JP2017028450A - ユーザ装置、基地局及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圏外又は無線品質が劣化したエリアに存在するユーザ装置が通信を行うことを可能にする。
【解決手段】ユーザ装置と中継装置と基地局とを備える無線通信システムにおいて、ユーザー装置は、基地局からの無線信号を受信する受信部と、基地局からの無線信号を受信できない場合に、ユーザ装置の位置を測定し、測定された位置を示す位置情報を生成して中継装置に送信する送信部と、を有する。基地局は、３Ｄビームフォーミングをサポートし、ユーザ装置の位置情報を取得する取得部と、ユーザ装置の位置情報と基地局の位置情報とに基づいてビームを形成する方向を決定する決定部と、決定した方向にビームを形成して無線信号を送信する送信部と、を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ユーザ装置、基地局及び通信方法に関する。

ＬＴＥ（Long Term Evolution）では、システム容量の更なる大容量化、データ伝送速度の更なる高速化、無線区間における更なる低遅延化などを実現するために、様々な無線技術の検討が進んでいる。

例えば、第５世代と呼ばれる無線通信方式では、１０Ｇｂｐｓ以上のスループットを実現しつつ、無線区間の遅延を１ｍｓ以下にするといった要求条件を実現するために、様々な要素技術の検討が行われている。

株式会社ＮＴＴドコモ、"ドコモ５Ｇホワイトペーパー"、２０１４年９月

近い将来、ディスプレイを搭載した飛行船又は気球を上空に飛ばし、各種情報（広告、ニュース、テレビ映像等）を表示させるサービスが提供されることが想定される。

このようなサービスに用いられる無線通信方式には、非常に高いスループット、低遅延、及び高信頼性（映像が途切れたり乱れたりしない）が求められることから、例えば、上述の第５世代の無線通信方式が用いられることが想定される。

しかしながら、基地局は、一般的に地上のユーザ装置と通信する前提であり、また、高層ビル等において複数の基地局からの電波を受けることによる干渉を防止するため、チルト角（基地局から放射される電波の方向）を地上方向に向けていることが多い。従って、上述のようなサービスを提供しようとした場合、飛行船又は気球の存在している上空は、圏外（エリア外）又は無線品質が非常に劣化した状態になってしまい、サービスの提供が困難になる可能性がある。

開示の技術は上記に鑑みてなされたものであって、圏外又は無線品質が劣化したエリアに存在するユーザ装置が通信を行うことを可能にする技術を提供することを目的とする。

開示の技術のユーザ装置は、ユーザ装置と中継装置と基地局とを備える無線通信システムにおいて、前記中継装置及び前記基地局と通信するユーザ装置であって、前記基地局からの無線信号を受信する受信部と、前記基地局からの無線信号を受信できない場合に、当該ユーザ装置の位置を測定し、測定された位置を示す位置情報を生成して前記中継装置に送信する送信部と、を有する。

また、開示の技術の基地局は、ユーザ装置と地局とを備える無線通信システムにおいて、前記ユーザ装置と通信し、３Ｄビームフォーミングをサポートする基地局であって、前記ユーザ装置の位置を示す第一の位置情報を取得する取得部と、前記第一の位置情報と当該基地局の位置を示す第二の位置情報とに基づいて、ビームを形成する方向を決定する決定部と、前記決定部により決定した方向にビームを形成して無線信号を送信する送信部と、を有する。

また、開示の技術の通信方法は、ユーザ装置と、前記ユーザ装置と通信する中継装置と、前記ユーザ装置及び前記中継装置と通信し、３Ｄビームフォーミングをサポートする基地局とを備える無線通信システムが行う通信方法であって、前記ユーザ装置が、前記ユーザ装置の位置を示す第一の位置情報を前記中継装置に送信するステップと、前記中継装置が、前記第一の位置情報を前記基地局に送信するステップと、前記基地局が、前記第一の位置情報と当該基地局の位置を示す第二の位置情報とに基づいて、ビームを形成する方向を決定するステップと、前記基地局が、決定した方向にビームを形成して無線信号を送信するステップと、を有する。

開示の技術によれば、圏外又は無線品質が劣化したエリアに存在するユーザ装置が通信を行うことを可能にする技術が提供される。

実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。 実施の形態に係るユーザ装置の機能構成の一例を示す図である。 実施の形態に係る中継装置の機能構成の一例を示す図である。 実施の形態に係る基地局の機能構成の一例を示す図である。 ユーザ装置と基地局との間で通信が確立される際の処理手順の一例を示すシーケンス図である。 ビームの方向を追従させる場合の処理手順（その１）の一例を示すシーケンス図である。 ビームの方向を追従させる場合の処理手順（その２）の一例を示すシーケンス図である。 複数のビームが形成された状態を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。例えば、本実施の形態に係る無線通信システムはＬＴＥに準拠した方式のシステムを想定しているが、本発明はＬＴＥに限定されるわけではなく、他の方式にも適用可能である。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「ＬＴＥ」は、３ＧＰＰのリリース８、又は９に対応する通信方式のみならず、３ＧＰＰのリリース１０、１１、１２、１３、又はリリース１４以降に対応する第５世代の通信方式も含む広い意味で使用する。

＜概要＞
図１は、実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。図１に示すように、実施の形態に係る無線通信システムは、ユーザ装置１と中継装置２と基地局３とを含む。図１の例では、１つのユーザ装置１が示されているが、図示の便宜上のものであり、ユーザ装置１の数に制約はない。また、図１の例では、１つの基地局３が示されているが、複数の基地局３が含まれるようにしてもよい。

ユーザ装置１は、無線を通じて、中継装置２及び基地局３と通信を行う機能を有している。ユーザ装置１は、例えば飛行船又は気球等に搭載されていることを想定しており、基地局３が構成するセルの圏外に存在している場合、自身の位置情報を中継装置２に通知する機能を有する。なお、ユーザ装置１は、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット、モバイルルータ、ウェアラブル端末などが想定されるが、通信機能を有する機器であれば、どのような機器であってもよい。

中継装置２は、ユーザ装置１及び基地局３と通信する機能を有しており、ユーザ装置１から受信した位置情報を基地局３に通知する機能を有する。中継装置２とユーザ装置１との間の通信方式は問わないが、例えば、ＬＴＥのＤ２Ｄ（Device to Device）通信、無線ＬＡＮ、ＷｉＦｉＤｉｒｅｃｔ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉｇｉｇ（登録商標）等が用いられてもよい。また、中継装置２は、基地局３が形成するセルの圏内に存在していてもよいし、セルの圏内に存在していなくてもよい。また、中継装置２と基地局３との間の通信方式は問わないが、例えば、ＬＴＥ等の無線通信方式が用いられてもよいし、有線ネットワークで接続されていてもよい。

基地局３は、ユーザ装置１及び中継装置２と通信する機能を有しており、主に地上向けのセルを形成する。また、基地局３は、中継装置２から通知された位置情報に基づいてユーザ装置１の位置を把握し、３Ｄ（３次元）ビームフォーミングを用いてユーザ装置１が存在する方向にビームを形成することで、セルの圏外に存在するユーザ装置１との間で通信を行うことを可能にする。

なお、ビームフォーミングとは、電波を細く絞って特定の方向に向けて集中的に送信する技術である。ビームフォーミングを用いることで、干渉を減らしつつ、より遠くまで電波を届けることが可能になる。また、３Ｄビームフォーミングとは、水平方向及び垂直方向の両方に動的にビームフォーミングを行う技術である。

なお、本実施の形態において、ユーザ装置１と基地局３との間でＣＡ（Carrier Aggregation）通信が用いられてもよい。また、ユーザ装置１と複数の基地局３との間でＤＣ（Dual Connectivity）によるＣＡ通信が行われてもよい。また、複数のユーザ装置１が存在する場合、基地局３は、ユーザ装置１の位置する方向ごとにそれぞれビームを形成するようにしてもよい。

＜機能構成＞
（ユーザ装置）
図２は、実施の形態に係るユーザ装置の機能構成の一例を示す図である。図２に示すように、ユーザ装置１は、信号送信部１１と、信号受信部１２と、位置測定部１３と、位置情報送信部１４と、品質測定部１５とを有する。なお、図２は、ユーザ装置１において本発明の実施の形態に特に関連する機能部のみを示すものであり、少なくともＬＴＥに準拠した動作を行うための図示しない機能も有するものである。また、図２に示す機能構成は一例に過ぎない。本実施の形態に係る動作を実行できるのであれば、機能区分や機能部の名称はどのようなものでもよい。

信号送信部１１は、ユーザ装置１から送信されるべき上位のレイヤの信号から、物理レイヤの各種信号を生成し、基地局３に無線で送信する機能を含む。信号受信部１２は、基地局３から各種の信号を無線で受信し、受信した物理レイヤの信号からより上位のレイヤの信号を取得する機能を含む。

位置測定部１３は、ＧＰＳ（Global Positioning System）などを用いてユーザ装置１自身の現在位置を測定し、測定した位置を示す位置情報を生成する機能を有する。位置情報には、少なくとも緯度、経度及び高度が含まれる。また、位置測定部１３は、所定の周期ごとにユーザ装置１自身の現在位置を測定して位置情報を更新するようにしてもよい。また、基地局３からの無線信号の受信品質が劣化した場合に、再度ユーザ装置１自身の現在位置を測定して位置情報を更新するようにしてもよい。

位置情報送信部１４は、位置測定部１３で生成された位置情報を中継装置２に送信する機能を有する。また、位置情報送信部１４は、ユーザ装置１と基地局３との間で直接通信が可能な場合（すなわち、基地局３が形成するビームがユーザ装置１に向けられている場合）、位置情報を、信号送信部１１を介して基地局３に直接送信するようにしてもよい。

品質測定部１５は、基地局３から受信する無線信号の受信品質を測定する機能を有する。また、測定した受信品質と所定の閾値とを比較することで、基地局３からの無線信号の受信品質がどの程度劣化しているのかを判断する。

（中継装置）
図３は、実施の形態に係る中継装置の機能構成の一例を示す図である。図３に示すように、中継装置２は、ユーザ装置通信部２１と、基地局通信部２２とを有する。なお、図３は、中継装置２において本発明の実施の形態に特に関連する機能部のみを示すものであり、実施の形態に係る動作を行うための図示しない機能も有するものである。また、図３に示す機能構成は一例に過ぎない。本実施の形態に係る動作を実行できるのであれば、機能区分や機能部の名称はどのようなものでもよい。

ユーザ装置通信部２１は、ユーザ装置１と通信を行う機能を有し、ユーザ装置１から受信した位置情報を基地局通信部２２に渡す。

基地局通信部２２は、基地局３と通信を行う機能を有し、ユーザ装置通信部２１から渡された位置情報を基地局３に送信する。

（基地局）
図４は、実施の形態に係る基地局の機能構成の一例を示す図である。図４に示すように、基地局３は、信号送信部３１と、信号受信部３２と、位置情報取得部３３と、ビーム方向決定部３４とを有する。なお、図４は、基地局３において本発明の実施の形態に特に関連する機能部のみを示すものであり、実施の形態に係る動作を行うための図示しない機能も有するものである。また、図４に示す機能構成は一例に過ぎない。本実施の形態に係る動作を実行できるのであれば、機能区分や機能部の名称はどのようなものでもよい。

信号送信部３１は、基地局３から送信されるべき上位のレイヤの信号から、物理レイヤの各種信号を生成し、無線で送信する機能を含む。信号受信部３２は、セル内の移動機又はユーザ装置１から各種信号を無線で受信し、受信した物理レイヤの信号からより上位のレイヤの信号を取得する機能を含む。

また、信号送信部３１及び信号受信部３２は、ビーム方向決定部３４から指示された方向にビームを形成して無線信号の送受信を行う機能を有する。また、信号送信部３１は、ビーム方向決定部３４から指示された方向の周辺に複数のビームを形成して、当該複数のビームの各々で参照信号（パイロット信号と呼んでもよい）を送信する機能を有する。

位置情報取得部３３は、中継装置２からユーザ装置１の位置情報を取得する機能を有する。また、位置情報取得部３３は、信号受信部３２を介して、ユーザ装置１から直接位置情報を取得する機能を有する。

ビーム方向決定部３４は、ユーザ装置１の位置情報と、基地局３自身の位置を示す位置情報とに基づいてビームを形成する方向を決定し、信号送信部３１及び信号受信部３２に指示する。ビーム方向決定部３４は、例えば、ユーザ装置１の位置情報に含まれる緯度、経度及び高度、及び、基地局３自身の位置を示す位置情報に含まれる緯度、経度及び高度から、ビームを形成する方向を算出する。基地局３自身の位置を示す位置情報は、基地局３のメモリ等に予め記憶されていてもよい。また、ビーム方向決定部３４は、基地局３自身の位置を示す位置情報を、ＧＰＳ等を用いて自ら取得するようにしてもよい。基地局３が移動基地局であっても、ビームを形成する方向を高精度に決定することが可能になる。

＜処理手順＞
（通信確立処理）
図５は、ユーザ装置と基地局との間で通信が確立される際の処理手順の一例を示すシーケンス図である。図５を用いて、ユーザ装置１が基地局３により形成されるセルの圏外に存在する場合に、ユーザ装置１と基地局３との間で通信が確立されてデータ送受信が行われるまでの処理手順について説明する。

ステップＳ１０１で、ユーザ装置１の信号受信部１２は、基地局３が形成するセルに在圏していないことを検出する。なお、ユーザ装置１は、基地局３が形成するセルに在圏可能である場合、ステップＳ１０２以降の処理手順を行わずに当該セルを介して基地局３に接続することになる。

ステップＳ１０２で、ユーザ装置１の位置測定部１３は、ユーザ装置１自身の現在位置を測定し、測定された位置（緯度、経度及び高度）を含む位置情報を生成する。なお、位置情報には、現在位置を測定した時刻が含まれていてもよい。

ステップＳ１０３で、ユーザ装置１の位置情報送信部１４は、位置情報を中継装置２に送信する。

ステップＳ１０４で、中継装置２の基地局通信部２２は、ユーザ装置１から取得した位置情報を基地局３に送信する。なお、基地局通信部２２は、予め定められた基地局３に位置情報を送信するようにしてもよい。また、基地局通信部２２は、本無線通信システムに複数の基地局３が存在する場合、複数の基地局３の各々において３Ｄビームフォーミングにより無線信号を送信可能な範囲を示す情報と、ユーザ装置１から受信した位置情報とに基づいて、ユーザ装置１と通信可能な基地局３を選択するようにしてもよい。

ステップＳ１０５で、基地局３のビーム方向決定部３４は、ステップＳ１０４の処理手順で受信したユーザ装置１の位置情報と基地局３自身の位置情報とに基づいて、ビームを形成する方向を決定する。

ステップＳ１０６で、基地局３の信号送信部３１は、ステップＳ１０６の処理手順で決定された方向にビームが形成されるように、基地局３が備える複数のアンテナポート毎にウエイトを乗算することで無線信号（同期信号、報知情報、参照信号等）を送信する。なお、基地局３は、例えば、多数のアンテナ素子（例：１００素子）を用いるＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ技術を用いることで、指向性の鋭いビームをユーザ装置１に向けて形成することができる。

なお、無線信号に含まれる同期信号は、例えば、ＰＳＳ（Primary Synchronization Signal）及びＳＳＳ（Secondary Synchronization Signal）であってもよいし、他の同期信号であってもよい。また、報知情報は、例えば、ＭＩＢ（Master Information Block）及びＳＩＢ（System Information Block）であってもよい。また、参照信号（RS：Reference Signal）は、例えば、ＣＲＳ（Cell Specific Reference Signal）、ＵＥ−ＳｐｅｃｉｆｉｃＲＳ、ＣＳＩ−ＲＳ（Channel State Information-RS）等であってもよい。

ステップＳ１０７で、ユーザ装置１の信号受信部１２は、ユーザ装置１に向けて送信された無線信号（ステップＳ１０６で送信された無線信号）を受信し、シンボルタイミング同期やシステム情報の取得等を行うことで、圏外から圏内に移行したことを検出する。

ステップＳ１０８で、ユーザ装置１の信号送信部１１及び信号受信部１２は、基地局３との間で呼接続処理（ランダムアクセス処理、アタッチ処理、認証処理等）を行い、基地局３との間でＤＬ（Downlink）及びＵＬ（Uplink）のデータ送受信を開始する。

（ビーム追従処理（その１））
続いて、ユーザ装置１が移動した場所に応じてビームの方向を追従させる際の処理手順について説明する。

図６は、ビームの方向を追従させる場合の処理手順（その１）の一例を示すシーケンス図である。ビーム追従処理（その１）では、ユーザ装置１から位置情報を基地局３に報告させることで、ユーザ装置１の移動した場所にビームを向けるように制御する。

なお、ユーザ装置１は、位置情報を基地局３に直接送信するようにしてもよいし、中継装置２を介して送信するようにしてもよい。位置情報が基地局３に直接送信される場合、図６のステップＳ２０４及びステップＳ２０５の処理手順は省略される。位置情報が中継装置２を介して基地局３に送信される場合、図６のステップＳ２０３の処理手順は省略される。

ステップＳ２０１で、ユーザ装置１の品質測定部１５は、基地局３からビームにより送信される無線信号の受信品質を測定する。当該受信品質が所定の閾値Ｘを下回る場合、ユーザ装置１自身の移動により、ビームの向きと自身の位置とにずれが生じたことで無線信号の受信品質が劣化したと判断し、ステップＳ２０２の処理手順に進む。なお、品質測定部１５が測定する受信品質は、例えば、下り参照信号の伝搬損、ＲＳＲＱ（Reference Signal Received Quality）、ＲＳＲＩ（Received Signal Strength Indicator）、ＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）、又はＣＱＩ（Channel Quality Indicator）であってもよい。また、これらを複数組み合わせるようにしてもよい。また、所定の閾値Ｘは、報知情報に含まれていてもよいし、ＲＲＣ信号等を用いて基地局３からユーザ装置１に通知されてもよい。

ステップＳ２０２で、ユーザ装置１の位置測定部１３は、ユーザ装置１自身の現在位置を測定し、位置情報を更新する。

ステップＳ２０３で、ユーザ装置１の位置情報送信部１４は、更新された位置情報を、信号送信部１１を介して基地局３に送信する。

ステップＳ２０４で、ユーザ装置１の位置情報送信部１４は、更新された位置情報を、中継装置２に送信する。

ステップＳ２０５で、中継装置２の基地局通信部２２は、ユーザ装置１から取得した位置情報を基地局３に送信する。なお、本無線通信システムに複数の基地局３が存在する場合、基地局通信部２２は、図５のステップＳ１０４の処理手順で位置情報を送信した基地局３と同一の基地局３に、更新された位置情報を送信するようにしてもよい。また、基地局通信部２２は、複数の基地局３の各々において３Ｄビームフォーミングにより無線信号を送信可能な範囲を示す情報と、更新された位置情報とに基づいて、ユーザ装置１と通信可能な基地局３を新たに選択するようにしてもよい。

ステップＳ２０６で、基地局３のビーム方向決定部３４は、更新された位置情報と基地局３自身の位置情報とに基づいてビームを形成する方向を変更する。信号送信部３１は、変更された方向にビームが形成されるように、基地局３が備える複数のアンテナポート毎にウエイトを乗算することで無線信号（同期信号、報知情報、参照信号等）を送信する。

以上の処理手順により、ユーザ装置１の移動により無線信号の受信品質が悪化した場合であっても、ビームの向きを正しい方向に変更することができ、通信品質を安定させることが可能になる。

なお、図６の処理手順においてステップＳ２０１の処理手順を省略し、ステップＳ２０２乃至ステップＳ２０６の処理手順が所定の周期（時間間隔）で繰り返し行われるようにしてもよい。ユーザ装置１の実装を簡易にすることが可能になる。

また、図６の処理手順において、ユーザ装置１は、ステップＳ２０１の処理手順で測定される受信品質に応じて、更新された位置情報を基地局３に直接送信するのか、中継装置２を介して送信するのかを切替えるようにしてもよい。例えば、受信品質が非常に劣化している場合、ユーザ装置１の位置情報送信部１４は、更新された位置情報を基地局３に直接送信することはできないと判断し、中継装置２を介して送信するようにしてもよい。位置情報送信部１４は、測定された受信品質が、前述の所定の閾値Ｘを下回る場合であって、かつ、所定の閾値Ｙを下回る場合に、受信品質が非常に劣化していると判断してもよい。また、所定の閾値Ｙは、報知情報に含まれていてもよいし、ＲＲＣ信号等を用いて基地局３からユーザ装置１に通知されてもよい。これにより、ユーザ装置１は、更新された位置情報を可能な限り迅速に基地局３に通知することが可能になると共に、万が一基地局３に直接送信できない場合であっても、更新された位置情報を基地局３に通知することが可能になる。

（ビーム追従処理（その２））
図７は、ビームの方向を追従させる場合の処理手順（その２）の一例を示すシーケンス図である。ビーム追従処理（その２）では、基地局３から複数のビームを用いて参照信号を送信し、どのビームに係る参照信号の受信品質が良いかをユーザ装置１から基地局３にフィードバックさせることで、ユーザ装置１が移動した方向にビームを向けるように制御する。

ステップＳ３０１で、基地局３の信号送信部３１は、ビームを形成する方向の周辺に複数のビームを形成し、複数のビームの各々で参照信号を送信する。基地局３は、例えば、図８に示す複数のビーム（１〜７）を形成するようにする。図８は基地局３のアンテナから見たビームの方向を示しており、紙面の横方向が水平方向、縦方向が垂直方向である。つまり、ビーム１は、図５のステップＳ１０５の処理手順で決定された方向に係るビームを示しており、ビーム２〜７は、図５のステップＳ１０５の処理手順で決定された方向の周辺に形成されたビームを示している。ビーム１〜７には、それぞれ異なる系列の参照信号が含まれており、図８に示すビームの番号（１〜７）と、参照信号の系列とが１対１に対応づけられている。従って、ユーザ装置１は、参照信号の系列を識別することで、各ビームを一意に識別することができる。

ステップＳ３０２で、ユーザ装置１の品質測定部１５は、各ビームに含まれる参照信号の受信品質を測定する。測定する受信品質は、前述と同様に、参照信号の伝搬損、ＲＳＲＱ、ＲＳＲＩ、ＲＳＲＰ、又はＣＱＩであってもよい。また、これらを複数組み合わせるようにしてもよい。

ステップＳ３０３で、ユーザ装置１の信号送信部１１は、ステップＳ３０２で測定した受信品質のうち、受信品質が良好なビームの番号を基地局３にフィードバックする。なお、フィードバックされるビーム番号は受信品質が最も良いビーム番号であってもよいし、上位Ｘ個のビーム番号であってもよい。また、ビーム１〜７の全てについて測定結果がフィードバックされてもよいし、受信品質が良好な順あるいは測定結果が悪い順にフィードバックされてもよい。また、ユーザ装置１の信号送信部１１は、ビーム番号に加えて、受信品質も合わせてフィードバックしてもよい。

ステップＳ３０４で、基地局３のビーム方向決定部３４及び信号送信部３１は、ユーザ装置１からフィードバックされたビーム番号に基づいてユーザ装置１の移動を把握し、適切な方向（ビーム１に係る受信品質が良好になる方向）にビームが形成されるようにビームの方向を変更する。例えば、ユーザ装置１からビーム７の受信品質が最も良好であるとのフィードバックを受けた場合、基地局３は、変更後のビーム１の方向が変更前のビーム７の方向になるように、ビーム１〜７全体を移動させるように制御する。

以上の処理手順により、ユーザ装置１の移動により無線信号の受信品質が悪化した場合であっても、ビームの向きを正しい方向に変更することができ、通信品質を安定させることが可能になる。

なお、図６の処理手順において、ユーザ装置１から基地局３への受信品質のフィードバックは、例えば、報知情報又はＲＲＣ信号等を用いた基地局３からの指示に基づき周期的に行われるようにしてもよい。
＜まとめ＞
以上、実施の形態によれば、ユーザ装置と中継装置と基地局とを備える無線通信システムにおいて、前記中継装置及び前記基地局と通信するユーザ装置であって、前記基地局からの無線信号を受信する受信部と、前記基地局からの無線信号を受信できない場合に、当該ユーザ装置の位置を測定し、測定された位置を示す位置情報を生成して前記中継装置に送信する送信部と、を有するユーザ装置が提供される。このユーザ装置１により、圏外又は無線品質が劣化したエリアに存在するユーザ装置が通信を行うことを可能にする技術が提供される。

また、前記受信部が受信した無線信号の受信品質を測定する品質測定部、を有し、
前記送信部は、前記受信品質が第一の閾値を満たさない場合に、当該ユーザ装置の位置を測定して前記位置情報を更新し、更新した前記位置情報を前記中継装置又は前記基地局に送信するようにしてもよい。これにより、ユーザ装置１の移動により無線信号の受信品質が悪化した場合であっても、基地局３はビームの向きを正しい方向に変更することができ、ユーザ装置１と基地局３との間で行われる通信の通信品質を安定させることが可能になる。

また、前記送信部は、前記受信品質が前記第一の閾値を満たさない場合であって、かつ、第二の閾値も満たさない場合、更新した前記位置情報を前記中継装置に送信するようにしてもよい。これにより、ユーザ装置１は、更新された位置情報を可能な限り迅速に基地局３に通知することが可能になると共に、万が一基地局３に直接送信できない場合であっても、更新された位置情報を基地局３に通知することが可能になる。

また、前記送信部は、当該ユーザ装置の位置を所定の周期で測定して前記位置情報を更新し、更新した前記位置情報を所定の周期で前記中継装置又は前記基地局に送信するようにしてもよい。これにより、ユーザ装置１が移動した場合であっても、基地局３はビームの向きを正しい方向に変更することができ、ユーザ装置１と基地局３との間で行われる通信の通信品質を安定させることが可能になる。また、ユーザ装置１は、所定の周期で位置情報を更新して基地局３に送信すればよいため、ユーザ装置１の実装を簡素化することができる。

また、前記受信部が受信した複数の参照信号の各々の受信品質を測定する品質測定部、を有し、前記送信部は、前記複数の参照信号の各々の受信品質を前記基地局に送信するようにしてもよい。これにより、ユーザ装置１の移動により無線信号の受信品質が悪化した場合であっても、ビームの向きを正しい方向に変更させることができ、通信品質を安定させることが可能になる。

また、実施の形態によれば、ユーザ装置と基地局とを備える無線通信システムにおいて、前記ユーザ装置と通信し、３Ｄビームフォーミングをサポートする基地局であって、前記ユーザ装置の位置を示す第一の位置情報を取得する取得部と、前記第一の位置情報と当該基地局の位置を示す第二の位置情報とに基づいて、ビームを形成する方向を決定する決定部と、前記決定部により決定した方向にビームを形成して無線信号を送信する送信部と、を有する基地局が提供される。この基地局３により、圏外又は無線品質が劣化したエリアに存在するユーザ装置が通信を行うことを可能にする技術が提供される。

また、前記決定部は、前記第一の位置情報に含まれる緯度、経度及び高度と、前記第二の位置情報に含まれる緯度、経度及び高度とに基づいて、ビームを形成する方向を決定するようにしてもよい。これにより、基地局３はビームを形成する方向を高精度に決定することが可能になる。

また、前記決定部は、前記第二の位置情報をＧＰＳを用いて取得するようにしてもよい。これにより、基地局３が移動基地局であっても、ビームを形成する方向を高精度に決定することが可能になる。

また、前記送信部は、前記決定部により決定した方向の周辺に複数のビームを形成し、複数のビームの各々で参照信号を送信し、前記決定部は、前記ユーザ装置から通知された、前記複数のビームの各々で送信された参照信号ごとの受信品質に基づいて、前記ビームを形成する方向を変更するようにしてもよい。これにより、基地局３は、ユーザ装置１の移動に基づいてビームの向きを正しい方向に変更することができ、ユーザ装置１と基地局３との間で行われる通信の通信品質を安定させることが可能になる。

また、実施の形態によれば、ユーザ装置と、前記ユーザ装置と通信する中継装置と、前記ユーザ装置及び前記中継装置と通信し、３Ｄビームフォーミングをサポートする基地局とを備える無線通信システムが行う通信方法であって、前記ユーザ装置が、前記ユーザ装置の位置を示す第一の位置情報を前記中継装置に送信するステップと、前記中継装置が、前記第一の位置情報を前記基地局に送信するステップと、前記基地局が、前記第一の位置情報と当該基地局の位置を示す第二の位置情報とに基づいて、ビームを形成する方向を決定するステップと、前記基地局が、決定した方向にビームを形成して無線信号を送信するステップと、を有する通信方法が提供される。この通信方法により、圏外又は無線品質が劣化したエリアに存在するユーザ装置が通信を行うことを可能にする技術が提供される。

＜実施形態の補足＞
以上、本発明の実施の形態で説明する各装置（ユーザ装置１／中継装置２／基地局３）の構成は、ＣＰＵとメモリを備える当該装置において、プログラムがＣＰＵ（プロセッサ）により実行されることで実現される構成であってもよいし、本実施の形態で説明する処理のロジックを備えたハードウェア回路等のハードウェアで実現される構成であってもよいし、プログラムとハードウェアが混在していてもよい。

以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、開示される発明はそのような実施形態に限定されず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。上記の説明における項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に（矛盾しない限り）適用されてよい。機能ブロック図における機能部又は処理部の境界は必ずしも物理的な部品の境界に対応するとは限らない。複数の機能部の動作が物理的には１つの部品で行われてもよいし、あるいは１つの機能部の動作が物理的には複数の部品により行われてもよい。実施の形態で述べたシーケンス及びフローチャートは、矛盾の無い限り順序を入れ替えてもよい。処理説明の便宜上、ユーザ装置１、中継装置２及び基地局３は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明の実施の形態に従ってユーザ装置１が有するプロセッサにより動作するソフトウェア、本発明の実施の形態に従って中継装置２が有するプロセッサにより動作するソフトウェア、及び本発明の実施の形態に従って基地局３が有するプロセッサにより動作するソフトウェアはそれぞれ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク（ＨＤＤ）、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、データベース、サーバその他の適切な如何なる記憶媒体に保存されてもよい。

なお、実施の形態において、信号受信部１２は、受信部の一例である。位置測定部１３及び位置情報送信部１４は、送信部の一例である。所定の閾値Ｘは、第一の閾値の一例である。所定の閾値Ｙは、第二の閾値の一例である。位置情報取得部３３は、取得部の一例である。ビーム方向決定部３４は、決定部の一例である。信号送信部３１は、送信部の一例である。

１ ユーザ装置
２ 中継装置
３ 基地局
１１ 信号送信部
１２ 信号受信部
１３ 位置測定部
１４ 位置情報送信部
１５ 品質測定部
２１ ユーザ装置通信部
２２ 基地局通信部
３１ 信号送信部
３２ 信号受信部
３３ 位置情報取得部
３４ ビーム方向決定部

Claims (9)

1. ユーザ装置と中継装置と基地局とを備える無線通信システムにおいて、前記中継装置及び前記基地局と通信するユーザ装置であって、
   前記基地局からの無線信号を受信する受信部と、
   前記基地局からの無線信号を受信できない場合に、当該ユーザ装置の位置を測定し、測定された位置を示す位置情報を生成して前記中継装置に送信する送信部と、
   を有するユーザ装置。
2. 前記受信部が受信した無線信号の受信品質を測定する品質測定部、を有し、
   前記送信部は、前記受信品質が第一の閾値を満たさない場合に、当該ユーザ装置の位置を測定して前記位置情報を更新し、更新した前記位置情報を前記中継装置又は前記基地局に送信する、
   請求項１に記載のユーザ装置。
3. 前記送信部は、前記受信品質が前記第一の閾値を満たさない場合であって、かつ、第二の閾値も満たさない場合、更新した前記位置情報を前記中継装置に送信する、請求項２に記載のユーザ装置。
4. 前記送信部は、当該ユーザ装置の位置を所定の周期で測定して前記位置情報を更新し、更新した前記位置情報を所定の周期で前記中継装置又は前記基地局に送信する、請求項１に記載のユーザ装置。
5. 前記受信部が受信した複数の参照信号の各々の受信品質を測定する品質測定部、を有し、
   前記送信部は、前記複数の参照信号の各々の受信品質を前記基地局に送信する、請求項１に記載のユーザ装置。
6. ユーザ装置と基地局とを備える無線通信システムにおいて、前記ユーザ装置と通信し、３Ｄビームフォーミングをサポートする基地局であって、
   前記ユーザ装置の位置を示す第一の位置情報を取得する取得部と、
   前記第一の位置情報と当該基地局の位置を示す第二の位置情報とに基づいて、ビームを形成する方向を決定する決定部と、
   前記決定部により決定した方向にビームを形成して無線信号を送信する送信部と、
   を有する基地局。
7. 前記決定部は、前記第一の位置情報に含まれる緯度、経度及び高度と、前記第二の位置情報に含まれる緯度、経度及び高度とに基づいて、ビームを形成する方向を決定する、請求項６に記載の基地局。
8. 前記送信部は、前記決定部により決定した方向の周辺に複数のビームを形成し、複数のビームの各々で参照信号を送信し、
   前記決定部は、前記ユーザ装置から通知された、前記複数のビームの各々で送信された参照信号ごとの受信品質に基づいて、前記ビームを形成する方向を変更する、請求項６又は７に記載の基地局。
9. ユーザ装置と、前記ユーザ装置と通信する中継装置と、前記ユーザ装置及び前記中継装置と通信し、３Ｄビームフォーミングをサポートする基地局とを備える無線通信システムが行う通信方法であって、
   前記ユーザ装置が、前記ユーザ装置の位置を示す第一の位置情報を前記中継装置に送信するステップと、
   前記中継装置が、前記第一の位置情報を前記基地局に送信するステップと、
   前記基地局が、前記第一の位置情報と当該基地局の位置を示す第二の位置情報とに基づいて、ビームを形成する方向を決定するステップと、
   前記基地局が、決定した方向にビームを形成して無線信号を送信するステップと、
   を有する通信方法。