特開 2024-135556 通信端末、プログラム及び無線通信システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135556

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】通信端末、プログラム及び無線通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04W 52/24 20090101AFI20240927BHJP

   H04W 74/08 20240101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H04W52/24

H04W74/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046308

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】菅野 一生

(72)【発明者】

【氏名】大澤 昇

(72)【発明者】

【氏名】大関 武雄

(72)【発明者】

【氏名】天野 良晃

【テーマコード（参考）】

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K067EE02

5K067EE10

(57)【要約】

【課題】通信端末が、通信するべき複数のアクセスポイントと適切に通信できるようにする。
【解決手段】通信端末３は、複数のアクセスポイント２それぞれから電力測定用信号を受信する端末受信部３１と、複数のアクセスポイント２から受信した複数の電力測定用信号の受信電力に基づいて、複数のアクセスポイント２に対応する複数の伝送路損失量を特定する端末制御部３４と、複数の伝送路損失量のうち最小の伝送路損失量に対応するアクセスポイントの所要受信電力に対応する第１送信電力に基づいて所定の条件を満たすように決定された、第１送信電力よりも大きい第２送信電力でプリアンブル信号を送信する端末送信部３２と、を有する。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアクセスポイントそれぞれから電力測定用信号を受信する受信部と、
前記複数のアクセスポイントから受信した複数の前記電力測定用信号の受信電力に基づいて、前記複数のアクセスポイントに対応する複数の伝送路損失量を特定する制御部と、
前記複数の伝送路損失量のうち最小の伝送路損失量に対応する前記アクセスポイントの所要受信電力に対応する第１送信電力に基づいて所定の条件を満たすように決定された、前記第１送信電力よりも大きい第２送信電力でプリアンブル信号を送信する送信部と、
を有する通信端末。

【請求項2】

前記制御部は、前記所要受信電力に前記最小の伝送路損失量を加算することにより前記第１送信電力をさらに決定する、
請求項１に記載の通信端末。

【請求項3】

前記所定の条件は、前記第１送信電力と前記第２送信電力との差の最小値である電力差閾値であり、
前記送信部は、前記第１送信電力よりも前記電力差閾値以上大きい前記第２送信電力で前記プリアンブル信号を送信する、
請求項１に記載の通信端末。

【請求項4】

前記制御部は、前記第１送信電力に前記電力差閾値を加算することにより前記第２送信電力を決定する、
請求項３に記載の通信端末。

【請求項5】

前記所定の条件は、前記通信端末が通信する対象として設定される前記アクセスポイントの設定数であり、
前記送信部は、前記複数の伝送路損失量のうち小さい方から前記設定数に対応する順位の伝送路損失量に対応する前記第２送信電力で前記プリアンブル信号を送信する、
請求項１に記載の通信端末。

【請求項6】

前記制御部は、前記複数の伝送路損失量のうち小さい方から前記設定数に対応する順位の伝送路損失量に対応する他のアクセスポイントを特定し、前記他のアクセスポイントの所要受信電力に、前記他のアクセスポイントに対応する伝送路損失量を加算することにより、前記第２送信電力を決定する、
請求項５に記載の通信端末。

【請求項7】

前記制御部は、前記所定の条件を満たすように前記第２送信電力を決定することができない場合、前記所定の条件を満たすことができないことを示す情報を前記送信部に送信させる、
請求項１に記載の通信端末。

【請求項8】

前記受信部は、前記複数のアクセスポイントから、それぞれの前記アクセスポイントに割り当てられたプリアンブルデータを特定するための情報を受信し、
前記送信部は、前記最小の伝送路損失量に対応する前記アクセスポイントが送信した前記プリアンブルデータを含む前記プリアンブル信号を前記第２送信電力で送信する、
請求項１に記載の通信端末。

【請求項9】

前記受信部は、前記送信部が前記プリアンブル信号を送信する前に前記所定の条件を示す条件情報を、前記複数のアクセスポイントを介して、前記複数のアクセスポイントと通信可能な通信制御装置から受信する、
請求項１に記載の通信端末。

【請求項10】

前記受信部は、前記電力測定用信号として使用される同期信号ブロック（ＳＳＢ：Synchronization Signal Block）を用いて前記条件情報を受信する、
請求項９に記載の通信端末。

【請求項11】

プロセッサを、
複数のアクセスポイントそれぞれから電力測定用信号を受信する受信部と、
前記複数のアクセスポイントから受信した複数の前記電力測定用信号の受信電力に基づいて、前記複数のアクセスポイントに対応する複数の伝送路損失量を特定する制御部と、
前記複数の伝送路損失量のうち最小の伝送路損失量に対応する前記アクセスポイントの所要受信電力に対応する第１送信電力に基づいて所定の条件を満たすように決定された、前記第１送信電力よりも大きい第２送信電力でプリアンブル信号を送信する送信部と、
として機能させるためのプログラム。

【請求項12】

複数のアクセスポイントと、前記複数のアクセスポイントと通信する通信端末と、を備え、
前記複数のアクセスポイントのそれぞれは、
電力測定用信号を送信する端末側送信部と、
前記通信端末からデータを受信する端末側受信部と、
を有し、
前記通信端末は、
複数のアクセスポイントそれぞれから電力測定用信号を受信する受信部と、
前記複数のアクセスポイントから受信した複数の前記電力測定用信号の受信電力に基づいて、前記複数のアクセスポイントに対応する複数の伝送路損失量を特定する制御部と、
前記複数の伝送路損失量のうち最小の伝送路損失量に対応する前記アクセスポイントの所要受信電力に対応する第１送信電力に基づいて所定の条件を満たすように決定された、前記第１送信電力よりも大きい第２送信電力でプリアンブル信号を送信する送信部と、
を有する、無線通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信端末、プログラム及び無線通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、通信端末（ＵＥ）が複数のアクセスポイント（ＡＰ）とデータ通信をする技術が知られている。特許文献１には、通信端末が２台のアクセスポイントと通信可能な通信システムが開示されている。非特許文献１には、複数のアクセスポイントが動的なクラスタを形成し、クラスタ内のアクセスポイントが通信端末と通信するCell-Free Massive MIMOの技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許公開２０１８／０２３５０１３号明細書

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】E. Bjornson and L. Sanguinetti, "Scalable Cell-Free Massive MIMO Systems," in IEEE Transactions on Communications, vol. 68, no. 7, pp. 4247-4261,2020

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

非特許文献１に開示された無線通信システムにおいては、通信端末に対応するクラスタ内の複数のアクセスポイントから同期信号を受信した通信端末が、受信レベルが最大の同期信号を送信したアクセスポイントを選択し、選択したアクセスポイントとの通信を開始する。この場合、選択されたアクセスポイント以外のアクセスポイントが、通信端末が送信したプリアンブル信号を正常に受信できない場合が生じ得るという問題があった。

【0006】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、通信端末が、通信するべき複数のアクセスポイントに対して適切な電力でプリアンブル信号を送信することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様の通信端末は、複数のアクセスポイントそれぞれから電力測定用信号を受信する受信部と、前記複数のアクセスポイントから受信した複数の前記電力測定用信号の受信電力に基づいて、前記複数のアクセスポイントに対応する複数の伝送路損失量を特定する制御部と、前記複数の伝送路損失量のうち最小の伝送路損失量に対応する前記アクセスポイントの所要受信電力に対応する第１送信電力に基づいて所定の条件を満たすように決定された、前記第１送信電力よりも大きい第２送信電力でプリアンブル信号を送信する送信部と、を有する。

【0008】

前記制御部は、前記所要受信電力に前記最小の伝送路損失量を加算することにより前記第１送信電力をさらに決定してもよい。

【0009】

前記所定の条件は、前記第１送信電力と前記第２送信電力との差の最小値である電力差閾値であり、前記送信部は、前記第１送信電力よりも前記電力差閾値以上大きい前記第２送信電力で前記プリアンブル信号を送信してもよい。

【0010】

前記制御部は、前記第１送信電力に前記電力差閾値を加算することにより前記第２送信電力を決定してもよい。

【0011】

前記所定の条件は、前記通信端末が通信する対象として設定される前記アクセスポイントの設定数であり、前記送信部は、前記複数の伝送路損失量のうち小さい方から前記設定数に対応する順位の伝送路損失量に対応する前記第２送信電力で前記プリアンブル信号を送信してもよい。

【0012】

前記制御部は、前記複数の伝送路損失量のうち小さい方から前記設定数に対応する順位の伝送路損失量に対応する他のアクセスポイントを特定し、前記他のアクセスポイントの所要受信電力に、前記他のアクセスポイントに対応する伝送路損失量を加算することにより、前記第２送信電力を決定してもよい。

【0013】

前記制御部は、前記所定の条件を満たすように前記第２送信電力を決定することができない場合、前記所定の条件を満たすことができないことを示す情報を前記送信部に送信させてもよい。

【0014】

前記受信部は、前記複数のアクセスポイントから、それぞれの前記アクセスポイントに割り当てられたプリアンブルデータを特定するための情報を受信し、前記送信部は、前記最小の伝送路損失量に対応する前記アクセスポイントが送信した前記プリアンブルデータを含む前記プリアンブル信号を前記第２送信電力で送信してもよい。

【0015】

前記受信部は、前記送信部が前記プリアンブル信号を送信する前に前記所定の条件を示す条件情報を、前記複数のアクセスポイントを介して、前記複数のアクセスポイントと通信可能な通信制御装置から受信してもよい。

【0016】

前記受信部は、前記電力測定用信号として使用される同期信号ブロック（ＳＳＢ：Synchronization Signal Block）を用いて前記条件情報を受信してもよい。

【0017】

本発明の第２の態様のプログラムは、プロセッサを、複数のアクセスポイントそれぞれから電力測定用信号を受信する受信部と、前記複数のアクセスポイントから受信した複数の前記電力測定用信号の受信電力に基づいて、前記複数のアクセスポイントに対応する複数の伝送路損失量を特定する制御部と、前記複数の伝送路損失量のうち最小の伝送路損失量に対応する前記アクセスポイントの所要受信電力に対応する第１送信電力に基づいて所定の条件を満たすように決定された、前記第１送信電力よりも大きい第２送信電力でプリアンブル信号を送信する送信部と、として機能させる。

【0018】

本発明の第３の態様の無線通信システムは、複数のアクセスポイントと、前記複数のアクセスポイントと通信する通信端末と、を備え、前記複数のアクセスポイントのそれぞれは、電力測定用信号を送信する端末側送信部と、前記通信端末からデータを受信する端末側受信部と、を有し、前記通信端末は、複数のアクセスポイントそれぞれから電力測定用信号を受信する受信部と、前記複数のアクセスポイントから受信した複数の前記電力測定用信号の受信電力に基づいて、前記複数のアクセスポイントに対応する複数の伝送路損失量を特定する制御部と、前記複数の伝送路損失量のうち最小の伝送路損失量に対応する前記アクセスポイントの所要受信電力に対応する第１送信電力に基づいて所定の条件を満たすように決定された、前記第１送信電力よりも大きい第２送信電力でプリアンブル信号を送信する送信部と、を有する。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、通信端末が、通信するべき複数のアクセスポイントに対してプリアンブル信号を適切な電力で送信できるようになるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】無線通信システムＳの概要を説明するための図である。

【図2】無線通信システムＳの概要を説明するための図である。

【図3】無線通信システムＳの概要を説明するための図である。

【図4】無線通信システムＳの概要を説明するための図である。

【図5】通信端末３の送信電力の制御について説明するための図である。

【図6】通信端末３の送信電力の制御について説明するための図である。

【図7】通信制御装置１の構成を示す図である。

【図8】アクセスポイント２の構成を示す図である。

【図9】通信端末３の構成を示す図である。

【図10】通信端末３における処理の流れを示すフローチャートである。

【図11】無線通信システムＳにおける処理の流れを示すシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

［無線通信システムＳの概要］
図１から図４は、無線通信システムＳの概要を説明するための図である。無線通信システムＳは、通信制御装置１と、複数のアクセスポイント２と、複数の通信端末３と、を有する。無線通信システムＳは、通信端末３がネットワークを介して他の通信端末３と通信することを可能にする移動体通信システムである。無線通信システムＳは、通信端末３が複数のアクセスポイント２とデータを送受信し、複数のアクセスポイント２が通信制御装置１とデータを送受信することにより、固定されたセルを構成することなく通信端末３のデータ通信を可能にするシステムである。

【0022】

通信制御装置１は、移動体通信システムを運営する事業者が管理するコンピュータである。通信制御装置１は、複数のアクセスポイント２との間でデータ送受信をするとともに、ネットワークを介して他の装置とも通信する。

【0023】

通信端末３は、移動可能な情報端末であり、例えばスマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ、ＩｏＴ（Internet of Things）デバイスである。通信端末３は、複数のアクセスポイント２のアンテナをアンテナポートとして利用することにより、複数のアクセスポイント２を介して通信制御装置１との間でデータを送受信する。通信端末３が、複数のアクセスポイント２との無線通信リンクを確立することにより、当該複数のアクセスポイント２が含まれるクラスタが形成される。

【0024】

複数のアクセスポイント２は、通信制御装置１及び通信端末３と通信可能に構成されている。複数のアクセスポイント２は、例えば通信制御装置１と有線接続されているが、通信制御装置１と無線接続されていてもよい。

【0025】

アクセスポイント２は、通信端末３が通信制御装置１と通信する際のアンテナポートとして機能する。通信端末３が、形成されたクラスタに含まれる複数のアクセスポイント２を複数のアンテナポートとして使用することにより、分散型のアンテナシステムが構築される。

【0026】

複数のアクセスポイント２のそれぞれは、自身に設定された主プリアンブルデータ（Primary Preamble Data）を記憶しており、通信端末３との無線通信リンクを確立する際に、主プリアンブル系列情報を送信する。主プリアンブル系列情報は、主プリアンブルデータを通信端末３が特定するための情報であり、主プリアンブルデータ自体であってもよく、主プリアンブルデータを一意に特定するための情報であってもよい。アクセスポイント２は、例えば報知信号の一例であるＳＳ／ＰＢＣＨ（Synchronization Signal / Physical Broadcast Channel）を用いて主プリアンブル系列情報を送信する。

【0027】

アクセスポイント２は、近傍の他のアクセスポイント２の主プリアンブルデータを、自身の副プリアンブルデータ（Secondary Preamble Data）として記憶している。アクセスポイント２は、例えば通信制御装置１から通知された他のアクセスポイント２の主プリアンブルデータを副プリアンブルデータとして記憶している。

【0028】

アクセスポイント２は、通信端末３が送信した端末プリアンブルデータが主プリアンブルデータ又は副プリアンブルデータのいずれかに対応しているか否かを判定し、端末プリアンブルデータが主プリアンブルデータに対応しているか副プリアンブルデータに対応しているかによって、その後の処理を切り替える。

【0029】

以下、図１から図４を参照しながら無線通信システムＳの概要を説明する。図１から図４においては、４台のアクセスポイント２と１台の通信端末３が示されているが、アクセスポイント２及び通信端末３の台数は任意である。

【0030】

図１において、アクセスポイント２－１の下に表示されている「Ｐ：１」は、アクセスポイント２－１が主プリアンブルデータとして、プリアンブルデータ１（以下、「ＰＲ１」と表すことがある）を記憶していることを示している。「Ｓ：２，３，４」は、アクセスポイント２－１が副プリアンブルデータとして、近傍のアクセスポイント２－２，２－３，２－４の主プリアンブルデータであるプリアンブルデータ２，３，４（以下、それぞれ「ＰＲ２」、「ＰＲ３」、「ＰＲ４」と表すことがある）を記憶していることを示している。

【0031】

アクセスポイント２－２の下に表示されている「Ｐ：２」は、アクセスポイント２－２が主プリアンブル系として、ＰＲ２を記憶していることを示している。「Ｓ：１，３，４」は、アクセスポイント２－２が副プリアンブルデータとして、アクセスポイント２－２の近傍のアクセスポイント２－１，２－３，２－４の主プリアンブルデータであるＰＲ１，ＰＲ３，ＰＲ４を記憶していることを示している。

【0032】

図１に示すように、まず、複数のアクセスポイント２は、クラスタが形成されていない状態において、記憶している主プリアンブル系列情報を含む報知信号を送信する。具体的には、アクセスポイント２－１～２－４は、それぞれＰＲ１～ＰＲ４を含む報知信号を送信する。通信端末３は、これらの報知信号を受信する。

【0033】

通信端末３は、受信した報知信号のうち、所定の初期設定条件を満たす報知信号を送信したアクセスポイント２を選択する。初期設定条件は、例えば最も受信信号レベルが高いことであるが、初期設定条件はこれに限らず、複数の条件の組み合わせであってもよい。本例では、ＰＲ２が含まれる報知信号の受信信号レベルが最も高く、通信端末３がアクセスポイント２－２を選択したものとする。

【0034】

この場合、図２に示すように、通信端末３は、アクセスポイント２－２との間で無線通信リンクの確立処理を行うために、端末プリアンブルデータとしてＰＲ２を含む信号を送信する。端末プリアンブルデータは、通信端末３が送信するデータに含まれるプリアンブルデータである。無線通信リンクの確立処理は、例えば4 step RACH（Random Access Channel）処理であり、通信端末３は、4 step RACH処理におけるMsg 1として、ＰＲ２を含むMsg 1信号を送信する。Msg 1信号には、通信端末３を識別するための端末識別情報であるＵＥ－ＩＤが含まれている。

【0035】

複数のアクセスポイント２は、ＰＲ２を含む信号を受信し、自身が記憶している主プリアンブルデータ及び副プリアンブルデータと比較する。アクセスポイント２は、受信したＰＲ２が、自身が記憶している主プリアンブルデータ又は副プリアンブルデータのいずれかに対応する場合、受信したMsg 1信号に含まれていたＵＥ－ＩＤと、Msg 1信号を受信したタイミングを示す受信タイミングデータと、を通信制御装置１に送信する。

【0036】

受信したＰＲ２が、自身が記憶している主プリアンブルデータ又は副プリアンブルデータのいずれかに対応する場合とは、受信したＰＲ２が、自身が記憶している主プリアンブルデータ又は副プリアンブルデータのいずれかに基づいて作成されたということを特定できる場合であり、例えば、受信したＰＲ２が、主プリアンブルデータ又は副プリアンブルデータのいずれかと一致する場合である。アクセスポイント２は、受信したＰＲ２が、自身が記憶している主プリアンブルデータ又は副プリアンブルデータのいずれにも対応しない場合、ＵＥ－ＩＤ及び受信タイミングデータを通信制御装置１に送信せずに処理を終了する。

【0037】

図３に示す例においては、Msg 1信号に含まれているＰＲ２が自身の主プリアンブルデータに対応するアクセスポイント２－２と、Msg 1信号に含まれているＰＲ２が自身の副プリアンブルデータに対応するアクセスポイント２－１、２－３、２－４とが、通信制御装置１にＵＥ－ＩＤを送信している。複数のアクセスポイント２は、通信端末３から端末プリアンブルデータを受信してから、アクセスポイント２－２と通信端末３との間での4 step RACH処理が完了するまでの間にＵＥ－ＩＤを送信する。

【0038】

複数のアクセスポイント２は、例えば、通信端末３が選択したアクセスポイント２－２が4 step RACH処理を完了すると予想されるタイミングでＵＥ－ＩＤを送信する。複数のアクセスポイント２は、アクセスポイント２－２が4 step RACH処理を実行している間にＵＥ－ＩＤを送信してもよく、4 step RACH処理で送受信されているデータを監視し、4 step RACH処理が完了したタイミングでＵＥ－ＩＤを送信してもよい。

【0039】

通信端末３から自身の主プリアンブルデータであるＰＲ２を受信したアクセスポイント２－２が、4 step RACH処理のMsg 2以降のやり取りをすることにより、アクセスポイント２－２と通信端末３との間での無線通信リンクが確立する。4 step RACH処理が完了すると、アクセスポイント２－２は、無線通信リンクが確立したことを通信制御装置１に通知する。アクセスポイント２－１、２－３、２－４は、アクセスポイント２－２と通信端末３との間で行われる4 step RACH処理を観測することにより、アクセスポイント２－２と通信端末３との間の無線通信リンクが確立したことを認識する。

【0040】

続いて、図４に示すように、通信制御装置１は、アクセスポイント２－２、並びにアクセスポイント２－２とほぼ同じタイミングで通信端末３からＵＥ－ＩＤを受信したアクセスポイント２－１及びアクセスポイント２－３の３台のアクセスポイント２が通信端末３とデータを送受信するために各アクセスポイント２に通知するスケジューリング情報を作成する。スケジューリング情報には、各アクセスポイント２に割り当てる周波数及び時刻（スロット）等が含まれている。またダウンロードリンクで使用するプリコーディングの係数等が含まれていてもよい。通信制御装置１は、アクセスポイント２－１、２－２、２－３、２－４に対して、スケジューリング情報を通知する。アクセスポイント２－２は、通知されたスケジューリング情報を通信端末３に送信する。これにより、アクセスポイント２－１、２－２、２－３、２－４により構成されるクラスタが形成される。

【0041】

これ以降、複数のアクセスポイント２と通信端末３は、スケジューリング情報に基づいてデータ通信を開始する。具体的には、通信端末３は、アクセスポイント２－１、２－２、２－３、２－４がデータを受信できる周波数及び時刻においてデータを送信し、アクセスポイント２－１、２－２、２－３、２－４がデータを送信する周波数及び時刻においてデータを受信する。

【0042】

ところで、通信端末３の消費電力を抑制するためには、通信端末３が選択したアクセスポイント２－２と通信するために必要な最小レベルの送信電力でデータを送信することが望ましい。しかしながら、アクセスポイント２－２以外のアクセスポイント２と通信端末３との間の伝送路における損失が、アクセスポイント２－２と通信端末３との間の伝送路における損失よりも大きい場合、アクセスポイント２－２以外のアクセスポイント２は、通信端末３が送信する信号を正常に受信することができない。その結果、通信端末３が通信可能な複数のアクセスポイント２によりクラスタが形成されていたとしても、通信端末３は複数のアクセスポイント２を有効活用することができない。

【0043】

そこで、本実施形態における通信端末３は、アクセスポイント２－２と通信するために必要な送信電力よりも大きな送信電力であり、かつ所定の条件を満たすために必要な最小の送信電力で信号を送信する。所定の条件は、例えば、通信端末３に最も近いアクセスポイント２－２と通信するために必要な送信電力の最小値よりも閾値以上の送信電力であること、又は通信端末３が通信するべき台数のアクセスポイント２と通信することができることである。

【0044】

図５及び図６は、通信端末３の送信電力の制御について説明するための図である。図５（ａ）は、複数のアクセスポイント２と通信端末３との位置関係を示している。図５（ｂ）は、複数のアクセスポイント２それぞれが送信したプリアンブル系列情報を含む報知信号の通信端末３における受信電力強度を示している。アクセスポイント２－２が通信端末３に最も近いため、受信電力強度が最大になっている。

【0045】

図６（ａ）は、通信端末３が、アクセスポイント２－２から受信した報知信号の受信電力強度に基づいて特定した伝送路損失と、アクセスポイント２－２の所要受信電力と、に基づいて決定した第１送信電力で通信端末３が信号を送信した場合に信号が到達する範囲Ｒ１を示している。伝送路損失は、プリアンブルデータＰＲ２の送信電力と通信端末３が受信したＰＲ２の受信電力との差により特定される。

【0046】

所要受信電力は、アクセスポイント２が受信する信号に求められる受信電力の最小値であり、例えば同期信号ブロック（ＳＳＢ：Synchronization Signal Block）により通知される値である。所要受信電力は、他の手段により予め通信端末３に通知され、通信端末３がアクセスポイント２に関連付けて記憶していてもよい。第１送信電力は、所要受信電力に伝送路損失を加算することにより算出される。

【0047】

図６（ａ）に示すように通信端末３が第１送信電力で信号を送信すると、アクセスポイント２－２以外のアクセスポイント２は、通信端末３が送信した信号を受信することができない。そこで、通信端末３は、第１送信電力よりも大きな第２送信電力で信号を送信する。

【0048】

図６（ｂ）は、通信端末３が第２送信電力で信号を送信した場合に信号が到達する範囲Ｒ２を示している。図６（ｂ）に示す例では、通信端末３が送信した信号を３台のアクセスポイント２が受信できるように第２送信電力が設定されており、アクセスポイント２－１、２－２及びアクセスポイント２－３が信号を受信できる。これにより、通信端末３は、３台のアクセスポイント２をアンテナポートとして用いて通信制御装置１との間でデータを送受信することができる。以下、通信制御装置１、アクセスポイント２及び通信端末３の構成及び動作を詳細に説明する。

【0049】

［通信制御装置１の構成］
図７は、通信制御装置１の構成を示す図である。通信制御装置１は、情報受信部１１と、情報送信部１２と、記憶部１３と、装置制御部１４と、を有する。

【0050】

情報受信部１１は、複数のアクセスポイント２から各種の情報を受信する。情報受信部１１は、例えば、複数のアクセスポイント２の通信対象となる通信端末３から受信したＵＥ－ＩＤを受信する。

【0051】

情報送信部１２は、複数のアクセスポイント２に対して各種の情報を送信する。情報送信部１２は、例えば、装置制御部１４が作成したスケジューリング情報を複数のアクセスポイント２に送信する。

【0052】

記憶部１３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶媒体を有する。記憶部１３は、装置制御部１４が実行するプログラムを記憶する。また、記憶部１３は、複数のアクセスポイント２のそれぞれに対応するスケジューリング情報を記憶する。

【0053】

装置制御部１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を有しており、記憶部１３に記憶されたプログラムを実行することにより、通信制御装置１が実行する各種の機能を実現する。装置制御部１４は、例えば、複数のアクセスポイント２それぞれから情報受信部１１がＵＥ－ＩＤを受信したことに応じてスケジューリング情報を作成する情報作成部として機能する。

【0054】

［アクセスポイント２の構成］
図８は、アクセスポイント２の構成を示す図である。アクセスポイント２は、端末側通信部２１と、ネットワーク側通信部２２（以下、「ＮＷ側通信部２２」という）と、記憶部２３と、制御部２４と、を有する。

【0055】

端末側通信部２１は、通信端末３とデータを送受信するための通信処理を実行するデバイスを含んでおり、端末側送信部２１１及び端末側受信部２１２を有する。端末側送信部２１１及び端末側受信部２１２は、制御部２４の制御に基づいて動作する。

【0056】

端末側送信部２１１は、通信端末３との間で無線通信リンクが確立していない状態において、記憶部２３に記憶された主プリアンブルデータに対応する主プリアンブル系列情報を含む報知信号であるＳＳ／ＰＢＣＨ信号を送信する。当該報知信号には、通信端末３が送信電力を決定するために使用される所定の条件を示す条件情報も含まれている。

【0057】

条件情報は、例えば、通信端末３との間の伝送路の損失が最小のアクセスポイント２に通信端末３が信号を送信するために必要な最小電力と、通信端末３が信号を送信する際に必要な送信電力との差である電力差閾値を示す情報である。条件情報は、通信端末３が通信するべきアクセスポイント２の数（すなわちクラスタを形成するアクセスポイント２の数）を示す情報であってもよい。

【0058】

端末側受信部２１２は、通信端末３から各種のデータを受信する。端末側受信部２１２は、例えば、通信端末３から端末プリアンブルデータ及び通信端末３のＵＥ－ＩＤを受信する。アクセスポイント２が通信端末３との間で4 step RACH処理を行う場合、端末側受信部２１２は、通信端末３が送信するMsg 1信号を受信する。端末側受信部２１２は、通信端末３との間での無線通信リンクが確立した後に、通信端末３が通信制御装置１に宛てて送信したデータを受信し、受信したデータを制御部２４に通知する。

【0059】

ＮＷ側通信部２２は、通信制御装置１とデータを送受信するための通信処理を実行するデバイスを含んでおり、ネットワーク側送信部２２１（以下、「ＮＷ側送信部２２１」という）及びネットワーク側受信部２２２（以下、「ＮＷ側受信部２２２」という）を有する。ＮＷ側送信部２２１及びＮＷ側受信部２２２は、制御部２４の制御に基づいて動作する。

【0060】

ＮＷ側送信部２２１は、通信端末３から受信した端末プリアンブルデータが、記憶部２３に記憶された主プリアンブルデータ又は副プリアンブルデータのいずれかに対応する場合に、通信端末３のＵＥ－ＩＤと、端末プリアンブルデータを受信した時刻を示す時刻データと、を通信制御装置１に送信する。

【0061】

ＮＷ側送信部２２１は、通信端末３から受信した端末プリアンブルデータが主プリアンブルデータに対応する場合に、主プリアンブルデータに対応する端末プリアンブルデータを受信したことを示す通知データを通信制御装置１に送信してもよい。ＮＷ側送信部２２１は、通信端末３から受信した端末プリアンブルデータが副プリアンブルデータに対応する場合に、副プリアンブルデータに対応する端末プリアンブルデータを受信したことを示す通知データを通信制御装置１に送信してもよい。アクセスポイント２と通信端末３との間の無線通信リンクが確立した後、ＮＷ側送信部２２１は、通信制御装置１に送信するべきデータを送信する。

【0062】

ＮＷ側受信部２２２は通信制御装置１から送信されたデータを受信する。ＮＷ側受信部２２２は、例えば、通信制御装置１から、通信端末３にデータを送信するタイミングと周波数とを規定するスケジューリング情報を受信する。ＮＷ側受信部２２２は、受信したスケジューリング情報を制御部２４に通知する。ＮＷ側受信部２２２は、受信したスケジューリング情報を記憶部２３に記憶させてもよい。

【0063】

記憶部２３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶媒体を有する。記憶部２３は、制御部２４が実行するプログラムを記憶する。また、記憶部２３は、アクセスポイント２に割り当てられた主プリアンブルデータと、他のアクセスポイント２に割り当てられた副プリアンブルデータと、を記憶する。さらに、記憶部２３は、アクセスポイント２が通信制御装置１と通信端末３との間で送受信されるデータを中継するために使用される各種のデータを記憶する。

【0064】

制御部２４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を有する。制御部２４は、記憶部２３に記憶されたプログラムを実行することにより、通信端末３との間で無線通信リンクを確立し、通信制御装置１と通信端末３との間で送受信されるデータを中継するための各種の処理を実行する。

【0065】

制御部２４は、端末側送信部２１１、端末側受信部２１２、ＮＷ側送信部２２１及びＮＷ側受信部２２２の動作を制御する。制御部２４は、例えば、記憶部２３に記憶された主プリアンブルデータを端末側送信部２１１に通知し、主プリアンブルデータを含む報知信号を送信するように端末側送信部２１１を制御する。また、制御部２４は、通信端末３から受信した端末プリアンブルデータが、記憶部２３に記憶された主プリアンブルデータ又は副プリアンブルデータのいずれかに対応する場合に、ＵＥ－ＩＤを通信制御装置１に送信するようにＮＷ側送信部２２１を制御する。

【0066】

制御部２４は、通信端末３から受信した端末プリアンブルデータが、記憶部２３に記憶された主プリアンブルデータ又は副プリアンブルデータに対応する場合に、通信端末３を識別するための端末識別情報であるＵＥ－ＩＤを記憶部２３に記憶させる。

【0067】

制御部２４は、通信端末３から受信した端末プリアンブルデータが、記憶部２３に記憶された主プリアンブルデータに対応する場合に、通信端末３と無線通信リンクを確立する処理を実行するように端末側送信部２１１を制御する。制御部２４は、通信端末３から受信した端末プリアンブルデータが、記憶部２３に記憶された副プリアンブルデータに対応する場合に、他のアクセスポイント２が通信端末３と無線通信リンクを確立する処理を実行する間に送受信されるデータを受信するように端末側受信部２１２を制御する。

【0068】

制御部２４は、ＮＷ側受信部２２２が通信制御装置１から受信したスケジューリング情報に基づいて通信端末３にデータを送信するよう端末側送信部２１１を制御する。制御部２４は、当該スケジューリング情報に基づいて通信端末３からデータを受信するよう端末側受信部２１２を制御する。制御部２４は、例えば、スケジューリング情報に含まれているＵＥ－ＩＤが、記憶部２３に記憶されたＵＥ－ＩＤに対応する場合に、スケジューリング情報に含まれている周波数及び時刻に基づいて通信端末３との間でデータを送受信するように端末側送信部２１１及び端末側受信部２１２を制御する。

【0069】

［通信端末３の構成］
図９は、通信端末３の構成を示す図である。通信端末３は、端末受信部３１と、端末送信部３２と、記憶部３３と、端末制御部３４と、を有する。

【0070】

端末受信部３１は、複数のアクセスポイント２から各種の情報を受信する。端末受信部３１は、複数のアクセスポイント２それぞれから電力測定用信号を受信する。端末受信部３１は、例えば、複数のアクセスポイント２が送信する主プリアンブル系列情報を含むＳＳ／ＰＢＣＨ信号を電力測定用信号として受信する。端末受信部３１は、複数のアクセスポイント２から、それぞれのアクセスポイント２に割り当てられた主プリアンブル系列情報を受信する。

【0071】

また、端末受信部３１は、アクセスポイント２が主プリアンブルデータを受信したことに応じて端末送信部３２がプリアンブルを含む信号（以下、「プリアンブル信号」という場合がある）を送信する前に、プリアンブル信号を送信する際の送信電力を決定するために使用される所定の条件を示す条件情報を、複数のアクセスポイント２を介して通信制御装置１から受信する。端末受信部３１は、例えば、電力測定用信号として使用される同期信号ブロック（ＳＳＢ）を用いて条件情報を受信する。所定の条件の詳細については後述する。

【0072】

端末送信部３２は、複数のアクセスポイント２に対して各種の情報を送信する。端末送信部３２は、例えば、端末受信部３１が受信した複数の主プリアンブルデータのうち、いずれかに対応する端末プリアンブルデータを含むプリアンブル信号をＲＡＣＨ（Random Access Channel）により送信する。具体的には、端末送信部３２は、例えば、端末制御部３４が複数のアクセスポイント２から選択したアクセスポイント２から受信した主プリアンブルデータに対応する端末プリアンブルデータを送信する。端末プリアンブルデータは、主プリアンブル系列情報に対応して生成される信号系列データであり、所定の変換ルールに基づいて主プリアンブルデータを変換することにより作成されたデータであってもよい。

【0073】

端末送信部３２は、制御部２４から指定された送信電力で、端末プリアンブルデータを含む信号を送信する。以下の説明において、複数のアクセスポイント２に対応する複数の伝送路損失量のうち最小の伝送路損失量に対応するアクセスポイント２（例えば、通信端末３に最も近い位置にあるアクセスポイント２）が受信するプリアンブル信号の受信電力が、アクセスポイント２の所要受信電力になるために必要な最小の電力を第１送信電力という。そして、制御部２４から指定された送信電力を第２送信電力という。図５に示した例の場合、第１送信電力は、アクセスポイント２－２の所要受信電力に伝送路損失量を加算することにより決定された電力である。

【0074】

制御部２４から指定された第２送信電力は、第１送信電力に基づいて、複数のアクセスポイント２がプリアンブル信号を受信可能にするための所定の条件を満たすように決定された電力である。所定の条件を満たす第２送信電力は、第１送信電力よりも大きい電力である。端末送信部３２は、最小の伝送路損失量に対応するアクセスポイント２が送信したプリアンブルデータを含むプリアンブル信号を第２送信電力で送信する。

【0075】

所定の条件は、例えば通信制御装置１により決定された条件であり、ＳＳ／ＰＢＣＨによりアクセスポイント２から通知される。所定の条件は、例えば、第１送信電力と第２送信電力との差の最小値に相当する電力差閾値である。この場合、端末送信部３２は、第１送信電力よりも電力差閾値以上大きい第２送信電力でプリアンブル信号を送信する。制御部２４が第２送信電力を決定する処理の詳細は後述する。

【0076】

所定の条件は、通信端末３が通信する対象として設定されるアクセスポイント２の設定数であってもよい。この場合、端末送信部３２は、複数の伝送路損失量のうち小さい方から設定数に対応する順位の伝送路損失量に対応する第２送信電力でプリアンブル信号を送信する。

【0077】

記憶部３３は、ＲＯＭ及びＲＡＭ等の記憶媒体を有する。記憶部３３は、端末制御部３４が実行するプログラムを記憶する。また、記憶部３３はＵＥ－ＩＤを記憶する。

【0078】

端末制御部３４は、例えばＣＰＵを有しており、記憶部３３に記憶されたプログラムを実行することにより、通信端末３が実行する各種の機能を実現する。端末制御部３４は、例えば、複数のアクセスポイント２それぞれから端末受信部３１が受信した信号のレベルに基づいて、１台のアクセスポイント２を選択する。端末制御部３４は、選択したアクセスポイント２から受信した主プリアンブルデータに対応する端末プリアンブルデータを作成し、作成した端末プリアンブルデータを端末送信部３２に送信させる。

【0079】

また、端末制御部３４は、複数のアクセスポイント２から受信した複数の電力測定用信号の受信電力に基づいて、複数のアクセスポイント２に対応する複数の伝送路損失量を特定する。具体的には、端末制御部３４は、アクセスポイント２が電力測定用信号を送信する際の送信電力から受信電力を減算することにより、伝送路損失量を特定する。アクセスポイント２が電力測定用信号を送信する際の送信電力は、予め記憶部３３に記憶されていてもよく、ＳＳ／ＰＢＣＨにより通知されてもよい。

【0080】

端末制御部３４は、複数の伝送路損失量のうち最小の伝送路損失量に対応するアクセスポイント２の所要受信電力に対応する第１送信電力に基づいて所定の条件を満たすように決定した第２送信電力でプリアンブル信号を送信するよう端末送信部３２を制御する。端末制御部３４は、最小の伝送路損失量に対応するアクセスポイント２の所要受信電力に最小の伝送路損失量を加算することにより第１送信電力を決定する。

【0081】

所定の条件が、第１送信電力と第２送信電力との差の最小値に相当する電力差閾値である場合、端末制御部３４は、第１送信電力に電力差閾値を加算することにより第２送信電力を決定する。一例として、第１送信電力が１５ｄＢｍであり、電力差閾値が３ｄＢである場合、端末制御部３４は第２送信電力を１８ｄＢｍとする。

【0082】

所定の条件が、通信端末３が通信する対象として設定されるアクセスポイント２の設定数である場合、端末制御部３４は、まず、複数の伝送路損失量のうち小さい方から設定数に対応する順位の伝送路損失量に対応する他のアクセスポイント２を特定する。続いて、端末制御部３４は、他のアクセスポイント２の所要受信電力に、他のアクセスポイント２に対応する伝送路損失量を加算することにより、第２送信電力を決定する。

【0083】

端末制御部３４は、所定の条件を満たすように第２送信電力を決定することができない場合、所定の条件を満たすことができないことを示す情報を端末送信部３２に送信させてもよい。一例として、端末制御部３４は、所定の条件を満たすべく算出した第２送信電力が、端末送信部３２が送信可能な最大電力よりも大きい場合、所定の条件を満たすように第２送信電力を決定できないと判定する。

【0084】

［通信端末３における処理の流れ］
図１０は、通信端末３における処理の流れを示すフローチャートである。図１０に示すフローチャートは、端末受信部３１が複数のアクセスポイント２から主プリアンブル系列情報を受信した時点から開始している。

【0085】

端末制御部３４は、端末受信部３１が受信した複数の主プリンブル系列情報を送信した複数のアクセスポイント２それぞれに対応する伝送路損失量を特定する（Ｓ１）。端末制御部３４は、最小の伝送路損失量に対応するアクセスポイント２を特定し、特定したアクセスポイント２の所要受信電力に最小の伝送路損失量を加算することにより、第１送信電力を決定する（Ｓ２）。所定の条件として電力差閾値ＴＨ１が指定されている場合（Ｓ３においてＹＥＳ）、端末制御部３４は、第１送信電力に電力差閾値ＴＨ１を加算することにより第２送信電力を決定する（Ｓ４）。

【0086】

一方、所定の条件として電力差閾値ＴＨ１が指定されておらず（Ｓ３においてＮＯ）、クラスタを形成するアクセスポイント２の数の上限値ＴＨ２が指定されている場合（Ｓ５においてＹＥＳ）、端末制御部３４は、上限値ＴＨ２に対応する順位のアクセスポイント２の所要受信電力を特定する（Ｓ６）。端末制御部３４は、特定した所要受信電力に、当該アクセスポイント２に対応する伝送路損失量を加算することにより第２送信電力を決定する。

【0087】

所定の条件が通知されていない場合（Ｓ５においてＮＯ）、端末制御部３４は、第２送信電力を第１送信電力と同じ値に決定する。これにより、端末制御部３４は、通信端末３が複数のアクセスポイント２と通信する必要がない場合に、必要以上に電力を消費することを抑制することができる。

【0088】

端末制御部３４は、例えば、所定の時間間隔でＳ１からＳ８までの処理を実行する。通信端末３が自身の位置を検出する位置検出部（例えばＧＰＳ受信機）を有しており、端末制御部３４は、通信端末３の位置が所定の距離だけ変化したことに応じてＳ１からＳ８までの処理を実行してもよい。

【0089】

［無線通信システムＳにおける処理の流れ］
図１１は、無線通信システムＳにおける処理の流れを示すシーケンス図である。図１１において、「ＣＰＵ」は通信制御装置１、「ＡＰ」はアクセスポイント２、「ＵＥ」は通信端末３を表している。図１１に示す処理は、通信端末３がアクセスポイント２と接続されていない状態から開始している。

【0090】

複数のアクセスポイント２のそれぞれは、自身の記憶部２３に記憶されている主プリンブル系列情報を含む報知信号（ＳＳ）を定期的に送信する。また、複数のアクセスポイント２は、通信端末３が送信電力を決定する際に使用する所定の条件を示す条件情報（ＩＮＦＯ）も送信する。

【0091】

通信端末３は、複数のアクセスポイント２が送信した主プリアンブル系列情報を受信した場合に１台のアクセスポイント２を選択する。通信端末３は、例えば、報知信号の受信レベルが最大のアクセスポイント２（すなわち伝送路損失量が最小のアクセスポイント２）を選択する。図１１においては、通信端末３がアクセスポイント２－２を選択している。

【0092】

通信端末３は、選択したアクセスポイント２－２に送信するために必要な第１送信電力と、通信制御装置１から通知された所定の条件と、に基づいて、端末プリアンブルデータを送信する際の第２送信電力を決定する。ここでは、所定の条件が、クラスタを形成するアクセスポイント２の設定数が３台とされているものとし、通信端末３から、アクセスポイント２－１、アクセスポイント２－２、アクセスポイント２－３、アクセスポイント２－４の順に通信端末３から離れているとする。この場合、通信端末３は、アクセスポイント２－３の所要受信電力に、アクセスポイント２－３に対応する伝送路損失量を加算することにより第２送信電力を決定する。

【0093】

通信端末３は、決定した第２送信電力で、選択したアクセスポイント２－２が送信した主プリアンブル系列情報に対応するＰＲ２を端末プリアンブルデータとして送信する。アクセスポイント２－１、アクセスポイント２－２及びアクセスポイント２－３は、通信端末３が送信した端末プリアンブルデータＰＲ２を受信することができるが、アクセスポイント２－４には所要受信電力以上の電力で端末プリアンブルデータが届かないので、アクセスポイント２－４は、端末プリアンブルデータＰＲ２を受信することができない。

【0094】

複数のアクセスポイント２のうちアクセスポイント２－２は、端末プリアンブルデータが、記憶部２３に記憶されている主プリアンブルデータに対応するので、通信端末３のＵＥ－ＩＤを通信制御装置１に送信する。アクセスポイント２－１及びアクセスポイント２－３は、端末プリアンブルデータが、記憶部２３に記憶されている副プリアンブルデータに対応するので、通信端末３のＵＥ－ＩＤを通信制御装置１に送信する。アクセスポイント２－４は、端末プリアンブルデータを受信できないので、通信端末３のＵＥ－ＩＤを通信制御装置１に送信しない。

【0095】

アクセスポイント２－２は、通信端末３との間で無線リンクの確立処理である4 step RACH処理を実行する。アクセスポイント２－２は、4 step RACH処理が完了すると、接続完了通知を通信制御装置１に送信する。その後、通信制御装置１は、スケジューリング情報を作成し、ＵＥ－ＩＤを送信したアクセスポイント２－１、アクセスポイント２－２及びアクセスポイント２－３にスケジューリング情報を送信する。これにより、通信端末３は、アクセスポイント２－１、アクセスポイント２－２及びアクセスポイント２－３を介して通信制御装置１との間でデータの送受信が行うことができる。

【0096】

無線通信システムＳは、例えば、所定の時間間隔で図１１に示した処理を実行する。通信端末３が自身の位置を検出する位置検出部（例えばＧＰＳ受信機）を有している場合、通信端末３は、通信端末３の位置が所定の距離だけ変化したことに応じてアクセスポイント２を選択して第２送信電力を決定する処理を実行してもよい。

【0097】

なお、以上の説明においては、通信端末３が、複数のアクセスポイント２のうちの１台のみと無線通信リンクを確立する処理を実行する場合を例示したが、通信端末３が複数のアクセスポイント２と通信できる状態にする手順は任意である。例えば、通信端末３は、複数のアクセスポイント２のそれぞれと無線通信リンクを確立する処理を実行してもよい。

【0098】

［通信端末３による効果］
以上説明したように、本実施形態に係る通信端末３は、複数のアクセスポイント２から受信した複数の電力測定用信号の受信電力に基づいて、複数のアクセスポイント２に対応する複数の伝送路損失量を特定する端末制御部３４と、複数の伝送路損失量のうち最小の伝送路損失量に対応するアクセスポイント２の所要受信電力に対応する第１送信電力に基づいて所定の条件を満たすように端末制御部３４が決定した第２送信電力でプリアンブル信号を送信する端末送信部３２と、を有する。その結果、通信端末３が通信するべき数のアクセスポイント２と適切に通信できるようになる。

【0099】

なお、本発明により、国連が主導する持続可能な開発目標（SDGs）の目標９「産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献することが可能となる。

【0100】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0101】

１ 通信制御装置
２ アクセスポイント
３ 通信端末
１１ 情報受信部
１２ 情報送信部
１３ 記憶部
１４ 装置制御部
２１ 端末側通信部
２２ ネットワーク側通信部
２３ 記憶部
２４ 制御部
３１ 端末受信部
３２ 端末送信部
３３ 記憶部
３４ 端末制御部
２１１ 端末側送信部
２１２ 端末側受信部
２２１ ネットワーク側送信部
２２２ ネットワーク側受信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】