JP2019050439A - 無線制御局装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多重通信時の通信効率の向上を可能とする。【解決手段】複数のビーム特性のそれぞれを制御できるマルチビームアンテナ部と、送信用のＲＦ系統とを備え、前記ＲＦ系統は、複数の周波数チャネルまたは複数のサブキャリアを用いて多重する多重化部を更に備え前記複数の無線端末装置に対して送信する送信信号のそれぞれに対し、異なる前記複数の周波数チャネルの少なくとも１つ、または異なる前記複数のサブキャリアの少なくとも１つを割り当て、前記割り当てられた周波数チャネルまたはサブキャリアを前記多重化部で多重し、前記多重された信号を前記マルチビームアンテナ部から複数のビームを用いて送信する。【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信技術に関する。

近年、セルラネットワークなどの無線ネットワークで通信される情報量は増大の一途であり、一つの無線制御局装置（基地局、アクセスポイントなどという事もある）で賄う情報量も増大し続けている。この問題に対応するために無線端末装置（移動局装置、ユーザ局装置などという事もある）間の多重化技術が導入され、時分割多重、周波数分割多重、符号分割多重、そしてこれら複数の多重方式の組み合わせによる多重が行われている。また、更に効率を高めるために、ビームフォーミング技術を導入し、通信先の無線端末装置に対して送信する際にアンテナのビーム方向を制御し、無線端末装置における受信特性を良くすることが行われており、ＬＴＥ規格では周波数分割多重、時分割多重とビームフォーミングを併用する事で通信効率の向上が行われている（非特許文献１）。この方式では周波数リソースを各無線端末装置に対して割り当てると同時に周波数軸上の信号に無線端末装置毎に設定した位相を送信アンテナポート毎（ＲＦ系統毎）に設定し、アンテナポート毎に周波数軸上の信号を時間軸信号に変換し、デジタル−アナログ（Ａ／Ｄ）変換の後、アンテナから送信するＲＦ信号に変換、その後増幅を行って各アンテナポートから送信する事を行っている。

３ＧＰＰ ＴＳ３６．２１１ Ｖ１０．７．０（２０１３−０２）

しかしながら、従来のセルラシステム、特にＬＴＥシステムで使用されるビームフォーミング技術はアンテナ毎に異なるＲＦ系統が必要であり、Ｎ本のビームを制御するためにはＮのアンテナ素子とＮのＲＦ系統を備えなければならない。扱う周波数が高くなるほどＲＦ系統のために必要なコストが増えるという問題や、構造が簡単で、１つのＲＦ系統を分配し、分配後の信号の位相制御を行うパッシブ型のフェーズドアレイの構造が使用できない問題がある。

本発明の一観点によれば、無線制御局装置と、複数の無線端末装置から構成される無線通信システムに使用する無線制御局装置で、複数のビーム特性のそれぞれを制御できるマルチビームアンテナ部と、送信用のＲＦ系統とを備え、前記送信用のＲＦ系統は、複数の周波数チャネルまたは複数のサブキャリアを用いて多重する多重化部を更に備え、前記複数の無線端末装置に対して送信する送信信号のそれぞれに対し、異なる前記複数の周波数チャネルの少なくとも１つ、または異なる前記複数のサブキャリアの少なくとも１つを割り当て、前記割り当てられた周波数チャネルまたはサブキャリアを前記多重化部で多重し、前記多重された信号を前記マルチビームアンテナ部から複数のビームを用いて送信する事を特徴とする無線制御局装置が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、前記複数の無線端末装置のいずれかに、前記マルチビームアンテナ部のビームのいずれかを割り当てた際に、更に前記割り当てたビームの利得によって、割り当てた無線端末装置に対する前記周波数チャネルの割り当ての数を変える事を特徴とする無線制御局装置が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、前記送信用のＲＦ系統の数は、前記マルチビームアンテナ部で制御できる複数のビームの数より少ない事を特徴とする無線制御局装置が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、前記複数の無線端末装置のいずれかに、前記マルチビームアンテナ部のビームのいずれかを割り当てた際に、前記割り当てたビームの利得によって、割り当てた無線端末装置に対する前記周波数チャネルの割り当ての数を変える事を特徴とする無線制御局装置が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、前記周波数チャネルまたはサブキャリアを割り当てた複数の無線端末装置に対して送信データを送信した時の設定を前記マルチビームアンテナ部に設定した状態で、前記割り当てた複数の無線端末装置から信号を受信する事を特徴とする無線制御局装置が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、前記マルチビームアンテナ部が制御するビームのいずれかで、探索用パケットの送信を行う事を特徴とする無線制御局装置が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、前記探索用パケットを送信する際に使用する周波数チャネルの数は１である事を特徴とする無線制御局装置が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、複数のビーム特性のそれぞれを制御できるマルチビームアンテナ部と、複数の周波数チャネルまたは複数のサブキャリアを用いて多重する多重化部を更に備えた送信用のＲＦ系統を使用し、 前記複数の無線端末装置に対して送信する送信信号のそれぞれに対し、異なる前記複数の周波数チャネルの少なくとも１つ、または異なる前記複数のサブキャリアの少なくとも１つを割り当て、前記割り当てられた周波数チャネルまたはサブキャリアを前記多重化部で多重し、前記多重された信号を前記マルチビームアンテナ部から複数のビームを用いて送信する事を特徴とする無線送信方法が提供される。

無線制御局装置から各無線端末装置に対する送信時に周波数分割多重を行い、送信先の無線端末装置に対して複数のビームを向けることにより通信効率の向上が可能となる。また、複数のビームを生成する際に、各ビームの利得、ビーム幅、変調方式、周波数割り当て等を同時に制御する事により、通信効率の向上が可能となる。

本発明の第１の実施の形態による無線制御局装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態で使用する無線通信システムの一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態におけるビーム制御の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態で使用するマルチビームアンテナの一構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態で使用するマルチビームアンテナの一構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態で使用するパケットフォーマットの一構成例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態で多重制御を行った一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による無線端末装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第２の実施の形態で使用する無線通信システムの一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態で使用するパケットフォーマットの一構成例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態で使用する無線通信システムの一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態による無線通信技術について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
本実施例を適用する無線通信システムの一例の概要を図２に示す。この無線通信システムは、１つの無線制御局２０１と複数の無線端末装置２０２ａ〜２０２ｄから構成される。この無線通信システムで使用する無線端末装置の数は特に限定されるものではないが、本実施例では無線端末装置の数を４とする。無線端末装置２０２ａ〜２０２ｄのそれぞれは無線制御局装置２０１と通信を行う、いわゆるスター型のトポロジを形成する。無線制御局は無線制御局、ベースステーション、アクセスポイントなどという事もあり、また、無線端末装置は無線局装置、無線ノード装置などということもある。

本発明は、無線制御局装置がマルチビームアンテナを用い、ある時間に特定の端末群と通信を行い、それぞれの通信端末向けに複数のビームを向け、それぞれの端末との通信を、周波数分割多重を利用して行う事を特徴とする。図３を利用し、本発明の一実施形態の動作概要を示す。本実施形態では、無線制御局装置２０１がある時間ａに無線制御局装置２０１が無線端末装置２０２ａと無線端末装置２０２ｃと同時に通信を行い、また、ある時間ｂに無線制御局装置２０１が無線端末装置２０２ｂと無線端末装置２０２ｄと同時に通信を行う。無線制御局装置２０１は通信の際に無線制御局装置２０１が有するマルチビームアンテナのビームを制御する。本実施例に置いては、同時に制御できるビーム数を２とする。無線制御局装置２０１は、同時に複数の無線端末装置と通信するときは、周波数分割を用いた多重通信を行う。本実施例に置いては、多重数を２とする。時間ａの時のビーム制御の概要を図３ａに、時間ｂの時のビーム制御の概要を図３ｂに示す。時間ａでは、無線制御局装置２０１は２つあるビームの１つ３０１を無線端末装置２０２ａに、もう１つのビーム３０２を無線端末装置２０２ｃに向けて制御する。時間ｂでは、無線制御局装置２０１は２つあるビームの１つ３０３を無線端末装置２０２ｂに、もう一つのビーム３０４を無線端末装置２０２ｄに向けて制御する。なお、ビームとはアンテナの受信・送信利得が大きくなる方向の事で、後述するフェーズドアレイアンテナなどのアンテナを用いる事でビームの方向を制御する事が可能である。

周波数分割多重で使用する通信パケットの概要を、図５を利用して説明する。通信帯域５１４は４つの周波数チャネルであるＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４に分割して使用できる。変調方式は特に限定しないが、使用する帯域の制御が容易なＯＦＤＭ／ＦＤＭＡ方式（ＯＦＤＭＡ方式）を使用しても良い。また、周波数チャネルを区分可能なその他のマルチキャリア方式を使用しても良い。周波数チャネルで使用するキャリア、サブキャリアの数は特に限定する必要は無く、ある周波数チャネルで使用するキャリア、サブキャリアの数が１であっても、また、別の周波数チャネルで使用するキャリア、サブキャリアの数が複数であっても良い。無線制御局装置が送信する際は、通信帯域全て、つまり４つの周波数チャネル全てを送信する。無線端末装置が送信するときは、４つの周波数チャネルのいずれかを使用する。５０１は無線制御局装置が送信する送信パケットを、５０２と５０３は無線端末装置が送信する送信パケットを示す。

無線制御局装置から送信される送信パケット５０１は、プリアンブル５０４、ヘッダ５０５、ペイロード１・５０６、ペイロード２・５０７、ペイロード３・５０８、ペイロード４・５０９から構成される。プリアンブル５０４は無線端末装置が無線制御局装置から送信された信号を受信したときに、受信した信号の伝搬路を推定するための所定の信号であって、通信帯域全てを利用して送信される。ヘッダ５０５は、無線制御局装置から送信された送信パケット５０１がどの無線端末装置宛てであるかを示す情報と、後続のペイロード１・５０６からペイロード４・５０９がどの端末向けに送信されるかを示す情報と、後続のペイロード１・５０６からペイロード４・５０９のそれぞれの変調方式を示す情報、ペイロードを受信した端末が確認応答を送信する際に使用する周波数チャネルに関する情報と確認応答を送信する順番に関する情報を含む。無線制御局装置が複数の無線端末装置が同時に送信した信号をそれぞれ復調する能力がある場合は、確認応答を同時に送信させるように指示する情報を含んでも良い。これらの情報の他に、無線制御局の情報や再送制御情報などの他の情報を含んでも良い。ヘッダ５０５は対エラー特性の良い変調方式、例えばＱＰＳＫを利用して送信される。ヘッダ５０５も、プリアンブル５０４と同様に通信帯域全てを利用して送信される。ペイロード１・５０６からペイロード４・５０９はヘッダ５０５で指定された宛先の無線端末装置に対するデータが含まれる。ペイロード１・５０６は周波数チャネルのＣＨ１で、ペイロード２・５０７はＣＨ２で、ペイロード３・５０８はＣＨ３で、ペイロード４はＣＨ４で送信される。同一の宛先である無線端末装置に複数のペイロードを割り当てても良い。ペイロード１・５０６からペイロード４・５０９は、ヘッダ５０５で指定された変調方式を用いて変調して送信される。各ペイロードには、通信データの他にＡＣＫ情報などのエラー訂正用の情報や、ＱｏＳ制御情報などの個別の無線端末装置向けの制御情報を含んでも良い。本実施形態では、ヘッダは全ての周波数チャネルを使用する構成をとっているが、ヘッダを送信するために必要な周波数チャネルを１とし、全ての周波数チャネルで同じヘッダをコピーしたものを送信する事で、受信側でヘッダを受信するために必要な周波数チャネルの数を１とする構成としても良い。

ヘッダ５０５でペイロード１・５０６からペイロード４・５０９の送信先として指定された無線端末装置は、ヘッダ５０５で指定されたペイロードの受信に成功した場合、ヘッダに含まれる確認応答を送信する順番に従って、確認応答パケット（ＡＣＫパケット）を無線制御局装置に対して送信する。図５では最初に指定された無線端末装置が周波数チャネルＣＨ１を利用して確認応答パケット５０２を送信し、次に指定された無線端末装置が周波数チャネルＣＨ３を利用して確認応答パケット５０３を送信する例が示されている。確認応答パケットは、無線制御局装置が、各無線端末装置が送信した信号の伝搬路を推定するために使用する既知の信号であるプリアンブル５１０、５１２に続き、確認応答である事を示すＡＣＫ部５１１、５１３から構成される。ペイロードの受信失敗時は、確認応答ではなく、受信失敗であることを示す情報（ＮＡＣＫ）を送信しても良い。また、ペイロードの受信に失敗した時はＡＣＫパケットの送信を行わないことで受信失敗を示しても良い。

無線制御局装置２０１は、各無線端末装置２０２ａから２０２ｄが無線制御局装置２０１と接続する際に、予めどの方向に各無線端末装置が配置されているか、測定しておく。方向の推定方法は特に指定しないが、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａｄで使用されているビームフォーミング手順に類似した方法が使用可能である。本実施形態では無線制御局装置側のみビーム方向の制御を行うようにしているが、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのように無線端末装置側のビームを別途制御するようにしても良い。また、同時に無線制御局装置２０１と各無線端末装置２０２ａから２０２ｄ間の伝搬路を推定し、ペイロードの送信時に使用可能な変調方式を推定しておく。 その後、無線制御局装置２０１から各無線端末装置２０２ａから２０２ｄに対するデータが発生するに従い、各無線端末装置２０２ａから２０２ｄに対し、データの送信を行う。複数の無線端末装置に対して送信データが発生
した場合、複数のビームを制御し、周波数分割多重による送信を行う。無線制御局装置２０１から無線端末装置２０２ａから２０２ｄの全てに対して送信するデータが発生した場合の周波数分割による送信方法の一例を図６に示す。図６ａが２多重する無線端末装置のそれぞれに対し同数の周波数チャネルを割り当てる場合の一例を、図６ｂが２多重する端末のそれぞれに対して異なる数の周波数チャネルを割り当てる場合の一例を示す。

図６ａの時間ｔ１は無線制御局装置２０１から無線端末装置２０２ａと無線端末装置２０２ｃに多重して送信する期間、ｔ２は無線制御局装置２０１から無線端末装置２０２ｂと無線端末装置２０２ｄに多重して送信する時間を表す。無線制御局装置２０１はｔ１の開始と同時にビームを制御し、ビームの１つを無線端末装置２０２ａに、他のビームを無線端末装置２０２ｃに向ける。その後無線制御局装置２０１は送信するヘッダ６０１に周波数チャネルＣＨ１とＣＨ２に送信するペイロードの宛先を無線端末装置２０２ａに、周波数チャネルＣＨ３とＣＨ４に送信するペイロードの宛先を無線端末装置２０２ｃに指定し、各ペイロードの変調方式を予め推定した変調方式に基づいて指定し、ＡＣＫパケットの送信順を無線端末装置２０２ａ、無線端末装置２０２ｃの順となるように指定し、無線端末装置２０２ａが送信するＡＣＫパケットの周波数チャネルをＣＨ１に、無線端末装置２０２ｃが送信するＡＣＫパケットの周波数チャネルをＣＨ３に指定する情報を含めて送信する。ヘッダ６０１の送信に引き続き、６０２で示される周波数チャネルＣＨ１と周波数チャネルＣＨ２のペイロードで無線端末装置２０２ａ宛てのデータを送信し、６０３で示される周波数チャネルＣＨ３と周波数チャネルＣＨ４のペイロードで無線端末装置２０２ｃ宛てのデータを送信する。無線制御局装置２０１から送信された信号を受信した無線端末装置２０２ａは、ヘッダ６０１を復号し、ヘッダ６０１に含まれている情報に基づいてペイロードの宛先が自端末宛てである周波数チャネルＣＨ１と周波数チャネルＣＨ２のペイロードを復号し、復号に成功した場合はＡＣＫパケットを周波数チャネルＣＨ１で６０４として送信する。無線制御局装置２０１から送信された信号を受信した無線端末装置２０２ｃは、ヘッダ６０１を復号し、ヘッダ６０１に含まれている情報に基づいてペイロードの宛先が自端末宛てである周波数チャネルＣＨ３とＣＨ４のペイロードを復号し、復号に成功した場合は無線端末装置２０２ａが送信するＡＣＫパケットが送信を終了する予定の時間から少し後にＡＣＫパケットを周波数チャネルＣＨ３で６０５として送信する。

無線制御局装置２０１はｔ２の開始と同時にビームを制御し、ビームの１つを無線端末装置２０２ｂに、他のビームを無線端末装置２０２ｄに向ける。その後無線制御局装置２０１は送信するヘッダ６０６に周波数チャネルＣＨ１とＣＨ２に送信するペイロードの宛先を無線端末装置２０２ｂに、周波数チャネルＣＨ３とＣＨ４に送信するペイロードの宛先を無線端末装置２０２ｄに指定し、各ペイロードの変調方式を予め推定した変調方式に基づいて指定し、ＡＣＫパケットの送信を無線端末装置２０２ｂ、無線端末装置２０２ｄが同時に行うように指定し、無線端末装置２０２ｂが送信するＡＣＫパケットの周波数チャネルをＣＨ２に、無線端末装置２０２ｄが送信するＡＣＫパケットの周波数チャネルをＣＨ４に指定する情報を含めて送信する。ヘッダ６０６の送信に引き続き、６０７で示される周波数チャネルＣＨ１と周波数チャネルＣＨ２のペイロードで無線端末装置２０２ｂ宛てのデータを送信し、６０８で示される周波数チャネルＣＨ３と周波数チャネルＣＨ４のペイロードで無線端末装置２０２ｄ宛てのデータを送信する。無線制御局装置２０１から送信された信号を受信した無線端末装置２０２ｂは、ヘッダ６０６を復号し、ヘッダ６０６に含まれている情報に基づいてペイロードの宛先が自端末宛てである周波数チャネルＣＨ１と周波数チャネルＣＨ２のペイロードを復号し、復号に成功した場合はＡＣＫパケットを周波数チャネルＣＨ２で６０９として送信する。無線制御局装置２０１から送信された信号を受信した無線端末装置２０２ｄは、ヘッダ６０６を復号し、ヘッダ６０６に含まれている情報に基づいてペイロードの宛先が自端末宛てである周波数チャネルＣＨ３とＣＨ４のペイロードを復号し、復号に成功した場合はＡＣＫパケットを周波数チャネルＣＨ４で６１０として送信する。

図６ｂの時間ｔ３は無線制御局装置２０１から無線端末装置２０２ａと無線端末装置２０２ｃに多重して送信する期間、ｔ４は無線制御局装置２０１から無線端末装置２０２ｂと無線端末装置２０２ｄに多重して送信する時間を表す。無線制御局装置２０１はｔ３の開始と同時にビームを制御し、ビームの１つを無線端末装置２０２ａに、他のビームを無線端末装置２０２ｃに向ける。その後無線制御局装置２０１は送信するヘッダ６１１に周波数チャネルＣＨ１に送信するペイロードの宛先を無線端末装置２０２ａに、周波数チャネルＣＨ２とＣＨ３とＣＨ４に送信するペイロードの宛先を無線端末装置２０２ｃに指定し、各ペイロードの変調方式を予め推定した変調方式に基づいて指定し、ＡＣＫパケットの送信を無線端末装置２０２ａ、無線端末装置２０２ｃが同時に行うように指定し、無線端末装置２０２ａが送信するＡＣＫパケットの周波数チャネルをＣＨ１に、無線端末装置２０２ｃが送信するＡＣＫパケットの周波数チャネルをＣＨ４に指定する情報を含めて送信する。ヘッダ６１１の送信に引き続き、６１２で示される周波数チャネルＣＨ１のペイロードで無線端末装置２０２ａ宛てのデータを送信し、６１３で示される周波数チャネルＣＨ２と周波数チャネルＣＨ３と周波数チャネルＣＨ４のペイロードで無線端末装置２０２ｃ宛てのデータを送信する。無線制御局装置２１１から送信された信号を受信した無線端末装置２０２ａは、ヘッダ６０１を復号し、ヘッダ６０１に含まれている情報に基づいてペイロードの宛先が自端末宛てである周波数チャネルＣＨ１のペイロードを復号し、復号に成功した場合はＡＣＫパケットを周波数チャネルＣＨ１で６１４として送信する。無線制御局装置２０１から送信された信号を受信した無線端末装置２０２ｃは、ヘッダ６１１を復号し、ヘッダ６１１に含まれている情報に基づいてペイロードの宛先が自端末宛てである周波数チャネルＣＨ２と周波数チャネルＣＨ３と周波数チャネルＣＨ４のペイロードを復号し、復号に成功した場合はＡＣＫパケットを周波数チャネルＣＨ４で６１５として送信する。

無線制御局装置２０１はｔ４の開始と同時にビームを制御し、ビームの１つを無線端末装置２０２ｂに、他のビームを無線端末装置２０２ｄに向ける。その後無線制御局装置２０１は送信するヘッダ６１６に周波数チャネルＣＨ１と周波数チャネルＣＨ２と周波数チャネルＣＨ３に送信するペイロードの宛先を無線端末装置２０２ｂに、周波数チャネルＣＨ４に送信するペイロードの宛先を無線端末装置２０２ｄに指定し、各ペイロードの変調方式を予め推定した変調方式に基づいて指定し、ＡＣＫパケットの送信順を無線端末装置２０２ｂ、無線端末装置２０２ｄの順に行うように指定し、無線端末装置２０２ｂが送信するＡＣＫパケットの周波数チャネルをＣＨ２に、無線端末装置２０２ｄが送信するＡＣＫパケットの周波数チャネルをＣＨ４に指定する情報を含めて送信する。ヘッダ６１６の送信に引き続き、６１７で示される周波数チャネルＣＨ１と周波数チャネルＣＨ２と周波数チャネルＣＨ３のペイロードで無線端末装置２０２ｂ宛てのデータを送信し、６１８で示される周波数チャネルＣＨ４のペイロードで無線端末装置２０２ｄ宛てのデータを送信する。無線制御局装置２０１から送信された信号を受信した無線端末装置２０２ｂは、ヘッダ６１６を復号し、ヘッダ６１６に含まれている情報に基づいてペイロードの宛先が自端末宛てである周波数チャネルＣＨ１と周波数チャネルＣＨ２と周波数チャネルＣＨ３のペイロードを復号し、復号に成功した場合はＡＣＫパケットを周波数チャネルＣＨ２で６１９として送信する。無線制御局装置２０１から送信された信号を受信した無線端末装置２０２ｄは、ヘッダ６１６を復号し、ヘッダ６１６に含まれている情報に基づいてペイロードの宛先が自端末宛てである周波数チャネルＣＨ４のペイロードを復号し、復号に成功した場合は無線端末装置２０２ｄがＡＣＫパケットの送信が修理する予定の時刻の後少し待ってＡＣＫパケットを周波数チャネルＣＨ４で６２０として送信する。

無線制御局装置２０１が多重送信時に使用する周波数チャネルの数の決め方は特に指定されない。各無線端末装置宛ての情報量の過多に基づいて決めても良いし、無線制御局装置２０１各無線端末装置２０１ａから２０１ｄまでの推定した伝搬路の情報に基づいても
良いし、制御の結果得られるビームの利得に基づいても良い。一例として、ビームの利得が高い場合に使用する周波数チャネルの数を減らして変調多値数を増やし、ビームの利得が低い場合に使用する周波数チャネルの数を増やして変調多値数を減らす方法がある。また、ある無線端末装置が移動する可能性がある場合、その移動する無線端末装置に対するビームの幅を広くする（ビームの半値角を大きくする）ように設定し、ビームの幅を広くすることでビームの利得が下がる事に対応する変調多値数を使用するようにしても良い。また、周波数多重を有効に利用するために、多重して送信するデータの送信時間が同じくらいになるようにビームの利得、使用する周波数チャネルの数、変調多値数を変えても良い。

次に図１を用いて上記のように動作する無線制御局装置２０１の構成の一例を説明する。１０１は送信データを小分けし、ペイロードを生成するペイロード生成部、１０２はペイロードのデータに対して誤り訂正符号による符号化を行う符号化部、１０５はどの周波数チャネルを利用して周波数分割多重送信を行うか制御する多重チャネル制御部、１０３は多重チャネル制御部の制御結果に基づいてヘッダを生成するヘッダ生成部、１０４はヘッダの送信内容に誤り訂正符号による符号化を行う符号化部、１０６は符号化部１０４から出力される符号化後のヘッダのデータと、符号化部１０２から出力される符号化後のペイロードのデータと多重チャネル制御部１０５の制御結果に基づいてヘッダと多重化されたペイロードのデータを含む送信パケットを構成し、送信パケットの変調方式に関する情報を変調部に出力する多重化／スケジュール部、１０７は多重化された送信パケットのデータと変調方式に関する情報に基づいて変調を行い、デジタルのベースバンド信号に変換する変調部、１０８はデジタルのベースバンド信号をデジタル−アナログ変換し、バンドパスフィルタによる帯域制限を行ってアナログのベースバンド信号に変換するＤ／Ａ変換部、１０９はアナログのベースバンド信号を、マルチビームアンテナ１１１から送信する周波数帯の信号に変換する周波数変換部、１１０は周波数変換部から出力される信号を、マルチビームアンテナ１１１が安定して動作する程度の電力まで増幅するバッファ部、１１１は送信時、または受信時の１つまたは２つのビームを制御するとともに、バッファ部１１０から出力された信号を増幅して所定の電力で制御されたビームに送信信号を放射し、または制御されたビーム方向から到来する信号を受信するマルチビームアンテナ部、１１３は多重チャネル制御部１０５と制御部１１２から送信／受信タイミングに関する情報とビーム制御に関する情報を受け取ってマルチビームアンテナのビームと送信／受信を切り替える送受制御／ビーム制御部、１１４はマルチビームアンテナ部から出力される受信信号をアナログのベースバンド信号に変換する周波数変換部、１１５はアナログのベースバンド信号をデジタルのベースバンド信号に変換するＡ／Ｄ変換部、１１６はデジタルのベースバンド信号の各周波数チャネルに変調されたキャリア（搬送波）が含まれているかどうか検出するキャリア検出部、１１７はキャリア検出部１１７によってベースバンド信号にキャリアが含まれていたときにベースバンド信号に含まれる各周波数チャネルの信号を復調する復調部、１１８は復調した信号に施されている誤り訂正符号を復号する復号部、１１９は復号後の信号に含まれているパケットを検出し、受信データやＡＣＫパケットなどの制御データの抽出を行うパケット検出部、１１２は全体のブロックを制御し、送信データの多重、送信パケットの生成、送信タイミングの制御、ビームの制御を司る制御部である。ベースバンド信号を生成する変調部１０７、Ｄ／Ａ変換部１０８を合わせてベースバンド信号生成部とする。

無線制御局装置２０１に発生した、または無線制御局装置２０１に入力された無線端末装置２０２ａから２０２ｄに対する送信データは全てペイロード生成部に入力される。制御部１１２はペイロード生成部１０１に入力される送信データを監視し、予め推定した各無線端末装置２０２ａから２０２ｄに適したビームと伝搬路の情報と送信データの量に基づいてペイロード生成部１０１と符号化部１０２と多重チャネル制御部１０５を制御し、各無線端末装置に対して使用する周波数チャネルの数と変調方式と送信パケットの送信長
を設定する。ペイロード生成部１０１は制御部１１２が設定した各無線端末装置に対して使用する周波数チャネルの数と変調方式と送信パケットの送信長に基づいてペイロードを生成する。生成されたペイロードは符号化部１０２で符号化され、多重化／スケジュール部１０６に入力する。多重化／スケジュール部１０５は制御部１１２の設定に従い、ヘッダ生成部１０３、符号化部１０４を制御し、各種制御情報を含んだ符号化されたヘッダの情報を生成し、生成した符号化されたヘッダの情報を多重化／スケジュール部に入力する。この時、ヘッダ部の先頭に相当する部分にプリアンブルのデータを付加する。多重化／スケジュール部１０６は制御部１１２、多重チャネル制御部１０５の制御に基づいて符号化済みのヘッダの情報と各周波数チャネルで送信する符号化済みのペイロードの情報から送信パケットのデータを生成し、生成した送信パケットのデータと変調方式を変調部に入力する。この時、ヘッダの変調方式と、各周波数チャネルのペイロードの変調方式は異なっても良く、また、周波数チャネルの異なるペイロードのそれぞれの変調方式を異ならせても良い。なお、各無線端末装置２０２ａから２０２ｄに適したビームと伝搬路の情報の推定方法は特に限定しないが、制御部が多重チャネル制御部１０５を制御する事でプリアンブルとヘッダのみの送信パケットを生成し、マルチビームアンテナ部１１１が設定可能なビームの種類全てを順に選択しながらプリアンブルとヘッダのみの送信パケットを送信し、各無線端末装置２０２ａから２０２ｄからそれぞれの送信パケットの各周波数チャネルの伝搬路に関する情報を報告させる事で、送信に適したビーム各周波数チャネルの伝搬路を推定する方法を使用しても良い。また、制御部１１２と多重化／スケジュール部１０６は、キャリア検出部１１６の出力を用い、周波数チャネルのいずれかが使用中か判断し、使用していない時に送信パケットの送信を行うように制御しても良い。

次に図４ａと図４ｂを用い、マルチビームアンテナ１１１を実現する構成の一例を説明する。図４ａが送信信号増幅用のパワーアンプと、受信信号の増幅用のＬＮＡを１つずつ使用する構成の一例を示した図、図４ｂがアンテナ素子数分のパワーアンプとＬＮＡを使用する構成の一例を示した図である。図４ａ、ならびに図４ｂはアンテナ素子の数をＮ本であり、アンテナ素子数分の構成ブロックが必要である所には、番号に添え字ａ〜Ｎを付してある。Ｎの値としては例えば４、６、８などが使用でき、これ以外にも実装可能な数を使用してよい。

４０１は送信信号を増幅するパワーアンプ部、４０２は受信信号を増幅するＬＮＡ部、４０３は入力される送受制御信号によって４０４の分配／結合部の集合端子への接続先を、パワーアンプ部４０１とＬＮＡ部４０２のどちらかに切り替えるＲＦスイッチ部、４０４はブロックの左側の集合端子から信号が入力された場合は左側の端子軍に電力を分配し、右側の端子軍から信号を入力された場合は入力された信号を加算した信号を左側の集合端子に出力する分配／結合器部、４０５ａ〜４０５Ｎは入力されるビーム制御信号によって、各アンテナ素子４０６ａ〜４０６Ｎに給電する信号、またはアンテナ素子で受信された信号の位相を制御する位相器部、４０６ａ〜４０６Ｎは位相器４０５ａ〜４０５Ｎで位相制御された送信信号を空中に放射し、また空中で受信した信号を位相器４０５ａ〜４０５Ｎに出力するアンテナ素子部である。

アンテナ素子４０６ａ〜４０６Ｎは等間隔に直線状に配置され、いわゆるリニアアレーアンテナの配置と同様とする。ビームが１つの場合、位相器４０５ａ〜４０５Ｎを利用してアンテナ素子４０６ａ〜４０６Ｎの信号に一定の位相差を設定すると、ホイヘンスの原理によりアンテナ素子間の位相差に対応した方向に１つのビーム方向が設定される。複数のビームを設定するときは、必要なビーム数と同じ数のグループをＮ本のアンテナ素子４０６ａ〜４０６Ｎに設定し、それぞれのグループに対して一定の位相差を設定する。例えば、６のアンテナ素子（４０６ａ〜４０６ｆ）を有する機器の場合に２のビームを設定する場合、アンテナ素子を２のグループに分け、例えば３本のグループを２つ（４０６ａ〜４０６ｃと４０６ｄ〜４０６ｆ）設定しても良く、４本のグループ１つと２本のグループ
を１つ設定する（４０６ａ〜４０６ｄと４０６ｅ〜４０６ｆ）しても良い。同一グループ内のアンテナ素子数が多いほどビームの利得が増え、またビームの指向性幅、もしくはビーム利得の半値角が狭くなり、これに対して同一グループ内のアンテナ素子数が少ないほどビームの利得が少なくなり、またビームの指向性幅、もしくはビーム利得の半値角が広くなる。ビームの半値角は使用するアンテナ素子間隔で変えることもでき、使用するアンテナの組み合わせで制御する事もできる。２つのアンテナ素子を利用する場合、隣り合ったアンテナ素子を利用してビームを形成した場合より、離れたアンテナ素子を利用してビームを形成した場合の方が、ビームの半値角が狭くなる。

図４ａの構成以外にも、図４ｂに示したようにパワーアンプ部４１５ａ〜４１５ＮとＬＮＡ部４１６ａ〜４１６Ｎをアンテナ素子４１８ａ〜４１８Ｎと同数用意し、アンテナ素子に近いところに配置する構成を使用しても良い。この場合、マルチビームアンテナ部の入力からアンテナ素子までの各ブロックの並びがＲＦスイッチ４１１、分配／結合器部４１２、位相器４１３ａ〜４１３Ｎ、ＲＦスイッチ部４１４ａ〜４１４Ｎ、パワーアンプ部４１５ａ〜４１５Ｎ、ＬＮＡ部４１６ａ〜４１６Ｎ、ＲＦスイッチ部４１７ａ〜４１７Ｎ、アンテナ素子部４１８ａ〜４１８Ｎとなる。名称が同じ部分は図４ａと同等の機能を有する。図４ｂの構成はアンテナ素子部４１８ａ〜４１８Ｎの直前にＲＦスイッチ部４１７ａ〜４１７Ｎを配置しているか、このＲＦスイッチ部４１７ａ〜４１７Ｎを省略するためにアンテナ素子部４１８ａ〜４１８Ｎを２Ｎだけ用意し、パワーアンプ部４１５ａ〜４１５ＮとＬＮＡ部４１６ａ〜４１６Ｎのそれぞれにアンテナ素子を接続する構成としても良い。

この実施形態ではアンテナ素子４０６ａ〜４０６Ｎはリニアアレーとしたため、ビームの方向はアンテナ素子を配置した平面方向にしか制御できないが、アンテナ素子を三次元の格子状に配置するなどの方法で上下方向のビーム制御を可能とする構成としても良い。また、アンテナ素子の配置はリニアアレーや格子状の配置に限定されず、その他のビーム方向の制御ができる配置を使用して良い。

このような性質のマルチビームアンテナは他の方法でも実現する事ができ、例えば特表２０１３−５３９９４９に開示されているようなメタマテリアルを利用した散乱素子を用いたアンテナにより実現する事も可能である。この種のメタマテリアアンテナは、主ビームの方向の他にヌルの方向を制御する事や、三次元方向のビーム方向制御を行う事も可能であり、様々な無線端末装置の配置状況に対応する事が可能となる。

次に無線端末装置２０２ａから２０２ｄに構成の一例を、図７を使用して説明する。各無線端末装置２０２ａから２０２ｄは同一の構成とする。以下、１つの端末の構成の一例を説明する。７０１は入力される送信データを送信パケットに含める事が出来る大きさに分解し、１つの送信パケットに含める符号化前のデータを生成し、生成した送信パケットのデータを制御部７１２に出力する送信データ生成部、７０２は送信パケットのデータを符号化する符号化部、７０５は制御部から入力される情報によって、送信パケットのヘッダを生成するための情報をヘッダ生成部７０３に出力し、符号化済みヘッダが生成されるタイミングで、符号化後の送信パケットを生成するための情報を送信パケット生成部７０６に出力し、送信受信切り替えタイミングの情報を送受制御部７１３に出力するする送信パケット制御部、７０３は送信パケット制御部７０５から入力される情報に基づいて符号化前のヘッダの情報を生成するヘッダ生成部、７０４はヘッダ生成部から入力される情報に誤り訂正符号による符号化を行う符号化部、７０６は符号化されたヘッダの情報と送信データの情報から符号化された送信パケットの情報を生成し、送信パケットの変調方式の情報と共に変調部７０７に入力する送信パケット生成部、７０７は送信パケット生成部７０６から入力される符号化後の送信パケットの情報を、送信パケット生成部７０６から入力される変調方式の情報に基づいて変調し、デジタルのベースバンド信号を生成する変調
部、７０８はデジタルのベースバンド信号をデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換し、バンドパスフィルタを通してアナログのベースバンド信号を生成するＤ／Ａ部、７０９はアナログのベースバンド信号を周波数変換し、アンテナ部から送信可能なＲＦ信号に変換する周波数変換部、７１０は周波数変換部７０９から出力されたＲＦ信号を、アンテナ部７１１が安定して動作する電力まで増幅するバッファ部、７１１は送受制御部７１３から入力される情報によって、バッファ部７１０から入力を更に増幅して空中に放射する送信動作と、空中から飛来するＲＦ信号を受信し、増幅した後に周波数変換部７１４に出力する受信動作のどちらかを切り替えることができるアンテナ部、７１３は送信パケット制御部７０５もしくは制御部７１２から入力される情報によってアンテナ部７１１の送信動作、受信動作を切り替える送受制御部、７１４はアンテナ部７１１から入力されるＲＦ信号をアナログのベースバンド信号に変換する周波数変換部、７１５は入力されるアナログのベースバンド信号をアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換し、デジタルのベースバンド信号に変換するＡ／Ｄ変換部、７１６はＡ／Ｄ変換部の出力に変調信号（キャリア）が含まれているかどうかを検出するキャリア検出部、７１７はキャリアが検出された後、ヘッダに含まれるプリアンブルを利用して無線制御局装置と無線端末装置間の伝搬路を推定し、推定結果を用いてプリアンブルに続くヘッダが含まれている部分のベースバンド信号を復調するヘッダ復調部、７１８はヘッダ復調部７１７から入力される復調後のヘッダの情報に対して誤り訂正符号による復号を行い、ヘッダに含まれる情報を取得するヘッダ復号部、７２０はヘッダ復号部から復調するペイロードに関する情報を入力され、多重化されているペイロード部のベースバンド信号を逆多重化し、復調するペイロードに対応する周波数チャネルの信号をペイロード復調部７２１に対して出力する逆多重化部、７２１は逆多重化後の周波数チャネルの信号を、ヘッダ復調部から入力されるペイロードに関する情報に基づいて復調し、復調後の信号をペイロード復号部７２２に出力するペイロード復調部、７２２はペイロード復調部７２１から出力される復調後の信号に対して誤り訂正符号の復号を行い、復号後の信号をデータ検出部７２３に対して出力するペイロード復号部、７２３は復号後のペイロードの信号に含まれるペイロードの情報が誤っていないか確認し、誤っている場合は誤ったことを制御部７１２に伝え、誤っていない場合は各ペイロードのデータを受信データとして取り出し、更にペイロードに制御データが含まれている場合はその制御データを制御部７１２に対して出力するデータ検出部、７１２は各ブロックを監視し、必要に応じて各ブロックを制御する制御部である。アンテナ部７１１の指向性は固定であり、無指向性、またはカージオイド特性のような広いビーム幅を持つ。無線制御局装置と無線端末装置の位置関係があらかじめ決まっている場合などの限定された使用環境下では、アンテナ部７１１のビーム幅が狭くても良い。

無線端末装置から送信される送信パケットは、図５で示したＡＣＫパケット５０２、５０３と同等のフォーマットを使用して良く、図のＡＣＫデータの代わりに送信データ送信パケットに含めてよい。無線端末装置から送信される送信パケットは、無線制御局装置から送信される送信パケットと同様にヘッダ部とデータ部を含んでもよく、ヘッダ部にデータ部の宛先や、データ部の変調方式などの制御データを含めても良い。また、データ部に各種制御データを含んでも良い。

無線端末装置２０２ａが図６ａのｔ１で示される区間の信号を受信すると、ヘッダ６０１に含まれるプリアンブルをキャリア検出部７１６が検出し、この検出と同時にヘッダ復調部７１７に対して残りのプリアンブルを利用して伝搬路を推定し続くヘッダを復調するよう制御する。ヘッダ復調部７１７はヘッダを復調し、復調後の情報をヘッダ復号部７１８に対して出力する。ヘッダ復号部７１８は入力される復調後の情報に対し誤り訂正符号の復号を行い、ヘッダに含まれていた情報を抽出し、これらの情報に誤りがないか確認する。ヘッダに誤りがあった場合はヘッダに誤りがあったことを制御部７１２に通知し、以降のペイロードの復号をやめる。復号したヘッダに含まれている情報に誤りが無かったときで、ヘッダに含まれる情報の中に引き続いて送信されるペイロードの少なくとも１つが
自端末宛てである情報が含まれている場合、ヘッダ復号部７１８は逆多重化部７２０に対して復調するペイロードが含まれる周波数チャネルの情報を通知し、ペイロード復調部７２１に対して復調するペイロードの数とペイロードの変調方式の情報を通知する。また、ヘッダ復号部７１８はヘッダに含まれる情報を制御部７１２に通知する。図６ａのｔ１で示される区間の場合、端末２０２ａは周波数チャネルＣＨ１と周波数チャネルＣＨ２のペイロードを復号するので、ヘッダ復号部は復号する周波数チャネルは周波数チャネルＣＨ１と周波数チャネルＣＨ２という設定を、逆多重化部７２０は周波数チャネルＣＨ１と周波数チャネルＣＨ２の信号をペイロード復調部７２１に対して出力する。ペイロード復調部７１２は、ヘッダ復号部７１８から入力されたペイロードの数、つまり入力される周波数チャネルＣＨ１と周波数チャネルＣＨ２の信号を入力された変調方式の情報に基づいて復調し、復調した信号それぞれをペイロード復号部７２２に対して出力する。ペイロード復号部７２２は入力される復調済みのデータに対して誤り訂正符号の復号を行い、復号後のペイロードの情報をデータ検出部７２３に対して出力する。データ検出部７２３は復号後のペイロードの情報に誤りがないことを確認し、誤りがあった場合には誤りがあったペイロードの情報を制御部７１２に通知する。誤りが無かった場合は、正常にペイロードが受信できたことを制御部７１２に通知し、ペイロードに含まれる無線制御局装置２０１から送られてきた送信データを受信データとして出力し、ペイロードに制御情報が含まれていた場合はその制御情報を制御部７１２に出力する。データ検出部７２３から正常にペイロードの受信ができたという情報が通知された制御部は、送信データ生成部７０２、符号化部７０２、送信パケット制御部７０５を制御し、無線制御局装置２０１に対してＡＣＫパケット６０４をヘッダ６０１で指定された周波数チャネルＣＨ１で送信する。

無線端末装置２０２ｃも無線端末装置２０２ａと同様に動作する。受信したヘッダ６０１を復調、復号し、ヘッダ６０１に含まれている情報により周波数チャネルＣＨ３と周波数チャネルＣＨ４のペイロード６０３を復調、復号し、正常に復号できた場合、無線端末装置２０２ａがＡＣＫパケット６０４を送信する時間と予め設定されている時間を待ってＡＣＫパケット６０５を周波数チャネルＣＨ３で送信する。

ｔ２で示される区間においても同様で、無線端末装置２０２ｂと無線端末装置２０２ｄがヘッダ６０６を復調、復号し、それぞれの無線端末装置がヘッダに含まれている情報により周波数チャネルＣＨ１と周波数チャネルＣＨ２のペイロード６０７と周波数チャネルＣＨ３と周波数チャネルＣＨ４のペイロード６０８を復調、復号する。それぞれの無線端末装置がペイロードの復号に成功すると、ヘッダ６０６に含まれる情報に基づいて無線端末装置２０２ｂが周波数チャネルＣＨ２でＡＣＫバケット６０９を、無線端末装置２０２ｄが周波数チャネルＣＨ４でＡＣＫパケット６１０を送信する。

図６ｂに示している多重する周波数チャネル（ペイロード数）が異なる場合も同様に動作する。無線端末装置２０２ａと無線端末装置２０２ｃはヘッダ６１１を復調、復号し、無線端末装置２０２ａが周波数チャネルＣＨ１のペイロード６１２を、無線端末装置２０２ｃが周波数チャネルＣＨ２、周波数チャネルＣＨ３、周波数チャネルＣＨ４のペイロード６１３を復調し、無線端末装置２０２ａが周波数チャネルＣＨ１でＡＣＫパケット６１４を、無線端末装置２０２ｃが周波数チャネルＣＨ４でＡＣＫパケット６１５を送信する。また、無線端末装置２０２ｂと無線端末装置２０２ｄはヘッダ６１６を復調、復号し、無線端末装置２０２ｂが周波数チャネルＣＨ１、周波数チャネルＣＨ２、周波数チャネルＣＨ３のペイロード６１7を、無線端末装置２０２ｄが周波数チャネルＣＨ４のペイロー
ド６１８を受信する。その後、無線端末装置２０２ｂがＡＣＫパケット６１９を周波数チャネルＣＨ２で、無線端末装置２０２ｄがＡＣＫパケット６２０を周波数チャネルＣＨ４で送信する。

以上のように動作することで、送信用のＲＦ系統（Ｄ／Ａ変換部、周波数変換部、バッ
ファ部）が１系統、受信用のＲＦ系統（周波数変換部、Ａ／Ｄ変換部）が１系統の無線制御局装置で複数のビームと多重する周波数チャネルを制御する事で通信の効率を向上させることが可能となる。なお、本実施形態では送信・受信のＲＦ系統の数が１で、制御するビームの数が２であったが、「送信・受信のＲＦ系統の数＜制御するビームの数」である装置構成に本発明を適用する事が可能である。なお、本実施形態では送信と受信のＲＦ系統の数が１で、制御するビームの数が２であったが、「送信または受信のＲＦ系統の数＜制御するビームの数」である装置構成に本発明を適用する事が可能である。なお、送信用のＲＦ系統は前述のベースバンド信号生成部と読み替えても良い。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では複数の無線端末装置と周波数分割多重を用いた同時通信を行う場合を説明したが、本実施の形態では２のビームを制御可能なマルチビームアンテナを用い、１のビームで１の無線端末装置と通信を行い、他の１のビームと周波数分割を行った探索用の周波数リソースを用いて、他の無線端末装置の探索を行う構成を説明する。

図８に本実施の形態の概要を示す。無線制御局装置８０１が第１の実施の形態に示したように周波数分割多重とマルチビームアンテナを利用して無線端末装置８０２、８０３と通信を行っている。この通信の最中に無線端末装置８０３が移動し、通信のリンクが途絶え、無線制御局装置８０１がビームの方向を変えて無線端末装置８０３の探索を行う。無線制御局装置８０１の構成、ならびに無線端末装置８０２、８０３の構成は第１の実施の形態で使用したものと同様の構成を用いる。

通信に使用する周波数チャネルの数は第１の実施の形態と同様に４とする。図９にこれらの周波数チャネルを利用して、無線端末装置８０２と通信を行いながら周波数分割多重を用いて無線端末装置８０３の探索を行う場合の一例を示す。無線制御局装置８０１は、周波数チャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４を使用できる。無線端末装置が送信するときは、４つの周波数チャネルのいずれかを使用する。９０１は無線制御局が送信する送信パケットを、９０２と９０３は無線端末装置が送信する送信パケットを示す。

無線制御局装置から送信される送信パケット９０１は、周波数チャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３の３つを使用して無線端末装置８０２に対するデータの送信を行い、周波数チャネルＣＨ４を利用して無線端末装置８０３の探査を行う。無線制御局装置８０１は第１の実施の形態と同様に２つのビームを同時に制御する。時間Ｔ１の期間で１つのビームをあらかじめ探査しておいた無線端末装置８０２に対して向け、プリアンブル９０４ａ、９０４ｂ、９０４ｃ、ヘッダ９０５ａ、９０５ｂ、９０５ｃ、ペイロード９０６、９０７、９０８を送信する。その後無線端末装置８０２がプリアンブル９０４ａ、９０４ｂ、９０４ｃとヘッダ９０５ａ、９０５ｂ、９０５ｃを利用してペイロード９０６、９０７、９０８の復調を行い、全てのペイロードの復調に成功した場合は周波数チャネルＣＨ１を利用してＡＣＫパケット９０２を送信する。ＡＣＫパケット９０２はプリアンブル９１１とＡＣＫデータ９１２から構成される。探索用パケットの送信に使用する周波数チャネルの数は複数でも良いが、探索のために使用する周波数チャネルの数を増やすと通信用に使用可能な周波数チャネルの数が減るため、本実施の形態では探索用パケットの送信に使用する周波数チャネルの数は１とする。

無線端末装置８０３の探査の方法は周波数チャネルＣＨ４を使用して行う方法であれば特に限定しないが、ここでは一例としてＩＥＥＥ８０２．１１ａｄで使用されている方法に準ずる方法を使用する。この方法は探索用パケットを送信する時間を複数用意し、それぞれの時間でビームの方向を変えて探索用パケットを送信し、その後、ビームの設定を無指向性、またはこれに準ずる広いビームに設定し、目的の無線通信装置から送信されるビームＡＣＫパケットにより、どの方向の探索用パケットが通信に適しているか報告させ、
以降の通信をその探索用パケットを送信した時のビームを用いるものである。図９では無線制御局装置８０１が探索用パケットを３回送信し、その後無線端末装置８０３からビームＡＣＫを送信させる例が示されている。期間Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４はそれぞれビームの方向が異なり、Ｔ２ではプリアンブル９０９ａと探査用パケット９１０が、Ｔ３ではプリアンブル９０９ｂと探索用パケット９０９ｂが、Ｔ４ではプリアンブル９０９ｃと探索用パケット９１０ｃが送信される。それぞれの探索用パケットには、端末装置８０３を探索するためのパケットである事を示す情報、それぞれの探索用パケットを識別するための情報、あと何回探索用パケットを送信するか示すための情報、以降の時間でビームＡＣＫパケットの送信を開始しても良くなる時刻を示すための送信開始時刻の情報などを含めても良い。全ての探索用パケットを送信した後、期間Ｔ５で無線制御局装置８０１は無線端末装置８０３と送信するために使用するビームを広く設定する。無線端末装置８０３は複数送信された探索用パケットの中から最も品質の良かったものを特定する情報、例えば探索用パケットに含まれていた識別情報や、探索用パケットが送信された時刻などの情報を含めたビームＡＣＫパケット９０３を送信する。ビームＡＣＫパケット９０３を受信した無線制御局装置８０１は、以降の無線端末装置８０３との通信に使用するビームの設定を、ビームＡＣＫパケット９０３に含まれる情報に基づいて設定する事で、通信の続行がかのうとなる。

以上のように動作することで、送信用のＲＦ系統（Ｄ／Ａ変換部、周波数変換部、バッファ部）が１系統、受信用のＲＦ系統（周波数変換部、Ａ／Ｄ変換部）が１系統の無線制御局装置で、ある通信装置に対するビームフォーミング送信を行いながら、同時に他の通信装置に対するビーム制御が可能となる。なお、本実施形態では送信と受信のＲＦ系統の数が１で、制御するビームの数が２であったが、「送信または受信のＲＦ系統の数＜制御するビームの数」である装置構成に本発明を適用する事が可能である。なお、送信用のＲＦ系統は前述のベースバンド信号生成部と読み替えても良い。

（第３の実施の形態）
第１の実施の形態、ならびに第２の実施の形態では、無線制御局装置にマルチビームアンテナ部を備える形態を説明した。本実施の形態では、無線端末装置側にマルチビームアンテナ部を備える形態を、図を用いて説明する。

図１０が本実施の形態の概要を示す図である。本実施の形態では２つの無線制御局装置（１００１、１００２）と、１つの無線端末装置１００３を使用する。無線端末装置１００３は２つの無線制御局装置（１００１、１００２）のそれぞれと通信を行う。無線制御局装置１００３は、２つの無線制御局装置（１００１、１００２）のそれぞれに対してマルチビームアンテナ部のビームを設定する。２つの無線制御局装置（１００１、１００２）のそれぞれに対して異なる周波数チャネルを使用する場合、それぞれの無線制御局装置（１００１、１００２）に対して同時に送信しても良い。この２つの通信路は、通信速度の高速化に使用しても良く、また、耐障害性の向上のために冗長構成としても良い。無線端末装置１００３と１つの無線制御局装置１００１間の通信が何らかの構造物１００５により遮断されたときに、無線端末装置１００３は、無線制御局装置１００１用に対するビーム１００４を制御し、無線制御局装置１００２に対して送信を行いながら、無線制御局装置１００１に対してビーム探索を行っても良い。このビーム探査には様々な方法が使用できる。一例として第２の実施の形態で示してＩＥＥＥ８０２．１１ａｄと同等の方法を使用しても良い。この無線端末装置の構成は様々な構成を使用する事ができるが、一例として図１に示した無線制御局装置と同様の構成を使用しても良い。

このように無線端末装置１００３が、マルチビームアンテナ部のビームを２つの無線制御局装置（１００１、１００２）に対して設定し、この２つの無線制御局装置に対して異なる周波数チャネルを利用して通信を行うことができる。また、マルチビームアンテナ部
のいずれかのビームを用い、いずれかの無線制御局装置と通信を行いながら他の無線制御局装置に対してビーム探査を行う事が出来る。このようにして耐障害性を向上させながら通信の効率を向上させることができる。

なお、本発明に係る基地局装置及び端末装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。

また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における端末装置および基地局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。受信装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。

なお、本願発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本願発明の端末装置は、移動局装置への適用に限定されるものではなく、屋内外に設置される据え置き型、または非可動型の電子機器、たとえば、ＡＶ機器、キッチン機器、掃除・洗濯機器、空調機器、オフィス機器、自動販売機、その他生活機器などに適用出来ることは言うまでもない。

以上、この発明の実施形態を、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特許請求の範囲に含まれる。

本発明は、無線通信装置に利用可能である。

１０１…ペイロード生成部、１０２…符号化部、１０３…ヘッダ生成部、１０４…符号化部、１０５…多重チャネル制御部、１０６…多重化／スケジュール部、１０７…変調部、１０８…Ｄ／Ａ変換部、１０９…周波数変換部、１１０…バッファ部、１１１…マルチビームアンテナ部、１１２…制御部、１１３…送受制御／ビーム制御部、１１４…周波数変換部、１１５…Ａ／Ｄ変換部、１１６…キャリア検出部、１１７…復調部、１１８…復号部、１１９…パケット検出部、２０１…無線制御局装置、２０２ａ〜２０２ｄ…無線端末装置、４０１…パワーアンプ部、４０２…ＬＮＡ部、４０３…ＲＦスイッチ部、４０４…分配／結合器部、４０５ａ〜４０５Ｎ…位相器部、４０６ａ〜４０６Ｎ…アンテナ素子部、４１１…ＲＦスイッチ部、４１２…分配／結合部、４１３ａ〜４１３Ｎ…位相器部、４
１４ａ〜４１４Ｎ…ＲＦスイッチ部、４１５ａ〜４１５Ｎ…パワーアンプ部、４１６ａ〜４１６Ｎ…ＬＮＡ部、４１７ａ〜４１７Ｎ…ＲＦスイッチ部、４１８ａ〜４１８Ｎ…アンテナ素子部、７０１…送信データ生成部、７０２…符号化部、７０３…ヘッダ生成部、７０４…符号化部、７０５…送信パケット制御部、７０６…送信パケット生成部、７０７…変調部、７０８…Ｄ／Ａ変換部、７０９…周波数変換部、７１０…バッファ部、７１１…アンテナ部、７１２…制御部、７１３…送受制御部、７１４…周波数変換部、７１５…Ａ／Ｄ変換部、７１６…キャリア検出部、７１７…ヘッダ復調部、７１８…ヘッダ復調部、７２０…逆多重化部、７２１…ペイロード復調部、７２２…ペイロード復号部、７２３…データ検出部、８０１…無線制御局装置、８０２〜８０３…無線端末装置

Claims (7)

1. 無線制御局装置と、複数の無線端末装置から構成される無線通信システムに使用する無線制御局装置で、
   複数のビーム特性のそれぞれを制御できるマルチビームアンテナ部と、
   送信用のＲＦ系統とを備え、
   前記送信用のＲＦ系統は、複数の周波数チャネルまたは複数のサブキャリアを用いて多重する多重化部を更に備え、
   前記複数の無線端末装置に対して送信する送信信号のそれぞれに対し、異なる前記複数の周波数チャネルの少なくとも１つ、または異なる前記複数のサブキャリアの少なくとも１つを割り当て、
   前記割り当てられた周波数チャネルまたはサブキャリアを前記多重化部で多重し、
   前記多重された信号を前記マルチビームアンテナ部から複数のビームを用いて送信する事を特徴とする無線制御局装置。
2. 前記送信用のＲＦ系統の数は、前記マルチビームアンテナ部で制御できる複数のビームの数より少ない事を特徴とする請求項１記載の無線制御局装置。
3. 前記複数の無線端末装置のいずれかに、前記マルチビームアンテナ部のビームのいずれかを割り当てた際に、前記割り当てたビームの利得によって、割り当てた無線端末装置に対する前記周波数チャネルの割り当ての数を変える事を特徴とする請求項１または請求項２記載の無線制御局装置。
4. 前記周波数チャネルまたはサブキャリアを割り当てた複数の無線端末装置に対して送信データを送信した時の設定を前記マルチビームアンテナ部に設定した状態で、前記割り当てた複数の無線端末装置から信号を受信する事を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線制御局装置。
5. 前記マルチビームアンテナ部が制御するビームのいずれかで、探索用パケットの送信を行う事を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の無線制御局装置。
6. 前記探索用パケットを送信する際に使用する周波数チャネルの数は１である事を特徴とする請求項５記載の無線制御局装置。
7. 無線制御局装置と、複数の無線端末装置から構成される無線通信システムに使用する無線制御局装置で使用する制御方法で、
   複数のビーム特性のそれぞれを制御できるマルチビームアンテナ部と、
   複数の周波数チャネルまたは複数のサブキャリアを用いて多重する多重化部を更に備えた送信用のＲＦ系統を使用し、
   前記複数の無線端末装置に対して送信する送信信号のそれぞれに対し、異なる前記複数の周波数チャネルの少なくとも１つ、または異なる前記複数のサブキャリアの少なくとも１つを割り当て、
   前記割り当てられた周波数チャネルまたはサブキャリアを前記多重化部で多重し、
   前記多重された信号を前記マルチビームアンテナ部から複数のビームを用いて送信する事を特徴とする制御方法。

Images