JP7302796B2 - 通信システムリンク確立 - Google Patents

Description

本発明は、モバイル通信システムにおけるバックホールリンクを設定する方法に関する。特に、本発明は、無線通信システムにおける２つのノード間の無線接続の確立に関する。本発明は、２つのインフラストラクチャノード間の方向指向無線リンクの接続設定手順を支援するためにモバイル端末（ユーザ機器、ＵＥ）が利用され得る方法を提供する。

インフラストラクチャノードの高密度デプロイは、次の５Ｇシステムに対する高データレートおよび低レイテンシの需要を提供するために不可欠である。

ＬＴＥによるセルラ通信システムの例が、３ＧＰＰ技術規格３６．３００ Ｖ１４．４．０の図４－１に示されている。基地局（ｅＮＢ）とモバイル端末（ＵＥ）との間の無線接続は概して、「アクセスリンク」（ＬＴＥ用語では、「ＬＴＥ Ｕｕ」）と称される。インフラストラクチャ側のインタフェースは概して、「バックホールリンク」と称される。

参照する図では、様々な基地局が、Ｓ１インタフェースを介して、モバイルネットワーク事業者の（ＭＮＯの）コアネットワーク（ＣＮ）と接続されている。ＣＮは、この図において、１つの主エンティティとして単純化して示されている。主エンティティは、基地局のＳ１インタフェースの単一のエンドポイントであり、一方で、完全なＣＮは、複数の接続されたエンティティ（制御プレーントラフィックの処理を担うモビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ）、ユーザプレーントラフィックの処理を担うサービングゲートウェイ（Ｓ－ＧＷ）など）から成る。Ｘ２インタフェースは、互いに論理的に様々な基地局と接続している。いくつかのデプロイにおいて、Ｘ２接続は、ＣＮを通じて物理的にルーティングされ得る。

Ｓ１接続（ピギーバックＸ２接続の有無を問わず）は、（例えば、ＭＮＯのコアネットワークと基地局サイトとの間の光ファイバを用いた）有線接続として実現されることが多い。上記有線接続は、ＭＮＯにとってかなり高価であり、柔軟性に欠ける。しかしながら、このシナリオに応じて、デプロイが存在するのは、そのようなＳ１接続および／またはＸ２接続が、ＵＥにサービスを提供するアンテナとは別個のアンテナシステムを用いた（例えば、見通し線が普及している２つの基地局タワー間の）無線高指向性見通し線接続として実現される場所である。ほとんどの場合、このタイプの接続に用いられるアンテナシステムは、基地局サイト（またはリレーノードサイト）が設定されている場合に人員により手動で調節される静的放物面反射器（すなわち、ディッシュ）である。この解決手段は、いくつかのシナリオではより高価であり得るが、依然として柔軟性に欠ける。

３ＧＰＰ Ｒｅｌ－１０は、（「ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ」の一部として）リレーノード、ＲＮという概念を導入している。３ＧＰＰにより定義されるリレーノードは、拡張されたカバレッジおよび容量をセル端またはホットスポットエリアに提供し得る低電力基地局である。リレーノードは、無線インタフェース、（ＬＴＥ Ｕｕエアインタフェースの修正版である）ＬＴＥ Ｕｎを介して、ドナーｅＮＢ（ＤｅＮＢ）によりサービスを提供される。故に、ドナーセル内では、ＤｅＮＢにより直接サービスを提供されるＵＥと、リレーノードとの間で、無線リソースが共有される。この種類のリレーノードは、ＤｅＮＢのカバレッジエリア内に配置されていなければならない。なぜなら、ＤｅＮＢのカバレッジの外部に存在するリレーノードは、ＤｅＮＢに接続できないことがあるので、バックホールリンクを有しないであろうからである。

タイプ１ＬＴＥリレーノードは、それらのセルを、それらの独自の同期信号および基準シンボルの伝送を含むそれらの独自のセル識別情報を用いて制御する。タイプ１リレーは、ＵＥへのｅＮＢであるかのように現れる。これにより、後方互換性が保証される。リレーノードがタイプ１のものである場合、同時にＵｕ上で受信およびＵｕ上伝送（またはその逆）する時に、リレーノードに干渉が生じるハイリスクがある。これは、ＵｕとＵｎとの間の時分割、または、トランスミッタおよびレシーバの位置を異ならせることを通じて、回避され得る。このカテゴリ内には、さらに２つのサブタイプがある。

タイプ１．ａ：これらのＬＴＥリレーノードが、基本タイプ１リレーノードと同じ特性を有する帯域外ＲＮであるが、同時に伝送および受信し得る、すなわち、全二重である。

タイプ１．ｂ：この形態のＬＴＥリレーノードが帯域内形態である。当該ＬＴＥリレーノードは、ＢＳ－ＲＮリンクおよびＲＮ－ＵＥリンクに用いられるアンテナ間で十分に分離されている。この分離は、アンテナの間隔および指向性ならびに専用デジタル信号処理技術により実現され得るが、これを行うとコスト上の影響がある。これらのＲＮの性能は、フェムトセルの性能と同様であると予測される。

タイプ２ＬＴＥリレーノードは、それらの独自のセル識別情報を有さず、主なセルのようにだけ見える。範囲内のいかなるＵＥも、リレーを当該セル内の主なｅＮＢと区別することは可能ではない。制御情報がｅＮＢから伝送されてよく、ユーザデータがＬＴＥリレーから伝送されてよい。

表１は、３ＧＰＰ ＴＲ ３６．８１４（Ｒｅｌｅａｓｅ ９）において定義される異なるタイプのＬＴＥリレーノードの概要を示す。タイプ１リレーノードとタイプ２リレーノードとの間の主な区別要因は、所与のリレーノードが独自のセル識別情報、同期信号および基準シンボルを広めているかどうかである。

ＲＮ開始手順は、標準的ＵＥアタッチメント手順に基づく２段階プロセスである。第１の段階において、ＲＮは、第２の段階においてリレーとして自らが接続する必要がある全ての情報を取得すべく、標準的ＵＥとしてｅＮＢに接続する。これは、ＤｅＮＢ機能を有しているか否かにかかわらず、任意のｅＮＢに対して行われ得る。主な目的は、最も重要なものとしてＤｅＮＢのリストを含む初期パラメータのリストを取得すべく、Ｏ＆Ｍ（動作およびメンテナンス）センタに接続することである。次に、ＲＮは、次の段階、つまり、ＲＮ動作のためのアタッチメントをデタッチおよびトリガする。この第２のアタッチメントにおいて、ＵＥは、Ｏ＆Ｍにより提供されるＤｅＮＢのうちの１つを選択する。ここではＲＮがリレー動作についてアタッチするので、認証およびセキュリティが繰り返される。特別サブフレームの潜在的な需要および構造がネゴシエートされ、最終的に、Ｏ＆Ｍは、ＲＮ構成を完了し得る。Ｓ１／Ｘ２接続の設定の後に、ＲＮは、動作を開始し得る。３ＧＰＰ Ｒｅｌ－１０ ＲＮは、ｅＮＢと同じ機能を大いにサポートすることになる。しかしながら、ＤｅＮＢは、ＣＮノード（ＭＭＥ）の選択を担うことになる。

次の５Ｇセルラ通信システムでは、アクセスリンクの周波数範囲は、６ＧＨｚよりも下の周波数帯域および６ＧＨｚよりも上の周波数帯域を含むことになる。後者は、そうでなければ限定されるカバレッジエリアを拡張するために、無線信号のビームフォーミングを必要とする。したがって、特定のスポットに向かって、または特定の方向へ無線信号を集中させることを可能にするアンテナシステムが将来の基地局および／またはリレーノード（インフラストラクチャノード）には備え付けられることが想定されている。これらのアンテナシステムは、「フェーズドアレイ」として知られている。通常、無線伝送の集中は、それぞれの無線ビームの幅が低減されることに起因する。向けられるアンテナビームは通常、信号強化の所望の方向でポインティングする強固な主ローブと、はるかに低い強度を有する少なくとも１つのサイドローブとから成る。いくつかのデプロイにおいて、ビームフォーミング技術は、「従来の」６ＧＨｚ未満の周波数帯域で動作する現在のセルラ通信システムにおいても利用される。

この文脈において、インフラストラクチャノードは、基地局、リレーノード、リモートラジオヘッドまたはそれらの任意の組み合わせであってよい。中央ユニット（ＣＵ）と分散型ユニット（ＤＵ）とへ分割された機能ネットワークノードが、次の５Ｇ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の３ＧＰＰに現在記載されているように定義される場合、インフラストラクチャノードは、中央ユニット（ＣＵ）または分散型ユニット（ＤＵ）などの基地局のサブセットによっても表され得る。

ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤでは、ＵＥとの間のデータの転送のためにＲＲＣ接続が確立されており、ＵＥのモビリティは、ネットワークにより制御され、ＵＥにより支援される。これは、ＵＥにより回収され、ＵＥから受信される測定値に基づいて、インフラストラクチャ側が１つの基地局（ｅＮＢ）から別の基地局へのハンドオーバをトリガし得ることを意味する。

ＲＲＣ＿ＩＤＬＥでは、モビリティは、ＵＥのみの制御下にある。これは、ＵＥにより回収される測定値に基づいて、ＵＥがキャンプオンするのにより適した無線セルが周囲に存在するかどうかをＵＥ自体が継続的にチェックすることを意味する。ＲＲＣ＿ＩＤＬＥにあるＵＥは、自らの追跡エリアの変化について、（ページングの場合における到達可能性を保証すべく）インフラストラクチャに時々通知する必要がある。

ＬＴＥにおけるＵＥの状態と、状態の遷移とについての詳細（ＲＡＴ間の態様を含む）は、３ＧＰＰ ＴＳ ３６．３３１のセクション４．２において見つけられ得る。

ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ動作モードにあるＵＥは、それ自体および代替的な基地局にとっての現在のリンク品質について基地局が常に通知されることを保証するために、無線リソース管理（ＲＲＭ）測定および報告基準で構成される。ＲＲＭは、例えば、伝送電力、ハンドオーバ基準、変調およびコーディングスキーム、エラーコーディング等の（主に物理層）パラメータを制御するためのストラテジおよびアルゴリズムに関与する。その目的は、限定された無線周波数スペクトルリソースと無線ネットワークインフラストラクチャとを可能な限り効果的に利用することである。測定報告は、連続的なプロセスであってもよく、イベントトリガであってもよい。

ドライブテストの最小化（ＭＤＴ）は、３ＧＰＰ Ｒｅｌ－１０に導入されている機能であり、従来のドライブテストに関連する動作上の出費、ＯＰＥＸを低減しつつネットワーク性能を評価すべく、オペレータがユーザの機器を利用して無線測定値および関連位置情報を収集することを可能にする。ＭＤＴにより、ネットワークは、ｅＮｏｄｅＢとＵＥとの間で進行中の接続のメンテナンスに関連しない測定値を（ＲＲＭの範囲内で）構成するように有効化される。代わりに、ＭＤＴでは、測定値回収と、オペレータによるロングタームネットワーク管理に適した関連報告とのためにＵＥを構成する。３ＧＰＰ Ｒｅｌ－１０におけるＭＤＴの焦点は、カバレッジの最適化にあった。しかしながら、現在の無線パケットデータネットワークがますます複雑になっていることで、性能が、多くの異なる要因に影響を受け、単純な無線測定によっては容易に推定できなくなっている。したがって、３ＧＰＰ Ｒｅｌ－１１では、ＭＤＴは、ＭＤＴの焦点にサービス品質（ＱｏＳ）の検証を追加することによりネットワーク性能についてのより完全な視点を提供すべく拡張された。

モバイルネットワーク事業者、ＭＮＯは、インフラストラクチャノード（例えば、基地局、リレーノード、リモートラジオヘッド）が、デプロイされた無線アクセス技術（ＲＡＴ）の要求をサポートするのに適したバックホール接続および／またはフロントホール接続を介して対応するピアエンティティ（例えば、コアネットワーク、他の基地局、他のリレーノード）に接続されることを保証する必要がある。ほとんどの場合、インフラストラクチャノードは、ケーブルを介してＭＮＯのインフラストラクチャへ統合される。（音声通話に焦点が当たっていた）過去数年間は、ＤＳＬ接続が場合により十分だったが、（マルチメディアコンテンツに焦点が当たり、高データレートへの需要が高まり続けている）最近は、関与しているインフラストラクチャノード間で高データレートを申し分なく保証するために、光ファイバが主にデプロイされている。しかしながら、有線バックホール／フロントホールリンクは、高価であり、柔軟性に欠ける。

無線バックホール／フロントホールリンクが最新技術に従ってデプロイされる場合、アクセスリンクおよびバックホール／フロントホールリンクは、異なる周波数帯域で動作し、別個のアンテナシステムを必要とする。無線バックホール／フロントホールリンク用のアンテナシステムは通常、当該サイトが設定されている場合に手動で調節される静的放物面反射器（すなわち、ディッシュ）を用いた高指向性見通し線接続である。いくつかのシナリオにおいて、最新技術による無線解決手段は、ケーブルを用いるよりも高価にはなり得ないが、依然として非常に柔軟性に欠ける。

大型のスポーツイベントまたはエンターテイメントイベントがより良いネットワークカバレッジまたはより多くの容量を必要とする場合、ＭＮＯは、それぞれの場所で一時的に（すなわち、必要に応じて）追加のモバイル基地局を設定することを選択し得る。これらのモバイル基地局には、場合により、トレイラ上に設置されて対象の位置へと保持されることが多いそれらの独自の（例えば、ディーゼルエンジンの形態の）電源が備え付けられる。それらは、静的放物面反射器（いわゆる、「ディッシュ」）を介して、ＭＮＯのインフラストラクチャに接続され得る。そのようなディッシュを手動で調節することは、人員によってのみ実行され得るので、非常に時間がかかる作業であり、労働に関してコストがかかる。無線バックホール／フロントホールリンクの設定／メンテナンスの自動化は、現在のところ知られていない。

ＲＮとそのサービングＤｅＮＢとの間の接続が３ＧＰＰ ＬＴＥに従って関連している限り、ＲＮがＤｅＮＢのカバレッジエリアの外部に配置され得ないという制限が存在する。結局、ＲＮは、ＤｅＮＢのダウンリンク信号の受信およびアップリンクにおけるリンク確立の要求が可能でなければならない。ＤｅＮＢはビームフォーミング技術を用い得るが、ＲＮは、指向性アンテナ特性で構成され得ない。現在の３ＧＰＰ ＬＴＥシナリオでは、ＲＮは常に、全方向性レシーバとして構成される。そうでなければ、ＤｅＮＢのダウンリンク信号を受信し、その後にＤｅＮＢに接続することが可能とはならないであろう。我々が提案する方法により、この範囲の制限が減る。

米国特許第２０１４／００９２８８５ Ａ１号および米国特許第２０１４／０３０１２７０ Ａ１の両方は、インフラストラクチャ機器が支援式近接ディスカバリ情報を提供するＵＥ－ＵＥ（すなわち、Ｄ２Ｄ）通信を設定するための技術について説明している。

本発明は、無線通信システム内の２つのインフラストラクチャノード間の無線通信リンクを確立する方法であって、ユーザ機器、ＵＥデバイスにおいて、第１のノードにより伝送されるリンク確立要求メッセージを受信する段階と、上記第１のノードの位置に関連する情報を取得する段階と、メッセージを第２のノードへ伝送して上記第１のノードの上記位置を上記第２のノードに通知することで、上記第１のノードと上記第２のノードとの間の上記リンクの確立を支援する段階とを備える、方法を提供する。

本発明は、無線通信システム内の２つのインフラストラクチャノード間の無線通信リンクを確立する方法であって、第１のノードがリンク確立要求メッセージをユーザ機器、ＵＥデバイスへ伝送する段階と、上記第１のノードの上記位置についての位置情報を第２のノードに提供する上記ＵＥデバイスからメッセージを上記第２のノードにおいて受信する段階であって、上記位置情報は、上記ＵＥデバイスに対する上記第１のノードの位置に関連し、上記位置情報は、上記ＵＥデバイスにより決定済みである、段階と、上記位置情報を用いて、上記第１のノードと上記第２のノードとの間の上記リンクの確立を支援する段階とを備える、方法をさらに提供する。

従来技術の欠陥は、ＵＥを利用して、２つのインフラストラクチャノード間の指向性無線リンクの接続設定手順を支援することにより緩和される。

無線バックホールリンクまたは無線フロントホールリンクを欠いているインフラストラクチャノードは、例えば、それらのシステム情報ブロードキャスト（ＳＩＢ）の一部として、それらのダウンリンク信号内の「ヘルプ要求」をそれらのそれぞれのアクセスリンク上で広め得る。

ＵＥは、それらのサービングインフラストラクチャノードにより、他の（例えば、隣接する）インフラストラクチャノードからの「ヘルプ要求」を検出／測定するように構成され得る。

サービングインフラストラクチャノードは、この動作について適切なＵＥ、例えば、サービングインフラストラクチャノードおよびヘルプシークインフラストラクチャノードの両方のセル端に存在するＵＥを選択するように有効化される。この選択は、測定されたダウンリンク信号の経路損失比較に（少なくとも部分的に）基づき得る。

例えば、ＵＥの無線機能またはＵＥの現在の速度／位置／処理ロードに基づく他の選択基準も可能である。静止している（かまたはゆっくり移動している）ＵＥをサービングインフラストラクチャノードに選択させることは、いくつかのシナリオにおいて有益であり得る。

「ヘルプ要求」が、位置データのセットを取得すべくＵＥがヘルプシークインフラストラクチャノードへ一時的に接続するためのトリガであってもよく、要求またはそれぞれのシステム情報が位置データを直接含んでいてもよい。本発明によれば、位置データは、それぞれのインフラストラクチャノードの厳密な位置を指定する。

当該インフラストラクチャノードが自らの位置を提供しない場合、ＵＥは、信号測定およびそれらの幾何学的計算を実行して到来角（ＡｏＡ）および／または距離情報を導出するように構成され得る。

ヘルプシークインフラストラクチャノードから受信されるか、またはＵＥ内で決定される測位情報は、ＵＥの構成に従って、サービングインフラストラクチャノードへ報告される。

サービングインフラストラクチャノードは、この少なくとも１つのＵＥから受信した位置情報および／またはＡｏＡおよび／または距離情報を用いて、「ヘルプ要求」を広めた他のインフラストラクチャノードへの指向性無線バックホールリンクまたはフロントホールリンクを設定する。サービングインフラストラクチャノードは、自らのアンテナ制御設定を適宜調節する。

ヘルプシークインフラストラクチャノードは、例えば、そのノードからの位置データの受信のためにこのＵＥにより行われる接続中に、このＵＥを介してサービングインフラストラクチャノードの位置を受信し得る。

ＵＥを介した２つのインフラストラクチャノード間の測位情報の配信は、ＵＥにとって透明であってよい。すなわち、当該情報は、解釈または変更なく、ＵＥによりリレーされてよく、また、当該情報は、透明コンテナとして暗号化および配信されてよい。

この文脈において、インフラストラクチャノードは、２つの基地局、２つのリレーノード、２つのリモートラジオヘッド、またはそれらの組み合わせであってよい。所与のノードについて、中央ユニット（ＣＵ）および分散型ユニット（ＤＵ）へ分割された機能が、次の５Ｇ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の３ＧＰＰに現在記載されているように定義される場合、インフラストラクチャノードは、中央ユニット（ＣＵ）または分散型ユニット（ＤＵ）などの基地局のサブセットによっても表され得る。

本発明は、トランスポートネットワークを比例的に高密度化する必要なく５Ｇ無線セルの高密度かつ柔軟なデプロイを可能にする。

本発明の一実施形態において、上記インフラストラクチャノードは、基地局により表される。本発明の別の実施形態において、一方のネットワークノードは基地局であり、他方のネットワークノードはリレーノードまたはリモートラジオヘッドである。

本発明は、セルラ通信システムのコアネットワークへの接続を欠いているインフラストラクチャノードを接続することを目的としたバックホール／フロントホールリンクの初期設定の方法を説明する。

５Ｇによるセルラ通信システム用の複数のビームの同時生成をサポートすることが可能である伝送および受信ポイント（ＴＲＰ）のデプロイが期待されていることに起因して、統合されたアクセスおよびバックホールリンクを開発およびデプロイする機会がある。これによって、ＵＥへのアクセスを提供するために定義される制御およびデータチャネル／手順の多くを構築することにより、高密度ネットワークトポロジのより簡単なデプロイと、より統合された方式での５Ｇセルの自己バックホールとが可能になり得る。

ＴＲＰは、通常はインフラストラクチャノードに関連しており、また、特定のスポットに向けて、または特定の方向へ無線信号を柔軟な方式で集中させることを可能にするアンテナシステム（例えば、フェーズドアレイ）により実現され得る。

本発明により、サービング基地局の全方向性カバレッジエリアの外部の自己編成インフラストラクチャノードのデプロイが可能になる。したがって、これにより、小さいインフラストラクチャノードのリーチが拡張され、オペレータネットワークのカバレッジが拡張されて、デプロイコストが下がる。
ここで、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を例としてのみ説明する。
バックホールリンクの確立を要求する基地局の図を示す。 フロントホールリンクの確立を要求するリモートラジオヘッドの図を示す。 リンクの確立における段階を示すメッセージフローチャートである。 ＵＥにより実行される到来角測定値を示す概略図である。 図４において測定された角度を示す。 ３ＧＰＰ ＴＳ ３８．３００による５Ｇ通信システムの時間－周波数リソース格子に位置する異なる帯域幅部分（ＢＷＰ）を示す。

図１は、第１の基地局Ａに接続されたＵＥが、基地局Ａと基地局Ｂとの間のバックホールリンクを確立するためのリンク確立要求ＬＥＲを第２の基地局Ｂから受信する例示的なネットワーク構成を示す。

図２は、第１の基地局Ａに接続されたＵＥが、ＲＲＨのベースバンドユニットとして機能する基地局ＡとＲＲＨとの間のフロントホールリンクを確立するためのリンク確立要求ＬＥＲをリモートラジオヘッドＴＲＰ Ｒから受信する例示的なネットワーク構成を示す。

サービングインフラストラクチャノード（基地局Ａなど）は、指向性無線バックホールリンクまたは指向性無線フロントホールリンクを設定するために支援を必要としている他のインフラストラクチャノードから受信したリンク確立要求（ＬＥＲ）を検出および報告するように、測定値を用いたＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ動作モードにあるＵＥを構成し得る。ＬＥＲは、例えば、そのシステム情報ブロードキャスト（ＳＩＢ）の一部として、他のインフラストラクチャノードから受信され得る。２つの事例が検討され得る。
Ｉ．ヘルプシークインフラストラクチャノードが自らの位置を認識していない。

この事例では、以下で詳細に記載されるように、ヘルプシークインフラストラクチャノードにより伝送されるＬＥＲは、ヘルプ要求のみを含み、ＬＥＲを受信したＵＥは、当該ノードからの信号の測定と、推定到来角を導出するためのいくつかの幾何学的演算とを実行することが必要とされる。

関与対象のインフラストラクチャノード間に所望のバックホール／フロントホールリンクを設定するプロセスに１つだけよりも多くのＵＥを関与させることは概して、有用であり得る。したがって、サービングインフラストラクチャノード（図１および図２における基地局Ａ）は、複数のＵＥを適宜構成し、次に、異なるＵＥから受信した結果を組み合わせることを選択することにより、位置推定の精度を向上させ得る。

さらに、ＵＥの選択を特定の選択基準（ＵＥの状態、ＵＥの速度、ＵＥの位置、ＵＥの機能等など）に基づかせることは有益であると思われる。例えば、サービングインフラストラクチャノード（図１および図２における基地局Ａ）は、当該方法のためにセル端に存在しているＵＥを特に選択し得る。適切なセル端ＵＥを選択するために、経路損失測定値またはそれらの比較結果が、サービングセル内で用いられ得る。
ＩＩ．ヘルプシークインフラストラクチャノードが自らの位置を認識している。

ヘルプシークインフラストラクチャノードにより伝送されるＬＥＲは、ヘルプ要求と共に位置データを含み得る（図３におけるメッセージの基本フローを参照のこと）。位置データは、ＵＥにとって透明（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）であってよい。すなわち、例えば、暗号化といった、ＵＥにより読み取られ得る形式でなくてよい。

あるいは、第１の段階においてＳＩＢを介してヘルプシークインフラストラクチャノードから受信されるＬＥＲは、位置データなど、ＬＥＲに関連するさらなるコンテンツが第２の段階において専用シグナリングを介して伝送され得るように、このノードのアクセスリンク上での「ＲＲＣ接続設定」の試行をトリガするために用いられる（図３における「オプションの」破線ボックスを参照のこと）。所望の情報をヘルプシークインフラストラクチャノードからＵＥへ伝達するための適切なＲＲＣメッセージは、例えば、「ＲＲＣ接続設定」メッセージもしくは「ＲＲＣ接続拒否」メッセージ（場合によっては、拒否と共に「設定されるべきバックホールリンクの待機」を生じる）、「ＲＲＣ ＤＬ情報転送」メッセージ、または当該規格においてまだ定義されていない新しい種類のＲＲＣメッセージである。ＲＲＣ層におけるこれらの情報の交換が、我々の好ましい実施形態である。しかしながら、他のプロトコル層および／またはメッセージも用いられ得る。

確立された接続は、ＵＥがサービングインフラストラクチャノードの位置データをヘルプシークインフラストラクチャノードに提供するためにも用いられ得る。当該情報は、例えば、ＵＥに第１位のヘルプ信号へ反応させた構成などの構成と共に、サービングインフラストラクチャノードから受信済みであってよい。位置情報は、図３においてオプションとして示されている。

代替例の両方において、インフラストラクチャノードのいずれかまたは両方の位置データは（部分的に、または全体的に）、ＵＥのために透明コンテナの形式で保護および／または暗号化および／または提出される完全性であってよい。この文脈における透明は、ＵＥが透明コンテナのコンテンツを理解／処理する必要がないことを意味する。位置データは、変更されずに、それぞれの受信側インフラストラクチャノードへ渡される。

図３は、本発明による方法の例示的なメッセージフローを示す。第１のインフラストラクチャノードは、図１および図２の基地局Ａに対応する。ＵＥは、少なくとも図３に示される「構成」動作および「報告」動作中、第１のインフラストラクチャノードに接続されている。第２のインフラストラクチャノードは、図１の基地局Ｂ、リレーノードまたは図２のＲＲＨに対応し得る。

第１の段階において、第１のインフラストラクチャノードは、１または複数の適切なＵＥを決定する。第２の段階において、第１のインフラストラクチャノードは、選択されたＵＥを構成する。この構成は、標準的ＲＲＭ測定構成の一部および／またはＭＤＴの一部であってよい。当該構成は、第２のインフラストラクチャノードへのＵＥによる配信を目的とした第１のインフラストラクチャノードの位置情報の提供を含み得る。当該構成は、例えば、リンクパラメータ、周波数情報、帯域幅部分（ＢＷＰ）情報（５Ｇシステムについて定義される。図６を参照のこと）および現在のロード情報など、第１のインフラストラクチャノードへのリンクの確立のために第２のインフラストラクチャノードにより用いられる追加の情報の提供も含み得る。当該構成は、場合によっては第２のインフラストラクチャノードにサービスを提供し得るさらなる隣接インフラストラクチャノードの位置および他の情報の提供も含み得る。第２のインフラストラクチャノードへの配信を目的としてＵＥに提供される位置および他の情報は、ＵＥに対して透明であってよい。

ＬＥＲを報告するように構成された全てのＵＥは（隣接するセルから受信した場合）、それらの測定報告を適宜強化する。第２のインフラストラクチャノードが自らの位置を認識していない場合、ＬＥＲは、ＵＥが第２のインフラストラクチャノードからのＬＥＲまたは他の信号に関する測定値を用いるための、かつ、第１のインフラストラクチャノードへ送信される到来角（ＡｏＡ）および／または距離情報の導出を目的とした幾何学的演算を実行するためのインジケーションとして機能する。したがって、これらの動作の結果は、標準的ＲＲＭ測定報告の一部および／またはＭＤＴ報告メカニズムの一部であってよい。

第２のインフラストラクチャノードが自らの位置について認識している場合、ＬＥＲ自体が位置データの所望のセットを含んでもよく、後続のプロセスにおいて第２のインフラストラクチャノードから所望の位置データを取得するようＵＥがＬＥＲによりトリガされてもよい。これにより、ＵＥは、ランダムアクセス手順を経て、第２のインフラストラクチャノードへの（一時的な）接続を設定する必要があり得る。次に、第１のインフラストラクチャノードの位置および他の情報の潜在的に構成されるセットが、ＵＥにより第２のインフラストラクチャノードへ伝送され得る。第２のインフラストラクチャノードの位置データおよび場合によっては他のデータのセットは、（例えば、第２のインフラストラクチャノードへの接続が終了された後に）第２のインフラストラクチャノードからＵＥへ伝送され、そこから第１のインフラストラクチャノードへ伝送され得る。この情報の交換は、（例えば、第２のインフラストラクチャノードが基地局またはリレーノードである場合）アクセスリンクのプロトコルスタックのＲＲＣ層において起き得る。あるいは、異なるプロトコルまたは軽量ＲＲＣプロトコルが、第２のインフラストラクチャノードおよびＵＥにおいて用いられる。例えば、第２のインフラストラクチャノードがＲＲＨである場合、当該ノードは、実装されたそれぞれのエアインタフェースのＲＲＣ機能を有しない。なぜなら、ＲＲＣプロトコルは、ＲＲＨを制御する基地局内にのみ存在するであろうからである。したがって、ＲＲＨは、ＲＲＨの従来の機能に加えて本発明を実現するために、ＲＲＨとＲＲＨを制御する基地局との間で交換されるメッセージのセットをサポートする必要があるであろう。

あるいは、ＬＥＲ（位置データのセットを部分的にまたは全体的に含む）は、（例えば、セルラ通信システムのシステム情報ブロードキャスト（ＳＩＢ）シグナリングの一部としての）ブロードキャストシグナリングを介して、または専用シグナリングを介して、第２のインフラストラクチャノードから受信される。

一実施形態において、隣接するセルから受信されるＬＥＲの検出は、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ動作モードにあるＵＥが測定報告（第２のインフラストラクチャノードに関する位置データのセットを含む）を自らのサービングセルへ迅速に伝送するためのトリガポイントとして機能し得る。

第２の実施形態において、ＵＥにより受信されるＬＥＲ信号についての情報を含む測定報告の受信は、第１のインフラストラクチャノードへの接続をリリースし、第２のインフラストラクチャに接続し、第２のインフラストラクチャノードの位置および／または他の情報を取得し、第１のインフラストラクチャノードの位置および／または他の情報を任意で提供し、第１のインフラストラクチャノードへのその接続および再接続をリリースして、取得した位置および／または他の情報を提供するよう第１のインフラストラクチャノードがＵＥ（必ずしも同じＵＥではない）に命令するためのトリガとして機能し得る。

別の実施形態において、隣接するセルから受信されるＬＥＲの検出は、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥ動作モードにあるＵＥが第１のインフラストラクチャノードへの接続設定を迅速に要求して測定報告の伝送を可能にするためのトリガポイントとして機能し得る。

さらに別の実施形態において、隣接するセルから受信されるＬＥＲの検出は、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥ動作モードにあるＵＥが第２のインフラストラクチャノードへの接続設定を迅速に要求して少なくとも第１のインフラストラクチャノードの格納済みの位置データの提出を可能にし、および／または第２のインフラストラクチャノードから位置データを取得し、続いて、測定報告の伝送を目的として第１のインフラストラクチャノードへの接続および接続設定をリリースするためのトリガポイントとして機能し得る。

上記と同様の実施形態において、第１のインフラストラクチャノードに接続されつつ第２のインフラストラクチャノードに接続する能力を有するＵＥは、第１のインフラストラクチャノードへの接続をリリースすることなく上記のような実施形態を実行するように構成され得る。

本発明の別の態様において、ＬＥＲ信号をブロードキャストする第２のインフラストラクチャノードは、自らの物理伝送信号における、例えば、自らの同期信号、自らのセルＩＤまたは同様のものにおける、当該ノードにバックホール接続がなく、したがって標準ＵＥ用の潜在的なサービングノードがないことを示す予め定義された信号を提供する。これは、この種類のインフラストラクチャノードによってのみ用いられる専用同期信号により実現され得る。その目的は、インフラストラクチャリンク設定を支援するように構成されていない標準ＵＥがそれぞれのセルをセル（再）選択または標準的な隣接セル測定の候補として選択するのを防止することである。

このセクションでは、第２のインフラストラクチャノードが自らの位置についてのいかなる情報も伝送しない事例を扱う。ここで、ＬＥＲは、第１のインフラストラクチャノードへ送信される到来角（ＡｏＡ）および／または距離情報の導出を目的とした動作をＵＥが実行するためのインジケーションとしてのみ機能する。

第１のインフラストラクチャノードがその独自の位置およびＵＥの位置についての情報を有する場合、第１のインフラストラクチャノードへ報告されるＵＥによる厳密なＡｏＡおよび距離の測定は、第２のインフラストラクチャノードの位置を厳密に決定するのに十分であろう。ＵＥによる測定が厳密ではなく、重大な測定エラーを有し得る場合、同じ測定が、複数のＵＥにより構成および実行され得る。異なるＵＥの受信された測定値を平均することにより、位置推定の精度が上がるであろう。

しかしながら、ＵＥの位置が第１のインフラストラクチャノードにより広く知られていない場合、以下の測定および計算は、第２のインフラストラクチャノードの位置の良好な推定値をもたらし得る。ハンドヘルドＵＥデバイスを排除する必要はないものと思われるが、以下の詳細な例において、ＵＥは、フェーズドアンテナアレイが備え付けられた車両（例えば、車）により表される。図４は構成の概略図を示し、図５は同じシナリオの上部からの簡略図を示す。車両は、車両ロール軸に沿った方向ｘに移動してもよく、移動しなくてもよい。

車両のロール軸は、以下で説明する角度考慮事項の全てについてシステムのレジャー（またはベースライン）として機能するよう任意で選択されている。任意の他の定義によっても、本発明の範囲内のＡｏＡ情報の導出が可能であろう。ここで説明する我々の考慮事項が地球の表面に投影された２次元プレーン、故に図５における上面図に関連していることに、注目すべきこととして言及する。高さの態様（３次元計算結果）については、簡潔さを目的として詳細には説明しない。

ＵＥは、両方のインフラストラクチャノードからダウンリンク信号を受信し、自らのアンテナアレイを用いて、受信した信号を、両方のノードの信号のそれぞれの到来角（ＡｏＡ）について解析する。図５において、測定された角度は、αおよびγ（または１８０°－γ）であろう。差角βは、容易に計算され得る。距離について、ＵＥは、既知（固定）の電力を有する信号の信号強度測定値、例えば、ＲＳＲＰを用い得る。当該測定値により、ＵＥからノードＬ_１およびノードＬ_２までの距離の推定値がそれぞれ提供される。特に、ＲＳＲＰ測定値の比較により、第１のインフラストラクチャノードから見た第２のインフラストラクチャノードの方向の良好な推定を角度測定値と共に可能にする距離比が提供される。既知の三角計算に従って、以下の式を導出し得る。

上記式は、差角βと、２つのそれぞれの受信信号の比により推定される２つの受信されたリンクの比ｒとを用いてインフラストラクチャノード１からノード２へのビームの方向が計算され得ることを明確に示している。

この推定が、当該推定に関与するには十分なエリア内であるが著しく異なる位置に存在する複数のＵＥにより繰り返された場合、その結果は、第１のインフラストラクチャノードが自らのアンテナアレイを調節して自らの伝送ビームおよび受信ビームを第２のインフラストラクチャノードへ向けるのに非常に適切な方向推定値になる。

この推定または測定値は、両方のインフラストラクチャノードがそれらの無線ビームを互いに向け得るように、第２のインフラストラクチャノードへの測定報告としても提供され得る。一実施形態において、この報告は、ＵＥと第２のインフラストラクチャノードとの間の接続設定手順の一部であり得る。すなわち、以上で説明した推定演算は、ＬＥＲインジケーションの受信時（すなわち、ＬＥＲインジケーションによりトリガされた時）であるが、ＵＥが第２のインフラストラクチャノードへの接続（または第１のインフラストラクチャノードへの報告）を開始する前に、実行されるであろう。

本発明の追加の態様は、第２のインフラストラクチャノードに関する情報（例えば、第２のインフラストラクチャノードに関する位置データのセット）を位置および場合によっては他の情報との組み合わせで第１のインフラストラクチャノードからＣＮ接続を介してさらなる隣接インフラストラクチャノードへ伝送することである。これにより、複数のインフラストラクチャノードが第２のインフラストラクチャノードのサービングノードとして潜在的に動作することが可能になり、説明した手順が全ての潜在的なサービングノードに必要となることが防止される。その目的で、第１のインフラストラクチャノードは、ＬＥＲ信号と、第２のインフラストラクチャノードに関する位置データのセットとについて、自らの隣接者または関連エリア内に存在する者のサブセットに通知する。

以上で言及した第２のインフラストラクチャノードからのＬＥＲインジケーションと、第１のノードへの、また、任意で第２のノードへのＵＥによる位置データの提供とにより、これらのノードは、位置情報または少なくとも方向情報を互いに有する。

再びであるが、第２のヘルプシークインフラストラクチャノードが前者の手順中にＵＥに接続されているか否かに応じて、２つの事例を区別する必要がある。

ＵＥとそのサービングインフラストラクチャノードとの間でのみ位置推定が行われていた場合、第２のインフラストラクチャノードは、実際に支援しているＵＥを認識していない。結果として、第１のインフラストラクチャノードのみ、または加えて通知された自らの隣接ノードのいずれかが、受信した情報に反応し得る。

第１のインフラストラクチャノード（または自らの通知された隣接者のいずれか）は、そのノードにより伝送されるあらゆる情報の受信が可能になるよう、自らの受信アンテナビームを第２のインフラストラクチャノードの推定位置に向ける。また、伝送アンテナビームは、第２のインフラストラクチャノードが第１のノード（またはその隣接者）を検出することが可能にすべく、最初にセルブロードキャスト信号、すなわち同期信号およびシステム情報ブロードキャストの伝送のために、同じ方向へ向けられる。

また、第１のインフラストラクチャノードは、第２のインフラストラクチャノードに向けられた無線ビームを用いて第２のインフラストラクチャノードにおいてランダムアクセス試行を実行することにより、リンク確立を開始し得る。これにより、第１のインフラストラクチャノードは、初期リンク確立のためにＵＥとして動作することが必要になる。

第２のインフラストラクチャノードが位置推定手順に関与し、第１のインフラストラクチャノードの位置についての知識を獲得した場合、第２のインフラストラクチャノードは、第１のインフラストラクチャノードを検出すべく、第１のインフラストラクチャノードからランダムアクセス試行を受信すべく、第１のインフラストラクチャノードから受信したランダムアクセス試行に応答すべく、または第２のインフラストラクチャノードから第１のインフラストラクチャノードへのランダムアクセス試行を開始すべく、自らの無線ビームを第１のインフラストラクチャノードに向けることを選択し得る。後者は、好ましい実施形態である。なぜなら、第２のインフラストラクチャノードは、どのようにでもＵＥとして動作し得るからである。両方のインフラストラクチャノード間でリンクが確立された時点から、関与している２つのインフラストラクチャノード間の無線ビームを先鋭化してリンク品質を上げるために、よく知られた開ループメカニズムまたは閉ループメカニズムが用いられる。しかしながら、２つのインフラストラクチャノード間のＵＥのヘルプなくしては、リンクの確立は、可能になっていないであろう。

一実施形態において、本発明の教示による２つのインフラストラクチャノード間のリンク確立手順の準備におけるデータ交換は、フロントホールまたはバックホールリンクによる排他的な使用のために無線通信システムの無線リソースグリッド内に確保され得る別個の帯域幅部分（ＢＷＰ）に関連する情報の使用を含み得る。例えば、上記の別個のＢＷＰは、図６に示されるように、５Ｇ無線通信システムの時間－周波数リソース格子の一部分であってよく、いくつかのシナリオでは、アクセスリンクに用いられる帯域幅部分以外のヌメロジーを有してよい。

本発明において、ユーザ機器、ＵＥデバイスは、無線通信システム内の２つのインフラストラクチャノード間の方向指向無線リンクの接続設定手順を支援するための例示的なデバイスとして言及されていることが多い。この用語の選択は、モバイル端末、携帯電話または同様のハンドヘルドデバイスに対する一般的な制限となるようには意図されていない。代わりに、本明細書において用いられる「ユーザ機器、ＵＥデバイス」という用語は、むしろ、説明した手順の実行において２つまたはそれよりも多くのインフラストラクチャノードを支援し得る任意の中間デバイスについての用語として理解されるものとする。例えば、本発明の様々な実施形態において、ＵＥデバイスは、バッテリで動作するモバイルデバイスもしくは静止デバイスであってもよく、電力グリッドに接続されるか、ユーザにより制御されるか、もしくはネットワークオペレータの制御下にあってもよく、典型的な携帯電話、またはいくつかの種類のＩｏＴデバイスもしくはＩｏＴ車両に埋め込まれたセルラモデムであってもよい。ＵＥデバイスは、多数の有線インタフェースおよび／または無線インタフェースをサポートする第３のインフラストラクチャノード（例えば、モバイルネットワーク事業者のドメインに存在する）でさえあり得る。

Claims (17)

1. 無線通信システム内の２つのノード間の無線通信リンクを確立する方法であって、ユーザ機器デバイス（ＵＥデバイス）において、
   第１のインフラストラクチャノードにより伝送されるリンク確立要求メッセージを受信する段階と、
   前記第１のインフラストラクチャノードの位置に関連する情報を取得する段階と、
   メッセージを第２のインフラストラクチャノードへ伝送して前記第１のインフラストラクチャノードの前記位置を前記第２のインフラストラクチャノードに通知することで、前記第１のインフラストラクチャノードと前記第２のインフラストラクチャノードとの間の前記無線通信リンクの確立を支援する段階と
   を備える、方法。
2. 前記ＵＥデバイスは、前記第１のインフラストラクチャノードから位置情報を受信する、請求項１に記載の方法。
3. 前記ＵＥデバイスは、前記リンク確立要求メッセージと共に前記位置情報を受信する、請求項２に記載の方法。
4. 前記ＵＥデバイスは、前記ＵＥデバイスと前記第１のインフラストラクチャノードとの間に接続が確立された後に、前記位置情報を受信する、請求項２に記載の方法。
5. 前記位置情報は、前記ＵＥデバイスにより前記第２のインフラストラクチャノードへ転送される、メッセージコンテナ内の情報として受信される、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記ＵＥデバイスは、前記第１のインフラストラクチャノードから受信した信号を解析することにより、前記第１のインフラストラクチャノードの前記位置に関連する前記情報を決定する、請求項１に記載の方法。
7. 前記ＵＥデバイスは、前記第２のインフラストラクチャノードの位置情報を前記第１のインフラストラクチャノードへ伝送する、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 無線通信システム内の２つのインフラストラクチャノード間の無線通信リンクを確立する方法であって、
   第１のインフラストラクチャノードによりリンク確立要求メッセージをユーザ機器デバイス（ＵＥデバイス）へ伝送する段階と、
   第２のインフラストラクチャノードにおいて、前記第２のインフラストラクチャノードに前記第１のインフラストラクチャノードの位置についての位置情報を提供するメッセージを前記ＵＥデバイスから受信する段階であって、前記位置情報は、前記ＵＥデバイスに対する前記第１のインフラストラクチャノードの前記位置に関連し、前記位置情報は、前記ＵＥデバイスにより決定済みである、段階と、
   前記位置情報を用いて、前記第１のインフラストラクチャノードと前記第２のインフラストラクチャノードとの間の前記無線通信リンクの確立を支援する段階と
   を備える、方法。
9. 前記第１のインフラストラクチャノードは、位置情報を前記ＵＥデバイスへ伝送する、請求項８に記載の方法。
10. 前記第１のインフラストラクチャノードは、前記リンク確立要求メッセージと共に前記位置情報を伝送する、請求項９に記載の方法。
11. 前記第１のインフラストラクチャノードは、前記ＵＥデバイスと前記第１のインフラストラクチャノードとの間に接続が確立された後に、前記位置情報を伝送する、請求項９に記載の方法。
12. 前記位置情報は、前記ＵＥデバイスによる前記第２のインフラストラクチャノードへの転送用の、メッセージコンテナ内の情報として伝送される、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記ＵＥデバイスは、前記第１のインフラストラクチャノードから受信した信号を解析することにより前記第１のインフラストラクチャノードの前記位置を決定するように有効化される、請求項８に記載の方法。
14. 前記第２のインフラストラクチャノードは、複数のＵＥデバイスから位置情報を受信し、前記位置情報から前記第１のインフラストラクチャノードの位置を決定する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１のインフラストラクチャノードは、前記第１のインフラストラクチャノードのダウンリンク伝送において、前記第１のインフラストラクチャノードがオペレータのコアネットワークへの接続を現在欠いているインフラストラクチャノードであるかどうかを示すように有効化される、請求項１または請求項８に記載の方法。
16. 前記第１のインフラストラクチャノードは、前記第１のインフラストラクチャノードが前記オペレータのコアネットワークへの接続を現在欠いているインフラストラクチャノードであるかどうかを物理層信号により示すように有効化される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１のインフラストラクチャノードと前記第２のインフラストラクチャノードとの間の前記無線通信リンクは、時間周波数リソースグリッドの予め定義された帯域幅部分において確立される、請求項１または請求項８に記載の方法。

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