JP7490909B2

JP7490909B2 - 無線装置、無線通信方法、及びプログラム

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Publication number: JP7490909B2
Application number: JP2022538536A
Authority: JP
Inventors: 英二飯盛
Original assignee: Fcnt合同会社; Ｆｃｎｔ合同会社
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2024-05-28
Anticipated expiration: 2040-07-21
Also published as: JPWO2022018834A1; WO2022018834A1

Description

本発明は、無線装置、無線通信方法、及びプログラムに関するものである。

3GPP（Third Generation Partnership Project）において、BWP（BandWidth Part）と呼ばれる技術が規定されている。その関係資料は、3GPP TS38.300 6.10 Bandwidth Adaptationである。BWPを活用する目的の一つとしては、移動通信端末で使用される周波数帯域幅を状況に応じて動的に可変にできることが例示される。このような処理により、低消費電力化が実現できる可能性がある。なお、移動通信端末は、移動機、無線装置、あるいは単に端末とも呼ばれる。

低消費電力化実現のためにBWPを用いる理由は、例えば、非特許文献３に例示されている。例えば、5G（第５世代移動通信システム）通信時の消費電流が従来の4G（第４世代移動通信システム）あるいはLTE(Long Term Evolution)に比べて大きくなる傾向がある。その原因は5G通信時に移動通信端末が使用する周波数帯域がLTE等に比べて広いためと考えられる。つまり、消費電流増加の原因は、通信が発生していない待機時においても、稼働する回路が多いことによる、と考えられている。

3GPP Organizational Partners (ARIB, ATIS, CCSA, ETSI, TSDSI, TTA, TTC), 3GPP TS 38.300 V2.0.0 (2017-12) Technical Specification 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; NR; NR and NG-RAN Overall Description; Stage 2(Release 15) 3GPP Organizational Partners (ARIB, ATIS, CCSA, ETSI, TSDSI, TTA, TTC), 3GPP TR 38.840 V2.0.0 (2019-05) Technical Report 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; NR; Study on UE Power Saving (Release 16) MediaTek,Inc., Bandwidth Part Adaptation 5G NR User Experience & Power Consumption Enhancements White Paper, 2018

上述のように、5G以降の機能を搭載する移動通信端末では、周波数帯域が広くなることに起因して消費電流が従来よりも増加する。そのため5G以降の機能を搭載する移動通信端末においては、通信状態に応じた通信帯域の調整が望ましい。すなわち、5G以降の機能を搭載する移動通信端末では、消費電流を削減しながら高速通信できることが１つの課題となる。

本実施の形態は、無線装置により例示される。本無線装置は、少なくとも１つのメモリと前記メモリに結合する少なくとも１つのプロセッサとを備える。このメモリに記憶された命令列により前記少なくとも１つのプロセッサが、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるアプリケーションプログラムごとに無線通信で使用される帯域を基地局に要求することと、この要求に対して前記基地局が割り当てた帯域の指示を受け取ることと、を実行する。

本無線装置によれば、消費電流を削減しながら高速通信することが可能となる。

図１はBWPの構成を例示する図である。図２はBWPの運用における課題を例示する図である。図３は、通信システムを例示する図である。図４は、移動通信端末のハードウェア及びソフトウェアの構成を例示する図である。図５は、BWP管理部の構成を例示する図である。図６は、BWP管理部の構成１乃至構成４と、アプリケーションとの関係を例示する図である。図７は、BWP管理部のBWP制御処理を例示するフローチャートである。図８は、BWP管理部のBWP制御処理を例示するフローチャートである。図９は、比較例の処理のシーケンスである。図１０は、実施の形態のシステムにおける処理のシーケンスである。図１１は、受信パケット量の変化と、BWP管理部によるBWP帯域の変更を例示する図である。

本実施の形態は、移動通信端末と、この移動通信端末にサービスを提供する基地局と、これらの間の無線通信方法を開示する。移動通信端末は、無線装置とも呼ばれる。本移動通信端末は、実行するアプリケーションプログラムごとのデータ通信量に応じて、通信する帯域幅を動的に変化させるように基地局に要求する。本移動通信端末はこのような処理により、過度な電流消費を抑制する。その結果、本移動通信端末はユーザの利便性を実現しながら高速データ通信と低消費電力化を両立させることを可能にする。

より具体的には、移動通信端末は、少なくとも１つのメモリと前記メモリに結合する少なくとも１つのプロセッサとを備える。このメモリに記憶された命令列により上記少なくとも１つのプロセッサが、この少なくとも１つのプロセッサによって実行されるアプリケーションプログラムごとに無線通信で使用される帯域を基地局に要求する。そして、上記少なくとも１つのプロセッサが、上記要求に対して上記基地局が割り当てた帯域の指示を受け取る。一般的な移動通信システムでは、移動通信端末は、基地局と未接続のアイドル状態から接続状態に移行するときに、帯域を基地局に要求することが想定される。本実施の形態の移動通信端末は、一例としては、移動通信端末で実行されるアプリケーションプログラムごとのデータ通信量に応じて、通信する帯域幅を動的に変化させる。したがって、本実施の形態の移動通信端末は、アイドル状態から接続状態に移行するときに限定されず、帯域を基地局に要求する。以下、図面を参照して、本実施形態の移動通信端末が説明される。

＜BWPの構成例と本実施形態の特徴＞
図１に、BWPの構成を例示する。図１は、ミリ波帯域でのBWPを例示する。現在のBWPでは一つのキャリアコンポーネント（CC）に最大4つのサブセットの帯域が定義される。移動通信端末がどのサブセットの帯域を使用するかについては、基地局から移動通信端末に通知される。また、キャリアアグリゲーションが実施される場合には、CCごとにBWPが定義されている。なお、パケット通信量に応じて移動通信端末の低消費電力化を実施する技術としては、BWPの調整以外に、キャリアアグリゲーションに使うSCC数の増加と削減による方法が例示される。

（比較例の処理と課題）
本実施の形態で例示するBWPの運用により移動通信端末の帯域を動的に設定する通信システムに対する１つの比較例としては、基地局が帯域を決定するシステムが例示される。このようなシステムでは、例えば、基地局が移動通信端末のパケット通信量から適切な帯域を判断し、基地局が移動通信端末に適切と判断される帯域を通知する。

なお、このようなシステムでは、パケット通信量に基づき移動通信端末の低消費電力化を実施する技術として、通信モードからアイドルモードへ遷移する時間のタイマー値による調整方法も利用される。したがって、比較例のように、基地局が移動通信端末に適切と判断される帯域を通知する場合に、基地局が適切な帯域を判断するタイミングが遅れると、移動通信端末における低消費電力化の効果が薄れる場合がある。

図２に、この比較例のBWPの運用における課題が例示される。図２では、基地局でのレシーバ（Rxと称する）のパケット受信量を示す電流値の変化と、当該基地局で使用される帯域の変化が時間の軸（TIME）に対して例示されている。図２では、電流、帯域の変化のグラフの下側に、「課題」の欄が設けられている。図２で、「受信パケットデータ」と記載されている欄に、電流値が一定のパケットが矩形で示されている。ここでは、矩形の数がパケット数を例示している。

図２のように、基地局と移動通信端末とが接続された接続状態（CONNECTED STATE）では、基地局は当該移動通信端末との間でパケットを送受信する。送受信されるパケット量が多い状態では、例えば、４００ＭＨｚの帯域が当該移動通信端末との間で使用される。

図２に例示される比較例の処理では、基地局が送受信されるパケット量の減少を認識すると、帯域変更タイミングＴ１で、基地局は移動通信端末に、帯域を例えば１００ＭＨｚに変更することを通知する。しかしながら、何らかの手順で、基地局が送受信されるパケット量の減少をさらに早期（タイミングＴ１以前）に認識できれば、例えば帯域変更タイミングＴ２で、基地局は移動通信端末に、帯域を１００ＭＨｚに変更することを通知できる。したがって、比較例の処理に対して、改善ＩＭＰ１の文字列が付された矢印の分だけ、基地局はいち早く帯域の変更を通知できる。

次に、比較例の処理では、基地局が送受信されるパケット量の増加を認識すると、帯域変更タイミングＴ３で、基地局は移動通信端末に、帯域を例えば４００ＭＨｚに変更することを通知する。しかしながら、何らかの手順で、基地局が送受信されるパケット量の増加をさらに早期（タイミングＴ３以前）に認識できれば、例えば帯域変更タイミングＴ４で、基地局は移動通信端末に、帯域を４００ＭＨｚに変更することを通知できる。したがって、比較例の処理に対して、改善ＩＭＰ２の文字列が付された矢印の分だけ、基地局はいち早く帯域の変更を通知できる。

以上の検討から、本実施の形態では、基地局が送受信されるパケット量の増加をさらに早期（タイミングＴ１以前、あるいはタイミングＴ３以前）に認識できる仕組みが例示される。

（実施の形態の処理手順）
図３は、本実施の形態における通信システムを例示する。本通信システムは、移動通信端末１と基地局３を有する。図３は、移動通信端末１がBWPの帯域を基地局３に要求する手順を例示する。本実施の形態では、移動通信端末１は、BWP帯域を決定する処理方法を実行し、決定されたBWP帯域を所定の形式で所定の手順にしたがって、基地局３へ通知する。

すなわち、まず、移動通信端末１は、適切なBWP帯域を判断するために、移動通信端末１自身が現在の通信状態を監視する。より具体的には、移動通信端末１は、実際に通信を伴うアプリケーションプログラム（以下、単にアプリケーション）毎にどのような通信をしているかを記録しておき、統計的に処理しておく。移動通信端末１は、BWP管理部１０を有し、このような処理を実行する。このような処理により、移動通信端末１は、アプリケーションが起動された時点で、そのアプリケーションの処理において適切な通信帯域を決める事ができる。ここで、アプリケーションが起動された時点とは、例えば、ユーザによってメニューからアプリケーションが選択された時点である。なお、BWP管理部１０の処理は、例えば、図４に例示するアプリケーションプロセッサ１１がメモリ／ストレージ１２に実行可能に展開されたBWP管理ソフトウェア２０を実行することで提供される。

また、移動通信端末１が基地局３へ提供する情報に関しては、極力高速に制御を行うためにLayer３のようなメッセージベースでの通知ではなく、Layer1（物理層）のようなコマンドベースでの通知が望ましい。そこで、本実施の形態では、移動通信端末１は、BWP要求ありまたはなしを基地局３に通知し、及び、BWP要求ありの場合の適切な帯域をLayer1のコマンドで要求する。Layer1のコマンドは、モデム１７から基地局に送信される。

基地局３は、Layer1のコマンドでBWP帯域の要求を受けると、要求を受けたBWP帯域と現在の基地局３での通信状況等を基に、移動通信端末１に割り当てるBWP帯域を決定する。基地局３での通信状況とは、例えば、基地局３における帯域の空き状況、すなわち、送受信するパケット量等である。そして、基地局３は、アップリンクとダウンリンク（ＵＬ／ＤＬ）のBWP帯域を決定し、Layer1のコマンドで移動通信端末１に通知する。移動通信端末１は、モデム１７からLayer1のコマンドを受信し、BWP帯域の通知を取得する。BWP帯域の通知は移動通信端末１が基地局へ提供した、適切なBWPの帯域の要求に対するBWP補正情報ということができる。移動通信端末１は、適切なBWPの帯域の要求に対するBWP補正情報により、BWPの帯域を設定し、アプリケーションの実行時に基地局３との通信を実行する。なお、BWP管理部１０は、適切なBWPの帯域の要求に対するBWP補正情報を蓄積しておき、次回の適切なBWPの帯域の決定に反映する。

＜移動通信端末の構成＞
図４は、移動通信端末１のハードウェア及びソフトウェアの構成を例示する。移動通信端末１は、ハードウェアとしては、アプリケーションプロセッサ１１、メモリ／ストレージ１２、カメラ１３、ディスプレイ１４、オーディオ１５、テザリング部１６、モデム１７、4G無線部１８、5G無線部１９、バッテリ１Ａを有する。

アプリケーションプロセッサ１１は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）、Microprocessor（ＭＰＵ）とも呼ばれる。アプリケーションプロセッサ１１は、単一のプロセッサに限定される訳ではなく、マルチプロセッサ構成であってもよい。また、単一のソケットで接続される単一のアプリケーションプロセッサ１１がマルチコア構成を有していても良い。移動通信端末１は、アプリケーションプロセッサ１１以外の装置、例えば、Digital Signal Processor(DSP)、Graphics Processing Unit（GPU）、画像処理プロセッサ等を有しても良い。また、移動通信端末１の少なくとも一部の処理は、集積回路（ＩＣ）、その他のデジタル回路によって実行されるものでも良い。

メモリ／ストレージ１２は、アプリケーションプロセッサ１１等が実行するコンピュータプログラム、アプリケーションプロセッサ１１等が処理するデータ等を記憶する。メモリ／ストレージ１２は、Dynamic Random Access Memory（ＤＲＡＭ）、Static Random Access Memory（ＳＲＡＭ）、Read Only Memory（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ等である。メモリ／ストレージ１２は、単にメモリまたはストレージとも呼ばれる。メモリ／ストレージ１２は、コンピュータが読み取り可能な媒体ということもできる。また、アプリケーションプロセッサ１１とメモリ／ストレージ１２とはコンピュータの一例ということができる。

カメラ１３は、例えば、Charge Coupled Device（ＣＣＤ）イメージセンサ、Complementary Metal Oxide Semiconductor（ＣＭＯＳ）イメージセンサ等による画像入力装置である。

ディスプレイ１４は、液晶ディスプレイ、有機Electroluminescence（ＥＬ）パネル等である。なお、ディスプレイ１４は、タッチパネルを重ねて、入力装置として形成してもよい。オーディオ１５は、デジタル信号を音に変換する回路であり、例えば、Digital Analog（ＤＡ）変換器、アンプ等を含む。

テザリング部１６は、パーソナルコンピュータ等を携帯電話網によりネットワークに接続する装置である。テザリング部１６は、WiFi(登録商標)接続、Bluetooth(登録商標)（ＢＴ）接続、及び、Universal Serial Bus（ＵＳＢ）接続が可能である。

モデム１７は、デジタル信号を高周波アナログ信号に変調し、高周波アナログ信号をデジタル信号に復調する回路である。4G無線部１８及び5G無線部１９は、アンテナ配列を通じて、高周波アナログ信号を送信及び受信する回路である。バッテリ１Ａは、二次電池であり、移動通信端末１に電力を供給する。

メモリ／ストレージ１２は、Operating System（ＯＳ）、BWP管理ソフトウェア２０、各種アプリケーションを搭載する。ＯＳは、移動通信端末１上の各種ハードウェアを管理し、アプリケーションプロセッサ１１で実行される各種アプリケーションにハードウェア資源を供給する。アプリケーションプロセッサ１１はBWP管理ソフトウェア２０により、BWP管理部１０として、アプリケーションごとにデータ通信速度を記録し、適切なBWP帯域を決定する。各種アプリケーションとしては,例えば、通話、ゲーム、ブラウザ、Social Networking Service（ＳＮＳ）等が例示される。

なお、モデム１７、4G無線部１８及び5G無線部１９の処理の少なくとも一部は、プロセッサがソフトウェアを実行することで提供される。このようなソフトウェアは、無線部（モデム）ソフトウェアと呼ばれる。図５は、BWP管理部１０の構成を例示する。なお、図５では、BWP管理部１０とともにモデム１７も記載されている。

BWP管理部１０は、モデム１７を介して、基地局３に適切なBWPの帯域を要求し、基地局３から割り当てられたBWPの帯域を取得する。図５のように、BWP管理部１０は、構成１乃至構成４という４つの構成を含む。また、構成１乃至構成４は、アプリケーションに依存しないで処理を実行する部分とアプリケーションごとに処理を実行する部分とを含む。

アプリケーションに依存しないで処理を実行する部分は、モデム１７と連携する部分であり、モデム－アプリケーション連携部と呼ぶ。モデム－アプリケーション連携部は、モジュールＡ１乃至Ａ４の部分を含む。図５では、モジュールＡ１乃至Ａ４が総称されて、モジュールＡｘで表されている。アプリケーションごとに処理を実行する部分は、アプリケーション単体機能部と呼ばれる。アプリケーション単体機能部は、モジュールＢ１乃至Ｂ４の部分を含む。図５では、モジュールＢ１乃至Ｂ４が総称されて、モジュールＢｘで表されている。以下、図５の構成１乃至構成４がそれぞれ説明される。

構成１は、ＢＷＰ情報に対する実際のデータ通信速度を記録する。データ通信速度は、スループットとも呼ばれる。構成１は、現在接続中の基地局３から指定されたBWP帯域をモデム１７から取得するモジュールＡ１を含む。また、構成１は、モデム１７から、基地局３で指定された現在のBWP帯域と移動通信端末１における実際のスループットとの関係を記録するモジュールＡ２を含む。すなわち、モジュールＡ２は、現在のスループットを監視する。そして、モジュールＡ２は、基地局３から指定されたBWP帯域と実際のスループットとの関係を変換テーブルに記録する。さらに、モジュールＡ２は、通信の状態変化を基に変換テーブルを更新する。通信の状態変化とは、例えば、Multiple-Input and Multiple-Output (MIMO)レイヤ数の変化等である。また、通信の状態変化とは、変調方式(QPSK/16QAM/64QAM/256QAM等)の変化、Carrier Aggregation (CA)のCarrier component（CC）数等である。上述のように、BWP帯域と実際のスループットとの関係は、変換テーブルに記録される。この関係は、過去に割り当てられていた帯域とその帯域での実際の無線通信速度との関係と言える。

構成２は、実際に通信が開始されるとアップリンクとダウンリンクの通信量を監視しながらアプリケーション毎の最大データ通信量、及び平均データ通信量を記録する。構成２は、フォアグラウンドとバックグランドの通信を区別するモジュールＢ１と、フォアグラウンドの通信でのアプリケーションごとの通信量を測定するモジュールＢ２を含む。

構成３は、ダウンリンクとアップリンクのそれぞれについて最大４種類の帯域リストから通信を伴うアプリケーションに対する適切なBWP帯域を選定する。そして、構成３は、アプリケーションに対して選定したBWP帯域を基地局３へ通知する。構成３は、モジュールＢ３とＡ３を有する。モジュールＢ３は、構成１で得られたＢＷＰ情報とスループットとの変換テーブルと、構成２で得られたアプリケーションごとの通信量から、ターゲットとなるBWPの帯域を含むBWP情報を算出する。モジュールＡ３は、モジュールＢ３で算出されたターゲットとなる望ましいBWP情報を基地局３に通知する。なお、上記変換テーブルの値は、メモリ／ストレージ１２に記録される。次回アイドル状態から通信状態に遷移する際、あるいは通信中にアプリを切り買えて動作させる場合に、モジュールＢ３が基地局３に要求するBWP設定候補を選ぶときに、変換テーブルの記録値を用いる。

構成４は、BWP補正情報を記録し、次回の基地局３へのBWP帯域要求時に、BWP帯域を補正する。BWP補正情報は、移動通信端末１からのBWP帯域の要求値に対して、基地局３が実際に決定し、移動通信端末１に通知したBWP帯域の関係を示す情報である。ここで、移動通信端末１からのBWP帯域の要求値は、例えば、Scheduling Request（SR）等に含めて移動通信端末１から基地局３に送信される。また、基地局３が移動通信端末１に通知したBWP帯域は、例えば、Downlink Control Information（DCI）に含まれる。すなわち、BWP補正情報は、BWP設定値を調整するために記録され、参照される。なお、SR及びDCIは、本実施の形態における例示であって、本通信システムの処理がSR及びDCIに限定される訳ではない。本通信システムの処理は、SR及びDCIと同等または類似のコマンド（または通知）を有する様々な通信システムに適用できる。

例えば、BWP管理部１０は、選定した帯域が移動通信端末１の状態変化により不足していることが判明した時には、次回要求するBWP帯域として、現在の通信で適正とされる値より１段階大きいBWP帯域を選定すればよい。また、逆に、BWP管理部１０は、選定したBWP帯域が過剰であると判断した場合は、次回通信時に現在の最適値の１段階下の通信帯域を随時設定すればよい。

構成４のモジュールＡ４は、モデム１７を介して基地局３からのBWP変更要求（DCI）を取得する。構成４のモジュールＢ４は、モジュールＡ４より、BWP変更要求を取得し、該当するアプリケーションごとに記録する。

図６は、BWP管理部１０の構成１乃至構成４と、アプリケーションとの関係を例示する。構成１（モジュールＡ１、Ａ２）は、BWP帯域とスループットとの変換テーブルを記録する。図６の例では、プライマリコンポーネントキャリア（ＰＣＣ）の帯域１乃至帯域４に対する実際のスループットが対応付けられている。

構成２のモジュールＢ１は、現在のフォアグラウンドで実行中のアプリケーションを特定する。図６の例では、フォアグラウンドで実行中のアプリケーションとして、ＳＮＳが特定されている。

構成２のモジュールＢ２は、フォアグラウンドで実行されたアプリケーションごとに、ダウンリンクとアップリンクの通信速度（最大値及び平均値）を記録する。

構成３のモジュールＢ３は、アプリケーションごとにダウンリンクとアップリンクのターゲットとなるＢＷＰ帯域を指定する。例えば、ＳＮＳに対して、ダウンリンク及びアップリンクともに帯域３が指定されている。

構成４のモジュールＢ４は、アプリケーションごとにダウンリンクとアップリンクのターゲットとなるＢＷＰ帯域の補正情報を指定する。例えば、ＳＮＳに対して、ダウンリンクでは補正値０、アップリンク帯域１が指定されている。アップリンク帯域１は、相対値ではなく、絶対値で指定されている。ただし、構成４のモジュールＢ４は、補正値を相対値で指定してもよい。

構成３のモジュールＡ３は、構成３のモジュールＢ３で指定され、構成４のモジュールＢ４で補正された帯域を基地局３に通知する。例えば、構成４のモジュールＢ４によって絶対値で指定されたアップリンク帯域１がそのまま基地局３に通知される。なお、補正値が相対値で指定された場合には、構成３のモジュールＢ３で指定されたＢＷＰ帯域が補正値で補正され、基地局３に通知される。

構成４のモジュールＡ４は、現在フォアグラウンドで通信中のアプリケーションについて、構成４のモジュールＢ４で設定された補正情報を基に、BWP帯域（DL及びUL）を補正する。構成４のモジュールＢ４の処理は、基地局に要求する帯域を修正することの一例であると言える。

＜処理フロー＞（全体説明）
まず、例えば5Gでの通信がはじまると、BWPに関するパラメータが基地局３から移動通信端末１に送られてくる。このパラメータはBWP帯域を含む。BWP管理部１０はこのパラメータに含まれるBWP帯域をスループット（データ通信速度（bit/秒））に換算する。通常、BWP帯域とスループットの換算は、理論値等では一意に決まる。例えば、変調方式（QPSK, 16QAM, 64QAM等）が定まると、シンボルあたりのビット数が定まり、データ通信速度が算出される。しかし、実際の商用環境においては、移動通信端末１が存在する場所における電波の強弱等の影響があり、BWP帯域とスループットとの換算はその影響を受ける。そこで、BWP帯域と、BWP帯域から変換されるスループット値との関係は更新することが望ましい。本実施の形態では、BWP管理部１０はBWP帯域とスループット値との関係を変換テーブルに保持し、更新する。

具体的には移動通信端末１が場所を移動して、接続する基地局３等が遷移すると、BWP管理部１０は変換テーブルを更新する場合が生じる。また、BWP管理部１０は上記電波の強弱等による通信の状態変化を基に変換テーブルを更新してもよい。

本実施の形態では、最初に１つのアプリケーション（例えば、ブラウザ）が通信を開始することをBWP管理部１０が特定する。そして、BWP管理部１０はこれまでの当該アプリケーションのスループットの最大値と平均値から、どれくらいの帯域が必要かを基地局３から指定されたパラメータを使って、BWP値に置き換える。この時点でBWP管理部１０は基地局に対して即座にBWPの要求値を送信することができる。

通常、例えば、基地局３は通信しているパケットの変化量から帯域を決めるものなので、基地局３はアプリの開始と同時にBWP帯域を指定することができない。しかし、本実施の形態の方法を用いて、基地局３側で移動通信端末１が送信したBWP要求値をそのまま採用すればいち早く低消費電力通信が実現できるメリットがある。BWP帯域はあくまで帯域の範囲であり、リソースを要求する訳ではないので、基地局が要求を拒む理由はとくにない。

この状況から、移動通信端末１がフォアグラウンドの処理を次のアプリケーション（例えば、ゲーム）に切り替えると、BWP管理部１０は移動通信端末１内のこれまでの実績から、適切と推定されるBWP帯域を算出し基地局３へ要求をする。しかし、基地局３がアプリケーションを意識せずにデータ通信量だけを監視していると、データ通信の変化を捉えることが難しい。基地局３がすぐには適切なスループットを決定できない場合がある。そのため、基地局３はデータ通信の状態が変化している場合には、その変化をしばらく観察してからでないとBWP帯域を変化させ、決定することは困難である。

本実施の形態の方式は、実際のデータ通信の変化であるアプリケーションの切り替えとほぼ同時にBWP帯域を指定することができるメリットがある。また、図１１が例示するように、移動通信端末１がアプリケーションをＳＮＳ、動画受信再生、通話等に切り替えても、BWP管理部１０はいち早くBWP帯域を指定することができる。しかし、BWP帯域の設定はアプリケーションを一度実行すれば設定が終わりという事ではない。

例としては、ＳＮＳ実行中に電波状態の変動により適切なスループットを得るための帯域幅が以前の計算で求めた時から変化した場合が例示される。このような場合には、移動通信端末１は、その都度変更依頼を基地局３に送ることが望ましい。具体的には、電波が弱くなり、変調方式が多値変調(64QAM)から、BPSKのような単純変調方式に変更になった場合が例示できる。また、キャリアアグリゲーションの電波が弱くなり4つのComponent Carrier（CC）が使えず１CCだけになった場合等が例示できる。

また、移動通信端末１が指定したBWPが基地局３側から見ると間違っている可能性もある。動画受信再生のような画質やサイズによってパケット通信量の変化が大きいアプリケーションでは、移動通信端末１が指定したパラメータと基地局３が指定したBWP帯域に差異がある場合がある。そこで、移動通信端末１は、異なったBWP帯域を指定された場合には、スループットとBWP帯域との変換テーブルを補正する。この補正により、移動通信端末１は、より正確性なBWP帯域を指定できるようになる。また、BWP管理部１０が個々のアプリケーション自体においても、例えば常に通信速度の平均値と最大値を取得すればよい。このような処理により、BWP管理部１０は平均と最大の差があまりに大きいようなアプリケーションに対しては、平均値と最大値の両方を考慮する事で、指定するBWP値の信頼性を向上することが可能となる。

このほか特殊なアプリケーションの例として通話（VoLTE）がある。通話アプリケーションは5G圏内であっても、4Gで通信を行うアプリケーションである。移動通信端末１がVoLTEを実行する場合に、5G通信では自動的にBWP帯域が最低帯域となるように設定されていると、低消費電力化を実現できることにもなる。この場合も、BWP管理部１０は通話アプリケーションが始まり次第帯域を最小に要求することも可能である。

（処理手順）
図７及び図８は、BWP管理部１０のBWP制御処理を例示するフローチャートである。なお、図７と図８との間は、Ａ１乃至Ａ４の符号を付した矢印で処理が接続される。この処理では、BWP管理部１０は、まず、基地局３から送られてくるBWP帯域を含むBWP情報をモデムから入手する（Ｓ１）。この処理は、上記構成１モジュールＡ１の処理である。

次に、BWP管理部１０は、Ｓ１で取得したBWP情報をスループットに変換し、BWP情報とスループットの変換テーブルを更新する（Ｓ２）。BWP管理部１０は、現在の通信状態に応じて、変換テーブルを随時更新する。通信状態は、例えば、MIMOレイヤ数、受信時の変調方式、コンポーネントキャリア数等である。ただし、BWP管理部１０は、基地局３から指定された現在のBWP帯域と、実際のスループットとの関係をBWP管理部１０に記録するようにしてもよい。そして、BWP管理部１０は、その後の通信状態に応じて、変換テーブルを更新すればよい。このような処理により、BWP管理部１０は、可能な限り、現在の通信状態に対応して、変換テーブルにおいて、BWP情報とスループットとの関係を維持できる。この処理は、上記構成１モジュールＡ２の処理である。

なお、Ｓ２の処理は、図７のフローチャートの処理とは、別のプロセスで実行されるようにしてもよい。すなわち、BWP管理部１０は、常時、通信状態等を監視し、変換テーブルを更新することの要否を判定すればよい。このようなＳ２の処理において、通信状態が変更になることは、所定の条件が充足されたことの一例である。このようにすることで、BWP管理部１０は、アプリケーションの切替とは別に、通信状態が変更になると、変換テーブルを更新できる。なお、BWP管理部１０は、所定のタイミングあるいは定期的に通信状態等を監視し、変換テーブルを更新することの要否を判定してもよい。したがって、所定のタイミングあるいは定期的な条件は、所定の条件の一例でもある。

次に、BWP管理部１０は、現在フォアグラウンドで通信中のアプリケーションを特定する（Ｓ３）。この処理は、上記構成２モジュールＢ１の処理である。

次に、BWP管理部１０は、現在フォアグラウンドで通信中のアプリケーションの通信のスループットの最大値及び平均値を取得し、データベースを更新する（Ｓ４）。この処理は、上記構成２モジュールＢ２の処理である。なお、BWP管理部１０は、アプリケーションごとの通信のスループットを随時更新している。例えば、BWP管理部１０は、処理の時間間隔で、アプリケーションの通信のスループットを監視し、データベースの最大値及び平均値を更新すればよい。ここで、データベースは、例えば、それぞれのアプリケーションごとに、通信のスループットの最大値と平均値とを記録するエントリを有するテーブルである。

次に、BWP管理部１０は、基地局３へ報告するターゲットのBWP帯域を補正情報含めて決定する（Ｓ５）。この処理は、構成３モジュールＢ３及び構成４モジュールＢ４の処理である。

次に、BWP管理部１０は、Ｓ５で決定したターゲットのBWP帯域と前回値とで差分があれば、例えば、SRにBWP帯域を含めて、モデムへ送信する（Ｓ６）。その結果、前回値との差分があるBWP帯域が基地局３に送信される。この処理は、構成３のモジュールＡ３の処理である。

次に、BWP管理部１０は、基地局３からＳ５で決定したBWP帯域の値と異なるBWP帯域の指定を受信したか否かを判定する（Ｓ７）。BWP管理部１０は、決定したBWP帯域の値と異なるBWP帯域の指定を受信した場合、処理をＳ５に戻し、再度、補正情報を含めて、ターゲットのBWP帯域を決定する。基地局３が指定したBWP帯域が適正値とは限らないからである。このようにして、移動通信端末１と基地局３との間で、望ましいBWP帯域の設定に向けた処理が繰り返されることになる。すなわち、本実施の形態では、BWP管理部１０は、基地局３が指定したBWP帯域に対する望ましいBWP帯域との差分値を検出し、BWP帯域変更の要否を認識することが可能となる。そして、BWP管理部１０は、基地局３が早期にかつ動的に望ましいBWP帯域を設定するように基地局３に情報を提供できる。Ｓ７の判定は、決定された帯域と基地局から現在割り当てられている帯域との差異を算出することとの一例ということができる。また、Ｓ７の判定で、決定したBWP帯域の値と異なるBWP帯域の指定を受信した場合は、所定の条件が充足されたときの一例である。さらに、Ｓ６の処理は差異を低減するように、アプリケーションプログラムの無線通信で使用される帯域を基地局に再度要求することの一例ということができる。

なお、BWP管理部１０は、Ｓ５乃至Ｓ７の処理を図７のフローチャートとは独立に実行してもよい。すなわち、BWP管理部１０は、常時通信状態を監視し、基地局３に要求することが望ましいターゲットのBWP帯域を算出してもよい。そして、望ましいターゲットのBWP帯域と基地局３から現在指定された帯域とに差異がある場合には、SRにBWP帯域を含めて、モデムへ送信すればよい。このような処理において、望ましいターゲットのBWP帯域と基地局３から現在指定された帯域とに差異がある場合が所定の条件が充足されたときの一例でもある。

一方、BWP管理部１０は、決定したBWP帯域の値と合致するBWP帯域の指定を受信した場合、次に、アプリケーションの変更があったか否かを判定する（Ｓ８）。アプリケーションの変更があった場合、BWP管理部１０は、処理をＳ３に戻す。そして、アプリケーションの変更があった場合は、上述のように、BWP管理部１０は、望ましいBWP帯域を決定し、基地局３に通知する。アプリケーションの変更がない場合、BWP管理部１０は、接続先が基地局３から変更されたか否かを判定する（Ｓ９）。接続先が基地局３から変更されると、変更先の基地局に応じて変換テーブルを更新する必要があるからである。

Ｓ９の判定で、接続先が基地局３から変更された場合、BWP管理部１０は処理をＳ１に戻し、接続先の基地局から、新たに、BWP帯域を含むBWP情報を取得する。一方、接続先が基地局３から変更されない場合、BWP管理部１０は、処理をＳ４に戻し、アプリケーションごとのスループットの監視を継続する。

＜実施の形態の効果＞
図９は、比較例の処理のシーケンスである。比較例の処理では、移動通信端末が基地局未接続状態のIDLEステートにおいて、移動通信端末が基地局接続要求（ＲＲＣ Connection Request）を送信する（Ｔ１）。このとき、移動通信端末は、基地局にBWP帯域（BWPパラメータ）を指定可能である。

すると、基地局は、移動通信端末に、基地局接続ACCEPTを返信する（Ｔ２）。このとき、基地局は、移動通信端末に、BWP帯域（BWPパラメータ）の承認を同時に返信する。そして、移動通信端末が基地局と接続状態（Connected ステート）となる。接続状態では、基地局は、パケットの送受信状態を判断し、Downlink Control Information(DCI)コマンドによって移動通信端末にBWP帯域を指定する（Ｔ１１）。

図１０は、本実施の形態のシステムにおける処理のシーケンスである。本実施の形態においても、Ｔ１及びＴ２の処理は、比較例と同様である。ただし、本実施形態においては、接続状態（Connected ステート）において、移動通信端末１が基地局３に、例えば、SRにより、適宜、BWP帯域を基地局３に要求できる。適宜とは、移動通信端末１が基地局３にSRを送信するタイミングに制限がないことを意味する。すなわち、移動通信端末１は、必要に応じて、都合のよいタイミングで、BWP帯域を基地局３に要求できる。一方、基地局３は、移動通信端末１が指定したBWP指定で良いか否かを通信状況から判断すればよい。すなわち、比較例（図９）では、基地局が有する情報に基づいて、基地局がBWP帯域を決定し、移動通信端末に指定する。これに対して、本実施の形態（図１０）では、基地局３は、移動通信端末１からのSRによるBWP帯域の要求を加味して、移動通信端末１に指定するBWP帯域を決定できる。その結果、図２に例示したように、改善ＩＭＰ１、改善ＩＭＰ２のように、帯域変更のタイミングを早めることができる。また、基地局３は、より適切なBWP帯域を決定できる。

図１１は、受信パケット量の変化と、BWP管理部１０によるBWP帯域の変更を例示する。図１１では、比較例のような移動通信端末１が基地局未接続状態であるIDLEステートに限定されず、例えば、アプリケーションの切替時に、直ちに、BWP帯域が変更される。

すなわち、移動通信端末１は、アプリケーションごとに、スループットの実績値（例えば、最大値と平均値）を記録している。また、移動通信端末１は、BWP帯域とスループットの実績値との関係を保持している。このため、アプリケーションが切り替わると、移動通信端末１は実行されるアプリケーションの通信のスループットの実績値を基に、該当するBWP帯域を決定することができる。そして、移動通信端末１は決定したBWP帯域を基地局３に要求できる。

また、アプリケーションが切り替わらない場合でも、通信状態が変化した場合に、移動通信端末１はBWP帯域を決定し、基地局３に要求できる。通信状態が変化した場合とは、例えば、BWP帯域と通信のスループットとの関係が変化し、変換テーブルが更新された場合、変調方式が変更された場合、BWP帯域の不足が検知された場合等である。したがって、本実施の形態の処理では移動通信端末１は、適切なタイミングで、適切なBWP帯域を基地局３に要求できる。基地局３は、移動通信端末１からの要求と、基地局３での通信状態の両方を反映し、適切なBWP帯域を設定できる。

以上の処理の結果、移動通信端末１は、適切な帯域を使用しつつ低消費電力化を実現できる。

１移動通信端末
３基地局
１０ BWP管理部
１１アプリケーションプロセッサ
１２メモリ／ストレージ
１３カメラ
１４ディスプレイ
１５オーディオ
１６テザリング部
１７モデム
１８ 4G無線部
１９ 5G無線部
１Ａバッテリ
２０ BWP管理ソフトウェア

Claims

少なくとも１つのメモリと前記メモリに結合する少なくとも１つのプロセッサとを備える無線装置において、前記メモリに記憶された命令列により前記少なくとも１つのプロセッサが、
前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるアプリケーションプログラムでの無線通信速度の実績値を基に基地局に要求する帯域を決定することと、
前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるアプリケーションプログラムごとに無線通信で使用される帯域を前記基地局に要求することと、
前記要求に対して前記基地局が割り当てた帯域の指示を受け取ることと、
前記決定された帯域と前記基地局から現在割り当てられている帯域との差異を算出することと、
前記算出した差異が所定以上ある場合に、前記決定された帯域と前記基地局から現在割り当てられている帯域との差異を低減するように、前記アプリケーションプログラムの無線通信で使用される帯域を前記基地局に再度要求することと、を実行し、
前記基地局に要求する帯域を決定することは、過去に割り当てられていた帯域とその帯域での実際の無線通信速度との関係を基に、前記アプリケーションプログラムの過去の実行時の無線通信速度の最大値及び平均値の少なくとも一方から前記基地局に要求する帯域を決定することを含む、無線装置。
前記基地局に要求する帯域を決定することは、過去に前記基地局に要求した帯域と前記要求に対して前記基地局が割り当てた帯域との関係を基に、前記基地局に要求する帯域を修正することを含む請求項１に記載の無線装置。
前記少なくとも１つのプロセッサが、前記基地局に要求する帯域を決定することを前記少なくとも１つのプロセッサによってフォアグラウンドで実行されるアプリケーションプログラムの切替時に実行する請求項１または２に記載の無線装置。
前記少なくとも１つのプロセッサが、前記基地局に要求する帯域を決定することを所定の条件が充足されたタイミングで実行する請求項１または２に記載の無線装置。
コンピュータが、
前記コンピュータによって実行されるアプリケーションプログラムでの無線通信速度の実績値を基に基地局に要求する帯域を決定することと、
前記コンピュータによって実行されるアプリケーションプログラムごとに無線通信で使用される帯域を前記基地局に要求することと、
前記要求に対して前記基地局が割り当てた帯域の指示を受け取ることと、
前記決定された帯域と前記基地局から現在割り当てられている帯域との差異を算出することと、
前記算出した差異が所定以上ある場合に、前記決定された帯域と前記基地局から現在割り当てられている帯域との差異を低減するように、前記アプリケーションプログラムの無線通信で使用される帯域を前記基地局に再度要求することと、を実行し、
前記基地局に要求する帯域を決定することは、過去に割り当てられていた帯域とその帯域での実際の無線通信速度との関係を基に、前記アプリケーションプログラムの過去の実行時の無線通信速度の最大値及び平均値の少なくとも一方から前記基地局に要求する帯域を決定することを含む、無線通信方法。
コンピュータに、
前記コンピュータによって実行されるアプリケーションプログラムでの無線通信速度の実績値を基に基地局に要求する帯域を決定することと、
前記コンピュータによって実行されるアプリケーションプログラムごとに無線通信で使用される帯域を前記基地局に要求することと、
前記要求に対して前記基地局が割り当てた帯域の指示を受け取ることと、
前記決定された帯域と前記基地局から現在割り当てられている帯域との差異を算出することと、
前記算出した差異が所定以上ある場合に、前記決定された帯域と前記基地局から現在割り当てられている帯域との差異を低減するように、前記アプリケーションプログラムの無線通信で使用される帯域を前記基地局に再度要求することと、を実行させ、
前記基地局に要求する帯域を決定することは、過去に割り当てられていた帯域とその帯域での実際の無線通信速度との関係を基に、前記アプリケーションプログラムの過去の実行時の無線通信速度の最大値及び平均値の少なくとも一方から前記基地局に要求する帯域を決定することを含む、プログラム。