JP7064461B2

JP7064461B2 - ユーザ装置及び移動通信ネットワーク

Info

Publication number: JP7064461B2
Application number: JP2019031876A
Authority: JP
Inventors: ロニークマーサハ; 浩輔山崎
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2022-05-10
Anticipated expiration: 2039-02-25
Also published as: JP2020137065A

Description

本発明は、他の通信システムに割り当てられた周波数を、移動通信システムにおいて再利用する技術に関する。

拡大する移動通信システムの通信需要に対応するため、例えば、非特許文献１に記載されている様に、衛星通信システムで使用している周波数帯域を、移動通信システム（移動通信ネットワーク）において利用することが検討されている。

ＦＣＣ，Ｎｅｗｓ，ＮｅｗｓＭｅｄｉａＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ２０２／４１８－０５００，２０１２年１２月１２日

しかしながら、衛星通信システムで使用している周波数帯域を移動通信システムに割り当てたとしても、屋外においては、衛星と衛星携帯電話との通信と、移動通信システムの基地局と当該移動通信システムのユーザ装置との通信との間での干渉が生じる。

本発明は、他の通信システムに割り当てられた周波数を、移動通信システムにおいて再利用する技術を提供するものである。

本発明の一態様によると、移動通信ネットワークの基地局装置を介した通信と、前記移動通信ネットワークの無線通信距離より大きな距離の無線通信を行う中継器を介した通信と、が可能なユーザ装置であって、前記基地局装置は、前記中継器が上り信号の受信に使用する周波数帯域の少なくとも一部の第１周波数帯域と、前記中継器が下り信号の送信に使用する周波数帯域の少なくとも一部の第２周波数帯域と、を使用し、前記ユーザ装置は、前記中継器からの信号レベルを監視する監視手段と、前記中継器からの信号レベルが閾値以下であると前記監視手段が判定すると、前記基地局装置からの信号を検出する検出手段であって、前記第２周波数帯域において前記基地局装置からの信号を検出するかを判定し、前記第２周波数帯域において前記基地局装置からの信号を検出しないと前記第１周波数帯域において前記基地局装置からの信号を検出するかを判定する前記検出手段と、前記検出手段が前記基地局装置からの信号を検出すると、前記基地局装置が送信する前記基地局装置の識別子を含む信号を前記中継器に送信する送信手段と、前記検出手段が、前記第１周波数帯域において前記基地局装置からの信号を検出すると、前記基地局装置の識別子を含む信号を前記中継器に送信後、前記送信手段が前記第２周波数帯域の周波数の信号を送信する様に前記送信手段を構成する制御手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明によると、他の通信システムに割り当てられた周波数を、移動通信システムにおいて再利用することができる。

一実施形態によるシステム構成図。一実施形態によるＵＥが屋外から屋内に移動した際の処理のシーケンス図。一実施形態による移動通信ネットワークによるリソース割り当てを示す図。一実施形態によるＵＥが屋内から屋外に移動した際の処理のシーケンス図。一実施形態によるＵＥ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。

図１は、本実施形態を説明するためのシステム構成図である。衛星４０及び衛星通信地上ネットワーク３０は、衛星通信システム（衛星通信ネットワーク）を構成している。衛星通信地上ネットワーク３０は、衛星４０と通信するための地球局を含み、移動通信システム（移動通信ネットワーク）のコアネットワーク２０と接続している。衛星通信システムの衛星４０は、中継器であり、衛星通信システムは、その無線通信距離が、移動通信システムの無線通信距離より非常に大きなシステムである。移動通信システム（移動通信ネットワーク）は、コアネットワーク２０と、基地局を含むアクセスネットワークとを有する。図１においては、アクセスネットワークを構成する複数の基地局のうち、建物８０内（屋内）に設置される１つの基地局１０のみを示している。基地局１０は、例えば、フェムトセルを提供する基地局であり得る。基地局１０は、移動通信システムに割り当てられた周波数に加えて、衛星通信システムに割り当てられた周波数を使用する。なお、基地局１０は、衛星通信システムに割り当てられた周波数帯域の一部の帯域を使用する構成であっても、全部の帯域を使用する構成であっても良い。

通常、衛星通信システムにおいては、下り信号（衛星から地上方向）の周波数帯域と、上り信号（地上から衛星方向）の周波数帯域は異なる。基地局１０は、衛星通信システムの下り信号の周波数帯域を、基地局１０とユーザ装置との通信における下り信号に使用し、衛星通信システムの上り信号の周波数帯域を、基地局１０とユーザ装置との通信における上り信号に使用することができる。以下、基地局１０が、衛星通信システムの下り信号の周波数帯域をユーザ装置との通信における下り信号に使用し、衛星通信システムの上り信号の周波数帯域を、ユーザ装置との通信における上り信号に使用する形態をノーマルモードとして参照する。また、基地局１０は、衛星通信システムの下り信号の周波数帯域を、基地局１０とユーザ装置との通信における上り信号に使用し、衛星通信システムの上り信号の周波数帯域を、基地局１０とユーザ装置との通信における下り信号に使用することができる。以下、基地局１０が、衛星通信システムの下り信号の周波数帯域をユーザ装置との通信における上り信号に使用し、衛星通信システムの上り信号の周波数帯域を、ユーザ装置との通信における下り信号に使用する形態をリバースモードとして参照する。

ＵＥ５０は、例えば、衛星携帯電話である。ＵＥ５０は、衛星通信システムのオペレータと加入契約を行っており、衛星４０を介して通信することができる。また、ＵＥ５０は、所謂、デュアルモードフォンであり、基地局１０を介して通信することもできる。さらに、衛星通信システムのユーザ装置のうち、所定の契約を行っているユーザ装置は、衛星通信システムのオペレータと移動通信システムのオペレータとの事前の契約に基づき、基地局１０を介して通信ができるものとする。なお、図１のＵＥ５０は、当該所定の契約を行っており、基地局１０を介する通信が許可されているものとする。

本実施形態において、移動通信システムのオペレータは、屋内に設置された基地局１０において衛星通信システムに割り当てられた周波数帯域を利用させる。屋内において、衛星４０からの下り信号のレベルは小さくなるため、基地局１０が衛星通信システムに割り当てられた周波数帯域を使用したとしても、基地局１０とユーザ装置との通信に大きな影響を与えない。

また、本実施形態において、ＵＥ５０は、屋内に進入したことを検出し、かつ、衛星通信システムに割り当てられた周波数帯域を使用する基地局１０の存在を検出すると、基地局１０を介して通信を行う様に構成される。したがって、ＵＥ５０は、屋外と屋内の両方において、衛星通信システムに割り当てられた周波数帯域を使用しての通信を行うことができる。

図２は、ＵＥ５０が屋外から建物８０内（屋内）に移動した際に行う処理を説明するシーケンス図である。ＵＥ５０は、衛星４０が送信する基準信号のレベルを繰り返し監視する。具体的には、ＵＥ５０は、基準信号のレベルと所定の閾値とを繰り返し比較する。ＵＥ５０は、基準信号のレベルが所定の閾値以下になると（Ｓ１）、屋内に進入したと判定する。ＵＥ５０は、屋内に進入したと判定すると、衛星通信システムに割り当てられた周波数帯域を使用する基地局１０が存在するかを判定する（Ｓ２）。なお、基地局１０が、ノーマルモードで動作しているか、リバースモードで動作しているかは不明であるため、ＵＥ５０は、衛星４０の下り信号の周波数帯域と、上り信号の周波数帯域のそれぞれで、基地局１０からの基準信号が受信できるかを判定することにより、基地局１０が存在するかを判定する。ＵＥ５０は、いずれかの周波数帯域で基地局１０からの基準信号を受信すると、基地局１０の存在と、基地局１０がノーマルモードであるかリバースモードであるかと、基地局１０がブロードキャストしている基地局１０の識別子（基地局ＩＤ）を判定することができる。

基地局１０を検出すると、ＵＥ５０は、Ｓ３で、衛星４０を介して衛星通信地上ネットワーク３０に切替要求信号を送信する。当該切替要求信号には基地局１０の基地局ＩＤを含める。衛星通信地上ネットワーク３０は、ＵＥ５０から切替要求信号を受信すると、受信した切替要求信号に含まれる基地局ＩＤに対応する基地局１０に切替要求信号を送信する。当該切替要求信号には、切替要求を行っているＵＥ５０の識別子（ＵＥＩＤ）を含める。これにより、基地局１０は、ＵＥ５０からの通信開始要求を受信すると、当該ＵＥ５０にリソースを割り当てて、ＵＥ５０による基地局１０を介する通信を可能にする。なお、ＵＥ５０は、検出した基地局１０のモードに合わせて送信帯域と受信帯域を構成する。つまり、基地局１０がノーマルモードであると、ＵＥ５０は、送信帯域及び受信帯域を、衛星４０を介しての通信時と同じままとする。一方、基地局１０がリバースモードであると、送信帯域及び受信帯域を、衛星４０を介しての通信時と反転させる。なお、図２のシーケンスの際に、ＵＥ５０が通信中であると、衛星通信システムと移動通信システムは協働して、ＵＥ５０が通信に使用しているチャネルのハンドオーバを行う。

なお、基地局１０は、移動通信システムのユーザ装置（以下、移動ＵＥ）と、ＵＥ５０の様な、ローミングしている衛星通信システムのユーザ装置（以下、衛星ＵＥ）との両方にサービス提供を行う。なお、移動ＵＥは、衛星４０を介した通信が不可能な装置であり、衛星ＵＥは、衛星４０を介した通信が可能な装置である。ここで、基地局１０は、移動ＵＥと衛星ＵＥのそれぞれに公平に帯域を分配するため、それぞれに専用のリソースを割り当てる。図３において、網掛の領域は、衛星ＵＥが使用できるリソースであり、それ以外の領域は移動ＵＥが使用できるリソースである。基地局１０は、基地局１０のセル内に在圏し、通信中（接続中）である全ＵＥに対する、通信中である衛星ＵＥの割合に基づき、衛星ＵＥが使用できるリソース量（図３の網掛領域の量）を決定する。例えば、衛星ＵＥの割合が０．３であると、１フレームのリソース量の０．３倍を、衛星ＵＥのみが使用できるリソースとし、その他のリソースを移動ＵＥのみが使用できるリソースとする。

なお、本実施形態では、基地局１０が通信中の衛星ＵＥと移動ＵＥの比率に応じて、衛星ＵＥのみが使用できるリソースと移動ＵＥのみが使用できるリソースを判定していたが、移動通信ネットワーク内の他のリソース割当装置が判定する構成であっても良い。この場合、基地局１０は、衛星ＵＥと移動ＵＥの比率をリソース割当装置に通知し、リソース割当装置から判定結果を取得する。

図４は、ＵＥ５０が基地局１０を介して通信中に屋外に移動する際に行う処理を説明するシーケンス図である。ＵＥ５０は、衛星４０が送信する基準信号のレベルが所定の閾値より高くなると、屋外に移動していると判定する（Ｓ１０）。なお、Ｓ１０における閾値は、図２のＳ１における閾値と同じ値であっても、異なる値であっても良い。屋外に移動していると判定すると、ＵＥ５０は、Ｓ１１で、基地局１０に切替要求信号を送信し、Ｓ１２で、基地局１０は、当該切替要求信号を衛星通信ネットワーク３０に送信する。これにより、衛星通信システムと移動通信システムは協働して、ＵＥ５０が通信に使用しているチャネルのハンドオーバを行う。

なお、図２において、ＵＥ５０は、衛星４０が送信する基準信号のレベルを監視することで、屋内に進入したかを判定していた。しかしながら、ＵＥ５０が周期的に基準信号を衛星４０に送信する場合、衛星通信地上ネットワーク３０がＵＥ５０からの基準信号のレベルに基づきＵＥ５０の屋内への進入を判定しても良い。この場合、衛星通信地上ネットワーク３０は、ＵＥ５０に基地局の検出を指示する。その後の、処理は、図２のＳ３からと同様である。

図５は、本実施形態によるＵＥ５０の構成図である。送信部５０１は、衛星４０又は基地局１０に信号を送信する処理を行う。受信部５０２は、衛星４０又は基地局１０からの信号を受信する処理を行う。なお、衛星４０との通信時、送信部５０１が使用する周波数帯域が第１周波数帯域であり、受信部５０２が使用する周波数帯域が第２周波数帯域であるものとする。基地局１０がノーマルモードであると、ＵＥ５０が当該基地局１０を介した通信を行う際、送信部５０１は、第１周波数帯域の周波数で信号を送信する様に構成され、受信部５０２は、第２周波数帯域の周波数で信号を受信する様に構成される。一方、基地局１０がリバースモードであると、ＵＥ５０が当該基地局１０を介した通信を行う際、送信部５０１は、第２周波数帯域の周波数で信号を送信する様に構成され、受信部５０２は、第１周波数帯域の周波数で信号を受信する様に構成される。

制御部５０３の監視部５０３１は、衛星４０からの基準信号レベルを監視する。衛星４０からの基準信号レベルが閾値以下であると監視部５０３１が判定すると、検出部５０３２は、基地局１０から基準信号を検出できるかを判定する。このとき、受信部５０２は、第２周波数帯域の信号を受信する様に構成されているため、まず、検出部５０３２は、この状態で基地局１０から基準信号を検出できるかを判定する。基地局１０からの基準信号を検出できないと、制御部５０３は、第１周波数帯域の信号を受信する様に受信部５０２を構成し、検出部５０３２は、この状態で基地局１０から基準信号を検出できるかを判定する。検出部５０３２は、基地局１０からの基準信号を検出すると、制御部５０３は、送信部５０１を制御して、検出した基地局１０の基地局ＩＤを含む切替要求信号を、衛星４０を介して衛星通信地上ネットワーク３０に送信する。また、制御部５０３は、第１周波数帯域において、基地局１０から基準信号を受信した場合、切替要求信号の送信後、送信部５０１が、第２周波数帯域の信号を送信する様に構成する。

なお、本発明は、衛星を介した通信と、移動通信ネットワークの基地局装置を介した通信が可能なユーザ装置の１つ以上のプロセッサで実行されると、当該ユーザ装置を、上記ＵＥ５０として動作させるプログラムとして実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。

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。

５０１：送信部、５０２：受信部、５０３：制御部、５０３１：監視部、５０３２：検出部

Claims

移動通信ネットワークの基地局装置を介した通信と、前記移動通信ネットワークの無線通信距離より大きな距離の無線通信を行う中継器を介した通信と、が可能なユーザ装置であって、
前記基地局装置は、前記中継器が上り信号の受信に使用する周波数帯域の少なくとも一部の第１周波数帯域と、前記中継器が下り信号の送信に使用する周波数帯域の少なくとも一部の第２周波数帯域と、を使用し、
前記ユーザ装置は、
前記中継器からの信号レベルを監視する監視手段と、
前記中継器からの信号レベルが閾値以下であると前記監視手段が判定すると、前記基地局装置からの信号を検出する検出手段であって、前記第２周波数帯域において前記基地局装置からの信号を検出するかを判定し、前記第２周波数帯域において前記基地局装置からの信号を検出しないと前記第１周波数帯域において前記基地局装置からの信号を検出するかを判定する前記検出手段と、
前記検出手段が前記基地局装置からの信号を検出すると、前記基地局装置が送信する前記基地局装置の識別子を含む信号を前記中継器に送信する送信手段と、
前記検出手段が、前記第１周波数帯域において前記基地局装置からの信号を検出すると、前記基地局装置の識別子を含む信号を前記中継器に送信後、前記送信手段が前記第２周波数帯域の周波数の信号を送信する様に前記送信手段を構成する制御手段と、
を備えていることを特徴とするユーザ装置。
前記中継器は、衛星であることを特徴とする、請求項１に記載のユーザ装置。
基地局装置と、当該基地局装置を介した通信を行うユーザ装置と、を含む移動通信ネットワークであって、
前記ユーザ装置は、
前記移動通信ネットワークの無線通信距離より大きな距離の無線通信を行う中継器を介した通信を行う通信手段と、
前記中継器からの信号レベルを監視する監視手段と、
前記中継器からの信号レベルが閾値以下であると前記監視手段が判定すると、前記基地局装置からの信号を検出する検出手段と、
前記検出手段が前記基地局装置からの信号を検出すると、前記基地局装置が送信する前記基地局装置の識別子を含む信号を前記中継器に送信する送信手段と、
前記送信手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記基地局装置は、前記中継器が上り信号の受信に使用する周波数帯域の少なくとも一部の第１周波数帯域と、前記中継器が下り信号の送信に使用する周波数帯域の少なくとも一部の第２周波数帯域と、を使用し、
前記検出手段は、前記第２周波数帯域において前記基地局装置からの信号を検出するかを判定し、前記第２周波数帯域において前記基地局装置からの信号を検出しないと前記第１周波数帯域において前記基地局装置からの信号を検出するかを判定し、
前記検出手段が、前記第１周波数帯域において前記基地局装置からの信号を検出すると、前記基地局装置の識別子を含む信号を前記中継器に送信後、前記制御手段は、前記送信手段が前記第２周波数帯域の周波数の信号を送信する様に前記送信手段を構成することを特徴とする移動通信ネットワーク。