JP2022509613A - 無線セルラネットワークにおける電力最適化されたデータ送信のための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１のユーザ装置から、第１のユーザ装置がカバレッジ拡張条件下でキャンプオンしているセルラネットワークの基地局にデータ送信を行うための方法であって、第１のユーザ装置がデバイスツーデバイス通信チャネルを介して少なくとも１つの第２のユーザ装置に通信可能に接続され、少なくとも１つのデータパケットのデータ送信について、方法が、第１のユーザ装置が、‐少なくとも１つのデータパケットを、デバイスツーデバイス通信チャネルを介して少なくとも１つの第２のユーザ装置に送信するステップと、‐基地局への第１の送信と時間同期された少なくとも１つのデータパケットを送信するように、少なくとも１つの第２のユーザ装置に指示するステップと、を含む方法に関する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、セルラネットワークにおけるユーザ装置からのデータ送信のための方法に関する。本発明はまた、上記方法を用いるユーザ装置に関する。

本発明はさらに、基地局を動作させるための方法に関する。本発明はまた、上記方法を用いる基地局に関する。

無線通信の分野において、セルラネットワークは、特に幅広い通信使用事例をカバーするために通信方法を多様化するようにさらに進化する。これは、いわゆるモノのインターネット（ＩｏＴ）がネットワークオペレータに対してもたらす最新の課題を意味する。これらの課題は特に、低機能及び実質的に低コストのユーザエンドデバイスに適用される。

これらは、悪条件において低い消費電力で最低限のサービスを受けたいときに難題を突き付ける。そして言うまでもなく、サービスは低廉でなければならない。

このような使用事例の１つは、フィールドで動作する１グループのユーザ装置の中の１つのユーザ装置のための改善された信頼できるデータ送信である。グループのユーザ装置は、少なくともその一部が、ＬＴＥで導入されたＰＣ５／サイドリンクチャネルのようなデバイスツーデバイス通信を介して互いに通信可能である。

このようなユーザ装置は、ネットワークカバレッジが悪いエリアで、特に固定されて動作している場合が多い。

今では、ユーザ装置はこのような状況において、カバレッジ拡張モードで通信する、すなわち受信器、具体的には基地局側で、送信を復号するために十分な信号強度が蓄積されるまで何度も送信を繰り返すことができる。このカバレッジ拡張は、カバレッジ条件を最大１５～１８ｄＢまで改善することができるが、経時的な蓄積はかなり非線形である。すなわち、２回の繰り返しでおよそ３ｄＢを得ることができるが、１８ｄＢを得るためには、最大２０４８回の繰り返しが必要とされる。

しかしながら、送信を１００回以上繰り返す必要性がデータ送信の遅延につながることは明らかである。１つのグループの複数のユーザ装置は、データを送信したいとき、場合によってはデータが送信されるまで待機する必要がある。また、この送信時間の間、対応するセルラネットワークリソースは、他の全てのユーザ装置に対してブロックされる。

さらに、この送信方法は、ユーザ装置の消費電力を増加させる。電池で動作するユーザ装置の場合、これによって電池の寿命が短くなる可能性がある。

現在、このようなグループは、１つのユーザ装置がサイドリンクを介してグループの他のユーザ装置から送信を受信し、セルラネットワークにデータを送信することが知られている。この欠点は、この１つのユーザ装置が他のユーザ装置よりもはるかに多くの電池電力を消費することである。

その結果、「アグリゲータ」ユーザ装置としての任務を果たすために、追加リソースを備える必要がある。実際、設置後、特に固定設置後、別のユーザ装置がより良いカバレッジ条件で動作しているが、電池電力を十分に備えていない場合がある。したがって、アグリゲータユーザ装置は任務を引き受けるものの、カバレッジ条件が悪化し、その結果、データ送信は、特に拡張されたカバレッジ送信が必要とされる場合に非常に時間がかかり、柔軟でない。

したがって、本発明の目的は、上述の欠点を克服すること、及びセルラネットワークの悪いカバレッジ条件で動作している１グループのユーザ装置に対する改善された柔軟なデータ送信手順のための解決策を提案することである。

したがって、さらに別の有利な解決策も当該技術分野において望ましいであろう。

このため、本発明の第１の態様によれば、請求項１に記載の第１のユーザ装置から基地局にデータ送信を行うための方法が提案される。本発明の第２の態様によれば、請求項８に記載のユーザ装置がさらに提案される。本発明の第３の態様によれば、請求項１０に記載の基地局を動作させるための方法が提案される。本発明の第４の態様は、請求項１４に記載の基地局に関する。

本発明の第１の態様によれば、第１のユーザ装置から、第１のユーザ装置がカバレッジ拡張条件下でキャンプオンしているセルラネットワークの基地局にデータ送信を行うための方法であって、第１のユーザ装置がデバイスツーデバイス通信チャネルを介して少なくとも１つの第２のユーザ装置に通信可能に接続され、
少なくとも１つのデータパケットのデータ送信について、方法が、第１のユーザ装置が、
‐少なくとも１つのデータパケットを、デバイスツーデバイス通信チャネルを介して少なくとも１つの第２のユーザ装置に送信するステップと、
‐基地局への第１の送信と時間同期された少なくとも１つのデータパケットを送信するように、少なくとも１つの第２のユーザ装置に指示するステップと、を含む方法が提案される。

本発明の方法は、無線通信用のセルラネットワークの基地局と共に動作可能なユーザ装置、具体的には４Ｇ（ＬＴＥ）、５Ｇ（新無線）以上の無線技術標準を実装するユーザ装置に関する。

実際、ユーザ装置は、拡張カバレッジモードによって、悪いカバレッジ条件、すなわちカバレッジ拡張条件で動作する能力がある。

３ＧＰＰ リリース１３規定の一部として、いわゆるカバレッジ拡張（ＣＥ）モードが導入された。これは、同じデータパケットを多数回繰り返し受信することにより、受信器がデータパケットを確実に読み取れるまで十分な電力を収集するような通信を可能にすることによって受信／カバレッジ問題を解決する。そのための前提条件は、基地局がＣＥユーザ装置をサポートすることである。拡張カバレッジサポートは、同様に基地局により示される、すなわちユーザが一定のカバレッジ拡張深さを得るために基地局が費やす繰り返し及びリソースの最大値に対応する、一定のカバレッジ拡張限界まで行われる。

データパケットを送信するための繰り返し回数によって消費電力が高くなることは明らかである。一方、計量デバイスのような、いくつかのマシンタイプ通信（ＭＴＣ）、すなわちモノのインターネット（ＩｏＴ）用途では、少し悪いカバレッジ条件で守ることが困難な所定の消費電力バジェットが事前に規定される。

ここで本発明の方法が、近くで動作する少なくとも２つのユーザ装置の状況について関与する。特に、この方法は、特に必須というわけではないが、同じオペレータにより設置されたユーザ装置のより大きいグループに適用可能である。ＬＴＥ／新無線で規定された既知のデバイスツーデバイス通信チャネルによって、ユーザ装置は、特に拡張カバレッジで動作しているときに、サービング基地局を介して偏りなくデータ交換することができる。

したがって、本発明の方法は、カバレッジ拡張条件で動作しているときの第１のユーザ装置から基地局へのデータ送信について、少なくとも１つの第２のユーザ装置が通信セッションに関与することを提案する。

そうするために、ユーザ装置は、少なくとも１つのデータパケットを基地局に送信しようとするときに、少なくとも１つのデータパケットを少なくとも１つの第２のユーザ装置に送信するステップを踏む。

また、ユーザ装置は、少なくとも１つのデータパケットを第１のユーザ装置自体の基地局へのデータ送信と時間同期されるように基地局に送信するように、少なくとも１つの第２のユーザ装置に指示する。

時間同期されるとは、様々なストリームの全ての送信ビットがサンプリングレートより低いタイミングで到着することを意味し、その結果、基地局の意思決定ユニットが、同じサンプルの様々なストリームの全ての正のエネルギを得る。意思決定ユニットはエネルギを蓄積し、十分なエネルギを復号に利用できるかどうかを決定する。このようなアプローチは、いくつかのユーザ装置によって並列に行うことができ、より進んだ段階では、基地局の受信器に信号を経時的に蓄積できるように、このようなユーザ装置のグループは、データパッケージの送信を具体的には繰り返し行うことができる。多重並列繰り返し送信があまり時間拡散されていないため、非線形衝突は、あたかも１つのユーザ装置がより長い継続時間にわたって上記パッケージを送信するかのようにはるかに低くなる。蓄積利益は、非線形衝突が低くなると高くなる。結合されたマルチデバイス送信は、悪影響を回避すること、及びごく短い時間に乏しいネットワークリソースを占有することに対して多くの利点を生み出す。そして、第１及び少なくとも１つの第２のユーザ装置は、時間同期スケジュールに従ってデータパケットを送信する。

好ましくは、追加のデータパケットの交換及び送信が同じように行われる。

好ましくは、第１のユーザ装置は、ハードウェア装置の点で少なくとも１つの第２のユーザ装置と異なるものではない。十分に近接配置されたグループのいずれのユーザ装置も、第１のユーザ装置の役割をする同じ立場にあることがある。

十分な近接性は、この意味で、ＬＴＥで定義されている最小時間単位Ｔｓ（時間セグメント）ほどを意味する。Ｔｓの正確な定義は、
Ｔｓ＝１／（１５０００×２０４８）秒で、３２ナノ秒強である。
これは光速を考慮して９．６メートルに等しい。

２０ＭＨｚ帯域幅でＦＦＴサイズが２０４８のＬＴＥ最大帯域幅を考慮して異なる計算をした場合、サンプリングレートは３０．７２ＭＨｚであり、このサンプリングレートよりも小さいオフセットで到着する信号はいずれも異なるものと認識されず、同じものと見なされる。より小さい帯域幅でも、サンプリングレートは、より少ないサブキャリアを有する対応する部分である。

シンボル期間は、サブキャリア間隔の逆数である。したがって、１５ＫＨｚがサブキャリア間隔であるＬＴＥの場合、シンボル長は１／（１５ＫＨｚ）である。ＩＦＦＴモジュールからの２０４８個の時間サンプルが、１／（１５ＫＨｚ）のシンボル期間に適合する。したがって、サンプリング周波数は、２０ＭＨｚについて（１５ＫＨｚ*２０４８）である。

同様に、サブキャリア数を変化させることによって、他の帯域幅についてのサンプリング周波数を得ることになる。しかしながら、接続された自動車の特定用途事例を考慮すると、ユーザ装置は、ユーザ装置のための自動車の屋外／屋内減衰を克服するために自動車内部に分散されることがあり、上記の距離及び精度要件は容易かつ十分に達成可能である。

より先進的なアプローチでは、様々なユーザ装置、すなわち組織化された送信ダイバーシティ放射を形成する複数のユーザ装置の信号は、異なるものと認識される可能性がある。また、受信器は、Ａｌａｍｏｕｔｉの符号に基づくＭＩＭＯなどのフィードバックを使用して、一度生成され、将来の送信のために適宜使用され得る学習フェーズにおけるタイミングを調整することがある。このような技術は、例えばＡｌａｍｏｕｔｉがよく知られている。

しかしながら、ここに、好ましくは、多くのユーザ装置により組織化／同期化されたアップリンク（ＵＬ）送信を形成する１つのユーザ装置がある。

好ましくは、グループのそのユーザ装置は、送信されるデータの発信元である第１のユーザ装置としての役割をする。例えば、計量デバイスが測定を実行し、測定値を送信することになっている場合、第１のユーザ装置としての役割をする。

これによって本発明の解決策が非常に柔軟になり、消費電力のバランスが自動的に達成される。消費電力は、ユーザ装置が生成し送信することになっているデータの量に依然として線形である。

１つのユーザ装置により同じデータパケットを繰り返し送信する代わりに、本発明の方法によれば、拡張されたカバレッジでデータパケットを送信するための時間が大幅に短縮される。また、特に関与するグループの大半の他のユーザ装置よりも悪いカバレッジ条件で動作している場合の、１つのユーザ装置の消費電力は削減される。

このようなグループ送信を開始するために、調整するユーザ装置は、サービング基地局との交渉及び対応するリソースの割当てを行い、これが連結送信であることを示す。上記アプローチに与えられるリソースは、他のユーザ装置との送信を調整する、すなわち関連したタイミング及び使用されるシーケンスを提供するための時間を十分に取るために、ユーザ装置に将来十分となる。

好ましくは、そうする前にいくつかの予備ステップが行われることになっている。

好適な実施形態によれば、少なくとも１つのデータパケットを送信するのに先立って、第１のユーザ装置が、デバイスツーデバイス通信チャネルを介して通信可能な少なくとも１つの第２のユーザ装置を決定するステップが提案される。

好ましくは、時間同期された通信を設定する前に、第１のユーザ装置は、どの他のユーザ装置が近接しているかを判断する。

好ましくは、このステップは、特に固定設置又は他の方法による固定設置のために一度実行される。例えば、２つ以上のユーザ装置が自動車に設置されている場合、どのユーザ装置が近接しているかを判断することは、初期化ステップにおいて有利である。これは特に、１つのユーザ装置によって実行される。好ましくは、ユーザ装置のそれぞれがこのステップを行う。

しかしながら、別のユーザ装置が第１のユーザ装置の近くに置かれた場合は、これを発見するために、この実施形態のステップを少なくとも時々実行することが有利である。

判断ステップは、特に、ユーザ装置間の直接通信リンク、すなわちサイドリンクを介して信号を交換するステップを含む。調整又はマスターユーザ装置の役割を果たす第１のユーザ装置は、ＰＳＢＣＨ物理サイドリンク報知チャネル或いはＰＳＳＣＨ物理サイドリンク共有データチャネルを使用することができる。一般に、ＴＳ２３．３０３から、サイドリンクを介して信頼性のある通信を行い、他のユーザ装置の近接度を評価するための十分な手段が知られている。

マスターユーザ装置に近接している他のユーザ装置への純粋な情報伝達と反対に、ＵＬにおける情報交換は、第１の、すなわちマスターユーザ装置だけによるのではない、ユーザ装置の連結送信となる。一旦マスターユーザ装置がＵＬ送信のタイミング及びフォーマットに関して基地局と交渉し、この情報を近接した少なくとも１つの第２のユーザ装置に提供すると、特に（ユーザ装置間で）前に交換されたデータパケットの共同送信が実行される。そして、その結果、送信開始及び基地局により提供され、マスターユーザ装置により第２のユーザ装置間に分配されたフォーマットが行われる。

別の有利な実施形態では、少なくとも１つのデータパケットを基地局に送信するのに先立って、第１のユーザ装置が、上記少なくとも１つのデータパケットの送信のタイミング条件について基地局と交渉し、上記タイミング条件を、デバイスツーデバイス通信チャネルを介して少なくとも１つの第２のユーザ装置と共有するステップを含む方法が提案される。

この実施形態では、第１のユーザ装置が、想定される分散データ送信に関連する情報をサービング基地局と交換することが提案される。このステップは、好ましくは前の実施形態が実行された後、すなわち、例えば前のデータ送信から、いくつの、特にどの第２のユーザ装置がデータ送信に関与することになるかが分かったときに実行される。

特に、交渉するステップは、ユーザ装置の想定されるデータ送信、並びに基地局の利用可能なリソース及びタイミング制約に関するメッセージの交換と、タイミング条件についてのユーザ装置及び基地局の少なくとも１つの承認に関するやりとりとを含む。

タイミング条件はデータ送信の開始に関係し、第１及び少なくとも１つの第２のユーザ装置からのデータ送信の上記時間同期に直接的な影響を及ぼす。

このステップによれば、少なくとも１つの第２のユーザ装置が、少なくとも１つのデータパケットのデータ送信に伴うオーバヘッドとしての追加のステップを踏む必要がないことが保証される。これは、特に送信すべきデータの量が少ない場合に、節電の面で得られた利点が、データ接続を設定するためのこのような個別のシグナリング労力によって過補償される恐れがあるときに有利である。

提案される実施形態によれば、データ送信セッションを適宜設定すること、また、結果として、少なくとも１つの第２のユーザ装置がデータパケットの基地局への送信を支援する前に、全て手はずを整えるために労力を注ぐことは、第１のユーザ装置の責任で行われる。

別の好適な実施形態によれば、第１及び少なくとも１つの第２のユーザ装置が共通のグループ識別子を保持し、上記グループ識別子が基地局との交渉の一部として使用され、上記グループ識別子が上記少なくとも１つのデータパケットに含まれることが提案される。

グループ識別子は送信されるか、或いは基地局によってあらかじめ知られている。既存のマルチデバイスグループ識別子とは反対に、上記グループ識別子は、組織化された送信に使用される場合に、対応する手順を変更する。これは特に、グループのための基地局からのデータ割当てが、基地局と交渉するマスターユーザ装置からの送信すべきタイミングに関する情報がグループの１つ以上の他のユーザ装置と共有される必要があるとき、単一のユーザ装置のためのものよりも後の時刻に行われることを意味する。すなわち、ＬＴＥでは、アップリンク割当てが４フレーム遅く、通常の単一ＵＥ送信でのＵＥ処理に十分である。これは、組織化された送信には十分ではなく、したがって、受信データはＰＣ５を介して他のＵＥに分配される必要があり、これには追加の処理時間が必要であり、交渉中に考慮される必要がある。これは、特に他のユーザ装置がマスターユーザ装置からサイドリンクを介して順次知らされる場合に当てはまる。好ましくは、ユーザ装置は一度に２つ以上のサイドリンク接続を確立可能であり、したがって、タイミング情報を少なくとも部分的に並列に他のユーザ装置に分配する。

この実施形態は、同じグループのユーザ装置が、情報を送信すること、すなわちマスターの役割を引き継ぎ、そのグループについて前に交渉したのと同じ条件を再取得することを希望する場合に特に役に立つ。

この実施形態によれば、グループ内のマスターシップは変更することができる、又は同じユーザ装置がマスターシップを保持しているときでも、グループ識別子を使用してグループとして基地局から対応するサービスを得ることができる一方、各ユーザ装置は他の任意の通信目的の個別の識別子も保持できることが保証される。

また、マスターの役割を有している第１のユーザ装置からの要求を受けた第２のユーザ装置が、この要求を拒否できることは役に立つ。これは特に、第２のユーザ装置が所定数のグループにおいて既にアクティブである場合に実行される。好ましくは、ユーザ装置が１つのマスターユーザ装置のために働くことができ、そして結果として、全ての追加の要求が拒否される。

このため、グループ識別子はまた、追加の送信を拒否するか否かを第２のユーザ装置が決定するのに役立つ。第２のユーザ装置は、あるグループにおいて既にアクティブである場合は、マスターシップが他のグループメンバー間で変わったときデータパケットを送信し続けることになる。

しかしながら、時間同期された測定によって、十分に同期されたデータパケットが送信されず、基地局がデータパケットを復号するために受信した信号を十分に集約し得る危険性が依然として存在する。特に、複数のデータパケットが送信される場合、後で送信されるパッケージについて、特に多くのユーザ装置が関与する場合に同期が失われる場合がある。

したがって、別の好適な実施形態によれば、第１及び第２のユーザ装置の少なくとも１つが、基地局から同期の不均衡についての指示を受信した場合に、方法が、第１のユーザ装置が、
‐少なくとも１つの第２のユーザ装置にデータ送信を停止することを示すステップと、
‐対応する同期改善策を実行するステップと、
‐上記送信のタイミング条件を基地局と再交渉するステップと、
‐上記タイミング条件を、デバイスツーデバイス通信チャネルを介して少なくとも１つの第２のユーザ装置と共有するステップと、
‐新しいタイミング条件に従って送信を継続するステップと、
を含む方法が提案される。

この実施形態は、第１又は少なくとも１つの第２のユーザ装置において基地局から受信した、同期の不均衡を示す指示によってトリガされる。これは特に、基地局から各ユーザ装置へのメッセージによって提供される。

好ましくは、このような指示は第１のユーザ装置に送信され、その後第１のユーザ装置は状況を解決するためのステップを踏むことができる。これは現在の通信セッションのマスターユーザ装置である。

しかしながら、指示は第２のユーザ装置の１つによって受信されることもある。この場合、必要なステップを踏むように、その指示を確立されたデバイスツーデバイス通信を介してユーザ装置に提示することが提案される。

必要なステップには、データ送信を停止せよ、すなわち当面送信を中止せよとの命令を、デバイスツーデバイス通信チャネルによって少なくとも１つの第２のユーザ装置に送信することが含まれる。その結果、第１のユーザ装置も同様にデータ送信を停止する。

次に第１のユーザ装置は、該当する場合、同期改善策を実行することが想定される。好ましくは、このステップは、第２のユーザ装置の少なくとも１つが十分な同期安定性を提供していないかどうかをチェックすることを含む。これは特に、有利には同じユーザ装置により引き起こされる場合の、前に起こった不均衡状況を考慮することがある。

そして、そのユーザ装置を第２のユーザ装置のグループから外し、送信を継続することが有利である。

さらに、好ましくはユーザ装置間の時間同期の調整が実行される。

改善策が行われる場合、第１のユーザ装置は、タイミング条件について基地局と再交渉し、そのタイミング条件を、デバイスツーデバイス通信チャネルを介して第２のユーザ装置間に分配し、最終的には第１及び少なくとも１つの第２のユーザ装置が関与して、交渉による新たなタイミング条件に従い、改善策を考慮に入れつつデータパケットの送信を継続する。

別の好適な実施形態によれば、タイミング条件が、適用可能な拡張されたカバレッジ条件に関連して、第１及び少なくとも１つの第２のユーザ装置の少なくとも一部についてのデータパケットの送信を繰り返すことを含む。

この実施形態によれば、データパケットを基地局に安全に送信するために必要な繰り返しが、関与する第１及び第２のユーザ装置の利用可能な数と一致しないことが分かった場合に最適化が導入される。

１０回の繰り返しが必要で、１０個のユーザ装置が利用可能である場合、送信は高い確率で成功することになる。

１０回の繰り返しが必要で、１１個以上のユーザ装置が利用可能である場合、基地局へのデータパケットの送信に、利用可能なユーザ装置のうちの１０個のみが関与することが好ましい。これは、１０個の基地局のうちの１つが、例えば同期安定性の面で十分な信頼性がない場合に特に有利である。この場合は交換することができる。

必要がない場合にも、利用できる限り多くのユーザ装置を使用することは、電力バジェットからは推奨されない。

好ましくは、より悪いカバレッジ条件、例えば最高のＣＥレベルを有するユーザ装置は避けられる。

１０回の繰り返しが必要で、６個のユーザ装置のみが利用可能である場合、好適な実施形態によれば、６個のユーザ装置のうちの４個がデータパケットを２回送信することが想定される。これは特に、時間同期の一部である。

単純化するために、かつ組織的なオーバヘッドを回避する目的で、すなわち、データパケットを復号するために基地局で利用可能な繰り返しを十分確保するために必要である限り、全てのユーザ装置に２回送信を行わせることが有利な場合がある。

ただし、必要とされるだけの繰り返しが行われることが好ましい。

これは、一部のユーザ装置が、関与するユーザ装置のグループの別のユーザ装置よりも少なくとも１回多くデータパケットの送信を行うことがあることを意味する。好ましくは、より良いカバレッジ条件のユーザ装置は、悪いカバレッジ条件のものよりも送信を繰り返す。

提案される本発明の方法は、ユーザ装置が互いに知られていることを要せず、異なるサブスクライバによって所有されていることがあるため、データセキュリティの要素も関連している。

したがって、別の有利な実施形態では、第１のユーザ装置が少なくとも１つのコンテンツパッケージを保持しており、方法が、少なくとも１つのデータパケットを送信するのに先立って、少なくとも１つのコンテンツパッケージを暗号化し、暗号化の結果を少なくとも１つのデータパケットに分配するステップを含むことが提案される。

第１のユーザ装置において実行される暗号化又はこれに通信可能に接続されるアプリケーションによって、第２のユーザ装置が、少なくとも１つの第２のユーザ装置の助けによってどんなデータが送信されるかを評価する機会を持たないことが保証される。これによって、安全に使用できるユーザ装置の数が著しく増加する。

このようなデータ送信に先立って、基地局、すなわち標的とされるリモートサーバのための鍵又は証明書を交換する必要がある場合、好ましくは、他のユーザ装置が関与することなくデータ送信が設定される。これは、おそらく一般的な拡張カバレッジデータ送信が行われる必要があるため、しばらく時間がかかる場合がある。

このステップが行われた場合、暗号化されたコンテンツパッケージは、ユーザ装置に送信するために、データパケットとして少なくとも１つの第２のユーザ装置と共有されることがある。

本発明の第２の態様によれば、セルラネットワークの複数の基地局のうちの１つによってセルラネットワークにおいて動作するためのユーザ装置であって、
カバレッジ拡張条件下で基地局にキャンプオンするように構成され、デバイスツーデバイス通信チャネルを介して少なくとも１つの第２のユーザ装置に通信可能に接続され、
少なくとも１つのデータパケットのデータ送信について、ユーザ装置が、
‐少なくとも１つのデータパケットを、デバイスツーデバイス通信チャネルを介して少なくとも１つの第２のユーザ装置に送信し、
‐第１のユーザ装置から基地局への第１のデータ送信と時間同期された少なくとも１つのデータパケットを送信するように少なくとも１つの第２のユーザ装置に指示する
ように構成されたユーザ装置が提案される。

ユーザ装置は、無線通信を行うためのいくつかのコンポーネントを提供する。これは、オペレーションソフトウェア、特に、本発明の第１の態様の方法を実施するものを実行するための少なくとも処理回路を備える。

さらに、ユーザ装置は、少なくとも１つのアンテナと接続する送受信回路、典型的にはセルラネットワークの基地局と無線通信信号のやりとりを行うためのトランシーバを備える。

さらに、実行可能なソフトウェア、構成データ、及び、例えばサービング基地局からの送信を受信する前に測定されたデータの揮発性記憶及び／又は永久的記憶のためのメモリユニットがユーザ装置に含まれることが好ましい。

本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の利点を共有する。

本発明の第３の態様によれば、複数のユーザ装置と同時受信モードで通信するように構成された、セルラネットワークの基地局のための方法であって、方法が、
‐少なくとも２つのユーザ装置から、少なくとも２つのユーザ装置のそれぞれの同じデータパケットに関連する送信信号を受信するステップと、
‐受信した送信信号を結合するステップと、
‐信号の結合が十分に復号可能な信号をもたらす場合に、結合信号を復号するステップと、
を含む方法が提案される。

本発明のこの態様は、提起された問題に到達するための本発明の第２の態様に係るユーザ装置に対するエアインターフェイス上の相手である基地局に関する。したがって、提起された問題を解決するために、基地局がその労力の面でユーザ装置をサポートすることも期待される。

基地局はセルラネットワークの複数の基地局のうちの１つであり、４Ｇ又は５Ｇの技術標準を実装するように構成される。基地局は、４Ｇでは一般にｅＮｏｄｅＢと呼ばれ、５ＧではｇＮｏｄｅＢと呼ばれる。

さらに、基地局は、少なくともアップリンクにおいて拡張カバレッジモードで動作することができる。

その結果、基地局は、技術的にあらかじめ決定された時間距離又はジッタ内で受信した信号を蓄積することができる。

この方法によれば、基地局は、本発明の第２の態様に係る第１のユーザ装置と交渉した後、少なくとも２つのユーザ装置からタイミング条件送信信号を受信し、受信した信号を復号可能になるまで結合する。

基地局は特に、好ましくはチップの中央で提供される様々なストリームからエネルギを得るための意思決定ユニットを備え、エネルギを蓄積して復号のための十分なエネルギを受信する。

この方法は、複数の送信で送信されたデータパケットの復号を成功させるのに十分な電力を得るために、少なくとも１回繰り返される必要がある場合がある。

好適な実施形態では、送信信号を受信するのに先立って、データ送信のタイミング条件の交渉要求を少なくとも２つのユーザ装置のうちの１つから受信するステップと、その交渉の一部として送信のタイミング条件の指示を上記ユーザ装置に送信するステップとがさらに提案される。

この実施形態は、上記データ送信セッションを設定する予備ステップに関する。その一部として、基地局が、好ましくはグループ識別子に関連する指示を含むメッセージを提示することによって、組織化された通信セッション要求を受信することが想定される。

次に基地局は利用可能なリソースを把握し、タイミング条件への処理可能な追加時間を追加する。

これらのタイミング条件は、交渉手続の一部としてやりとりされる。

典型的には、ユーザ装置と基地局はどちらも、好適なタイムスケジュール、又はタイミング条件及び／又はリソース配分に関する決定をもたらす少なくともいくつかの礎石を提示する。

典型的には、最後の決定は、利用可能なリソースを一度に閲覧できるように、基地局側で行われる。

別の好適な実施形態では、タイミング条件の交渉要求内にグループ識別子を検出したとき、アップリンク送信用のリソースを、要求するユーザ装置に個別に有効な識別子を含む要求よりも後の時点に割り当てるステップがさらに提案される。

この実施形態によれば、基地局が、ユーザ装置からの要求にグループ識別子に関連する指示を検出することが提案される。

この場合、好ましくは、基地局は要求が組織化されたデータ送信セッションに関連することを知っている。したがって、ユーザ装置側で、他の、すなわち第２のユーザ装置と連携するための追加時間を要求することが必要である。これは基地局によって考慮される必要がある。

追加時間の量は、好ましくはユーザ装置によって、例えば以前に実行された第２のユーザ装置との連携タスクに基づいて示される。好ましくは、想定されるデータパケットの送信に使用されるユーザ装置の数は、必要な追加時間に影響を及ぼす。これは一般的にはマスターユーザ装置にしか知られていないため、タイミング条件を交渉するステップと見なされることが好ましい。

個別のユーザ装置を示す識別子のみが基地局によって検出される場合、このような追加時間は必要とされない。

したがって、交渉の一部として、このタイミング遅延はユーザ装置のタイミング条件に付加される。

本発明の第４の態様によれば、複数のユーザ装置と同時受信モードで通信するように構成された、セルラネットワークの基地局であって、
‐少なくとも２つのユーザ装置から、少なくとも２つのユーザ装置のそれぞれの同じデータパケットに関連する送信信号を受信し、
‐受信した送信信号を結合し、
‐信号の結合が十分に復号可能な信号をもたらす場合に、結合信号を復号する
ように構成された基地局が提案される。

本発明の第４の態様は、第３の態様の利点を共有する。

示されるように、この発明は有利には、示された問題を解決し、悪いカバレッジ状況で動作するユーザ装置の消費電力の多いデータ送信を回避し、近接した他のユーザ装置を使用する革新的な方法を提案する。

以下の記述及び添付図面はいくつかの例示的な態様を詳細に示しているが、実施形態の原理を使用することができる種々の方法のほんの一部しか示していない。本発明の特徴及び利点は、限定的ではなく例示的な例として与えられる有利な実施形態の以下の記述及び添付図面を読むときに現れるだろう。

本発明が適用されるタイプの１グループのユーザ装置を実施形態として示す図。 従来技術によるカバレッジ拡張条件における本発明が適用されるユーザ装置のデータ送信を示す図。 データパケットの送信を本発明の第１の例示的な実施形態として示す図。 より深いカバレッジ拡張条件におけるデータパケットの送信を本発明の第２の例示的な実施形態として示す図。

図１は、本発明が適用されるタイプの第１のユーザ装置ＵＥ１を、ユーザ装置のグループとして構成されるさらに２つのユーザ装置ＵＥ２、ＵＥ３と共に実施形態として模式的に示している。

上記グループのユーザ装置は、特にこの例示的な実施形態では、例えば異なる移動ユニットとして自動車ＣＡに設置されている。

各ユーザ装置は、送受信回路、具体的にはトランシーバを備え、１つ以上のアンテナを利用することができる。好ましくは、アンテナはこの例では自動車によって提供され、具体的には少なくとも２つのユーザ装置間で共有される。自動車内の異なるユーザ装置は、ｅＣａｌｌボックス、娯楽ユニットの一部、及び、例えば携帯電話器であることがある。単に例示目的で、異なるユーザ装置はまるで携帯電話器であるかのように示されている。

さらに、ユーザ装置は、ソフトウェア、具体的には標準準拠通信タスクを行うためのプロトコルスタックソフトウェアを実行するためのＣＰＵのような処理回路を備える。このようなタスクには、セルラネットワークＣＮの少なくとも１つの基地局ＢＳとのエアインターフェイスを介した通信が含まれる。

基地局ＢＳは、少なくとも１つの無線セルラ通信規格、具体的には３Ｇ（ＵＭＴＳ／ＣＤＭＡ）、４Ｇ（ＬＴＥ）、５Ｇ（新無線ＮＲ）又はそれ以上を実装する。そのため、基地局ＢＳは送受信手段、具体的にはアンテナ及びトランシーバを備える。さらに、基地局ＢＳは、セルラネットワークコンポーネント、具体的には無線アクセスネットワーク及び／又は間接的にコアネットワークへのアクセスを提供する。

さらに、ユーザ装置ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３は、基地局を関与させることなく、ユーザ装置間のデバイスツーデバイスＤ２Ｄ通信を実行するように構成される。このようなＤ２Ｄ通信は特に、４Ｇ以降について標準化されたＰＣ５／サイドリンク又はＰｒｏＳｅ機能によって実行される。これによって、ユーザ装置相互間での信号交換が可能になり、特に消費電力の点から、基地局ＢＳを介したシグナリングと比べて有利である。

ユーザ装置ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３は、悪いカバレッジ条件を克服するために、拡張カバレッジモードＣＥで基地局と共に動作するように構成される。その結果、サービング基地局は、同様に拡張カバレッジモードでユーザ装置にサービスを提供できる必要がある。

セルエリア１ ＣＥＡ１は、このエリアにおいてユーザ装置が、通常のカバレッジモードで動作しているときに深刻なサービス低下を引き起こすことなく上記基地局ＢＳにキャンプオンできることが示されている。一方、セルエリア２ ＣＥＡ２は、拡張カバレッジモードで動作しているユーザ装置が、基地局ＢＳによるサービス提供を受けることができるエリアを示す。

カバレッジ拡張レベル又は繰り返し数は、主にカバレッジ条件、具体的には基地局からの距離や障害物などによって支配されるため、カバレッジエリア外又は駐車場に駐車している自動車に、ユーザ装置は異なるカバレッジ拡張レベルを提供することがある。したがって、どちらのユーザ装置が他のユーザ装置よりも良好なカバレッジ条件を有するかは、自動車がどのように駐車されているかに基づく。図１の例示的な実施形態では、ユーザ装置ＵＥ３は、他のユーザ装置ＵＥ１、ＵＥ２よりも基地局ＢＳの近くに位置する。この状況では、他の２つのユーザ装置ではなく、ユーザ装置ＵＥ３が基地局に信号を送信することが好ましい。

代替的に、ユーザ装置は、情報、例えば、ガソリン使用量、総走行距離、又は保守イベント、地図更新などが利用可能かどうかの確認を作り出す。

図２には、従来技術から知られている、拡張カバレッジモードＣＥでのユーザ装置ＵＥ１から基地局ＢＳへのデータパケットＤＰの送信がタイムバー上に模式的に示されている。

データパケットが変更なく連続して何回も基地局ＢＳに送信されることがわかる。これがデータ転送速度の著しい低下をもたらすことは明らかである。データパケットを繰り返す必要がある回数が多ければ多いほど、１つのデータパケットを送信するのにかかる時間が長くなり、一定時間に送信できるデータパケットの量が減少する。

これは、図３に例示的な実施形態が示されている本発明の方法による克服が試みられる。ここで、１グループのユーザ装置ＵＥ１～ＵＥ５がすぐ近くに位置し、同じ基地局ＢＳにキャンプオンしている。

ユーザ装置は、デバイスツーデバイス接続Ｄ２Ｄ、具体的にはＰＣ５／サイドリンクによって相互接続される。これらのデバイスツーデバイス接続を介して、データパケットＤＰを送信することを希望するユーザ装置は、データパケットを送信する前に他のユーザ装置ＵＥ２～ＵＥ５とデータパケットを共有することができる。

この例では、データパケットは、これらの接続を介してＵＥ１からＵＥ２、ＵＥ２からＵＥ３といった具合に送信される。これは必ずしも唯一の交換方法ではない。そうではなく、１つのユーザ装置ＵＥ１が、データパケットＤＰを２つ以上の他のユーザ装置ＵＥ２、ＵＥ３に送信する場合もある。これは、好ましくはグループのユーザ装置間の接続のローカルトポロジーによって構成される。

ユーザ装置が自動車の一部である場合は、デバイスツーデバイス接続は、形はどうであれ一部のユーザ装置間に確立される場合がある。特にこの文脈では、ユーザ装置間の有線接続さえも本発明によって考慮される。

したがって、このような確立された接続は、好ましくはデータパケットを基地局ＢＳに送信する前に分散させるために選ばれる。

また、データパケットの送信の同期についてユーザ装置に指示する必要がある。これによって、関与する全てのユーザ装置は、基地局ＢＳに時間同期されたデータパケットＤＰを送信する状態にある。

これによって、データパケットを拡張されたカバレッジに送信するための時間が大幅に短縮されることは明らかである。

ユーザ装置の数が、データパケットの基地局への送信を成功させるのに必要とされる繰り返し数を満たさない場合は、さらなる繰り返しが必要とされる。しかしながら、ここに示される５つのユーザ装置があれば、データパケットが、同じ条件下で１つのユーザ装置のみがデータパケットを送信する場合よりも５倍速く送信されることは明らかである。これは、５回の繰り返しが必要とされるか、５００回の繰り返しが必要とされるかに関係なく当てはまる。

図４に示されているように、全てのユーザ装置が、同じグループのユーザ装置の他のユーザ装置と同じ頻度でデータパケットを送信するわけではないことがさらに好ましい。

これは、データパケットの基地局ＢＳへの送信を成功させるために７回の繰り返しが必要とされるこの例に示されている。５つのユーザ装置のみが利用可能なとき、実際の必要に応じてその数だけ送信が行われると有利である。これは、第２の送信を行う必要がないユーザ装置ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４の節電に役立つ。

このような状況でどのユーザ装置が送信を行い、どのユーザ装置が送信を行わないかの選択は、具体的には電池電力、カバレッジ条件、又は同期安定性に関する信頼性によって決定される。

以上の詳細な説明において、例示により、本発明が実施される特定の実施形態を示す添付図面が参照される。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することができるように十分詳細に記載される。異なっていたとしても、本発明の様々な実施形態は必ずしも互いに排他的ではないことは理解されるべきである。例えば、一実施形態と関連して本明細書に記載される特定の特徴、構造、又は特性は、本発明の範囲を逸脱することなく、別の実施形態において実現されてもよい。加えて、開示される各実施形態の範囲内の個別要素の位置又は配置は、本発明の範囲を逸脱することなく変更されてもよいことは理解されるべきである。したがって、以上の詳細な説明は、限定的な意味で受け取られるべきではなく、本発明の範囲は、請求項が権利を得ることができる全範囲の同等物とともに、適切に解釈された、添付の請求項によってのみ定義される。

Claims (15)

1. 第１のユーザ装置（ＵＥ１）から、前記第１のユーザ装置がカバレッジ拡張（ＣＥ）条件下でキャンプオンしているセルラネットワーク（ＣＮ）の基地局（ＢＳ）にデータ送信を行うための方法であって、前記第１のユーザ装置がデバイスツーデバイス通信チャネル（Ｄ２Ｄ）を介して少なくとも１つの第２のユーザ装置（ＵＥ２）に通信可能に接続され、
   少なくとも１つのデータパケット（ＤＰ）のデータ送信について、前記方法が、前記第１のユーザ装置（ＵＥ１）が、
   ‐前記少なくとも１つのデータパケット（ＤＰ）を、前記デバイスツーデバイス通信チャネル（Ｄ２Ｄ）を介して前記少なくとも１つの第２のユーザ装置（ＵＥ２）に送信するステップと、
   ‐前記第１のユーザ装置（ＵＥ１）の前記基地局（ＢＳ）への第１のデータ送信と時間同期された前記少なくとも１つのデータパケットを送信するように、前記少なくとも１つの第２のユーザ装置（ＵＥ２）に指示するステップと、を含む方法。
2. 前記少なくとも１つのデータパケット（ＤＰ）を送信するのに先立って、前記第１のユーザ装置（ＵＥ１）が、前記デバイスツーデバイス通信チャネル（Ｄ２Ｄ）を介して通信可能な少なくとも１つの第２のユーザ装置（ＵＥ２）を決定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つのデータパケット（ＤＰ）を前記基地局（ＢＳ）に送信するのに先立って、前記方法が、前記第１のユーザ装置（ＵＥ１）が、前記少なくとも１つのデータパケット（ＤＰ）の前記送信のタイミング条件について前記基地局（ＢＳ）と交渉し、
   前記タイミング条件を、前記デバイスツーデバイス通信チャネル（Ｄ２Ｄ）を介して前記少なくとも１つの第２のユーザ装置（ＵＥ２）と共有するステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第１及び前記少なくとも１つの第２のユーザ装置（ＵＥ１、ＵＥ２）が共通のグループ識別子を保持し、前記グループ識別子が前記基地局（ＢＳ）との交渉の一部として使用され、前記グループ識別子が前記少なくとも１つのデータパケット（ＤＰ）に含まれる、請求項３に記載の方法。
5. 前記第１及び第２のユーザ装置（ＵＥ１、ＵＥ２）のうちの少なくとも１つが、前記基地局（ＢＳ）から同期の不均衡についての指示を受信する場合に、前記方法が、前記第１のユーザ装置（ＵＥ１）が、
   ‐前記少なくとも１つの第２のユーザ装置（ＵＥ２）にデータ送信を停止することを示すステップと、
   ‐対応する同期改善策を実行するステップと、
   ‐前記送信のタイミング条件について前記基地局（ＢＳ）と再交渉するステップと、
   ‐前記タイミング条件を、前記デバイスツーデバイス通信チャネル（Ｄ２Ｄ）を介して前記少なくとも１つの第２のユーザ装置（ＵＥ２）と共有するステップと、
   ‐新しいタイミング条件に従って送信を継続するステップと、
   を含む、請求項１から４の少なくとも一項に記載の方法。
6. 前記タイミング条件が、適用可能な拡張カバレッジ条件（ＣＥ）に関連して、前記第１及び少なくとも１つの第２のユーザ装置（ＵＥ１、ＵＥ２）の少なくとも一部についての前記データパケット（ＤＰ）の送信を繰り返すことを含む、請求項１から５の少なくとも一項に記載の方法。
7. 前記第１のユーザ装置（ＵＥ１）が少なくとも１つのコンテンツパッケージを保持しており、
   前記方法が、前記少なくとも１つのデータパケット（ＤＰ）を送信するのに先立って、
   ‐前記少なくとも１つのコンテンツパッケージを暗号化し、
   ‐暗号化の結果を前記少なくとも１つのデータパケット（ＤＰ）に分配するステップを含む、請求項１から６の少なくとも一項に記載の方法。
8. セルラネットワーク（ＣＮ）の複数の基地局（ＢＳ）のうちの１つによって、前記セルラネットワークにおいて動作するためのユーザ装置（ＵＥ１）であって、
   カバレッジ拡張条件（ＣＥ）下で前記基地局（ＢＳ）にキャンプオンするように構成され、デバイスツーデバイス通信チャネル（Ｄ２Ｄ）を介して少なくとも１つの第２のユーザ装置（ＵＥ２）に通信可能に接続され、
   少なくとも１つのデータパケット（ＤＰ）のデータ送信について、前記ユーザ装置（ＵＥ１）が、
   ‐前記少なくとも１つのデータパケット（ＤＰ）を、前記デバイスツーデバイス通信チャネル（Ｄ２Ｄ）を介して前記少なくとも１つの第２のユーザ装置（ＵＥ２）に送信し、
   ‐第１のユーザ装置（ＵＥ１）から前記基地局（ＢＳ）への第１のデータ送信と時間同期された前記少なくとも１つのデータパケット（ＤＰ）を送信するように前記少なくとも１つの第２のユーザ装置（ＵＥ２）に指示する
   ように構成されたユーザ装置（ＵＥ１）。
9. 前記少なくとも１つのデータパケット（ＤＰ）を前記基地局（ＢＳ）に送信するのに先立って、前記少なくとも１つのデータパケット（ＤＰ）の前記送信のタイミング条件について前記基地局（ＢＳ）と交渉し、
   前記タイミング条件を、前記デバイスツーデバイス通信チャネル（Ｄ２Ｄ）を介して前記少なくとも１つの第２のユーザ装置（ＵＥ２）と共有する
   ように構成された、請求項８に記載のユーザ装置（ＵＥ）。
10. 複数のユーザ装置（ＵＥ１、ＵＥ２）と同時受信モードで通信するように構成された、セルラネットワーク（ＣＮ）の基地局（ＢＳ）のための方法であって、前記方法が、
    ‐少なくとも２つのユーザ装置（ＵＥ１、ＵＥ２）から、前記少なくとも２つのユーザ装置（ＵＥ１、ＵＥ２）のそれぞれの同じデータパケット（ＤＰ）に関連する送信信号を受信するステップと、
    ‐受信した前記送信信号を結合するステップと、
    ‐前記信号の結合が十分に復号可能な信号をもたらす場合に、前記結合された信号を復号するステップと、
    を含む方法。
11. 前記送信信号を受信するのに先立って、データ送信のタイミング条件の交渉要求を前記少なくとも２つのユーザ装置（ＵＥ１、ＵＥ２）のうちの１つから受信するステップと、
    その交渉の一部として、前記送信のタイミング条件の指示を前記ユーザ装置（ＵＥ１）に送信するステップとをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記少なくとも２つのユーザ装置（ＵＥ１、ＵＥ２）からの前記送信信号間の同期の不均衡を検出したとき、前記方法が、
    ‐前記少なくとも２つのユーザ装置（ＵＥ１、ＵＥ２）の少なくとも１つに不均衡指示メッセージを送信するステップを含む、
    請求項１０又は１１に記載の方法。
13. タイミング条件の交渉要求内にグループ識別子を検出したとき、アップリンク送信用のリソースを、要求するユーザ装置（ＵＥ１）に個別に有効な識別子を含む要求よりも後の時点に割り当てるステップをさらに含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 複数のユーザ装置（ＵＥ１、ＵＥ２）と同時受信モードで通信するように構成された、セルラネットワーク（ＣＮ）の基地局（ＢＳ）であって、
    ‐少なくとも２つのユーザ装置（ＵＥ１、ＵＥ２）から、前記少なくとも２つのユーザ装置のそれぞれの同じデータパケット（ＤＰ）に関連する送信信号を受信し、
    ‐受信した前記送信信号を結合し、
    ‐前記信号の結合が十分に復号可能な信号をもたらす場合に、前記結合された信号を復号する
    ように構成された基地局（ＢＳ）。
15. 前記少なくとも２つのユーザ装置（ＵＥ１、ＵＥ２）からの前記送信信号間の同期の不均衡を検出したとき、前記少なくとも２つのユーザ装置（ＵＥ１、ＵＥ２）の少なくとも１つに不均衡指示メッセージを送信するようにさらに構成された、請求項１４に記載の基地局（ＢＳ）。

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