(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】P2024137789
(43)【公開日】2024-10-07
(54)【発明の名称】セルフリー通信システムの処理装置、当該処理装置が実行する方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H04W 28/18 20090101AFI20240927BHJP
H04W 24/10 20090101ALI20240927BHJP
【FI】
H04W28/18 110
H04W24/10
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024037396
(22)【出願日】2024-03-11
(31)【優先権主張番号】18/124,801
(32)【優先日】2023-03-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】599108264
【氏名又は名称】株式会社KDDI総合研究所
(71)【出願人】
【識別番号】507325736
【氏名又は名称】ユニバーシティ・オブ・サザン・カリフォルニア
【氏名又は名称原語表記】UNIVERSITY OF SOUTHERN CALIFORNIA
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 雅秋
(72)【発明者】
【氏名】菅野 一生
(72)【発明者】
【氏名】山崎 浩輔
(72)【発明者】
【氏名】モリッシュ, アンドレアス
【テーマコード(参考)】
5K067
【Fターム(参考)】
5K067EE02
5K067EE10
5K067EE16
5K067EE24
(57)【要約】
【課題】WDによるチャネル状態情報のフィードバックを適切にする。
【解決手段】複数のアクセスポイント(AP)を備えたセルフリー通信システムの処理装置が実行する方法は、前記複数のAPの内の、無線デバイスに関連付けられたクラスタに含まれる1つ以上のAPの内のマスタAPを介して、前記無線デバイスがチャネル状態を測定する測定対象APを前記無線デバイスが判定するための測定情報を前記無線デバイスに送信することと、前記測定情報の応答として、前記マスタAPを介して、前記測定対象APとの前記チャネル状態を示すチャネル状態情報を受信することと、を含む。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のアクセスポイント(AP)を備えたセルフリー通信システムの処理装置が実行する方法であって、
前記複数のAPの内の、無線デバイスに関連付けられたクラスタに含まれる1つ以上のAPの内のマスタAPを介して、前記無線デバイスがチャネル状態を測定する測定対象APを前記無線デバイスが判定するための測定情報を前記無線デバイスに送信することと、
前記測定情報の応答として、前記マスタAPを介して、前記測定対象APとの前記チャネル状態を示すチャネル状態情報を受信することと、
を含む、方法。
【請求項2】
請求項1に記載の方法であって、
前記測定情報は、前記測定対象APの識別子を含む、方法。
【請求項3】
請求項2に記載の方法であって、
前記測定対象APは、前記クラスタに含まれる前記1つ以上のAPを含む、方法。
【請求項4】
請求項2に記載の方法であって、
前記測定対象APは、前記クラスタに含まれる前記1つ以上のAPとの距離が所定値より小さく、かつ、前記クラスタに含まれていない1つ以上の近隣APを含む、方法。
【請求項5】
請求項4に記載の方法であって、
前記測定対象APは、前記1つ以上の近隣APの内の前記無線デバイスとの距離が時間の経過と共に短くなっているAPを含む、方法。
【請求項6】
請求項4に記載の方法であって、
前記測定対象APは、前記1つ以上の近隣APの内の、前記無線デバイスの前記クラスタに新たに追加できるAPを含む、方法。
【請求項7】
請求項1に記載の方法であって、
前記測定情報は、前記無線デバイスが前記測定対象APを選択するための選択条件を含む、方法。
【請求項8】
請求項7に記載の方法であって、
前記選択条件は、前記無線デバイスが前記チャネル状態を測定する前記APの数に関する条件を含む、方法。
【請求項9】
請求項7に記載の方法であって、
前記選択条件は、前記無線デバイスが受信する信号強度又は信号品質に関する条件を含む、方法。
【請求項10】
請求項7に記載の方法であって、
前記選択条件は、前記無線デバイスが受信する信号強度又は信号品質の時間変化に関する条件を含む、方法。
【請求項11】
1つ以上のプロセッサと、
プログラムを格納するメモリデバイスと、
を備えたセルフリー通信システムの処理装置であって、
前記プログラムは、前記1つ以上のプロセッサによって実行されると、前記処理装置に請求項1から10のいずれか1項に記載の方法を実行させる、処理装置。
【請求項12】
セルフリー通信システムの処理装置の1つ以上のプロセッサによって実行されると、前記処理装置に、請求項1から10のいずれか1項に記載の方法を実行させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、セルフリー通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
セルラ通信システムは、サービス提供エリアを複数のセルに分割し、各セルに基地局を配置することでサービス提供を行う。セルラ通信システムにおいて、ユーザ装置(UE)とも呼ばれる無線デバイス(WD)は、当該WDが在圏するセルの基地局と通信する。セルラ通信システムでは、基地局からの電波の電力減衰や近隣セルからの干渉によって、セルの境界領域における通信品質が劣化し易くなる。
【0003】
このため、非特許文献1は、セルフリー通信システムを開示している。セルフリー通信システムでも、セルラ通信システムと同様に、複数のアクセスポイント(AP)が様々な地理的位置に配置される。複数のAPは、伝送路を介して中央処理装置(CPU)に接続される。セルフリー通信システムにおいて、例えば、CPUは、WDが無線で通信する1つ以上のAPを複数のAPから選択する。WDは、CPUが選択した1つ以上のAPと無線信号の送受信を行うことで、当該1つ以上のAPを介してCPUと通信する。
【0004】
セルフリー通信システムにおいては、従来の"セル"の概念はなく、WDと通信する1つ以上のAPは、CPUによってWD毎に動的に制御される。この、WDと通信する1つ以上のAPの集合は、当該WDの"クラスタ"又は当該WDに関連付けられた"クラスタ"とも呼ばれる。
【0005】
非特許文献2は、WDがセルフリー通信システムに初期アクセスした際に行われる、当該WDのクラスタを形成するためのクラスタ形成処理を開示している。さらに、非特許文献2は、CPUにおける処理負荷を低減するために、1つのAPが通信するWDの数に上限を設定することも開示している。言い換えると、非特許文献2は、1つのAPが属することができるクラスタ数の上限を設定することを開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】H.Q.Ngo,A.Ashikhmin,H.Yang,E.G.Larsson and T.L.Marzetta,"Cell-free massive MIMO versus small cells",in IEEE Trans.Wireless Commun.,vol.16,no.3,pp.1834-1850,March 2017
【非特許文献2】E.Bjоrnson and L.Sanguinetti,"Scalable cell-free massive MIMO systems",in IEEE Trans.Commun.,vol.68,no.7,pp.4247-4261,July 2020
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
CPUが各WDのクラスタを動的に制御するために、WDは、各APとのチャネル状態を測定し、測定したチャネル状態を示すチャネル状態情報をCPUにフィードバックする必要がある。しかしながら、WDが、無線信号を受信可能な総てのAPとのチャネル状態をCPUにフィードバックする構成では、CPU及びWDの処理負荷が増大する。一方、WDによってチャネル状態がフィードバックされるAPの数が不十分であると、当該WDのクラスタを適切に構成できなくなる。
【0008】
本開示は、WDによるチャネル状態情報のフィードバックを適切にする技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の一態様によると、複数のアクセスポイント(AP)を備えたセルフリー通信システムの処理装置が実行する方法は、前記複数のAPの内の、無線デバイスに関連付けられたクラスタに含まれる1つ以上のAPの内のマスタAPを介して、前記無線デバイスがチャネル状態を測定する測定対象APを前記無線デバイスが判定するための測定情報を前記無線デバイスに送信することと、前記測定情報の応答として、前記マスタAPを介して、前記測定対象APとの前記チャネル状態を示すチャネル状態情報を受信することと、を含む。
【発明の効果】
【0010】
本開示によると、WDによるチャネル状態情報のフィードバックを適切にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】実施形態の説明に使用するセルフリー通信システムの構成図。
【
図3】実施形態による処理装置のハードウェア構成図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【0013】
図1は、実施形態の説明に使用するセルフリー通信システムの構成図である。
図1において、セルフリー通信システムは、複数のAP1-1~1-10を有する。以下の説明において、AP1-1~AP1-10を区別する必要がない場合にはAP1と表記する。
図1では、AP1の数を10としているが例示であり、セルフリー通信システム内のAP1の数は10に限定されない。各AP1は、CPU3と、有線及び/又は無線の通信リンクにより接続される。さらに、CPU3は、図示しないコアネットワークに接続される。なお、
図1では、図の簡略化のため、各AP1と、CPU3とを接続する通信リンクについては省略している。また、
図1では、1つのCPU3のみを示しているが、セルフリー通信システムには、複数のCPU3が配置され得る。セルフリー通信システムにおいて、1つのAP1は、1つ又は複数のCPU3に接続され得る。
【0014】
また、
図1には、2つのWD2-1及びWD2-2が示されている。以下の説明において、WD2-1及びWD2-2を区別する必要がない場合にはWD2と表記する。
図1の実線の円内のAP1-1~1-3及び1-5は、WD2-1のクラスタ4-1である。また、
図1の点線の円内のAP1-5、1-7及び1-10は、WD2-2のクラスタ4-2である。したがって、WD2-1は、クラスタ4-1に含まれるAP1-1~1-3及び1-5と無線で通信することで、AP1-1~1-3及び1-5を介してCPU3と通信する。同様に、WD2-2は、クラスタ4-2に含まれるAP1-5、1-7及び1-10と無線で通信することで、AP1-5、1-7及び1-10を介してCPU3と通信する。
【0015】
各WD2のクラスタには、1つのマスタAPがCPU3によって設定される。
図1において、WD2-1のクラスタ4-1のマスタAPは、AP1-1である。同様に、WD2-2のクラスタ4-2内の3つのAP1の内の1つはマスタAPとしてCPU3によって選択される。なお、
図1では、2つのWD2のみを示しているが例示であり、セルフリー通信システムによってサービス提供を受けるWD2の数は2に限定されない。
【0016】
以下、
図2を用いて、本実施形態による通信シーケンスを説明する。なお、
図2の開始時点において、WD2-1は、アイドル状態であるものとする。WD2-1は、まず、セルフリー通信システムの複数のAP1から1つのAP1を選択し、S1において、選択したAP1に初期アクセス信号を送信する。
図2では、AP1-1が選択されたものとしている。例えば、WD2-1は、各AP1が送信している参照信号を測定し、受信する参照信号の品質が最も良いAP1に対して初期アクセスを行う。初期アクセス信号は、例えば、3GPP(登録商標)で規定されているランダムアクセス信号であり得る。初期アクセス信号を受信したAP1-1は、S2で、CPU3に初期アクセス信号を送信する。
【0017】
その後、WD2-1とCPU3は、S3において、AP1-1を介して初期情報を交換する。初期情報は、CPU3がWD2-1のクラスタを構成するために必要な情報を含む。例えば、初期情報は、WD2-1が各AP1から受信する参照信号に基づき測定した各AP1とのチャネル状態を示すチャネル状態情報を含む。CPU3は、S4において、初期情報に基づきWD2-1に関連付けられたクラスタ4-1(
図1)を形成する。つまり、CPU3は、S4において、WD2-1と通信するために使用するAP1を選択する。なお、この際、CPU3は、クラスタ4-1内のAP1からWD2-1のマスタAPを決定する。本例では、初期アクセスの際のクラスタ形成において、CPU3は、WD2が初期アクセスを行ったAP1をマスタAPに選択するものとする。したがって、本例では、AP1-1がWD2-1のマスタAPに選択される。
図2には示していないが、CPU3は、クラスタ4-1内のAP1を介してWD2-1と通信する。
【0018】
CPU3は、S5において、WD2-1がチャネル状態を測定すべきAP1(以下、測定対象AP1と表記する。)をWD2-1が判定するための測定情報を、WD2-1のマスタAP(AP1-1)に送信する。マスタAP(AP1-1)は、S6で、測定情報をWD2-1に通知する。
【0019】
WD2-1は、測定情報に従い測定対象AP1とのチャネル状態を測定し、S7で、測定結果をマスタAP(AP1-1)に送信する。測定結果は、測定対象AP1との間のチャネル状態を示すチャネル状態情報を含む。マスタAPであるAP1-1は、S8で、測定結果をCPU3に送信する。CPU3は、測定結果に基づき、例えば、WD2-1と送受信するデータのスケジューリングを行い得る。また、CPU3は、測定結果に基づきWD2-1のクラスタの変更が必要か否かを判定し、必要な場合にはWD2-1のクラスタを変更し得る。
【0020】
なお、WD2-1のマスタAPは、WD2-1のクラスタを変更する際に変更され得る。或いは、WD2-1のマスタAPは、当該マスタAPがWD2-1のクラスタから外れる際に変更され得る。CPU3は、S5~S8の処理をWD2-1がアイドル状態となるまで繰り返し行う。
【0021】
以下、測定対象AP1について説明する。まず、CPU3は、WD2-1の現在のクラスタ4-1に含まれるAP1のみを測定対象AP1とすることができる。
【0022】
また、CPU3は、WD2-1の現在のクラスタ4-1に含まれるAP1に加えて、或いは、代えて、近隣AP1を測定対象AP1とすることができる。近隣AP1は、クラスタ4-1には含まれていないAP1の内の所定条件を満たすAP1である。所定条件は、クラスタ4-1に含まれるAP1との距離が所定値以内のAP1とすることができる。例えば、
図1の例では、クラスタ4-1に含まれるAP1-1~1-3及び1-5に加えて、或いは、代えて、クラスタ4-1には含まれないが、AP1-1~1-3及び1-5のいずれかとの距離が所定値以内であるAP1-4及びAP1-6~AP1-8を近隣AP1として測定対象AP1に含めることができる。近隣AP1を測定対象AP1とすることで、CPU3は、WD2-1の移動に応じて適切にクラスタを制御することができる。
【0023】
CPU3は、近隣AP1の総てを測定対象AP1に含めることができる。或いは、CPU3は、近隣AP1の内の測定対象AP1に含めるAP1を絞りこむことができる。例えば、WD2-1が
図1の矢印の方向に移動している場合、CPU3は、近隣AP1であるAP1-4及びAP1-6~AP1-8の内、WD2-1との距離が時間と共に短くなるAP1-7及びAP1-8のみを測定対象AP1に含めることができる。WD2-1の移動方向を考慮して測定対象AP1に含める近隣AP1を絞りこむことで、WD2及びCPU3の処理負荷を抑えつつ、適切にクラスタを制御するためのチャネル状態情報をCPU3は取得することができる。なお、CPU3は、WD2-1の位置の変化をWD2-1から受信し得る。また、CPU3は、WD2-1のクラスタ4-1に含まれるAP1がWD2-1から受信した無線信号の強度を当該AP1から繰り返し取得することで、WD2-1の位置の変化を判定し得る。
【0024】
さらに、CPU3は、接続可能なWD2の数がAP1に設定されている場合、接続可能なWD2の数に空きがある近隣AP1のみを測定対象AP1に含める構成とすることができる。例えば、AP1-7が、WD2-2に加えて図示しないWD2のクラスタにも選択されており、これにより、AP1-7が接続できるWD2の数がAP1-7に設定された上限に達しているものとする。この場合、CPU3は、AP1-7以外の近隣AP1を測定対象AP1に含めることになる。また、WD2―1の移動方向を考慮する場合、CPU3は、AP1-8のみを測定対象AP1に含めることになる。なお、CPU3は、測定対象AP1の識別子を測定情報に含める。
【0025】
また、測定情報は、測定対象AP1を直接的に示すものに限定されず、WD2が測定対象AP1を選択するための選択条件を指定する構成とすることができる。例えば、CPU3は、チャネル状態情報を報告するAP1の数Nを選択条件として含む測定情報を送信することができる。この場合、WD2-1は、受信する信号品質の良い上位N個のチャネル状態情報を、そのAP1の識別子と共にCPU3に報告する。なお、信号品質は、各AP1が送信する参照信号に基づき判定される。或いは、WD2-1は、受信する信号強度の強い上位N個のチャネル状態情報を、AP1の識別子と共にCPU3に報告する。
【0026】
また、CPU3は、閾値を選択条件として含む測定情報を送信することができる。この場合、WD2-1は、受信する信号品質の最も良いAP1のチャネル状態と、信号品質の最も良いAP1に対する信号品質の劣化度が通知された閾値以内であるAP1のチャネル状態を、AP1の識別子と共にCPU3に報告する。或いは、WD2-1は、受信する信号強度の最も強いAP1のチャネル状態と、信号強度の最も強いAP1に対する信号強度の減少度が通知された閾値以内であるAP1のチャネル状態を、AP1の識別子と共にCPU3に報告する。
【0027】
また、CPU3は、受信する信号強度が時間経過と共に強くなっているAP1や、信号品質が時間経過と共に高くなっているAP1のチャネル状態を報告するとの選択条件を含む測定情報を送信することができる。例えば、CPU3は、前回のチャネル状態の測定時より信号強度又は信号品質が所定値だけ強く又は高くなっているAP1のチャネル状態を報告する様にWD2-1に指定することができる。受信する信号強度又は信号品質が時間経過と共に強く又は高くなっているAP1のチャネル状態を取得することで、CPU3は、WD2-1のクラスタ4-1に追加すべきAP1を適切に判定することができる。
【0028】
また、CPU3は、受信する信号強度が時間経過と共に弱くなっているAP1や、信号品質が時間経過と共に低くなっているAP1のチャネル状態を報告するとの選択条件を含む測定情報を送信することができる。例えば、CPU3は、前回のチャネル状態の測定時より信号強度又は信号品質が所定値より弱く又は低くなっているAP1のチャネル状態を報告する様にWD2-1に指定することができる。受信する信号強度又は信号品質が時間経過と共に弱く又は低くなっているAP1のチャネル状態を取得することで、CPU3は、WD2-1のクラスタ4-1から除外すべきAP1を適切に判定することができる。
【0029】
なお、CPU3は、測定情報のWD2-1への送信(
図2のS5)を繰り返し行うが、測定情報の内容は、各送信において異ならせることができる。例えば、現在のクラスタ4-1に含まれるAP1のみを測定対象AP1とする測定情報を送信した後、次の測定情報では、近隣AP1も測定対象AP1に含めた測定情報を送信することができる。さらに、次の測定情報は、測定対象AP1を識別子で直接的に示す測定情報ではなく、選択条件を示す測定情報を送信することができる。つまり、CPU3は、各回の測定情報の送信において、チャネル状態を取得するAP1を異なる様に指定し得る。
【0030】
この様に、チャネル状態を取得するAP1を判定するための測定情報をCPU3がWD2に送信することで、CPU3は、必要なAP1とのチャネル状態のみを取得することができ、CPU3の処理負荷を低減させることができる。また、WD2も常に総てのAP1とのチャネル状態を測定して報告する必要がなくなるため、WD2の処理負荷も低減させることができる。
【0031】
図3は、本実施形態による処理装置5の構成図である。処理装置5は、例えば、CPU3に実装され得る。処理装置5は、1つ以上のプロセッサ50と、コンピュータプログラムを格納する非一時的な1つ以上のメモリデバイス51と、を有する。1つ以上のメモリデバイス51は、コンピュータ可読記憶媒体である。コンピュータプログラムは、1つ以上のプロセッサ50で実行されると、1つ以上のプロセッサ50に
図2で述べたCPU3における処理を実行させる命令を含む。
【0032】
また、処理装置5は、データベース部52を備えている。データベース部52は、セルフリー通信システムの各AP1の配置位置を示すデータベースである。また、各AP1に通信可能なWD1の数の上限値が設定されている場合、データベース部52は、各AP1の上限値も格納している。なお、処理装置5がデータベース部52を有する構成に本開示は限定されない。例えば、データベース部52は、処理装置5がネットワークを介してアクセス可能な外部装置に設けられ得る。
【0033】
図4は、1つ以上のプロセッサ50が、1つ以上のメモリデバイス51に格納されたコンピュータプログラムを実行することで処理装置5に実現される機能ブロックを示している。
図4に示す様に、1つ以上のプロセッサ50は、測定情報生成部55及び処理部56として機能する。
【0034】
測定情報生成部55は、
図2のS5で送信する測定情報を生成する。上述した様に、測定情報は、測定対象AP1を識別する識別子を含み得る。また、上述した様に、測定情報は、測定対象AP1をWD1が選択するための選択条件を含み得る。処理部56は、測定情報の応答としてWD2から測定結果を取得すると、測定結果に含まれるAP1とのチャネル状態情報に基づきクラスタの変更や、WD1とのデータ送信のスケジューリング等を行う。
【0035】
さらに、本開示によると1つ以上のプロセッサで実行可能なプログラムが提供される。当該プログラムは、装置の1つ以上のプロセッサで実行されると、当該装置を、例えば、処理装置5として機能させる命令を含む。さらに、本開示によると、上記プログラムを格納した、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が提供される。さらに、本開示によると、
図2で説明した内容に従い、処理装置5で実行される方法が提供される。さらに、本開示によると、当該方法を1つ以上のプロセッサを有する装置に実行させるためのプログラムや、当該プログラムを格納した、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が提供される。
【0036】
発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。
【0037】
以上の構成により、WDによるチャネル状態情報のフィードバックを適切にすることができる。したがって、国連が主導する持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。
【符号の説明】
【0038】
55:測定情報生成部、56:処理部