JP5697969B2 - 基地局及び上り周波数帯域の割り当て方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のアンテナを用いて通信を行う通信技術に関する。

ＰＨＳ（Personal Handyphone System）や、次世代ＰＨＳとも呼ばれるＸＧＰ（eXtended Global Platform）などのＴＤＤ（Time Division Multiple Access/Time Division Duplexing）方式が採用された通信システムでは、基地局において、複数のアンテナから成るアレイアンテナの指向性を適用的に制御するアダプティブアレイアンテナ方式が採用されることがある。特許文献１，２には、アダプティブアレイアンテナ方式に関する技術が開示されている。アダプティブアレイアンテナ方式が採用された基地局では、通信端末からの既知信号に基づいてアレイアンテナの受信指向性及び送信指向性が制御される。

特許第３６２０７７９号公報 特許第３６２０７８１号公報

ＰＨＳやＸＧＰでは、同一の通信フレームで使用される上り無線リソース及び下り無線リソースに関して、同一の通信端末に対して必ず同じ周波数帯域が割り当てられる。したがって、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて通信する基地局が、ある通信フレームにおいて通信端末に対して送信信号を送信する際には、それと同じ通信フレームにおいて当該通信端末から送信される、当該送信信号と同一の周波数帯域の既知信号に基づいてアレイアンテナの送信指向性を制御することができる。

このように、１つの通信フレームにおける、同一の通信端末に対する上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当てが対称である場合には、基地局は、通信端末に信号を送信するタイミングに近いタイミングで当該通信端末から受信した既知信号に基づいて、アレイアンテナの送信指向性を制御することができる。よって、アレイアンテナの送信指向性に関するビームを精度良く通信端末に向けることができる。

これに対して、ＴＤＤ方式が採用されたＬＴＥ（Long Term Evolution）においては、通信端末に対する上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当ては独立に行われる。そのため、同一の通信フレームで使用される上り無線リソース及び下り無線リソースに関して、同一の通信端末に対して同じ周波数帯域が割り当てられるとは限らない。したがって、基地局は、通信端末に対して送信信号を送信する際に、当該通信端末から、当該送信信号と同一の周波数帯域で送信される既知信号を受信していないことがある。この場合には、アレイアンテナの送信指向性を制御することができない。あるいは、基地局は、ある通信フレームにおいて通信端末に対して送信信号を送信する際には、当該通信フレームよりも前の通信フレームにおいて当該通信端末から受信した、当該送信信号と同一の周波数帯域で送信された既知信号に基づいてアレイアンテナの送信指向性を制御することになる。

このように、１つの通信フレームにおける、同一の通信端末に対する上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当てが非対称である場合には、基地局は、アレイアンテナの送信指向性を制御せずに信号を送信するか（オムニ送信するか）、通信端末に信号を送信するタイミングから離れたタイミングで当該通信端末から受信した既知信号に基づいて、アレイアンテナの送信指向性を制御する可能性が高くなる。通信端末に送信するタイミングから離れたタイミングで当該通信端末から受信した既知信号に基づいて、アレイアンテナの送信指向性を制御する場合には、当該通信端末からの既知信号の受信から、当該通信端末への信号の送信までの間に伝送路の状況が大きく変化する可能性がある。そうすると、アレイアンテナの送信指向性に関するビームを精度良く当該通信端末に向けることができない。よって、基地局の送信性能を十分に確保できない。

そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、基地局の送信性能を向上することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る基地局は、複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行う基地局であって、複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナを用いて信号を送信する際に、前記通信端末からの既知信号に基づいて当該複数のアンテナの送信指向性を制御する通信部と、周波数方向に並ぶ複数の単位周波数帯域から、前記既知信号の送信に使用される上り周波数帯域を前記通信端末に割り当てる無線リソース割り当て部とを備え、前記無線リソース割り当て部は、前記通信端末に対して新たに前記上り周波数帯域を割り当てる際には、前記複数の単位周波数帯域において、前記通信端末への送信に使用する下り周波数帯域として前記通信端末に割り当てられる予定のない単位周波数帯域を前記通信端末に割り当てない。

また、本発明に係る上り周波数帯域の割り当て方法は、複数のアンテナを用いて通信端末に信号を送信する際に、当該通信端末からの既知信号に基づいて当該複数のアンテナの送信指向性を制御する基地局での当該通信端末に対する上り周波数帯域の割り当て方法であって、周波数方向に並ぶ複数の単位周波数帯域から、前記既知信号の送信に使用される上り周波数帯域を前記通信端末に割り当てる工程を備え、前記工程において、前記通信端末に対して新たに前記上り周波数帯域を割り当てる際には、前記複数の単位周波数帯域において、前記通信端末への送信に使用する下り周波数帯域として前記通信端末に割り当てられる予定のない単位周波数帯域を前記通信端末に割り当てない。

本発明によれば、基地局の送信性能が向上する。

本実施の形態に係る基地局を備える通信システムの構成を示す図である。 本実施の形態に係る基地局の構成を示す図である。 本実施の形態に係る通信フレームの構成を示す図である。 上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当てが対象である様子を示す図である。 上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当てが非対象である様子を示す図である。 通信端末に対する無線リソースの割り当て例を示す図である。 本実施の形態に係る基地局の動作を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る基地局の動作を示すフローチャートである。 通信端末に対する上り無線リソースの割り当て例を示す図である。 本実施の形態に係る基地局の動作を示すフローチャートである。 通信端末に対する上り無線リソースの割り当て例を示す図である。 本実施の形態に係る基地局の動作を示すフローチャートである。 通信端末に対する上り無線リソースの割り当て例を示す図である。 通信端末に対する上り無線リソースの割り当て例を示す図である。 通信端末に対する上り無線リソースの割り当て例を示す図である。 通信端末に対する上り無線リソースの割り当て例を示す図である。

図１は本実施の形態に係る基地局１を備える通信システム１００の構成を示す図である。図１に示されるように、通信システム１００においては、各基地局１のサービスエリア１０が、周辺基地局１のサービスエリア１０と部分的に重なっている。複数の基地局１は、図示しないネットワークに接続されており、当該ネットワークを通じて互いに通信可能となっている。また、ネットワークには図示しないサーバ装置が接続されており、各基地局１は、ネットワークを通じてサーバ装置と通信可能となっている。

図２は各基地局１の構成を示す図である。基地局１は、例えば、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Multiple Access/Time Division Duplexing）方式で複数の通信端末と通信を行う。また、基地局１では、多元接続方式としてＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式も採用されている。ＯＦＤＭＡ方式では、互いに直交する複数のサブキャリアが重畳されたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号が使用される。基地局１は、時間軸と周波数軸とからなる２次元で特定される無線リソースを複数の通信端末のそれぞれに個別に割り当てることによって、当該複数の通信端末と同時に通信することが可能となっている。また、基地局１は、送受信アンテナとしてアレイアンテナを有し、アダプティブアレイアンテナ方式を用いてアレイアンテナの指向性を制御することが可能である。

図２に示されるように、基地局１は、無線処理部１１と、当該無線処理部１１を制御する制御部１２とを備えている。無線処理部１１は、複数のアンテナ１１０ａから成るアレイアンテナ１１０を有している。無線処理部１１は、アレイアンテナ１１０で受信される複数の受信信号のそれぞれに対して増幅処理、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換処理等を行って、ベースバンドの複数の受信信号を生成して出力する。

また、無線処理部１１は、制御部１２で生成されるベースバンドの複数の送信信号のそれぞれに対して、Ｄ／Ａ変換処理、アップコンバート及び増幅処理等を行って、搬送帯域の複数の送信信号を生成する。そして、無線処理部１１は、生成した搬送帯域の複数の送信信号を、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａにそれぞれ入力する。これにより、各アンテナ１１０ａから送信信号が無線送信される。

制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）及びメモリなどで構成されている。制御部１２は、機能ブロックとして、送信信号生成部１２０、受信データ取得部１２１、無線リソース割り当て部１２２、送信ウェイト処理部１２３及び受信ウェイト処理部１２４を備えている。

送信信号生成部１２０は、通信対象の通信端末２に向けた送信データを生成する。そして、送信信号生成部１２０は、生成した送信データを含むベースバンドの送信信号を生成する。この送信信号は、アレイアンテナ１１０を構成する複数のアンテナ１１０ａの数だけ生成される。

送信ウェイト処理部１２３は、送信信号生成部１２０で生成された複数の送信信号に対して、アレイアンテナ１１０での送信指向性を制御するための複数の送信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、送信ウェイト処理部１２３は、複数の送信ウェイトがそれぞれ設定された複数の送信信号に対して逆離散フーリエ変換（IDFT：Inverse Discrete Fourier Transform）等を行った後に、当該複数の送信信号を無線処理部１１に出力する。

受信ウェイト処理部１２４は、無線処理部１１から入力される複数の受信信号に対して、離散フーリエ変換（DFT：Discrete Fourier Transform）を行った後に、アレイアンテナ１１０での受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトをそれぞれ設定する。そして、受信ウェイト処理部１２４は、複数の受信ウェイトがそれぞれ設定された複数の受信信号を合成して新たな受信信号を生成する。

受信データ取得部１２１は、受信ウェイト処理部１２４で生成された新たな受信信号に対して復調処理等を行って、当該受信信号に含まれる、既知信号、制御データ及びユーザデータなどを取得する。このようにして、制御部１２では、通信端末２から通知される各種情報が取得される。

本実施の形態に係る基地局１では、無線処理部１１、送信ウェイト処理部１２３及び受信ウェイト処理部１２４によって、アレイアンテナ１１０の指向性を適応的に制御しながら複数の通信端末２と通信を行う通信部１３が構成されている。通信部１３は、通信端末２と通信する際に、当該通信端末２からの既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の受信指向性及び送信指向性のそれぞれを制御する。具体的には、通信部１３は、受信ウェイト処理部１２４において、受信信号に乗算する受信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での受信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。また、通信部１３は、送信ウェイト処理部１２３において、送信信号に乗算する送信ウェイトを調整することより、アレイアンテナ１１０での送信指向性のビーム及びヌルを様々な方向に設定することができる。送信ウェイトは受信ウェイトから求めることができ、受信ウェイトは通信端末２からの既知信号に基づいて求めることができる。

無線リソース割り当て部１２２は、通信対象の各通信端末２に対して、当該通信端末２への送信に使用する下り無線リソース（下り通信に使用する周波数帯域及び通信期間）を割り当てる。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた下り無線リソースに基づいて、当該通信端末２向けの送信信号を生成するとともに、当該下り無線リソースに基づいたタイミングで当該送信信号を送信ウェイト処理部１２３に入力する。これにより、通信端末２に向けた送信信号が、当該通信端末２に割り当てられた下り無線リソースを用いて通信部１３から送信される。

また無線リソース割り当て部１２２は、通信対象の各通信端末２に対して、当該通信端末２が基地局１に送信する際に使用する上り無線リソース（上り通信に使用する周波数帯域及び通信期間）を割り当てる。送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２が通信端末２に割り当てた上り無線リソースを当該通信端末２に通知するための送信信号を生成して出力する。これにより、通信端末２は、基地局１への送信に使用する上り無線リソースを知ることができ、当該上り無線リソースを用いて基地局１に信号を送信する。

＜通信フレームの構成＞
次に基地局１と通信端末２との間の通信に使用される通信フレーム２００について説明する。図３は通信フレーム２００の構成を示す図である。本実施の形態に係る通信フレーム２００の構成は、ＸＧＰで使用されるＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームと同様の構成となっている。ただし、本通信システム１００では、ＸＧＰとは異なり、各通信フレーム２００における、同一の通信端末２に対する上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当てが非対称となっている。ここで、「非対称」とは、各通信フレーム２００において、同一の通信端末２に対する上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当てが対称になるとは限らないという意味である。したがって、「非対称」といえども、状況によっては、ある通信フレーム２００における、同一の通信端末２に対する上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当てが対称になることがある。

図３に示されるように、通信フレーム２００は、横軸及び縦軸に時間及び周波数をそれぞれ示す時間−周波数平面上で特定される。１つの通信フレーム２００は、通信端末２から基地局１への信号の送信に使用される上りフレーム２００ｕと、基地局１から通信端末２へ信号の送信に使用される下りフレーム２００ｄとで構成されている。

上りフレーム２００ｕ及び下りフレーム２００ｄのそれぞれは、時間方向に第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４、周波数方向に第１チャネルＣＨ１〜第ｉチャネルＣＨｉ（ｉ≧２）を含んでいる。本実施の形態では、例えばｉ＝５であって、図３に示されるように、上りフレーム２００ｕ及び下りフレーム２００ｄのそれぞれは、周波数方向に第１チャネルＣＨ１〜第５チャネルＣＨ５を含んでいる。

以後、第１チャネルＣＨ１〜第５チャネルＣＨ５を特に区別する必要がない場合には、それぞれを単に「チャネルＣＨ」と呼ぶことがある。チャネルＣＨは、ＸＧＰではサブチャネルと呼ばれている。

また、第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４を特に区別する必要がない場合には、それぞれを単に「スロットＳＬ」と呼ぶことがある。上りフレーム２００ｕに含まれる第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４を、それぞれ第１上りスロットＳＬ１〜第４上りスロットＳＬ４と呼ぶことがある。下りフレーム２００ｄに含まれる第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４を、それぞれ第１下りスロットＳＬ１〜第４下りスロットＳＬ４と呼ぶことがある。第１上りスロットＳＬ１〜第４上りスロットＳＬ４を特に区別する必要がない場合には、それぞれを単に「上りスロットＳＬ」と呼ぶことがある。第１下りスロットＳＬ１〜第４下りスロットＳＬ４を特に区別する必要がない場合には、それぞれを単に「下りスロットＳＬ」と呼ぶことがある。

通信フレーム２００では、１つのスロットＳＬの時間幅は６２５μｓに設定されている。したがって、上りフレーム２００ｕ及び下りフレーム２００ｄのそれぞれの時間長は２．５ｍｓとなり、１つの通信フレーム２００の時間長は５ｍｓとなる。また、１つのチャネルＣＨの帯域幅は９００ｋＨｚであって、１つのチャネルＣＨは２４本のサブキャリアで構成されている。

１つのスロットＳＬと１つのチャネルＣＨとで、無線リソースの割り当て単位となる単位リソース２１０が構成されている。この単位リソース２１０は、ＸＧＰでは、ＰＲＵ（Physical Resourse Unit）と呼ばれている。上りフレーム２００ｕ及び下りフレーム２００ｄのそれぞれは、２０個の単位リソース２１０で構成されている。無線リソース割り当て部１２２は、上りフレーム２００ｕ及び下りフレーム２００ｄのそれぞれについて、複数の通信端末２のそれぞれに対して２０個の単位リソース２１０のうちの少なくとも１つの単位リソース２１０を、当該複数の通信端末２の間で重複しないように割り当てる。無線リソース割り当て部１２２において各通信端末２に対して単位リソース２１０が割り当てられると、基地局１の通信部１３は、各通信端末２と、割り当てられた単位リソース２１０を使用して通信を行う。上り通信に使用される各単位リソース２１０には、受信ウェイト及び送信ウェイトを算出するための既知信号やユーザデータなどが含められる。

以後、１つのチャネルＣＨの周波数帯域のように、周波数方向における無線リソースの割り当て単位となる周波数帯域を「単位周波数帯域」と呼ぶ。

また、上りフレーム２００ｕに属する単位リソース２１０を「上り単位リソース２１０」と呼ぶことがある。下りフレーム２００ｄに属する単位リソース２１０を「下り単位リソース２１０」と呼ぶことがある。上りフレーム２００ｕを構成する複数の上り単位リソース２１０のうち、通信端末２に割り当てられて当該通信端末２が使用する上り単位リソース２１０を「上り使用単位リソース２１０」と呼ぶことがある。下りフレーム２００ｄを構成する複数の下り単位リソース２１０のうち、通信端末２に割り当てられて当該通信端末２が使用する下り単位リソース２１０を「下り使用単位リソース２１０」と呼ぶことがある。

このように、無線リソース割り当て部１２２は、上りフレーム２００ｕから通信端末２に対して上り無線リソースを割り当てる際には、周波数方向で見れば、複数の単位周波数帯域から、上り通信に使用される上り周波数帯域を当該通信端末２に割り当てる。そして、無線リソース割り当て部１２２は、上りフレーム２００ｕから通信端末２に対して上り無線リソースを割り当てる際には、時間方向で見れば、複数のスロットＳＬから上り通信期間を当該通信端末２に割り当てる。

同様に、無線リソース割り当て部１２２は、下りフレーム２００ｄから通信端末２に対して下り無線リソースを割り当てる際には、周波数方向で見れば、複数の単位周波数帯域から、下り通信に使用する下り周波数帯域を当該通信端末２に割り当てる。そして、無線リソース割り当て部１２２は、下りフレーム２００ｄから通信端末２に対して下り無線リソースを割り当てる際には、時間方向で見れば、複数のスロットＳＬからの下り通信期間を当該通信端末２に割り当てる。

本実施の形態では、基地局１の通信部１３は、ある下り単位リソース２１０を用いて通信端末２に信号を送信する際には、当該下り単位リソース２１０と同じ周波数帯域の上り単位リソース２１０を用いて当該通信端末２から送信される既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御する。つまり、通信部１３は、通信対象の通信端末２についての下り使用単位リソース２１０に含まれるチャネルＣＨと同じチャネルＣＨを含む上り使用単位リソース２１０を用いて当該通信端末２から送信される既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御する。

具体的に説明すると、通信部１３では、受信ウェイト処理部１２４が、通信対象の通信端末２についての下り使用単位リソース２１０と同じ周波数帯域の上り使用単位リソース２１０を用いて当該通信端末２から送信される既知信号に基づいて受信ウェイトを算出する。このとき、受信ウェイト処理部１２４では、下り使用単位リソース２１０と同じ周波数帯域の上り使用単位リソース２１０であって、当該下り使用単位リソース２１０と最も近いタイミングの上り使用単位リソース２１０を用いて送信される既知信号が、受信ウェイトの計算に用いられる。そして、送信ウェイト処理部１２３が、受信ウェイト処理部１２４で求められた受信ウェイトに基づいて、下り使用単位リソース２１０で送信される送信信号に設定される送信ウェイトを算出する。これにより、アレイアンテナ１１０の送信指向性に関するビームが、通信対象の通信端末２に向くようになる。受信ウェイトは、例えば、ＲＬＳ（Recursive Least-Squares）アルゴリズム等の逐次推定アルゴリズムに基づいて算出される。

＜無線リソースの割り当て方法＞
次に、無線リソース割り当て部１２２での通信端末２に対する無線リソースの割り当て方法について詳細に説明する。

ＰＨＳやＸＧＰでは、各通信フレーム２００において、同一の通信端末２に対する上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当てが必ず対称となっている。図４はその様子を示す図である。図４では、通信対象の１つの通信端末２に対して割り当てられた単位リソース２１０が斜線で示されている。以後、説明の対象となる通信端末２を「対象通信端末２」と呼ぶ。

図４に示されるように、対象通信端末２に対しては、上りフレーム２００ｕ及び下りフレーム２００ｄにおいて、同じ位置の単位リソース２１０が割り当てられている。したがって、この場合には、通信部１３は、対象通信端末２に割り当てた下り単位リソース２１０を用いて対象通信端末２に信号を送信する際には、当該下り単位リソース２１０と同じ通信フレーム２００に属する上り単位リソース２１０で当該通信端末２から送信された既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御することができる。したがって、通信部１３は、対象通信端末２に信号を送信するタイミングに近いタイミングで当該通信端末２から受信した既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御することができる。

これに対して、本実施の形態に係る通信システム１００では、ＰＨＳやＸＧＰとは異なり、各通信フレーム２００において、同一の通信端末２に対する上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当てが非対称となっている。図５はその様子を示す図である。図５では、対象通信端末２に対して割り当てられた単位リソース２１０が斜線で示されている。

図５に示されるように、対象通信端末２に対して、上りフレーム２００ｕ及び下りフレーム２００ｄにおいて、互いに異なるチャネルＣＨの単位リソース２１０が割り当てられる場合には、下り通信で使用されるチャネルＣＨ（第２チャネルＣＨ２）は、上り通信では使用されないことになる。したがって、通信部１３は、対象通信端末２に信号を送信する通信フレーム２００において、その通信フレーム２００での下り通信に使用するチャネルＣＨが送信に用いられた既知信号を受信することはできない。よって、通信部１３は、対象通信端末２に対してオムニ送信を行うか、対象通信端末２に信号を送信する通信フレーム２００よりも前の通信フレーム２００で対象通信端末２から送信されてくる既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御することになる。

図６は、複数の通信フレーム２００における、対象通信端末２に対する無線リソースの割り当て例を示す図である。図６では、各チャネルＣＨにおいて、第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４がまとめて１つの四角形で示されている。そして、図６では、上りフレーム２００ｕあるいは下りフレーム２００ｄにおいて、第１スロットＳＬ１〜第４スロットＳＬ４のうちの少なくとも１つのスロットＳＬでチャネルＣＨが使用されると、そのチャネルＣＨの部分に斜線が示されている。

図６に示されるように、ｔ１１番目の通信フレーム２００の下りフレーム２００ｄでは、第２チャネルＣＨ２が対象通信端末２に割り当てられている。一方で、ｔ１１番目の通信フレーム２００の上りフレーム２００ｕでは、第２チャネルＣＨ２は対象通信端末２に割り当てられていない。したがって、通信部１３は、ｔ１１番目の通信フレーム２００で第２チャネルＣＨ２を用いて信号を送信する際には、ｔ１１番目の通信フレーム２００で対象通信端末２から送信される既知信号に基づいてアレイアンテナ１１０の送信指向性を制御することができない。

図６の例では、ｔ１１番目の通信フレーム２００よりも３フレーム前のｔ８番目の通信フレーム２００の上りフレーム２００ｕにおいて、第２チャネルＣＨ２が対象通信端末２に割り当てられている。したがって、通信部１３は、ｔ１１番目の通信フレーム２００で第２チャネルＣＨ２を用いて信号を送信する際に、ｔ８番目の通信フレーム２００で対象通信端末２から送信される既知信号に基づいてアレイアンテナ１１０の送信指向性を制御する。

また、ｔ１２番目の通信フレーム２００の下りフレーム２００ｄでは、第３チャネルＣＨ３が対象通信端末２に割り当てられている。図６の例では、ｔ１２番目の通信フレーム２００で使用される第３チャネルＣＨ３は、いずれの通信フレーム２００の上りフレーム２００ｕにおいて対象通信端末２に割り当てられていない。したがって、通信部１３は、ｔ１２番目の通信フレーム２００で第３チャネルＣＨ３を用いて信号を送信する際にはオムニ送信することになる。つまり、通信部１３は、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御せずに送信することになる。

このように、各通信フレーム２００において、同一の通信端末２に対する上り無線リソース及び下り無線リソースの割り当てが非対称となっている場合には、通信部１３は、対象通信端末２に対してオムニ送信を行うか、対象通信端末２に信号を送信するタイミングとは離れたタイミングで対象通信端末２から受信する既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御する可能性が高くなる。したがって、基地局１の送信性能を十分に確保できないことがある。

そこで、本実施の形態では、上り通信用のチャネルＣＨを新たに対象通信端末２に割り当てる場合には、チャネルＣＨに関して、上り通信で最後に使用されてからの経過時間を求めて、当該経過時間に基づいて、新たな上り通信用のチャネルＣＨを決定する。これにより、各チャネルＣＨについて、使用されない期間が長くなることを抑制できる。その結果、対象通信端末２に信号を送信するタイミングと近いタイミングで対象通信端末２から受信した既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御することが可能となる。以下に、基地局１でのこの動作について説明する。

図７は、基地局１が、ある通信フレーム２００で対象通信端末２と通信する際に使用する上り無線リソースを対象通信端末２に対して割り当てる際の当該基地局１の動作を示すフローチャートである。図８は、基地局１が、図７と同じ通信フレーム２００で対象通信端末２と通信する際に使用する下り無線リソースを対象通信端末２に対して割り当てる際の当該基地局１の動作を示すフローチャートである。

以後、ある通信フレーム２００での対象通信端末２に対する無線リソースの割り当て方法を説明する際の当該ある通信フレーム２００を「割り当て対象フレーム２００」と呼ぶ。そして、割り当て対象フレーム２００に属する上りフレーム２００ｕ及び下りフレーム２００ｄをそれぞれ「割り当て対象上りフレーム２００ｕ」及び「割り当て対象下りフレーム２００ｄ」と呼ぶ。

本実施の形態に係る基地局１では、例えば、割り当て対象フレーム２００の２フレーム前の通信フレーム２００において、割り当て対象フレーム２００で対象通信端末２と通信する際に使用する上り無線リソース及び下り無線リソースを対象通信端末２に対して割り当てるとともに、その割り当て結果を対象通信端末２に通知する。以後、対象通信端末２に対する無線リソースの割り当てが実行される通信フレーム２００を「割り当て処理実行フレーム２００」と呼ぶ。

本実施の形態では、対象通信端末２に対する無線リソースの割り当ては所定間隔で行われる。また、上り使用単位リソース２１０及び下り使用単位リソース２１０の変更の有無にかかわらず、各通信フレーム２００において、２フレーム後の通信フレーム２００での上り使用単位リソース２１０及び下り使用単位リソース２１０が対象通信端末２に通知される。したがって、上り使用単位リソース２１０及び下り使用単位リソース２１０を対象通信端末２に通知する通信フレーム２００において、対象通信端末２に対する無線リソースの割り当て処理が行われる際には、割り当て処理後の上り使用単位リソース２１０及び下り使用単位リソース２１０が当該通信フレーム２００で対象通信端末２に通知される。

基地局１では、割り当て処理実行フレーム２００になると、図７に示されるように、ステップｓ１において、無線リソース割り当て部１２２が、割り当て対象上りフレーム２００ｕを構成する２０個の上り単位リソース２１０において、使用可能な（割り当て可能な）上り単位リソース２１０を特定する。ステップｓ１では、対象通信端末２とは別の通信端末２が使用する上り単位リソース２１０や、干渉レベルが大きい上り単位リソース２１０などは、使用不可とされる。上り単位リソース２１０での干渉波レベルについては、無線処理部１１から出力される受信信号に基づいて制御部１２で求めることができる。

次にステップｓ２において、無線リソース割り当て部１２２は、対象通信端末２から通知される、対象通信端末２の送信予定データ量等に基づいて、割り当て対象上りフレーム２００ｕで使用する上り単位リソース２１０の数、つまり上り使用単位リソース２１０の数を決定する。

次にステップｓ３において、無線リソース割り当て部１２２は、第１チャネルＣＨ１〜第５チャネルＣＨ５のそれぞれについて、対象通信端末２との上り通信での最後の使用からの経過時間Ｔを求める。つまり、無線リソース割り当て部１２２は、周波数方向に並ぶ複数の単位周波数帯域のそれぞれについて、対象通信端末２との上り通信での最後の使用からの経過時間を求める。本実施の形態では、経過時間Ｔは上りスロットＳＬの数で表す。具体的には、あるチャネルＣＨについての経過時間Ｔは、当該チャネルＣＨが上り通信で最後に使用された上りスロットＳＬの末尾から、割り当て対象フレーム２００の先頭までの間に存在する上りスロットＳＬの数で表される。あるチャネルＣＨについての経過時間Ｔは、当該チャネルＣＨが上り通信で最後に使用された上りスロットＳＬのスロット番号をＳＮ、上りフレーム２００ｕのスロットＳＬの総数をＳＴ（本実施の形態ではＳＴ＝４）、当該チャネルＣＨが上り通信で最後に使用された通信フレーム２００と、割り当て対象フレーム２００の間に存在する通信フレーム２００の数をＦＮとすると、以下の式（１）で表される。

Ｔ＝（ＳＴ−ＳＮ）＋ＦＮ×ＳＴ・・・（１）
ただし、あるチャネルＣＨが、割り当て対象フレーム２００よりも前に対象通信端末２との上り通信に一度も使用されない場合には、そのチャネルＣＨの経過時間Ｔを無限大とする。

本実施の形態では、ＳＴ＝４であることから、これを式（１）に代入すると以下の式（２）が得られる。

Ｔ＝（４−ＳＮ）＋ＦＮ×４・・・（２）
図９は、上述の図６に対応する図であって、複数の通信フレーム２００における、対象通信端末２に対する上り無線リソースの割り当て例を示す図である。図９を参照して、ｔ１２番目の通信フレーム２００を割り当て対象フレーム２００とした場合においての各チャネルＣＨの経過時間Ｔの計算例を説明する。ｔ１２番目の通信フレーム２００を割り当て対象フレームとした場合には、ｔ１０番目の通信フレーム２００が割り当て処理実行フレーム２００となる。

割り当て対象フレーム２００よりも前において、第１チャネルＣＨ１が最後に使用された上りスロットＳＬが、ｔ１０番目の通信フレーム２００の第１上りスロットＳＬ１であるとすると、ＳＮ＝１、ＦＮ＝１となる。したがって、第１チャネルＣＨ１についての経過時間Ｔは式（２）より“７”となる。

また、割り当て対象フレーム２００よりも前において、第２チャネルＣＨ２が最後に使用された上りスロットＳＬが、ｔ８番目の通信フレーム２００の第２上りスロットＳＬ２であるとすると、ＳＮ＝２、ＦＮ＝３となる。したがって、第２チャネルＣＨ２についての経過時間Ｔは式（２）より“１４”となる。

また、第３チャネルＣＨ３は、ｔ１２番目の通信フレーム２００よりも前において、対象通信端末２との上り通信に全く使用されていないことから、第３チャネルＣＨ３についての経過時間Ｔは無限大となる。

また、割り当て対象フレーム２００よりも前において、第４チャネルＣＨ４が最後に使用された上りスロットＳＬが、ｔ９番目の通信フレーム２００の第３上りスロットＳＬ３であるとすると、ＳＮ＝３、ＦＮ＝２となる。したがって、第４チャネルＣＨ４についての経過時間Ｔは“９”となる。

そして、割り当て対象フレーム２００よりも前において、第５チャネルＣＨ５が最後に使用された上りスロットＳＬが、ｔ１１番目の通信フレーム２００の第４上りスロットＳＬ４であるとすると、ＳＮ＝４、ＦＮ＝０となる。したがって、第５チャネルＣＨ５についての経過時間Ｔは“０”となる。

なお、本実施の形態では、割り当て対象フレーム２００よりも２フレーム前に割り当て処理実行フレーム２００を設定している。したがって、経過時間Ｔの算出において、割り当て処理実行フレーム２００を基準として、それよりも前におけるチャネルＣＨの使用だけを考えると、第５チャネルＣＨ５については、ｔ９番目の通信フレーム２００が最後に使用された通信フレーム２００となる。

本実施の形態では、経過時間Ｔの算出において、割り当て対象フレーム２００を基準として、それよりも前におけるチャネルＣＨの使用を考えるため、割り当て処理実行フレーム２００以降であって割り当て対象フレーム２００よりも前におけるチャネルＣＨの使用も考慮する。したがって、第５チャネルＣＨ５については、上述のように、ｔ１１番目の通信フレーム２００が最後に使用された通信フレーム２００となる。

なお、割り当て処理実行フレーム２００と割り当て対象フレーム２００との間の通信フレーム２００で使用される上り無線リソースは、割り当て処理実行フレーム２００よりも前において既に決定されている。したがって、無線リソース割り当て部１２２は、ｔ１１番目の通信フレーム２００において第５チャネルＣＨ５が使用されることを特定できる。

また、チャネルＣＨについての経過時間Ｔについては、上記例とは異なり、割り当て対象フレーム２００を基準として、それよりも前における当該チャネルＣＨの使用を考えて算出しても良い。

ステップｓ３が実行されると、ステップｓ４において、無線リソース割り当て部１２２は、ステップｓ３で求めた経過時間Ｔに基づいて、使用可能な上り単位リソース２１０から上り使用単位リソース２１０をステップｓ２で決定した数だけ対象通信端末２に割り当てる。以下にステップｓ４での処理を詳細に説明する。図１０はステップｓ４の処理を詳細に示すフローチャートである。ステップｓ４では、経過時間Ｔが大きいチャネルＣＨほど、割り当て対象フレーム２００において使用する優先度が高いチャネルＣＨとしている。つまり、経過時間Ｔが大きいチャネルＣＨほど、対象通信端末２に対する割り当ての優先度を高くしている。

図１０に示されるように、まずステップｓ４０において、無線リソース割り当て部１２２は、経過時間Ｔが最も大きいチャネルＣＨを含む使用可能な上り単位リソース２１０が存在するかを判定する。ステップｓ４０において、該当する使用可能な上り単位リソース２１０が存在すると判定されると、ステップｓ４１において、無線リソース割り当て部１２２は、該当する使用可能な上り単位リソース２１０を上り使用単位リソース２１０とする。これにより、経過時間Ｔが最大のチャネルＣＨが上り通信用として対象通信端末２に割り当てられる。無線リソース割り当て部１２２は、該当する使用可能な上り単位リソース２１０が複数存在する場合には、そのうちのいずれか１つを上り使用単位リソース２１０とする。一方で、ステップｓ４０において、該当する使用可能な上り単位リソース２１０が存在しないと判定されると、無線リソース割り当て部１２２は後述のステップｓ４４を実行する。

ステップｓ４１が実行されると、ステップｓ４２において、無線リソース割り当て部１２２は、上り使用単位リソース２１０がステップｓ２で決定された数、つまり必要数だけ決定されたか判定する。ステップｓ４２において、上り使用単位リソース２１０が必要数だけ決定されたと判定されると、ステップｓ４の処理が終了する。一方で、ステップｓ４２において、上り使用単位リソース２１０が必要数だけ決定されていないと判定されると、ステップｓ４３において、無線リソース割り当て部１２２は、対象通信端末２に対する割り当てを検討していないチャネルＣＨが存在するかを判定する。ステップｓ４３において、該当するチャネルＣＨが存在すると判定されると、ステップｓ４４において、無線リソース割り当て部１２２は、次に経過時間が大きなチャネルＣＨを含む使用可能な単位リソース２１０が存在するかを判定する。一方で、ステップｓ４３において、該当するチャネルＣＨが存在しないと判定されると、つまりすべてのチャネルＣＨについて割り当てが検討されると、ステップｓ４の処理が終了する。

ステップｓ４４において、該当する使用可能な上り単位リソース２１０が存在すると判定されると、ステップｓ４５において、無線リソース割り当て部１２２は、該当する使用可能な上り単位リソース２１０を上り使用単位リソース２１０とする。これにより、次に経過時間Ｔが大きいチャネルＣＨが上り通信用として対象通信端末２に割り当てられる。無線リソース割り当て部１２２は、該当する使用可能な上り単位リソース２１０が複数存在する場合には、そのうちのいずれか１つを上り使用単位リソース２１０とする。その後、無線リソース割り当て部１２２は再度ステップｓ４２を実行し、以後、基地局１は同様に動作する。

ステップｓ４４において、該当する使用可能な上り単位リソース２１０が存在しないと判定されると、再度ステップｓ４３が実行される。以後、基地局１は同様に動作する。

以上の説明から理解できるように、本実施の形態では、対象通信端末２に対して新たに上り通信用のチャネルＣＨを割り当てる際には、経過時間Ｔが大きいチャネルＣＨほど、対象通信端末２に割り当てる優先度が高いチャネルＣＨとされている。したがって、対象通信端末２に対して新たに上り通信用のチャネルＣＨを割り当てる際には、使われていない期間が長いチャネルＣＨほど、対象通信端末２に割り当てられる可能性が高くなる。上述の図９の例では、経過時間Ｔは、第３チャネルＣＨ３、第２チャネルＣＨ２、第４チャネルＣＨ４、第１チャネルＣＨ１、第５チャネルＣＨ５の順で大きくなっていることから、この順番で対象通信端末２に上り通信用として割り当てられやすくなる。

ステップｓ４が実行されると、ステップｓ５において、送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２で対象通信端末２に割り当てられた上り単位リソース２１０を通知するための通知情報を含む送信信号を生成して通信部１３に出力する。通信部１３は入力された当該送信信号を対象通信端末２に送信する。これにより、対象通信端末２には、割り当て対象フレーム２００での上り通信で使用する上り単位リソース２１０が通知される。対象通信端末２は、割り当て対象フレーム２００になると、基地局１から通知された上り単位リソース２１０を用いて、既知信号及びユーザデータを含む信号を基地局１に送信する。

以上のように、本実施の形態では、対象通信端末２に対して新たに上り無線リソースを割り当てる際には、使われていない期間が長いチャネルＣＨほど、対象通信端末２に割り当てられる可能性が高くなる。よって、第１チャネルＣＨ１〜第５チャネルＣＨ５のそれぞれについて、対象通信端末２に上り通信用として割り当てられない期間が長くなることを抑制できる。その結果、基地局１は、対象通信端末２と下り通信を行う際に、そのタイミングと近いタイミングで対象通信端末２から受信した既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御することが可能となる。よって、基地局１の送信性能が向上する。

次に図８を参照して、基地局１が割り当て対象フレーム２００で対象通信端末２と通信する際に使用する下り無線リソースを対象通信端末２に対して割り当てる際の当該基地局１の動作について説明する。

基地局１では、割り当て処理実行フレーム２００になると、図８に示されるように、ステップｓ１１において、無線リソース割り当て部１２２が、割り当て対象下りフレーム２００ｄを構成する２０個の下り単位リソース２１０において、使用可能な下り単位リソース２１０を特定する。ステップｓ１１では、対象通信端末２とは別の通信端末２に割り当てられる下り単位リソース２１０や、干渉レベルが大きい下り単位リソース２１０は、使用不可とされる。本実施の形態では、各通信端末２は、基地局１からの信号の受信状態を基地局１に通知するように構成されていることから、基地局１の制御部１２は、各通信端末２から通知される受信状態に基づいて、干渉レベルが大きい下り単位リソース２１０を特定することができる。

次にステップｓ１２において、無線リソース割り当て部１２２は、対象通信端末２に送信するデータのデータ量等に基づいて、割り当て対象下りフレーム２００ｄで使用する下り単位リソース２１０の数、つまり下り使用単位リソース２１０の数を決定する。

次にステップｓ１３において、無線リソース割り当て部１２２は、上述のステップｓ３と同様にして、第１チャネルＣＨ１〜第５チャネルＣＨ５のそれぞれについて、対象通信端末２との上り通信での最後の使用からの経過時間Ｔを求める。このとき、上述のステップｓ４で対象通信端末２に割り当てられた上り単位リソース２１０のチャネルＣＨは、対象通信端末２との上り通信で使用されたものとして扱う。つまり、ステップｓ１３においては、経過時間Ｔの算出には、割り当て対象下りフレーム２００ｄよりも前のチャネルＣＨの使用状況を考慮する。あるチャネルＣＨについての経過時間Ｔは、当該チャネルＣＨが最後に上り通信用として使用された上りスロットＳＬの末尾から、割り当て対象下りフレーム２００ｄの先頭までの間に存在する上りスロットＳＬの数で表される。

図１１は、上述の図９の例において、ｔ１２番目の通信フレーム２００において使用することになった上り単位リソース２１０を斜線で示したものである。以下に、図１１を参照して、ステップｓ１３における経過時間Ｔの計算例について説明する。

第１チャネルＣＨ１については、割り当て対象上りフレーム２００ｕで使用されていないことから、経過時間Ｔは、図９の例のときの値に対して、割り当て対象上りフレーム２００ｕの４つの上りスロットＳＬの分を足し合わせて“１１”となる。

第２チャネルＣＨ２については、割り当て対象上りフレーム２００ｕの第１上りスロットＳＬ１で使用されるとすると、式（２）より経過時間Ｔは“３”となる。

第３チャネルＣＨ３については、割り当て対象上りフレーム２００ｕの第４上りスロットＳＬ４で使用されるとすると、式（２）より経過時間Ｔは“０”となる。

第４チャネルＣＨ４については、割り当て対象上りフレーム２００ｕで使用されていないことから、経過時間Ｔは、図９の例のときの値に対して、割り当て対象上りフレーム２００ｕの４つの上りスロットＳＬの分を足し合わせて“１３”となる。

第５チャネルＣＨ５については、割り当て対象上りフレーム２００ｕで使用されていないことから、経過時間Ｔは、図９の例のときの値に対して、割り当て対象上りフレーム２００ｕの４つの上りスロットＳＬの分を足し合わせて“４”となる。

このように、図１１の例では、第３チャネルＣＨ３、第２チャネルＣＨ２、第５チャネルＣＨ５、第１チャネルＣＨ１、第４チャネルＣＨ４の順で、経過時間Ｔが小さくなっている。

ステップｓ１３が実行されると、ステップｓ１４において、無線リソース割り当て部１２２は、ステップｓ１３で求めた経過時間Ｔに基づいて、使用可能な下り単位リソース２１０から下り使用単位リソース２１０をステップｓ１２で決定した数だけ対象通信端末２に割り当てる。以下にステップｓ１４での処理を詳細に説明する。図１２はステップｓ１４の処理を詳細に示すフローチャートである。ステップｓ１４では、経過時間Ｔが小さいチャネルＣＨほど、割り当て対象下りフレーム２００ｄにおいて使用する優先度が高いチャネルＣＨとしている。

図１２に示されるように、まずステップｓ１４０において、無線リソース割り当て部１２２は、経過時間Ｔが最も小さいチャネルＣＨを含む使用可能な下り単位リソース２１０が存在するかを判定する。ステップｓ１４０において、該当する使用可能な下り単位リソース２１０が存在すると判定されると、ステップｓ１４１において、無線リソース割り当て部１２２は、該当する使用可能な下り単位リソース２１０を下り使用単位リソース２１０とする。無線リソース割り当て部１２２は、該当する使用可能な下り単位リソース２１０が複数存在する場合には、そのうちのいずれか１つを下り使用単位リソース２１０とする。一方で、ステップｓ１４０において、該当する使用可能な下り単位リソース２１０が存在しないと判定されると、無線リソース割り当て部１２２は後述のステップｓ１４４を実行する。

ステップｓ１４１が実行されると、ステップｓ１４２において、無線リソース割り当て部１２２は、下り使用単位リソース２１０がステップｓ１２で決定された数、つまり必要数だけ決定されたか判定する。ステップｓ１４２において、下り使用単位リソース２１０が必要数だけ決定されたと判定されると、ステップｓ１４の処理が終了する。一方で、ステップｓ１４２において、下り使用単位リソース２１０が必要数だけ決定されていないと判定されると、ステップｓ１４３において、無線リソース割り当て部１２２は、対象通信端末２に対する割り当てを検討していないチャネルＣＨが存在するかどうかを判定する。ステップｓ１４３において、該当するチャネルＣＨが存在すると判定されると、ステップｓ１４４において、無線リソース割り当て部１２２は、次に経過時間が小さいチャネルＣＨを含む使用可能な下り単位リソース２１０が存在するかどうかを判定する。一方で、ステップｓ１４３において、該当するチャネルＣＨが存在しないと判定されると、ステップｓ１４の処理が終了する。

ステップｓ１４４において、該当する使用可能な下り単位リソース２１０が存在すると判定されると、ステップｓ１４５において、無線リソース割り当て部１２２は、該当する使用可能な下り単位リソース２１０を下り使用単位リソース２１０とする。無線リソース割り当て部１２２は、該当する使用可能な下り単位リソース２１０が複数存在する場合には、そのうちのいずれか１つを下り使用単位リソース２１０とする。その後、無線リソース割り当て部１２２は再度ステップｓ１４２を実行し、以後、基地局１は同様に動作する。

ステップｓ１４４において、該当する使用可能な下り単位リソース２１０が存在しないと判定されると、再度ステップｓ１４３が実行される。以後、基地局１は同様に動作する。

以上の説明から理解できるように、本実施の形態では、対象通信端末２に対して新たに下り通信用のチャネルＣＨを割り当てる際には、経過時間Ｔが小さいチャネルＣＨほど、対象通信端末２に割り当てる優先度が高いチャネルＣＨとされている。したがって、対象通信端末２に対して新たに下り通信用のチャネルＣＨを割り当てる際には、上り通信用として使われていない期間が短いチャネルＣＨほど、対象通信端末２に割り当てられる可能性が高くなる。上述の図１１の例では、経過時間Ｔは、第３チャネルＣＨ３、第２チャネルＣＨ２、第５チャネルＣＨ５、第１チャネルＣＨ１、第４チャネルＣＨ４の順で小さくなっていることから、この順番で対象通信端末２に下り通信用として割り当てられやすくなる。

ステップｓ１４が実行されると、ステップｓ１５において、送信信号生成部１２０は、無線リソース割り当て部１２２で対象通信端末２に割り当てられた下り単位リソース２１０を通知するための通知情報を含む送信信号を生成して通信部１３に出力する。通信部１３は入力された当該送信信号を対象通信端末２に送信する。これにより、対象通信端末２には、割り当て対象フレーム２００での下り通信で使用する下り単位リソース２１０が通知される。

割り当て処理実行フレーム２００が終了し、その後、割り当て対象フレーム２００になると、基地局１は、割り当て処理実行フレーム２００で対象通信端末２に割り当てた上り通信用のチャネルＣＨを用いて対象通信端末２が送信する既知信号等を受信する。そして、基地局１は、割り当て処理実行フレーム２００で対象通信端末２に割り当てた下り通信用のチャネルＣＨを用いて、対象通信端末２に向けた送信信号を送信する。このとき、通信部１３は、当該下り通信用のチャネルＣＨと同じチャネルＣＨを用いて対象通信端末２から送信される既知信号であって、割り当て対象下りフレーム２００ｄに最も近いタイミングで対象通信端末２から送信される既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御する。

なお、経過時間Ｔが大きいチャネルＣＨを、対象通信端末２に対して下り通信用として割り当てると、当該チャネルＣＨを用いて基地局１が送信するタイミングと、当該チャネルＣＨを用いて対象通信端末２が既知信号を送信するタイミングとが大きく離れることになる。したがって、上述のステップｓ１４において、経過時間Ｔがしきい値よりも大きいチャネルＣＨについては、対象通信端末２に対して下り通信用として割り当てなくても良い。

以上のように、本実施の形態では、対象通信端末２に対して新たに下り通信用のチャネルＣＨを割り当てる際には、上り通信用として使われていない期間が短いチャネルＣＨほど、対象通信端末２に割り当てられる可能性が高くなる。よって、基地局１は、下り通信を行うタイミングと近いタイミングで受信した既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御することができる。よって、基地局１の送信性能が向上する。

なお、上述のように、本実施の形態では、通信端末２に対して上り通信用のチャネルＣＨを割り当てる際に経過時間Ｔを用いることによって、基地局１は、下り通信を行うタイミングと近いタイミングで対象通信端末２から受信した既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御することが可能となる。したがって、通信端末２に対する下り通信用のチャネルＣＨの割り当てについては、経過時間Ｔを用いることなく行っても良い。この場合であっても、基地局１の送信性能は向上する。

以上に説明したように、本実施の形態に係る基地局１では、通信端末２に対して新たに上り通信用のチャネルＣＨを割り当てる際には、チャネルＣＨが上り通信用として最後に使用されてからの経過時間Ｔに基づいて、当該通信端末２に対して割り当てる新たなチャネルＣＨを決定している。言い換えれば、基地局１は、通信端末２に対して上り通信用の上り周波数帯域を新たに割り当てる際には、単位周波数帯域（チャネルＣＨの周波数帯域）が上り通信用として最後に使用されてからの経過時間に基づいて、当該通信端末２に対して新たに割り当てる上り周波数帯域を決定している。これにより、最後に使用されてからの経過時間が大きい単位周波数帯域を優先的に上り通信用として通信端末２に割り当てることできる。よって、基地局１は、通信端末２に信号を送信するタイミングと近いタイミングで当該通信端末２から受信した既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御することが可能となる。その結果、アレイアンテナ１１０の送信指向性に係るビームを通信端末２に適切に向けることができ、基地局１の送信性能が向上する。

＜第１変形例＞
上述の実施の形態では、基地局１と通信端末２との間の通信には、マルチキャリア通信の一種であるＯＦＤＭＡが使用されていたが、シングルキャリア通信を使用しても良い。基地局１と通信端末２とがシングルキャリア通信を行う場合であって、通信端末２に対して複数の単位周波数帯域を割り当てる場合には、連続した複数の単位周波数帯域を割り当てる必要がある。これは、通信端末２に対して割り当てられた複数の単位周波数帯域から成る帯域の送信信号を１つのキャリア（搬送波）で送信することを可能とするためである。

基地局１と通信端末２とが上り方向においてシングルキャリア通信を行う場合であって、対象通信端末２に対して上り通信用として連続した複数の単位周波数帯域を割り当てる場合には、経過時間Ｔが最大の単位周波数帯域を含むように、連続した複数の単位周波数帯域を対象通信端末２に割り当てるようにする。これにより、上述の実施の形態と同様に、通信端末２に信号を送信するタイミングに近いタイミングで当該通信端末２から受信した既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御することが可能となる。経過時間Ｔが最大の単位周波数帯域を含む、連続した複数の単位周波数帯域としては、複数の組み合わせが考えられるが、それらの組み合わせのうち、複数の単位周波数帯域についての経過時間Ｔの総和が最大となる組み合わせを、対象通信端末２に割り当てことが望ましい。

また、基地局１と通信端末２とが下り方向においてシングルキャリア通信を行う場合であって、対象通信端末２に対して下り通信用として連続した複数の単位周波数帯域を割り当てる場合には、経過時間Ｔが最小の単位周波数帯域を含むように、連続した複数の単位周波数帯域を対象通信端末２に割り当てるようにする。これにより、上述の実施の形態と同様に、通信端末２に信号を送信するタイミングに近いタイミングで当該通信端末２から受信した既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御することが可能となる。経過時間Ｔが最小の単位周波数帯域を含む、連続した複数の単位周波数帯域としては、複数の組み合わせが考えられるが、それらの組み合わせのうち、複数の単位周波数帯域についての経過時間Ｔの総和が最小となる組み合わせを、対象通信端末２に割り当てることが望ましい。

＜第２変形例＞
上述の実施の形態では、上り通信用のチャネルＣＨを対象通信端末２に割り当てる際には、対象通信端末２との下り通信で使用されるチャネルＣＨを考慮しなかったが、対象通信端末２との下り通信で使用される予定のないチャネルＣＨ（単位周波数帯域）は、上り通信用として対象通信端末２に割り当てなくても良い。これにより、対象通信端末２からの既知信号に基づいてアレイアンテナ１１０の送信指向性を制御する場合において、無駄に既知信号が対象通信端末２から送信されることを抑制できる。よって、上り通信用のチャネルＣＨを有効利用することができる。以下に本変形例について詳細に説明する。

上述のように、無線リソース割り当て部１２２は、割り当て処理実行フレーム２００において対象通信端末２に下り無線リソースを割り当てる際には、干渉レベルが大きい下り単位リソース２１０を使用不可としている。このとき、ある特定のチャネルＣＨについて干渉レベルが大きい場合には、当該チャネルＣＨを含むとともに、第１下りスロットＳＬ１〜第４下りスロットＳＬ４をそれぞれ含む４つの下り単位リソース２１０の干渉レベルがすべて大きくなる。この場合には、当該チャネルＣＨは、下り通信用として対象通信端末２に割り当てられない。あるチャネルＣＨについての干渉レベルが大きくなると、その状態はしばらく継続することが多いことから、割り当て処理実行フレーム２００において下り通信用として対象通信端末２に割り当てることができないと判断されたチャネルＣＨについては、割り当て対象フレーム２００以降においても下り通信用としてしばらく使用されない。

このように、割り当て処理実行フレーム２００において、干渉レベルが大きいと判断されたチャネルＣＨは、しばらくの間、下り通信用として対象通信端末２に割り当てられる予定がないことから、このようなチャネルＣＨについては、上り通信用として対象通信端末２に割り当てないようにする。

例えば図９の例において、第３チャネルＣＨ３を含む４つの下り単位リソースの干渉レベルがすべて大きく、第３チャネルＣＨ３が下り通信用として対象通信端末２に割り当てられる予定がない場合には、経過時間Ｔが最大であっても、第３チャネルＣＨ３を上り通信用として対象通信端末２に割り当てないようにする。この場合には、第２チャネルＣＨ２、第４チャネルＣＨ４、第１チャネルＣＨ１、第５チャネルＣＨ５の順で上り通信用として対象通信端末２に割り当てられやすくなる。

以上のように、対象通信端末２との下り通信で使用される予定のないチャネルＣＨ（単位周波数帯域）を、上り通信用として対象通信端末２に割り当てないようにすることによって、無駄に既知信号が対象通信端末２から送信されることを抑制できる。よって、上り通信用のチャネルＣＨ（単位周波数帯域）を有効利用することができる。

＜第３変形例＞
上述の実施の形態では、チャネルＣＨについての経過時間Ｔに基づいて、対象通信端末２に対して上り通信用のチャネルＣＨを新たに割り当てていたが、経過時間Ｔを使用せずに、対象通信端末２に対して複数のチャネルＣＨの一部を順番に上り通信用として割り当てても良い。つまり、対象通信端末２に対して複数の単位周波数帯域の一部を順番に上り通信用として割り当てても良い。これにより、割り当て処理実行フレーム２００ごとに、対象通信端末２に上り通信用として割り当てられるチャネルＣＨ（単位周波数帯域）が変化することになる。１回の割り当て処理で割り当てる数（割り当て単位数）及び割り当てる順番（割り当て順序）については様々な態様が考えられる。

例えば、対象通信端末２に対して第１チャネルＣＨ１〜第５チャネルＣＨ５の１つを順番に割り当てる際には、図１３に示されるように、第１チャネルＣＨ１〜第５チャネルＣＨ５をこの順で１つずつ対象通信端末２に対して割り当てても良い。あるいは、第１チャネルＣＨ１、第５チャネルＣＨ５、第２チャネルＣＨ２、第４チャネルＣＨ４、第２チャネルＣＨ２の順番で１つずつ対象通信端末２に対して割り当てても良い。なお、図１３と後述の図１４〜１６では、３フレームごとに対象通信端末２に対する無線リソースの割り当て処理が実行されている。

また、対象通信端末２に対して第１チャネルＣＨ１〜第５チャネルＣＨ５の２つを順番に割り当てる際には、例えば、図１４に示されるように、第１チャネルＣＨ１及び第２チャネルＣＨ２から成る組と、第２チャネルＣＨ２及び第３チャネルＣＨ３から成る組と、第３チャネルＣＨ３及び第４チャネルＣＨ４から成る組と、第４チャネルＣＨ４及び第５チャネルＣＨ５から成る組とを、この順番で対象通信端末２に対して割り当てても良い。

また、対象通信端末２に対して第１チャネルＣＨ１〜第５チャネルＣＨ５の３つを順番に割り当てる際には、例えば、図１５に示されるように、第１チャネルＣＨ１〜第３チャネルＣＨ３から成る組と、第２チャネルＣＨ２〜第４チャネルＣＨ４から成る組と、第３チャネルＣＨ３〜第５チャネルＣＨ５から成る組とを、この順番で対象通信端末２に対して割り当てても良い。

また、対象通信端末２に対して第１チャネルＣＨ１〜第５チャネルＣＨ５の４つを順番に割り当てる際には、例えば、図１６に示されるように、第１チャネルＣＨ１〜第４チャネルＣＨ４から成る組と、第２チャネルＣＨ２〜第５チャネルＣＨ５から成る組とを交互に対象通信端末２に対して割り当てても良い。

なお、対象通信端末２に対して、あるチャネルＣＨを上り通信用として割り当てる際には、当該チャネルＣＨを含む上り単位リソース２１０であれば、第１上りスロットＳＬ１〜第４上りスロットＳＬ４のうちのどの上りスロットＳＬを含む上り単位リソース２１０を対象通信端末２に割り当てても良い。

このように、対象通信端末２に対して複数のチャネルＣＨの一部を上り通信用として順番に割り当てることによって、各チャネルＣＨについて、対象通信端末２に上り通信用として割り当てられない期間が長くなることを抑制できる。つまり、対象通信端末２に対して複数の単位周波数帯域の一部を上り通信用として順番に割り当てることによって、各単位周波数帯域について、対象通信端末２に上り通信用として割り当てられない期間が長くなることを抑制できる。したがって、基地局１は、下り通信を行うタイミングに近いタイミングで対象通信端末２から受信した既知信号に基づいて、アレイアンテナ１１０の送信指向性を制御することが可能となる。よって、基地局１の送信性能が向上する。さらに、本変形例においては、上述の実施の形態と比較して、対象通信端末２に対する上り無線リソースの割り当て処理が簡素化される。

なお、複数のチャネルＣＨのうち、対象通信端末２との下り通信において使用される予定のないチャネルＣＨを、当該複数のチャネルＣＨから除いた上で、当該複数のチャネルＣＨの一部を順番に対象通信端末２に対して上り通信用として割り当てても良い。この場合には、無駄に既知信号が対象通信端末２から送信されることを抑制でき、上り通信用のチャネルＣＨを有効利用することができる。

＜その他の変形例＞
上記の例では、基地局１と通信端末２との間で使用される通信フレーム２００のフレーム構成をＸＧＰと同様のフレーム構成としたが、他のフレーム構成であっても良い。また、本願発明はＬＴＥ等の通信システムの基地局にも適用することができる。

１ 基地局
２ 通信端末
１３ 通信部
１１０ａ アンテナ
１２２ 無線リソース割り当て部

Claims (2)

1. 複数のアンテナを用いて通信端末と通信を行う基地局であって、
   複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナを用いて信号を送信する際に、前記通信端末からの既知信号に基づいて当該複数のアンテナの送信指向性を制御する通信部と、
   周波数方向に並ぶ複数の単位周波数帯域から、前記既知信号の送信に使用される上り周波数帯域を前記通信端末に割り当てる無線リソース割り当て部と
   を備え、
   前記無線リソース割り当て部は、前記通信端末に対して新たに前記上り周波数帯域を割り当てる際には、前記複数の単位周波数帯域において、前記通信端末への送信に使用する下り周波数帯域として前記通信端末に割り当てられる予定のない単位周波数帯域を前記通信端末に割り当てない、基地局。
2. 複数のアンテナを用いて通信端末に信号を送信する際に、当該通信端末からの既知信号に基づいて当該複数のアンテナの送信指向性を制御する基地局での当該通信端末に対する上り周波数帯域の割り当て方法であって、
   周波数方向に並ぶ複数の単位周波数帯域から、前記既知信号の送信に使用される上り周波数帯域を前記通信端末に割り当てる工程を備え、
   前記工程において、前記通信端末に対して新たに前記上り周波数帯域を割り当てる際には、前記複数の単位周波数帯域において、前記通信端末への送信に使用する下り周波数帯域として前記通信端末に割り当てられる予定のない単位周波数帯域を前記通信端末に割り当てない、上り周波数帯域の割り当て方法。

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