JP7128807B2 - 無線基地局およびユーザ端末 - Google Patents

無線基地局およびユーザ端末 Download PDF

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Description

本発明は、無線基地局に関する。
UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)ネットワークにおいて、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション(LTE:Long Term Evolution)が仕様化された。また、LTEからの更なる広帯域化および高速化を目的として、LTEの後継システムも検討されている。LTEの後継システムには、例えば、LTE-A(LTE-Advanced)、FRA(Future Radio Access)、5G(5th generation mobile communication system)、5G+(5G plus)、New-RAT(Radio Access Technology)などと呼ばれるものがある。
将来の無線通信システム(例えば、5G)では、信号伝送の更なる高速化及び干渉低減を図るために、高周波数帯(例えば、5GHz以上)において多数のアンテナ素子(例えば、100素子以上)を用いる大規模(Massive)MIMO(Multiple Input Multiple Output)技術を用いてBF(ビームフォーミング)を行うことが検討されている。
例えば、信号伝送の高速化を図るために、無線基地局(以下、単に「基地局」という)は、ユーザ端末からフィードバックされるチャネル情報に基づいてビームを形成し、複数のユーザ端末へ送信する信号を空間多重する方法を含む多重方法により、複数の端末のスケジューリングを行う(例えば、特許文献1)。
特開2016-136708号公報
しかしながら、チャネル情報は情報量が多いので、ユーザ端末数が増加するとスケジューリングの処理負荷が増大するという課題がある。
本発明の一態様は、ユーザ端末からのフィードバック情報を削減し、効率よくユーザ端末のスケジューリングを行うことができる無線基地局を提供する。
本発明の一態様に係る無線基地局は、複数のユーザ端末の位置関係を示す位置関連情報を取得する取得部と、前記位置関連情報に基づいて、同一の時間リソースおよび周波数リソースに空間多重するユーザ端末のユーザグループを決定するスケジューラと、を備える。
本発明の一態様によれば、ユーザ端末からのフィードバック情報を削減し、効率よくユーザ端末のスケジューリングを行うことができる。
実施の形態1に係る基地局の構成例を示すブロック図である。 実施の形態1に係る端末の構成例を示すブロック図である。 ユーザグループの決定方法の第1の例を示す図である。 ユーザグループの端末に対するリソース割り当ての一例を示す図である。 実施の形態1における基地局の処理の第1の例を示すフローチャートである。 実施の形態1の第1の例のバリエーションを説明する図である。 ユーザグループの決定方法の第2の例を示す図である。 実施の形態1における基地局の処理の第2の例を示すフローチャートである。 実施の形態1における基地局の処理の第3の例を示すフローチャートである。 現在の端末の位置の一例を示す図である。 所定時間経過後の端末の位置の一例を示す図である。 実施の形態2における基地局の処理の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る基地局及び端末のハードウェア構成の一例を示す図である。
本発明は、基地局に関し、より詳細には、複数のユーザ端末のデータ信号などの信号を多重するためのスケジューリングに関する。
5Gでは、高周波数帯利用による広帯域な周波数資源の開拓、さらに、Massive MIMO技術によるBFおよび空間多重により、従来の移動通信システムを上回る10Gbps以上のユーザスループットを実現することが期待されている。
5Gが用いられる環境、例えば、ユーザ端末密度が比較的高い環境では、複数のユーザ端末の信号を空間多重して同時に通信することによって、システムの容量を向上させることが期待される。
しかしながら、Massive MIMO技術を用いた空間多重において、複数のユーザ端末の信号を空間多重するためには、大きなチャネル行列のチャネル情報をフィードバックする必要があるため、ユーザ端末からのフィードバック情報が増加してしまう。
一方で、高周波数帯を利用する5Gでは、電波の直進性に加え、Massive MIMO技術を用いたBFによって、ビームの角度的な広がりが狭くなるため、周波数選択性フェージングの影響が軽減される。そのため、大きなチャネル行列のチャネル情報の代わりにユーザ端末の位置、または、位置に関連する情報に基づいて、空間多重を行うことが可能となる。
そこで、本発明者らは、位置に関連する情報に基づいて空間多重を行う方法を検討し、本発明に至った。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
(実施の形態1)
<基地局の構成>
図1は、本実施の形態1に係る基地局10の構成例を示すブロック図である。基地局10は、例えば、Massive MIMO基地局であり、マルチユーザMIMO技術により、複数のユーザ端末(以下、単に「端末」という)と同時に通信を行う。図1に示す基地局10は、送信信号生成部101と、プリコーディング部102と、ウェイト選択部103と、ビームフォーミング部104と、通信部105と、アンテナ106と、位置関連情報取得部107と、スケジューラ108と、フィードバック情報処理部109とを含む構成を採る。そして、図1に示す基地局10は、複数の端末20への信号を多重して送信する。端末20の構成については後述する。
なお、図1では、基地局10におけるOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を送信/受信するための構成部(例えば、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)処理部、CP(Cyclic Prefix)付加部等)の記載を省略している。
送信信号生成部101は、複数の端末20への信号を生成し、後述するスケジューラ108によって決定されたリソース割り当ての情報に基づいて、各端末20への信号を時間および周波数において分割したリソース(以下、時間・周波数リソースと記載する)にマッピングする。
プリコーディング部102は、送信信号生成部101から出力された信号に対して、スケジューラ108から出力されるプリコーディング行列を乗算し、プリコーディング後の信号を生成する。プリコーディング部102は、生成した信号をビームフォーミング部104に出力する。
なお、スケジューラ108がプリコーディング行列を出力しない場合、プリコーディング部102は、プリコーディングを行わなくても良い。また、ユーザ分離および与干渉除去のためのプリコーディング処理として、例えば、ブロック対角化(BD:Block Diagonalization)を用いても良いが、特にこれに限定されなくても良い。
ウェイト選択部103は、スケジューラ108によって決定された伝送用ビームの情報に基づいて、端末20に対する伝送用ビームを形成するBFウェイトを選択し、ビームフォーミング部104に出力する。
ビームフォーミング部104は、プリコーディング部102から出力された信号に対して、ウェイト選択部103から出力されたBFウェイトを乗算する。ビームフォーミング部104は、BFウェイトを乗算した後の信号を通信部105に出力する。
通信部105-1~105-Mは、M個のアンテナ106(アンテナ素子)にそれぞれ対応して備えられる。各通信部105は、ビームフォーミング部104から出力された信号に対して、D/A変換、アップコンバート等の送信処理を行って無線周波数の送信信号を生成する。各通信部105は、生成した無線周波数の送信信号を、M個のアンテナ106のそれぞれから端末20に向けて送信する。また、各通信部105は、アンテナ106を介して受信したフィードバック情報を含む信号に対して、A/D変換、ダウンコンバート等の受信処理を行って、受信処理後のフィードバック情報を含む信号を後述するフィードバック情報処理部109へ出力する。
位置関連情報取得部107は、各端末20からのフィードバック情報に含まれる位置関連情報を取得する。位置関連情報取得部107は、取得した位置関連情報をスケジューラ108へ出力する。
位置関連情報は、端末20の位置に関連する情報であり、例えば、2つの端末20の間の距離を示す情報(距離情報)、基地局10を基準とした端末20が存在する方向を示す情報(方向情報)、および、端末20の位置を示す情報(位置情報)の少なくとも1つである。
スケジューラ108は、位置関連情報に基づいて、複数の端末20のスケジューリングを行う。例えば、スケジューラ108は、信号を空間多重する端末20のグループ(ユーザグループ)を決定する。
そして、スケジューラ108は、各端末20に対して、時間・周波数リソースの割り当てを行う。具体的には、スケジューラ108は、同じユーザグループに属する端末20に対して同一の時間・周波数リソースを割り当て、異なるユーザグループに属する端末20に対して時間と周波数の少なくとも一方が異なる時間・周波数リソースを割り当てる。スケジューラ108は、リソース割り当ての情報を送信信号生成部101へ出力する。
また、スケジューラ108は、同一のユーザグループに含まれる端末20(つまり、信号を空間多重する端末20)に対して、リソース割り当ての情報を含む上りリンクの送信許可(上りリンクグラント)を送信するよう、送信信号生成部101に指示する。
そして、スケジューラ108は、同じユーザグループに属する端末20の信号を空間多重するために、各端末20のプリコーディング行列または伝送用ビームを決定する。スケジューラ108は、決定したプリコーディング行列の情報をプリコーディング部102へ出力し、伝送用ビームの情報をウェイト選択部103へ出力する。
なお、スケジューラ108におけるスケジューリングの具体例については後述する。
フィードバック情報処理部109は、通信部105から取得する、フィードバック情報を含む信号からフィードバック情報を抽出し、位置関連情報取得部107へ出力する。
<端末の構成>
図2は、本実施の形態1に係る端末20の構成例を示すブロック図である。図2に示す端末20は、アンテナ201と、通信部202と、位置関連情報推定部203と、ポストコーディング部204と、受信信号処理部205と、を含む構成を採る。
なお、図2では、端末20におけるOFDM信号を送信/受信するための構成部(例えば、CP除去部、FFT処理部)等の記載を省略している。
通信部202-1~202-Nは、N個(Nは2以上の整数)のアンテナ201にそれぞれ対応して備えられる。各通信部202は、アンテナ201を介して受信した受信信号に対して、ダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を行う。各通信部202は、受信処理を行って得られた信号をポストコーディング部204へ出力する。また、各通信部202は、後述する位置関連情報推定部203から出力されるフィードバック情報を含む信号に対して、アップコンバート、D/A変換等の送信処理を行い、アンテナ201を介して、フィードバック情報を含む信号を送信する。
位置関連情報推定部203は、通信部202から出力された信号を用いて、端末20の位置に関連する位置関連情報を推定する。位置関連情報の推定に用いる信号は、例えば、基地局10から送信された下りリンクの信号(例えば、ディスカバリ信号、参照信号、および、ビーコンの少なくとも1つ)、他の端末20が基地局10へ送信した上りリンクの信号(例えば、参照信号、または、ビーコン)、または、他の端末20が自端末20へ送信した信号(例えば、参照信号、または、ビーコン)のいずれか1つであっても良い。
例えば、位置関連情報推定部203は、他の端末20との間の距離、基地局10を基準とした端末20が存在する方向、および、端末20の位置の少なくとも1つを推定する。
距離を推定する方法としては、例えば、RSSI(Received Signal Strength Indicator)、ToA(Time Of Arrival)、TDoA(Time Differential of Arrival)、OTDOA(Observed Time Differential of Arrival)を用いた方法がある。
方向を推定する方法としては、例えば、AoA(Angle of Arrival)がある。あるいは、基地局10が、複数のビームを切替えてディスカバリ信号を送信した場合、位置関連情報推定部203は、受信品質の最も高いディスカバリ信号の送信に使用されたビーム(ベストビーム)を推定しても良い。また、推定される方向には、水平方向の角度(azimuth angle)と、垂直方向の角度(elevation angle)とがあってもよい。
また、位置を推定する方法としては、例えば、GPS(global positioning system)受信部(図示せず)がGPS衛星から受信した信号を用いても良い。あるいは、位置が既知である他の装置(例えば、複数の端末20および/または基地局10)との距離を推定し、推定した距離と、既知である他の装置の位置とに基づいて、位置を推定しても良い。
位置関連情報推定部203は、推定した位置関連情報をフィードバック情報として基地局10へフィードバックする。その際、位置関連情報推定部203は、信号の受信SNRに基づくレイヤテーブルを用いてレイヤ数を決定し、決定したレイヤ数をフィードバック情報に含めても良い。あるいは、位置関連情報推定部203は、ベストビームを示す情報(ビームインデックス等)および/またはベストビームに対応する受信品質(例えば、CQI:Channel Quality Indicator)をフィードバック情報に含めても良い。なお、フィードバックの方法は、特に限定されない。位置関連情報推定部203は、通信部202を介して、フィードバック情報を含む信号を基地局10へ送信しても良いし、他のシグナリング(上位レイヤシグナリング等)を用いてフィードバックしても良い。
また、位置関連情報推定部203は、自身の周辺の端末20から、通信部202を介して、当該周辺の端末20が推定した位置関連情報の通知を受理し、自身が推定した位置関連情報と当該周辺の端末20から通知された位置関連情報とを含むフィードバック情報を、通信部202を介して、基地局10へフィードバックしても良い。
また、位置関連情報推定部203は、基地局10へフィードバックする代わりに、推定した位置関連情報を、通信部202を介して、自身の周辺の端末20へ通知しても良い。この場合、通知を受理した当該周辺の端末20の位置関連情報推定部203は、自身が推定した位置関連情報と通知された位置関連情報とを含むフィードバック情報を、当該周辺の端末20の通信部202を介して、基地局10へフィードバックする。
あるいは、位置関連情報推定部203は、自身と周辺の端末20との間の距離の他に(もしくは自身と周辺の端末20との間の距離の代わりに)、自身の周辺に存在する2つの端末20の間の距離(相対距離)を推定しても良い。例えば、位置関連情報推定部203は、相対距離の情報を、フィードバック情報として通信部202を介して基地局10へフィードバックしても良いし、周辺の端末20へ通知しても良い。基地局10へフィードバックする場合、位置関連情報推定部203は、自身が推定した位置関連情報と当該周辺の端末20から通知された位置関連情報と自身が推定した相対距離の情報を含むフィードバック情報をフィードバックしても良い。
ポストコーディング部204は、ポストコーディング行列を用いて、通信部202から出力された信号に対してポストコーディングを行い、ポストコーディング後の信号を受信信号処理部205に出力する。なお、ポストコーディング部204は、例えば、受信した信号にプリコーディングが施されていない場合、ポストコーディングを行わなくても良い。
受信信号処理部205は、ポストコーディング部204から出力された信号に対して復調処理及び復号処理を行う。
<スケジューリングの具体例>
次に、本実施の形態1に係る基地局10のスケジューラ108におけるスケジューリングの具体例について説明する。スケジューラ108は、信号を空間多重するユーザグループを決定し、決定したグループに応じた時間・周波数リソースの割り当てを行う。
<第1の例>
図3は、ユーザグループの決定方法の第1の例を示す図である。図3は、スケジューラ108が、位置関連情報取得部107から距離情報を取得する場合の決定方法を示す。図3には、基地局10と、5台の端末20(端末20-1~端末20-5)が示されている。なお、以下の説明では、端末20-1~端末20-5を、適宜、端末#1~端末#5と記載する。
図3には、端末#1と端末#2との間の距離d(1,2)が示されている。同様に、図3には、端末#i(iは1以上5以下の整数)と端末#j(jはiと異なる1以上5以下の整数)との間の距離d(i,j)が示される。
図3に示す各距離は、位置関連情報として、端末からフィードバックされる。位置関連情報をフィードバックする端末は、特に限定されない。例えば、端末#iと端末#jとの間の距離d(i,j)は、端末#iおよび端末#jの少なくとも1つからフィードバックされても良いし、端末#k(kは、iとjとは異なる1以上5以下の整数)からフィードバックされても良い。
あるいは、端末#iは、推定した距離d(i,j)を端末#kに通知しても良い。この場合、端末#kは、自身が推定した距離情報(例えば、距離d(k,j))と、通知された距離情報(例えば、距離d(i,j))をまとめて基地局10へフィードバックする。なお、この場合、端末#kが、2つ以上の端末(例えば、端末#iと端末#j)から複数の距離情報の通知を受理し、自身が推定した距離情報と通知された複数の距離情報をまとめて基地局10へフィードバックしても良い。
あるいは、端末#iは、相対距離として、端末#jと端末#kとの間の距離d(j,k)を推定しても良い。この場合、端末#iは、距離d(j,k)の情報を基地局10へフィードバックしても良いし、他の端末(例えば、端末#j)へ通知しても良い。端末#iは、距離d(j,k)の情報を基地局10へフィードバックする場合、他の距離情報(例えば、自身が推定した距離情報および/または通知された1以上の距離情報)と距離d(j,k)の情報をまとめて基地局10へフィードバックしても良い。
スケジューラ108は、位置関連情報が距離情報の場合、端末間の距離が閾値以上となる端末20を同一のユーザグループに属する端末20として決定する。端末間の距離と比較する閾値は、例えば、基地局10によって形成されるビームの直交性を確保できる距離に基づいて設定される。
例えば、図3において、端末#1と同一のユーザグループ(以下、ユーザグループAと記載する)に他の端末(端末#2~端末#5)が属するか否かを決定する方法について説明する。
スケジューラ108は、端末#1と端末#2との間の距離d(1,2)と閾値を比較する。図3の例では、距離d(1,2)は閾値未満であるため、スケジューラ108は、端末#2がユーザグループAに属さないと決定する。
次に、スケジューラ108は、端末#1と端末#3との間の距離d(1,3)と閾値を比較する。図3の例では、距離d(1,3)は閾値以上であるため、スケジューラ108は、端末#3がユーザグループAに属すると決定する。
次に、スケジューラ108は、端末#4がユーザグループAに属するか否かを決定する。
この場合、スケジューラ108は、既に端末#1と端末#3がユーザグループAに属すると決定しているため、端末#1と端末#4との間の距離d(1,4)と閾値を比較し、端末#3と端末#4との間の距離d(3,4)と閾値とを比較する。図3の例では、端末#1と端末#4との間の距離d(1,4)は閾値以上となるが、端末#3と端末#4との間の距離d(3,4)は閾値未満となる。この場合、スケジューラ108は、端末#4がユーザグループAに属さないと決定する。
次に、スケジューラ108は、端末#5がユーザグループAに属するか否かを決定する。
端末#4の場合と同様に、スケジューラ108は、既に端末#1と端末#3がユーザグループAに属すると決定しているため、端末#1と端末#5との間の距離d(1,5)と閾値を比較し、端末#3と端末#5との間の距離d(3,5)と閾値とを比較する。図3の例では、端末#1と端末#5との間の距離d(1,5)は閾値以上となり、端末#3と端末#5との間の距離d(3,4)は閾値以上となる。この場合、スケジューラ108は、端末#5がユーザグループAに属すると決定する。
同様に、スケジューラ108は、端末#2と端末#4が同一のユーザグループ(以下、ユーザグループBと記載する)であると決定する。
以上のように、スケジューラ108は、位置関連情報が距離情報の場合、端末間の距離が閾値以上となる端末20を同一のユーザグループに属する端末20として決定する。
なお、上述の説明では、5つの端末を2つのユーザグループに分ける例について説明したが、ユーザグループの数およびユーザグループ内の端末の数は限定されない。例えば、スケジューラ108は、1つのユーザグループに収容できる端末の数(例えば、空間多重可能な信号の数)、および/または、割り当て可能な時間・周波数リソースのサイズなどに基づいて、ユーザグループを変更しても良い。例えば、ユーザグループに収容できる端末の数が2であり、3つのユーザグループに時間・周波数リソースを割り当て可能な場合、スケジューラ108は、端末#1と端末#4を1つのユーザグループとし、端末#2と端末#5を別のユーザグループとし、端末#3を更に別のユーザグループとしても良い。
また、図3では、平面に存在する端末20について説明したが、平面に対する高さ方向を含む3次元的な位置関係を示す位置関連情報に基づいて、ユーザグループを決定しても良い。
例えば、基地局10が、水平方向(例えば、ビームの方位角方向)と垂直方向(例えば、ビームの仰角方向)の両方に対してビームを形成する場合、すなわち、1つの方向のみではなく、互いに垂直な2つの方向にビームを形成して走査する場合、それぞれの方向に沿った距離に基づいて、ユーザグループを決定しても良い。
例えば、水平方向に沿った端末#1と端末#3の間の距離がX以上(Xは正の実数)、または、垂直方向に沿った端末#1と端末#3の間の距離がY以上(Yは正の実数)の場合、端末#1と端末#3とを同じユーザグループに属する端末であると決定しても良い。
この場合、XとYは互いに異なっていても良い。例えば、Xの値は、基地局10によって形成されるビームの水平方向における直交性を確保できる距離に基づいて設定され、Yの値は、基地局10によって形成されるビームの垂直方向における直交性を確保できる距離に基づいて設定される。
次に、スケジューラ108は、決定したユーザグループの端末20に対して、時間・周波数リソースの割り当てを行う。
図4は、ユーザグループの端末20に対するリソース割り当ての一例を示す図である。図4には、周波数軸、時間軸、空間軸に対して、ユーザグループA、ユーザグループBを含む複数のユーザグループのリソース配置が示される。
図4に示すように、ユーザグループAに属する端末#1、端末#3および端末#5は、同一の時間・周波数リソースにおいて、空間多重される。そして、ユーザグループBに属する端末#2および端末#4は、ユーザグループAのリソースと周波数の異なるリソースにおいて空間多重される。
スケジューラ108は、ユーザグループAに属する端末に対して、同一の時間・周波数リソースを割り当てる。そして、スケジューラ108は、ユーザグループBに属する端末に対して、ユーザグループAに属する端末に割り当てた時間・周波数リソースと時間および周波数のいずれか一方(図4の例では、周波数)が異なる時間・周波数リソースを割り当てる。そして、基地局10は、ユーザグループAに割り当てた時間・周波数リソースにおいて、ユーザグループAに属する端末への信号を空間多重し、ユーザグループBに割り当てた時間・周波数リソースにおいて、ユーザグループBに属する端末への信号を空間多重する。
<第1の例における基地局の処理>
次に、本実施の形態1における基地局10の処理の第1の例について図5を用いて説明する。図5は、本実施の形態1における基地局10の処理の第1の例を示すフローチャートである。
ステップS101にて、基地局10は、各端末20から、位置関連情報として端末間の距離を示す距離情報を取得する。
ステップS102にて、基地局10は、距離情報に基づいて、空間多重するユーザグループを決定する。
ステップS103にて、基地局10は、決定したユーザグループに対して、時間・周波数リソースを割り当てる。具体的には、基地局10は、同一のユーザグループの端末20に対して、同一の時間・周波数リソースを割り当て、互いに異なるユーザグループの端末20に対して、時間および周波数の少なくともいずれか一方が互いに異なる時間・周波数リソースを割り当てる。
ステップS104にて、基地局10は、決定した時間・周波数リソースにおいて、同一のユーザグループの端末20への信号を空間多重し、送信処理を行う。そして、フローは、終了する。
<第1の例のバリエーション>
上述した第1の例では、基地局10が、端末間の距離が閾値以上となる端末20を同一のユーザグループに属する端末20として決定し、決定したユーザグループに対して時間・周波数リソースを割り当てて、時間・周波数リソースにおいて、同一のユーザグループの端末20への信号を空間多重し、送信処理を行う、として説明したが、本発明はこれに限定されない。端末20側において空間多重された信号を分離する性能(分離性能)をより向上させるために、基地局10は、同一のユーザグループに属する端末20に対してチャネル情報を要求し、チャネル情報に基づいてスケジューリングを行っても良い。
図6は、本実施の形態1の第1の例のバリエーションを説明する図である。図6には、基地局10と、5台の端末20(端末20-6~端末20-10)が示されている。なお、以下の説明では、端末20-6~端末20-10を、適宜、端末#6~端末#10と記載する。
図6には、端末#6と端末#7との間の距離d(6,7)、端末#6と端末#8との間の距離d(6,8)および端末#7と端末#8との間の距離d(7,8)が示される。なお、他の端末(例えば、端末#9および端末#10)との距離については、図示の便宜上、省略している。
例えば、図6の例において、基地局10(スケジューラ108)は、距離d(6,7)、距離d(6,8)および距離d(7,8)がそれぞれ閾値以上の場合、端末#6、端末#7および端末#8が1つのユーザグループに属すると決定する。
図6の場合、基地局10を基準とした端末#7と端末#8との間の角度差が小さいため、基地局10は、端末#6に対してビームB1を形成して信号を送信し、同時に、端末#7と端末#8に対してビームB2を形成して信号を送信することになる。そのため、端末#7と端末#8における分離性能が劣化するおそれがある。
このような場合、基地局10は、ユーザグループを決定した後、同一のユーザグループに属する端末#6、端末#7および端末#8に対してチャネル情報を要求し、フィードバックされたチャネル情報に基づいて、端末#7および端末#8の少なくともいずれか一方をユーザグループから除いても良い。
この場合、基地局10は、距離情報に基づいてユーザグループを決定することにより、空間多重する端末の数を予め限定できるため、端末20がフィードバックするチャネル情報を削減できる。図6の例では、距離情報に基づいて空間多重する端末を端末#6、端末#7および端末#8に限定でき、端末#9および端末#10を空間多重しない、と決定できるため、端末#9および端末#10を空間多重するために必要なチャネル情報をフィードバックする必要が無くなり、フィードバック情報を削減できる。
以上のスケジューリングの第1の例では、スケジューラ108が、位置関連情報として、距離情報を取得する場合について説明した。次に、第2の例として、スケジューラ108が、位置関連情報として、方向情報を取得する場合について説明する。
<第2の例>
図7は、ユーザグループの決定方法の第2の例を示す図である。図7は、スケジューラ108が、位置関連情報取得部107から方向情報を取得する場合の決定方法を示す。図7には、基地局10と、5台の端末20(端末20-1~端末20-5)が示されている。なお、以下の説明では、図3と同様に、端末20-1~端末20-5を、適宜、端末#1~端末#5と記載する。
図7には、基地局10を基準とした端末#1と端末#2との間の角度差θ(1,2)が示されている。同様に、図7には、基地局10を基準とした端末#i(iは1以上5以下の整数)と端末#j(jはiとは異なる1以上5以下の整数)との間の角度差θ(i,j)が示される。
スケジューラ108は、基地局10を基準とした端末20が存在する方向を示す方向情報を取得し、端末間の角度差θ(i,j)を算出する。例えば、方向情報が各端末20のベストビームを示す情報の場合、スケジューラ108は、ベストビームの方向が端末20の存在する方向であると判定し、端末間の角度差θ(i,j)を算出する。
なお、位置関連情報として方向情報をフィードバックする端末は、特に限定されない。例えば、基地局10を基準とした端末#iが存在する方向を示す方向情報(以下、方向情報#iと記載する)は、端末#iによってフィードバックされても良い。あるいは、端末#iは、方向情報#iを端末#jに通知しても良い。この場合、端末#jは、自身が推定する、基地局10を基準とした端末#jが存在する方向を示す方向情報と、通知された方向情報#iとをまとめて基地局10へフィードバックする。なお、この場合、端末#jは、2つ以上の端末から方向情報の通知を受理し、自身が推定した方向情報と、通知された複数の方向情報をまとめて基地局10へフィードバックしても良い。
また、端末は、方向情報と他の位置関連情報をまとめてフィードバックしても良い。例えば、端末は、上述した距離情報と方向情報とをまとめて基地局10へフィードバックしても良い。フィードバックする距離情報として、端末#iは、相対距離である端末#jと端末#kとの間の距離d(j,k)(図3参照)を推定しても良い。この場合、端末#iは、距離d(j,k)の情報を基地局10へフィードバックしても良いし、他の端末(例えば、端末#j)へ通知しても良い。端末#iは、距離d(j,k)の情報を基地局10へフィードバックする場合、方向情報(例えば、自身が推定した方向情報および/または通知された1以上の方向情報)と距離d(j,k)の情報をまとめて基地局10へフィードバックしても良い。
例えば、見通し環境(Line-of-Sight:LOS)の場合、ベストビームが基地局10を基準とした端末20の方向を示すため、ベストビームを方向情報とすることは、フィードバック情報として有効である。
そして、スケジューラ108は、位置関連情報が方向情報の場合、算出した端末間の角度差が閾値以上となる端末20を同一のユーザグループに属する端末20として決定する。端末間の角度差と比較する閾値は、例えば、基地局10によって形成されるビームの直交性を確保できる角度差に基づいて設定される。
例えば、図7において、端末#1と同一のユーザグループ(以下、ユーザグループAと記載する)に他の端末(端末#2~端末#5)が属するか否かを決定する方法について説明する。
スケジューラ108は、端末#1と端末#2との間の角度差θ(1,2)と閾値を比較する。図7の例では、角度差θ(1,2)は閾値未満であるため、スケジューラ108は、端末#2がユーザグループAに属さないと決定する。
次に、スケジューラ108は、端末#1と端末#3との間の角度差θ(1,3)と閾値を比較する。図7の例では、角度差θ(1,3)は閾値以上であるため、スケジューラ108は、端末#3がユーザグループAに属すると決定する。
次に、端末#4がユーザグループAに属するか否かを決定する。
この場合、スケジューラ108は、既に端末#1と端末#3がユーザグループAに属すると決定しているため、端末#1と端末#4との間の角度差θ(1,4)と閾値を比較し、端末#3と端末#4との間の角度差θ(3,4)と閾値とを比較する。図7の例では、端末#1と端末#4との間の角度差θ(1,4)は閾値以上となるが、端末#3と端末#4との間の角度差θ(3,4)は閾値未満となる。この場合、スケジューラ108は、端末#4がユーザグループAに属さないと決定する。
次に、端末#5がユーザグループAに属するか否かを決定する。
端末#4の場合と同様に、スケジューラ108は、既に端末#1と端末#3がユーザグループAに属すると決定しているため、端末#1と端末#5との間の角度差θ(1,5)と閾値を比較し、端末#3と端末#5との間の角度差θ(3,5)と閾値とを比較する。図7の例では、端末#1と端末#5との間の角度差θ(1,5)は閾値以上となり、端末#3と端末#5との間の角度差θ(3,5)は閾値以上となる。この場合、スケジューラ108は、端末#5がユーザグループAに属すると決定する。
同様に、スケジューラ108は、端末#2と端末#4が同一のユーザグループ(以下、ユーザグループBと記載する)であると決定する。
以上のように、スケジューラ108は、位置関連情報が方向情報の場合、端末間の角度差が閾値以上となる端末20を同一のユーザグループに属する端末20として決定する。
なお、上述の説明では、5つの端末を2つのユーザグループに分ける例について説明したが、ユーザグループの数およびユーザグループ内の端末の数は限定されない。例えば、スケジューラ108は、1つのユーザグループに収容できる端末の数(例えば、空間多重可能な信号の数)、および/または、割り当て可能な時間・周波数リソースのサイズなどに基づいて、ユーザグループを変更しても良い。例えば、ユーザグループに収容できる端末の数が2であり、3つのユーザグループに時間・周波数リソースを割り当て可能な場合、スケジューラ108は、端末#1と端末#4を1つのユーザグループとし、端末#2と端末#5を別のユーザグループとし、端末#3を更に別のユーザグループとしても良い。
また、図7では、平面に存在する端末について説明したが、平面に対する高さ方向を含む3次元的な位置関係を示す位置関連情報に基づいて、ユーザグループを決定しても良い。
例えば、基地局10が、水平方向(例えば、ビームの方位角方向)と垂直方向(例えば、ビームの仰角方向)の両方に対してビームを形成する場合、すなわち、1つの方向のみではなく、互いに垂直な2つの方向にビームを形成する場合、それぞれの方向に沿った角度差に基づいて、ユーザグループを決定しても良い。
例えば、水平方向に沿った端末#1と端末#3の間の角度差がα以上(αは0以上の実数)、または、垂直方向に沿った端末#1と端末#3の間の角度差がβ以上(βは0以上の実数)の場合、端末#1と端末#3とを同じユーザグループに属する端末であると決定しても良い。
この場合、αとβは互いに異なっていても良い。例えば、αの値は、基地局10によって形成されるビームの水平方向における直交性を確保できる角度差に基づいて設定され、βの値は、基地局10によって形成されるビームの垂直方向における直交性を確保できる角度差に基づいて設定される。
スケジューラ108は、決定したユーザグループの端末20に対して、時間・周波数リソースを割り当てる。リソース割り当てについては、図4に示したものと同様であるため、詳細な説明は省略する。
<第2の例における基地局の処理>
次に、本実施の形態1における基地局10の処理の第2の例について図8を用いて説明する。図8は、本実施の形態1における基地局10の処理の第2の例を示すフローチャートである。
ステップS201にて、基地局10は、各端末20から、位置関連情報として基地局10を基準とした端末20の方向を示す方向情報を取得する。
ステップS202にて、基地局10は、方向情報に基づいて、基地局10を基準とした端末間の角度差を算出する。
ステップS203にて、基地局10は、算出した角度差に基づいて、空間多重するユーザグループを決定する。
ステップS204にて、基地局10は、決定したユーザグループに対して、時間・周波数リソースを割り当てる。具体的には、基地局10は、同一のユーザグループの端末20に対して、同一の時間・周波数リソースを割り当て、互いに異なるユーザグループの端末20に対して、時間および周波数の少なくともいずれか一方が互いに異なる時間・周波数リソースを割り当てる。
ステップS205にて、基地局10は、決定した時間・周波数リソースにおいて、同一のユーザグループの端末20への信号を空間多重し、送信処理を行う。そして、フローは、終了する。
なお、上述したスケジューリングの第1の例では、スケジューラ108が、位置関連情報として、距離情報を取得する場合について説明し、第2の例では、スケジューラ108が、位置関連情報として、方向情報を取得する場合について説明したが、これらを組み合わせても良い。例えば、スケジューラ108が、位置関連情報取得部107から、位置関連情報として、距離情報および方向情報を取得する場合、第1の例において説明したユーザグループの決定方法と第2の例において説明したユーザグループの決定方法を組み合わせても良い。
次に、第3の例として、スケジューラ108が、位置関連情報として、位置情報を取得する場合について説明する。
<第3の例>
スケジューラ108が、位置関連情報取得部107から各端末20の位置情報を取得する場合、スケジューラ108は、位置情報に基づいて、端末間の距離および端末間の角度差を算出できる。そのため、スケジューラ108は、上述した第1の例、第2の例を組み合わせてユーザグループを決定しても良い。
また、位置情報が3次元空間における位置(例えば、互いに垂直なX軸、Y軸、Z軸によって規定される空間のX座標,Y座標,Z座標)である場合、スケジューラ108は、水平方向(例えば、ビームの方位角方向)と垂直方向(例えば、ビームの仰角方向)それぞれに沿った端末間の距離、および、水平方向と垂直方向それぞれに沿った端末間の角度差を算出できる。そのため、スケジューラ108は、水平方向に沿った端末間の距離がX以上、垂直方向に沿った端末間の距離がY以上、水平方向に沿った端末間の角度差がα以上、および、垂直方向に沿った端末間の角度差がβ以上という4つの条件のいずれか1つまたは複数を満たすか否か、という条件に基づいて、ユーザグループを決定しても良い。
なお、位置関連情報として位置情報をフィードバックする端末は、特に限定されない。例えば、端末#m(mは1以上の整数)は、自身が推定した端末#mの位置情報を、基地局10へフィードバックしても良いし、端末#n(nはmと異なる1以上の整数)へ通知しても良い。この場合、端末#nは、自身が推定した端末#nの位置情報と、通知された端末#mの位置情報とをまとめて基地局10へフィードバックする。なお、この場合、端末#nは、2つ以上の端末から位置情報の通知を受理し、自身が推定した位置情報と、通知された複数の位置情報をまとめて基地局10へフィードバックしても良い。
また、端末は、位置情報と他の位置関連情報をまとめてフィードバックしても良い。例えば、端末は、上述した距離情報と位置情報とをまとめて基地局10へフィードバックしても良い。フィードバックする距離情報として、端末#iは、相対距離である端末#jと端末#kとの間の距離d(j,k)(図3参照)を推定しても良い。この場合、端末#iは、距離d(j,k)の情報を基地局10へフィードバックしても良いし、他の端末(例えば、端末#j)へ通知しても良い。端末#iは、距離d(j,k)の情報を基地局10へフィードバックする場合、位置情報(例えば、自身が推定した位置情報および/または通知された1以上の位置情報)と距離d(j,k)の情報をまとめて基地局10へフィードバックしても良い。
<第3の例における基地局の処理>
次に、本実施の形態1における基地局10の処理の第3の例について図9を用いて説明する。図9は、本実施の形態1における基地局10の処理の第3の例を示すフローチャートである。
ステップS301にて、基地局10は、各端末20から、位置関連情報として端末20の位置を示す位置情報を取得する。
ステップS302にて、基地局10は、位置情報に基づいて、端末間の角度差および/または基地局10を基準とした端末間の角度差を算出する。なお、算出する角度差は、水平方向と垂直方向それぞれに沿った端末間の角度差であっても良い。また、算出する距離は、水平方向と垂直方向それぞれに沿った端末間の距離であっても良い。あるいは、これらの組み合わせであっても良い。
ステップS303にて、基地局10は、算出した角度差および/または距離に基づいて、空間多重するユーザグループを決定する。
ステップS304にて、基地局10は、決定したユーザグループに対して、時間・周波数リソースを割り当てる。具体的には、基地局10は、同一のユーザグループの端末20に対して、同一の時間・周波数リソースを割り当て、互いに異なるユーザグループの端末20に対して、時間および周波数の少なくともいずれか一方が互いに異なる時間・周波数リソースを割り当てる。
ステップS305にて、基地局10は、決定した時間・周波数リソースにおいて、同一のユーザグループの端末への信号を空間多重し、送信処理を行う。そして、フローは、終了する。
<効果>
以上説明したように、本実施の形態1では、基地局10は、位置関連情報に基づいて、端末20のユーザグループを決定し、同一ユーザグループ内の端末20の信号を空間多重する。これにより、端末20が位置関連情報をフィードバックすることによって、スケジューリングが行われるため、チャネル情報をフィードバックするよりもフィードバック情報を削減し、効率よく端末20に対するスケジューリングを行うことができる。
例えば、5Gでは、周波数選択性が従来の移動通信システムよりも緩和されることから、要求伝送速度の高い端末20に対しては、空間多重を利用することでスループットの高い高速伝送を実現できる。
そのため、端末20が、基地局10から送信される参照信号を受信してチャネル情報を推定し、リソース割り当てのためのCQIフィードバックなどをフィードバックの必要性を低減できるため、制御用オーバヘッドを大幅に削減できる。
なお、上述した実施の形態1では、位置関連情報に基づいて、端末のユーザグループを決定する例について示したが、他の端末の選択手法(グルーピング手法)と組み合わせても良い。
(実施の形態2)
本実施の形態2では、端末20の移動などにより端末20の位置(および位置関連情報)が時間と共に変化する場合におけるスケジューリングについて説明する。
なお、本実施の形態2に係る基地局の構成および端末の構成は、実施の形態1の基地局10および端末20と同様であるため、詳細な説明は省略する。本実施の形態2では、基地局10における位置関連情報取得部107およびスケジューラ108の動作、ならびに、端末20における位置関連情報推定部203の動作が、実施の形態1と異なる。以下、動作の相違点について説明する。
本実施の形態2に係る端末20の位置関連情報推定部203は、実施の形態1と同様に、位置関連情報を推定する。この推定された位置関連情報を、以下では、現在の位置関連情報と記載する。
そして、位置関連情報推定部203は、端末20が移動している場合、移動経路を示す移動経路情報を推定する。例えば、移動経路情報は、端末20の移動の速さと向きを示す速度ベクトル、または、端末20のユーザの車両が移動する場合は車両の進行ルートである。なお、移動経路情報は、これらに限定されない。移動経路情報は、後述するように、現在から所定時間経過後の位置関連情報を推定するための情報であれば良い。
そして、位置関連情報推定部203は、現在の位置関連情報および移動経路情報に基づいて、現在から所定時間経過後の位置関連情報を推定する。以下では、現在から所定時間経過後の位置関連情報を将来の位置関連情報と記載する。
位置関連情報推定部203は、推定した、現在の位置関連情報および将来の位置関連情報をフィードバック情報として基地局10へフィードバックする。なお、フィードバックの方法は、特に限定されない。位置関連情報推定部203は、通信部202を介して、フィードバック情報を含む信号を基地局10へ送信しても良いし、他のシグナリング(上位レイヤシグナリング等)を用いてフィードバックしても良い。
また、位置関連情報推定部203は、自身の周辺の端末20から、通信部202を介して、当該周辺の端末20が推定した現在の位置関連情報および将来の位置関連情報の通知を受理し、自身が推定した現在の位置関連情報および将来の位置関連情報と当該周辺の端末20から通知された現在の位置関連情報および将来の位置関連情報とを含むフィードバック情報を、通信部202を介して、基地局10へフィードバックしても良い。
また、位置関連情報推定部203は、基地局10へフィードバックする代わりに、推定した現在の位置関連情報および将来の位置関連情報を、通信部202を介して、自身の周辺の端末20へ通知しても良い。この場合、通知を受理した当該周辺の端末20の位置関連情報推定部203は、自身が推定した現在の位置関連情報および将来の位置関連情報と、通知された現在の位置関連情報および将来の位置関連情報と、を含むフィードバック情報を、当該周辺の端末20の通信部202を介して、基地局10へフィードバックする。
あるいは、位置関連情報推定部203は、現在の位置関連情報および/または将来の位置関連情報として、自身の周辺に存在する2つの端末20の間の現在の距離(現在の相対距離)および/または将来の距離(将来の相対距離)を推定しても良い。例えば、位置関連情報推定部203は、現在の相対距離の情報および/または将来の相対距離の情報を、フィードバック情報として通信部202を介して基地局10へフィードバックしても良いし、周辺の端末20へ通知しても良い。基地局10へフィードバックする場合、位置関連情報推定部203は、自身が推定した現在の位置関連情報および/または将来の位置関連情報と、当該周辺の端末20から通知された現在の位置関連情報および/または将来の位置関連情報と、自身が推定した現在の相対距離の情報および/または将来の相対距離の情報と、をまとめてフィードバックしても良い。
本実施の形態2に係る基地局10の位置関連情報取得部107は、各端末20からのフィードバック情報に含まれる現在の位置関連情報および将来の位置関連情報を取得する。位置関連情報取得部107は、取得した現在の位置関連情報および将来の位置関連情報をスケジューラ108へ出力する。
本実施の形態2に係る基地局10のスケジューラ108は、現在の位置関連情報および将来の位置関連情報に基づいて、複数の端末20のスケジューリングを行う。具体的には、スケジューラ108は、実施の形態1と同様に、現在の位置関連情報に基づいて、信号を空間多重する端末20のグループ(ユーザグループ)を決定する。
ここで、どのユーザグループにも属さない端末20(以下、対象端末20と記載する)が存在した場合、スケジューラ108は、対象端末20に関する将来の位置関連情報に基づいて、対象端末20が将来(例えば、所定時間経過後に)、ユーザグループに属することができるか否かを推定する。
対象端末20に関する将来の位置関連情報とは、例えば、対象端末20と他の端末(例えば、ユーザグループに属すると決定された端末20)との間の所定時間経過後の距離を示す情報、基地局10を基準とした対象端末20が所定時間経過後に存在する方向を示す情報、および、対象端末20の所定時間経過後の位置を示す情報の少なくとも1つである。
スケジューラ108は、対象端末20が将来、ユーザグループに属することができる場合、対象端末20がユーザグループに属することができる位置に移動するまで、既に決定したユーザグループに対するリソース割り当ておよび信号を空間多重して送信する処理を保留する。そして、スケジューラ108は、対象端末20がユーザグループに属することができた場合(例えば、所定時間経過した場合)、ユーザグループを再び決定し、ユーザグループに対するリソース割り当てを行う。
対象端末20が、将来、ユーザグループに属することができない場合、スケジューラ108は、対象端末20を、既に決定したユーザグループとは異なるユーザグループに属すると決定する。そして、スケジューラ108は、対象端末20が属するユーザグループに対して、既に決定したユーザグループとは異なる時間・周波数リソースを割り当てる。
<実施の形態2のスケジューリングの具体例>
次に、本実施の形態2に係る基地局10のスケジューラ108におけるスケジューリングについて説明する。なお、以下に説明する例は、スケジューラ108が、位置関連情報として距離情報を取得する例である。
図10は、現在の端末の位置の一例を示す図である。図11は、所定時間経過後の端末の位置の一例を示す図である。図10、図11において、図3と同様の構成については同一の符番を付し、詳細な説明を省略する。
図10には、現在の位置関連情報として、現在の端末間の距離が示されている。図11には、将来の位置関連情報として、将来の端末間の距離が示されている。図10は、端末#3が速度ベクトルVの方向に移動していることを示している。図10、図11の例では、端末#3以外の端末は移動していないため、端末#3との間の距離を除いた端末間の距離は変わらない。
スケジューラ108は、現在の位置関連情報が現在の距離情報の場合、端末間の距離が閾値以上となる端末20を同一のユーザグループに属する端末20として決定する。
図10の例では、スケジューラ108は、端末#1と端末#5を1つのユーザグループ(以下、ユーザグループEと記載する)に属する端末と決定し、端末#2と端末4をユーザグループEとは別のユーザグループ(以下、ユーザグループFと記載する)に属する端末であると決定する。そして、スケジューラ108は、現在の端末#1と端末#3の距離d(1,3)が閾値未満であるため、端末#3はユーザグループEに属さないと決定する。また、スケジューラ108は、現在の端末#2と端末#3の距離d(2,3)が閾値未満であるため、端末#3はユーザグループFに属さないと決定する。つまり、図10の例では、端末#3が対象端末となる。以下、適宜、端末#3を対象端末#3と記載する。
この場合、スケジューラ108は、対象端末#3の将来の位置関連情報に基づいて、対象端末#3が将来、ユーザグループに属することができるか否かを推定する。
具体的には、図11の例では、距離d(1,3)、距離d(2,3)、距離d(3,4)、距離d(3,5)が、対象端末#3の将来の位置関連情報に対応する。スケジューラ108は、これらの将来の位置関連情報に基づいて、対象端末#3が将来、ユーザグループに属することができるか否かを推定する。
図11の例では、距離d(1,3)が閾値以上であり、距離d(1,5)が閾値以上であるため、スケジューラ108は、対象端末#3が将来、ユーザグループEに属することができる、と推定する。
この場合、スケジューラ108は、図10にて示したように、既に決定したユーザグループEおよびユーザグループFに対するリソース割り当ておよび信号の送信を保留し、例えば、所定時間経過後に対象端末#3がユーザグループEに属することができた場合(つまり、図11のような位置関係になった場合)、スケジューラ108は、ユーザグループを再決定し、対象端末#3を含むユーザグループEと、ユーザグループFに対してリソース割り当てを行う。
なお、将来の(所定時間経過後の)リソース割り当てについては、図4を用いて説明した方法と同様であるので、詳細な説明は省略する。
なお、図10、図11の例では、位置関連情報が距離情報をある場合を示したが、位置関連情報が方向情報、または、位置情報であっても良い。位置関連情報が方向情報、または、位置情報の場合は、位置関連情報が距離情報をある場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
<実施の形態2のスケジューリングにおける基地局の処理>
次に、本実施の形態2における基地局10の処理について図12を用いて説明する。図12は、本実施の形態2における基地局10の処理の一例を示すフローチャートである。
ステップS401にて、基地局10は、各端末20から、現在の位置関連情報および将来の位置関連情報を取得する。
ステップS402にて、基地局10は、現在の位置関連情報に基づいて、空間多重するユーザグループを決定する。
ステップS403にて、基地局10は、決定したユーザグループに属さない対象端末が存在するか否かを判定する。
ユーザグループに属さない対象端末が存在しない場合(ステップS403にてNO)、フローは、ステップS409の処理へ移行する。
ユーザグループに属さない対象端末が存在する場合(ステップS403にてYES)、ステップS404にて、基地局10は、将来の位置関連情報に基づいて、対象端末が将来ユーザグループに属することができるか否かを推定する。
そして、ステップS405にて、基地局10は、将来、対象端末がユーザグループに属するか否かを判定する。
将来、対象端末がユーザグループに属さない場合(ステップS405にてNO)、ステップS406にて、基地局10は、対象端末を、既に決定したユーザグループとは別のユーザグループに属すると決定する。そして、フローは、ステップS409の処理へ移行する。
将来、対象端末がユーザグループに属する場合(ステップS405にてYES)、ステップS407にて、基地局10は、対象端末がユーザグループに属するような位置に移動するまで(例えば、所定時間経過するまで)、既にステップS402にて決定したユーザグループに対するリソース割り当て、および、信号の送信を保留する。
そして、ステップS408にて、基地局10は、将来の位置関連情報に基づいて、空間多重するユーザグループを再決定する。そして、フローは、ステップS409の処理へ移行する。
ステップS409にて、基地局10は、ユーザグループに対して、時間・周波数リソースを割り当てる。具体的には、基地局10は、同一のユーザグループの端末20に対して、同一の時間・周波数リソースを割り当て、互いに異なるユーザグループの端末20に対して、時間および周波数の少なくともいずれか一方が互いに異なる時間・周波数リソースを割り当てる。
ステップS410にて、基地局10は、決定した時間・周波数リソースにおいて、同一のユーザグループの端末20への信号を空間多重し、送信処理を行う。そして、フローは、終了する。
なお、ステップS408にて、基地局10は、将来の位置関連情報に基づいて、空間多重するユーザグループを再決定するとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ステップS407にて、信号の送信を保留した後(例えば、所定時間経過した後)、各端末20に対して位置関連情報を要求し、各端末20から再び取得した位置関連情報に基づいて、ユーザグループを再決定しても良い。
<効果>
以上説明したように、本実施の形態2では、基地局10は、現在の位置関連情報に基づいて、端末20のユーザグループを決定し、ユーザグループに属さない端末20(対象端末)が存在した場合に、将来の位置関連情報に基づいて、対象端末が将来、いずれかのユーザグループに属するか否かを推定する。そして、基地局10は、対象端末が将来、いずれかのユーザグループに属することができる場合に、信号の送信を保留し、対象端末がユーザグループに属することができるようになってから、ユーザグループに対するリソース割り当て、および、信号を空間多重して送信する処理を行う。
これにより、ユーザグループが一時的に増加することによって割り当てる時間・周波数リソースが不足するという状況を避けることができ、端末間の伝送速度、伝送機会の公平性を確保することができる。その結果、周波数利用効率を向上させることができる。
なお、上述した実施の形態2では、位置関連情報に基づいて、端末20のユーザグループを決定する例について示したが、他の端末20の選択手法(グルーピング手法)と組み合わせても良い。
また、上述した実施の形態2では、将来の位置関連情報を端末20において推定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、基地局10が、端末20からフィードバックされた移動経路情報および現在の位置関連情報に基づいて、将来の位置関連情報を推定しても良い。
あるいは、基地局10は、移動経路情報に基づいて、ユーザグループに属さない対象端末が移動していることを認識した場合に、信号の送信を保留しても良い。この場合、基地局10は、所定時間経過後に対象端末から再び位置関連情報を取得し、再取得した位置関連情報に基づいて、ユーザグループを再決定しても良い。
なお、上述した各実施の形態では、端末20が、端末20の位置関連情報を推定し、基地局10へフィードバックする例について説明したが、基地局10が端末20の位置関連情報を推定しても良い。例えば、端末20が上りリンク信号(例えば、上りリンク参照信号)を基地局10へ送信し、基地局10が端末20から受信した上りリンク信号を用いて位置関連情報を推定しても良い。基地局10は、基地局10が推定した位置関連情報に基づいて、端末20のユーザグループを決定しても良いし、基地局10が推定した位置関連情報と端末20からフィードバックされる位置関連情報とに基づいて、端末20のユーザグループを決定しても良い。
また、上述した各実施の形態では、距離情報として2つの端末20の間の距離を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、距離情報として基地局10と端末20の間の距離を用いても良い。
以上、実施の形態について説明した。
(ハードウェア構成)
なお、上記実施の形態の説明に用いたブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック(構成部)は、ハードウェア及び/又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び/又は論理的に結合した1つの装置により実現されてもよいし、物理的及び/又は論理的に分離した2つ以上の装置を直接的及び/又は間接的に(例えば、有線及び/又は無線)で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。
例えば、本発明の一実施の形態における基地局10、端末20などは、本発明の無線通信方法の処理を行うコンピュータとして機能してもよい。図13は、本発明の一実施の形態に係る基地局及び端末のハードウェア構成の一例を示す図である。上述の基地局10及び端末20は、物理的には、プロセッサ1001、メモリ1002、ストレージ1003、通信装置1004、入力装置1005、出力装置1006、バス1007などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。
なお、以下の説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。基地局10及び端末20のハードウェア構成は、図に示した各装置を1つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。
例えば、プロセッサ1001は1つだけ図示されているが、複数のプロセッサがあってもよい。また、処理は、1のプロセッサで実行されてもよいし、処理が同時に、逐次に、又はその他の手法で、一以上のプロセッサで実行されてもよい。なお、プロセッサ1001は、一以上のチップで実装されてもよい。
基地局10及び端末20における各機能は、プロセッサ1001、メモリ1002などのハードウェア上に所定のソフトウェア(プログラム)を読み込ませることで、プロセッサ1001が演算を行い、通信装置1004による通信、又は、メモリ1002及びストレージ1003におけるデータの読み出し及び/又は書き込みを制御することで実現される。
プロセッサ1001は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ1001は、周辺装置とのインタフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)で構成されてもよい。例えば、上述の送信信号生成部101、プリコーディング部102、ウェイト選択部103、ビームフォーミング部104、通信部105、位置関連情報取得部107、スケジューラ108、通信部202、位置関連情報推定部203、ポストコーディング部204、受信信号処理部205などは、プロセッサ1001で実現されてもよい。
また、プロセッサ1001は、プログラム(プログラムコード)、ソフトウェアモジュール又はデータを、ストレージ1003及び/又は通信装置1004からメモリ1002に読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。プログラムとしては、上述の実施の形態で説明した動作の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムが用いられる。例えば、基地局10及び端末20を構成する少なくとも一部の機能ブロックは、メモリ1002に格納され、プロセッサ1001で動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。上述の各種処理は、1つのプロセッサ1001で実行される旨を説明してきたが、2以上のプロセッサ1001により同時又は逐次に実行されてもよい。プロセッサ1001は、1以上のチップで実装されてもよい。なお、プログラムは、電気通信回線を介してネットワークから送信されてもよい。
メモリ1002は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ROM(Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)、RAM(Random Access Memory)などの少なくとも1つで構成されてもよい。メモリ1002は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ(主記憶装置)などと呼ばれてもよい。メモリ1002は、本発明の一実施の形態に係る無線通信方法を実施するために実行可能なプログラム(プログラムコード)、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。
ストレージ1003は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、CD-ROM(Compact Disc ROM)などの光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Blu-ray(登録商標)ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フロッピー(登録商標)ディスク、磁気ストリップなどの少なくとも1つで構成されてもよい。ストレージ1003は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記憶媒体は、例えば、メモリ1002及び/又はストレージ1003を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。
通信装置1004は、有線及び/又は無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア(送受信デバイス)であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどともいう。例えば、上述の通信部105、アンテナ106、アンテナ201、通信部202などは、通信装置1004で実現されてもよい。
入力装置1005は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス(例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサなど)である。出力装置1006は、外部への出力を実施する出力デバイス(例えば、ディスプレイ、スピーカー、LEDランプなど)である。なお、入力装置1005及び出力装置1006は、一体となった構成(例えば、タッチパネル)であってもよい。
また、プロセッサ1001及びメモリ1002などの各装置は、情報を通信するためのバス1007で接続される。バス1007は、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。
また、基地局10及び端末20は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP:Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのハードウェアを含んで構成されてもよく、当該ハードウェアにより、各機能ブロックの一部又は全てが実現されてもよい。例えば、プロセッサ1001は、これらのハードウェアの少なくとも1つで実装されてもよい。
(情報の通知、シグナリング)
また、情報の通知は、本明細書で説明した態様/実施形態に限られず、他の方法で行われてもよい。例えば、情報の通知は、物理レイヤシグナリング(例えば、DCI(Downlink Control Information)、UCI(Uplink Control Information))、上位レイヤシグナリング(例えば、RRC(Radio Resource Control)シグナリング、MAC(Medium Access Control)シグナリング、報知情報(MIB(Master Information Block)、SIB(System Information Block)))、その他の信号又はこれらの組み合わせによって実施されてもよい。また、RRCシグナリングは、RRCメッセージと呼ばれてもよく、例えば、RRC接続セットアップ(RRC Connection Setup)メッセージ、RRC接続再構成(RRC Connection Reconfiguration)メッセージなどであってもよい。
(適応システム)
本明細書で説明した各態様/実施形態は、LTE(Long Term Evolution)、LTE-A(LTE-Advanced)、SUPER 3G、IMT-Advanced、4G、5G、FRA(Future Radio Access)、W-CDMA(登録商標)、GSM(登録商標)、CDMA2000、UMB(Ultra Mobile Broadband)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、UWB(Ultra-WideBand)、Bluetooth(登録商標)、その他の適切なシステムを利用するシステム及び/又はこれらに基づいて拡張された次世代システムに適用されてもよい。
(処理手順等)
本明細書で説明した各態様/実施形態の処理手順、シーケンス、フローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。
(基地局の操作)
本明細書において基地局(無線基地局)によって行われるとした特定動作は、場合によってはその上位ノード(upper node)によって行われることもある。基地局を有する1つまたは複数のネットワークノード(network nodes)からなるネットワークにおいて、端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局および/または基地局以外の他のネットワークノード(例えば、MME(Mobility Management Entity)またはS-GW(Serving Gateway)などが考えられるが、これらに限られない)によって行われ得ることは明らかである。上記において基地局以外の他のネットワークノードが1つである場合を例示したが、複数の他のネットワークノードの組み合わせ(例えば、MMEおよびS-GW)であってもよい。
(入出力の方向)
情報及び信号等は、上位レイヤ(または下位レイヤ)から下位レイヤ(または上位レイヤ)に出力され得る。複数のネットワークノードを介して入出力されてもよい。
(入出力された情報等の扱い)
入出力された情報等は特定の場所(例えば、メモリ)に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報等は、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は他の装置に送信されてもよい。
(判定方法)
判定は、1ビットで表される値(0か1か)によって行われてもよいし、真偽値(Boolean:trueまたはfalse)によって行われてもよいし、数値の比較(例えば、所定の値との比較)によって行われてもよい。
(ソフトウェア)
ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかを問わず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するよう広く解釈されるべきである。
また、ソフトウェア、命令などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア及びデジタル加入者回線(DSL)などの有線技術及び/又は赤外線、無線及びマイクロ波などの無線技術を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び/又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。
(情報、信号)
本明細書で説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。
なお、本明細書で説明した用語及び/又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。例えば、チャネル及び/又はシンボルは信号(シグナル)であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。また、コンポーネントキャリア(CC)は、キャリア周波数、セルなどと呼ばれてもよい。
(「システム」、「ネットワーク」)
本明細書で使用する「システム」および「ネットワーク」という用語は、互換的に使用される。
(パラメータ、チャネルの名称)
また、本明細書で説明した情報、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースはインデックスで指示されるものであってもよい。
上述したパラメータに使用する名称はいかなる点においても限定的なものではない。さらに、これらのパラメータを使用する数式等は、本明細書で明示的に開示したものと異なる場合もある。様々なチャネル(例えば、PUCCH、PDCCHなど)及び情報要素(例えば、TPCなど)は、あらゆる好適な名称によって識別できるので、これらの様々なチャネル及び情報要素に割り当てている様々な名称は、いかなる点においても限定的なものではない。
(基地局)
基地局(無線基地局)は、1つまたは複数(例えば、3つ)の(セクタとも呼ばれる)セルを収容することができる。基地局が複数のセルを収容する場合、基地局のカバレッジエリア全体は複数のより小さいエリアに区分でき、各々のより小さいエリアは、基地局サブシステム(例えば、屋内用の小型基地局RRH:Remote Radio Head)によって通信サービスを提供することもできる。「セル」または「セクタ」という用語は、このカバレッジにおいて通信サービスを行う基地局、および/または基地局サブシステムのカバレッジエリアの一部または全体を指す。さらに、「基地局」、「eNB」、「セル」、および「セクタ」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。基地局は、固定局(fixed station)、NodeB、eNodeB(eNB)、アクセスポイント(access point)、フェムトセル、スモールセルなどの用語で呼ばれる場合もある。
(端末)
ユーザ端末は、当業者によって、移動局、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、UE(User Equipment)、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。
(用語の意味、解釈)
本明細書で使用する「判断(determining)」、「決定(determining)」という用語は、多種多様な動作を包含する場合がある。「判断」、「決定」は、例えば、判定(judging)、計算(calculating)、算出(computing)、処理(processing)、導出(deriving)、調査(investigating)、探索(looking up)(例えば、テーブル、データベースまたは別のデータ構造での探索)、確認(ascertaining)した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、受信(receiving)(例えば、情報を受信すること)、送信(transmitting)(例えば、情報を送信すること)、入力(input)、出力(output)、アクセス(accessing)(例えば、メモリ中のデータにアクセスすること)した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、解決(resolving)、選択(selecting)、選定(choosing)、確立(establishing)、比較(comparing)などした事を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。つまり、「判断」「決定」は、何らかの動作を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。
「接続された(connected)」、「結合された(coupled)」という用語、又はこれらのあらゆる変形は、2又はそれ以上の要素間の直接的又は間接的なあらゆる接続又は結合を意味し、互いに「接続」又は「結合」された2つの要素間に1又はそれ以上の中間要素が存在することを含むことができる。要素間の結合又は接続は、物理的なものであっても、論理的なものであっても、或いはこれらの組み合わせであってもよい。本明細書で使用する場合、2つの要素は、1又はそれ以上の電線、ケーブル及び/又はプリント電気接続を使用することにより、並びにいくつかの非限定的かつ非包括的な例として、無線周波数領域、マイクロ波領域及び光(可視及び不可視の両方)領域の波長を有する電磁エネルギーなどの電磁エネルギーを使用することにより、互いに「接続」又は「結合」されると考えることができる。
参照信号は、RS(Reference Signal)と略称することもでき、適用される標準によってパイロット(Pilot)と呼ばれてもよい。また、補正用RSは、TRS(Tracking RS)、PC-RS(Phase Compensation RS)、PTRS(Phase Tracking RS)、Additional RSと呼ばれてもよい。また、復調用RS及び補正用RSは、それぞれに対応する別の呼び方であってもよい。また、復調用RS及び補正用RSは同じ名称(例えば復調RS)で規定されてもよい。
本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。
上記の各装置の構成における「部」を、「手段」、「回路」、「デバイス」等に置き換えてもよい。
「含む(including)」、「含んでいる(comprising)」、およびそれらの変形が、本明細書あるいは請求の範囲で使用されている限り、これら用語は、用語「備える」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは請求の範囲において使用されている用語「または(or)」は、排他的論理和ではないことが意図される。
無線フレームは時間領域において1つまたは複数のフレームで構成されてもよい。時間領域において1つまたは複数の各フレームはサブフレーム、タイムユニット等と呼ばれてもよい。サブフレームは更に時間領域において1つまたは複数のスロットで構成されてもよい。スロットはさらに時間領域において1つまたは複数のシンボル(OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)シンボル、SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)シンボル等)で構成されてもよい。
無線フレーム、サブフレーム、スロット、ミニスロット、およびシンボルは、いずれも信号を伝送する際の時間単位を表す。無線フレーム、サブフレーム、スロット、ミニスロット、およびシンボルは、それぞれに対応する別の呼び方であってもよい。
例えば、LTEシステムでは、基地局が各移動局に無線リソース(各移動局において使用することが可能な周波数帯域幅、送信電力等)を割り当てるスケジューリングを行う。スケジューリングの最小時間単位をTTI(Transmission Time Interval)と呼んでもよいし、1ミニスロットをTTIと呼んでもよい。
例えば、1サブフレームをTTIと呼んでもよいし、複数の連続したサブフレームをTTIと呼んでもよいし、1スロットをTTIと呼んでもよい。
リソースユニットは、時間領域および周波数領域のリソース割当単位であり、周波数領域では1つまたは複数個の連続した副搬送波(subcarrier)を含んでもよい。また、リソースユニットの時間領域では、1つまたは複数個のシンボルを含んでもよく、1スロット、1ミニスロット、1サブフレーム、または1TTIの長さであってもよい。1TTI、1サブフレームは、それぞれ1つまたは複数のリソースユニットで構成されてもよい。また、リソースユニットは、リソースブロック(RB:Resource Block)、物理リソースブロック(PRB:Physical RB)、PRBペア、RBペア、スケジューリングユニット、周波数ユニット、サブバンドと呼ばれてもよい。また、リソースユニットは、1つ又は複数のREで構成されてもよい。例えば、1REは、リソース割当単位となるリソースユニットより小さい単位のリソース(例えば、最小のリソース単位)であればよく、REという呼称に限定されない。
上述した無線フレームの構造は例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数、サブフレームに含まれるスロットの数、サブフレームに含まれるミニスロットの数、スロットに含まれるシンボルおよびリソースブロックの数、および、リソースブロックに含まれるサブキャリアの数は様々に変更することができる。
本開示の全体において、例えば、英語でのa, an, 及びtheのように、翻訳により冠詞が追加された場合、これらの冠詞は、文脈から明らかにそうではないことが示されていなければ、複数のものを含むものとする。
(態様のバリエーション等)
本明細書で説明した各態様/実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知(例えば、「Xであること」の通知)は、明示的に行うものに限られず、暗黙的(例えば、当該所定の情報の通知を行わない)ことによって行われてもよい。
以上、本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
本特許出願は、2017年4月28日に出願した日本国特許出願第2017-090483号に基づきその優先権を主張するものであり、日本国特許出願第2017-090483号の全内容を本願に援用する。
本発明は、無線基地局とユーザ端末との無線通信に有用である。
10 基地局
20 端末
101 送信信号生成部
102 プリコーディング部
103 ウェイト選択部
104 ビームフォーミング部
105、202 通信部
106、201 アンテナ
107 位置関連情報取得部
108 スケジューラ
109 フィードバック情報処理部
203 位置関連情報推定部
204 ポストコーディング部
205 受信信号処理部
1001 プロセッサ
1002 メモリ
1003 ストレージ
1004 通信装置
1005 入力装置
1006 出力装置
1007 バス

Claims (6)

  1. 複数のユーザ端末の位置関係を示す位置関連情報を取得する取得部と、
    前記位置関連情報に基づいて、同一の時間リソースおよび周波数リソースに空間多重するユーザ端末のユーザグループを決定するスケジューラと、
    を備え
    前記取得部は、前記ユーザ端末の移動経路に基づいて推定される前記ユーザ端末の所定時間後の位置関連情報を取得し、
    前記スケジューラは、前記ユーザグループに属さないユーザ端末が存在する場合、前記所定時間後の位置関連情報に基づいて、前記ユーザグループに属さないユーザ端末が前記所定時間経過後に前記ユーザグループに属するか否かを推定し、
    前記スケジューラは、前記ユーザグループに属さないユーザ端末が前記所定時間経過後に前記ユーザグループに属する場合、前記所定時間経過後に、ユーザグループを決定する、
    無線基地局。
  2. 前記位置関連情報は、前記複数のユーザ端末間の距離を示し、
    前記スケジューラは、前記距離が閾値以上のユーザ端末を、1つのユーザグループとする、
    請求項1に記載の無線基地局。
  3. 前記スケジューラは、前記距離の水平方向の成分がX以上(Xは正の実数)のユーザ端末、または、前記距離の垂直方向の成分がY以上(Yは正の実数)のユーザ端末を、1つのユーザグループとする、
    請求項2に記載の無線基地局。
  4. 前記位置関連情報は、前記無線基地局を基準とした複数のユーザ端末の方向を示し、
    前記スケジューラは、前記ユーザ端末の方向に基づいて、ユーザ端末間の角度差を算出し、前記角度差が閾値以上のユーザ端末を、1つのユーザグループとする、
    請求項1に記載の無線基地局。
  5. 前記スケジューラは、前記角度差の水平方向の成分がα以上(αは正の実数)のユーザ端末、または、前記角度差の垂直方向の成分がβ以上(βは正の実数)のユーザ端末を、1つのユーザグループとする、
    請求項4に記載の無線基地局。
  6. 請求項1からのいずれか一項に記載の無線基地局と無線通信を行うユーザ端末であって、
    前記ユーザ端末の位置関係を示す第1の位置関連情報を推定する位置関連情報推定部と、
    前記ユーザ端末と異なる第2のユーザ端末において推定された、前記第2のユーザ端末の位置関係を示す第2の位置関連情報を取得する通信部と、を備え、
    前記通信部は、前記第1の位置関連情報と前記第2の位置関連情報を前記無線基地局へフィードバックする、
    ユーザ端末。
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