

基地局装置は、その後、第２のビームへの切り替え後に、再度、端末装置の伝送路の状態が安定したと判定されたことに応じて、第１のビームへ切り替えてもよい。基地局装置は、第１のビームへの切り替えがなされた場合には、再度、図４の処理を実行しうる。

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。

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。

Claims

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のビームの特定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のビームであって前記第１のビームよりビーム幅が広い前記第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、当該第１のビームで送信された第１の無線信号についての前記相手装置における第１の無線品質と、前記第２のビームに関連する所定のビームで送信された第２の無線信号についての前記相手装置における第２の無線品質とに基づいて、使用するビームを前記第１のビームから前記第２のビームへ切り替え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。
前記制御手段は、前記第１の無線品質と前記第２の無線品質との差が所定レベル以下となったことに基づいて、前記第１のビームから前記第２のビームへの切り替えを行うように制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記制御手段は、前記第１の無線品質が前記第２の無線品質を下回ったことに基づいて、前記第１のビームから前記第２のビームへの切り替えを行うように制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
前記制御手段は、前記通信手段によって前記相手装置から受信された前記第１の無線品質に関する報告および前記第２の無線品質に関する報告に基づいて、使用するビームを前記第１のビームから前記第２のビームへ切り替えるか否かを判定する、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信装置。
前記制御手段は、前記相手装置から取得された前記第１の無線品質と前記第２の無線品質とに基づいて生成され、前記通信手段によって前記相手装置から受信された報告に基づいて、使用するビームを前記第１のビームから前記第２のビームへ切り替えるか否かを判定する、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信装置。
前記第１の無線信号は、復調参照信号またはチャネル状態情報参照信号を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の通信装置。
前記第２の無線信号は、チャネル状態情報参照信号を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の通信装置。
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７のいずれか１項に記載の通信装置。
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８に記載の通信装置。
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のビームの特定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８又は９に記載の通信装置。
通信装置によって実行される制御方法であって、
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推定された前記通信装置と前記相手装置との間の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のビームの特定に関する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のビームであって前記第１のビームよりビーム幅が広い前記第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、
前記制御方法は、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、当該第１のビームで送信された第１の無線信号についての前記相手装置における第１の無線品質と、前記第２のビームに関連する所定のビームで送信された第２の無線信号についての前記相手装置における第２の無線品質とに基づいて、使用するビームを前記第１のビームから前記第２のビームへ切り替えるように制御を行うことを含む、ことを特徴とする制御方法。
コンピュータを、請求項１から１０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。