(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】P2024135557
(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 48/16 20090101AFI20240927BHJP
H04W 24/10 20090101ALI20240927BHJP
【FI】
H04W48/16 132
H04W24/10
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023046309
(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
5K067LL11
(57)【要約】
【課題】通信端末の通信品質を向上させる。
【解決手段】通信端末3は、複数のアクセスポイント2から品質測定用参照信号を受信する端末受信部31と、通信端末3の状態の変化が検出された場合に、複数のアクセスポイント2のうち、品質測定用参照信号に基づいてチャネル状態を測定する対象とする1以上のアクセスポイント2を決定する端末制御部34と、決定した1以上のアクセスポイント2から送信された品質測定用参照信号に基づいて測定されたチャネル状態に基づいて決定された通信パラメータを用いてデータを送信する端末送信部32と、を有する。
【選択図】
図10
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のアクセスポイントを介して通信制御装置と通信する通信端末であって、
前記複数のアクセスポイントから品質測定用参照信号を受信する受信部と、
前記通信端末の状態の変化が検出された場合に、前記複数のアクセスポイントのうち、前記品質測定用参照信号に基づいてチャネル状態を測定する対象とする前記1以上のアクセスポイントを決定する制御部と、
前記1以上のアクセスポイントから送信された前記品質測定用参照信号に基づいて測定されたチャネル状態に基づいて決定された通信パラメータを用いてデータを送信する送信部と、
を有する通信端末。
【請求項2】
前記1以上のアクセスポイントを決定するための所定の条件を通信制御装置から受信する受信部をさらに有し、
前記制御部は、前記所定の条件を満たすように前記複数のアクセスポイントから前記1以上のアクセスポイントを選択する、
請求項1に記載の通信端末。
【請求項3】
前記所定の条件は、前記通信端末が受信する前記品質測定用参照信号の電力強度が強度閾値以上であるという条件である、
請求項2に記載の通信端末。
【請求項4】
前記所定の条件は、前記通信端末が受信する前記品質測定用参照信号の電力強度が最大となるアクセスポイントの電力強度に対する、前記通信端末が受信する前記品質測定用参照信号の電力強度の差分が、所定の閾値以上であるという条件である、
請求項2に記載の通信端末。
【請求項5】
前記所定の条件は、前記品質測定用参照信号に基づいてチャネル状態を測定する対象とする前記1以上のアクセスポイントの数が設定数閾値以上であるという条件である、
請求項2に記載の通信端末。
【請求項6】
前記制御部は、前記アクセスポイントが送信する報知信号に基づく初期設定処理において前記複数のアクセスポイントを決定した後に、前記所定の条件に基づいて前記1以上のアクセスポイントを決定する、
請求項2に記載の通信端末。
【請求項7】
前記制御部は、前記1以上のアクセスポイントを決定した後に、前記状態の変化により前記所定の条件が満たされなくなった場合に、他の1以上のアクセスポイントを決定する、
請求項6に記載の通信端末。
【請求項8】
前記制御部は、前記通信端末との間の通信チャネルの品質が相対的に良好な前記1以上のアクセスポイントを選択する、
請求項1に記載の通信端末。
【請求項9】
前記制御部は、前記報知信号の同期信号ブロック(SSB:Synchronization Signal Block)に含まれている前記所定の条件に基づいて前記1以上のアクセスポイントを決定する、
請求項2から8のいずれか一項に記載の通信端末。
【請求項10】
前記送信部は参照信号を送信し、
前記制御部は、前記参照信号を送信した後に、前記複数のアクセスポイントそれぞれが受信した前記参照信号の強度に基づいて前記1以上のアクセスポイントを選択した通信制御装置から送信された、前記1以上のアクセスポイントを指定する指定情報に基づいて、前記1以上のアクセスポイントを決定する、
請求項1に記載の通信端末。
【請求項11】
コンピュータを、
複数のアクセスポイントから品質測定用参照信号を受信する受信部と、
前記通信端末の状態の変化が検出された場合に、前記複数のアクセスポイントのうち、前記品質測定用参照信号に基づいてチャネル状態を測定する対象とする前記1以上のアクセスポイントを決定する制御部と、
前記1以上のアクセスポイントから送信された前記品質測定用参照信号に基づいて測定されたチャネル状態に基づいて決定された通信パラメータを用いてデータ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、
品質測定用参照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、
前記複数のアクセスポイントから前記品質測定用参照信号を受信する受信部と、
前記通信端末の状態の変化が検出された場合に、前記複数のアクセスポイントのうち、前記品質測定用参照信号に基づいてチャネル状態を測定する対象とする前記1以上のアクセスポイントを決定する制御部と、
前記1以上のアクセスポイントから送信された前記品質測定用参照信号に基づいて測定されたチャネル状態に基づいて決定された通信パラメータを用いてデータ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と通信端末とが通信する。通信端末は、アクセスポイントから送信される品質測定用参照信号であるCSI-RS(Channel State Information Reference Signal)の特性を測定することにより、チャネル状態を定期的に測定し、測定結果に基づいて通信時のパラメータを調整する。
【0006】
通信端末の周辺の電波伝搬環境が変化した場合、使用に適さないアクセスポイントが発生し得る。通信端末が使用しないアクセスポイントから送信される品質測定用参照信号を測定した結果に基づいて通信時のパラメータ(例えば変調方式又は符号化率)が調整されてしまうと、通信端末とアクセスポイントとの通信に適していないパラメータが選択され、通信品質が低下してしまうおそれがあった。
【0007】
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、通信端末の通信品質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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を介して通信制御装置と通信する通信端末であって、前記複数のアクセスポイントから品質測定用参照信号を受信する受信部と、前記通信端末の状態の変化が検出された場合に、前記複数のアクセスポイントのうち、前記品質測定用参照信号に基づいてチャネル状態を測定する対象とする前記1以上のアクセスポイントを決定する制御部と、前記1以上のアクセスポイントから送信された前記品質測定用参照信号に基づいて測定されたチャネル状態に基づいて決定された通信パラメータを用いてデータを送信する送信部と、を有する。
【0009】
前記通信端末は、前記1以上のアクセスポイントを決定するための所定の条件を通信制御装置から受信する受信部をさらに有し、前記制御部は、前記所定の条件を満たすように前記複数のアクセスポイントから前記1以上のアクセスポイントを選択してもよい。
【0010】
前記所定の条件は、前記通信端末が受信する前記品質測定用参照信号の電力強度が強度閾値以上であるという条件であってもよい。
【0011】
前記所定の条件は、前記通信端末が受信する前記品質測定用参照信号の電力強度が最大となるアクセスポイントの電力強度に対する、前記通信端末が受信する前記品質測定用参照信号の電力強度の差分が、所定の閾値以上であるという条件であってもよい。
【0012】
前記所定の条件は、前記品質測定用参照信号に基づいてチャネル状態を測定する対象とする前記1以上のアクセスポイントの数が設定数閾値以上であるという条件であってもよい。
【0013】
前記制御部は、前記アクセスポイントが送信する報知信号に基づく初期設定処理において前記複数のアクセスポイントを決定した後に、前記所定の条件に基づいて前記1以上のアクセスポイントを決定してもよい。
【0014】
前記制御部は、前記1以上のアクセスポイントを決定した後に、前記状態の変化により前記所定の条件が満たされなくなった場合に、他の1以上のアクセスポイントを決定してもよい。
【0015】
前記制御部は、前記通信端末との間の通信チャネルの品質が相対的に良好な前記1以上のアクセスポイントを選択してもよい。
【0016】
前記制御部は、前記報知信号の同期信号ブロック(SSB:Synchronization Signal Block)に含まれている前記所定の条件に基づいて前記1以上のアクセスポイントを決定してもよい。
【0017】
前記送信部は参照信号を送信し、前記制御部は、前記参照信号を送信した後に、前記複数のアクセスポイントそれぞれが受信した前記参照信号の強度に基づいて前記1以上のアクセスポイントを選択した通信制御装置から送信された、前記1以上のアクセスポイントを指定する指定情報に基づいて、前記1以上のアクセスポイントを決定してもよい。
【0018】
本発明の第2の態様のプログラムは、コンピュータを、複数のアクセスポイントから品質測定用参照信号を受信する受信部と、前記通信端末の状態の変化が検出された場合に、前記複数のアクセスポイントのうち、前記品質測定用参照信号に基づいてチャネル状態を測定する対象とする前記1以上のアクセスポイントを決定する制御部と、前記1以上のアクセスポイントから送信された前記品質測定用参照信号に基づいて測定されたチャネル状態に基づいて決定された通信パラメータを用いてデータを送信する送信部と、として機能させる。
【0019】
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、品質測定用参照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、前記複数のアクセスポイントから前記品質測定用参照信号を受信する受信部と、前記通信端末の状態の変化が検出された場合に、前記複数のアクセスポイントのうち、前記品質測定用参照信号に基づいてチャネル状態を測定する対象とする前記1以上のアクセスポイントを決定する制御部と、前記1以上のアクセスポイントから送信された前記品質測定用参照信号に基づいて測定されたチャネル状態に基づいて決定された通信パラメータを用いてデータを送信する送信部と、を有する。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、通信端末の通信品質を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【
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の位置の変化に伴う切り替え処理について説明するための図である。
【
図6】通信端末3の位置の変化に伴う切り替え処理について説明するための図である。
【
図7】無線通信システムSにおけるCSI測定対象の切り替え処理の概念を示す図である。
【
図11】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12】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】
【0022】
[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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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)を用いて端末に対してプリアンブル系列情報を通知する。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
以下、
図1から
図4を参照しながら無線通信システムSの初期設定処理(RRC Configuration)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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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データに対応する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~アクセスポイント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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
図2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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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)、並びに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る。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により構成される初期クラスタが形成される。
【0042】
これ以降、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、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。
【0043】
なお、通信制御装置1又は通信端末3は、通信端末3がアクセスポイント2から受信した報知信号の受信電力が閾値以上の複数のアクセスポイント2、又は報知信号の受信電力が大きい順に所定数の複数のアクセスポイント2を、初期クラスタを構成する複数のアクセスポイント2に決定してもよい。なお、報知信号の受信電力が最大になるアクセスポイント2を基準に、差分が閾値以内となるアクセスポイント2に決定してもよい。
【0044】
ところで、通信端末3の送信可能電力には上限値があるため、通信端末3とアクセスポイント2との距離が大きくなったり、通信端末3の電波環境が悪化したりした場合、通信端末3が送信した信号がアクセスポイント2に届かないということがある。その結果、クラスタ内の複数のアクセスポイント2のうち、一部のアクセスポイント2を通信端末3が使用しないという状況が発生する。
【0045】
このような状況で、通信端末3が使用しないアクセスポイント2から送信される品質測定用参照信号であるCSI-RS(Channel State Information Reference Signal)の電力を通信端末3が測定すると、CSI-RSの測定(以下、「CSI測定」という)の結果が、通信端末3が使用するアクセスポイント2との間の通信チャネルの状態を正しく表さないことになる。その結果、CSI測定の結果に基づいて決定される符号化率又は変調方式等の通信パラメータが適切に設定されないというおそれが生じる。
【0046】
したがって、通信端末3は、使用しないアクセスポイント2から送信されるCSI-RSの電力を測定しないことが望ましい。これは通信端末3の消費電力の削減にもつながる。そこで、通信端末3と複数のアクセスポイント2との状態によって、通信端末3がCSI測定をする対象となるアクセスポイント2を切り替えることが求められる。
【0047】
図5及び
図6は、通信端末3の位置の変化に伴う切り替え処理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データ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。
【0048】
図5(a)に示す状態においては、通信端末3とアクセスポイント2-2及びアクセスポイント2-3との距離が、通信端末3とアクセスポイント2-1及びアクセスポイント2-4との距離よりも小さい。したがって、
図5(b)に示すように、アクセスポイント2-2及びアクセスポイント2-3における受信電力がアクセスポイント2-1及びアクセスポイント2-4における受信電力よりも大きい。通信端末3がCSI測定をするべきアクセスポイント2の数が2台であるとすると、このような場合、アクセスポイント2-2及びアクセスポイント2-3によりクラスタCL1が形成され、クラスタCL1に含まれるがアクセスポイント2-2及びアクセスポイント2-3がCSI測定の対象となる。
【0049】
図6(a)は、
図5(a)に示した状態から通信端末3が移動し、通信端末3とアクセスポイント2-1及びアクセスポイント2-4との距離が、通信端末3とアクセスポイント2-2及びアクセスポイント2-3との距離よりも小さくなっている。したがって、
図6(b)に示すように、アクセスポイント2-1及びアクセスポイント2-4における受信電力がアクセスポイント2-2及びアクセスポイント2-3における受信電力よりも大きい。このような場合、アクセスポイント2-1及びアクセスポイント2-4によりクラスタCL2が形成され、クラスタCL2に含まれるアクセスポイント2-1及びアクセスポイント2-4がCSI測定の対象となる。
【0050】
図7は、無線通信システムSにおけるCSI測定対象の切り替え処理の概念を示す図である。
図7における数字を含む複数の正方形のそれぞれはアクセスポイント2を示している。
図7(a)は、RRC Configurationが完了して、通信端末3が通信制御装置1に接続された時点で、一点鎖線で示される初期クラスタを構成する複数のアクセスポイント2として、アクセスポイント2-1~2-6が選択されたことを示している。初期クラスタは、CSI測定の対象となる1以上のアクセスポイント2により構成されるクラスタ以上の数のアクセスポイント2を含む。
【0051】
図7(b)は、時刻T=1において、通信端末3がCSI測定をする対象としてアクセスポイント2-3~2-6が選択されて、破線で示すクラスタCL(1)が形成されたことを示している。
図7(c)は、時刻T=2において、通信端末3がCSI測定をする対象としてアクセスポイント2-2~2-5が選択されてクラスタCL(2)が形成されたことを示している。その後、時間の経過とともにクラスタが変化し、時刻T=10においては、アクセスポイント2-1~2-4により構成されるクラスタCL(10)が形成されている。
【0052】
その後、再度のRRC Configurationが行われると、通信端末3が通信する対象としてアクセスポイント2-2~アクセスポイント2-7が選択されている。これ以降は、さらなるRRC Configurationが行われるまでの間、
図7(b)~
図7(d)のように、通信端末3の状況に応じて、通信端末3がCSI測定をする対象となるクラスタが切り替わる。
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。
【0053】
[通信制御装置1の構成]
図8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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
[アクセスポイント2の構成]
図9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。
【0059】
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。
【0060】
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CSI測定を実行する対象となる複数のアクセスポイント2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。所定の条件は、例えば、通信端末3が受信するCSI-RSの電力強度が強度閾値以上であるという条件である。所定の条件は、CSI測定を実行する対象となるアクセスポイント2の数が設定数閾値以上であるという条件であってもよい。所定の条件は、通信端末3が受信する品質測定用参照信号の電力強度が最大となるアクセスポイント2の電力強度に対する、通信端末3が受信する品質測定用参照信号の電力強度の差分が所定の閾値以上であるという条件であってもよい。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
[通信端末3の構成]
図10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。
【0073】
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それぞれから品質測定用参照信号であるCSI-RSを受信する。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。
【0074】
また、端末受信部31は、CSI測定を実行する対象となる1以上のアクセスポイント2を決定するための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、複数のアクセスポイント2が送信する報知信号に含まれる同期信号ブロック(SSB)により条件情報を受信する。
【0075】
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RACH(Random Access Channel)を用いて送信する。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、主プリアンブルデータと一致するデータであってもよく、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。
【0076】
また、端末送信部32は、1以上のアクセスポイント2から送信されたCSI-RSに基づいて測定されたチャネル状態に基づいて決定された通信パラメータを用いてデータを送信する。端末送信部32は、例えば、端末制御部34から通知されたCSI測定の結果に基づくRI(Rank Indicator)、PMI(Precoding Matrix Indicator)、CQI(Channel Quality Indicator)等のチャネル品質指標を示すCSレポートを送信し、送信したチャネル品質指標に基づいて通信制御装置1が決定した通信パラメータ(例えばプリコーディング行列、ランク、変調方式及び符号化率)を用いてデータを送信する。
【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、初期設定処理において、複数のアクセスポイント2それぞれから端末受信部31が受信した報知信号の受信電力に基づいて、初期クラスタを構成する複数のアクセスポイント2を決定する。
【0079】
具体的には、
図1~
図4を参照しながら説明した手順により初期クラスタを決定するために、端末制御部34は、まず、端末受信部31が受信した報知信号の受信電力に基づいて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系列情報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。その後、端末制御部34は、アクセスポイント2を介して通信制御装置1から送信されたスケジューリング情報に基づいて、初期クラスタを構成する複数のアクセスポイント2を決定する。
【0080】
制御部34は、初期設定処理において複数のアクセスポイント2を決定した後に、所定の条件に基づいて、CSI測定の対象となる1以上のアクセスポイント2を決定する。すなわち、端末制御部34は、例えばアクセスポイント2が送信する報知信号の同期信号ブロックに含まれている条件情報が示す所定の条件を満たすように、初期クラスタを構成する複数のアクセスポイント2から1以上のアクセスポイント2を選択する。上述したように、所定の条件は、通信端末が受信する品質測定用参照信号の電力強度が強度閾値以上であるという条件、又はCSI測定をする対象とする1以上のアクセスポイント2の数(すなわち測定対象のクラスタに含まれるアクセスポイント2の数)が設定数閾値以上であるという条件である。所定の条件は、通信端末3が受信する品質測定用参照信号の電力強度が最大となるアクセスポイント2の電力強度に対する、通信端末3が受信する品質測定用参照信号の電力強度の差分が、所定の閾値以上であるという条件であってもよい。
【0081】
端末制御部34は、選択したクラスタに含まれる1以上のアクセスポイント2から端末受信部31が受信したCSI-RSに基づいてチャネル状態の測定(すなわちCSI測定)を実行する。一例として、端末制御部34は、CSI基準信号受信電力(CSI-RSRP)、CSI受信信号強度インジケータ(CSI-RSSI)又はCSI基準信号受信品質(CSI-RSRQ)の少なくともいずれかにより、通信端末3が1以上のアクセスポイント2から受信している電波の状態を特定する。端末制御部34は、CSI測定により特定したRI、PMI、CQI等のチャネル品質指標を端末送信部32に送信させる。
【0082】
ところで、チャネルの状態が悪いアクセスポイント2から送信されるCSI-RSに基づいてCSI測定をすると、上述したように、適切な通信パラメータが決定されないという問題が生じ得る。そこで、端末制御部34は、通信端末3との間の通信チャネルの品質が相対的に良好な1以上のアクセスポイントを、CSI測定をする対象となるアクセスポイント2として選択する。端末制御部34は、通信端末3との間の通信チャネルの品質が相対的に良好であり、かつ所定の条件を満たす1以上のアクセスポイント2を選択してもよい。
【0083】
端末制御部34は、通信端末3の状態を監視し、状態の変化を検出した場合に、所定の条件に対応する複数のアクセスポイントのうち、CSI測定をする対象とする1以上のアクセスポイント2を決定する。端末制御部34は、1以上のアクセスポイント2を決定した後に、状態の変化により所定の条件が満たされなくなった場合に、他の1以上のアクセスポイント2を決定してもよい。状態の変化は、例えば、通信端末3の周辺の電波伝搬環境の変動、又は通信端末3が干渉測定することにより特定した、近傍で同時に通信している他の通信端末3の数の変化である。状態の変化は、通信端末3の位置の変化であってもよい。
【0084】
[通信端末3における処理の流れ]
図11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11に示すフローチャートは、通信端末3が初期設定処理(例えばRRC Configuration)を実行する時点から開始している。
【0085】
端末制御部34は、例えば
図1から
図4を参照しながら説明した手順を経て初期クラスタを構成する複数のアクセスポイント2を決定する(S1)。端末制御部34は、自身が複数のアクセスポイント2を決定してもよく、通信制御装置1から送信された情報に基づいて複数のアクセスポイント2を決定してもよい。
【0086】
続いて、端末制御部34は、例えば端末受信部31がアクセスポイント2から受信した信号の受信電力を測定し(S2)、測定した結果に基づいて、CSI測定をする対象となる1以上のアクセスポイント2を含むクラスタを決定する(S3)。
【0087】
その後、端末制御部34は、決定したクラスタに含まれる1以上のアクセスポイント2から受信する信号の受信電力を測定する(S4)。端末制御部34は、測定した受信電力に基づいて、通信端末3の状態が変化したか否かを判定する(S5)。端末制御部34は、通信端末3の状態が変化していないと判定した場合(S5においてNO)、CSI測定の対象とするクラスタを変更することなく定期的に受信電力を測定する(S4)。
【0088】
端末制御部34は、通信端末3の状態が変化したと判定すると(S5においてYES)、CSI測定の対象とするクラスタの変更の要否を判定する(S6)。端末制御部34は、例えばアクセスポイント2を介して通信制御装置1から通知された所定の条件が満たされなくなっている場合に、クラスタの変更が必要であると判定し(S6においてYES)、所定の条件が満たされている場合に、クラスタの変更が必要ないと判定して処理をS4に戻す(S6においてNO)。
【0089】
端末制御部34は、クラスタの変更が必要であると判定した場合(S6においてYES)、複数のアクセスポイント2から、所定の条件を満たす1以上のアクセスポイント2を再選択することによりクラスタを変更する(S7)。その後、端末制御部34は、再度の初期設定処理が必要になったか否かを判定する(S8)。再度の初期設定が必要ではない場合(S8においてNO)、端末制御部34は、通信を終了する操作が行われたか否かを判定し(S9)、通信を継続する場合(S9においてNO)、S4からS9までの処理を繰り返す。端末制御部34は、再度の初期設定が必要であると判定した場合(S8においてYES)、処理をS1に戻して、初期クラスタを再設定する。
【0090】
[無線通信システムSにおける処理の流れ]
図12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12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。
【0091】
通信端末3は、
図1から
図4に示した手順により、初期設定処理(RRC Configuration)を実行し、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を含む初期クラスタを決定する。その後、通信制御装置1から通知された所定の条件に基づいて、CSI測定をする対象となる1以上のアクセスポイント2を含むクラスタを決定する。
図12に示す例では、通信端末3がアクセスポイント2-1、アクセスポイント2-2、アクセスポイント2-3をCSI測定の対象に選択している。
【0092】
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、アクセスポイント2-3から受信したCSI-RSに基づいてチャネル状態を測定し、測定した結果を示すCSIレポートを通信制御装置1に送信する。その後、通信端末3は、通信端末3の状態が変化したことを検出すると、CSI測定の対象となるクラスタを変更する。
図12に示す例では、CSI測定の対象となるクラスタが、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2-4により構成されるクラスタに変更されている。通信端末3は、クラスタを変更した後、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2-4から受信したCSI-RSに基づいてチャネル状態を測定し、測定した結果を示すCSIレポートを通信制御装置1に送信する。
【0093】
[変形例]
以上の説明においては、通信制御装置1から通知された所定の条件を満たすように、CSI測定の対象とする1以上のアクセスポイント2を端末制御部34が選択する例を説明したが、端末制御部34が1以上のアクセスポイント2を決定する方法はこれに限らない。端末制御部34は、通信制御装置1からCSI測定の対象とする1以上のアクセスポイント2の指定を通信制御装置1から受けて、指定された1以上のアクセスポイント2から受信するCSI-RSに基づいてCSI測定を実行してもよい。
【0094】
この場合、端末送信部32は、参照信号(SRS:Sounding Reference Signal)を定期的に送信し、アクセスポイント2は、受信した参照信号の強度を測定し、測定結果を通信制御装置1に通知する。通信制御装置1は、複数のアクセスポイント2から受信した測定結果に基づいて、通信端末3にCSI測定をさせる対象とする1以上のアクセスポイント2を決定し、決定した1以上のアクセスポイント2を指定する情報を通信端末3に送信する。
【0095】
通信制御装置1は、例えば、アクセスポイント2が測定した参照信号の強度の変化により通信端末3の状態の変化を検出した場合に、測定された参照信号の強度が相対的に大きい1以上のアクセスポイント2を選択する。指定情報は、例えば下り制御チャネル(PDCCH:Physical Downlink Control Channel)で通知される。
【0096】
通信端末3の制御部34は、参照信号を送信した後に、複数のアクセスポイント2それぞれが受信した参照信号の強度に基づいて1以上のアクセスポイント2を選択した通信制御装置1から送信された指定情報に基づいて、1以上のアクセスポイント2を決定する。このように無線通信システムSが構成されていることで、通信端末3の処理の負荷が小さくなるので、通信端末3の消費電力を削減することができる。
【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】
[無線通信システムSによる効果]
以上説明したように、無線通信システムSにおいては、通信端末3の状態の変化が検出された場合に、通信端末3が、複数のアクセスポイント2のうち、CSI測定をする対象とする1以上のアクセスポイント2を決定し、決定した1以上のアクセスポイント2から送信されたCSI-RSに基づいて測定されたチャネル状態を示す状態情報を通信制御装置1に送信する。通信端末3がこのように動作することで、通信端末3が使用しないアクセスポイント2から送信されるCSI-RSの測定結果ではなく、通信端末3が使用するアクセスポイント2から送信されるCSI-RSの測定結果に基づいて、プリコーディング行列、ランク、変調方式又は符号化率等の通信パラメータが決定される。その結果、通信端末3の通信品質が向上する。
【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