JP2021516000A - 非地上ネットワークのベアラ構成 - Google Patents

Abstract

本発明は、衛星ベースのモバイル通信システムにおけるユーザ機器（ＵＥ）デバイスを動作する方法を提供する。当該方法は、基地局の通信パラメータセットから受信する段階であって、各パラメータセットは、通信システムの衛星からデータを受信するまたはそれにデータを伝送するＵＥデバイスにより使用される少なくとも１つのパラメータを有し、各パラメータセットはシステムと通信する異なる段階に適用される、受信する段階と、第１衛星と通信するために、複数の通信パラメータセットを連続的に適用する段階とを備える。

Description

本発明は、衛星通信ネットワークなどの非地上ネットワークのベアラ構成の確立に関する。

衛星通信または電話システムは周知である。例として、イリジウム電話およびデータ通信システムがある。

イリジウムは、６つの軌道と、軌道ごとに１１つの衛星とを有する、低地球軌道（ＬＥＯ）衛星を使用する。衛星は、７８１ｋｍの高さおよび約１００分の軌道周期を有し、その結果、地上の同一地点を同一軌道上の２つの衛星が通過する時間の間隔は約９分である。

現在、次世代のモバイル通信規格（５Ｇ）が３ＧＰＰにより定義されている。それは、コアネットワーク（５ＧＣ）および新たな無線アクセスネットワーク（ＮＲ）のネットワークアーキテクチャを規定するであろう。加えて、非３ＧＰＰアクセスネットワークから５ＧＣへのアクセスが提供される。

２０１７年に、非地上アクセスネットワーク（ＮＴＮ）サポートをＮＲに含めるための新たな動きが３ＧＰＰにおいて始まった。３ＧＰＰ Ｔｄｏｃ ＲＰ‐１７１４５０において、ＮＴＮが、ネットワークまたはネットワークのセグメントとして定義され、伝送のために航空機または衛星搭載車両を使用する新たな研究が提案された。

衛星搭載車両：衛星（低地球軌道（ＬＥＯ）衛星、中地球軌道（ＭＥＯ）衛星、静止地球軌道（ＧＥＯ）衛星、並びに高楕円軌道（ＨＥＯ）衛星を含む）

航空機：テザリングされたＵＡＳを含む無人航空機システム（ＵＡＳ）包含する高高度ＵＡＳプラットフォーム（ＨＡＰ）であり、空中ＵＡＳより軽く（ＬＴＡ）、空中ＵＡＳより重く（ＨＴＡ）、全てが通常８ｋｍから５０ｋｍの間の高度で準定常で動作する。

示される目的は、ＮＴＮのサポートをＮＲに組み込むことである。従って、イリジウムのような既知の衛星通信技術が５ＧＣにアクセスすることを可能にするのは提案されていない。現在開発されているＮＲ規格に、必要な機能拡張を含めて、上記の非地上車両における動作を可能にすることが提案されている。

この目的は、ＵＥとＮＴＮ基地局またはＮＴＮ送受信機との間の効率的な通信を可能にするのに必要な、広範な進歩もたらす。

ＮＴＮ ＮＲ基地局または送受信機の設置モデルとして最も可能性の高いものは、準定常ＨＡＰおよびＬＥＯ衛星（ＬＥＯ）である。本発明は、ＬＥＯおよびＭＥＯのＮＲへの組み込みを拡張する。

設置モデルは、３Ｇ以降の３ＧＰＰにより定義されるように、そのＮＴＮアクセスをモバイルネットワークオペレータ（ＭＮＯ）へ、共有無線ネットワークアクセスとして提供する衛星オペレータによりＬＥＯが動作されることであり得る。共有ＮＴＮ ＲＡＮは、ＭＮＯの地上ＲＡＮを補完するであろう。各衛星は、その現在のカバレッジエリアにおける共有ＲＡＮに寄与し、その結果、特定のＭＮＯにより使用される共有ＲＡＮは、複数の衛星が軌道を通してそれらの経路をたどるにつれ、動的に変化する衛星により提供され得る。

一般的にＮＴＮ配備の場合、２つのアーキテクチャの選択肢が存在する：
いずれの衛星も、全ての典型的な基地局知見を有する基地局を構成する。この配備において、基地局は、衛星リンクを介して地上局に接続され、地上局は、衛星をそれぞれのコアネットワークに接続するか、または
衛星は、ＵＥと、実際の基地局である地上局との間でデータをルーティングするリピータを基本的に構成する。この配備は、多くの場合、「曲がりパイプ」配備と呼ばれる。

本発明の場合、特に言及されていない限り、基地局を含む衛星を有するモデルを使用する。これは、読みやすくすることのみを目的とし、一般性のあらゆる損失をもたらすべきではない。本発明の概念は、曲がりパイプ配備についても有効である。

現在のＮＲ標準化アクティビティから、柔軟なパラメータ化は物理層の場合既知であり、すなわち、同時に、単一キャリアで、複数の伝送時間間隔（ＴＴＩ）長または異なるサブキャリア間隔値が、潜在的には単一ＵＥによっても、使用され得る。しかしながら、予想されるリンクの変化に基づく物理層パラメータ間の自動的な移行は、既知でないかまたは予測されない。

以下の２つの特許文献は、地上に取り付けられた固定基地局の配備を仮定する。従ってそれらは、ＵＥが同一位置にあるとき、リンクがほとんど同一であるという事実に依拠する。これは、ＬＥＯ衛星がデータ伝送に使用されるときには、無効な仮定である。従って、それらは本発明に仮定される問題に対する解決手段を説明しない。それにもかかわらず、それらは適切に考慮され得る。

ＵＳ ２０１４／０１０５０４６ Ａ１は、異なる位置におけるＵＥの複数のリンク品質を決定し、情報を記憶することを提案する。将来の位置における将来のリンク品質は、記憶された位置で、記憶されたリンク品質に基づいて推定される。リソースは、推定された将来のリンク品質に基づいて、リンクに割り当てられる。伝送モードは、推定された将来のリンク品質に基づいて、リンクのために選択される。

また、リンク推定は、過去の位置およびリンク品質に基づいて、リソースの割り当または伝送モードの選択のために提供される。リンク特性の固定変化および周期的な変化についての知識を使用して、周期的な移動を行う現在の段階の推定に応じて将来使用される複数のリソースまたは伝送モード（特許の表現）を構成する方法の開示または提案は存在しない。特に、特許は、周期的な基地局の移動についての知識から基地局の推定された将来の位置を利用してリソースまたは伝送モードを構成する方法を開示しない。

ＵＳ ２０１３／００５３０５４ Ａ１は、ユーザの現在の、以前の、または予期される将来の移動のうち少なくとも１つを観察する段階を含む方法を提案する。観察されたユーザの移動に基づいて、ユーザの１または複数の将来の位置が予測される。ユーザの１または複数の将来の位置に基づいて、デバイスの通信設定は、ユーザにより使用されるように選択される。特に、予測に基づくチャネルの選択が提案され、ここで、チャネルは、無線アクセス技術および／または周波数帯域により定義され得る。

チャネル選択または通信設定は、過去のＵＥの移動に基づく、ＵＥの位置予測に基づく場合がある。リンク特性の固定変化および周期的な変化についての知識を使用して、周期的な移動を行う現在の段階の推定に応じて将来使用される複数のチャネルまたは通信設定（特許の表現）を構成する方法の開示または提案は存在しない。特に、周期的な基地局の移動についての知識から基地局の推定された将来の位置を利用して通信設定を構成するまたはチャネルを選択する方法の開示は存在しない。

本発明は、衛星ベースのモバイル通信システムにおけるユーザ機器（ＵＥ）デバイスを動作する方法を提供する。当該方法は、基地局の通信パラメータセットから受信する段階であって、各パラメータセットは、通信システムの衛星からデータを受信するまたはそれにデータを伝送するＵＥデバイスにより使用される少なくとも１つのパラメータを有し、各パラメータセットはシステムと通信する異なる段階に適用される、受信する段階と、第１衛星と通信するために、複数の通信パラメータセットを連続的に適用する段階とを備える。

また、本発明は、複数の衛星を備えるモバイル通信システムを提供する。当該システムは、システムエンティティが複数の通信パラメータセットを記憶するために配置され、各通信パラメータセットは、ユーザ機器（ＵＥ）デバイスからデータを受信するまたはそれからデータを伝送するために、衛星を介してＵＥデバイスと通信するためにシステムにより使用される少なくとも１つのパラメータを有し、各パラメータセットはＵＥデバイスと通信する異なる段階に適用される、システムであって、ここで、システムエンティティはさらに、ＵＥデバイスと通信するために通信パラメータセットを連続的に適用するように配置される、システムである。

本発明は、衛星ＮＲ接続のために無線リソースを効率的に使用し、衛星の軌道および軌道における衛星の移動についての知識を具体的に使用するための手段を提供する。衛星におけるＵＥとＮＴＮ基地局との間のリンクの予測可能な将来の変化は、無線ベアラ（または、以下で同義語として使用されるものとしては、リンクまたは接続）を、以下に説明される態様に従って革新的な方式で構成および使用するために、使用される。予測可能な将来の変化は、衛星が軌道に沿ってその既知の経路をたどることによりもたらされる。隣接軌道におけるさらなる衛星または水平線に現れる衛星についての知識、および潜在的なハンドオーバー対象であることが効率的に利用される。

これは、リンクに対する変化が通常は不測の事象（低速または高速にフェーディング、気象、シャドウイング・・・）に基づく地上無線アクセスネットワークとは異なる。周期的な測定および事象に基づく測定の報告は、基地局が、例えば構成の適合または電力の伝送の変化に反応することを可能にする。

また、これは、本発明の仮定は安定的かつ周期的な基地局の移動であり、１または複数の予測されたリンク変化周期の間、複数の構成が使用のためにＵＥに提供されるので、過去のＵＥ位置における過去のリンク特性から将来のＵＥ位置における将来のリンク特性を予測することとも異なる。

これに対して、本発明は、リンクの予想される変化に基づく予防的構成および変化の準備を可能にする。本発明により提案された対策は特に、現在知られている限り、新たな５Ｇ ＮＲインターフェースに機能拡張を提供する。

本発明の１つの態様は、複数の構成パラメータセットを含む基地局による、ＵＥのベアラまたはリンクの構成であり、パラメータセットは、異なる時刻においてＵＥにより適用される。

パラメータセットは、各々が衛星からデータを受信するまたはそれにデータを伝送するためにＵＥにより使用される１または複数のパラメータから成り、１または複数のパラメータは、伝送または受信の少なくとも１つの特徴を定義する。本発明の文脈において、当該特徴は、例えば、サブキャリア間隔、伝送電力、変調、符号化スキーム、データレートであり得る。

複数のパラメータセットは、ＵＥ‐衛星間のリンクの異なる段階においてＵＥにより配備されるように、基地局により構成される。

異なるパラメータセット間の移行は、設定された時間またはＵＥ‐衛星間のリンクに関連する測定に基づいて、ＵＥにおいて自律的に実行され得る。

代替的に、移行は、基地局により設定されたトリガに基づいて実行され得る。基地局は、例えば、パラメータセット、または、ダウンリンク（ＤＬ）伝送で使用されるセットからのパラメータを示し得る。あるＤＬパラメータセットから別のＤＬパラメータセットへの変化を示す伝送の受信に基づいて、ＵＥは、以前に使用されたものとは異なるそれぞれのアップリンク（ＵＬ）パラメータセットの使用を開始し得る。

さらに別の代替例において、ＵＥは、ＵＥ‐衛星間のリンクに関連する測定を備える測定報告を提供し得、ここから、基地局は、ＵＬおよび／またはＤＬに使用されるパラメータセットを変化し、ＵＥにパラメータセットを示す必要性を導出する。

再び移行を行うことがより長時間必要とされない可能性が高くなるように、ＵＥは、使用済みのＵＬパラメータセットを自律的に変化させることと、移行時点を決定することとを行うように構成され得る。これは、第１セットが接続設定において基地局により予め確認されているため、ＵＥが、基本的に使用済みのパラメータを示すことなく、衛星への伝送において第１ＵＬパラメータセットを使用することを可能にし得る。そしてＵＥは、設定された時間に基づいてまたはリンクの測定に基づいて、第２ＵＬパラメータセットへの移行時点を決定し、第２ＵＬパラメータセットの使用を示し得る。使用は、基地局が指示を承認した後にのみ開始する。その後、第２ＵＬパラメータセットは、ＵＥによって、より長時間使用される。これは、ＵＥが第２ＵＬパラメータセットへの移行を基地局に指示するまで第１ＤＬパラメータセットの使用を予想するＵＥの受信機と結合され得る。これは、第２ＤＬパラメータセットが使用する基地局による指示をＵＥ受信機に受け入れさせる。まずこれはＵＬ指示の確認応答であり、次にこれは、さらに第２ＤＬパラメータセットの使用をＵＥ受信機が予想するようにトリガする。

これは、地上ベースのＵＥと関連して衛星がその最高地点に達し、そして徐々に減少するまで、衛星リンクの品質が徐々に増加するという性質のおかげで、有益である。

同様の代替例が基地局により実行され得る：再び移行を行うことがより長時間必要とされない可能性が高くなるように、基地局は、使用済みのＤＬパラメータセットを自律的に変化させることと、移行時点を決定することとを行い得る。これは、基地局が、基本的に使用済みのパラメータを示すことなく第１ＤＬパラメータセットをＵＥへの伝送に使用することを可能にし得る。そして基地局は、時間に基づいてまたはリンクの測定に基づいて、第２ＤＬパラメータセットへの移行時点を決定し、ＵＥが指示を承認するまでのみ、第２ＤＬパラメータセットの使用を指示し得る。その後、第２ＤＬパラメータセットは、使用済みのパラメータを示すことなく、より長時間の間、基地局により使用される。これは、基地局が第２ＤＬパラメータセットへの移行をＵＥに指示するまで第１ＵＬパラメータセットの使用を予想する基地局の受信機と結合され得る。これは、第２ＵＬパラメータセットが使用するＵＥによる指示を基地局受信機に受け入れさせる。これはまず、ＤＬ指示の確認応答であり、これは次に、さらに第２ＵＬパラメータセットの使用を基地局受信機が予想するようにトリガする。

代替的に、上記に示されるように、ＵＥおよび基地局は、正確なタイミングに基づいて互いに通知することなく、第１パラメータセットから第２パラメータセットに自律的に移行し得る。これは、その軌道に沿った衛星の位置が基地局により正確に既知であることと、追加のシグナリングが必要とされないこととのおかげで有益である。

伝送パラメータを変化させるためにそのような方法を使用することの一般的な利益は、
ベアラの再設定が通信リンクの予想される変化に必要でないこと、および
ベアラは、予想されるリンク変化に適合され、その結果、対応するリンク特性に最適な送信設定および受信設定を提供することである。

本発明の別の態様において、１または複数の基地局および／またはＵＥは、異なる衛星の交差から、パラメータセット間の移行条件を学習し得る。第１衛星がＵＥの位置を交差しつつＵＥにサービスを提供している間のパラメータセットと、ＵＥ‐衛星間のリンクに対する影響との間の移行から、その次にＵＥの位置を交差しつつＵＥにサービスを提供する次の衛星に対してより良い移行インスタンスまたはより良い移行条件が導出される。

これは、軌道上の衛星が基本的に正確に同一な経路を移動することと、ＵＥ移動性が衛星の移動に比較して無視できるおかげで可能であり、その結果、衛星がＵＥを交差している間の条件は基本的にあらゆる交差に対して同一である。しかしながら、条件は全てのＵＥまたは全ての位置に対して同一ではなく、例えば、以下の環境条件がＵＥ‐衛星間のリンクに影響を及ぼすものとしては：
それぞれＵＥまたは衛星を影で覆う山、丘、建物または人間と、
天候条件、曇り、霧、スモッグ、大気汚染と、
屋外／見通し線対ＵＥのインハウス位置とが挙げられる。

態様は、ＵＥまたは基地局が、パラメータセット間の移行に対する測定に基づく条件に最適な時点または最適な閾値を学習することを可能にする逆の手段を提供する。

各衛星が基地局である場合、学習は、例えば、直接衛星‐衛星リンク（衛星間リンク、略してＩＳＬとも呼ばれる）における伝送の最適化に関連する、衛星間での情報の交換を含み得る。基地局が地上に基づく場合、記憶された移行パラメータを単に最適化し得る。代替的に、最適化手段の導出を可能にする最適化またはパラメータは、ＵＥにより学習され、各ハンドオーバーの後、対象の基地局に提供される。

移行条件を学習するためにそのような方法を使用することの一般的な利益は：
移行条件は自動で最適化され、従ってシステム全体のスループットの最適化をもたらすことと、
基地局は、第１衛星の飛行周期に対して一般的な設定（例えば、保存的設定）を有するようにＵＥを構成し、例えば、より高い品質または効率に達する設定を使用するために、飛行周期の間に設定を適合し得ることとである。

本発明のさらに別の態様において、ソース衛星から目標衛星へのＵＥ‐衛星間接続のハンドオーバーを行う場合において、ＵＥは、構成されたパラメータセットが継続的に使用され、目標衛星がパラメータセット間の新たな移行条件を示すように、ハンドオーバーの間に構成される。新たな条件は、ＵＥの位置を交差する衛星の相対的経路に適合するタイミングを含み得る。

以下の態様は、本発明の実装中に変化し得るパラメータに関するので、上記の任意の態様と組み合わせて使用可能である。パラメータセットは、変調、符号化、伝送電力、使用されるべき無線リソース（例えば、ＵＬおよび／またはＤＬに使用されるべき周波数帯域）、ＴＴＩ長、フィードバックの伝送タイミング、複数のＨＡＲＱプロセスなどのためのパラメータを含み得る。

変調および符号化スキーム（ＭＣＳ）の高速適合は従来技術から周知である。これに対して、本発明は、潜在的な変調および符号化スキームの複数のセットを規定することを提案し、その結果、ＵＥと衛星との間の平らな角度の段階の間、ＭＣＳの第１セットが使用され、第１セットのうち１つのＭＣＳのインデックスが受信機に示されつつ、より急峻な角度の段階では、ＭＣＳの別のセットが使用され、示されたＭＣＳインデックスは、第２セットのＭＣＳを指す。提案されたメカニズムの簡略な例は、特定の高次変調（例えば、急峻なＵＥ‐衛星間角度の段階では６４‐ＱＡＭのみ）を使用することであり得る。

ＴＴＩ長の変化は、ＬＥＯ衛星がＵＥを交差する間に、例えば２．５ｍｓから７．５ｍｓの間で伝送遅延が３倍に変化し得るので、特に有益である。伝送遅延がより長い場合、より長いＴＴＩおよびより強力な符号化が使用され、パケットごとのユーザデータをほぼ一定レベルで維持し得る。

代替的に、伝送遅延がより長い場合、より多い数のＨＡＲＱプロセスが使用され、受信機による正常確認応答の前に、より多いパケットが伝送されることを可能にし得る。通常の通信システムにおいて、物理層ＨＡＲＱプロセスは、パケット受信と関連フィードバックパケットの伝送との間で固定時間関係を使用する。伝送レイテンシがより高くなると、すなわち、ＵＥ‐衛星間の角度が平らな角度の場合、時間関係を進展させることが提案され、伝送を停止させないために、典型的なストップ‐ウェイトＨＡＲＱメカニズムにおけるより多くのＨＡＲＱプロセスが使用される。結果として、複数のＨＡＲＱフィードバックサイクル長および複数のＨＡＲＱプロセスが、ＵＥおよびＢＳにより使用され、変化する伝送遅延にＨＡＲＱプロセスを適合させて、上記のメカニズムはパラメータ間の移行に使用される。

周波数の変化、いわゆる周波数間ハンドオーバーは、従来技術から周知である。より短くより速い周波数変更（＝周波数ホッピング）が、帯域内でキャリアを迅速に変化させることによってＵＥにより使用される周波数帯域内で既知である。両方のメカニズムは、周波数選択的フェーディング、ＵＥによる異なるリソース要求またはネットワークによるリソース利用可能性に対処すべく使用されるか、または単に異なる機能を有する基地局へのハンドオーバーの場合に使用される。本発明は、上記の方式で、２つまたはより多くの周波数帯域を予測的に使用することを提案する。より低い周波数帯域は、より長いＵＥ‐衛星間距離に対して構成され得、一方、より高い周波数はより短い距離に使用され得る。

本発明のさらに別の態様において、ＵＥにより衛星に伝送される必要があるデータが、ＵＥ‐衛星間のリンクの予想品質と同期される時点、すなわち、データ生成および／またはデータ伝送は、リンクが品質条件を満たす場合に行われるように構成される。データが実際に送信される時間は、適用された伝送および／または受信に対して構成されたパラメータセットからの１または複数の特定のパラメータセットと関連付けられ得、その結果、パラメータセットの移行は、伝送または生成または伝送の停止またはデータの生成をトリガし得る。

例えば、ＵＥ（アイドルモード）からネットワークへの周期的なメッセージ（例えば、ＵＥの再登録（トラッキングエリア更新）のため）は、衛星が、ＵＥ位置に関してより高い軌道位置を有する場合に、ＵＥにより生成および伝送されるように構成される。これは、ＵＥの位置を交差しておりサービスを提供中の衛星の周期性に合わせた、ＵＥの再登録の周期性を構成し、構成メッセージの受信に関して第１再登録のタイムオフセットを構成する、ネットワークまたは基地局により行われ得る。タイムオフセットは、衛星がＵＥ位置に関してより高い軌道位置を有する場合、第１再登録が行われることを保証する。タイムオフセットを構成するための代替的な解決手段として、ＵＥは、いつ衛星がより高い軌道位置にあるかを確認すべく、測定を実行し得る。そして、この測定からの関連タイムオフセットは、以下のＴＡＵ伝送にも使用される。なお、タイムオフセットは現在、セルラ規格における周期的なＴＡＵメッセージには構成されておらず、すなわち、周期的な再登録が、周期的なＴＡＵタイマを含む構成メッセージの受信に対して常に送信されている。

この態様の別の例は、アプリケーション層データの生成を、例えば、モバイルデバイスのアプリケーションに、衛星の軌道に合わせた遅延許容データの適切なタイミングについて通知するＡＰＩによって、同期することである。代替的に、データは、遅延耐性を有するようにアプリケーションによりマークされ、ＵＥは、最適な伝送点に達するまでデータを記憶する。

本発明の別の重要な態様は、ＵＥ‐衛星間のリンクのみならず、衛星‐地上局間のリンクも考慮した、上記の基本的な革新的概念の適用でもある。一般的に、地上局は、ＵＥのカバレッジ時間の大部分を、衛星カバレッジにある。しかし、地上局が実際はＵＥの近くにないとき、地上局の予測リンク品質は、ＵＥの予測リンク品質とは大幅に異なり得る。この場合、ＵＥに対して構成されたパラメータセット間の移行条件またはタイミングは、２つのリンクの予想される平均または最悪のリンク品質に基づく条件またはタイミングの情報を含み得る。単純に、複数のパラメータセット間の移行は、より高いデータレートまたはよりロバストな受信が、両方のリンクは、そのような良好な品質を提供すると予想される場合にのみ使用されるように、構成される。ＵＥ‐衛星間のリンクのみがより高いデータレートまたはよりロバストなリンクを提供すると予想される場合、ＵＥ‐衛星間のリンクに対して、衛星‐地上局間のリンクもより高い品質の段階に達するまで、リソースを節約するパラメータセットが適用され得る。

ここで、本発明の好ましい実施形態は、添付図面を参照して例としてのみ説明される。

地球を軌道周回する通信衛星の概略図を示す。 通信システムにおける複数の衛星の概略図を示す。 ＵＥと基地局との間のメッセージの交換を示すメッセージシーケンスチャートである。 基地局により開始される移行のさらなるメッセージシーケンスチャートである。 自律的移行のメッセージシーケンスチャートである。 時間の経過による通信パラメータの変化を示す。 時間の経過による通信パラメータの変化をさらに示す。 大気条件が移行にどのように影響を及ぼし得るかを示す。

図１は、ＬＥＯ衛星に基づく例示的な無線アクセスネットワークを示す。図は、２つの衛星（ＳＡＴ_ｎ，ｍおよびＳＡＴ_{ｎ，ｍ＋１}）を示し、ここでインデックスｍは、同一軌道（Ｏｒｂｉｔｎ）上の衛星を反復する。例示的に、ＬＥＯ衛星の２つの典型的な距離は、図１で参照されている：地上の衛星の高さ（７８１ｋｍ）、および、水平線から通常約１０度の地上ベースの点により可視になる衛星の典型的な距離（２０５０ｋｍ）。

例示的な設定において、衛星が水平線に現れてから反対側で同一衛星が消えるまでの時間は、９分である。地上ベースのＵＥと衛星との間のリンクは、基本的に予測可能な方式で、この９分内に、経路損失とレイテンシとにおいて大幅に変化することが、図１から明らかになる。

図２は、２つの軌道（Ｏｒｂｉｔ_ｎおよびＯｒｂｉｔ_ｎ+１）を有する同様の例示的な設定を示し、ここで、インデックスｎは、衛星無線アクセスネットワークが含み得る全て（通常は６つ）の軌道を反復する。各軌道上で、２つの衛星のみが示され（それぞれインデックスｍおよびｍ＋１）、ここで、通常１１つの衛星が全体３６０度に示される。隣接軌道上の最も近い衛星は、１つの軌道上の衛星距離の半分だけオフセットされ、その結果、軌道平面間の点において地上に存在するＵＥが、交互軌道の衛星によりサービスを提供され得る。

図１および図２の設定は、現在配備されているＬＥＯ衛星ベースシステムと同様の例である。本発明は、異なる数の衛星、異なる数の軌道、異なる軌道の傾斜、異なる高さおよび衛星速度などを有する他の設定に対しても有効である。

図３は、ＵＥおよび基地局を備えるメッセージシーケンスチャートで本発明の第１態様を示す。基地局は、衛星において送受信機を制御する衛星または地上局であり（またはそれに配備され）得る。本発明によると、基地局は、２つの別個のセットの伝送（ＵＬ）および受信（ＤＬ）パラメータ（Ｐａｒａｍｓ１およびＰａｒａｍｓ２）と、１つのパラメータセットから別のパラメータセットに移行（そして潜在的に、戻すように再び移行する）するための条件を備える情報とで、新たに設定された無線ベアラを構成する。例において、これらの条件は、測定、例えば基地局により送信された基準信号の受信信号強度（ＲＳＳ）に基づいてよい。この文献の全体にわたってＲＳＳと表されているこの受信信号強度は、電力制御されない信号の測定された信号強度であり、すなわち、受信側で有意な測定を可能にするように、変調または固定されたもしくは予め決定された伝送電力でさらに符号化を行うことなく、基地局により伝送される予め知られている基準信号である。それは文献において時々、基準信号受信電力（ＲＳＲＰ）などと称される。明らかに、本発明によると、移行条件は、ＵＥに対するその軌道上の衛星の位置、すなわち、衛星が見られる角度と対応する予想されるリンク特性とに対応する。条件は、ＵＥが予想されるリンク特性に伝送を適合することを可能にするように超過またはアンダーカットされるべき１または複数の測定と閾値とを含む。

ベアラ設定は、ＵＥおよび基地局によりそれぞれＵＬ方向とＤＬ方向とにおけるデータの伝送をもたらし得る。伝送している間に、その使用済みのパラメータまたは部分は、例えば、現在のＬＴＥにおいて通常行われているような制御チャネルで並列に伝送される変調および符号化スキーム（ＭＣＳ）へのインデックスのように、明示的にシグナリングされ得る。他のパラメータはシグナリングされない場合があり、正常な受信は、受信機に依存して送信者と同一のパラメータを適用する。

ＵＥは、第１パラメータセットから予め構成された第２パラメータセットへの移行をトリガするために、構成された測定および移行条件のチェックを継続的または周期的に実行し得る。

図３の例において、ＵＥは、パラメータの移行をトリガすることと、新たに適用されたパラメータセットについて、例えば、適用されたＵＬパラメータについての情報を伝送することにより、基地局に通知することとを行うように構成される。基地局は移行を検出し、ダウンリンクにおける第２ＤＬパラメータセットを適用し、潜在的にＵＥに通知する。

図４は、図３を参照して説明されるものと同様の例を示す。主な差は、ＵＥは異なるパラメータセットで構成されるが、移行条件では構成されないことである。ＵＥは基地局に依存して、異なるパラメータセットへの移行時点を決定し、それに従ってＵＥに通知する。ＤＬシグナリングにより通知された後、ＵＥは、ＵＬ伝送のためのパラメータセットを適用する。

代替的に、ＵＥおよびＢＳの両方は、図３および４に示されるように、測定を実行し得る。ＵＥまたは基地局の受信機は、基地局またはＵＥの伝送機からそれぞれ、それぞれＤＬまたはＵＬのみのための異なるパラメータセットに移行するように明示的に要求し得る。

パラメータセット間の移行が必要とされているか否かを決定するのに使用される測定は、上記のようにＲＳＳを含み得る。また、それらは、ＵＥまたは衛星、隣接衛星測定、ドプラー周波数、すなわち、周波数変更、またはＲＳＳの速度の低下または向上により受信された信号の到着の角度を使用し得る。

さらに別の代替例が図５に示される。ここで、移行条件は純粋に時間に基づいており、従って基地局は、ＵＥに対するパラメータセットタイミング情報（ＴｉｍｉｎｇＩｎｆｏ）とまとめて構成される。タイミング情報は、パラメータセット間の移行に対して正確なタイミングを提供し、その結果、ＵＥおよび基地局は終了したタイマに基づいてパラメータを適用できる。明らかに、本発明によると、タイミング情報は、ＵＥに対するその軌道上の衛星の位置、すなわち、衛星が見られる角度と対応するリンク特性とに対応する。時間は、秒単位、または伝送時間間隔の数単位、またはＵＥおよび基地局の両方が同期的に切り替わることを可能にする同様の単位で提供され得る。

図６は、交互軌道（ｎおよびｎ+１）上の３つの衛星により連続的にサービスを提供されているＵＥの例を説明する。ＵＬおよびＤＬの各々に対する２つのパラメータセットは、両方の軌道上でＵＥと現在サービスを提供している衛星との間のデータを効率的に交換するのに十分であると仮定する。図は、ＵＥおよび衛星に適用されるパラメータを伝送するＵＬおよびＤＬを、凡例に示されるように異なる網掛けの棒で示す。

図の開始時刻において、ＵＥおよび基地局の初期設定が行われ、ＵＬおよびＤＬの各々に対して２つのパラメータセットが構成される。伝送はＵＬ‐Ｐａｒａｍｓ_１およびＤＬ‐Ｐａｒａｍｓ_１で開始し、水平線上の比較的に平らな角度およびＵＥと衛星との間の長距離に最適であり得る。ある時点において、ＵＥおよび基地局は、より短い距離および急峻な角度に最適化されたそれぞれの第２パラメータセットに対する測定に基づいて移行する（図６の「１→２」）。測定に基づいて、再移行が生じ得る。再移行は、同一測定（例えばＲＳＳ）または異なる測定を使用する。後者は、平らな角度の場合はドプラー周波数の変化が大きく、一方、より急峻な角度の場合は、ＲＳＳ（経路損失）の変化が、測定可能なリンク特性を支配し得るときに特に有益であり得る。

図６の例と併せて、図３および４を参照して説明された特徴が適用され得、すなわち、ＵＥまたは基地局のうりいずれか１つがパラメータセット間の移行をトリガし得、図６における移行は、ＵＥおよび基地局の両方により個別にトリガされたＵＬおよびＤＬのそれぞれに対して異なる時点において行われ得る。

さらに図６において、衛星ＳＡＴ_ｎ，ｍがフェーディングし得ると、ＵＥは、隣接する第２軌道上の第２衛星ＳＡＴ_{ｎ＋１，ｍ}にハンドオーバーを実行するようにトリガされ得る。同一のパラメータセットは、新たな衛星がＵＥにサービスを提供する場合に再使用され得る。すなわち、パラメータの再設定が必要でなく、移行条件が、ハンドオーバー後の第１パラメータセットを使用し続けることを明示的にまたは黙示的にトリガし得る。再び、測定ベースの移行は生じるが、それらは、ＵＥに対する衛星の飛行時間に対しても異なる、異なる時刻に生じ得る。その差は、衛星の異なる軌道、且つ、その結果として経時的に発生する、リンク特性における差、および／または、ＵＥ位置と第２衛星の軌道平面との間の、第１衛星と比較して異なるオフセットからもたらされるか、あるいは、これらの軌道に対する気象効果が異なるのでもたらされ得る。

図６の後半の状況において、第１軌道上の第３の衛星ＳＡＴ_{ｎ，ｍ＋１}に対する別のハンドオーバーが行われる。そして基本的に、第１衛星の飛行に示されるように、同様に相対的な時間における移行をもたらし得る。

図７は、本発明の別の態様を示す。ＵＥおよび複数の衛星はそれぞれ、ＵＬおよびＤＬに対するパラメータセット間の時間ベースの移行に適用される。図は、ＵＥが衛星によりサービスを提供され、衛星がＵＥにサービスを提供するのを開始した時点に対して、または、衛星からＵＥへの開始角度に対応する仮想開始時刻に対して、時点ｔ_１およびｔ_２で伝送パラメータ間の移行を実行する例を示す。

図７は、移行時間インスタンスｔ_１およびｔ_２を最適化のための基地局学習の結果を示すことを意図している。第１飛行において、移行時間は、軌道についての知識、ＵＥと衛星との間の相対的な角度、および、リンク特性において結果としてもたらされる変化に基づいて、基地局により構成されている場合がある。しかしながら、例示的な設定は、図８に示されるものであり得、図１と同様にＵＥ上を飛行する２つの衛星を示す。ｔ_１あたりの期間において、ＵＥと衛星と間の天候条件は、予想より悪化され得る、図８において、たなびく霧により示される。従って、ＵＥとＳＡＴ_ｎ，ｍとの間の伝送は、第１飛行において、点ｔ_１における移行により妨害された可能性がある。基地局は、パラメータセット間の移行のための構成された時間インスタンスの調整および再構成を行い、その結果、ＵＥおよびＳＡＴ_{ｎ，ｍ＋１}は、ＵＥとそれぞれの衛星との間に乱れが存在しない、調整された時点ｔ_１＊において同期的に移行し得る。従って、移行は、天候条件に対処するために第１パラメータ設定がさらに適用される時点Δｔにより適合されている。

さらに衛星は、ＵＥ、それぞれの衛星または基地局に必要な再設定を行うことなく、調整されたタイミングを使用し続け得る。

サービスを提供している基地局間または衛星間のリンク構成を学習および調整することは、予測可能に変化するリンク特性を有する周期的なまたは反復的なサービス提供サークルは知られていないので、地上通信システムにおいては新たなものである。

図６も、本発明の別の態様を示す。ＵＥと衛星との間の通信の効率を向上させるために、例えば、５ＧＣの、再登録とも呼ばれるトラッキングエリア更新（ＴＡＵ）用に、ＵＥのプロトコルスタックにおける周期的なデータ生成は、予測リンク品質と同期され得る。ＴＡＵ手順の周期性は、ＵＥにサービスを提供する衛星の周期性と合わせられ得る。衛星システムが図１からのものと同様である場合、ＴＡＵ周期は基地局により９分に構成され、この場合、単一軌道からの衛星の飛行ごとに、１つのＴＡＵ手順が実行され得る。オフセットは、第１ＴＡＵ手順のためにＵＥに構成され、衛星リンクが最適であると予想される場合に当該手順が開始されることを保証する。図６において、３つのそのような時間インスタンスは、ｔ_ＴＡＵと示される。また、周期性はより短くなる場合があり、例えば、飛行時間の半分である４．５分であり得、その結果、ＴＡＵ手順は、図２に示されるように、交互軌道における衛星によりＵＥがサービスを提供されている場合に、最適なリンク条件ごとに開始される。また、第２飛行ごとにＴＡＵ手順を実行するためにのみ、周期はより長くなる場合があり、例えば、１８分であり得る。

本発明の別の実施形態において、遅延許容データの生成および／または伝送に対する一般的な最適化は、より良好なリンク品質の周期Ｔ_Ｄａｔａに集中し得る。この周期は、基地局により構成され得、送信および受信のためのパラメータセットの２つの移行間（例えば、図６に示されるように、移行「１→２」と「２→１」との間）の時点と同一であり得る。その場合、パラメータの移行に構成される条件またはタイミングは、データ生成またはバッファリングされたデータの伝送をさらにトリガし得る。図６は、２つのパラメータセット移行間に置かれる３つのそのような時間間隔Ｔ_{ＤＡＴＡ１}、Ｔ_{ＤＡＴＡ２}、およびＴ_{ＤＡＴＡ３}を例示的に示す。他の配備において、期間Ｔ_Ｄａｔａは、特定のパラメータセットの使用より短くてもよく、または、より長くてもよい。定義された周期、例えば、２つの衛星間の予想ハンドオーバーのあたりの周期が代替的に存在し得る。これは、残りの時間データ伝送が可能でありながら、遅延許容データの伝送または生成から排除される。

以下は、本発明の好ましい態様である。

［態様１］
衛星ベースのモバイル通信システムにおけるユーザ機器（ＵＥ）デバイスを動作する方法であって、
基地局の通信パラメータセットから受信する段階であって、各パラメータセットは、通信システムの衛星からデータを受信するまたはそれにデータを伝送するＵＥデバイスにより使用される少なくとも１つのパラメータを有し、各パラメータセットはシステムと通信する異なる段階に適用される、受信する段階と、
第１衛星と通信するために、複数の通信パラメータセットを連続的に適用する段階と
を備える、方法。

［態様２］
ＵＥデバイスは、そのように適用された通信パラメータセット間の移行のための移行条件を受信する、項目１に記載の方法。

［態様３］
複数の通信パラメータセットは、第２衛星との通信にも適用される、態様１または態様２に記載の方法。

［態様４］
各通信パラメータセットは、衛星の軌道の一部に適用される、態様１または態様３に記載の方法。

［態様５］
第１衛星と通信するために通信パラメータセットが適用された部分は、第２衛星と通信するために通信パラメータセットが適用された部分に実質的に対応する、態様４に記載の方法。

［態様６］
移行条件は、システムとの通信リンクにおいてＵＥデバイスにより実行される測定のうち少なくとも１つと、ＵＥデバイスが通信中の衛星の軌道の段階の決定とを使用して決定される、態様２から５のいずれか１つに記載の方法。

［態様７］
移行条件は、ＵＥデバイスが通信中の衛星の周期に対するタイミングに関する、態様２から４のいずれか１つに記載の方法。

［態様８］
第１衛星および第２衛星は同一軌道を共有しない、態様３に記載の方法。

［態様９］
ＵＥデバイスは適合情報を受信し、適合情報は、受信された通信パラメータセットのうち少なくとも１つを適合するために情報を提供する、任意の上述の態様に記載の方法。

［態様１０］
ＵＥデバイスは、通信パラメータセット間で自律的に移行する、任意の上述の態様に記載の方法。

［態様１１］
ＵＥデバイスは、通信システムから受信される信号に応答して、通信パラメータセット間で移行する、態様１から９のいずれか１つに記載の方法。

［態様１２］
複数の衛星を備えるモバイル通信システムであって、
システムエンティティが複数の通信パラメータセットを記憶するために配置され、各通信パラメータセットは、ユーザ機器（ＵＥ）デバイスからデータを受信するまたはそれからデータを伝送するために、衛星を介してＵＥデバイスと通信するためにシステムにより使用される少なくとも１つのパラメータを有し、各パラメータセットはＵＥデバイスと通信する異なる段階に適用され、
システムエンティティはさらに、ＵＥデバイスと通信するために通信パラメータセットを連続的に適用するように配置される、
システム。

［態様１３］
通信パラメータセット間の移行は、移行をＵＥデバイスに通知することなく実行される、態様１２に記載のシステム。

［態様１４］
ＵＥデバイスと第１衛星との間の通信に関する通信パラメータセット間の移行について取得された情報は、ＵＥデバイスと通信している第２衛星に対して通信パラメータセット間の移行に影響を及ぼすのに使用される、態様１２または態様１３に記載のシステム。

［態様１５］
通信パラメータセットは、サブキャリア間隔、伝送電力、変調スキーム、符号化スキーム、およびデータレートのうち少なくとも１つを備える、態様１から１１の１つに記載の方法、または、態様１２から１４の１つに記載のシステムに記載の方法。

［態様１６］
通信の段階は、その軌道上の衛星の位置により決定される、態様１から１１の１つに記載の方法、または、態様１２から１４の１つに記載のシステム。

Claims (17)

1. 衛星ベースのモバイル通信システムにおけるユーザ機器（ＵＥ）デバイスを動作する方法であって、
   （ｉ）通信パラメータセットであって、各パラメータセットは、前記衛星ベースのモバイル通信システムの衛星からデータを受信するまたはそれにデータを伝送する前記ＵＥデバイスにより使用される少なくとも１つのパラメータを有し、各パラメータセットは前記衛星ベースのモバイル通信システムの前記衛星と通信する異なる段階に適用されるのに適切な、通信パラメータセットと、
   （ｉｉ）そのように適用された前記通信パラメータセット間の移行のための移行条件と
   を基地局から受信する段階と、
   前記衛星ベースのモバイル通信システムの第１衛星と通信するための第１通信パラメータセットを適用し、その後連続的に、前記第１衛星と通信するための第２通信パラメータセットを適用する段階であって、これにより、前記第１通信パラメータセットの適用から前記第２通信パラメータセットの適用への移行は、前記移行条件における前記ＵＥデバイスを評価することによりトリガされる、適用する段階と
   を備える、方法。
2. 複数の前記通信パラメータセットは、第２衛星との通信にも適用される、請求項１に記載の方法。
3. 各通信パラメータセットは、衛星の軌道の一部に適用される、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記第１衛星と通信するために前記通信パラメータセットが適用された部分は、第２衛星と通信するために前記通信パラメータセットが適用された部分に実質的に対応する、請求項３に記載の方法。
5. 前記移行条件は、前記衛星ベースのモバイル通信システムとの通信リンクにおいて前記ＵＥデバイスにより実行される測定のうち少なくとも１つと、前記ＵＥデバイスが通信中の衛星の軌道の段階の決定とを使用して評価される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記移行条件は、前記ＵＥデバイスが通信中の衛星の周期に対するタイミングに関する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第１衛星および前記第２衛星は同一軌道を共有しない、請求項２に記載の方法。
8. 前記ＵＥデバイスは適合情報を受信し、前記適合情報は、受信された前記通信パラメータセットのうち少なくとも１つを適合するために情報を提供する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記ＵＥデバイスは、前記通信パラメータセット間で自律的に移行する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記ＵＥデバイスは、前記衛星ベースのモバイル通信システムから受信される信号に応答して、前記通信パラメータセット間で移行する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
11. 複数の衛星を備えるモバイル通信システムであって、
    システムエンティティが複数の通信パラメータセットを記憶するために配置され、各通信パラメータセットは、ユーザ機器（ＵＥ）デバイスからデータを受信するまたはそれからデータを伝送するために、衛星を介して前記ＵＥデバイスと通信するために前記モバイル通信システムにより使用される少なくとも１つのパラメータを有し、各パラメータセットは前記ＵＥデバイスと通信する異なる段階に適用され、
    前記システムエンティティはさらに、前記ＵＥデバイスと通信するために第１通信パラメータセットを適用し、その後連続的に、前記ＵＥデバイスと通信するために第２通信パラメータセットに適用するように配置され、これにより、前記第１通信パラメータセットの適用から前記第２通信パラメータセットの適用への移行は、前記システムエンティティによる移行条件の評価によりトリガされる、
    システム。
12. 前記通信パラメータセット間の移行は、前記移行を前記ＵＥデバイスに通知することなく実行される、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記ＵＥデバイスと第１衛星との間の通信に関する前記通信パラメータセット間の移行について取得された情報は、前記ＵＥデバイスと通信している第２衛星に対して前記通信パラメータセット間の移行に影響を及ぼすのに使用される、請求項１１または請求項１２に記載のシステム。
14. 前記通信パラメータセットは、サブキャリア間隔、伝送電力、変調スキーム、符号化スキーム、およびデータレートのうち少なくとも１つを備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記通信の前記段階は、その軌道上の前記衛星の位置により決定される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記通信パラメータセットは、サブキャリア間隔、伝送電力、変調スキーム、符号化スキーム、およびデータレートのうち少なくとも１つを備える、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
17. 前記通信の前記段階は、その軌道上の前記衛星の位置により決定される、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のシステム。

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