JP7128820B2 - 端末及び通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信システムにおける端末及び通信方法に関する。
3GPP(3rd Generation Partnership Project)では、システム容量の更なる大容量化、データ伝送速度の更なる高速化、無線区間における更なる低遅延化等を実現するために、5GあるいはNR(New Radio)と呼ばれる無線通信方式(以下、当該無線通信方式を「5G」あるいは「NR」という。)の検討が進んでいる。5Gでは、10Gbps以上のスループットを実現しつつ無線区間の遅延を1ms以下にするという要求条件を満たすために、様々な無線技術の検討が行われている。
5Gにおいては、ミリ波を用いた無線通信が検討されており、LTE(Long Term Evolution)よりも更に高い周波数帯までの幅広い周波数を使用することが想定されている。特に、高周波数帯では伝搬ロスが増大することから、当該伝搬ロスを補うために、ビーム幅の狭いビームフォーミングを適用することが検討されている(例えば非特許文献1)。
3GPP TS 36.211 V14.3.0 (2017-06)
一方、現状の5Gシステムの検討においては、ユーザ装置がビームフォーミングを用いて送信を行う場合の最大送信電力に関する規定が明確化されていない。そのため、ユーザ装置がビームフォーミングを用いて送信を行う場合、ビームの方向によってアンテナゲインが大きく変化するため、正しい送信電力制御ができない場合が想定される。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ビームフォーミングによる送信に対応するユーザ装置が、適切な送信電力制御を行うことを目的とする。
開示の技術によれば、基地局と通信を行う端末であって、前記端末の等価等方放射電力(EIRP:Effective Isotropic Radiated Power)に基づいて、最大送信電力を設定する制御部と、前記最大送信電力に基づいて、上りリンク信号を送信する送信部と、を有し、前記送信部は、送信を実行する方向のアンテナゲインに係る情報を含むPHR(Power Head Room)を報告する情報を前記基地局に送信する端末が提供される。
開示の技術によれば、ビームフォーミングによる送信に対応するユーザ装置が、適切な送信電力制御を行うことができる。
本発明の実施の形態における無線通信システムの構成例を示す図である。 デジタルビームフォーミングを行う回路の構成例を示す図である。 アナログビームフォーミングを行う回路の構成例を示す図である。 ハイブリッドビームフォーミングを行う回路の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるビームフォーミング時のアンテナゲインについて説明するための図である。 本発明の実施の形態における送信電力をピークEIRP値で規定する場合を説明するための図(1)である。 本発明の実施の形態における送信電力をピークEIRP値で規定する場合を説明するための図(2)である。 本発明の実施の形態における送信電力をCDFに基づくEIRP値で規定する場合を説明するための図(1)である。 本発明の実施の形態における送信電力をCDFに基づくEIRP値で規定する場合を説明するための図(2)である。 本発明の実施の形態における基地局装置100の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるユーザ装置200の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における基地局装置100又はユーザ装置200のハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
本実施の形態の無線通信システムが動作するにあたっては、適宜、既存技術を使用できる。ただし、当該既存技術は例えば既存のLTEであるが、既存のLTEに限られない。また、本明細書で使用する「LTE」は、特に断らない限り、LTE-Advanced、及び、LTE-Advanced以降の方式(例:5G又はNR)を含む広い意味を有するものとする。
また、以下で説明する実施の形態では、既存のLTEで使用されているSS(Synchronization Signal)、PSS(Primary SS)、SSS(Secondary SS)、PBCH(Physical broadcast channel)等の用語を使用しているが、これは記載の便宜上のためであり、これらと同様の信号、機能等が他の名称で呼ばれてもよい。また、NRにおける上述の用語を、NR-SS、NR-PSS、NR-SSS、NR-PBCH等と表記する。
<システム構成>
図1は、本発明の実施の形態における無線通信システムの構成例を示す図である。本発明の実施の形態における無線通信システムは、図1に示すように、基地局装置100及びユーザ装置200を含む。図1には、基地局装置100及びユーザ装置200が1つずつ示されているが、これは例であり、それぞれ複数であってもよい。
基地局装置100は、1つ以上のセルを提供し、ユーザ装置200と無線通信を行う通信装置である。図1に示されるように、基地局装置100は、送信電力制御に関する情報及びスケジューリングに関する情報をユーザ装置200に送信する。送信電力制御に関する情報とは、例えば、DCI(Downlink Control Information)によって送信されるTPCコマンド(Transmission Power Controlコマンド)である。TPCコマンドによって、PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)の送信電力の絶対値又は累積される値がユーザ装置200に通知される。また、例えば、スケジューリングに関する情報とは、DCIによって上りリンク又は下りリンクの使用すべきリソースを特定する情報であり、当該リソースを特定する情報がユーザ装置200に通知される。
図1に示されるように、ユーザ装置200は、送信電力設定に関する情報及びアンテナゲイン情報を基地局装置100に送信する。送信電力設定に関する情報とは、例えば、PHR(Power Head Room)である。ユーザ装置200は、PHRによって、最大送信電力から現在の送信電力を減算した値を示す情報を基地局装置100に送信する。アンテナゲイン情報とは、ユーザ装置200が現在送信している方向のアンテナゲインを示す情報である(詳細は後述)。
また、図1に示されるように、ユーザ装置200は、ビームフォーミングによる上りリンク送信信号を基地局装置100に向けて送信する。
なお、本実施の形態において、複信(Duplex)方式は、FDD(Frequency Division Duplex)方式、又はそれ以外(Flexible Duplex等)の方式でもよい。また、以下の説明において、送信ビームを用いて信号を送信することは、プリコーディングベクトルが乗算された(プリコーディングベクトルでプリコードされた)信号を送信することと同義であってもよい。同様に、受信ビームを用いて信号を受信することは、所定の重みベクトルを受信した信号に乗算することと同義であってもよい。また、送信ビームを用いて信号を送信することは、特定のアンテナポートで信号を送信することと表現されてもよい。同様に、受信ビームを用いて信号を受信することは、特定のアンテナポートで信号を受信することと表現されてもよい。アンテナポートとは、3GPPの規格で定義されている論理アンテナポート又は物理アンテナポートを指す。なお、送信ビーム及び受信ビームの形成方法は、上記の方法に限られるわけではない。例えば、複数アンテナを備える基地局装置100及びユーザ装置200において、それぞれのアンテナの角度を変える方法を用いてもよいし、プリコーディングベクトルを用いる方法とアンテナの角度を変える方法を組み合わせる方法を用いてもよいし、その他の方法を用いてもよい。また、例えば、高周波数帯において、複数の互いに異なる送信ビームが使用されてもよい。複数の送信ビームが使用されることを、マルチビーム運用といい、ひとつの送信ビームが使用されることを、シングルビーム運用という。
<ビームフォーミングの例>
図2は、デジタルビームフォーミングを行う回路の構成例を示す図である。ビームフォーミングを実現する方法として、図2に示されるように、送信アンテナ素子数と同じ数のDAC(Digital Analog Converter)を備えると共に、プリコーディングを行うベースバンド信号処理を送信アンテナ素子の数だけ行うデジタルビームフォーミングが検討されている。
図3は、アナログビームフォーミングを行う回路の構成例を示す図である。アナログビームフォーミングを実現する方法として、図3に示されるように、送信信号がDACを介してアナログ信号に変換された後段において、RF(Radio Frequency)回路内の可変移相器を用いてビームフォーミングを実現するアナログビームフォーミングが検討されている。
図4は、ハイブリッドビームフォーミングを行う回路の構成例を示す図である。図4に示されるように、デジタルビームフォーミング及びアナログビームフォーミングを組み合わせることで、ビームフォーミング処理を、プリコーディングを行うベースバンド信号処理とRF回路内の可変移相器との両方で実現するハイブリッドビームフォーミングが検討されている。
<実施例1>
以下、実施例1について説明する。
図5は、本発明の実施の形態におけるビームフォーミング時のアンテナゲインについて説明するための図である。図5において、ユーザ装置200のビームフォーミング時のアンテナ特性を模式的に示す。図5に示されるように、ユーザ装置200のビームフォーミング時のアンテナ特性は、指向性を有する。
図5の上側の図は、水平面のアンテナ特性を示しており、最大の放射に対応するメインローブと、その他のサブローブとが示されている。図5に示されるように、指向性を持つアンテナであるため、放射角によって利得が大きく変わる。等方性アンテナゲイン0dBiを示す点線から、メインローブの最大放射までが、ユーザ装置200の指向性アンテナのアンテナゲインとなる。
図5の下側の図は、垂直面のアンテナ特性を示しており、最大の放射に対応するメインローブと、その他のサブローブとが示されている。ユーザ装置200が地表にあることを想定しているため、半球型の垂直面を表示しているが、実際は球状に電力は放射される。
ここで、EIRP(Equivalent Isotropic Radiated Power、等価等方放射電力)におけるCDF(Cumulative Distribution Function、累積分布関数)を定める手法について説明する。アンテナから球状に放射される電力に対して、電力を測定する試験点を、端末を中心とする3次元の球状に複数設け、各試験点における電力を測定し、各試験点において達成可能なEIRPの割合を累積分布としてプロットしたものが、CDFとなる。
また、本発明の実施の形態において、ユーザ装置200は、現在送信している方向の図5に示されるようなアンテナゲインを、例えば、仰角(Elevation)及び方位角(Azimuth)がそれぞれ何度の方向にビームを向けたときの利得が何dBであるかを予め記憶しておくことにより算出する。また、その他のアルゴリズムによって当該アンテナゲインは算出されてもよい。すなわち、ユーザ装置200は、自装置が現在送信している方向のアンテナゲインを取得することが可能である。
図6は、本発明の実施の形態における送信電力をピークEIRP値で規定する場合を説明するための図(1)である。図6において、水平面におけるユーザ装置200のアンテナ特性を模式的に示す。
図6に示されるように、ユーザ装置200のアンテナのメインローブの最大放射が、ピークEIRPに対応する。すなわち、ユーザ装置200のアンテナが最大のアンテナゲインを得られる方向で、ピークEIRPが達成できる。このとき、等方性アンテナゲイン0dBiで示した点線から、メインローブの先端までが、アンテナゲインに対応する。例えば、アンテナコネクタ端において20dBmの送信電力であり、ピークEIRPが30dBmであった場合、ピークEIRPを達成しているときのアンテナゲインは10dBである。ユーザ装置200が、ピークEIRPを達成しないとき、すなわち、ユーザ装置200が、アンテナのボアサイトに向けて送信していない場合、例えば、7dB等にアンテナゲインは低下する。
ここで、ユーザ装置200の送信電力制御の例について説明する。LTEにおけるユーザ装置200の最大送信電力PCMAX,cは、以下の数式にて与えられる。
CMAX_L,c≦PCMAX,c≦PCMAX_H,c with
CMAX_L,c=MIN{PEMAX,c-ΔTC,c,(PPowerClass-ΔPPowerClass)-MAX(MPR+A-MPR+ΔTIB,c+ΔTC,c+ΔTProSe,P-MPR)}
CMAX_H,c=MIN{PEMAX,c,PPowerClass-ΔPPowerClass
EMAX,cは、セルCにおけるユーザ装置の最大送信電力である。
PowerClassは、ユーザ装置のクラスに応じた最大送信電力である。例えば、通常のLTEユーザ装置は、クラス3であり、最大送信電力は23dBmと定義されている。
MPR(Maximum Power Reduction)は、最大電力低減である。
A-MPR(Additional MPR)は、追加最大電力低減である。
ΔTは、例えば、許容誤差等の補正値である。
最大送信電力PCMAXは、上記の数式に示されるように、PPowerClassを基準とした計算式で与えられる。PPowerClassは、アンテナコネクタ端における最大送信電力である。
ここで、5Gにおいては、PPowerClassを、アンテナゲインを含めたピークEIRPである30dBmで規定し、算出を単純化するためその他のパラメータ値をゼロとすると、最大送信電力Pcmax、Cは、30dBmとなる。ただし、PEMAX,cは十分高い値とする。ユーザ装置200が、ピークEIRPを達成しているとき、すなわちアンテナのボアサイトに向けて送信している場合のアンテナゲインが10dBとすると、アンテナコネクタ端における送信電力は、20dBmとなる。
しかしながら、ユーザ装置200が、アンテナのボアサイトに向けて送信していない場合、アンテナゲインは7dB等に変化する。このとき、本来ユーザ装置200が送信可能な最大送信電力の能力は、27dBmとなる。ここで、LTEにおけるPUSCHの送信電力は下記の数式で規定される。
PUSCH,c(i)=min{PCMAX,c(i),10log10(MPUSCH,c(i))+PO_PUSCH,c(j)+α(j)PL+ΔTF,c(i)+f(i)}
上記の数式に従えば、PUSCHの送信電力は、PPowerClassに基づくPCMAX,cの値である30dBmとなる場合が生じ、ユーザ装置200の能力を超えた最大送信電力が設定され、適切な電力制御ができない。当該電力制御によって、ユーザ装置200の消費電力及びネットワークスケジューリング等に、悪影響が及ぼされる可能性がある。
そこで、実施例1においては、最大送信電力を、ユーザ装置200が送信している方向のアンテナゲインに応じて補正することで、適切な最大送信電力設定を行う。最大送信電力PCMAX,cを規定する以下の数式において、当該補正に対応するパラメータ「ΔG」を新たに導入する。
CMAX_L,c=MIN{PEMAX,c-ΔTC,c,(PPowerClass-ΔG-ΔPPowerClass)-MAX(MPR+A-MPR+ΔTIB,c+ΔTC,c+ΔTProSe,P-MPR)}
CMAX_H,c=MIN{PEMAX,c,PPowerClass-ΔG-ΔPPowerClass
PowerClassは、ピークEIRP値で規定されるものとする。したがって、上記の「ΔG」は、サービングセルcに対するユーザ装置200がピークEIRPを達成しているときのアンテナゲインから、ユーザ装置200の現在のアンテナゲインを減じた差分値となる。そのため、「ΔG」は常に正の値をとる。「ΔG」によって、PCMAX,cを補正することにより、現在のユーザ装置200が送信している方向のアンテナゲインに応じて、最大送信電力を算出するパラメータを補正し、適切な最大送信電力設定を行うことができる。
また、ユーザ装置200は、アンテナゲインに基づいて上述の方法により算出された最大送信電力設定に関する情報を、UCI(Uplink Control Information)又はMAC(Medium Access Control)シグナリング等を介して基地局装置100に通知してもよい。また、最大送信電力設定に関する情報と共に、あるいは代わりに、現在のユーザ装置200が送信している方向のアンテナゲインを示す情報を、基地局装置100に通知してもよい。
また、ユーザ装置200は、上述の最大送信電力設定に関する情報及び/又はアンテナゲインを示す情報を、PHRに含めて、基地局装置100に通知してもよい。PHRは、ユーザ装置200の最大送信電力から現在の送信電力を減算した値を示す情報を含むが、さらに、本実施例1による最大送信電力設定に関する情報及び/又はアンテナゲインを示す情報を含めることで、基地局装置100は、ユーザ装置200に対する的確な送信電力制御が可能となる。
基地局装置100は、ユーザ装置200から通知された最大送信電力設定に関する情報及び/又はアンテナゲインを示す情報に基づいて、ネットワークの制御、すなわち、ユーザ装置200の送信電力制御及びスケジューリング等を行う。
なお、上述の最大送信電力を算出する方法において、ユーザ装置200のアンテナゲインに係る情報に基づいて、最大送信電力が算出されればよく、最大送信電力を算出する方法は、上述の数式等に基づく方法に限られない。
図7は、本発明の実施の形態における送信電力をピークEIRP値で規定する場合を説明するための図(2)である。図7において、垂直面におけるユーザ装置200のアンテナ特性を模式的に示す。
図6と同様に、図7において、ユーザ装置200のアンテナのメインローブの最大放射が、ピークEIRPに対応する。したがって、ユーザ装置200のアンテナが最大のアンテナゲインを得られる方向で、ピークEIRPが達成できる。このとき、等方性アンテナゲイン0dBiで示した点線から、メインローブの先端までが、アンテナゲインに対応する。
上述の実施例1により、ユーザ装置200が送信している方向(基地局に対する向き)におけるアンテナゲインに基づいて最大送信電力設定を行うことで、ユーザ装置200の能力を超えた最大送信電力が設定されるような不適切な最大送信電力設定を避けることができ、適切な送信電力制御及びスケジューリングが可能となる。
<実施例2>
以下、実施例2について説明する。実施例2では実施例1と異なる点について説明する。したがって、特に言及されない点については、実施例1と同様であってよい。
図8は、本発明の実施の形態における送信電力をCDFに基づくEIRP値で規定する場合を説明するための図(1)である。図8において、水平面におけるユーザ装置200のアンテナ特性を模式的に示す。
実施例2においては、図8に示されるユーザ装置200のアンテナのCDFが50%となるEIRP値で、PPowerClassが規定される。このとき、等方性アンテナゲイン0dBiで示した点線から、CDFが50%となるEIRPを達成する位置までが、アンテナゲインに対応する。例えば、アンテナコネクタ端において20dBmの送信電力であり、CDFが50%となるEIRPが27dBmであった場合、アンテナゲインは7dBである。ここで、ユーザ装置200が、さらにアンテナのボアサイト中心に向けて送信する場合、アンテナゲインは、例えば、10dB等に増加する。一方、ユーザ装置200が、さらにアンテナのボアサイトから逸れた方向に向けて送信する場合、3dB等に低下する。
実施例1と同様に、5Gにおいては、PPowerClassを、アンテナゲインを含めたCDFが50%となるEIRPである27dBmで規定し、算出を単純化するためその他のパラメータ値をゼロとすると、最大送信電力Pcmax、Cは、27dBmとなる。CDFが50%となるEIRPを達成しているとき、アンテナゲインが7dBとすると、アンテナコネクタ端における送信電力は、20dBmとなる。
しかしながら、ユーザ装置200が、アンテナのボアサイト中心に向けて送信する場合、アンテナゲインは10dB等に変化する。このとき、本来ユーザ装置200が送信可能な最大送信電力の能力は、30dBmとなる。ここで、LTEにおけるPUSCHの送信電力は下記の数式で規定される。
PUSCH,c(i)=min{PCMAX,c(i),10log10(MPUSCH,c(i))+PO_PUSCH,c(j)+α(j)PL+ΔTF,c(i)+f(i)}
上記の数式に従えば、PUSCHの送信電力は、PPowerClassに基づくPCMAX,cの値である27dBmとなる場合が生じ、ユーザ装置200の能力に満たない最大送信電力が設定され、適切な電力制御ができない。当該電力制御によって、ユーザ装置200の消費電力及びネットワークスケジューリング等に、悪影響が及ぼされる可能性がある。
一方、ユーザ装置200が、アンテナのボアサイトから逸れた方向に向けて送信する場合、アンテナゲインは3dB等に変化する。このとき、本来ユーザ装置200が送信可能な最大送信電力の能力は、23dBmとなる。ここで、LTEにおけるPUSCHの送信電力は下記の数式で規定される。
PUSCH,c(i)=min{PCMAX,c(i),10log10(MPUSCH,c(i))+PO_PUSCH,c(j)+α(j)PL+ΔTF,c(i)+f(i)}
上記の数式に従えば、PUSCHの送信電力は、PPowerClassに基づくPCMAX,cの値である27dBmとなる場合が生じ、ユーザ装置200の能力を超える最大送信電力が設定され、適切な電力制御ができない。当該電力制御によって、ユーザ装置200の消費電力及びネットワークスケジューリング等に、悪影響が及ぼされる可能性がある。
そこで、実施例2においては実施例1と同様に、最大送信電力を、ユーザ装置200が送信している方向のアンテナゲインに応じて補正することで、適切な最大送信電力設定を行う。最大送信電力PCMAX,cを規定する以下の数式において、当該補正に対応するパラメータ「ΔG」を新たに導入する。
CMAX_L,c=MIN{PEMAX,c-ΔTC,c,(PPowerClass-ΔG-ΔPPowerClass)-MAX(MPR+A-MPR+ΔTIB,c+ΔTC,c+ΔTProSe,P-MPR)}
CMAX_H,c=MIN{PEMAX,c,PPowerClass-ΔG-ΔPPowerClass
PowerClassは、CDFが50%となるEIRP値で規定されるものとする。したがって、上記の「ΔG」は、サービングセルcに対するユーザ装置200が、CDFが50%となるEIRPを達成しているときのアンテナゲインから、ユーザ装置200の現在のアンテナゲインを減じた差分値となる。そのため、「ΔG」は、よりアンテナのボアサイトに向けた送信である場合は負の値、よりアンテナのボアサイトから逸れた方向への送信である場合は正の値をとる。「ΔG」によって、PCMAX,cを補正することにより、現在のユーザ装置200が送信している方向のアンテナゲインに応じて、最大送信電力を算出するパラメータを補正し、適切な最大送信電力設定を行うことができる。
また、実施例1と同様に、ユーザ装置200は、アンテナゲインに基づいて上述の方法により算出された最大送信電力設定に関する情報を、UCI又はMACシグナリング等を介して基地局装置100に通知してもよい。また、最大送信電力設定に関する情報と共に、あるいは代わりに、現在のユーザ装置200が送信している方向のアンテナゲインを示す情報を、基地局装置100に通知してもよい。
また、実施例1と同様に、ユーザ装置200は、上述の最大送信電力設定に関する情報及び/又はアンテナゲインを示す情報を、PHRに含めて、基地局装置100に通知してもよい。PHRは、ユーザ装置200の最大送信電力から現在の送信電力を減算した値を示す情報を含むが、さらに、本実施例2による最大送信電力設定に関する情報及び/又はアンテナゲインを示す情報を含めることで、基地局装置100は、ユーザ装置200に対する的確な送信電力制御が可能となる。
実施例1と同様に、基地局装置100は、ユーザ装置200から通知された最大送信電力設定に関する情報及び/又はアンテナゲインを示す情報に基づいて、ネットワークの制御、すなわち、ユーザ装置の送信電力制御及びスケジューリング等を行う。
なお、上述の実施例2では、CDFが50%となるEIRP値の場合について説明したが、例えば、CDFが80%、あるいはCDFが30%となるEIRP値等が使用されてもよい。基準とするCDFのパーセンテージは自由に設定可能であり、当該CDFのパーセンテージに基づいて規定されるEIRP値が、最大送信電力制御に用いられてもよい。すなわち、ユーザ装置200が達成するアンテナゲインの最小値から最大値までのいずれの中間値に基づいて、最大送信電力制御が行われてもよい。
図9は、本発明の実施の形態における送信電力をCDFに基づくEIRP値で規定する場合を説明するための図(2)である。図9において、垂直面におけるユーザ装置200のアンテナ特性を模式的に示す。
図8と同様に、等方性アンテナゲイン0dBiで示した点線から、CDFが50%となるEIRPを達成する位置までが、アンテナゲインに対応する。図9に示されるように、当該アンテナゲインよりも、高いアンテナゲインとなる方向が存在し、低いアンテナゲインとなる方向も存在する。
上述の実施例2により、ユーザ装置200が送信している方向(基地局に対する向き)におけるアンテナゲインに基づいて最大送信電力設定を行うことで、ユーザ装置200の能力に満たない最大送信電力が設定されるような不適切な最大送信電力設定を避けることができる。また、ユーザ装置200の能力を超えた最大送信電力が設定されるような不適切な最大送信電力設定を避けることができる。したがって、適切な送信電力制御及びスケジューリングが可能となる。
<実施例3>
以下、実施例3について説明する。実施例3では実施例1又は実施例2と異なる点について説明する。したがって、特に言及されない点については、実施例1又は実施例2と同様であってよい。
LTEにおけるユーザ装置200の最大送信電力PCMAX,cは、以下の数式にて与えられる。
CMAX_L,c≦PCMAX,c≦PCMAX_H,c with
CMAX_L,c=MIN{PEMAX,c-ΔTC,c,(PPowerClass-ΔPPowerClass)-MAX(MPR+A-MPR+ΔTIB,c+ΔTC,c+ΔTProSe,P-MPR)}
CMAX_H,c=MIN{PEMAX,c,PPowerClass-ΔPPowerClass
実施例3においては、ΔGcを導入せずに、上記の式中のPPowerClassが、ユーザ装置200が送信している方向のEIRP値を表してもよい。すなわち、PPowerClassは、ユーザ装置200が送信している方向のEIRP値を示す変数と定義されてもよい。
上述の実施例3により、ユーザ装置200が送信している方向(基地局に対する向き)におけるアンテナゲインに対応するEIRP値を含めてPPowerclassが定義されることで、最大送信電力設定を行うことが可能となる。
(装置構成)
次に、これまでに説明した処理及び動作を実行する基地局装置100及びユーザ装置200の機能構成例を説明する。基地局装置100及びユーザ装置200はそれぞれ、少なくとも実施例1、2及び3を実施する機能を含む。ただし、基地局装置100及びユーザ装置200はそれぞれ、実施例1、2及び3の中の一部の機能のみを備えることとしてもよい。
<基地局装置100>
図10は、基地局装置100の機能構成の一例を示す図である。図10に示されるように、基地局装置100は、送信部110と、受信部120と、設定情報管理部130と、ネットワーク制御部140とを有する。図10に示される機能構成は一例に過ぎない。本発明の実施の形態に係る動作を実行できるのであれば、機能区分及び機能部の名称はどのようなものでもよい。
送信部110は、ユーザ装置200側に送信する信号を生成し、当該信号を無線で送信する機能を含む。受信部120は、ユーザ装置200から送信された各種の信号を受信し、受信した信号から、例えばより上位のレイヤの情報を取得する機能を含む。また、送信部110は、ユーザ装置200へNR-PSS、NR-SSS、NR-PBCH、DL/UL制御信号等を送信する機能を有する。また、送信部110は、ユーザ装置200に送信電力制御に関する情報及びスケジューリングに関する情報を送信し、受信部120は、ユーザ装置200から送信電力設定に関する情報及びアンテナゲインを示す情報を受信する。
設定情報管理部130は、予め設定される設定情報、及び、ユーザ装置200に送信する各種の設定情報を格納する。設定情報の内容は、例えば、送信電力制御に関する情報及びスケジューリングに関する情報等である。
ネットワーク制御部140は、実施例1、2及び3において説明した、基地局装置100におけるユーザ装置200への送信電力制御及びスケジューリングに係る制御を行う。当該制御、ユーザ装置200から受信した送信電力設定に関する情報及びアンテナゲインを示す情報に基づいてもよい。
<ユーザ装置200>
図11は、ユーザ装置200の機能構成の一例を示す図である。図11に示されるように、ユーザ装置200は、送信部210と、受信部220と、設定情報管理部230と、送信電力制御部240とを有する。図11に示される機能構成は一例に過ぎない。本発明の実施の形態に係る動作を実行できるのであれば、機能区分及び機能部の名称はどのようなものでもよい。
送信部210は、送信データから送信信号を作成し、当該送信信号を無線で送信する。受信部220は、各種の信号を無線受信し、受信した物理レイヤの信号からより上位のレイヤの信号を取得する。また、受信部220は、基地局装置100から送信されるNR-PSS、NR-SSS、NR-PBCH、DL/UL制御信号等を受信する機能を有する。また、送信部210は、基地局装置100に送信電力設定に関する情報及びアンテナゲインを示す情報を送信し、受信部120は、基地局装置100から送信電力制御に関する情報及びスケジューリングに関する情報を受信する。
設定情報管理部230は、受信部220により基地局装置100から受信した各種の設定情報を格納する。また、設定情報管理部230は、予め設定される設定情報も格納する。設定情報の内容は、例えば、送信電力設定に関する情報及びアンテナゲインを示す情報等である。
送信電力制御部240は、実施例1、2及び3において説明した、ユーザ装置200における送信電力設定に係る制御を行う。なお、送信電力制御部240における信号送信に関する機能部を送信部210に含め、送信電力制御部240における信号受信に関する機能部を受信部220に含めてもよい。
(ハードウェア構成)
上述の本発明の実施の形態の説明に用いた機能構成図(図10及び図11)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/又は論理的に複数要素が結合した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。
また、例えば、本発明の一実施の形態における基地局装置100及びユーザ装置200はいずれも、本発明の実施の形態に係る処理を行うコンピュータとして機能してもよい。図12は、本発明の実施の形態に係る基地局装置100又はユーザ装置200である無線通信装置のハードウェア構成の一例を示す図である。上述の基地局装置100及びユーザ装置200はそれぞれ、物理的には、プロセッサ1001、記憶装置1002、補助記憶装置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。基地局装置100及びユーザ装置200のハードウェア構成は、図に示した1001~1006で示される各装置を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。
基地局装置100及びユーザ装置200における各機能は、プロセッサ1001、記憶装置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、記憶装置1002及び補助記憶装置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ーフェース、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。
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、補助記憶装置1003及び/又は通信装置1004から記憶装置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、図10に示した基地局装置100の送信部110、受信部120、設定情報管理部130、ネットワーク制御部140は、記憶装置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い。また、例えば、図15に示したユーザ装置200の送信部210と、受信部220と、設定情報管理部230、送信電力制御部240は、記憶装置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良い。
記憶装置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。記憶装置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。記憶装置1002は、本発明の一実施の形態に係る処理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。
補助記憶装置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。補助記憶装置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、記憶装置1002及び/又は補助記憶装置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、基地局装置100の送信部110及び受信部120は、通信装置1004で実現されてもよい。また、ユーザ装置200の送信部210及び受信部220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及び記憶装置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、基地局装置100及びユーザ装置200はそれぞれ、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。
(実施の形態のまとめ)
以上、説明したように、本発明の実施の形態によれば、基地局装置と通信を行うユーザ装置であって、指向性を有するアンテナを用いてビームフォーミングを行い前記基地局装置に送信を行う送信部と、前記アンテナの利得に基づいて、前記ビームフォーミングを行う送信における最大送信電力を制御する制御部とを有するユーザ装置が提供される。
上記の構成により、ユーザ装置は、アンテナゲインに基づいて、適切な送信電力制御を行うことが可能になる。
前記利得は、前記アンテナの最大利得であってもよい。当該構成により、ユーザ装置の能力を超えた過大な最大送信電力が設定されることを防止することが可能となる。
前記利得は、前記アンテナの利得の最大利得から最小利得までの中間値であってもよい。当該構成により、ユーザ装置の能力に満たない過小な最大送信電力が設定されることを防止することが可能となる。
前記制御部に制御される最大送信電力に関する情報又は前記アンテナの利得を示す情報を、前記基地局装置に送信してもよい。当該構成により、基地局装置は、ユーザ装置から受信した情報に基づいて、適切な送信電力制御及びスケジューリングが可能となる。
前記基地局装置にパワーヘッドルームを報告する情報に、前記制御部に制御される最大送信電力に関する情報又は前記アンテナの利得を示す情報を含めてもよい。当該構成により、当該構成により、基地局装置は、ユーザ装置から受信したPHRに基づいて、適切な送信電力制御及びスケジューリングが可能となる。
ユーザ装置と通信を行う基地局装置であって、前記ユーザ装置から、前記ユーザ装置のビームフォーミングによる送信に係る最大送信電力に関する情報又は前記ユーザ装置のビームフォーミングに係るアンテナの利得を示す情報を受信する受信部と、前記最大送信電力に関する情報又は前記アンテナの利得を示す情報に基づいて、前記ユーザ装置に対する送信電力制御及びスケジューリングを行うネットワーク制御部とを有する基地局装置が提供される。
上記の構成により、基地局装置は、ユーザ装置から報告される最大送信電力に関する情報又はアンテナゲインを示す情報に基づいて、ユーザ装置に対して適切な送信電力制御及びスケジューリングを行うことが可能になる。
(実施形態の補足)
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、開示される発明はそのような実施形態に限定されず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。上記の説明における項目の区分けは本発明に本質的ではなく、2以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。機能ブロック図における機能部又は処理部の境界は必ずしも物理的な部品の境界に対応するとは限らない。複数の機能部の動作が物理的には1つの部品で行われてもよいし、あるいは1つの機能部の動作が物理的には複数の部品により行われてもよい。実施の形態で述べた処理手順については、矛盾の無い限り処理の順序を入れ替えてもよい。処理説明の便宜上、基地局装置100及びユーザ装置200は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明の実施の形態に従って基地局装置100が有するプロセッサにより動作するソフトウェア及び本発明の実施の形態に従ってユーザ装置200が有するプロセッサにより動作するソフトウェアはそれぞれ、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ(ROM)、EPROM、EEPROM、レジスタ、ハードディスク(HDD)、リムーバブルディスク、CD-ROM、データベース、サーバその他の適切な如何なる記憶媒体に保存されてもよい。
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、ブロードキャスト情報(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。
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。
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。
本明細書において基地局装置100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。基地局装置100装置を有する1つ又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、ユーザ装置200との通信のために行われる様々な動作は、基地局装置100及び/又は基地局装置100以外の他のネットワークノード(例えば、MME又はS-GW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装置100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及びS-GW)であってもよい。
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。
ユーザ装置200は、当業者によって、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、又はいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。
基地局装置100は、当業者によって、NB(NodeB)、eNB(enhanced NodeB)、gNB、ベースステーション(Base Station)、又はいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。
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、データベース又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。
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。
「含む(include)」、「含んでいる(including)」、及びそれらの変形が、本明細書あるいは特許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(comprising)」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは特許請求の範囲において使用されている用語「又は(or)」は、排他的論理和ではないことが意図される。
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、複数のものを含み得る。
なお、送信電力制御部240は、制御部の一例である。
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、特許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。
(付記)
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記のようにも記載できる。
(付記1)
基地局装置と通信を行うユーザ装置であって、
指向性を有するアンテナを用いてビームフォーミングを行い前記基地局装置に送信を行う送信部と、
前記アンテナの利得に基づいて、前記ビームフォーミングを行う送信における最大送信電力を制御する制御部とを有するユーザ装置。
(付記2)
前記利得は、前記アンテナの最大利得である付記1記載のユーザ装置。
(付記3)
前記利得は、前記アンテナの利得の最大利得から最小利得までの中間値である付記1記載のユーザ装置。
(付記4)
前記制御部に制御される最大送信電力に関する情報又は前記アンテナの利得を示す情報を、前記基地局装置に送信する付記1記載のユーザ装置。
(付記5)
前記基地局装置にパワーヘッドルームを報告する情報に、前記制御部に制御される最大送信電力に関する情報又は前記アンテナの利得を示す情報を含める付記1記載のユーザ装置。
(付記6)
ユーザ装置と通信を行う基地局装置であって、
前記ユーザ装置から、前記ユーザ装置のビームフォーミングによる送信に係る最大送信電力に関する情報又は前記ユーザ装置のビームフォーミングに係るアンテナの利得を示す情報を受信する受信部と、
前記最大送信電力に関する情報又は前記アンテナの利得を示す情報に基づいて、前記ユーザ装置に対する送信電力制御及びスケジューリングを行うネットワーク制御部とを有する基地局装置。
本国際特許出願は2017年8月4日に出願した日本国特許出願第2017-151737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2017-151737号の全内容を本願に援用する。
100 基地局装置
200 ユーザ装置
110 送信部
120 受信部
130 設定情報管理部
140 ネットワーク制御部
200 ユーザ装置
210 送信部
220 受信部
230 設定情報管理部
240 送信電力制御部
1001 プロセッサ
1002 記憶装置
1003 補助記憶装置
1004 通信装置
1005 入力装置
1006 出力装置

Claims (6)

  1. 基地局と通信を行う端末であって、
    前記端末の等価等方放射電力(EIRP:Effective Isotropic Radiated Power)に基づいて、最大送信電力を設定する制御部と、
    記最大送信電力に基づいて、上りリンク信号を送信する送信部と、
    を有し、
    前記送信部は、送信を実行する方向のアンテナゲインに係る情報を含むPHR(Power Head Room)を報告する情報を前記基地局に送信する端末
  2. 前記上りリンク信号は、プリコーディングされている、請求項1記載の端末
  3. 前記EIRPは、前記端末のピークEIRPである、請求項1記載の端末
  4. 前記制御部は、前記EIRPを前記端末のパワークラスに応じて設定する、請求項1記載の端末
  5. 前記制御部は、前記EIRPを前記上りリンク信号の送信ビームのピーク方向EIRPから取得する、請求項1記載の端末
  6. 基地局と通信を行う端末の通信方法であって、
    前記端末の等価等方放射電力(EIRP:Effective Isotropic Radiated Power)に基づいて、最大送信電力を設定する工程と、
    前記最大送信電力に基づいて決定した送信電力で、上りリンク信号を送信する工程と、
    送信を実行する方向のアンテナゲインに係る情報を含むPHR(Power Head Room)を報告する情報を前記基地局に送信する工程と、
    を有する通信方法。
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