JP2021034918A

JP2021034918A - ユーザ装置及び基地局装置

Info

Publication number: JP2021034918A
Application number: JP2019154017A
Authority: JP
Inventors: 雄太朗栗田; Yutaro Kurita; 一生菅野; Kazumasa Sugano
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2021-03-01
Also published as: WO2021038953A1

Abstract

【課題】共通する２つの無線リソースを使用して全二重通信を行うための技術を提供する。【解決手段】ユーザ装置は、基地局装置からブロードキャストされる、複数のユーザ装置それぞれによる測定信号の送信タイミングを示すメッセージを受信する受信手段と、前記メッセージに基づき前記測定信号を送信する第１タイミングと、他のユーザ装置が前記測定信号を送信する第２タイミングと、を判定する判定手段と、前記第１タイミング及び前記第２タイミングにおいて前記基地局装置に向けたビームを形成するビーム形成手段と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、上りリンクと下りリンクで時間及び周波数が共通する無線リソースを使用して全二重通信を行う移動通信ネットワークに関する。

移動通信ネットワークにおいて、基地局装置からユーザ装置（ＵＥ）への下りリンク（ＤＬ）通信と、ＵＥから基地局装置への上りリンク（ＵＬ）通信は、異なる無線リソースを使用して行われる。例えば、周波数分割複信（ＦＤＤ）において、ＤＬとＵＬは異なる周波数リソースを使用する。また、時分割複信（ＴＤＤ）において、ＤＬとＵＬは異なる時間リソースを使用する。

ここで、例えば、ＤＬとＵＬで共通する無線リソースを使用して全二重通信を行うことができれば、周波数利用効率を改善することができる。なお、共通する無線リソースとは、周波数帯域及び時間区間の両方において共通する部分を有する２つの無線リソースを意味する。なお、同じ無線リソースとは、周波数帯域及び時間区間の両方が同じ無線リソースを意味し、共通する無線リソースの一例である。以下の説明においては、共通する無線リソースが同じ無線リソースであるもとして説明を行う。ＤＬとＵＬで同じ無線リソースを使用して全二重通信を行う場合、基地局装置及びＵＥは、それぞれ、ある無線リソースを使用して無線信号を送信すると同時に、この無線リソースの無線信号を受信しなければならない。その際、送信信号が、受信側に回り込んで、干渉を引き起こしてしまう。非特許文献１は、この受信側に回り込む送信信号を低減する自己干渉キャンセラを開示している。

Ｄ．Ｂｈａｒａｄｉａ，ｅｔ．ａｌ．，"ＦｕｌｌＤｕｐｌｅｘＲａｄｉｏｓ"，Ｐｒｏｃ．ＡＣＭＳＩＧＣＯＭＭ２０１３，ｐｐ．３７５−３８６，２０１３年８月

自己干渉キャンセラは回路規模が大きいため、ＵＥに実装することは困難である。このため、基地局装置については、例えば、自己干渉キャンセラにより、同じリソースを使用して同時に送受信を行える様に構成すると共に、ＵＥについては、同じリソースを使用して同時に送受信を行うことが無い様に無線リソースの割り当てを行う構成を考えることできる。

しかしながら、あるＵＥ、例えば、第１ＵＥが基地局装置に送信する無線信号は、他のＵＥ、例えば、第２ＵＥにおいても受信され干渉を引き起こし得る。例えば、基地局装置が、第１リソースを、第１ＵＥとのＵＬ通信と、第２ＵＥとのＤＬ通信との両方に割り当てたものとする。第２ＵＥは、第１リソースの無線信号を受信する必要があるため、基地局装置が送信した第２ＵＥへの第１無線信号に加えて、第１ＵＥが基地局装置に送信した、第１無線信号と同じ周波数帯域及び時間区間の第２無線信号も受信してしまう。ここで、第１ＵＥと第２ＵＥとの間の伝搬損失が小さいと、第２ＵＥは、干渉信号である第２無線信号により第１無線信号を正しく復調できなくなり得る。

本発明は、共通する２つの無線リソースを使用して全二重通信を行うための技術を提供するものである。

本発明の一態様によると、ユーザ装置は、基地局装置からブロードキャストされる、複数のユーザ装置それぞれによる測定信号の送信タイミングを示すメッセージを受信する受信手段と、前記メッセージに基づき前記測定信号を送信する第１タイミングと、他のユーザ装置が前記測定信号を送信する第２タイミングと、を判定する判定手段と、前記第１タイミング及び前記第２タイミングにおいて前記基地局装置に向けたビームを形成するビーム形成手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明によると、共通する２つの無線リソースを使用して全二重通信を行うことができる。

一実施形態による移動通信ネットワークの構成図。一実施形態によるユーザ装置間の伝搬状況に関する情報を取得する処理のシーケンス図。一実施形態によるユーザ装置間の伝搬状況を示す図。基地局装置による無線リソースのスケジューリング例を示す図。基地局装置による無線リソースのスケジューリング例を示す図。一実施形態によるユーザ装置の構成図。一実施形態による基地局装置の構成図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、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。さらに、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

図１は、本実施形態による移動通信ネットワークの構成図である。図示しないコアネットワークに接続する基地局装置１は、セル３を提供し、セル３には、Ｎ個のＵＥ２が在圏している。なお、以下の説明において、個々のＵＥを区別する必要がある場合には、参照符号を用いずＵＥ＃ｋ（ｋは１からＮまでの整数）と表記する。

上述した様に、本実施形態の基地局装置１は、同じ無線リソースを使用して同時に送受信を行える様に構成されている。例えば、非特許文献１に記載の自己干渉キャンセラを使用することで、同じ無線リソースを使用して同時に送受信を行える様に基地局装置１を構成することができる。また、自己干渉キャンセラを使用するのではなく、例えば、ＤＬ用のアンテナとＵＬ用のアンテナとを個別に用意し、これらを十分に離間させた場所に配置する等、送信信号の受信側への回り込みを十分に抑制する他の構成を使用することもできる。一方、上述した様に、自己干渉キャンセラは回路規模が大きいため、ＵＥ２に実装することは難しい。また、ＵＥ２はそのサイズから、ＤＬ用のアンテナとＵＬ用のアンテナを個別に設けても、その距離を十分に離すことはできない。つまり、同じ無線リソースを使用して同時に送受信を行える様にＵＥ２を構成することは難しい。

このため、基地局装置１は、ＵＥ＃１〜ＵＥ＃Ｎのそれぞれが同じ無線リソースを使用して同時に送受信を行うことのない様に無線リソースの割り当てを行う。つまり、ＵＥ＃ｋ（ｋは１からＮまでの整数）が第１無線リソースを使用して基地局装置１とのＤＬ通信及びＵＬ通信を行うことが無い様に、基地局装置１は、無線リソースの割り当てを行う。しかしながら、基地局装置１が、ＵＥ＃１とのＤＬ通信と、ＵＥ＃２とのＵＬ通信に同じリソースを割り当てた場合、ＵＥ＃２からＵＥ＃１への伝搬損失が小さいと、ＵＥ＃１は基地局装置１からの無線信号を正しく復調できなくなり得る。このため、基地局装置１は、２つのＵＥ２間の伝搬状況に関する情報を繰り返し取得し、あるＵＥ２の送信信号が他のＵＥ２の干渉信号とならない様に無線リソース割り当てを行う。

図２は、ＵＥ２間の伝搬状況に関する情報を取得する処理のシーケンス図である。Ｓ１で、基地局装置１は、ＵＥ＃１〜ＵＥ＃Ｎそれぞれに、各ＵＥ２による測定信号の送信タイミングと、その送信電力と、を通知するメッセージをブロードキャストする。なお、送信電力については、ＵＥ＃１〜ＵＥ＃Ｎそれぞれで異なる値としても良いが、同じであっても良い。さらに、送信電力が予め各ＵＥ２に設定されている場合、送信電力を各ＵＥ２に通知する必要はない。一方、送信タイミングについてはＵＥ２毎に異なる様にする。以下の説明において、測定信号の送信タイミングの順番が、ＵＥ＃１〜ＵＥ＃Ｎの順であるものとする。Ｓ１０で基地局装置１が送信するメッセージはブロードキャストされるため、各ＵＥ２は、自装置の送信タイミングのみならず、他のＵＥ２の送信タイミングを知ることができる。

ＵＥ＃１による測定信号の送信タイミングであるＳ１１において、ＵＥ＃１は、測定信号を送信し、他のＵＥ＃２〜＃Ｎは、ＵＥ＃１が送信した測定信号を受信してその電力を測定する。なおこのとき、ＵＥ＃１〜ＵＥ＃Ｎは、ビームを基地局装置１に向ける。つまり、ＵＥ＃１〜ＵＥ＃Ｎは、ビームフォーミング技術によりアンテナの指向性を高くして、基地局装置１に向かう方向のアンテナゲインを高くする。その後、Ｓ１２において、ＵＥ＃２〜ＵＥ＃Ｎは、それぞれ、ＵＥ＃１が送信した測定信号の受信電力を基地局装置１に通知する。続いて、ＵＥ＃２による測定信号の送信タイミングであるＳ１３において、ＵＥ＃２は、測定信号を送信し、他のＵＥ＃１及びＵＥ＃３〜＃Ｎは、ＵＥ＃２が送信した測定信号を受信してその電力を測定する。なおこのとき、ＵＥ＃１〜ＵＥ＃Ｎは、ビームを基地局装置１に向ける。その後、Ｓ１４において、ＵＥ＃１及びＵＥ＃３〜ＵＥ＃Ｎは、それぞれ、ＵＥ＃２が送信した測定信号の受信電力を基地局装置１に通知する。以下、ＵＥ＃３〜ＵＥ＃Ｎ−１は、それぞれの測定信号の送信タイミングにおいて測定信号を送信し、他のＵＥ２は、測定信号を受信し、測定信号の受信電力を基地局装置１に通知する。なお、測定信号の送信及び受信時、ＵＥ＃１〜ＵＥ＃Ｎはビームを基地局装置１に向ける。そして、ＵＥ＃Ｎによる測定信号の送信タイミングであるＳ１５において、ＵＥ＃Ｎは、測定信号を送信し、他のＵＥ＃１〜＃Ｎ−１は、ＵＥ＃Ｎが送信した測定信号を受信してその電力を測定する。なおこのとき、ＵＥ＃１〜ＵＥ＃Ｎは、ビームを基地局装置１に向ける。その後、Ｓ１６において、ＵＥ＃１〜ＵＥ＃Ｎ−１は、それぞれ、ＵＥ＃Ｎが送信した測定信号の受信電力を基地局装置１に通知する。

基地局装置１は、測定信号の送信電力と受信電力との差により、図３に示す様に、ＵＥ＃１〜ＵＥ＃Ｎの内の２つのＵＥ２の組それぞれについて、組の２つのＵＥ２間の伝搬損失を求める。例えば、図３においては、ＵＥ＃１とＵＥ＃２との伝搬損失はＬ_１２となっている。なお、ＵＥ＃１とＵＥ＃２の間の伝搬損失は、ＵＥ＃１による測定信号の送信電力とＵＥ＃２による当該測定信号の受信電力の差である第１伝搬損失と、ＵＥ＃２による測定信号の送信電力とＵＥ＃１による当該測定信号の受信電力の差である第２伝搬損失と、の平均値とすることができる。或いは、第１伝搬損失と第２伝搬損失の小さい方をＵＥ＃１とＵＥ＃２の間の伝搬損失とすることができる。他の組についても同様である。

続いて、基地局装置１は、伝搬損失が所定値より小さい組を判定する。図３において、網掛された組は、伝搬損失が所定値より小さい組を示している。図３によると、伝搬損失が所定値より小さい組は、ＵＥ＃１とＵＥ＃４の組と、ＵＥ＃２とＵＥ＃３の組である。

基地局装置１は、伝搬損失が所定値より小さい組に含まれる一方のＵＥ２にＤＬ通信のためのリソースを割り当てた場合、当該組に含まれる他方のＵＥ２とのＵＬ通信のために、当該リソースと共通するリソースを割り当てない様にリソース割り当てをスケジュールする。

図４は、基地局装置１によるリソース割り当ての例を示している。なお、図４の時間方向の位置が同じ上下の２つの四角形は同じ無線リソースである。図４に示す様に、基地局装置１は、同じ無線リソースを１つのＵＥ２とのＤＬ通信及びＵＬ通信に割り当てない。これは、自己干渉をキャンセルする様にＵＥ２を構成することは難しいからである。さらに、基地局装置１は、ＵＥ＃１とのＤＬ通信とＵＥ＃４とのＵＬ通信や、ＵＥ＃１とのＵＬ通信とＵＥ＃４とのＤＬ通信に同じ無線リソースを割り当てず、ＵＥ＃２とのＤＬ通信とＵＥ＃３とのＵＬ通信や、ＵＥ＃２とのＵＬ通信とＵＥ＃３とのＤＬ通信に同じ無線リソースを割り当てない。これは、ＵＥ＃１とＵＥ＃４との間の伝搬損失と、ＵＥ＃２とＵＥ＃３との間の伝搬損失が小さいためである。

図５は、基地局装置１によるリソース割り当ての他の例を示している。なお、図５は、周波数方向に２つのスロットＦＳ＃１及びＦＳ＃２を定義した場合を示している。例えば、ＴＳ＃２のＦＳ＃１をＵＥ＃２とのＤＬ通信に割り当て、ＴＳ＃２のＦＳ＃２をＵＥ＃３とのＵＬ通信に割り当てているが、ＴＳ＃２のＦＳ＃１と、ＴＳ＃２のＦＳ＃２は、周波数領域において共通せず、よって、これらは共通する無線リソースではない。図５においても、ＵＥ＃１及びＵＥ＃４の組と、ＵＥ＃２及びＵＥ３の組には、ＤＬ通信とＵＬ通信に共通する無線リソースを割り当てていない。

図６は、一実施形態によるＵＥ２の構成図である。図６に示す各機能ブロックは、ＵＥ２の１つ以上のプロセッサにプログラムを実行させることで実現することができる。受信部２２は、基地局装置１からブロードキャストされる、複数のユーザ装置それぞれによる測定信号の送信タイミングを示すメッセージを受信して判定部２５に出力する。判定部２５は、基地局装置１がブロードキャストしたメッセージに基づき、自装置が測定信号を送信する第１タイミングと、他のＵＥ２が測定信号を送信する第２タイミングと、を判定する。判定部２５は、第１タイミング及び第２タイミングを送信部２４、受信部２２及びビーム形成部２１に通知する。送信部２４は、第１タイミングにおいて測定信号を送信する。また、受信部２２は、第２タイミングにおいて他のＵＥ２が送信する測定信号を受信して測定部２３に出力する。測定部２３は、他のＵＥ２が送信して測定信号の受信レベルを測定して送信部２４に通知する。送信部２４は、通知された受信レベルを基地局装置1に通知する。なお、送信部２４は、第２タイミングにおいて信号を送信しない。

ビーム形成部２１は、複数のアンテナを有し、ビームフォーミング技術により任意の方向への指向性を高くしたビームを形成することができる。送信部２４及び受信部２２は、ビーム形成部２１を介して無線信号の送受信を行う。ビーム形成部２１は、第１タイミング及び第２タイミングにおいて基地局装置１に向けたビームを形成する。

図７は、一実施形態による基地局装置１の構成図である。図７に示す各機能ブロックは、基地局装置１の１つ以上のプロセッサにプログラムを実行させることで実現することができる。通信部１１は、無線信号の送受信を行う。通信部１１は、自己干渉キャンセル能力を有する様に構成される。通信部１１は、複数のＵＥ２それぞれによる測定信号の送信タイミングを示すメッセージをブロードキャストする。これにより、ＵＥ２は、上述した様に、各送信タイミングにおいて基地局装置１に向けたビームを形成し、各送信タイミングにおいて測定信号を送信していないＵＥ２は、測定信号の受信レベルを測定する。そして、通信部１１は、複数のユーザＵＥ２から測定信号の受信レベルを取得する。通信部１１は、この受信レベルを判定部１２に通知する。判定部１２は、各ＵＥ２から受信する受信レベルに基づき複数のＵＥ２の内の２つのＵＥ２の組それぞれについて、当該２つのＵＥ２間の伝搬損失を判定する。

決定部１３は、伝搬損失が所定値より小さい組に含まれる２つのＵＥ２の内の一方のＵＥ２との下りリンク通信と他方のＵＥ２との上リンク通信とに、時間及び周波数が共通するリソースを割り当てない様に複数のＵＥ２への無線リソースの割り当てを決定する。なお、決定部１３は、ＵＥ２との下りリンク通信と当該ＵＥ２との上リンク通信に時間及び周波数が共通するリソースを割り当てない様にもする。

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。

２１：ビーム形成部、２５：判定部、２２：受信部

Claims

基地局装置からブロードキャストされる、複数のユーザ装置それぞれによる測定信号の送信タイミングを示すメッセージを受信する受信手段と、
前記メッセージに基づき前記測定信号を送信する第１タイミングと、他のユーザ装置が前記測定信号を送信する第２タイミングと、を判定する判定手段と、
前記第１タイミング及び前記第２タイミングにおいて前記基地局装置に向けたビームを形成するビーム形成手段と、
を備えていることを特徴とするユーザ装置。
前記受信手段は、前記第２タイミングにおいて前記他のユーザ装置が送信する前記測定信号を受信することを特徴とする請求項１に記載のユーザ装置。
前記第１タイミングにおいて前記測定信号を送信する送信手段と、
前記第２タイミングにおいて前記他のユーザ装置が送信する前記測定信号の受信レベルを測定する測定手段をさらに備えており、
前記送信手段は、前記測定手段が測定した受信レベルを前記基地局装置に通知することを特徴とする請求項１又は２に記載のユーザ装置。
前記送信手段は、前記第２タイミングにおいて信号を送信しないことを特徴とする請求項３に記載のユーザ装置。
基地局装置であって、
複数のユーザ装置それぞれによる測定信号の送信タイミングを示すメッセージをブロードキャストすることで、前記送信タイミングにおいて前記基地局装置に向けたビームを前記複数のユーザ装置に形成させ、各送信タイミングにおいて前記測定信号を送信していないユーザ装置に前記測定信号の受信レベルを測定させ、前記複数のユーザ装置から前記測定信号の受信レベルを取得することで、前記複数のユーザ装置の内の２つのユーザ装置の組それぞれについて、当該２つのユーザ装置間の伝搬損失を判定する判定手段と、
前記伝搬損失が所定値より小さい組に含まれる２つのユーザ装置の内の一方のユーザ装置との下りリンク通信と他方のユーザ装置との上リンク通信とに、時間及び周波数が共通するリソースを割り当てない様に前記複数のユーザ装置へのリソースの割り当てを決定する決定手段と、
を備えていることを特徴とする基地局装置。
前記決定手段は、ユーザ装置との下りリンク通信と当該ユーザ装置との上リンク通信に時間及び周波数が共通するリソースを割り当てない様に前記複数のユーザ装置へのリソースの割り当てを決定することを特徴とする請求項５に記載の基地局装置。
ユーザ装置の１つ以上のプロセッサで実行されると、前記ユーザ装置を請求項１から４のいずれか１項に記載のユーザ装置として機能させることを特徴とするプログラム。
基地局装置の１つ以上のプロセッサで実行されると、前記基地局装置を請求項５又は６に記載の基地局装置として機能させることを特徴とするプログラム。