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特表2024-542066非地上系ネットワークにおける共通タイミングアドバンスの決定
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-13
(54)【発明の名称】非地上系ネットワークにおける共通タイミングアドバンスの決定
(51)【国際特許分類】
H04W 56/00 20090101AFI20241106BHJP
H04W 84/06 20090101ALI20241106BHJP
H04W 48/08 20090101ALI20241106BHJP
H04W 16/26 20090101ALI20241106BHJP
【ＦＩ】
H04W56/00 130
H04W84/06
H04W48/08
H04W16/26
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024525996
(86)(22)【出願日】2022-10-24
(85)【翻訳文提出日】2024-05-01
(86)【国際出願番号】 EP2022079539
(87)【国際公開番号】W WO2023078709
(87)【国際公開日】2023-05-11
(31)【優先権主張番号】21206801.9
(32)【優先日】2021-11-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．３ＧＰＰ
２．ＰＹＴＨＯＮ
(71)【出願人】
【識別番号】514136668
【氏名又は名称】パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｎａｓｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】クレナー ピーター
(72)【発明者】
【氏名】西尾 昭彦
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 秀俊
【テーマコード（参考）】
5K067
【Ｆターム（参考）】
5K067AA42
5K067EE02
5K067EE07
5K067EE10
(57)【要約】
本開示は、ネットワークノードおよびユーザデバイス、ならびに、非地上系ネットワークの共通タイミングアドバンス成分を決定するためにネットワークノード、ユーザデバイス、または集積回路において実行するための方法、に関する。特に、有効区間について、近似誤差を最小化するように、ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似する多項式の係数が決定され、近似誤差は、基準時間インスタンスに対する有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される。係数は、ネットワークノードからユーザデバイスに提供され、タイミングアドバンスを近似するために使用される。
【選択図】図８
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ネットワークノードであって、処理回路であって、動作中に、
有効区間において、近似誤差を最小化するように、前記ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似する多項式の係数を決定し、
前記近似誤差が、基準時間インスタンスに対する前記有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される、
処理回路と、
動作中に、前記係数を送信する送受信機と、
を備える、ネットワークノード。
【請求項2】
前記多項式ｐ（ｔ）が、以下の形式を有し、【数23】
請求項１に記載のネットワークノード。
【請求項3】
前記処理回路が、動作中に、前記近似誤差の符号が前記複数の時間インスタンスにおいて交互に変化することを強制することにより、前記多項式の前記係数を決定する、請求項１または請求項２に記載のネットワークノード。
【請求項4】
前記処理回路が、動作中に、以下を解くことによって前記多項式の前記係数を決定し、【数24】
前記複数の時間インスタンスにおける前記時間インスタンスｔｉの数が、前記多項式の次数よりも大きい、
請求項３に記載のネットワークノード。
【請求項5】
前記解くことから得られる前記係数が、Ｒｅｍｅｚアルゴリズムに従って１回以上の反復を適用することにより修正される、請求項４に記載のネットワークノード。
【請求項6】
前記送受信機が、動作中に、前記基準時間インスタンスの指示を送信する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のネットワークノード。
【請求項7】
前記送受信機が、動作中に、前記係数、および／または、前記基準時間インスタンスの指示、および／または、前記有効区間の指示を、システム情報の中で送信する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のネットワークノード。
【請求項8】
前記処理回路が、動作中に、前記システム情報の前記送信のタイミングに基づいて、および／または
－ 前記システム情報が送信されるシステム情報ウィンドウの開始点、
－ 前記システム情報が送信されるフレームのシステムフレーム番号の開始点、
－ 前記システム情報が送信されるフレームの開始点、
－ システム情報のタイミングと、基準時間インスタンスに対する事前定義されたオフセット、
のうちの少なくとも１つに基づいて、
前記基準時間インスタンスを決定する、
請求項７に記載のネットワークノード。
【請求項9】
前記有効区間が、システム情報期間に対応し、前記システム情報期間が、前記係数が決定されて前記システム情報内で送信される期間である、
請求項７または請求項８に記載のネットワークノード。
【請求項10】
前記係数を決定した後、前記決定された係数と前記基準時間インスタンスの前記指示とを含むシステム情報の複数の繰り返しが、前記有効区間中に送信される、請求項７または請求項８に記載のネットワークノード。
【請求項11】
前記有効区間が、システム情報期間よりも長く、前記システム情報期間が、前記係数が決定されて前記基準時間インスタンスの前記指示とともに前記システム情報内で送信される期間である、
請求項７または請求項８に記載のネットワークノード。
【請求項12】
前記システム情報が、第１の有効区間について決定された係数と、前記第１の有効区間とは異なる長さおよび／または基準時間インスタンスを有する第２の有効区間について決定された係数とを含む。請求項７または請求項８に記載のネットワークノード。
【請求項13】
ユーザデバイスであって、動作中に、ネットワークノードから多項式の係数を受信する送受信機と、
処理回路であって、動作中に、
前記多項式に基づいて、衛星を介して前記ネットワークノードにデータを送信するための、有効区間に対するタイミングアドバンスを決定し、前記多項式が、近似誤差を最小化するように、前記ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似し、前記近似誤差が、基準時間インスタンスに対する前記有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される、
処理回路と、
を備え、
前記送受信機が、動作中に、前記決定されたタイミングアドバンスを使用して前記データを送信する、
ユーザデバイス。
【請求項14】
前記送受信機が、動作中に、前記基準時間インスタンスの指示を受信する、請求項１３に記載のユーザデバイス。
【請求項15】
前記送受信機が、動作中に、前記係数、および／または、前記基準時間インスタンスの指示、および／または、前記有効区間の指示を、システム情報内で受信する、請求項１３に記載のユーザデバイス。
【請求項16】
前記処理回路が、動作中に、前記システム情報の送信のタイミングに基づいて前記基準時間インスタンスを決定する、請求項１３に記載のユーザデバイス。
【請求項17】
前記処理回路が、動作中に、－ 前記システム情報が送信されるシステム情報ウィンドウの開始点、
－ 前記システム情報が送信されるフレームのシステムフレーム番号の開始点、
－ 前記システム情報が送信されるフレームの開始点、
－ システム情報のタイミングと、前記基準時間インスタンスに対する事前定義されたオフセット、
のうちの少なくとも１つに基づいて、前記基準時間インスタンスを決定する、
請求項１６に記載のユーザデバイス。
【請求項18】
前記有効区間が、前記システム情報期間に対応し、前記システム情報期間が、前記係数が決定されて前記システム情報内で送信される期間である、
請求項１３から請求項１７のいずれか１項に記載のユーザデバイス。
【請求項19】
前記処理回路が、動作中に、前記ユーザデバイスが接続状態にある場合、前記送受信機を制御して、前記有効区間に対応する期間を有するシステム情報を受信し、
前記ユーザデバイスがアイドルモードにある場合、前記送受信機を制御して、前記有効区間中に送信されるシステム情報の複数の繰り返しのうちの１つにおいて、前記基準時間インスタンスの指示とともにシステム情報を受信する、
請求項１３から請求項１７のいずれか１項に記載のユーザデバイス。
【請求項20】
前記有効区間が、前記システム情報期間よりも長く、前記システム情報期間が、前記係数が更新され、前記基準時間インスタンスの指示とともに前記システム情報内で送信される期間である、
請求項１３から請求項１７のいずれか１項に記載のユーザデバイス。
【請求項21】
前記システム情報が、第１の有効区間に対して決定された係数と、前記第１の有効区間とは異なる長さおよび／または前記基準時間インスタンスを有する第２の有効区間に対して決定された係数とを含み、前記処理回路が、動作中に、前記第１の有効区間および／または前記第２の有効区間が満了するまでの時間に基づいて、前記第１の有効区間に対して決定された係数を適用するか、前記第２の有効区間に対して決定された係数を適用するかを決定する、
請求項１３から請求項２０のいずれか１項に記載のユーザデバイス。
【請求項22】
前記基準時刻が、前記システム情報の受信時刻と、前記衛星と前記ユーザデバイスとの間のサービスリンク遅延とに基づいて決定される、請求項１３から請求項２１のいずれか１項に記載のユーザデバイス。
【請求項23】
ネットワークノードによって実行される方法であって、有効区間について、近似誤差を最小化するように、ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似する多項式の係数を決定するステップであって、
前記近似誤差が、基準時間インスタンスに対する前記有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される、決定するステップと、
前記係数を送信するステップと、
を含む、方法。
【請求項24】
ユーザデバイスによって実行される方法であって、ネットワークノードから多項式の係数を受信するステップと、
前記多項式に基づいて、衛星を介して前記ネットワークノードにデータを送信するための、有効区間に対するタイミングアドバンスを決定するステップであって、前記多項式が、近似誤差を最小化するように、前記ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似し、前記近似誤差が、基準時間インスタンスに対する前記有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される、決定するステップと、
前記決定されたタイミングアドバンスを使用してデータを送信するステップと、
を含む、方法。
【請求項25】
ネットワークノードを制御するように構成された集積回路（ＩＣ）であって、動作中に、有効区間について、近似誤差を最小化するように、前記ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似する多項式の係数を決定し、
前記近似誤差が、基準時間インスタンスに対する前記有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定され、
前記ＩＣが、前記決定された係数が提供される出力をさらに備える、
集積回路（ＩＣ）。
【請求項26】
ユーザデバイスを制御するように構成された集積回路（ＩＣ）であって、動作中に、多項式に基づいて、衛星を介してネットワークノードにデータを送信するための、有効区間に対するタイミングアドバンスを決定し、前記多項式が、近似誤差を最小化するように、前記ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似し、前記近似誤差が、基準時間インスタンスに対する前記有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定され、
前記ＩＣが、送信のために前記決定されたタイミングアドバンスを使用して前記データが提供される出力をさらに備える、
集積回路（ＩＣ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非地上系ネットワークにおけるタイミングアドバンスの決定に関する。詳細には、本発明は、決定されたタイミングアドバンスを計算する、シグナリングする、および／または利用する装置および方法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ：3rd Generation Partnership Project）は、次世代携帯電話技術（第５世代（５Ｇ）とも呼ばれる）の技術仕様の策定を進めている。
【0003】
１つの目的は、少なくとも拡張モバイルブロードバンド（ｅＭＢＢ：enhanced mobile broadband）、超高信頼・低遅延通信（ＵＲＬＬＣ：ultra-reliable low-latency communications）、および大規模マシンタイプ通信（ｍＭＴＣ：massive machine type communication）を含む、あらゆる利用シナリオ、要件、および配備シナリオ（例えば非特許文献１の６節を参照）に対応する単一の技術的枠組みを提供することである。例えば、ｅＭＢＢの導入シナリオには、屋内ホットスポット、密集都市部、農村部、都市部のマクロ、および高速通信が含まれ、ＵＲＬＬＣの導入シナリオには、産業制御システム、モバイルヘルスケア（遠隔監視、遠隔診断、および遠隔治療）、車両のリアルタイム制御、広域監視、およびスマートグリッドの制御システムが含まれ、ｍＭＴＣの導入シナリオには、スマートウェアラブルおよびセンサーネットワークなど、タイムクリティカルでないデータ転送を行う多数のデバイスを使用するシナリオが含まれる。ｅＭＢＢとＵＲＬＬＣのサービスは、どちらも非常に広い帯域幅を必要とする点で類似しているが、ＵＲＬＬＣサービスが好ましくは超低遅延を必要とする点で異なっている。
【0004】
第２の目的は、前方互換性を達成することである。ロングタームエボリューション（ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａ）セルラーシステムとの後方互換性は必要ないため、まったく新しいシステム設計および／または新機能の導入が容易になる。
【0005】
５Ｇの特筆すべき特徴のひとつは、ユーザデバイスとネットワーク間の通信経路に衛星を含む非地上系ネットワーク（ＮＴＮ：non-terrestrial network）を導入することである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】3GPP TR 38.913 version 16.0.0
【非特許文献2】3GPP TS 38.300 v16.3.0
【非特許文献3】3GPP TS 38.211 v16.3.0
【非特許文献4】ITU-R M.20183
【非特許文献5】TS 23.501 v16.6.0
【非特許文献6】3GPP TR 38.811, Study on New Radio (NR) to support non-terrestrial networks, version 15.4.0
【非特許文献7】3GPP TR 38.821, Solutions for NR to support non-terrestrial networks, version 16.0.0
【非特許文献8】TR 38.321
【非特許文献9】TS 38.401
【非特許文献10】3GPP RP-201256, "WID: Solutions for NR to support non-terrestrial networks (NTN)"
【非特許文献11】3GPP TR 38.821,v.1.1.0
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
非限定的かつ例示的な一実施形態は、共通タイミングアドバンス（衛星とネットワークノード間のタイミングアドバンス成分）の効率的な計算を容易にする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
一実施形態において、本明細書に開示される技術は、ネットワークノードであって、動作中に、有効区間について、近似誤差を最小化するように、ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似する多項式の係数を決定する処理回路、を備えるネットワークノード、を提供する。近似誤差は、基準時間インスタンスに対する有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される。ネットワークノードは、動作中に上述の係数を送信する送受信機、をさらに備える。
【0009】
なお、一般的または特定の実施形態は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、記憶媒体、またはこれらの任意の選択的な組合せとして実施できることに留意されたい。
【0010】
開示されている実施形態のさらなる恩恵および利点は、本明細書および図面から明らかになるであろう。これらの恩恵および／または利点は、本明細書および図面の様々な実施形態および特徴によって個別に得ることができ、このような恩恵および／または利点の１つまたは複数を得るために、これらの特徴すべてを設ける必要はない。
【0011】
以下では、例示的な実施形態について、添付の図および図面を参照しながらより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】３ＧＰＰ ＮＲシステムの例示的なアーキテクチャを示す図である。
【図2】ＮＧ－ＲＡＮと５ＧＣとの間の機能の分離を示した概略図である。
【図3】ＲＲＣ接続確立／再設定手順のシーケンス図である。
【図4】拡張モバイルブロードバンド（ｅＭＢＢ）、大規模マシンタイプ通信（ｍＭＴＣ）、および超高信頼・低遅延通信（ＵＲＬＬＣ）の使用シナリオを示した概略図である。
【図5】非ローミングシナリオの例示的な５Ｇシステムアーキテクチャを示すブロック図である。
【図6】透過中継型衛星に基づく例示的なＮＧ ＲＡＮアーキテクチャを示す図である。
【図7】再生中継型衛星に基づく例示的なＮＧ ＲＡＮアーキテクチャを示す図である。
【図8】いくつかのＵＥが衛星によってサービス提供される例示的なシナリオを示す図である。
【図9A】一実施形態に従ってテイラー級数として得られる一級多項式による放物線関数の例示的な近似を示す図である。
【図10】ＵＥおよびネットワークノードの例示的かつ単純化された構造を示す図である。
【図11】ＮＴＮネットワークにおけるタイミングアドバンスを含むアップリンクおよびダウンリンクの例示的なタイミングを示す図である。
【図12】システムタイミングに基づいて基準時間インスタンスを決定することを示す概略図である。
【図13】ＮＴＮネットワークにおいてタイミングアドバンスを取得するためのユーザデバイスでの処理チェーンを例示したフロー図である。
【図14】共通ＴＡ近似係数を、繰り返して、かつこれらの共通ＴＡ近似係数を更新するよりも頻繁に送信する例を示す概略図である。
【図15】共通ＴＡ近似係数の更新と同じ頻度で共通ＴＡ近似係数を送信する例を示す概略図である。
【図16】共通ＴＡ近似係数を繰り返し送信することなく、これらの共通ＴＡ近似係数を更新するよりも頻繁に送信する例を示す概略図である。
【図17】共通ＴＡ決定が評価される例示的なシナリオケース１を示す図である。
【図18】共通ＴＡ決定が評価される例示的なシナリオケース２を示す図である。
【図19A】ケース１および線形近似多項式の近似誤差に関する結果を示す図である。
【図19B】ケース１および二次近似多項式の近似誤差に関する結果を示す図である。
【図19C】ケース２および線形近似多項式の近似誤差に関する結果を示す図である。
【図19D】ケース２および二次近似多項式の近似誤差に関する結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
＜５Ｇ ＮＲシステムのアーキテクチャおよびプロトコルスタック＞
３ＧＰＰは、最大１００ＧＨｚの周波数で動作する新しい無線アクセス技術（ＮＲ）の開発を含む第５世代セルラー技術（単に５Ｇと呼ばれる）の次のリリースに取り組んでいる。５Ｇ標準の最初のバージョンは、２０１７年の終わりに完了し、これにより、５Ｇ ＮＲ標準に準拠したスマートフォンの試験および商用展開に進むことができる。
３ＧＰＰは、最大１００ＧＨｚの周波数で動作する新しい無線アクセス技術（ＮＲ）の開発を含む第５世代セルラー技術（単に５Ｇと呼ばれる）の次のリリースに取り組んでいる。５Ｇ標準の最初のバージョンは、２０１７年の終わりに完了し、これにより、５Ｇ ＮＲ標準に準拠したスマートフォンの試験および商用展開に進むことができる。
【0014】
特に、全体的なシステムアーキテクチャは、ｇＮＢを備えるＮＧ－ＲＡＮ（次世代－無線アクセスネットワーク：Next Generation - Radio Access Network）を想定しており、ｇＮＢは、ＵＥに向かうＮＧ無線アクセスユーザプレーン（ＳＤＡＰ／ＰＤＣＰ／ＲＬＣ／ＭＡＣ／ＰＨＹ）プロトコルおよび制御プレーン（ＲＲＣ）プロトコルを終端させる。ｇＮＢは、Ｘｎインターフェースによって互いに相互接続されている。さらにｇＮＢは、次世代（ＮＧ）インターフェースによってＮＧＣ（次世代コア：Next Generation Core）に接続され、より具体的には、ＮＧ－ＣインターフェースによってＡＭＦ（アクセスおよびモビリティ管理機能：Access and Mobility Management Function）（例：ＡＭＦを実行する特定のコアエンティティ）に接続され、ＮＧ－ＵインターフェースによってＵＰＦ（ユーザプレーン機能：User Plane Function）（例：ＵＰＦを実行する特定のコアエンティティ）に接続される。図１はＮＧ－ＲＡＮのアーキテクチャを示している（非特許文献２の４節を参照）。
【0015】
ＮＲにおけるユーザプレーンプロトコルスタック（例えば非特許文献２の４．４．１節を参照）は、ＰＤＣＰ（パケットデータコンバージェンスプロトコル：Packet Data Convergence Protocol、非特許文献２の６．４節を参照）サブレイヤ、ＲＬＣ（無線リンク制御：Radio Link Control、非特許文献２の６．３節を参照）サブレイヤ、およびＭＡＣ（媒体アクセス制御：Medium Access Control、非特許文献２の６．２節を参照）サブレイヤを含み、これらのサブレイヤは、ネットワーク側ではｇＮＢにおいて終端する。これに加えて、ＰＤＣＰの上に、アクセス層（ＡＳ）の新しいサブレイヤ（ＳＤＡＰ：サービスデータアダプテーションプロトコル：Service Data Adaptation Protocol）が導入される（例えば非特許文献２の６．５節を参照）。ＮＲにおいても制御プレーンプロトコルスタックが定義されている（例えば非特許文献２の４．４．２節を参照）。レイヤ２の機能の概要は、非特許文献２の６節に記載されている。ＲＲＣ層の機能は、非特許文献２の７節に記載されている。
【0016】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層は、例えば、論理チャネルの多重化と、スケジューリングおよびスケジューリング関連機能（様々なヌメロロジーの処理を含む）を扱う。
【0017】
物理層（ＰＨＹ）は、例えば、符号化、ＰＨＹ ＨＡＲＱ処理、変調、マルチアンテナ処理、適切な物理的時間－周波数リソースへの信号のマッピングの責務を担う。さらに物理層（ＰＨＹ）は、物理チャネルへのトランスポートチャネルのマッピングを処理する。物理層（ＰＨＹ）は、トランスポートチャネルの形でＭＡＣ層にサービスを提供する。物理チャネルは、特定のトランスポートチャネルの送信に使用される時間周波数リソースのセットに対応し、各トランスポートチャネルが、対応する物理チャネルにマッピングされる。例えば、物理チャネルは、アップリンク用として、ＰＲＡＣＨ（物理ランダムアクセスチャネル：Physical Random Access Channel）、ＰＵＳＣＨ（物理アップリンク共有チャネル：Physical Uplink Shared Channel）、およびＰＵＣＣＨ（物理アップリンク制御チャネル：Physical Uplink Control Channel）があり、ダウンリンク用として、ＰＤＳＣＨ（物理ダウンリンク共有チャネル：Physical Downlink Shared Channel）、ＰＤＣＣＨ（物理ダウンリンク制御チャネル：Physical Downlink Control Channel）、およびＰＢＣＨ（物理ブロードキャストチャネル：Physical Broadcast Channel）がある。
【0018】
ＮＲのユースケース／配置シナリオには、拡張モバイルブロードバンド（ｅＭＢＢ）、超高信頼・低遅延通信（ＵＲＬＬＣ）、大規模マシンタイプ通信（ｍＭＴＣ）が含まれ、これらのサービスは、データレート、レイテンシ、およびカバレッジに関して多様な要件を有する。例えばｅＭＢＢは、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄによって提供される３倍のオーダーのピークデータレート（ダウンリンクが２０Ｇｂｐｓ、アップリンクが１０Ｇｂｐｓ）およびユーザ体感データレートをサポートすることが期待される。これに対してＵＲＬＬＣの場合、より厳しい要件として、極めて低いレイテンシ（ユーザプレーンのレイテンシはアップリンクおよびダウンリンクそれぞれで０．５ｍｓ）および高い信頼性（１ｍｓ内で１～１０－５）が課せられる。さらにｍＭＴＣでは、高い接続密度（都市環境では１ｋｍ２あたり１，０００，０００個のデバイス）、過酷な環境における広いカバレッジ、デバイスコストを下げるための極めて長寿命のバッテリ（１５年）が好ましくは要求されうる。
【0019】
したがって、あるユースケースに適したＯＦＤＭヌメロロジー（例：サブキャリア間隔、ＯＦＤＭシンボル持続時間、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）持続時間、スケジューリング間隔あたりのシンボル数）が、別のユースケースではうまく機能しないことがある。例えば、低レイテンシのサービスでは、ｍＭＴＣサービスよりも短いシンボル持続時間（したがってより大きいサブキャリア間隔）、および／または、スケジューリング間隔（ＴＴＩとも称される）あたりの少ないシンボル、が好ましくは要求されうる。さらには、チャネルの遅延スプレッドが大きい配置シナリオでは、遅延スプレッドが短いシナリオよりも長いサイクリックプレフィックス（ＣＰ）持続時間が好ましくは要求されうる。同程度のサイクリックプレフィックス（ＣＰ）オーバーヘッドを維持するため、遅延スプレッドに応じてサブキャリア間隔を最適化するべきである。ＮＲでは、サブキャリア間隔の２つ以上の値がサポートされうる。したがって現在のところ、１５ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、．．．のサブキャリア間隔が検討されている。シンボル持続時間Ｔｕとサブキャリア間隔Δｆは、式Δｆ＝１／Ｔｕにより、直接関係している。ＬＴＥシステムの場合と同様に、１個のＯＦＤＭ／ＳＣ－ＦＤＭＡシンボルの長さに対する１つのサブキャリアから構成される最小リソース単位を表すのに、用語「リソースエレメント」を使用することができる。
【0020】
新無線システム５Ｇ ＮＲでは、各ヌメロロジーおよびキャリアごとに、アップリンクおよびダウンリンクそれぞれにおいて、サブキャリアとＯＦＤＭシンボルのリソースグリッドが定義される。リソースグリッド内の各要素は、リソースエレメントと呼ばれ、周波数領域における周波数インデックスと時間領域におけるシンボル位置とに基づいて識別される（非特許文献３の例えば４節を参照）。例えば、ダウンリンクおよびアップリンクの送信は、持続時間１０ｍｓのフレームに編成され、各フレームは、それぞれ持続時間１ｍｓの１０個のサブフレームから構成される。５Ｇ ＮＲの実装では、サブフレームあたりの連続するＯＦＤＭシンボルの数は、サブキャリア間隔の設定に依存する。例えば、サブキャリア間隔が１５ｋＨｚの場合、１サブフレームは１４個のＯＦＤＭシンボルを有する（通常のサイクリックプレフィックスを想定したＬＴＥ準拠の実装に類似する）。一方、サブキャリア間隔が３０ｋＨｚの場合、サブフレームは２つのスロットを有し、各スロットが１４個のＯＦＤＭシンボルを含む。
【0021】
＜ＮＧ－ＲＡＮと５ＧＣの５Ｇ ＮＲ機能の分割＞
図２は、ＮＧ－ＲＡＮと５ＧＣとの間での機能の分割を示している。ＮＧ－ＲＡＮの論理ノードは、ｇＮＢまたはｎｇ－ｅＮＢである。５ＧＣの論理ノードは、ＡＭＦ、ＵＰＦ、およびＳＭＦである。
図２は、ＮＧ－ＲＡＮと５ＧＣとの間での機能の分割を示している。ＮＧ－ＲＡＮの論理ノードは、ｇＮＢまたはｎｇ－ｅＮＢである。５ＧＣの論理ノードは、ＡＭＦ、ＵＰＦ、およびＳＭＦである。
【0022】
ｇＮＢおよびｎｇ－ｅＮＢは、特に次の主要機能を処理する。
－ 無線ベアラ制御（Radio Bearer Control）、無線アドミッション制御（Radio Admission Control）、接続モビリティ制御（Connection Mobility Control）、アップリンクおよびダウンリンクの両方向におけるＵＥへの動的なリソース割当て（スケジューリング）など、無線リソース管理（Radio Resource Management）の機能
－ ＩＰヘッダ圧縮、暗号化、およびデータの完全性保護
－ ＵＥによって提供される情報からＡＭＦへのルーティングを決定できないときのＵＥのアタッチ時のＡＭＦの選択
－ ＵＰＦへのユーザプレーンデータのルーティング
－ ＡＭＦへの制御プレーン情報のルーティング
－ 接続の確立および解放
－ ページングメッセージのスケジューリングおよび送信
－ （ＡＭＦまたはＯＡＭから送られる）システムブロードキャスト情報のスケジューリングおよび送信
－ モビリティおよびスケジューリングのための測定および測定報告の設定
－ アップリンクにおけるトランスポートレベルのパケットマーキング
－ セッション管理
－ ネットワークスライシングのサポート
－ ＱｏＳフロー管理およびデータ無線ベアラへのマッピング
－ RRC_INACTIVE状態にあるＵＥのサポート
－ ＮＡＳメッセージの配信機能
－ 無線アクセスネットワークシェアリング
－ 二重接続
－ ＮＲとＥ－ＵＴＲＡ間の緊密なインターワーキング
－ 無線ベアラ制御（Radio Bearer Control）、無線アドミッション制御（Radio Admission Control）、接続モビリティ制御（Connection Mobility Control）、アップリンクおよびダウンリンクの両方向におけるＵＥへの動的なリソース割当て（スケジューリング）など、無線リソース管理（Radio Resource Management）の機能
－ ＩＰヘッダ圧縮、暗号化、およびデータの完全性保護
－ ＵＥによって提供される情報からＡＭＦへのルーティングを決定できないときのＵＥのアタッチ時のＡＭＦの選択
－ ＵＰＦへのユーザプレーンデータのルーティング
－ ＡＭＦへの制御プレーン情報のルーティング
－ 接続の確立および解放
－ ページングメッセージのスケジューリングおよび送信
－ （ＡＭＦまたはＯＡＭから送られる）システムブロードキャスト情報のスケジューリングおよび送信
－ モビリティおよびスケジューリングのための測定および測定報告の設定
－ アップリンクにおけるトランスポートレベルのパケットマーキング
－ セッション管理
－ ネットワークスライシングのサポート
－ ＱｏＳフロー管理およびデータ無線ベアラへのマッピング
－ RRC_INACTIVE状態にあるＵＥのサポート
－ ＮＡＳメッセージの配信機能
－ 無線アクセスネットワークシェアリング
－ 二重接続
－ ＮＲとＥ－ＵＴＲＡ間の緊密なインターワーキング
【0023】
アクセスおよびモビリティ管理機能（ＡＭＦ）は、次の主要機能を処理する。
－ 非アクセス層（ＮＡＳ：Non-Access Stratum）シグナリングの終端
－ ＮＡＳシグナリングのセキュリティ
－ アクセス層（ＡＳ：Access Stratum）のセキュリティ制御
－ ３ＧＰＰアクセスネットワーク間のモビリティのためのコアネットワーク（ＣＮ：Core Network）ノード間シグナリング
－ アイドルモードＵＥの到達可能性（ページング再送の制御および実行を含む）
－ レジストレーションエリア（Registration Area）管理
－ システム内モビリティおよびシステム間モビリティのサポート
－ アクセス認証
－ ローミング権のチェックを含むアクセス認証
－ モビリティ管理制御（サプスクリプションおよびポリシー）
－ ネットワークスライシングのサポート
－ セッション管理機能（ＳＭＦ：Session Management Function）の選択
－ 非アクセス層（ＮＡＳ：Non-Access Stratum）シグナリングの終端
－ ＮＡＳシグナリングのセキュリティ
－ アクセス層（ＡＳ：Access Stratum）のセキュリティ制御
－ ３ＧＰＰアクセスネットワーク間のモビリティのためのコアネットワーク（ＣＮ：Core Network）ノード間シグナリング
－ アイドルモードＵＥの到達可能性（ページング再送の制御および実行を含む）
－ レジストレーションエリア（Registration Area）管理
－ システム内モビリティおよびシステム間モビリティのサポート
－ アクセス認証
－ ローミング権のチェックを含むアクセス認証
－ モビリティ管理制御（サプスクリプションおよびポリシー）
－ ネットワークスライシングのサポート
－ セッション管理機能（ＳＭＦ：Session Management Function）の選択
【0024】
さらに、ユーザプレーン機能（ＵＰＦ：User Plane Function）は、次の主要機能を処理する。
－ ＲＡＴ内／ＲＡＴ間モビリティのためのアンカーポイント（適用可能時）
－ データネットワークとの相互接続の外部ＰＤＵセッションポイント
－ パケットのルーティングおよび転送
－ パケット検査およびポリシー規則施行のユーザプレーン部分
－ トラフィック使用報告
－ データネットワークへのトラフィックフローのルーティングをサポートするためのアップリンク分類器
－ マルチホームＰＤＵセッションをサポートするためのブランチングポイント
－ ユーザプレーンのＱｏＳ処理（例：パケットフィルタリング、ゲーティング、ＵＬ／ＤＬレート強制）
－ アップリンクトラフィックの検証（ＳＤＦからＱｏＳフローへのマッピング）
－ ダウンリンクパケットのバッファリングおよびダウンリンクデータ通知のトリガーリング
－ ＲＡＴ内／ＲＡＴ間モビリティのためのアンカーポイント（適用可能時）
－ データネットワークとの相互接続の外部ＰＤＵセッションポイント
－ パケットのルーティングおよび転送
－ パケット検査およびポリシー規則施行のユーザプレーン部分
－ トラフィック使用報告
－ データネットワークへのトラフィックフローのルーティングをサポートするためのアップリンク分類器
－ マルチホームＰＤＵセッションをサポートするためのブランチングポイント
－ ユーザプレーンのＱｏＳ処理（例：パケットフィルタリング、ゲーティング、ＵＬ／ＤＬレート強制）
－ アップリンクトラフィックの検証（ＳＤＦからＱｏＳフローへのマッピング）
－ ダウンリンクパケットのバッファリングおよびダウンリンクデータ通知のトリガーリング
【0025】
最後に、セッション管理機能（ＳＭＦ）は、次の主要機能を処理する。
【0026】
－ セッション管理
－ ＵＥ ＩＰアドレスの割当ておよび管理
－ ＵＰ機能の選択および制御
－ トラフィックを正しい宛先にルーティングするためのユーザプレーン機能（ＵＰＦ）におけるトラフィックステアリングの設定
－ ポリシー施行およびＱｏＳの制御部分
－ ダウンリンクデータ通知
－ ＵＥ ＩＰアドレスの割当ておよび管理
－ ＵＰ機能の選択および制御
－ トラフィックを正しい宛先にルーティングするためのユーザプレーン機能（ＵＰＦ）におけるトラフィックステアリングの設定
－ ポリシー施行およびＱｏＳの制御部分
－ ダウンリンクデータ通知
【0027】
＜ＲＲＣ接続の確立および再構成の手順＞
図３は、ＵＥがＮＡＳ部分においてＲＲＣ＿ＩＤＬＥからＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤに遷移するときの、ＵＥ、ｇＮＢ、およびＡＭＦ（５ＧＣエンティティ）の間のいくつかのインタラクションを示している（非特許文献２を参照）。
図３は、ＵＥがＮＡＳ部分においてＲＲＣ＿ＩＤＬＥからＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤに遷移するときの、ＵＥ、ｇＮＢ、およびＡＭＦ（５ＧＣエンティティ）の間のいくつかのインタラクションを示している（非特許文献２を参照）。
【0028】
ＲＲＣは、ＵＥおよびｇＮＢの設定に使用される上位層シグナリング（プロトコル）である。特に、この遷移では、ＡＭＦがＵＥコンテキストデータ（例：ＰＤＵセッションコンテキスト、セキュリティキー、ＵＥ無線能力、ＵＥセキュリティ能力などを含む）を作成し、それを初期コンテキスト設定要求（ＩＮＩＴＩＡＬ ＣＯＮＴＥＸＴ ＳＥＴＵＰ ＲＥＱＵＥＳＴ）によってｇＮＢに送る。次にｇＮＢが、ＵＥとのＡＳセキュリティをアクティブにし、これはｇＮＢがＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージをＵＥに送信し、ＵＥがＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージでｇＮＢに応答することによって実行される。その後ｇＮＢは、再設定を実行してシグナリング無線ベアラ２（ＳＲＢ２）およびデータ無線ベアラ（ＤＲＢ：Data Radio Bearer）を確立し、これは、ｇＮＢがＲＲＣＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージをＵＥに送信し、これに応答してＵＥからのＲＲＣＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＣｏｍｐｌｅｔｅをｇＮＢが受信することによる。シグナリングのみの接続の場合、ＳＲＢ２およびＤＲＢが確立されないため、ＲＲＣＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎに関連するこれらのステップはスキップされる。最後にｇＮＢは、確立手順が完了したことを、初期コンテキスト設定応答（ＩＮＩＴＩＡＬ ＣＯＮＴＥＸＴ ＳＥＴＵＰ ＲＥＳＰＯＮＳＥ）によってＡＭＦに通知する。
【0029】
したがって本開示では、第５世代コア（５ＧＣ：5th Generation Core）のエンティティ（例えばＡＭＦ、ＳＭＦなど）であって、動作時に、ｇＮｏｄｅＢとの次世代（ＮＧ）接続を確立する制御回路と、動作時に、ｇＮｏｄｅＢとユーザ機器（ＵＥ）との間のシグナリング無線ベアラを確立させるために、ＮＧ接続を介して初期コンテキストセットアップメッセージをｇＮｏｄｅＢに送信する送信器と、を備える、第５世代コアのエンティティ、が提供される。具体的には、ｇＮｏｄｅＢは、リソース割当て設定の情報要素（ＩＥ：information element）を含む無線リソース制御（ＲＲＣ：Radio Resource Control）シグナリングを、シグナリング無線ベアラを介してＵＥに送信する。ＵＥは、リソース割当て設定に基づいて、アップリンク送信またはダウンリンク受信を実行する。
【0030】
＜２０２０年以降のＩＭＴの使用シナリオ＞
図４は、５Ｇ ＮＲのユースケースのいくつかを示している。３ＧＰＰ（第３世代パートナーシッププロジェクト）の新無線（３ＧＰＰ ＮＲ）では、ＩＭＴ－２０２０による様々なサービスおよびアプリケーションをサポートするために想定される３つのユースケースが考慮されている。拡張モバイルブロードバンド（ｅＭＢＢ）のフェーズ１の仕様は決定された。現在および今後の作業としては、ｅＭＢＢのサポートをさらに拡張することに加えて、超高信頼・低遅延通信（ＵＲＬＬＣ）および大規模マシンタイプ通信の標準化が含まれる。図４は、２０２０年以降のＩＭＴの想定される使用シナリオのいくつかの例を示している（例えば非特許文献４の図２を参照）。
図４は、５Ｇ ＮＲのユースケースのいくつかを示している。３ＧＰＰ（第３世代パートナーシッププロジェクト）の新無線（３ＧＰＰ ＮＲ）では、ＩＭＴ－２０２０による様々なサービスおよびアプリケーションをサポートするために想定される３つのユースケースが考慮されている。拡張モバイルブロードバンド（ｅＭＢＢ）のフェーズ１の仕様は決定された。現在および今後の作業としては、ｅＭＢＢのサポートをさらに拡張することに加えて、超高信頼・低遅延通信（ＵＲＬＬＣ）および大規模マシンタイプ通信の標準化が含まれる。図４は、２０２０年以降のＩＭＴの想定される使用シナリオのいくつかの例を示している（例えば非特許文献４の図２を参照）。
【0031】
ＵＲＬＬＣのユースケースは、スループット、レイテンシ、可用性などの能力に関する厳しい要件を有し、産業製造や生産工程のワイヤレス制御、リモート医療手術、スマートグリッドにおける配電自動化、輸送の安全性など、将来の垂直アプリケーションを実現する手段の１つとして想定されている。ＵＲＬＬＣの超高信頼性は、非特許文献１によって設定される要件を満たすための技術を特定することによってサポートされる。リリース１５のＮＲ ＵＲＬＬＣでは、主な要件として、ＵＬ（アップリンク）で０．５ｍｓ、ＤＬ（ダウンリンク）で０．５ｍｓの目標ユーザプレーンレイテンシが含まれる。パケットの１回の送信における一般的なＵＲＬＬＣの要件は、１ｍｓのユーザプレーンレイテンシでパケットサイズ３２バイトの場合にＢＬＥＲ（ブロック誤り率）１Ｅ－５である。
【0032】
物理層の観点から、信頼性を向上させる方法はいくつか考えられる。信頼性を向上させるための現在の範囲には、ＵＲＬＬＣ用の個別のＣＱＩテーブルの定義、よりコンパクトなＤＣＩフォーマット、ＰＤＣＣＨの繰り返しなどが含まれる。しかしながら、（ＮＲ ＵＲＬＬＣの重要な要件について）ＮＲがさらに安定し、開発が進むにつれて、超高信頼性を実現するための範囲が広がりうる。リリース１５におけるＮＲ ＵＲＬＬＣの具体的なユースケースとしては、拡張現実／仮想現実（ＡＲ／ＶＲ）、ｅヘルス、ｅセーフティ、ミッションクリティカルなアプリケーションが挙げられる。
【0033】
さらに、ＮＲ ＵＲＬＬＣが対象とする技術強化は、レイテンシの改良および信頼性の向上を目標としている。レイテンシを改良するための技術強化としては、設定可能なヌメロロジー、柔軟なマッピングを使用する非スロットベースのスケジューリング、グラントフリー（設定済みグラント（configured grant））のアップリンク、データチャネルのスロットレベルの繰り返し、およびダウンリンクのプリエンプションが挙げられる。プリエンプションとは、リソースがすでに割り当てられている送信が中止され、すでに割り当てられているリソースが、後から要求された、より小さいレイテンシ／より高い優先度要件を有する別の送信に使用されることを意味する。したがって、すでに許可された送信が、より後の送信によってプリエンプトされる。プリエンプションは、サービスタイプに関係なく適用される。例えば、サービスタイプＡ（ＵＲＬＬＣ）の送信を、サービスタイプＢ（ｅＭＢＢなど）の送信によってプリエンプトすることができる。信頼性の向上に関連する技術強化としては、１Ｅ－５の目標ＢＬＥＲのための専用ＣＱＩ／ＭＣＳテーブルが挙げられる。
【0034】
ｍＭＴＣ（大規模マシンタイプ通信）のユースケースは、非常に多数の接続されたデバイスが、一般には遅延の影響が小さい比較的少量のデータを送信することを特徴とする。デバイスは、低コストでありかつ極めて長いバッテリ寿命を有することが要求される。ＮＲの観点からは、非常に狭い帯域幅部分を利用することは、ＵＥの観点からの省電力を達成して長いバッテリ寿命を可能にするための１つの可能な解決策である。
【0035】
上に述べたように、ＮＲにおける信頼性の範囲が広がることが予測される。あらゆるケース、特にＵＲＬＬＣおよびｍＭＴＣの場合に必要な１つの重要な要件は、高信頼性または超高信頼性である。無線の観点およびネットワークの観点から、信頼性を向上させるためのいくつかのメカニズムを考えることができる。一般には、信頼性の向上に役立つ可能性のある重要な領域がいくつか存在する。これらの領域としては、コンパクトな制御チャネル情報、データチャネル／制御チャネルの繰り返し、周波数領域、時間領域、および／または空間領域に関連するダイバーシティが挙げられる。これらの領域は、特定の通信シナリオには関係なく、一般的に信頼性に適用可能である。
【0036】
ＮＲ ＵＲＬＬＣの場合、ファクトリーオートメーション、運輸業、配電など、より厳しい要件のさらなるユースケースが特定されている。より厳しい要件とは、ユースケースに応じて、より高い信頼性（最大１０－６レベル）、より高い可用性、最大２５６バイトのパケットサイズ、数μｓオーダーまでの時刻同期（値は周波数範囲に応じて１μｓないし数μｓ）、０．５～１ｍｓオーダーの短いレイテンシ、特に０．５ｍｓの目標ユーザプレーンレイテンシである。
【0037】
さらに、ＮＲ ＵＲＬＬＣの場合、物理層の観点からいくつかの技術的強化が確認されている。特に、ＰＤＣＣＨ（物理ダウンリンク制御チャネル）に関連する強化として、コンパクトなＤＣＩ、ＰＤＣＣＨの繰り返し、ＰＤＣＣＨ監視の増加などが挙げられる。また、ＵＣＩ（アップリンク制御情報：Uplink Control Information）に関連する強化として、ＨＡＲＱ（ハイブリッド自動再送要求）の強化およびＣＳＩフィードバックの強化が挙げられる。また、ミニスロットレベルのホッピングや再送／繰り返しの強化に関連するＰＵＳＣＨの強化も認識されている。用語「ミニスロット」は、スロットよりも少ない数のシンボルを含むＴＴＩ（送信時間間隔：Transmission Time Interval）を意味する（スロットは１４個のシンボルを含む）。
【0038】
＜ＱｏＳ制御＞
５Ｇ ＱｏＳ（サービス品質）モデルは、ＱｏＳフローに基づいており、保証フロービットレートを必要とするＱｏＳフロー（ＧＢＲ ＱｏＳフロー）と、保証フロービットレートを必要としないＱｏＳフロー（非ＧＢＲ ＱｏＳフロー）の両方をサポートする。したがってＮＡＳレベルでは、ＱｏＳフローはＰＤＵセッションにおけるＱｏＳ差別化の最も細かい粒度である。ＱｏＳフローは、ＰＤＵセッション内では、ＮＧ－Ｕインターフェースを通じてカプセル化ヘッダ内で伝えられるＱｏＳフローＩＤ（ＱＦＩ）によって識別される。
５Ｇ ＱｏＳ（サービス品質）モデルは、ＱｏＳフローに基づいており、保証フロービットレートを必要とするＱｏＳフロー（ＧＢＲ ＱｏＳフロー）と、保証フロービットレートを必要としないＱｏＳフロー（非ＧＢＲ ＱｏＳフロー）の両方をサポートする。したがってＮＡＳレベルでは、ＱｏＳフローはＰＤＵセッションにおけるＱｏＳ差別化の最も細かい粒度である。ＱｏＳフローは、ＰＤＵセッション内では、ＮＧ－Ｕインターフェースを通じてカプセル化ヘッダ内で伝えられるＱｏＳフローＩＤ（ＱＦＩ）によって識別される。
【0039】
５ＧＣは、ＵＥごとに１つ以上のＰＤＵセッションを確立する。ＮＧ－ＲＡＮは、ＵＥごとに、ＰＤＵセッションと一緒に少なくとも１つのデータ無線ベアラ（ＤＲＢ）を確立し、次にそのＰＤＵセッションのＱｏＳフローのための追加のＤＲＢを、例えば図３を参照しながら上述したように設定することができる（いつ設定するかはＮＧ－ＲＡＮが決定する）。ＮＧ－ＲＡＮは、異なるＰＤＵセッションに属するパケットを異なるＤＲＢにマッピングする。ＵＥおよび５ＧＣにおけるＮＡＳレベルのパケットフィルタによって、ＵＬおよびＤＬのパケットがＱｏＳフローに関連付けられ、ＵＥおよびＮＧ－ＲＡＮにおけるＡＳレベルのマッピング規則によって、ＵＬおよびＤＬのＱｏＳフローがＤＲＢに関連付けられる。
【0040】
図５は、５Ｇ ＮＲの非ローミング基準アーキテクチャを示している（非特許文献５の４．２．３節を参照）。アプリケーション機能（ＡＦ：Application Function）（例えば図４に例示的に記載されている５Ｇサービスを処理する外部アプリケーションサーバ）は、サービスを提供する目的で、３ＧＰＰコアネットワークと対話する。例えば、トラフィックのルーティングに対するアプリケーションの影響をサポートしたり、ネットワーク公開機能（ＮＥＦ：Network Exposure Function）にアクセスしたり、ポリシー制御（例：ＱｏＳ制御）のためのポリシーフレームワーク（ポリシー制御機能（ＰＣＦ）を参照）と対話する。事業者の配備に基づいて、事業者によって信頼されるものとみなされるアプリケーション機能（ＡＦ）を、関連するネットワーク機能（Network Function）と直接対話できるようにすることができる。ネットワーク機能に直接アクセスすることが事業者によって許可されていないアプリケーション機能（ＡＦ）は、ＮＥＦを介して外部の公開フレームワークを使用して、関連するネットワーク機能と対話する。
【0041】
図５は、５Ｇアーキテクチャのさらなる機能ユニット、すなわち、ネットワークスライス選択機能（ＮＳＳＦ：Network Slice Selection Function）、ネットワークリポジトリ機能（ＮＲＦ：Network Repository Function）、統一データ管理（ＵＤＭ：Unified Data Management）、認証サーバ機能（ＡＵＳＦ：Authentication Server Function）、アクセスおよびモビリティ管理機能（ＡＭＦ：Access and Mobility Management Function）、セッション管理機能（ＳＭＦ：Session Management Function）、およびデータネットワーク（ＤＮ：Data Network）（例：事業者のサービス、インターネットアクセス、またはサードパーティのサービス）を示している。コアネットワーク機能およびアプリケーションサービスのすべてまたは一部を、クラウドコンピューティング環境に配置して実行してもよい。
【0042】
したがって、本開示では、送信機および制御回路を備えるアプリケーションサーバ（例えば５ＧアーキテクチャのＡＦ）が提供され、送信機は、動作中に、ＵＲＬＬＣサービス、ｅＭＢＢサービス、およびｍＭＴＣサービスの少なくとも１つに対するＱｏＳ要件を含む要求を、５ＧＣの機能（例えば、ＮＥＦ、ＡＭＦ、ＳＭＦ、ＰＣＦ、ＵＰＦなど）の少なくとも１つに送信し、ＱｏＳ要件に従って、ｇＮｏｄｅＢとＵＥとの間の無線ベアラを含むＰＤＵセッションを確立し、制御回路は、動作中に、確立されたＰＤＵセッションを使用してサービスを実行する。
【0043】
＜システム情報の送信＞
システム情報は、基地局（５ＧではｇＮＢ、一般的にはネットワークノード）によって定期的に送信されるダウンリンクのブロードキャスト情報である。システム情報には、ＵＥが基地局との接続を確立するための情報が含まれる。５Ｇでは、ＵＥは、電源オン時にセルキャンプを行うため、またＲＲＣ＿ＩＤＬＥモード時にセルの選択および再選択を行うために、システム情報を読み取る。システム情報は、システムフレーム番号、システム帯域幅、ＰＬＭＮ、セル選択および再選択のしきい値など、ネットワークへのアクセスに必要なすべての詳細情報を提供する。
システム情報は、基地局（５ＧではｇＮＢ、一般的にはネットワークノード）によって定期的に送信されるダウンリンクのブロードキャスト情報である。システム情報には、ＵＥが基地局との接続を確立するための情報が含まれる。５Ｇでは、ＵＥは、電源オン時にセルキャンプを行うため、またＲＲＣ＿ＩＤＬＥモード時にセルの選択および再選択を行うために、システム情報を読み取る。システム情報は、システムフレーム番号、システム帯域幅、ＰＬＭＮ、セル選択および再選択のしきい値など、ネットワークへのアクセスに必要なすべての詳細情報を提供する。
【0044】
システム情報は、マスタ情報ブロック（ＭＩＢ：Master Information Block）およびシステム情報ブロック（ＳＩＢ：System Information Block）で構成されている。ＳＩＢは、様々な情報を収容する。本開示において関連性があるのは、後から説明するＮＴＮ伝送に関連する情報である。ＭＩＢ情報は、ＢＣＨチャネルおよびＰＢＣＨチャネルを介して送信（ブロードキャスト）され、一方でＳＩＢは、ＤＬ－ＳＣＨチャネルおよびＰＤＳＣＨチャネルを介して送信される。
【0045】
一般に、システム情報は、定期的に（新たに接続する端末が情報を取得できるように）送信してもよいし、オンデマンド式に送信してもよい。システム情報送信の定期的なスケジュールは、ＲＲＣによって設定可能である。特に、ＳＩＢ１（ＭＩＢによって参照される）は、例えば、システム情報ウィンドウ（システム情報送信パターンの繰り返し周期）、システム情報を受信するためのいくつかの送信パラメータ（例えば、物理層パラメータ）、およびシステム情報ウィンドウ内のＳＩＢのマッピング（送信パターン）を指定するスケジューリング情報を伝える。
【0046】
＜非地上系ネットワーク、ＮＴＮ＞
ＮＴＮは、広いサービスカバレッジ能力を有し、物理的な攻撃や自然災害に対する宇宙飛行体／空中飛行体の脆弱性が少ないため、地上系ＮＲネットワークではカバーできない未サービスエリア（例えば、孤立したエリアあるいは遠隔地、航空機あるいは船舶内）および未サービス地域（例えば郊外および農村部）でのＮＲサービスの展開を促進することができる。さらに、ＮＴＮは、移動するプラットフォーム上の乗客にサービスの継続性を提供する、あるいは特に重要な通信のために、あらゆる場所でのサービスの可用性を確保することにより、ＮＲサービスの信頼性を強化することができる。
ＮＴＮは、広いサービスカバレッジ能力を有し、物理的な攻撃や自然災害に対する宇宙飛行体／空中飛行体の脆弱性が少ないため、地上系ＮＲネットワークではカバーできない未サービスエリア（例えば、孤立したエリアあるいは遠隔地、航空機あるいは船舶内）および未サービス地域（例えば郊外および農村部）でのＮＲサービスの展開を促進することができる。さらに、ＮＴＮは、移動するプラットフォーム上の乗客にサービスの継続性を提供する、あるいは特に重要な通信のために、あらゆる場所でのサービスの可用性を確保することにより、ＮＲサービスの信頼性を強化することができる。
【0047】
このメリットは、単独で運用される非地上系ネットワーク、または地上波と非地上波を統合したネットワークのいずれかに関連しており、カバレッジ、ユーザ帯域幅、システム容量、サービスの信頼性または可用性に影響を与える可能性がある。
【0048】
非地上系ネットワークとは、例えば、衛星に搭載されたＲＦリソースを使用するネットワーク、またはネットワークのセグメントを指す。ＮＴＮは、通常では以下のシステム要素を特徴とし、すなわち、ＮＴＮ端末（３ＧＰＰ ＵＥ、または衛星が直接３ＧＰＰ ＵＥにサービス提供しない場合は衛星システムに固有の端末を指す）、ユーザ機器と宇宙／空中プラットフォーム間の無線リンクを指すサービスリンク、ペイロードを搭載する空中プラットフォーム、宇宙／空中プラットフォームをコアネットワークに接続するゲートウェイ、ゲートウェイと宇宙／空中プラットフォーム間の無線リンクを指すフィーダリンクである。
【0049】
３ＧＰＰでは、非地上系ネットワーク（ＮＴＮ）におけるＮＲベースの動作が検討、記載されている（例えば非特許文献６および非特許文献７を参照）。
【0050】
非地上系ネットワーク（ＮＴＮ）とは、例えば以下のように、空中飛行体または宇宙飛行体に搭載されたＲＦリソースを伝送に使用するネットワーク、またはネットワークのセグメントを指す。
【0051】
・ 宇宙飛行体： 衛星（低軌道（ＬＥＯ：Low Earth Orbiting）衛星、中軌道（ＭＥＯ：Medium Earth Orbiting）衛星、静止軌道（ＧＥＯ：Geostationary Earth Orbiting）衛星、高楕円軌道（ＨＥＯ：Highly Elliptical Orbiting）衛星を含む）
・ 空中飛行体： 航空機より軽量のＵＡＳ（ＬＴＡ：Lighter than Air）、航空機より重量のあるＵＡＳ（ＨＴＡ：Heavier than Air）を含む無人航空機システム（ＵＡＳ：Unmanned Aircraft Systems）を包含する高高度プラットフォーム（ＨＡＰ：High Altitude Platforms）。これらはすべて通常８～５０ｋｍの高度で準定常的に運用される。
・ 空中飛行体： 航空機より軽量のＵＡＳ（ＬＴＡ：Lighter than Air）、航空機より重量のあるＵＡＳ（ＨＴＡ：Heavier than Air）を含む無人航空機システム（ＵＡＳ：Unmanned Aircraft Systems）を包含する高高度プラットフォーム（ＨＡＰ：High Altitude Platforms）。これらはすべて通常８～５０ｋｍの高度で準定常的に運用される。
【0052】
例えば、ＵＡＳまたは衛星プラットフォームは、データネットワークにリンクされた１つまたは複数のゲートウェイを介して５Ｇネットワークに接続される。ＮＴＮは、以下のシステム要素を備えることができ、すなわち、ＮＴＮ対応端末（３ＧＰＰ ＵＥを指す、または衛星が３ＧＰＰ ＵＥに直接的にサービス提供しない場合には衛星システムに固有の端末を指す）、ユーザ機器と宇宙／空中プラットフォーム間の無線リンクを指すサービスリンク、ペイロードを搭載する空中プラットフォーム、宇宙／空中プラットフォームをコアネットワークに接続するゲートウェイ、ゲートウェイセンター宇宙／空中プラットフォーム間の無線リンクを指すフィーダリンク、である。プラットフォームは、透過中継型ペイロード伝送または再生中継型ペイロード伝送のいずれかを実装することができ、以下の例示的な特性を有する。
【0053】
・ 透過中継型ペイロードでは、プラットフォームは波信号をフィルタリング、変換、および増幅することによって中継器として機能するが、ペイロードは変更されない。
・ 再生中継型ペイロードでは、プラットフォームは基地局の機能の一部またはすべてを有する。プラットフォームは、無線周波数のフィルタリング、変換、増幅に加えて、復調／変調、スイッチング／ルーティング、符号化／復号化を実行することができる。
・ 衛星間リンク（ＩＳＬ：Inter-Satellite Link）は、任意選択で衛星コンステレーションを形成するために使用することができる。ＩＳＬ（衛星間リンク）は、衛星間のトランスポートリンクである。
・ 再生中継型ペイロードでは、プラットフォームは基地局の機能の一部またはすべてを有する。プラットフォームは、無線周波数のフィルタリング、変換、増幅に加えて、復調／変調、スイッチング／ルーティング、符号化／復号化を実行することができる。
・ 衛星間リンク（ＩＳＬ：Inter-Satellite Link）は、任意選択で衛星コンステレーションを形成するために使用することができる。ＩＳＬ（衛星間リンク）は、衛星間のトランスポートリンクである。
【0054】
図６は、衛星およびＮＴＮゲートウェイを含む遠隔無線ユニットを介して端末（ＵＥ）間の伝送が実行される、非地上系ネットワークのシナリオを示している。ゲートウェイには、スケジューリングデバイスとしてｇＮＢが配置されている。衛星ペイロードは、アップリンクとダウンリンクの両方向で周波数変換および無線周波数増幅器を実装している。したがって、衛星は、フィーダリンク（ＮＴＮゲートウェイと衛星の間）からサービスリンク（衛星とＵＥの間）へ、またはその逆方向に、ＮＲ無線インターフェースを繰り返す。フィーダリンクの衛星無線インターフェース（ＳＲＩ：Satellite Radio Interface）は、ＮＲ－Ｕｕである。言い換えれば、衛星はＮＲ－Ｕｕを終端させない。このような構成の衛星は、透過中継型衛星と呼ばれる。
【0055】
図７は、非地上系ネットワークのシナリオを示しており、端末（ＵＥ）間の伝送が、スケジューリングデバイスとしてのｇＮＢを含む衛星を介して行われる。この構成の衛星は、再生中継型衛星と呼ばれる。例示的な一実装形態によれば（非特許文献８の５．２節を参照）、非特許文献９に記載されているＮＧ－ＲＡＮ論理アーキテクチャがＮＴＮシナリオのベースラインとして使用される。衛星ペイロードは、地球から受信した信号の再生を実装する。ＮＲ－Ｕｕ無線インターフェースは、ＵＥと衛星の間のサービスリンク上にある。衛星無線インターフェース（ＳＲＩ）は、ＮＴＮゲートウェイと衛星の間のフィーダリンク上にある。ＳＲＩ（衛星無線インターフェース）は、ＮＴＮ ＧＷと衛星の間のトランスポートリンクである。
【0056】
図８は、３つのＵＥ（ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３）が衛星Ｓ１によってサービス提供される、例示的なシナリオを示している。衛星Ｓ１は、ｇＮＢおよびＮＴＮゲートウェイとのフィーダリンクを介して、また別の近隣の衛星Ｓ２との衛星間リンク（ＩＳＬ）を介して、通信している。
【0057】
通信を提供する衛星には、地球低軌道（ＬＥＯ）衛星または地球同期赤道軌道（ＧＥＯ）衛星（静止衛星とも呼ばれる）など、異なる種類がある。静止衛星は、地球と同じ角速度で移動し、地球の自転と平行な軌道に沿って周回するため、固定されているように見え、特定の地域をカバーする。地上からは、ＧＥＯ衛星は静止しているように見える。ＬＥＯ衛星は、１６０～２０００キロメートル（９９～１２００マイル）の高度で自転している。ＬＥＯ衛星のコンステレーションは、衛星が移動する際に連続的に全地球をカバーすることができる。ＧＥＯ衛星とは異なり、ＬＥＯ衛星は地球に近いため、はるかに速いペースで飛行する。
【0058】
ＧＥＯ衛星には、天気予報、衛星ラジオ、テレビなど多くの用途がある。しかしながら、ＧＥＯ衛星は非常に高い高度を周回しているため、これらの衛星との間で信号が往復する際の通信タイムラグ（レイテンシ）が長くなる。このため、多くの重要な通信は、電線またはケーブルなしでより高速に接続できるＬＥＯ衛星ネットワークを通じて処理されている。
【0059】
しかしながら、一般的にＮＴＮでは、衛星のみならず、ＵＡＳ（無人航空機システム）プラットフォームを含む様々な異なる種類のプラットフォームが存在することができ、その例を表１に示す（非特許文献７の表４．１－１に対応しており、非特許文献７の４．１節「Ｎｏｎ－Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｏｖｅｒｖｉｅｗ（非地上系ネットワークの概要）」も参照）。
【表1】
【0060】
ＬＥＯ衛星、ＭＥＯ衛星、およびＨＥＯ衛星の場合、地球上の所与の地点に対して位置を固定しないため、ＮＲ無線システムのセルまたはＰＣＩ（物理セルＩＤ：Physical Cell ID）あるいはＳＳＢ（同期信号ブロック：Synchronization Signal Block）ビームに対応する衛星ビームが地球上を移動し得る。
【0061】
地球上を連続的に移動するセルを提供するＮＴＮシナリオ（例えばＬＥＯベース、ＭＥＯベース、ＨＥＯベースのＮＴＮ）は、地球移動型セルシナリオと呼ばれる。地球上をセルが連続的に移動するのは、衛星ビームがＮＴＮプラットフォームに対して固定されている動作によるものである。したがって、いくつかの衛星ビームまたは１つの衛星ビームに対応するセルのフットプリントは、ＮＴＮプラットフォーム（例えばＬＥＯ衛星）の動きに伴って地表を移動する。
【0062】
衛星の軌道に関する情報は、エフェメリスデータ（または「衛星エフェメリスデータ」）に含まれている。エフェメリスデータには様々な表現方法があり、１つの可能な方法は、半長軸、離心率、傾斜角、昇交点赤経、近点引数、基準時点における平均異常値（mean anomaly at a reference point in time）、エポックなどの軌道パラメータを使用することである。最初の５つのパラメータは、軌道面を決定することができ（軌道面パラメータ）、残りの２つのパラメータは、ある時点の正確な衛星位置を決定するために使用される（衛星レベルパラメータ）。軌道面パラメータおよび衛星レベルパラメータは、非特許文献７の７．３．６．１節「Representation of Complete Ephemeris Data（完全なエフェメリスデータの表現）」に例示されている。別のオプションとして、衛星の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）、速度ベクトル（ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）、および時間の基準点を提供することも可能である。
【表2】
【0063】
ＮＴＮシステムでは、いくつかの衛星が共通の軌道面を共有することがある。そのような場合、データ量を減らすために、一部のエフェメリスデータを、単一の衛星ではなく、軌道面に対して提供することができる。軌道面ごとのエフェメリスデータは、ＵＥまたはＵＥのＳＩＭ（加入者識別モジュール：Subscriber Identity Module）に格納することができる。しかしながら、多数の衛星を有するネットワークでは、エフェメリスデータのサイズがかなり大きくなり得る。したがって、エフェメリスデータを保存する代わりに、エフェメリスデータを少なくとも部分的にｇＮＢから送信することができる。
【0064】
例えば、ＵＥにサービス提供する可能性のあるすべての衛星の衛星レベルの軌道パラメータを、ＵＥまたはＳＩＭに格納することができ、各衛星のエフェメリスデータは衛星ＩＤまたは衛星インデックスにリンクされている。この場合、ＵＥが、ＵＥのＳＩＭまたは記憶装置において対応するエフェメリスデータを見つけることができるように、サービス提供する衛星の衛星ＩＤまたは衛星インデックスをシステム情報の中でブロードキャストすることができる。あるいは、サービス提供する衛星の衛星レベルの軌道パラメータをシステム情報の中でブロードキャストすることができ、ＵＥが、サービス提供する衛星の位置座標を導出する。近隣の衛星のエフェメリスデータも、システム情報または専用のＲＲＣシグナリングを介してＵＥに提供することができる。基準軌道面パラメータがＵＥまたはＳＩＭに提供されている場合、基準時点の平均異常値をブロードキャストするだけで十分であり、ＵＥにエポックをブロードキャストする必要があるため、オーバーヘッドを削減することができる。
【0065】
＜ＮＴＮにおけるタイミングアドバンス＞
３ＧＰＰでは、非地上系ネットワーク（ＮＴＮ）をサポートするためのリリース１７の作業項目が依然として進行中である（例えば非特許文献１０を参照）。ＮＴＮシナリオは長い伝搬遅延を特徴とするため、ＵＥはアップリンクで送信するときにタイミングアドバンスにおいて伝搬遅延を考慮する必要がある。タイミングアドバンス（ＴＡ）は、個々のＵＥのアップリンク送信タイミングを制御するために使用される遅延である。タイミングアドバンス（ＴＡ）は、すべてのＵＥからのアップリンク送信が、基地局（ネットワークノード）によって受信されたときに同期していることを保証するのに役立つ。地上系システムではすでに、ＵＥにおいて適用されるタイミングアドバンスは、ネットワークノードから特定のＵＥに送信される。
３ＧＰＰでは、非地上系ネットワーク（ＮＴＮ）をサポートするためのリリース１７の作業項目が依然として進行中である（例えば非特許文献１０を参照）。ＮＴＮシナリオは長い伝搬遅延を特徴とするため、ＵＥはアップリンクで送信するときにタイミングアドバンスにおいて伝搬遅延を考慮する必要がある。タイミングアドバンス（ＴＡ）は、個々のＵＥのアップリンク送信タイミングを制御するために使用される遅延である。タイミングアドバンス（ＴＡ）は、すべてのＵＥからのアップリンク送信が、基地局（ネットワークノード）によって受信されたときに同期していることを保証するのに役立つ。地上系システムではすでに、ＵＥにおいて適用されるタイミングアドバンスは、ネットワークノードから特定のＵＥに送信される。
【0066】
ＮＴＮの伝送チェーンは、２つのセグメントに分割され、ゲートウェイと衛星の間（フィーダリンク）と、衛星とＵＥの間（サービスリンク）である。フィーダリンクでの遅延は、同じＮＴＮエンティティ（例えば、衛星Ｓ１）によってサービス提供される任意のＵＥ（例えば図８のＵＥ１、ＵＥ２、およびＵＥ３を参照）において同じであるため、「共通遅延」と呼ばれる。フィーダリンクでの遅延は、ＵＥの位置が異なる可能性がありUEごとに異なり得るため、「ＵＥ固有の遅延」と呼ばれる。
【0067】
ネットワークノード（ｇＮＢ）の物理的な位置がＵＥに明らかになるのを避けるため、３ＧＰＰ ＲＡＮ１では、特に図６に示したアーキテクチャにおいて、フィーダリンク遅延を共通タイミングアドバンス値としてシグナリングすることを決定した（非特許文献１１の６．３．４節を参照）。
【0068】
ＵＥにおけるサービスリンクＴＡの自律的な取得は、ＵＥの既知の位置および衛星エフェメリスを使用して可能である。ＵＥ自身の位置は、特にＵＥが測位システム、例えば全地球測位システム（ＧＰＳ：global positioning system）などの全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）にアクセスできることが想定できる場合、一般的にＵＥに利用可能である。エフェメリスデータは、上記のいくつかの例で述べたように、ＵＥに利用可能とすることができる（ＳＩＭに格納されている、および／またはシステム情報のシグナリングなどから取得される）。
【0069】
しかしながら、一般に本開示は、サービスリンクのＴＡ成分を完全に自律的に決定することに限定されない。むしろ、サービスリンクＴＡ成分の取得を、特定のＵＥにＵＥ固有情報をシグナリングすることによって支援することもできる。共通ＴＡは、同じ衛星ビーム／セルのカバレッジ内のすべてのＵＥによって共有される伝搬遅延の共通成分を指し、衛星ビーム／セルごとにネットワークによってブロードキャストされてもよい。この共通ＴＡの計算は、衛星ビーム／セルごとに、少なくとも１つの基準点を仮定してネットワークによって行われる。
【0070】
言い換えれば、例示的なシナリオでは、ＵＥはＧＮＳＳ対応であると想定されているため、ＵＥは、ＵＥ固有の遅延を自律的に計算する。ＵＥは、共通ＴＡの多項式に基づいてフィーダリンクの遅延を計算する。これらの遅延の合計により、ＵＬ送信に適用されるタイミングアドバンス値がＵＥに提供される。
【0071】
しかしながら、フィーダリンク遅延は、特に、高速で移動するＬＥＯ衛星の場合、時間とともに変化する可能性があることが判明した。したがって、共通ＴＡを表す単一の値では、近似誤差が大きくなる、または非常に頻繁なＳＩＢ更新が必要になり得る。時間に伴う変化を反映するために、共通ＴＡを例えば多項式として表す（近似する）ことができる。
【0072】
５Ｇ－ＮＴＮに関して、ＲＡＮ１（３ＧＰＰのＲａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ １（無線アクセスネットワーク作業部会１））において、ＴＡをシグナリングする方法が議論されてきた。例えば、共通のＴＡを、特定の区間（本明細書では有効区間と呼ぶ）にわたって多項式で近似し、多項式の係数をネットワークノードから１つ以上のＵＥに送信することができる。係数は、同じＮＴＮエンティティ（例えば衛星）によってサービス提供されるＵＥに共通であるため、係数をブロードキャストによって送信することが可能である。その後、ＵＥは、共通ＴＡについて受信された係数によって定義される多項式に基づいて、フィーダリンクの遅延を計算する。
【0073】
１つの可能性は、例えば一点の近傍の関数をその導関数の和として表すツールとして数学解析で知られるテイラー級数を、特定の種類の多項式として使用することである。特に、テイラー級数は、時間インスタンスｔ０の近傍の関数ｆ（ｔ）を、その導関数ｆ（ｔ０）、ｆ’（ｔ０）、ｆ’’（ｔ０）などで以下のように表す。
【数1】
【0074】
この場合、例えば、ｇＮＢ（ネットワークノード）は、係数ＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔ０）、Ｎ’ＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔ０）、Ｎ’’ＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔ０）などをシグナリングし、ＵＥは、ｔ０の近傍において共通ＴＡであるＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔ）を計算することができる。シグナリングされた係数は、それぞれの求められた導関数ｆ（ｔ０）、ｆ’（ｔ０）、ｆ’’（ｔ０）などに対応することができる。
【0075】
この手法の欠点は、テイラー級数が、対象の関数を一点「ｔ０」でのみ正確に近似することである。例えば、二次関数の線形近似において、関数が上昇する点付近で問題が生じることがある。このような場合、実際の関数が上昇する一方で、一次方程式が例えば下を向いてしまう可能性がある。図９Ａおよび図９Ｂは、二次関数を一次関数によって近似するこの単純化されたシナリオを示している。
【0076】
単純な二次関数ｆ（ｔ）＝（ｔ－１．１）２を想定すると、縦の点線と一点鎖線によって示した区間（ｔ０，ｔ０＋ｈ）＝（１，２）において、この関数を線形近似したい。テイラー級数は次のようになる。
【数2】
【0077】
テイラー級数は、関数ｆ（ｔ）自体は区間（１，２）内で上昇するものの、ｆ（ｔ）の傾きが負となる不都合なタイミング（ｔ０＝１）で対象関数を近似する。
【0078】
図９Ｂは、対象の関数とテイラー級数多項式との間の絶対近似誤差９１０を示している。図から理解できるように、テイラー級数の近似誤差９１０は、考慮されている時間区間（１，２）の間、制約を受けずに成長する。
【0079】
テイラー級数の近似誤差を減らすには２つの可能な方法がある。
－ 更新区間を減少させる、および／または
－ 高次の係数を含める
－ 更新区間を減少させる、および／または
－ 高次の係数を含める
【0080】
しかしながら、これらの手法はいずれもオーバーヘッドの増加につながり、アプリケーションによっては望ましくない場合がある。
【0081】
＜実施形態＞
近似誤差を制限するために、一実施形態では、共通タイミングアドバンスの近似は、所与の時間区間における最大近似誤差を最小化するように係数が設計されている多項式に基づく。近似誤差は、多項式と実際の共通ＴＡ値との差の絶対値によって与えられる。
近似誤差を制限するために、一実施形態では、共通タイミングアドバンスの近似は、所与の時間区間における最大近似誤差を最小化するように係数が設計されている多項式に基づく。近似誤差は、多項式と実際の共通ＴＡ値との差の絶対値によって与えられる。
【0082】
以下では、５Ｇ移動通信システム向けに想定される新しい無線アクセス技術について、これらのニーズを満たすＵＥ、基地局、および手順について説明するが、ＬＴＥ移動通信システムでも使用することができる。複数の異なる実装形態および変形形態も説明する。以下の開示は、上述した議論および発見事項によって促進され、例えば、その少なくとも一部に基づくことができる。
【0083】
一般に、本開示の基礎となる原理を明確、簡潔に、かつ理解しやすい方法で説明できるように、本明細書では多くの想定がなされていることに留意されたい。しかしながら、これらの想定は、本明細書において説明を目的としてなされた単なる例であり、本開示の範囲を限定するものではないことを理解されたい。当業者であれば、以下の開示の原理および特許請求の範囲に記載された原理は、異なるシナリオに適用することができ、本明細書に明示的に記載されていない方法で適用することができることを認識するであろう。
【0084】
さらに、次の３ＧＰＰ ５Ｇ通信システムのための新しい無線アクセス技術のコンテキストで使用される特定の専門用語は、まだ完全に決定されていない、または最終的に変更される可能性があるが、以下で使用されている手順、エンティティ、層などの用語のいくつかは、ＬＴＥ／ＬＴＥ－Ａシステムに、または現在の３ＧＰＰ ５Ｇ標準化において使用されている専門用語に、密接に関連している。したがって、用語は将来的に変更されうるが、実施形態の機能に影響を与えることはない。したがって、実施形態およびその保護範囲は、より新しいまたは最終的に合意された専門用語が存在しないために本明細書で例示的に使用されている特定の用語に制限されるものではなく、本開示の機能および原理の基礎をなす機能およびコンセプトの観点においてより広義に理解されるべきであることが、当業者には認識されるであろう。
【0085】
例えば、移動局、移動ノード、ユーザ端末、ユーザデバイス、またはユーザ機器（ＵＥ）は、通信ネットワーク内の物理的なエンティティ（物理ノード）である。１つのノードがいくつかの機能エンティティを有することができる。機能エンティティとは、所定の機能セットを実装する、および／または、所定の機能セットを同じノードもしくは別のノードまたはネットワークの他の機能エンティティに提供するソフトウェアまたはハードウェアモジュールを指す。ノードは、自身を通信設備または通信媒体にアタッチする１つ以上のインターフェースを有することができ、ノードは、これら通信設備または通信媒体を通じて通信することができる。同様に、ネットワークエンティティは、機能エンティティを通信設備または通信媒体にアタッチする論理インターフェースを有することができ、機能エンティティは、これら通信設備または通信媒体を通じて別の機能エンティティまたは対応するノードと通信することができる。
【0086】
本明細書における「基地局」または「無線基地局」という用語は、通信ネットワーク内の物理的なエンティティを指す。移動局と同様に、基地局はいくつかの機能エンティティを有することができる。機能エンティティとは、所定の機能セットを実装する、および／または、所定の機能セットを同じノードもしくは別のノードまたはネットワークの他の機能エンティティに提供するソフトウェアまたはハードウェアモジュールを指す。物理エンティティは、スケジューリングおよび設定の１つ以上を含む、通信デバイスに関するいくつかの制御タスクを実行する。なお基地局の機能と通信デバイスの機能は、単一のデバイス内に統合されてもよいことに留意されたい。例えば、移動端末が、他の端末のために基地局の機能も実施することができる。ＬＴＥで使用される専門用語はｅＮＢ（またはｅＮｏｄｅＢ）であり、５Ｇ ＮＲで現在使用されている専門用語はｇＮＢである。
【0087】
非地上系ネットワーク（ＮＴＮ）エンティティという用語は、ＮＴＮに関する上記の節で紹介したように、宇宙飛行体または空中飛行体などの非地上系ネットワークのエンティティとして広く理解することができる。以下では、そのようなＮＴＮエンティティの例として衛星のみを想定しているが、ＮＴＮエンティティの他の例も対象となることは明らかである。
【0088】
以下の実施形態では、ＮＴＮエンティティ（例えば、衛星）を介したＵＥとネットワークノードとの間のデータ伝送の一部として、改善されたタイミングアドバンス決定が実行されることを例示的に想定する。ネットワークノードという用語は、図６のような基地局（例えばｇＮＢ）、または図７に示したＮＴＮゲートウェイなど、コアネットワーク（ＣＮ）へのインターフェースを有する別のエンティティを指す。以下では、図８のすでに紹介したシナリオを例示的に参照することができる。説明を簡潔にする目的で、ゲートウェイと（ネットワークノードを形成する）ｇＮＢとが同じ場所に配置されていることを例示的に想定しており、これにより、以降の説明において、ゲートウェイとｇＮＢ（基地局）が物理的および論理的に分離されることはない。したがって、以下では、ゲートウェイがＮＴＮエンティティとｇＮＢの間に配置されていること、またはｇＮＢに統合されていることに特に言及することなく、改善されたタイミングアドバンス決定が、ＵＥ、ＮＴＮエンティティ、およびｇＮＢの間で行われるものとして説明される。
【0089】
図１０は、ユーザ機器１１０（通信デバイスとも称される）およびスケジューリングデバイス１６０（ここでは例示的に、基地局、例えばｅＬＴＥ ｅＮＢ（代替的にｎｇ－ｅＮＢと称される）または５Ｇ ＮＲにおけるｇＮＢに配置されると想定される）の一般的で簡略化された例示的なブロック図を示している。ＵＥ １１０およびｅＮＢ／ｇＮＢ １６０は、送受信機を使用して、それぞれ（無線）物理チャネルを介して互いに通信する。通信は矢印１５０によって示されている。さらに、ＮＴＮエンティティは、スケジューリングデバイスと同一または類似する構造を有することができ、例えば送受信機および処理回路を含む。したがって、ＵＥ １１０およびｇＮＢ １６０は、通信システム１００の一部である。
【0090】
デバイス１１０およびデバイス１６０の両方は、送受信機１２０、１７０および処理回路１３０、１８０を備えることができる。送受信機１２０，１７０は、受信機および送信機を備える、かつ／または、受信機および送信機として機能することができる。処理回路１３０、１８０は、１つ以上のプロセッサまたは任意のＬＳＩなどの１つ以上のハードウェアとすることができる。送受信機と処理回路との間には、入出力点（またはノード）があり、処理回路は、動作中に、入出力点（またはノード）を通じて送受信機を制御する、すなわち、受信機および／または送信機を制御し、受信／送信データを交換することができる。送受信機は、送信機および受信機として、１つ以上のアンテナ、増幅器、ＲＦ変調器／復調器などを含むＲＦ（無線周波数：radio frequency）フロントを含むことができる。処理回路は、処理回路によって提供されるユーザデータおよび制御データを送信するように送受信機を制御すること、および／または、処理回路によってさらに処理されるユーザデータおよび制御データを受信することなどの制御タスクを実施することができる。処理回路はまた、判定する、決定する、計算する、測定するなどの他の処理を実行する役割を担うこともできる。送信機は、送信する処理およびそれに関連する他の処理を実行する役割を担うことができる。受信機は、チャネルを監視するなど、受信の処理およびそれに関連する他の処理を実行する役割を担うことができる。
【0091】
以下では、改善された送信手順のさまざまな実装形態について説明する。これに関連して、改善された送信手順に参加する改善されたＵＥ、改善されたＮＴＮエンティティ、および改善された基地局などの改善されたエンティティを提示する。ＵＥ、ＮＴＮエンティティ、およびＢＳの動作に対応する方法も提供する。
【0092】
一実施形態によれば、ネットワークノードが提供される。ネットワークノードは、図１０に示しているものに類似する構造を有することができる。ネットワークノード１６０は、処理回路１８０および送受信機１７０を備える。この実施形態における処理回路１８０は、有効区間について、近似誤差を最小化するように、ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似する多項式の係数を決定するように構成されている。近似誤差は、基準時間インスタンスに対する有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される。その後、送受信機１７０が、決定された係数を送信する。
【0093】
有効区間は、係数を決定する前にネットワークノードによって決定する（すなわち予め決定する）ことができ、係数とともにＵＥに示すことができる。また、有効区間を係数とは別に（場合によっては係数をシグナリングするよりも少ない頻度で）示すことも可能である。このような手法により、例えばタイミングアドバンスの実際の挙動に応じて近似の精度を制御することが可能になる。しかしながら、シグナリングによる設定を可能とせずに、例えば規格において事前定義された（固定された）有効区間を提供することも考えられる。本開示は、ネットワークノードおよび／またはユーザデバイスにおいて有効区間を取得する特定の方法に限定されない。任意の有効区間内において、最大誤差の最小化を採用する近似により、タイミングアドバンスのシグナリングの効率を改善することができる。
【0094】
一般に、ネットワークとＵＥとの間のタイミングアドバンスは、フィーダリンク遅延、サービスリンク遅延、および場合によってはネットワーク制御遅延などの補正成分によって定義され得る。上述した多項式近似は、フィーダリンク部分（すなわちネットワークと衛星との間）に関連して適用される。本開示は、サービスリンク遅延またはネットワーク制御遅延を決定および／またはシグナリングするための特定の手法に限定されない。
【0095】
適切な有効区間長の選択とは別に、近似誤差は、多項式の次数および複数の時間インスタンスにおける時間インスタンスの数を選択することによって、さらに制御することができる。多項式の次数が高いほど、また最大誤差の最小化が実行される時間インスタンスの数が多いほど、近似はより正確になり得る。
【0096】
後からさらに詳しく説明するように、基準時間インスタンスは、何らかのシステムタイミングパラメータに対してネットワークノードおよびユーザデバイスによって同じ方法で決定され得るため、追加のシグナリングは必要ない場合がある。しかしながら、実装形態によっては、ネットワークノードからユーザデバイスに基準時間インスタンスを明示的にシグナリングすることが有利な場合がある。有効区間（およびその中の複数の時間インスタンス）は、基準時間インスタンスに対して決定（指定）される。いくつかの実施形態における基準時間インスタンスは、有効区間を開始させることができ、有効区間の複数の時間インスタンスのうちの最初の時間インスタンスであってもよい。しかしながら、本開示は、基準時間インスタンスと有効区間との間のこのような関係に限定されない。一般に、基準時間インスタンスと有効区間との他の任意の事前設定された相対位置がサポートされてもよい。
【0097】
上記のネットワークノードの機能は、上述した処理回路１８０に機能的に対応する集積回路上に組み込まれてもよいことに留意されたい。このような処理回路は、送信機を制御して送信および／または受信を実行する。例えば、回路１８０は、決定された係数を送信するように送受信機（送受信機１７０など）を制御することができる。ここで、係数を送信するとは、一般に、ネットワークノードから１つ以上のユーザデバイスに係数を伝達することを意味する。係数は任意の方法で示すことができ、例えば、互いにもしくは過去の係数に相対的に符号化された係数、または受信側のユーザデバイスが係数を復元し、それらを使用して多項式を定義できるようにする任意の表現で、示すことができる。共通ＴＡ成分は、同じＮＴＮエンティティ（例えば衛星）によってサービス提供される１つ以上のデバイスに共通であるため、ネットワークノードまたはＮＴＮエンティティによってブロードキャストされるシステム情報などのブロードキャストによって送信されてもよい。図６の例では、例えばｇＮＢは、ＲＲＣプロトコルにおいて定義されたシステム情報ブロック（ＳＩＢ）内のさらなる情報とともに、係数を（ＮＴＮエンティティを介して）送信することができる。
【0098】
上述したネットワークノード１６０に対応して、（例えば図１０のような）ユーザデバイス１１０が提供される。ユーザデバイス１１０は、送受信機１２０および処理回路１３０を備える。送受信機１２０は、ネットワークノード（例えば、上述したネットワークノード１６０）から多項式の係数を受信するように構成する（例えば処理回路１３０によって制御される）ことができる。処理回路１３０は、その多項式に基づいて、衛星を介してネットワークノードにデータを送信するための、有効区間に対するタイミングアドバンスを決定するように構成されている。多項式は、近似誤差を最小化するように、ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似する。近似誤差は、基準時間インスタンスに対する有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される。送受信機１２０は、決定されたタイミングアドバンスを使用してデータを送信するようにさらに構成されている。
【0099】
ここで、データとは、ペイロードおよび／または制御データなどあらゆる種類のデータを意味する。ネットワークノードの機能は、集積回路によって実装することができる。このような集積回路（上記のネットワークノードを参照しながら述べたものと同様）は、送受信機を実装する必要はない。しかしながら、処理回路は図１０の入出力ノードのような対応するインターフェースを有することができ、処理回路は、このインターフェースを介して送受信機を制御してデータを受信および／または送信することができる。
【0100】
上述したように、ネットワークノードおよびユーザデバイスにおいてタイミングアドバンスの近似計算を使用することで、誤差が低減されるという利点を得ることができ、したがって品質が向上し、システムリソースをより効率的に利用できるようになる。
【0101】
（ネットワークノード、ユーザデバイス、対応する集積回路または方法の）例示的な実装形態では、上記の多項式ｐ（ｔ）は、以下の形式を有する。
【数3】
【0102】
ここで、ｃ０，．．．，ｃｎは多項式の係数、ｎは多項式の事前定義された正の整数次数、ｔｒｅｆは基準時間インスタンスである。
【0103】
本開示は、最大誤差を最小化するための特定の手法に限定されない。しかしながら、実際の実装上の理由から、有効区間の複数の離散的な時間インスタンスにおいてのみ誤差を考慮（サンプリング）してもよい。有効区間は、共通のＴＡが近似され、したがって、多項式の係数の特定のセットが有効である時間区間であることに留意されたい。この有効区間は、ネットワークがユーザデバイスに係数の特定のセットをシグナリング（ブロードキャスト）する更新区間に対応していることができる。本明細書において更新とは、次の有効区間の新しい係数セットを取得することである。
【0104】
例えば、多項式の係数は、近似誤差の符号が複数の時間インスタンスにおいて交互に変化することを強制することによって決定することができる。
【0105】
例示的な実装形態では、多項式の係数は以下を解くことによって決定される。
【数4】
【0106】
ここで、ｐ（ｔｉ）は時間インスタンスｔｉにおける多項式であり、ｉは、等距離にある複数の時間インスタンスのうちの時間インスタンスの整数インデックスであり、Ｅは、近似誤差の値であり、ＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔｉ）は、時間インスタンスｔｉにおけるネットワークノードと衛星（または一般的にＮＴＮエンティティ）との間の実際のタイミングアドバンス成分であり、ネットワークノードの位置と衛星の位置とに基づいてネットワークノードによって決定される。複数の時間インスタンスにおける時間インスタンスｔｉの数は、多項式の次数よりも大きい。
【0107】
したがって、この特定の例示的な最適化では、近似誤差は－Ｅと＋Ｅの間で振動する。これは、項（－１）ｉによって達成される。しかしながら、この振動は、異なる方法で、例えば（－１）ｉ＋１または他の方法で実施することもできる。さらに、Ｅはすべての時間インスタンスに対して同じである。Ｅは、多項式ｐの係数とともに変数として解かれる。時間インスタンスの数を、多項式の次数に２を加算した数に等しく選ぶと有利であり得る。このようにして、フルランクの連立方程式が得られ、連立一次方程式を解く（計算する）ための周知の手法によって解くことができる。
【0108】
係数ｃ０、ｃ１、ｃ２などの設計は、有効（更新）区間ｈ内で複数のサンプリング点ｔｉ∈（ｔｒｅｆ，ｔｒｅｆ＋ｈ）を選択することから始まる。この例示的な実装形態では、ｔｒｅｆは有効区間の開始点である。これらのサンプリング点において、多項式ｐ（ｔｉ）と実際の関数ＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔｉ）が誤差Ｅだけ異なり、誤差Ｅは、上述した式ｐ（ｔｉ）＋（－１）ｉＥ＝ＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔｉ）で与えられるように、サンプリング点間で符号が交互に変わる。この等式に基づき、異なる時間インスタンスｔｉについて線形方程式系を構築し、多項式の係数と誤差Ｅについて解くことができる。
【0109】
説明のための簡単な例として、２つの係数を有する線形多項式ｐ（ｔ）＝ｃ０＋ｃ１（ｔ－ｔｒｅｆ）を、サンプリング点ｔ０＝ｔｒｅｆ，ｔ１＝ｔｒｅｆ＋ｈ／２、およびｔ２＝ｔｒｅｆ＋ｈにおいて近似することができる。
【0110】
方程式系は次のようになる。
これは次のように簡略化することができる。
【数5】
【数6】
【0111】
ここで多項式の次数は１であり、近似が計算される３つの時間インスタンスがある。その結果、線形独立な列を有するフルランク行列が得られる。この方程式系を解くと、係数ｃ０およびｃ１と、最大誤差Ｅが得られる。ガウス消去法、ＬＵ分解などの線形代数の標準的なツールを使用して係数ｃｉを解くことができ、この係数をｇＮＢによってシグナリングすることができる。したがって、ＵＥは、示された係数が有効期間にわたって最大近似誤差を最小化するものと想定することができる。
【0112】
サンプリング点を繰り返し変更することで、最大誤差Ｅをさらに最小化することが可能であり得る。繰り返し形式では、このようなアルゴリズムはＲｅｍｅｚアルゴリズムとして知られている。特に、可能な実装形態では、上記の線形連立方程式を解いた結果の係数は、Ｒｅｍｅｚアルゴリズムに従って１回以上の繰り返しを適用することによって修正される。
【0113】
Ｒｅｍｅｚアルゴリズムは、関数ｆ（ｔ）を、次数ｎの多項式ｐ（ｔ）＝ｃ０＋ｃ１ｔ＋・・・＋ｃｎｔｎとして近似する。多項式の係数は、近似区間におけるｎ＋２個のサンプリング点ｔ０，ｔ１，．．．，ｔｎ＋１のセットＴから開始して反復的に計算される。サンプリング点の一般的な選択肢は、近似区間に線形写像されたチェビシェフ多項式の極値である。
【0114】
Ｒｅｍｅｚアルゴリズムのステップは以下のとおりである。
１） 線形連立方程式ｐ（ｔｉ）＋（－１）ｉＥ＝ｆ（ｔｉ）（ここでｉ＝０，１，２，．．．，ｎ＋１）を構築し、係数ｃ０，ｃ１，．．．，ｃｎおよび誤差値Ｅについて解く。
２） 係数ｃｉを使用して多項式ｐ（ｔ）を形成する。
３） 局所最大誤差｜ｐ（ｔ）－ｆ（ｔ）｜の集合Ｔ’を求める。
４） 各ｔ∈Ｔ’における誤差が等しい大きさであり、かつ符号が交互に変化する場合、ｐ（ｔ）はミニマックス近似多項式である。そうでない場合、ＴをＴ’に置き換えて上のステップを繰り返す。
１） 線形連立方程式ｐ（ｔｉ）＋（－１）ｉＥ＝ｆ（ｔｉ）（ここでｉ＝０，１，２，．．．，ｎ＋１）を構築し、係数ｃ０，ｃ１，．．．，ｃｎおよび誤差値Ｅについて解く。
２） 係数ｃｉを使用して多項式ｐ（ｔ）を形成する。
３） 局所最大誤差｜ｐ（ｔ）－ｆ（ｔ）｜の集合Ｔ’を求める。
４） 各ｔ∈Ｔ’における誤差が等しい大きさであり、かつ符号が交互に変化する場合、ｐ（ｔ）はミニマックス近似多項式である。そうでない場合、ＴをＴ’に置き換えて上のステップを繰り返す。
【0115】
この結果を、最良近似の多項式またはミニマックス近似アルゴリズムと呼ぶ。
【0116】
Ｒｅｍｅｚアルゴリズムの数値的に難しい側面は、ステップ３、すなわち数値的にしか評価できない関数ｆの局所最大誤差の識別である。
【0117】
しかしながら、上述した連立方程式を一度計算することによって得られる結果は、十分に正確な結果をすでに提供している可能性があり、反復は必要ないことに留意されたい。反復は精度を向上させるが、複雑さを増大させる可能性もある。したがって、特定の用途に関しては、繰り返しありまたは繰り返しなしのＲｅｍｅｚアルゴリズムを使用することができる。
【0118】
上記の例では、複数の時間インスタンスｔｉは、有効区間内で等距離に分布している必要はない。しかしながら、等距離に配置することで、簡単かつ効率的に解くことができる。
【0119】
図９Ａおよび図９Ｂに戻ると、最大近似誤差を最小化することによって多項式の係数を計算する手法は、有効区間にわたってより正確な結果を提供することを理解できる。上述した連立方程式を図９Ａの例に適用することにより、ミニマックス多項式ｐＭ（ｔ）が得られる。
【数7】
【0120】
二次関数ｆ（ｔ）の対応する線形「ミニマックス」近似ｐＭ（ｔ）を図９Ａに示す。ミニマックス近似ｐＭ（ｔ）は、上述したテイラー近似ｐＴ（ｔ）よりも、放物線ｆ（ｔ）の形状に近くなることがわかる。ミニマックス多項式の誤差は、Ｅ＝０．１２５の振幅に限定される。誤差振幅Ｅは係数の数の結果として生じる（係数が多いほどＥは小さくなる）。
【0121】
図９Ｂは、テイラー近似（曲線９１０）とミニマックス近似（曲線９２０）の近似誤差値Ｅを示している。テイラー級数の場合の誤差は、近似点での傾きが異なるために制約を受けずに増大するのに対し、ミニマックス近似では、更新期間内の誤差が最大レベルを超えないように制限される。テイラー級数のサンプリング点（ここではｔ０＝１）では近似誤差がゼロであるのに対して、ミニマックス多項式では誤差がゼロではないことに留意されたい。しかしながら、単一のサンプリング点におけるテイラー級数のこの利点よりも、ミニマックスではサンプリング区間全体にわたり近似誤差が小さいことのメリットが上回る。
【0122】
以下では、共通ＴＡを取得するためのいくつかの具体的な例示的な実装形態を提供する。以下の例示的な実装形態は、上述した実施形態および例のいずれかと組み合わせることが可能である。
【0123】
第１および第２の例示的な実装形態は、（ネットワークノードおよび／またはユーザデバイスにおいて）基準時間インスタンスを取得することに関する。
【0124】
基準時間インスタンスの取得に関する第１の例示的な実装形態によれば、ネットワークノード１６０の送受信機１７０は、基準時間インスタンスの指示を送信する。送受信機は、送信を実行するように処理回路１８０によって制御することができる。本開示は、特定の種類の送信に限定されない。例えば、基準時間インスタンスの指示は、係数および／または有効区間などの他のシグナリングデータとともに送信されてもよい。
【0125】
５Ｇ／ＮＲシステムでは、基準時間インスタンスは特定のＮＴＮエンティティによってサービス提供されるＵＥに共通であるため、基準時間インスタンスの指示をシステム情報の中で送信することが有利であり得る。上述したように、上記の係数および／または基準時間インスタンスの指示および／または有効区間の指示のうちの１つ以上を、システム情報の中で伝達することができる。
【0126】
例えば、以下の情報要素ＳＩＢ＿ＮＴＮは、ＮＴＮ設定パラメータを伝えるシステム情報ブロック（ＳＩＢ）のＲＲＣ定義において提供される。
【表3】
【0127】
頭字語ＣＴＡは共通タイミングアドバンスを表す。パラメータＣＴＡ＿０、ＣＴＡ＿１、ＣＴＡ＿２、ＣＴＡ＿Ｎは、（ミニマックスによって決定される）上述の特徴を有するＣＴＡ近似多項式のそれぞれのＮ＋１個の係数を示す。Ｎは正の整数であることに留意されたい。Ｎは、事前定義された（固定された）ものであってもよいし、設定可能なものであってもよい。Ｎの設定は、同じ要素ＳＩＢ＿ＮＴＮにおいて伝えられてもよいし、別々に、かつ場合によっては係数よりも少ない頻度でシグナリングされてもよい。
【0128】
パラメータＣＴＡ＿Ｔ１は、エポック時間とも呼ばれる基準時間インスタンスの指示を伝える。例えば、ＣＴＡ＿Ｔ１は、例えばＵＴＣ（絶対時刻を示し、例えばＧＰＳによって提供される）のようなフォーマットで、明示的にシグナリングすることができる。別の例としては、スロット、フレーム、および／またはシステムフレームのカウンタのような暗黙的なフォーマットであってもよい。言い換えれば、ＣＴＡ＿Ｔ１は、システムタイミングに相対的に、および／または、いくつかのシステム時間単位においてシグナリングすることができる。
【0129】
さらに、パラメータＣＴＡ＿ｈは有効区間を表す。有効区間は、（時間領域における）その長さによって、または事前定義された時間単位あたりの頻度によって示すことができる。ＳＩＢ＿ＮＴＮは、ＮＴＮ通信を設定するためのさらなる設定パラメータを含むことができる。上記の構文に例示的に示されるように、いくつかのＮＴＮ通信エフェメリスデータも、ＳＩＢ＿ＮＴＮにおいて提供することができる。
【0130】
ＳＩＢ＿ＮＴＮは、任意の他のシステム情報と同様に、例えばシステム情報ブロック内で、上述したようにスケジューリング情報に従って定期的に送信することができる。
【0131】
この第１の実施形態では、ＣＴＡ＿０（＝ｃ０）、ＣＴＡ＿１（＝ｃ１）、．．．、ＣＴＡ＿Ｎ（＝ｃＮ）は、有効期間（区間）ＣＴＡ＿ｈにわたって最大近似誤差を最小化するように設計された係数である。これらは有効期間ＣＴＡ＿ｈの間も有効である。有効性は、有効期間のＣＴＡを近似するためにユーザデバイスが係数を使用できることを意味する。この第１の実施形態では、エポック時間は、ＣＴＡ＿Ｔ１として明示的にシグナリングされる。この例のＣＴＡ＿ｈの有効期間は、ＣＴＡ＿Ｔ１から始まる。有効期間中の任意の時刻ｔについて、ユーザデバイスは、以下のようにＣＴＡ ＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔ）を計算することができる。
【数8】
【0132】
上記の計算は例示に過ぎないことに留意されたい。一般的に、ＳＩＢ＿ＮＴＮの要素は、計算に直接使用される必要はない。例えば、ＳＩＢ＿ＮＴＮの要素は、係数とエポック時間の指示を、符号化された方法で、または式に直接使用するのには適さない表現で、伝えることができる。このような場合、係数およびエポック時間を最初に復元し（ＳＩＢ＿ＮＴＮ要素に基づいて決定し）、次いで方程式で使用する必要がある。
【0133】
図１１は、ｇＮＢ／ＧＷ、衛星、ユーザデバイス間の例示的なアップリンク（ＵＬ）およびダウンリンク（ＤＬ）のフレームタイミングを示している。以下では、いくつかの一般的なＴＡの態様について、図１１を参照しながら説明する。ＴＡの一般的な概念は、移動通信システムにおいて以前から知られていることに留意されたい。以下の説明は、いくつかの説明および背景を提供するためのものである。ただし、本開示は以下に限定されるものではなく、標準化および文献において現在理解されているＴＡを使用して機能することができる。
【0134】
時刻ｔ０において、ｇＮＢは、アップリンクおよびダウンリンクのフィーダリンク遅延ｄｆ，ＵＬおよびｄｆ，ＤＬからなる共通ＴＡを記述する多項式ｐ（ｔ）を送信する。衛星は、時刻ｔ１においてＤＬ信号をＵＥに中継する。ＵＥは、時刻ｔ２においてこのＤＬ信号を受信する。時刻ｔ２において、ＵＥに、基準時刻（ここではｔ０）、多項式係数、衛星エフェメリス、および（ＧＮＳＳを介した）地上での自身の位置、が提供されるものと想定する。これらのデータは、ＵＥがタイミングアドバンス（ＴＡ）値ＮＴＡを計算するのに十分である。アップリンク送信タイミングは、ＤＬ受信タイミングからＴＡ値を減算することによって、すなわちｔＵＬ＝ｔ２－ＮＴＡで得られる。
【0135】
この時間アドバンスの説明は例示的かつ単純化したものであり、実際、特に５Ｇとは異なり得ることに留意されたい。例えば、本開示の他の部分および例にも記載されているように、実際には、ＳＩＢ送信タイミング（ｔ０）と基準タイミング（エポック時間）は必ずしも同一ではない。
【0136】
ＵＬ送信タイミングｔＵＬは、それが制御されるＤＬ信号の受信に先行することはできないため、以降のアップリンク送信に適用される。
【0137】
その後の時刻ｔ３～ｔ６の間に、ＵＥは１つのラウンドトリップラウンドを完了する（ｔ６－ｔ２のラウンドトリップ遅延に相当）。ＵＥは、ＵＬ送信タイミングをｔＵＬ＝ｔ６－ＮＴＡとして決定する。ｔＵＬにおいてＵＬ信号を送信することで、理想的には、ｇＮＢ（ここではゲートウェイ、ＧＷとも呼ばれる）において、ｔ４（すなわちｇＮＢがＤＬ信号を送信する時刻）に近接してＵＬ信号を受信することができる。
【0138】
上記のＴＡの説明は簡略化されていることに留意されたい。実際には、ネットワークによってＵＥに示されるＫｏｆｆｓｅｔなど、さらなる（１つ以上の）時間オフセットが存在し得る。ＵＥは、ｇＮＢによってＵＥに示されたＫｏｆｆｓｅｔからｔ６を導出することができる。その後、ｇＮＢでの目標受信タイミング（ｔ４）と一致するように、ｔ０およびｔ４の間の（ｇＮＢ）ＲＴＴに従ってＮＴＡを決定する必要がある。
【数9】
【数10】
【0139】
例として、数式９によって与えられる、ゲートウェイと衛星間の前進方向遅延ｄｆ，ＤＬを考える。その根拠として、ｇＮＢは時刻ｔ０にＤＬ信号を送出し、信号がｄｆ，ＤＬ秒伝播して、時刻ｔ０＋ｄｆ，ＤＬに衛星に到着する。衛星は、送信時刻ｔ０と受信時刻ｔ０＋ｄｆ，ＤＬの間に移動している。同様に、ｔ０＝ｔ１－ｄｆ，ＤＬと置き換えることで、後方方向のＤＬのフィーダリンク遅延が得られる。数式１０は、衛星を時刻ｔ１に相当する位置に配置し、その解ｄｆ，ＤＬは、ｇＮＢが位置していたはずの場所、すなわちｔ１－ｄｆ，ＤＬに相当する位置を明らかにする。
【0140】
以下の表は、前進方向および後進方向の４つのセグメントすべてについての方程式を示したものである。これらの方程式は、例えば数値的に（例えば反復的に）解くことができる。そのための手法は、従来技術から公知である。
【表4】
【0141】
概念的に、フィーダリンクの遅延ｄｆおよびサービスリンクの遅延ｄｓは、ＤＬおよびＵＬの２つの成分からなり、すなわち、ｄｆ＝ｄｆ，ＤＬ＋ｄｆ，ＵＬおよびｄｓ＝ｄｓ，ＤＬ＋ｄｓ，ＵＬである。特に、発想は、共通ＴＡを以下のようにモデル化することである。
【数11】
【数12】
【0142】
図１１を参照して、以下では、タイミングアドバンスのためのＵＥの手順を簡潔に説明する。この手順は図１３に概略的にさらに示されている。上述したように、ｇＮＢはステップ２１０において、時間区間（ｔ０，ｔ０＋ｈ）の多項式ｐ（ｔ）を送信する。ＵＥは、ステップ２２０において、時間インスタンスｔ２に多項式ｐ（ｔ）を受信する。
【0143】
ＵＥは、次に（ステップ２３０において）時刻ｔ６においてＤＬ信号を受信する。ＵＥは、そのＧＮＳＳ能力および衛星エフェメリスに基づいて、ステップ２４０において数式１２を計算することができ、したがってＵＥは、例えば次のように、ＤＬ信号が衛星によって中継されたタイミングを知ることができる。
【数13】
【数14】
【0144】
ＵＥはフィーダリンク遅延をＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔ５）として導出でき、したがってＵＬ信号が衛星によって中継されるタイミングを知ることができる。理想的には、ＵＥは共通ＴＡ ＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔ）を認識する。対応するタイミングは、ｔ３＝ｔ５－ＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔ５）として計算される。実際にはＵＥは、上で説明したように、共通ＴＡの多項式近似、すなわち数式１４のみを認識する。したがって、ＵＥは、ステップ２５０において、ＵＬ信号が衛星によって中継されなければならない時刻を以下のように推定する。
【数15】
【数16】
【0145】
再びＧＮＳＳデータおよび衛星エフェメリスデータに基づいて、ＵＥはＵＬ上の遅延を数式１６によって計算することができ、ステップ２６０において次式によりＵＬタイミングを取得する。
【数17】
【数18】
【0146】
理想的には、ｔＵＬ＝ｔ２である。しかしながら、共通ＴＡ ＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔ）は多項式としてＵＥに提供されるため、一般的に等式が成り立つのはおよそ数式１８のみである。ＵＥがＵＬ送信タイミングを決定し、それに従って２７０でアップリンク信号を送信すると、ＵＬフレームは、この例では時刻ｔ４において送信されるｇＮＢにおけるＤＬフレームとうまく整列して到着するはずである（ステップ２８０）。これは次のようにモデル化することができる。
【数19】
【0147】
残留タイミング誤差は次のように推定される。
【数20】
【0148】
上述したタイミングアドバンスメカニズムは、上述した、または以下の実施形態および例のいずれにも適用可能である。
【0149】
基準時間インスタンスの取得に関する第２の例示的な実装形態によれば、エポック時間（基準時間インスタンス）は、シグナリングされる必要がなく、ネットワークとユーザデバイスとの間でシグナリングされない。特に、ＳＩＢ＿ＮＴＮは依然として送信され得るが、以下に示すように、ＳＩＢ＿ＮＴＮはＣＴＡ＿Ｔ１要素を含まない。
【表5】
【0150】
ネットワークノードおよびユーザデバイスの両方またはいずれかにおいて、処理回路１３０および／または１８０は、システム情報の送信のタイミング（例えば、アップリンクおよび／またはダウンリンク送信タイミング）に基づいて基準時間インスタンスを決定するように構成することができる。
【0151】
例えば、基準時間インスタンスは、以下の基準点の少なくとも１つに基づいて決定される。
－ システム情報（例えばＳＩＢ＿ＮＴＮ）が送信されるシステム情報ウィンドウの開始点。（受信側エンティティとしての）ＵＥは、ＳＩＢ受信タイミングから、すなわちＵＥがダウンリンクでＳＩＢ＿ＮＴＮを受信したタイミングから、開始点を導出することができる。
－ システム情報が送信されるフレームのシステムフレーム番号（ＳＦＮ）の開始点。システムフレーム番号は、ＭＩＢにおいてシグナリングすることができる。
－ システム情報が送信されるフレームの開始点。
－ システム情報のタイミングと、基準時間インスタンスに対する事前定義されたオフセット。このオプションを図１２に示す。
－ システム情報（例えばＳＩＢ＿ＮＴＮ）が送信されるシステム情報ウィンドウの開始点。（受信側エンティティとしての）ＵＥは、ＳＩＢ受信タイミングから、すなわちＵＥがダウンリンクでＳＩＢ＿ＮＴＮを受信したタイミングから、開始点を導出することができる。
－ システム情報が送信されるフレームのシステムフレーム番号（ＳＦＮ）の開始点。システムフレーム番号は、ＭＩＢにおいてシグナリングすることができる。
－ システム情報が送信されるフレームの開始点。
－ システム情報のタイミングと、基準時間インスタンスに対する事前定義されたオフセット。このオプションを図１２に示す。
【0152】
例えば、基準点は直接以下のいずれかとすることができる。
－ ＳＩＢ＿ＮＴＮが送信されるシステム情報（ＳＩ：system information）ウィンドウの開始点。
－ ＳＩＢ＿ＮＴＮが送信されるＳＦＮの開始点。
－ ＳＩＢ＿ＮＴＮが送信されるフレームの開始点。
－ ＳＩＢ＿ＮＴＮタイミングからｄｅｌｔａ＿ｔ（δｔ）を引いたもの。この例でのｄｅｌｔａ＿ｔ（δｔ）は、基準時間インスタンスから始まる（相対的な）固定オフセットである。
－ ＳＩＢ＿ＮＴＮが送信されるシステム情報（ＳＩ：system information）ウィンドウの開始点。
－ ＳＩＢ＿ＮＴＮが送信されるＳＦＮの開始点。
－ ＳＩＢ＿ＮＴＮが送信されるフレームの開始点。
－ ＳＩＢ＿ＮＴＮタイミングからｄｅｌｔａ＿ｔ（δｔ）を引いたもの。この例でのｄｅｌｔａ＿ｔ（δｔ）は、基準時間インスタンスから始まる（相対的な）固定オフセットである。
【0153】
図１２は、１０ｍｓの持続時間を有するシステムフレームを示している（１０ｍｓは、例えば５Ｇにおける典型的なシステムフレーム持続時間である）。「システムフレーム」という用語は、フレームが、通信システムにおけるデータ伝送のために（例えば規格によって）定義されていることを意味する。ＳＩＢ＿ＮＴＮは、システムフレームの開始ｔＤＬからのオフセットδｔによって与えられるシステムフレーム内の特定の位置（例えば、サブフレームおよび／またはスロットおよび／またはシンボルによって与えられる）で送信される。
【0154】
上記の基準点の定義により、ＵＥはｇＮＢと同じ方法で基準時刻（エポック時間）を導出することができる。例えば、ＵＥは相対タイミングτ（τは基準時間インスタンスに対する相対タイミング）を使用して、以下のようにＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎを計算する。
【数21】
【0155】
ここで、τはＵＥのデータ送信タイミングであり、ｄｓ，ＤＬは、上述したように衛星の位置およびＵＥの位置から計算される。パラメータＣＴＡ＿０（＝ｃ０）、ＣＴＡ＿１（＝ｃ１）などは、基準時間インスタンスｔ１に対して計算され、すなわち図１１に示したように衛星が基準位置である。基準時間インスタンスｔ１は、衛星がＵＥにダウンリンク信号を送信する時間インスタンスである。このサービスリンクにおける遅延はｄｓである。このように、ＵＥは、ＤＬ受信タイミングからｄｓを差し引いた値に基づいて導出される基準点から、ｔ１を計算することができる。有効期間は、ｔ１からＣＴＡ＿ｈ（＝ｈ）の持続時間にわたり保持される。
【0156】
第１および第２の例示的な実装形態では、基準時間インスタンスは、ｔ０、ｔ１、またはｔ０とｔ１の間の任意の値であってよいことに留意されたい。一般に、近似がＵＥに近いほど、達成可能な誤差が小さくなり得る。したがって、実装形態によってはｔ１が望ましい場合があり、なぜならそれにより近似誤差が小さくなるためである。一方、ｔ０は、ｇＮＢの実装においていくつかの利点がある。
【0157】
要約すると、この第２の実施形態における基準時間インスタンスは、システム情報の受信時刻と、衛星とユーザデバイスとの間のサービスリンク遅延とに基づいて決定することができる。
【0158】
以下では、係数を有するＳＩＢ＿ＮＴＮを送信する頻度（および場合によっては、エポック時間および／または有効区間設定）およびそのような係数の有効性に関係する、第３、第４、第５、および第６の例示的な実装形態について説明する。
【0159】
第３の例示的な実装形態によれば、係数を決定した後、決定された係数および基準時間インスタンスの指示を含むシステム情報の複数回の繰り返しが、有効区間中に送信される。
【0160】
１つの有効期間中に同じ係数が複数回繰り返されるため、ＳＩＢ＿ＮＴＮの中でタイミング基準（基準時間インスタンス）も明示的に提供することが有利である。そうでなければ、ＵＥは、有効期間中に受信したＳＩＢ＿ＮＴＮが、どのＳＩＢ＿ＮＴＮであるかを知ることができない。この第３の例示的な実装形態では、ＳＩＢ＿ＮＴＮは、係数が更新されるよりも頻繁にシグナリングされる。言い換えれば、ＵＥ側でのＳＩＢ＿ＮＴＮからの更新された係数（および場合によっては他の要素も）の読み取りは、ＳＩＢ＿ＮＴＮの送信期間よりも頻度が低い。ｇＮＢが係数を送信する周期は、ＵＥが係数を更新する周期よりも短い。
【0161】
図１４は、システム情報にＳＩＢ＿ＮＴＮを頻繁に、例えば０．３２秒ごと（３２フレームに対応）に埋め込むが、ＵＥはより長い有効区間、例えば１０．２４秒（１０２４フレーム、すなわちシステムフレーム番号の１周期に対応）に従ってのみＳＩＢ＿ＮＴＮコンテンツを更新する例を示している。したがって、最初の共通ＴＡ値は１１：２１’００に更新され、１１：２１’１０．２４における次の更新まで維持される。有効区間の間、係数の繰り返しはｇＮＢによって、１０．２４／０．３２＝３２回、送信される。
【0162】
図１４では、ＳＩＢ＿ＮＴＮコンテンツは、各ＳＩＢ受信タイミングｋにおいて、次の１０．２４－（０．３２×ｋ）秒にわたって有効である。ＵＥは、示されたエポック時間とＳＩＢ受信タイミングの差として（０．３２×ｋ）を導出する。あるいは、ＳＩＢの周期性およびカウントｋは、（例えばシステム情報の中で）ｇＮＢによって明示的に設定されてもよい。図１４の例では、ｋは１～９の任意の値を有することができる。例えば、ＵＥがＳＩＢ＿ＮＴＮの５回目の繰り返しを受信した場合、ＵＥは、１０．２４－（０．３２×５）＝８．６４秒においてＳＩＢ＿ＮＴＮを更新する（再度読み込む）必要がある。一方、ＵＥがＳＩＢ＿ＮＴＮの２０回目の繰り返しを受信した場合、ＵＥは、１０．２４－（０．３２×２０）＝３．８４秒においてＳＩＢ＿ＮＴＮを更新する（再度読み込む）必要がある。このことは図１４では、ＵＥが係数を更新しなければならない残り時間に対応する異なる長さを有する水平矢印によって示されている。有効性タイマーの値は、ＳＩＢ受信タイミングと、ＳＩＢ＿ＮＴＮに示されたエポック時間との時間差から導出される。
【0163】
この手法の利点の１つは、アイドル状態のＵＥは迅速に接続できるのに対し、接続状態のＵＥは低い頻度でシステム情報を更新できることである。
【0164】
したがって、この例示的な実装形態では、ユーザデバイスの処理回路は、以下を行うように構成することができる。
・ ユーザデバイスが接続状態にある場合、有効区間に対応する期間を有するシステム情報を受信するように送受信機を制御する。
・ ユーザデバイスがアイドルモードにある場合、有効区間中に送信されたシステム情報の複数の繰り返しのうちの１つにおいて、基準時間インスタンスの指示とともにシステム情報を受信するように送受信機を制御する。
・ ユーザデバイスが接続状態にある場合、有効区間に対応する期間を有するシステム情報を受信するように送受信機を制御する。
・ ユーザデバイスがアイドルモードにある場合、有効区間中に送信されたシステム情報の複数の繰り返しのうちの１つにおいて、基準時間インスタンスの指示とともにシステム情報を受信するように送受信機を制御する。
【0165】
第４の例示的な実装形態によれば、有効区間はシステム情報期間に対応し（または等しく）、システム情報期間は、係数が決定されてシステム情報内で送信される期間である。
【0166】
このことは図１５に示されている。図から理解できるように、ＳＩＢ＿ＮＴＮのシグナリングとＵＥによるＳＩＢ＿ＮＴＮの更新は一致している。ｇＮＢが係数を送信する周期は、ＵＥが係数を更新する周期と同じである。この場合、エポック時間は、例えばＳＩＢ＿ＮＴＮの位置によって、暗黙的にＵＥに示すことができる（上記の第２の例示的な実装形態を参照）。
【0167】
図１５の例では、システム情報には例えば１０．２４秒ごとにＳＩＢ＿ＮＴＮが埋め込まれ、ＵＥは同じく１０．２４秒ごとにＳＩＢ＿ＮＴＮを読み出して更新する。この手法は、第３の例示的な実装形態よりも単純であり得る。一方、大きな指示期間は、接続しているＵＥ（例えば、アイドルモードのＵＥ）に対するレイテンシを増加させる可能性がある。この手法の利点の１つは、エポック時間の指示が必要ないことである。
【0168】
第５の例示的な実装形態によれば、システム情報は、第１の有効区間について決定された係数と、第１の有効区間とは異なる長さおよび／または基準時間インスタンスを有する第２の有効区間について決定された係数とを含む。
【0169】
例えば、ＳＩＢ＿ＮＴＮは、異なる有効期間（例えば、１つは０秒～５．１２秒、もう１つは０秒～１０．２４秒）を有する２つのＣＴＡパラメータセット、を含む。
【0170】
図１４に示した第３の例示的な実装形態において、ＵＥが、有効期限が切れる前の１つまたは２つのＳＩＢ送信期間（例えば図１４の例では１１：２１’１０．２４－０．３２秒）においてＳＩＢ＿ＮＴＮを取得するとき、ＵＥは極めてすぐにＮＴＮ－ＳＩＢを再度取得する必要がある。係数の２つのセットを送信することによって、このような頻繁なＳＩＢの読み取りを回避することができる。係数のセットは２つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【0171】
第６の例示的な実装形態によれば、有効区間がシステム情報期間よりも長い。さらに、システム情報期間は、係数が決定されて基準時間インスタンスの指示とともにシステム情報内で送信される期間である。
【0172】
図１６はそのような例を示している。水平矢印で示したように、有効期間は重なっていてもよい。この例では、有効期間は、１０．２４秒の同じ長さを有する。ｇＮＢは、ＵＥがＳＩＢ＿ＮＴＮを読み取るように要求される頻度（ここでは１０．２４秒毎）よりも高い頻度（ここでは０．３２秒毎）でＳＩＢ＿ＮＴＮをシグナリングする。この例では、シグナリングされる各ＳＩＢ＿ＮＴＮは、更新された係数を含む。したがって、第３の例示的な実施形態（図１４）以外では、係数は繰り返されず、ＳＩＢ＿ＮＴＮの送信ごとにｇＮＢによって更新される。ＵＥは、任意のタイミングでＳＩＢ＿ＮＴＮを読み取り、係数（およびそれに対応してＴＡ）を更新することができる。ただし、実際にＳＩＢ＿ＮＴＮを読み取る（受信する）必要があるのは、最後に受信したＳＩＢ＿ＮＴＮの有効性が切れた後（ここでは受信から１０．２４秒後）である。エポック時間（基準時間インスタンス）は、ＵＥに明示的にシグナリングされる（エポック時間のシグナリングに関する第１の例示的な実装形態を参照）。
【0173】
図１４～図１６を参照しながら提示した例では、特定の有効区間長および特定のＳＩＢ更新タイミングを適用している。しかしながら、本開示は、これらの単に例示的なタイミングに限定されない。当業者には明らかであるように、特定の時間区間は、本明細書で提示されている時間区間より長くても短くてもよい。
【0174】
＜例示的なシミュレーション結果＞
以下では、近似を決定するために最大誤差の最小化を適用することにより得られる係数を想定して、本明細書に記載されている共通ＴＡ決定の性能を説明するためのケーススタディを提供する。ケーススタディは、ゲートウェイ（ｇＮＢ、ネットワークノード）、衛星、および２つの異なる初期位置にある単一のＵＥを有するコンステレーションである。時刻ｔ＝０において、衛星はゲートウェイの真上にあると想定する。ケース１（図１７、左側）では、ｔ＝０において、衛星はＵＥから１０°の仰角で見えている。ケース２（図１８、左側）では、ゲートウェイとＵＥは、仰角９０°に対応する同じ位置に存在している。衛星は、ゲートウェイに対する最小仰角１０°に達するまで軌道上を進む。図１７および図１８（右側）には、対応する共通タイミングアドバンス値ＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔ）が、２つの衛星高度（６００ｋｍ、１２００ｋｍ）について示されている。数値結果が得られるように、図１１および図１３を参照しながら概説したステップをＰｙｔｈｏｎコードとして実装した。最初に、ゲートウェイおよび衛星の両方から衛星が見える時間軸または可視ウィンドウを決定する（最小仰角１０°を想定）。次に、可視ウィンドウを、重複しない更新期間に分割する。これらは、本開示全体を通じて現れる同じ大きさの時間区間（ｔ０、ｔ０＋ｈ）である。各区間について、ＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔ）を表す多項式を計算し、これは、ＵＥがアップリンクタイミングを導出するために、すべての時間区間で使用される。
以下では、近似を決定するために最大誤差の最小化を適用することにより得られる係数を想定して、本明細書に記載されている共通ＴＡ決定の性能を説明するためのケーススタディを提供する。ケーススタディは、ゲートウェイ（ｇＮＢ、ネットワークノード）、衛星、および２つの異なる初期位置にある単一のＵＥを有するコンステレーションである。時刻ｔ＝０において、衛星はゲートウェイの真上にあると想定する。ケース１（図１７、左側）では、ｔ＝０において、衛星はＵＥから１０°の仰角で見えている。ケース２（図１８、左側）では、ゲートウェイとＵＥは、仰角９０°に対応する同じ位置に存在している。衛星は、ゲートウェイに対する最小仰角１０°に達するまで軌道上を進む。図１７および図１８（右側）には、対応する共通タイミングアドバンス値ＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔ）が、２つの衛星高度（６００ｋｍ、１２００ｋｍ）について示されている。数値結果が得られるように、図１１および図１３を参照しながら概説したステップをＰｙｔｈｏｎコードとして実装した。最初に、ゲートウェイおよび衛星の両方から衛星が見える時間軸または可視ウィンドウを決定する（最小仰角１０°を想定）。次に、可視ウィンドウを、重複しない更新期間に分割する。これらは、本開示全体を通じて現れる同じ大きさの時間区間（ｔ０、ｔ０＋ｈ）である。各区間について、ＮＴＡ，ｃｏｍｍｏｎ（ｔ）を表す多項式を計算し、これは、ＵＥがアップリンクタイミングを導出するために、すべての時間区間で使用される。
【0175】
上述したタイミング誤差は次のように得られる。
【数22】
【0176】
この誤差は、各更新区間について、テイラー級数およびミニマックス手法、ならびに線形多項式および二次多項式の場合について、図１９Ａ～１９Ｂに示されている。誤差は、確率的かつロバストなアルゴリズムであり、動作に微分を必要としない差分進化（Differential Evolution）と呼ばれる大域的最適化アルゴリズムによって計算した。
【0177】
＜ケース１＞
４つの更新周期、０．１秒、１．０秒、２．０秒、１０．０秒を考慮した。図１９Ａ～図１９Ｄの左側のグラフはテイラー級数の結果を示しており、図１９Ａ～図１９Ｄの右側のグラフはミニマックス多項式の結果を示している。示した図の各々には、誤差閾値１／４＊０．５８ｕｓと記された水平の線があり、これはＰＵＳＣＨの５Ｇ－ＮＲで最も厳しいサイクリックプレフィックスの４分の１を示している。図１９Ａは線形補間、図１９Ｂは二次補間を示している。
４つの更新周期、０．１秒、１．０秒、２．０秒、１０．０秒を考慮した。図１９Ａ～図１９Ｄの左側のグラフはテイラー級数の結果を示しており、図１９Ａ～図１９Ｄの右側のグラフはミニマックス多項式の結果を示している。示した図の各々には、誤差閾値１／４＊０．５８ｕｓと記された水平の線があり、これはＰＵＳＣＨの５Ｇ－ＮＲで最も厳しいサイクリックプレフィックスの４分の１を示している。図１９Ａは線形補間、図１９Ｂは二次補間を示している。
【0178】
図１９Ａ（線形多項式）では、最大の近似誤差は時刻ｔ＝０で発生している。ミニマックスの誤差挙動は、テイラー手法を半桁上回っている。テイラー級数は目標の閾値以下の誤差になるには１秒以下の更新間隔を必要とするのに対し、ミニマックスは２秒のみの更新間隔で誤差の閾値に近づくことがわかる。
【0179】
図１９Ｂ（二次多項式）では、誤差性能は全体的に改善されている。しかしながら、ミニマックス手法の誤差性能は、テイラー級数よりも容易に１桁向上する。また、ミニマックス手法では１０秒の更新間隔で目標誤差閾値を下回ることができるが、テイラー級数では下回ることはできない。
【0180】
いくつかの誤差曲線のギザギザ状の挙動は、かなり小さな数値で動作する差分進化アルゴリズムの確率的性質によって説明できることに留意されたい。
【0181】
＜ケース２＞
ケース２（ＧＷとＵＥの位置が一致している）のセットアップを図１８に示す。結果はケース１に類似している。特に、図１９Ｃは、更新期間０．１秒、１．０秒、２．０秒、１０．０秒および線形多項式係数の近似誤差を示しており、図１９Ｄは同じ更新期間および二次多項式係数の近似誤差を示している。
ケース２（ＧＷとＵＥの位置が一致している）のセットアップを図１８に示す。結果はケース１に類似している。特に、図１９Ｃは、更新期間０．１秒、１．０秒、２．０秒、１０．０秒および線形多項式係数の近似誤差を示しており、図１９Ｄは同じ更新期間および二次多項式係数の近似誤差を示している。
【0182】
要約すると、上述したように最大誤差の最小化を適用することによって設計された係数を有する一般化された多項式は、例えばテイラー級数と比較して、すべての更新区間にわたって大幅に小さい近似誤差をもたらすことができる。したがって、テイラー級数と比較した利点は、シグナリングのオーバーヘッドが少ないこと、および／または、係数の更新周期が大きくなる可能性があることである。
【0183】
本開示は、ソフトウェアによって、ハードウェアによって、またはハードウェアと協働するソフトウェアによって、実施することができる。上述した各実施形態の説明において使用される各機能ブロックは、その一部または全体を、集積回路（ＩＣ）などのＬＳＩ（大規模集積回路）によって実施することができ、各実施形態において説明した各プロセスは、その一部または全体を、同じＬＳＩまたはＬＳＩの組合せによって制御することができる。ＬＳＩは、チップとして個別に形成する、または、機能ブロックの一部またはすべてが含まれるように１個のチップを形成することができる。ＬＳＩは、自身に結合されたデータ入出力部を含むことができる。ここでＬＳＩは、集積度の違いに応じて、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、またはウルトラＬＳＩとも称される。しかしながら、集積回路を実施する技術は、ＬＳＩに限定されず、専用回路、汎用プロセッサ、または専用プロセッサを使用することによって実施されてもよい。さらには、ＬＳＩの製造後にプログラムすることのできるＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）や、ＬＳＩ内部に配置されている回路セルの接続および設定を再設定できるリコンフィギャラブル・プロセッサを使用することもできる。本開示は、デジタル処理またはアナログ処理として実施することができる。半導体技術または別の派生技術が進歩する結果として、ＬＳＩが将来の集積回路技術に置き換わる場合、その将来の集積回路技術を使用して機能ブロックを集積化することができる。バイオテクノロジを適用することもできる。
【0184】
本開示は、通信の機能を有する任意の種類の装置、デバイス、またはシステム（通信装置と呼ばれる）によって実施することができる。
【0185】
通信装置は、送受信機および処理／制御回路を備えていることができる。送受信機は、受信機および送信機を備えている、および／または、受信機および送信機として機能することができる。送信機および受信機としての送受信機は、増幅器、ＲＦ変調器／復調器などを含むＲＦ（無線周波数）モジュールと、１つ以上のアンテナを含むことができる。
【0186】
このような通信装置の非限定的ないくつかの例としては、電話（例：携帯電話、スマートフォン）、タブレット、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）（例：ラップトップ、デスクトップ、ノートブック）、カメラ（例：デジタルスチル／ビデオカメラ）、デジタルプレイヤー（デジタルオーディオ／ビデオプレイヤー）、ウェアラブルデバイス（例：ウェアラブルカメラ、スマートウォッチ、トラッキングデバイス）、ゲームコンソール、電子書籍リーダー、遠隔医療／テレメディシン（リモート医療・医薬）装置、通信機能を提供する車両（例：自動車、飛行機、船舶）、およびこれらのさまざまな組合せ、が挙げられる。
【0187】
通信装置は、携帯型または可搬型に限定されず、非携帯型または据置型である任意の種類の装置、デバイス、またはシステム、例えば、スマートホームデバイス（例：電化製品、照明、スマートメーター、制御盤）、自動販売機、および「モノのインターネット（ＩｏＴ：Internet of Things）」のネットワーク内の任意の他の「モノ」なども含むことができる。
【0188】
通信は、例えばセルラーシステム、無線ＬＡＮシステム、衛星システム、その他、およびこれらのさまざまな組合せを通じてデータを交換するステップ、を含むことができる。
【0189】
通信装置は、本開示の中で説明した通信の機能を実行する通信デバイスに結合されたコントローラやセンサなどのデバイスを備えることができる。例えば、通信装置は、通信装置の通信機能を実行する通信デバイスによって使用される制御信号またはデータ信号を生成するコントローラまたはセンサ、を備えていることができる。
【0190】
通信装置は、インフラストラクチャ設備、例えば、上の非限定的な例における装置等の装置と通信する、またはそのような装置を制御する基地局、アクセスポイント、および任意の他の装置、デバイス、またはシステムなどを、さらに含むことができる。
【0191】
＜実施形態の要約＞
本開示では、ネットワークノードを提供する。ネットワークノードは、処理回路を備えており、処理回路は、動作中に、有効区間について、近似誤差を最小化するように、ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似する多項式の係数を決定する。近似誤差は、基準時間インスタンスに対する有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される。ネットワークノードは、動作中に係数を送信する送受信機をさらに備える。
本開示では、ネットワークノードを提供する。ネットワークノードは、処理回路を備えており、処理回路は、動作中に、有効区間について、近似誤差を最小化するように、ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似する多項式の係数を決定する。近似誤差は、基準時間インスタンスに対する有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される。ネットワークノードは、動作中に係数を送信する送受信機をさらに備える。
【0192】
ネットワークノードは基地局であってもよい。また、ネットワークノードは、衛星ゲートウェイ機能を搭載することもできる。
【0193】
例えば、多項式ｐ（ｔ）は次の形式を有する。
【数23】
【0194】
ここで、ｃ０，．．．，ｃｎは多項式の係数であり、ｎは多項式の事前定義された正の整数次数であり、ｔｒｅｆは基準時間インスタンスである。
【0195】
いくつかの例示的な実装形態では、処理回路は、動作中に、近似誤差の符号が複数の時間インスタンスにおいて交互に変化することを強制することによって、多項式の係数を決定する。
【0196】
特に、処理回路は、動作中、以下を解くことによって多項式の係数を決定する。
【数24】
【0197】
ここで、ｐ（ｔ１）は、ある時間インスタンスｔ１における多項式であり、ｉは、等距離にある複数の時間インスタンスのうちの時間インスタンスの整数インデックスであり、Ｅは、近似誤差の値であり、ＮＴＡ．ｃｏｍｍｏｎ（ｔｉ）は、時間インスタンスｔｉにおけるネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンスであり、ネットワークノードの位置と衛星の位置に基づいてネットワークノードによって決定される。複数の時間インスタンスにおける時間インスタンスｔｉの数は、多項式の次数よりも大きい。
【0198】
例えば、Ｒｅｍｅｚアルゴリズムに従って１回以上の反復を適用することにより、上記解くことから得られる係数を修正することができる。
【0199】
例示的な実装形態によれば、送受信機は、動作中に、基準時間インスタンスの指示を送信する。
【0200】
例えば、送受信機は、動作中、システム情報の中で、前出の係数、および／または、基準時間インスタンスの指示、および／または、有効区間の指示を送信する。
【0201】
いくつかの実装形態では、基準時間インスタンスの指示を送信する必要はない。例えば、いくつかの実装形態では、処理回路は、動作中に、システム情報の送信のタイミングに基づいて基準時間インスタンスを決定する。
【0202】
第１の実装形態によれば、有効区間はシステム情報期間に対応し、システム情報期間は、係数が決定されてシステム情報内で送信される期間である。
【0203】
第２の実装形態によれば、係数を決定した後、決定された係数と基準時間インスタンスの指示とを含むシステム情報の複数の繰り返しが、有効区間中に送信される。
【0204】
第３の実装形態によれば、有効区間はシステム情報期間よりも長く、システム情報期間は、係数が決定され、基準時間インスタンスの指示とともに係数がシステム情報内で送信される期間である。
【0205】
第４の実装形態によれば、システム情報は、第１の有効区間について決定された係数と、第１の有効区間とは異なる長さおよび／または基準時間インスタンスを有する第２の有効区間について決定された係数とを含む。
【0206】
本開示では、ユーザデバイスが提供される。ユーザデバイス（ユーザ機器）は、動作中に、ネットワークノードから多項式の係数を受信する送受信機と、動作中に、この多項式に基づいて、衛星を介してネットワークノードにデータを送信するための、有効区間に対するタイミングアドバンスを決定する処理回路であって、多項式が、近似誤差を最小化するように、ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似する、処理回路と、を備える。近似誤差は、基準時間インスタンスに対する有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される。また、送受信機は、動作中に、決定されたタイミングアドバンスを使用してデータを送信する。
【0207】
ユーザデバイスでは、例えば、送受信機が動作中に基準時間インスタンスの指示を受信する。
【0208】
いくつかの実装形態では、ユーザデバイスの送受信機は、動作中に、係数、および／または、基準時間インスタンスの指示、および／または、有効区間の指示をシステム情報内で受信する。
【0209】
ネットワークノードを参照して上述したように、ユーザ機器が基準時間インスタンスの指示を実際に受信する必要がないことがある。いくつかの実装形態では、ユーザ機器の処理回路が、動作中に、システム情報の送信のタイミングに基づいて基準時間インスタンスを決定する。
【0210】
基準時間インスタンスの決定に関しては、多くの実装形態が可能である。例えば、ユーザデバイスにおいて、処理回路は、動作中に、以下の少なくとも１つに基づいて基準時間インスタンスを決定する。
－ システム情報が送信されるシステム情報ウィンドウの開始点
－ システム情報が送信されるフレームのシステムフレーム番号の開始点
－ システム情報が送信されるフレームの開始点
－ システム情報のタイミングと、基準時間インスタンスに対する事前定義されたオフセット
－ システム情報が送信されるシステム情報ウィンドウの開始点
－ システム情報が送信されるフレームのシステムフレーム番号の開始点
－ システム情報が送信されるフレームの開始点
－ システム情報のタイミングと、基準時間インスタンスに対する事前定義されたオフセット
【0211】
第１の実装形態では、有効区間はシステム情報期間に対応し、システム情報期間は、係数が決定されてシステム情報内で送信される期間である。
【0212】
ユーザデバイス側の第２の実装形態では、処理回路は、動作中に、ユーザデバイスが接続状態にある場合、有効区間に対応する期間を有するシステム情報を受信するように送受信機を制御し、ユーザデバイスがアイドルモードにある場合、有効区間中に送信されるシステム情報の複数の繰り返しのうちの１つにおいて、基準時間インスタンスの指示とともにシステム情報を受信するように送受信機を制御する。
【0213】
第３の実装形態では、有効区間はシステム情報期間よりも長く、システム情報期間は、係数が更新されて基準時間インスタンスの指示とともにシステム情報内で送信される期間である。
【0214】
第４の実装形態では、システム情報は、第１の有効区間について決定された係数と、第１の有効区間とは異なる長さおよび／または基準時間インスタンスを有する第２の有効区間について決定された係数とを含む。
【0215】
処理回路は、動作中に、第１の有効区間および／または第２の有効区間が満了するまでの時間に基づいて、第１の有効区間について決定された係数を適用するか、または第２の有効区間について決定された係数を適用するかを決定する。
【0216】
別の可能な実装形態では、ネットワークノードまたはユーザデバイスにおいて、基準時間は、システム情報の受信時間と、衛星とユーザデバイス間のサービスリンク遅延に基づいて決定される。
【0217】
上述したネットワークノードおよびユーザデバイス、ならびに関連するさらなる例および実装形態に対応して、本開示は、ネットワークノードおよびユーザデバイスによって、またはそれらの処理回路によって実行される対応する方法を提供する。
【0218】
本開示では、ネットワークノードにおいて実行することのできる方法が提供される。本方法は、有効区間について、近似誤差を最小化するように、ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似する多項式の係数を決定することを含む。近似誤差は、基準時間インスタンスに対する有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される。本方法は、（例えば、本方法がネットワークデバイス上で実行されるとき）上記の係数を送信することをさらに含むことができる。本方法は、（本方法がネットワークデバイスの処理回路または対応する集積回路の処理回路によって実行されるとき）送信するために上記の係数を送信機に提供することを含むことができる。
【0219】
本開示では、ユーザデバイスによって実行することのできる方法が提供される。本方法は、ネットワークノードから多項式の係数を受信するステップと、その多項式に基づいて、衛星を介してネットワークノードにデータを送信するための、有効区間に対するタイミングアドバンスを決定するステップであって、多項式が、近似誤差を最小化するように、ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似し、近似誤差が、基準時間インスタンスに対する有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される、決定するステップと、決定されたタイミングアドバンスを使用してデータを送信することと、を含む。
【0220】
本方法のさらなる例示的な実施形態および実装形態は、ネットワークノードおよび／またはユーザデバイスの上述した処理回路によって動作中に実行されるステップによって提供される。
【0221】
本方法は、ユーザデバイスの処理回路上で、または集積回路によって、実行することもできることに留意されたい。そのような場合、受信ステップおよび遷移テップの代わりに、本方法は、（無線）送信のためのデータを送受信機に（または単に出力に）提供することと、送受信機から（または単に入力において）データ（例えば係数）を取得することとを含む。
【0222】
本開示では、動作中に、有効区間について、近似誤差を最小化するように、ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似する多項式の係数を決定する集積回路（ＩＣ）が提供される。近似誤差は、基準時間インスタンスに対する有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される。ＩＣは、決定された係数が提供される出力をさらに備える。このような出力は、実際の実装形態では、送信を実行する送受信機に接続可能であるか、または接続されることができる。
【0223】
本開示では、集積回路（ＩＣ）が提供される。ＩＣは、動作中に、多項式に基づいて、衛星を介したネットワークノードへのデータの送信のための、有効区間に対するタイミングアドバンスを決定し、多項式は、近似誤差を最小化するように、ネットワークノードと衛星との間のタイミングアドバンス成分を近似する。近似誤差は、基準時間インスタンスに対する有効区間の複数の時間インスタンスにおいて指定される。多項式は、（例えば送受信機から）ＩＣの入力において得られる（受信される）ことができる。ＩＣはさらに、例えば送受信機による送信のために、決定されたタイミングアドバンスを使用してデータが提供される出力を有することができる。
【0224】
本開示は、１つ以上のプロセッサ上で実行されたときに、１つ以上のプロセッサに上述の方法のいずれかを実行させるプログラムコード、をさらに提供する。プログラムコードは、非一時的媒体に記憶することができる。
【0225】
本開示は、上述したネットワークノードと、上述した１つ以上のユーザデバイスとを含む通信システムを提供する。通信システムは、１つ以上のＮＴＮエンティティをさらに含むことができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図19D】
【国際調査報告】