JP7697489B2 - 無線通信ネットワーク用マルチ接続ユーザデバイス - Google Patents

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Description

本出願は、無線通信ネットワークまたはシステムの分野に関し、より具体的には、ユーザデバイスから基地局、ユーザ機器ＵＥなどの複数の無線ネットワーク要素への同時または並列無線通信リンクを提供するユーザデバイス用マルチ接続モードを実装するためのユーザデバイス、システムおよび方法に関する。実施形態は、大規模ＭＩＭＯアンテナ技術を使用するマルチ接続モードに関し、マルチリンクユーザデバイスＭＬ－ＵＥを提供する。
図１は、コアネットワーク１０２および無線アクセスネットワーク１０４を含む無線ネットワーク１００の一例の概略図である。無線アクセスネットワーク１０４は、複数の基地局を含んでもよく、これらは、拡張ノードＢ＝ｅＮＢと呼ばれてもよいが、しかし、タイプｇＮＢ、すなわち５Ｇ新無線（ＮＲ）の基地局ｅＮＢ１からｅＮＢ５に使用される用語であってもよく、各々が、それぞれのセル１０６１～１０６５によって概略的に表されている基地局を囲む特定のエリアにサービスを提供する。基地局は、セル内のユーザにサービスを提供するために設けられている。ユーザは、固定デバイスまたはモバイルデバイスであってもよい。さらに、無線通信システムは、基地局またはユーザに接続するモバイルまたは固定されたモノのインターネット（ＩｏＴ）デバイスによってアクセスされてもよい。モバイルデバイスまたはＩｏＴデバイスは、物理デバイス、ロボットや車などの地上車両、有人または無人の航空機（ＵＡＶ）などの航空機（後者はドローンとも呼ばれる）、電子機器、ソフトウェア、センサ、アクチュエータなどが埋め込まれた建物およびその他のアイテム、ならびにこれらのデバイスが既存のネットワークインフラストラクチャ全体でデータを収集および交換できるようにするネットワーク接続を含んでもよい。図１は、５つのセルのみの例示的な図を示しているが、無線通信システムは、より多くのそのようなセルを含んでもよい。図１は、セル１０６２内にあり、基地局ｅＮＢ２によってサービスされる、ユーザ機器（ＵＥ）とも呼ばれる２人のユーザＵＥ１およびＵＥ２を示す。別のユーザＵＥ３がセル１０６４内に示されており、これは基地局ｅＮＢ４によってサービスされる。矢印１０８１、１０８２、および１０８３は、ユーザＵＥ１、ＵＥ２、およびＵＥ３から基地局ｅＮＢ２、ｅＮＢ４にデータを送信するため、または基地局ｅＮＢ２、ｅＮＢ４からユーザＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３にデータを送信するためのアップリンク／ダウンリンク接続を概略的に表す。さらに、図１は、セル１０６４内の２つのＩｏＴデバイス１１０１、１１０２を示しており、これらは固定デバイスまたはモバイルデバイスであってもよい。ＩｏＴデバイス１１０１は、矢印１１２１によって概略的に表されるように、基地局ｅＮＢ４を介して無線通信システムにアクセスしてデータを送受信する。ＩｏＴデバイス１１０２は、矢印１１２２によって概略的に表されるように、ユーザＵＥ３を介して無線通信システムにアクセスする。それぞれの基地局ｅＮＢ１～ｅＮＢ５は、図１において「コア」を指す矢印によって概略的に表される、例えばＳ１インターフェースを介して、それぞれのバックホールリンク１１４１～１１４５を介して、コアネットワーク１０２に接続されてもよい。コアネットワーク１０２は、１つまたは複数の外部ネットワークに接続されてもよい。さらに、それぞれの基地局ｅＮＢ１～ｅＮＢ５の一部またはすべては、例えばＸ１またはＸ２インターフェース（ＮＲでは、このインターフェースはＮｘインターフェース、例えばＮ２またはＮ３と呼ばれることがある）を介して、「ｅＮＢ」を指す矢印によって図１に概略的に表されているそれぞれのバックホールリンク１１６１から１１６５を介して互いに接続されてもよい。展開シナリオには、同じ無線アクセスネットワークで動作する相互接続されたｅＮＢとｇＮＢの混在も含まれてもよい。
図１に示す無線ネットワークまたは通信システムは、２つの異なるオーバーレイネットワーク、基地局ｅＮＢ１からｅＮＢ５などのマクロ基地局を含む各マクロセルを備えたマクロセルのネットワーク、およびフェムトまたはピコ基地局のようなスモールセル基地局（図１には示されていない）のネットワークを有する異種ネットワークによって構成されてもよい。一般に、スモールセルは、はるかに少ない送信電力で動作する。マクロセルは４６ｄＢｍの出力電力で動作することができるが、スモールセルは３０ｄＢｍの出力電力で動作することができるので、カバレッジエリアを大きくしたり小さくしたりする。例えば、ＷＷＲＦ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃ、Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ」、Ｗｈｉｔｅ Ｐａｐｅｒ、「ＬＴＥ Ｓｍａｌｌ Ｃｅｌｌ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｂｙ Ｄｕａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ、２０１４を参照されたい。
データ伝送には、物理リソースグリッドが使用されてもよい。物理リソースグリッドは、様々な物理チャネルおよび物理信号がマッピングされる一組のリソース要素を含んでもよい。例えば、物理チャネルは、ダウンリンクおよびアップリンクペイロードデータとも呼ばれる、ユーザ固有のデータを搬送する物理ダウンリンクおよびアップリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ、ＰＵＳＣＨ）、例えばマスター情報ブロック（ＭＩＢ）とシステム情報ブロック（ＳＩＢ）を搬送する物理ブロードキャストチャネル（ＰＢＣＨ）、例えば、ダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）を搬送する物理ダウンリンクおよびアップリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＵＣＣＨ）、制御リソースセット（ＣＯＲＳＥＴ）などを含んでもよい。アップリンクの場合、物理チャネルは、ＵＥがＭＩＢとＳＩＢを同期して取得した後にネットワークにアクセスするためにＵＥが使用する物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨまたはＲＡＣＨ）をさらに含んでもよい。物理信号は、基準信号（ＲＳ）、例えば、トランスポートチャネル状態情報（ＣＳＩ）、同期信号などを含んでもよい。リソースグリッドは、時間領域における１０ミリ秒などの特定の持続時間と、周波数領域における所与の帯域幅と、を有するフレームを含んでもよい。フレームは、所定の長さの特定の数のサブフレーム、例えば、１ミリ秒の長さの２つのサブフレームを有してもよい。
各サブフレームは、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）の長さに応じて６または７個のＯＦＤＭシンボルの２つのスロットを含んでもよい。６個未満のＯＦＤＭシンボルで構成される小さいスロットサイズ、例えばＮＲのミニスロットまたはＬＴＥの短い送信時間間隔（ｓＴＴＩ）もサポートされる。周波数領域では、異なるサブキャリア間隔の混合ニューメロロジー、例えばμ∈｛０，１，２，３，４，５｝のＮＲニューメロロジーに基づいた３０ｋＨｚ、６０ｋＨｚがサポートされる。例えば、ＴＳ３８．２１１を参照されたい。
無線通信システムは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システム、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）システム、またはＣＰの有無にかかわらず他のＩＦＦＴベースの信号、例えばＤＦＴ－ｓ－ＯＦＤＭのような、周波数分割多重化を用いた任意のシングルトーンまたはマルチキャリアシステムであってもよい。マルチアクセス用の非直交波形、例えばフィルタバンクマルチキャリア（ＦＢＭＣ）、汎用周波数分割多重化（ＧＦＤＭ）、またはユニバーサルフィルタマルチキャリア（ＵＦＭＣ）などの他の波形が使用されてもよい。無線通信システムは、例えば、ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａ、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｒｏ規格、または５ＧまたはＮＲ（新無線）規格に従って動作してもよい。
図１に示されている無線ネットワークでは、例えば、基地局および／またはユーザデバイスにおいて、ネットワーク側のサイト／セルごとのスペクトル効率を改善するために、ＬＴＥまたは５Ｇ／ＮＲネットワークのように、ネットワーク内の無線ネットワーク要素またはエンティティの一部またはすべてのアンテナ技術として、大規模ＭＩＭＯ（複数入力複数出力）を実装してもよい。通常セクター化されたアンテナを使用して動作する基地局で大規模ＭＩＭＯ技術を実装するために、アクティブなユーザが存在する専用の部分空間にエネルギーを集中させる空間ビームまたは指向性ビームを適応的に作成するために、基地局が１つまたは複数のアンテナアレイを提供することができる。同時に、他のユーザへの干渉を減らすことができる。大規模ＭＩＭＯを実装すると、いわゆるスーパーセクター化が作成され、これは、ユーザベース、ユーザグループベース、または静的な位置に仮想スモールセルを作成する固定的な方法で適応的に実現することができる。ダウンリンクＤＬの大規模ＭＩＭＯは、ユーザデバイス、ＵＥ、実効ＳＩＮＲ、信号対干渉プラスノイズ比（ＳＩＮＲ）、および同じリソースに多重化されたユーザの全体的な合計レートを改善する。
ユーザデバイスにはアンテナアレイまたは複数のアンテナが装備されてもよいが、大規模ＭＩＭＯ技術は一般にネットワーク側でのみ実装されるため、ネットワーク中心の複雑さだけが増加し、一方、ＵＥは変更されないままであり、ＳＩＮＲの改善という点で構造化された干渉環境を経験するだけなので、スループットが向上する可能性がある。例えば、アップリンクでＭＩＭＯ方式を提供するアンテナアレイまたは複数のアンテナを備えたユーザデバイスを検討する場合でも、アンテナからの複数のビームを介した単一の基地局への接続のみである。
ＵＥの性能を向上させる他の概念には、協調マルチポイントＣｏＭＰ、ダウンリンクの同期コヒーレント送信、および特にセル間干渉の影響を受けるセル境界でのＳＩＮＲの向上のためのアップリンクの共同処理ＵＬを必要とする技術が含まれる。さらに、ゼロフォーシングＺＦ、または最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）を実装してＣｏＭＰのプリコーディングを送信する場合、空間ヌルを正しく配置するには、チャネル状態情報（ＣＳＩ）などの正確なチャネル知識が必要である。かなりの数のＣＳＩ測定値が必要であり、それらがネットワーク内のエンティティに転送され、それらのエンティティ間で分散されるため、大きな測定オーバーヘッドが含まれる。これにより、アップリンクキャパシティが過剰に使用され、チャネルエージングに対する堅牢性が制限される可能性がある。
リンク多重化によってＵＥデータレートを改善するための従来の無線通信ネットワークにおける別の公知の手法は、キャリアアグリゲーションＣＡである。ＣＡに従って、ＵＥは、ＬＴＥ規格などの通信規格で提供される複数のキャリア、周波数帯域を使用する。
ネットワークへのエアインターフェースを介したＵＥの接続の安定性を改善するためのさらに別の手法は、ＵＥが様々なモバイルネットワーク事業者（ＭＮＯ）間で切り替えられる、いわゆるマルチＳＩＭ技術の提供であり、最も安定した接続であると思われる無線による接続を選択するには、一度に１つの接続のみが可能である。既存の接続が不安定になった場合、または利用できなくなった場合、ＵＥは他の利用可能なネットワークオペレータの１つを選択して、他の利用可能なネットワークの１つへの安定した接続が可能かどうかを確認する必要がある。したがって、接続が不安定になると、接続の終了と新しい接続の確立が必要になり、それによって通信が中断される。ＵＥにはｅＳＩＭ（電子ＳＩＭ）技術が装備されてもよく、これにより、オペレータまたは別の認証エンティティによるＳＩＭ機能のオーケストレーションが可能になる。
他の公知の手法は、デュアル接続とも呼ばれる異なる無線または無線アクセス技術に基づいて動作するので、ユーザデバイスは、第１のアンテナを使用して、例えば、無線モバイルまたはセルラー通信ネットワーク、ならびに第２のアンテナを使用して、例えば、ＬＴＥ、ＷｉＦｉまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈネットワークにアクセスすることができる。これには、ＵＥの複雑さと消費電力を増加させる独立したトランシーバ回路が必要である。
ＵＥの観点からすると、無線通信ネットワークで発生するデータレートは、サービスを提供する基地局の実際の負荷に大きく依存し、また、現在サービスを提供している基地局がユーザに十分な容量を提供できる場合でも、ユーザが移動中に次のセルにハンドオーバーすると、ユーザあたりの容量が大幅に変化する可能性がある。言い換えれば、ＵＥで発生するデータレートは、ＵＥで大規模ＭＩＭＯ技術を使用する場合、ＣｏＭＰを実装する場合、または複数のＳＩＭを使用する場合に改善されるサービング基地局への接続条件に依存する。それでも、基地局とＵＥ間の通信リンクに問題がある場合、通信は中断、妨害、または不安定になる。
上記の問題は、ＬＴＥまたは５Ｇ／ＮＲネットワークのような、図１に示すセルラー無線通信ネットワークに限定されず、衛星およびセルラーからローカルおよびパーソナルエリアネットワークへのあらゆるタイプの無線通信ネットワーク、例えば無線パーソナルエリアネットワーク、ＷＰＡＮ、無線ローカルエリアネットワーク、ＷＬＡＮ、無線アドホックネットワーク（無線メッシュネットワークまたはモバイルアドホックネットワークとも呼ばれる）、ＭＡＮＥＴ、無線メトロポリタンエリアネットワーク、無線ワイドエリアネットワーク、セルラーネットワーク、およびグローバルエリアネットワークで発生することに留意されたい。
上述の従来技術から出発して、本発明の根底にある目的は、ユーザデバイスを無線通信ネットワークに確実に接続するための改善された手法を提供することである。
この目的は、独立請求項で定義されている主題によって達成され、好ましいさらなる発展は、係属中の請求項で定義されている。
次に、本発明の実施形態を、添付図面を参照してさらに詳細に説明する。
無線通信システムの一例の概略図である。 本発明の一実施形態によるユーザデバイスの概略図である。 本発明のユーザデバイスを実施するための別の実施形態を示す図である。 ネットワーク要素が同じモバイルネットワーク事業者によって運用される一実施形態を示す図である。 ネットワーク要素が異なるモバイルネットワーク事業者によって運用される一実施形態を示す図である。 本明細書に記載の教示に従って実施されるＵＥが車両に結合される別の実施形態を示す図である。 本明細書に記載の教示に従って実施されるＵＥが航空機に結合される別の実施形態を示す図である。 本発明のユーザデバイスが機械制御に結合されるか、その一部である別の実施形態を示す図である。 一実施形態による本発明のユーザデバイスのブロック図である。 本発明のユーザデバイスの１つまたは複数のアンテナアレイを実装する実施形態を示す図である。 本発明の実施形態によるオーケストレータを含むネットワークの概略図である。 本発明の手法に従って記載されたユニットまたはモジュールならびに方法のステップが実行されるコンピュータシステムの一例を示す図である。
次に、本発明の実施形態を、同じまたは類似の要素に同じ符号が割り当てられた添付図面を参照してより詳細に説明する。
本発明は、複数の無線ネットワーク要素との無線通信のためのユーザデバイスを提供し、ユーザデバイスは、複数の空間ビームまたは指向性ビームを形成するように構成された複数のアンテナを含み、ユーザデバイスは、複数の空間ビームまたは指向性ビームを使用して、複数の独立した無線通信リンクを同時に提供するように構成され、ユーザデバイスは、第１の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第１の無線ネットワーク要素との第１の無線通信リンクを提供し、第２のアンテナビームを使用して第２の無線ネットワーク要素との第２の無線通信リンクを提供するように構成される。
図２は、マルチリンクＵＥ（ＭＬ－ＵＥ）とも呼ばれる本発明の実施形態によるユーザデバイスの概略図である。ユーザ機器ＵＥとも呼ばれるユーザデバイス２００は、複数のアンテナ２０２１、２０２２、例えば、それぞれが複数のアンテナ素子を含む２つ以上の単一アンテナまたは１つもしくは複数のアンテナアレイを含む。ＵＥ２００は、ＵＥから送信される信号を処理し、ＵＥで受信された信号を処理するために、アンテナ２０２１、２０２２に結合された信号プロセッサ２０４を含む。信号プロセッサ２０４は、アンテナ２０２１、２０２２によって複数の空間ビームまたは指向性ビームを形成するためのプリコーダを含んでもよい。アンテナ／アンテナアレイ２０２の概略図に過ぎない図２に示す実施形態では、ＵＥがアンテナ２０２１、２０２２を制御して４つのアンテナビーム２０６１～２０６４を形成し、ＵＥ２００と異なる無線ネットワーク要素２１０１～２１０４との間に、無線通信リンクとも呼ばれる、それぞれの一方向または双方向通信リンク２０８１～２０８４を提供する。
言い換えれば、複数のアンテナ素子または複数のアンテナを同時にまたは同時に含むアンテナ２０２は、同じまたは異なる周波数で複数の空間ビームまたは指向性ビームを形成して、複数の無線通信リンク２０８１～２０８４での並列通信または送信を可能にする。例えば、ユーザデバイス２００は、第２の無線通信リンク２０８２を介した第２の無線通
信要素ＢＳｎへの接続とは独立に、第１の無線通信リンク２０８１を介して第１の無線ネットワーク要素ＢＳ１を処理し、例えばいくつかの無線フレームなどの割り当てられた期間にわたって無線通信リンク２０８１、２０８２を同時にアクティブに、またはアクティブ化される準備ができているように保つ。言い換えれば、本発明のＵＥ２００によって形成される空間ビームは、ＵＥ２００と異なるネットワーク要素２１０１～２１０４との間のリンク制御またはＭＩＭＯリンク制御の意味で独立しており、例えば、無線通信リンクのうちの１つが故障しても、他のリンクが維持される。
実施形態に従って、互いに独立したそれぞれの無線通信リンクを介してそれぞれのネットワーク要素へのそれぞれの接続の「処理」に言及するとき、ＵＥ２００が、あたかも他のリンクがないかのように各リンクを処理することを意味し、例えば、ＵＥ２００は、いくつかの基地局またはいくつかのネットワーク要素のブロードキャストチャネルで同期することができ、結果として、ＵＥ２００は、それぞれのネットワーク要素がこれらの並列リンクが実際に存在することを必ずしも知る必要がなく、異なるネットワーク要素へのいくつかのリンクを並列に処理する。実施例によれば、ＵＥは、異なるリンクを介したトラフィックの分配を間接的に制御することができる。
実施形態によれば、上記の同期に加えて、それぞれの接続の処理は、ダウンリンクブロードキャストチャネルの復号化、それぞれのネットワーク要素への初期アクセスの処理、リンク制御、レート要求、ハンドオーバー開始、リンクレポートなども含んでもよい。
上述のように、無線通信リンク２０８１～２０８４は、ＵＥからそれぞれの無線ネットワーク要素に向けて通信を提供するために単方向であってもよいし、またはそれらはＵＥでネットワーク要素から情報を受信するために双方向であってもよい。後者の場合、さらなる実施形態によれば、ユーザデバイス２００は、複数の無線通信リンク２０８１から２０８４を介して送信を調整するための制御情報を受信することができる。例えば、ビデオストリーミングサービスのようなサービスプロバイダが複数のリンクを介してユーザデバイスにデータを提供するシナリオを考える場合、サービスプロバイダは、それぞれのリンクの性能を監視し、例えば、それぞれのリンクを介して送信されるデータの量を決定することができるので、このシナリオでは、それぞれの制御情報がサービスプロバイダによって提供され、それぞれの基地局を介してユーザデバイス２００に通知される。他の実施形態によれば、無線ネットワーク内の基地局などのそれぞれの無線ネットワーク要素は、ユーザデバイスから複数のネットワーク要素への並列の既存の無線リンク２０８についての知識を有してもよく、そのような知識に基づいて、それぞれの無線通信リンク２０８に関する情報は、例えば、ネットワークの基地局間のバックホール接続を介して、関与する無線ネットワーク要素の間で交換されてもよく、リンクに関連付けられ、検出されたパラメータに基づいて、それぞれのリンク上でどのように送信を調整するかを決定する、例えば、データの大部分を第１の数のリンクで送信し、残りの部分を異なるリンク条件を有する第２の数のリンクで送信することができる。
図２に矢印２１２１～２１２４によって概略的に示されているように、エンティティ２１０１～２１０４は、さらに他のエンティティへの接続またはインターフェースを有してもよい。基地局ＢＳ１～ＢＳｎは、コアネットワークへの接続および／またはそれらの間の接続、ならびにコアネットワークを介した外部ネットワークまたはエンティティへの接続を有してもよい。実施形態によれば、無線ネットワーク要素２１０１～２１０４は、図１に示すような無線通信ネットワークの基地局ＢＳ１～ＢＳｎを含んでもよい。基地局は、単一のモバイルネットワーク事業者ＭＮＯによって運用されるネットワークの一部であってもよい。他の実施形態によれば、基地局は、異なるネットワーク、すなわち、異なるモバイルネットワーク事業者ＭＮＯによって運用されるネットワークからのものであってもよい。
エンティティ２１０３、２１０４は、インターフェース２１２３～２１２４を介して、さらなるネットワークに接続されてもよく、これは、無線または有線ネットワークであってもよく、インターネットまたは企業内のイントラネットなどの外部ネットワークであってもよい。他の実施形態によれば、エンティティ２１０３、２１０４は、機械または車両などのデバイスの一部であってもよいし、デバイスに含まれてもよい。また、本発明のＵＥ２００は、無線ネットワークまたは有線ネットワークのようなさらなるネットワークに接続されてもよく、またはインターネットなどに接続されてもよい。言い換えれば、それぞれの接続は、任意の種類の通信ネットワークに接続されたユーザデバイスであってもよい他のユーザデバイス２１０３、２１０４、または機械、車両または他の物理エンティティなどの物理デバイスに接続されたエンティティに対するものであってもよい。ユーザデバイス２１０３、２１０４は、物理デバイスとＵＥ２００との通信のためのネットワーク接続を提供する。
実施形態によれば、エンティティ２１０３、２１０４は、本発明の教示によるユーザデバイスを含んでもよい。
さらに他の実施形態によれば、ＵＥ２００は、複数の独立した並列通信リンク２０８を介した信頼できる通信を必要とするデバイスに接続されてもよい。ＵＥ２００は、自動車、バス、列車、またはドローンのような航空機のような機械または車両に結合または組み込まれてもよい。図２では、ＵＥ２００はバス２１６の一部として示され、バス２１６の要素への接続のための、またはバスの乗客がＵＥに接続することを可能にするためのインターフェース２１８を含む。インターフェースは、例えばＷｉＦｉインターフェースなどの無線インターフェースへの接続を提供することができ、またはそれは、ＵＥ２００がバス内の乗客のための集約ノードまたはホットスポットとして機能するように無線インターフェースであってもよい。例えば、バスの乗客は、バスの移動中に少なくとも１つのリンクが維持されることを保証する複数のリンク２０８を提供するＵＥ２００を使用して、１つまたは複数のモバイル通信ネットワークインフラストラクチャを介してインターネットに接続することができる。言い換えれば、ＵＥ２００は、車両２１６内のユーザにモバイルホットスポットを提供し、ユーザは、高データレート無線インターフェース２１８を介してセルラーネットワークまたは複数のセルラーネットワークに高い信頼性で接続することができる。
他の実施形態によれば、ＵＥ２００を、例えば乗用車の一部として実装する場合、多くのユーザの多くの接続にバックホールを提供するのではなく、ＵＥは、例えばライブビデオ伝送のために必要な帯域幅の集約に使用されてもよい。これは、可能な限り多くの物理リンク２０８を集約することにより、すなわち、アンテナアレイ２００により可能な限り多くのネットワークエンティティ２１０に提供されるそれぞれの空間ビームによりリンク２０８を設定することにより達成される。これにより、複数の物理リンクが提供され、利用可能な帯域幅が集約され、例えば信頼性の高いライブビデオ伝送が保証される。
他の実施形態によれば、ＵＥ２００は、建物のような固定したエンティティに取り付けられた、またはその一部である固定ホットスポットであってもよい。
したがって、本発明の実施形態は、ＵＥ側で複数のアンテナまたは大規模ＭＩＭＯアレイのような１つまたは複数のアンテナアレイを使用し、大規模ＭＩＭＯ基地局からのダウンリンクで見た場合にＵＥと同じようにＢＳなどの複数のエンティティ２１０を処理することによりマルチリンク接続を提供する。同じネットワーク内または異なるネットワーク内のいずれかにある並列の独立したリンク２０８の存在について実際のネットワークに通知する必要がほとんどまたはまったくないので、本発明の手法は、従来の手法を超える利
点を提供し、その結果、本発明のユーザデバイスは、既存のネットワークインフラストラクチャにシームレスに導入することができる。さらに、アンテナによって空間ビームまたは指向性ビーム２０６を提供する本発明の手法は、ＵＥ２００と各エンティティ２１０１～２１０４との間のリンク２０８を確実に分離し、それにより、例えば、信頼性、ダイバーシティ、データレート、多重化手順を改善する。また、より高速なハンドオーバー手順を実施することができる。
図２の実施形態では、ＵＥ２００はバス２１６の一部として実装されるものとして説明されたが、本発明の手法はそのような実施形態に限定されず、むしろ、本発明のユーザデバイスは、電子機器、ソフトウェア、センサ、アクチュエータなど、およびネットワーク接続のうちの１つまたは複数を含む任意のデバイスであってもよい。例えば、本発明のユーザデバイスは、固定デバイスまたは、例えば、スマートフォン、ＰＤＡ、コンピュータなどのハンドヘルドデバイス、ロボット、車、電車などの地上車両、有人および無人の航空機（後者はドローンとも呼ばれる）などの航空機などの、モバイルデバイスの形で実装されてもよい。ユーザデバイスは、上記のネットワーク接続が埋め込まれた物理デバイス、建物、または任意のアイテムに含まれるか、またはそれに取り付けられてもよい。実施形態によれば、ネットワーク接続により、ユーザデバイスは、それぞれの無線通信リンクを介した無線ネットワーク要素への接続をスキャン／検索、検出、開始、確立、中止／終了、ハンドオーバー、維持、または監視することができ、例えば、データを交換し、および／または制御チャネルに追従またはそれを追跡することができる。例えば、場合によっては、ユーザデバイスがリンクを単に追跡して、必要に応じてアクティブ化できる利用可能なリンクの一種の「リスト」を取得できれば十分な場合がある。例えば、図２に示すリンクの１つが失敗し始めると、ＵＥによってすでに監視されている別のリンクが、失敗したリンクによって提供される無線リンクを引き継ぐために選択される。このような場合、ユーザデバイスはリンクを介して常にアクティブに送信または通信するのではなく、リンクを受動的に追跡する。
上述のように、無線ネットワーク要素は基地局または他のユーザデバイスであってもよいが、さらなる実施形態によれば、それらは１つまたは複数のリンク転送要素、例えば１つまたは複数のさらなるユーザデバイス用の中継デバイスを含んでもよい。上記の中継デバイスは、例えば、衛星またはリピーター、または別のユーザデバイスとＷｉＦｉアクセスポイントの組み合わせであってもよい。
図３は、本発明のユーザデバイス２００を実装するための別の実施形態を示す。図３の実施形態では、概略的にのみ示されているユーザデバイス２００は、乗用車２１６のような車両の一部であり、アンテナは、大規模ＭＩＭＯ、Ｍ－ＭＩＭＯ、アレイアンテナによって形成されている。４つの空間／指向性アンテナビーム２０６１、２０６２、２０６３および２０６４が、異なるモバイルネットワーク事業者ＭＮＯ１～ＭＮＯ３の一部であるそれぞれの基地局ＢＳに対してそれぞれ独立した無線通信リンク２０８１～２０８４が確立されるアンテナアレイによって形成される。複数のリンク２０８１～２０８４は、いくつかの基地局ＢＳおよび異なるモバイルネットワーク事業者にわたってＵＥ側で同時に空間的に処理される。したがって、本発明の実施形態は、ＭＬ－ＵＥとも呼ばれる新しいクラスのマルチリンクＵＥ、およびマルチリンクが、ＵＥ側で異なる基地局または無線ネットワーク要素に形成された空間マルチリンクによって実現されるシステムを導入し、これは、同じまたは異なる周波数で、あるいは同じまたは異なる周波数帯域で動作する。
アンテナアレイ２０２は、アンテナアレイ２００の異なるアンテナ素子２０２ｘを使用してそれぞれの空間的／指向性ビームを形成することによりＵＥ２００が同じまたは異なるモバイルネットワーク事業者の異なる基地局を認識し、互いに独立した異なる基地局への接続をセットアップするように、関連する空間ビーム２０６１～２０６４を形成する。
実施形態によれば、アンテナは、６ＧＨｚを超える周波数で動作することができ、例えば、それは、ミリ波帯で、またはミリ波で動作することができる。アンテナアレイは、均一線形アレイ、ＵＬＡのような線形アンテナアレイ、均一平面アレイ、ＵＰＡ、円筒状アレイなどのような平面アンテナアレイであってもよい。
本発明の手法によれば、異なる空間ビーム２０６によってＵＥ２００から複数の無線通信リンク２０８を提供することにより、リンクが一時的にブロックされているなどの理由でリンクの１つがフェードインまたは消失している場合でも、より堅牢であるように通信が改善される。これは、モバイルアプリケーションで頻繁に発生するシナリオである可能性がある。例えば、デバイス２１６が移動した場合でも、残りの非ブロックリンクを介した信頼できる通信が存在する。
図２および図３は、１つまたは複数の無線通信ネットワークを含むシステムの例を示し、そのそれぞれは、基地局または他のユーザデバイスのような１つまたは複数の無線ネットワーク要素を含み、本発明のユーザデバイスは、複数の無線ネットワーク要素との無線通信のために配置されている。図２および図３は、本発明の手法による単一のユーザデバイスのみが提供されるシステムを示しているが、本発明はそのような実施形態に限定されず、むしろそのようなシステムにおいて複数の本発明のユーザデバイス２００が提供されてもよい。
図３は、本発明のユーザデバイスのみが、大規模ＭＩＭＯアンテナアレイのような複数のアンテナまたはアンテナ素子２０２ｘを有するアンテナアレイ２０２を含み、無線通信ネットワークのそれぞれの基地局ＢＳがセクターアンテナまたは無指向性アンテナを含むと想定される実施形態を示す。しかし、他の実施形態によれば、無線通信ネットワークのユーザデバイス２００および基地局ＢＳの両方は、基地局ＢＳとユーザデバイス２００との間にマルチポイントツーマルチポイント、ＭＰ２ＭＰ、接続性を作成するアンテナアレイを含んでもよい。当然のことながら、さらなる実施形態によれば、無線通信ネットワークの基地局のすべてではなく、それらのいくつかにアンテナアレイが設けられている。さらなる実施形態によれば、無線通信ネットワークの１つまたは複数の基地局ＢＳがアンテナアレイを備えている場合、ＵＥと無線ネットワーク要素の少なくとも１つとの間に複数の並列空間レイヤを確立するため、例えば、ユーザデバイス２００と無線ネットワーク要素との間の無線通信リンクを介してデータレートを増加させるため、高次多重化方式は、ＵＥ２００とアンテナアレイも有するそれぞれのＢＳとの間の通信のために使用されてもよい。例えば、図３のリンク２０８１を検討し、モバイルネットワーク事業者ＭＮＯ３の関連する基地局ＢＳにも大規模ＭＩＭＯアレイのようなアンテナアレイが提供されていると仮定すると、実際のリンク２０８１は、複数の空間ビーム２０６１、２０６１'により形成されてもよく、それにより、ＵＥ２００からＭＮＯ３の基地局ＢＳへの複数の並列無線リンクを提供し、それによりデータレートが増加する。
実施形態によれば、複数の独立した無線通信リンク２０８１～２０８４は、例えば、図３に示されているように、サービスまたはそれらの組み合わせによって、ネットワーク側で、ユーザ側で編成されてもよく、サービスは、ネットワークまたはユーザデバイスの内部または外部に配置できる。無線通信リンク上のトラフィックは、以下の図４と図５を参照して以下に説明するように、エンドツーエンドのＥ２Ｅトラフィック、例えば、外部サービスプロバイダからＵＥ２００またはＵＥ２００に結合されたデバイスへのトラフィックと呼ばれることもある。
言い換えると、実施形態によれば、オーケストレーションは、必ずしもネットワークまたはＵＥ２００に配置されているとは限らないサービスレベルであってもよく、むしろインターネットのサーバーのような実際のネットワークの背後にあるエンティティであって
もよい。ＵＥ中心のマルチ接続オーケストレーションと呼ばれるトラフィックのオーケストレーションは、ＵＥによって、サービス中心のマルチリンクオーケストレーションと呼ばれるローカルまたは分散方式でホストされたサービスによって、またはネットワーク中心のマルチ接続オーケストレーションと呼ばれる上記の基地局のような１つまたは複数のネットワーク要素によって行われてもよい。
実施形態によれば、ＵＥ２００は、新規の接続識別を使用して、いくつかの無線ネットワーク要素に同時に接続することができ、例えば、仮想マルチＵＥ ＩＤは、ネットワークがマルチリンクアンカーＵＥを処理できず、レガシーネットワークのフォールバックと、様々なモバイルネットワーク事業者が運営するいくつかのネットワークへのマルチ接続を提供できない場合に使用できる。他の実施形態によれば、ＭＬ－ＵＥ２００は、１つまたは複数のネットワークでそれ自体をリレーとして識別し、ＵＥ ＩＤが不要であるか、リレーＩＤが使用されるかのいずれかである。例えば、リレーに結合されたＵＥなどのエンティティのＩＤは、リレーでカプセル化され、リレーを介したこれらのＵＥも、異なるまたは外部のモバイルネットワーク事業者のネットワークを使用できるようになる。
上述のように、図２および図３の基地局またはＵＥのような無線ネットワーク要素は、１つまたは複数の無線通信ネットワークの一部であってもよい。例えば、１つまたは複数の無線通信ネットワークは、同じモバイルネットワーク事業者によって操作される１つまたは複数の無線ネットワーク、同じ事業者が運営するネットワークの要素である基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳｎへの３つの独立した無線通信リンク用のアンテナ２０２を使用して３つの空間ビームを形成するＵＥ２００を示す図４に概略的に示す状況を含んでもよい。ＵＥは、３つの空間ビームを形成して、例えば、単一の基地局への従来技術の手法では通常のように、ビデオストリーミングサービスなどの無線通信ネットワークに接続された外部ユニット２２０に接続するのではなく、高い接続信頼性を提供する。本発明の手法によれば、アンテナ２０２によって提供される３つの空間ビームは、基地局への独立した無線通信リンクを形成する、すなわち、十分な数のリンクが提供されるので、通信経路内の障害物２２２のために、基地局のうちの１つ、例えば、基地局ＢＳ３への接続が不可能である状況も、十分な数の接続またはリンクが確立され、高い信頼性と高いデータスループットが実現される。
他の実施形態によれば、ＵＥは、図５に概略的に示すように、異なる事業者によって運営される無線通信ネットワークの一部である無線ネットワーク要素に接続することができる。再び、ＵＥ２００は、３つの独立した無線通信リンクを確立するための３つの空間ビームを形成するアンテナ２０２とともに示す。図５のシナリオでは、３つの異なるモバイルネットワーク事業者１、２および３の基地局が利用可能であると想定され、ＵＥは、第１の事業者の基地局ＢＳ１２、第２の事業者の基地局ＢＳ２１、および第３の事業者の基地局ＢＳ３３への無線通信リンクを提供して、ネットワークへの、またネットワークを介した外部ユニット２２０への信頼できる接続を提供し、それにより、障害物２２２１、２２２２の問題、または基地局が所望の特性に従って動作しない、または過負荷になり、十分なスループットを提供しない問題を回避する。
上記の実施形態は、セルラー無線通信ネットワークに関連して説明されてきたが、本発明の手法はそのようなネットワークに限定されない。本発明の手法は、衛星およびセルラーからローカルおよびパーソナルエリアネットワークまでの任意のタイプの無線通信ネットワーク、例えば無線パーソナルエリアネットワーク、ＷＰＡＮ、無線ローカルエリアネットワーク、ＷＬＡＮ、無線アドホックネットワーク（無線メッシュネットワークまたはモバイルアドホックネットワークとも呼ばれる）、ＭＡＮＥＴ、無線メトロポリタンエリアネットワーク、無線ワイドエリアネットワーク、セルラーネットワーク、およびグローバルエリアネットワークにおいて実施されてもよい。さらに、本発明の手法は、上述のネ
ットワークのいずれかを組み合わせた環境で実装されてもよい。言い換えれば、上記の無線通信ネットワークは、同じ無線アクセス技術、ＲＡＴ、または異なるＲＡＴに基づいて動作する。無線技術の例は次のとおりである。
ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａ、ＬＴＥ－Ａ Ｐｒｏ
５Ｇ／ＮＲ
ＬＴＥ Ｖ２Ｘ
拡張されたＶ２Ｘ、５Ｇ／ＮＲのｅＶ２Ｘ、
ＩＥＥＥ ８０２．１１、
ＩＥＥＥ ８０２．１１ｐ ＤＳＲＣ、
ブルートゥース（登録商標）、
ＩＥＥＥ ８０１．１１ａｄ、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｙ、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｃなどのＷｉＦｉバリアント
ＥＴＳＩ ＤＥＣＴおよびそのバリアント。
また、ＵＥ２００が無線リンクを形成し得るネットワーク要素は、上述の無線通信ネットワークのいずれか１つから選択されてもよい。さらに、さらなる実施形態によれば、無線ネットワーク要素は、建物、機械、車両などのような他のエンティティの一部であり、これらはさらにネットワークに接続されてもよい。
さらなる実施形態によれば、基地局および他のエンティティのような上記の無線ネットワーク要素は、それらが属するネットワーク内で、同じまたは異なるネットワークリソースを使用してもよい。例えば、図４を考慮するとき、ＵＥ２００への接続に関与する基地局ＢＳ１～ＢＳｎの一部またはすべては、同じリソースで動作するか、または異なるリソースを使用してもよい。例えば、それぞれの無線通信リンクに関連付けられた／マッピングされたリソース要素を送信するための異なる周波数または異なる周波数帯域が使用されてもよい。これは、異なるネットワークで動作する無線ネットワーク要素にも適用される。
図４および図５を参照して上述した実施形態では、モバイルネットワーク事業者の基地局が参照されているが、しかしながら、本発明の手法は、図４および図５の基地局の代わりに、またはそれに加えて、実施形態に従って、そのようなシナリオに限定されず、ＵＥ２００の空間ビームによって提供される１つまたは複数の通信リンクは、異なる無線アクセス技術、例えば、６０ＧＨｚのＷｉＧｉｇリンク（ＩＥＥＥ ８０２、１１ａｄまたはＩＥＥＥ ８０２．１１ａｙ）、５．２ＧＨｚのＷｉＦｉリンク、３．５ＧＨｚの４Ｇまたは５Ｇリンクなどを実装するＷｉＦｉネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈネットワーク、またはＤＥＣＴネットワークまたはその他の帯域を使用するネットワークへのものであってもよい。
図４および図５の実施形態では、ユーザデバイス２００は、ビデオストリーミングサービス２２０と通信するものとして説明されたが、任意の種類のサービスプロバイダ、例えばＵＲＬＬＣサービスが実装されてもよい。
図４および図５の外部ユニット２２０は、ユーザデバイス２００が通信する宛先とも呼ばれてもよい。外部ユニット２２０は、遠隔機械操作または機械の閉ループ制御のためのサービスを実施してもよい。サービスプロバイダ２２０は、ＵＲＬＬＣサービスを提供することができ、図５に示すように、さらなるリンク２２８を介してマシン２３０に接続される。インターフェース２２８は、外部ユニット２２０とエンティティ２３０との間の直接通信、無線通信、または有線通信であってもよく、または、例えば、イントラネットまたはインターネットなどの別のネットワークを介した接続であってもよい。
本発明の手法のさらに別の実施形態によれば、宛先２２０は、１つまたは複数のネットワーク要素、例えば、図２から図５を参照して上述した１つまたは複数の基地局であってもよい。そのようなシナリオでは、追加のエンティティ２３０は、図４および図５に示すモバイル通信ネットワークに接続されるか、または基地局の１つなどのネットワーク要素の１つに直接接続される。例えば、図４を検討する場合、外部ユニット２２０は、基地局ＢＳ１～ＢＳｎのうちの１つまたは複数に結合されてもよい。
図５を参照して説明した例では、ＵＥの通信の宛先を形成するエンティティは、外部ユニット２２０に結合されたマシン２３０として示されている。言い換えれば、宛先は次のネットワークノード、例えば基地局に向かっているか、別のＵＥや車のような他のノードへのマルチホップである可能性があり、それによってＵＥを一種のリレーまたは転送ノードにすることができる。
他の実施形態によれば、目的地であるエンティティは、車両のようなモバイルデバイスであってもよい。ＵＥ２００が提供される場所に応じて、例えば、それが別の機械または別の車両に提供される場合、Ｍ２Ｍ、Ｖ２ＶまたはＶ２Ｘ通信が実施されてもよい。
図６ａは、本明細書に記載の教示に従って実装されるＵＥ２００が車両３００に結合され、ユーザデバイス２００のアンテナアレイ２０２によって形成されるそれぞれの空間ビームまたは指向性ビームを使用して複数の無線通信リンク２０８１～２０８５を提供する実施形態を示す。無線通信リンク２０８１～２０８４は、無線通信リンク２０８を確立するために、スモールセル基地局のような無線ネットワーク要素（図示せず）をそれぞれ含む複数の路側ユニット３０２１～３０２４へのＶ２Ｘ通信を提供する。路側エンティティ３０２は、道路３０４に沿ったランタン、交通標識、または建物であり得、それぞれのユニット３０２は、図４および図５を参照して上述したように、外部エンティティとの通信のために共通ネットワークまたは異なるネットワークに接続されてもよい。さらに、車両３００は、本発明のＵＥ２００を介して、ＵＥ２００のアンテナによって生成される空間ビームまたは指向性ビームの１つによっても形成される無線通信リンク２０８５を介して、さらなる車両３０６へのＶ２Ｖ通信を確立することができる。さらなる車両３０６は、路側エンティティと同様の方法で、無線通信のためのネットワーク要素２１０を含む。ネットワーク要素２１０は、ネットワーク接続性を提供する任意のデバイスとすることができ、実施形態によれば、無線ネットワーク要素２１０は、本発明の手法に従ってユーザデバイス２００によって形成することもできる。点線３０８１、３０８２で示されるように、さらなる車両３０６も路側エンティティ３０２２および３０２４に接続されている。２つの車両３００、３０６の間の信頼できる通信のために、本発明のユーザデバイス２００は、直接リンク２０８５に加えて、さらなる独立した無線通信リンク２０８２、２０８４を介して、そして、車両３００から車両３０６への通信を中継することができる２つの路側ユニット３０２２および３０２４からの無線リンク３０８１、３０８２を介して、マルチ接続を提供する。
図６ａを参照すると、他の実施形態によれば、地上車両ではなく、例えばドローンのような無人航空機などの航空機も使用できることに留意されたい。装置の飛行経路に沿って設けられた複数の固定要素へのマルチ接続のための本発明のユーザデバイス２００を含むことができ、制御情報を受信し、位置情報を例えばシステムに送り返すためのネットワークへのドローンのより信頼できる接続をもたらす。
図６ｂは、本明細書に記載の教示に従って実施されるＵＥが空中輸送機、航空機、または無人機に接続される別の実施形態を示す。図６ｂには、それぞれのビーム２０６を介して地上の基地局ＢＳに接続する本発明のユーザデバイス２００を含むドローンが示されて
いる。図６ｂに示す状況では、ＵＥ２００からＢＳ'へのＵＬ接続は、ＢＳ'およびＢＳ''がビーム２０６'によってカバーされる同じセクターにあるため、ＢＳ''との干渉を引き起こす可能性がある。ＵＥ２００およびその関連ＵＬ ＲＳについての知識を有する潜在的に干渉の影響を受けるすべてのＢＳは、ＵＥ２００のために経験された感知された干渉を報告し、ネットワーク内のマルチリンクオーケストレータ（以下を参照）はそれに応じてリンク２０６を管理して干渉レベルを低減することができる。例えば、ビーム２０６'の代わりに、ＢＳ'''に向けられた別のビーム２０６''がＵＬに使用されてもよい。
ダウンリンク選択についても同じことが当てはまる。というのは、ＵＥ２００は、ＢＳ'から、ＢＳ''に干渉されたＵＥ２００へのＤＬ接続中にＢＳ''からの干渉レベルを認識し、それに応じてアクティブビームを２０６''に切り替えるからである。
さらなる実施形態によれば、空中デバイスは、近接ＢＳの公表された近隣リストにあるものを超えてＢＳにマルチリンクアンカーするためにＢＳの拡張カバレッジを活用することができる。
図７は、本発明のユーザデバイス２００が、例えば複数の機械Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３を含む工場内で機械制御３１０に結合されるか、その一部である別の実施形態を示す。本発明のユーザデバイス２００は、そのアンテナ２０２により、それぞれの無線ネットワーク要素２１０１～２１０３に結合または組み込まれたそれぞれのマシンＭ１～Ｍ３への３つの無線通信リンク２０８１～２０８３を確立することにより、マルチ接続性を提供する。それぞれの無線リンク２０８は、ユーザデバイス２００のアンテナまたはアンテナアレイ２０２によって生成された独立した空間／指向性ビーム２０６１、２０６２および２０６３を使用して形成される。機械制御３１０は、機械の動作を監視し、独立したリンクを介して機械の動作を制御するために、それぞれの機械に信号を送信／受信することができる。機械は、ロボットなどを含むあらゆる種類の機械であってもよい。
図８ａは、一実施形態による本発明のユーザデバイスのブロック図を示す。ＵＥ２００は、複数のアンテナまたはアンテナ素子２０２ｘを有するアンテナアレイ２０２を含む。他の実施形態によれば、複数のそのようなアンテナアレイ２０２をＵＥ２００に設けることができる。アンテナアレイ２０２は、プリコーダ３２０に結合されている。プリコーダ３２０は、コードブックを含むか、コードブックに結合されて、個別の独立した無線通信リンクそれぞれに対して少なくとも２つの空間的に分離された電磁送信／受信ビームを形成する。さらに、ＵＥ２００は、プリコーダに結合され、また信号を入力／出力するためにインターフェース２１８にも結合されたそれぞれの信号処理チェーン２０４１～２０４ｎを定義する１つまたは複数の信号プロセッサを含む。実施形態によれば、アンテナアレイ２０２は、多数のアンテナ素子を有する大規模ＭＩＭＯアンテナアレイであってもよい。上述のように、複数の信号処理チェーン２０４４～２０４ｎ、例えば、無線通信リンクのそれぞれに対する信号処理チェーンを実装するために、単一の信号プロセッサまたは複数の信号プロセッサが提供されてもよい。信号処理チェーンは、リンクごと、基地局ごと、モバイルネットワーク事業者ごとに、以下のうちの１つまたは複数をサポートする。
ＤＬ時間と周波数の同期、近隣リストの処理、
ＤＬ／ＵＬやＨ－ＡＲＱなどのリソース割り当ての処理、
ＵＬタイミングアドバンスＴＡ、
電力制御、
引き継ぎ手順のトリガと処理。
以下では、複数の無線通信リンクを介した通信を扱う本発明の手法の実施形態を説明す
る。
物理層の再送信メカニズム
実施形態によれば、図２～図７のいずれか１つに示すシステムは、再送信に適したリンクの指示を含む、Ｈ－ＡＲＱのような物理層再送信メカニズムを実装してもよい。例えば、スペクトル効率を改善するために、Ｈ－ＡＲＱなどの物理層再送信メカニズムをマルチリンクＵＥ２００および基地局ＢＳなどの各無線ネットワーク要素に適用することができる。基地局などの宛先がメッセージを復号化できない場合、マルチリンクＵＥ２００からの再送信を要求するために、非確認応答、ＮＡＣＫメッセージを送信することができる。宛先は、複数のリンクのどれが再送信の優先リンクであるかを示すことができる。リンクの品質／信頼性に関する情報は、異なる独立した無線リンクを介してＵＥに接続された各基地局が互いに認識している場合、例えばＸ２インターフェースまたは他のバックホール接続を介して基地局で共有することができる。リンク品質／信頼性は、各リンクに関する符号化情報の尤度比を分析することによって見つけることができ、所定のしきい値を超える品質／信頼性を有するリンクが再送信のために選択されてもよい。
ハンドオーバー
実施形態によれば、図２～図７のいずれか１つに示すシステムは、各無線伝送リンク２０８に対して、ネットワーク内の別のアンカーポイントまたは基地局のような別の無線ネットワーク要素への独立したハンドオーバー手順をトリガし、要求し、実行してもよい。例えば、ハンドオーバーの高度なトリガおよび遅延トリガは、ネットワークを介して「クローリング」を実装し、同時に特定のターゲットデータレート、レイテンシ、冗長性などを満たすために必要な数のリンク２０８を接続モードでできるだけ多く維持することができる。
他の実施形態によれば、ネットワークまたはインターネットからロードすることができる拡張近隣リストのような近隣リストを使用して、ＭＬ－ＵＥ２００が、２つ以上の階層の無線ネットワーク要素、異なるモバイルネットワーク事業者、異なる無線アクセス技術などにわたる同時リンクに対して従来の近隣リストで指定された範囲を超えて接続できるようにすることができる。
さらに別の実施形態によれば、システムは、使用デバイスの所定の経路に関する知識および／または利用可能になる無線ネットワーク要素への無線通信リンクに関する知識に基づいて、予想されるハンドオーバーおよび／または新しいリンク確立を実行することができる。
さらなる実施形態によれば、ハンドオーバーは、アナウンスされた近隣リストからの１つのＢＳから隣接ＢＳへの従来のハンドオーバー、またはＲＡＣＨのような従来のリンク接続／確立手順を使用し、新しいリンクを介したエンドツーエンド接続を提供する、近隣リストでアナウンスされていない別の無線ネットワーク要素への新しいリンクの確立に基づくハンドオーバーであってもよい。
ダウンリンクＤＬシグナリングの活用
実施形態によれば、本発明のＵＥ２００は、異なる基地局のような異なる無線ネットワーク要素からのダウンリンクＤＬシグナリングを活用して、２つ以上の無線ネットワーク要素を区別し、独立に要素と同期して、ＤＬ制御チャネルの並列復号化／処理／取り扱いを提供することができる。言い換えると、ＤＬシグナリングは異なる基地局／アクセスポイントから送信され、ＵＥは２つ以上の基地局信号を区別して、ダウンリンク制御チャネルの並列復号化／処理の通信を同期させることができる。したがって、本明細書に記載の教示に従って実装されるＵＥ２００は、例えば、いくつかの無線フレームにわたってなど
、長期間にわたって、複数のリンクを同じアクティブまたはアクティブ化の準備ができた状態に保つ。
増加したダイバーシティ
実施形態によれば、本発明の手法は、コードダイバーシティ、空間ダイバーシティ、時間ダイバーシティまたは周波数ダイバーシティの増加のように、ダイバーシティを増加させる。ダイバーシティを高めるために、ＵＥ２００は、複数の無線通信リンクを介して、例えば同時に第１の無線通信リンクおよび第２の無線通信リンクを介してメッセージを送信および／または受信することができる。さらに他の実施形態によれば、メッセージは分割されてもよく、メッセージの一部は、第１および第２の無線通信リンクを介して同時に多重送信されてもよい。
複数の無線通信リンクを介してメッセージまたはメッセージの一部を同時に送受信する場合、無線通信リンクの１つを介した通信が正常に復号化または受信されない場合がある。そのような状況では、メッセージまたはメッセージの一部の再送信が必要であり、ＵＥは１つまたは複数の異なる無線通信リンクを介して、Ｈ－ＡＲＱ再送信メッセージなどの再送信メッセージを送信または要求することができる。実施形態によれば、再送信メッセージは、メッセージ内またはメッセージの一部内のデータの冗長性を含むことができ、冗長性は、チェイス結合または増分冗長性を含むことができる。さらに他の実施形態によれば、再送信の要求に応じて、メッセージ全体またはメッセージの一部の完全な再送信を開始することができる。
基地局のようなそれぞれのネットワーク要素が、ＵＥからネットワークへの既存の独立した並列無線通信リンクを認識していない場合、再送信は、異なるリンクを介してそれぞれのネットワーク要素を介してＵＥへのデータのフローを制御することもできるトップエンティティによって制御されてもよく、すなわち、再送信は、例えば、図４および図５を参照して上で説明されたように、サービスプロバイダによって、実際のネットワーク要素の外側の上部で処理されてもよい。基地局またはそれに結合するエンティティなどの無線ネットワーク要素が異なる無線通信リンクを認識している場合、再送信メッセージは、各基地局の制御下で異なる無線通信リンクを介して協調的に送信されてもよい。このような状況では、再送信により、２つ以上のリンクが多重化リンクまたは冗長リンクとして利用されてもよい。
したがって、上記の実施形態によれば、元のメッセージは多重モードで送信されてもよいが、Ｈ－ＡＲＱに使用されるような繰り返しは、選択された別のパス、または使用可能なパス、空間／方向ストリーム、および／または周波数で異なるダイバーシティを使用してもよい。
増加したコードダイバーシティ
実施形態によれば、ＵＥ２００がＮ個の異なる無線通信リンクに対してＮ（Ｎ＞１）の空間ビームまたは指向性ビームを形成するという本発明の思想により、増加したコードダイバーシティが提供される。送信されるメッセージまたは送信されるメッセージの一部を符号化でき、コードワードのＮ個のコピーが生成され、Ｎ個の異なる無線通信リンクを介して送信される。別の実施形態によれば、メッセージまたはメッセージの一部を符号化し、得られたコードワードをＮ個のサブコードワードに分割し、Ｎ個の異なる無線通信リンクを介して送信することができる。
そのようなシナリオでは、基地局のようなそれぞれの無線ネットワーク要素は、メッセージの部分を収集し、バックホールインターフェースを介したデータの交換を含んでもよいメッセージの部分の共同処理を実行することができる。これは、各無線ネットワーク要
素が、ＵＥから異なる基地局に提供される複数の独立した無線通信リンクを認識している状況で可能である。それぞれのネットワーク要素が独立したリンクを認識していない場合、他の実施形態によれば、無線ネットワーク要素がメッセージの一部をそれに接続されている１つまたは複数のエンティティに転送し、次に、エンティティがメッセージの部分を収集し、メッセージの部分の共同または分散処理を実行する。言い換えると、コードワードの部分または断片の最終的な組み合わせは、ネットワークエンティティのどこかで、またはサービスがアンカー／ホストされるサービスレベルで行われる。
実施形態によれば、複数のリンクのメッセージのそれぞれの部分の配信は、すべての部分が受信された場合でも、実際のコンテンツを取得できない場合があり、ネットワークコーディングなどの追加の処理が必要になる。メッセージ／データフローの各部分は、第１のステップ／段階で、分散方式で処理／復号化され、その後に、第２の段階／ステップで、第１の段階の部分を組み合わせた共同処理によってさらなる処理が実行される。例えば、それぞれの基地局またはネットワーク要素で、特定のビットが特定の値を有する確率を示すソフトビットが生成され、これらのソフトビットは、受信されたソフトビットに基づいてハードビットを生成する共有エンティティに配信され、ビットの最終値を定義する。例えば、メッセージの同じ部分で異なるリンクを介して、または異なるネットワーク要素から異なるソフトビットを受信する場合、ハードビットを生成する共有エンティティは、特定の値に対して最も高い確率を有するソフトビットを選択することができる。
さらなる実施形態によれば、ユーザデバイスはメッセージを暗号化することができる。
増加した空間／時間ダイバーシティ
実施形態によれば、データパケットまたはメッセージの複数のコピーを複数のリンクを介して送信することにより、空間および時間のダイバーシティを増加させることができる。ＵＥ２００は、送信されるメッセージまたはメッセージの一部をコピーし、その後に、メッセージと、第１および第２の無線通信リンクのコピーおよびメッセージの他の部分とを送信することができる。例えば、マルチリンクＵＥ２００は、同じメッセージまたはデータパケットのＮ個のコピーを生成し、同じ方式／パターンまたは異なる方式／パターンのいずれかであるチャネルコーディング方式およびインターリーバパターンをメッセージまたはデータパケットの各コピーに適用することができる。チャネル符号化後に得られたＮ個のコードワードは、Ｎ個の異なる無線通信リンク２０８を介して宛先に並行して送信され、宛先は１つまたは複数の基地局であってもよい。宛先では、基地局が例えばＸ２インターフェースを介して複数の独立したリンクに関する知識を有していれば、受信した情報が基地局によって交換され、共同で処理される。ジョイントチャネルデコーダは、復号化処理中にメッセージの複数のコピーの相関を活用することができる。複数のリンクからのデータの十分な情報を蓄積することにより、宛先はメッセージを復号化することができる。メッセージを復号化できない場合、宛先はマルチリンクＵＥにＮＡＣＫを送信して、メッセージの再送信を要求することができる。宛先は、マルチリンクＵＥへの再送信の優先リンクを示すこともできる。各再送信で、マルチリンクＵＥは、オプションで、それぞれ異なるチャネル符号化方式とインターリーバパターンによってメッセージを符号化およびインターリーブすることができる。
実施例によれば、チャネル符号化方式を単純に保つために、単純な発生器を備えたドープされたアキュムレータコードが使用され、そのようなコードは冗長性を導入せず、対応するチャネルデコーダは中程度の複雑さのみを必要とする。さらなる実施形態によれば、ファウンテンコードを使用して、メッセージを正常に復号化するために、受信機またはデコーダのような十分な数の部分が宛先に到着するまで、メッセージ全体の多くの部分を送信する送信方式に導くことができる。そのようなシナリオでは、Ｈ－ＡＲＱと同様のフィードバックにより、パケットのさらなる送信を終了させることができる。
ＵＬ／ＤＬスケジューリング
実施形態によれば、本発明のＵＥ２００は、アップリンクＵＬおよび／またはダウンリンクＤＬを制御または調整することができ、ならびに／あるいはアップリンク通信および／またはダウンリンク通信におけるリンク適応を制御または調整することができる。実施形態によれば、ＵＥ２００は、１つまたは複数の無線ネットワーク要素のリンク制御、例えば上記の図に示すような基地局のリンク制御にアクセスして、それぞれの無線通信リンクを介したアップリンク／ダウンリンクのリソースのスケジューリングを直接制御することができる。他の例によれば、リンク制御への直接アクセスは利用できない場合があるが、特定の状況が回避されるように、各基地局のリンク制御に関する情報の送信を制御すること、例えば、同時に２つの無線通信リンクの同時ハンドオーバーにより、スケジューリングの間接制御を実施することができる。
さらなる実施形態によれば、ＵＥは、アップリンク／ダウンリンクにおけるリソースおよびリンク適応を制御／調整して、ＵＥ自体が選択することができる物理リソースブロックなどのリソースの専用セットを提供することができ、そのようなＰＲＢに対して、ＵＥは、それぞれの無線通信リンクで変調、コーディング、およびコードワード配布を選択することができる。この手法は、ＵＥが受信機であり、干渉レベルを含むチャネル状態を観察し、通常、リソースの特定のロード／使用を要求するために、ＰＭＩ、ＣＱＩなどのいくつかのインジケータを基地局にレポートするダウンリンクで有益である。そのような値が送信の成功につながった場合、基地局が決定し、ＵＥは別のラウンドのフィードバックを報告する。
アップリンク／ダウンリンクスケジューリングに関するさらなる実施形態によれば、本発明の手法によるＭＬ－ＵＥ２００は、大規模ＭＩＭＯアレイなどのアンテナアレイを使用して、空間多重化による共通リソースでできる限り多くの、ストリームとも呼ばれる、指向性／空間ビームを送受信することができる。共通リソースには、共通の時間／周波数リソースが含まれてもよい。ＬＴＥ標準のような従来の手法は、基地局でのみアップリンク／ダウンリンクスケジューリングを実行するが、本発明の手法に従って、異なる基地局間で十分なバックホールがないかまたはバックホールがない状況を処理することができ、異なるモバイルネットワーク事業者の基地局に接続する場合がそうである。そのような場合、基地局は、許容可能なＭＬ－ＵＥ中心のスケジューリング決定と、対応するレート割り当てまたはリンク適応を提供する方法を知らない。これは、基地局で利用可能なグローバルＣＳＩがなく、各基地局にはローカルＣＳＩのみがあるためである。アップリンクの場合、各ＢＳが、特定のＭＬ－ＵＥの同時スケジュールされた他の基地局とそれ自体のアップリンクストリームがどれだけ干渉するかを知らないという意味で、スケジューリングには困難または不確実性がある。そのようなシナリオでは、実施形態によれば、アップリンクスケジューリングをＵＥ側で実行することができるが、そうでない場合、そのようなアップリンク干渉はＭＬ－ＵＥのアップリンクスループットを著しく低下させる可能性が最も高いからである。
例えば、ＵＥは、複数の潜在的な基地局に同じアップリンク／ダウンリンクリソースブロック（共通のアップリンク／ダウンリンクリソースブロックとも呼ばれる）を要求することができ、ＵＥがいくつかの基地局から許可を取得すると、ＵＥは、許可した基地局からのＣＳＩフィードバックをトリガすることができる。報告されたＣＳＩ（ＲＩ／ＰＭＩ／ＣＱＩ）を考慮して、ＵＥはプリコーダによって提供されるビーム形成行列の最適なセットをスケジュールする。次に、ＵＥは、ＵＬ／ＤＬ制御情報を基地局にシグナリングすることにより、リンク適応を実行することもできる。言い換えれば、そのような実施形態によれば、本発明のＭＬ－ＵＥ２００は、従来の大規模ＭＩＭＯシステムにおける基地局と同じ役割を果たすことができる。
独立した電力制御
さらなる実施形態によれば、ユーザデバイス２００は、例えば、ＣＳＩ、ＣＱＩ、ＰＭＩおよびＨ－ＡＲＱハンドオーバーなどを含む独立したリンクフィードバックのために、無線通信リンクの独立した管理を提供してもよい。
集約ノード
本発明の実施形態によれば、やはり上記で簡単に述べたように、ＵＥ２００は、集約ノードに接続された複数のさらなるデバイスのための集約ノードとして動作してもよい。
例えば、本発明のＵＥ２００は、バス、電車または飛行機のような移動ホットスポットの集約ノードであってもよく、車両に位置するいくつかのデバイスは集約ノードに接続されてもよい。接続されたデバイスは、独自のＩＤ、特定のプロパティなどを空間リンクＩＤに転送することができ、その逆も可能である。マルチリンク接続は、異なるＭＮＯのネットワークに接続でき、反対側のデバイスはＭＮＯごとにグループ化することができる。デバイスは、例えばサービスのマルチＭＮＯアンカーリングによって、ネットワークのいずれか１つにアンカーされた「トランスコードされた」リンクを取得することができる。
アナログビームフォーミング構成要素の多重化
さらなる実施形態によれば、ユーザデバイスは、例えば、それぞれのシグナリングチェーン２０４について図８ａに示す信号プロセッサに実装される変調器／復調器を含んでもよい。アンテナアレイは、大規模ＭＩＭＯアンテナアレイ２０２を含んでもよく、アンテナアレイ２０２内のアンテナ素子２０２ｘのすべてまたはグループは、変調器／復調器との間で同じＲＦ信号を送受信してもよい。ＲＦ信号に言及する場合、変調器から来るアナログ信号を意味する。これは、ＤＡＣ後のアナログドメインのベースバンド信号であってもよいし、中間周波数まで混合されてもよい。ビームフォーミングは、アナログビームフォーミングを生成するために、例えば位相シフタまたは並列ステージでの固定位相遅延との混合によって実行されるため、すべてのアンテナ要素が独自のトランシーバチェーンを有するわけではない。言い換えれば、それぞれアナログビームフォーミングまたはハイブリッドビームフォーミングの場合、アンテナアレイ２０２またはアンテナグループ２０２ｘ内のすべてのアンテナは、変調器から同じＲＦ信号を受信してもよい。この信号は、アンテナごとに個別にパラメータ化可能な位相で位相シフトされてもよく、位相でパラメータ化されたすべてのアンテナを使用すると、ターゲット受信機に向けて最大ＳＩＮＲが得られ、同時に他のすべての受信機での干渉が最小限に抑えられる。しかし、現在のデータレートと干渉除去の要件がそれほど高くない場合は、ターゲット受信機へのシグナリングに必要なアンテナまたはグループの数が少なくても十分である。送信機はＭＬ－ＵＥ２００であり、受信機は基地局または他のＵＥのような他のネットワーク要素であってもよく、単一のＭＬ－ＵＥから複数の基地局への複数のリンクを並列に確立すると必要なビームフォーミングハードウェアに関する統計的多重化ゲインが得られる。例えば、３つの基地局への３つの平行ビームをサポートする場合、アンテナまたはグループの数は、単一リンクのハードウェアの３倍よりも大幅に少なくてもよい。
したがって、さらなる実施形態によれば、図８ａのコントローラ３２２のようなコントローラは、例えば各無線通信リンクの現在のデータレート要件に従って、無線通信リンクごとのアンテナの数を動的に増減する、ならびに／あるいは無線通信リンクの数、および／または無線通信リンクを生成するために使用されるアンテナアレイのアンテナ要素、および／または無線通信リンクごとの空間ビームの数を増減するように設けられてもよい。
図８ｂは、本発明のユーザデバイスの１つまたは複数のアンテナアレイを実装するための実施形態を示している。１つまたは複数のアンテナアレイは、ミリ波帯域で動作する複
数のアンテナ素子２０２ｘ、例えば８×８から数百までを含んでもよい。第１の実施形態によれば、アレイ２００は、すべてのアンテナ素子２０２ｘを使用して複数のビーム２０６を形成するように制御されてもよい。第２の実施形態によれば、複数のサブアレイ２０２１、２０２２がそれぞれのビーム２０６を形成するために使用されるように、アレイを制御することができる。
リンク状態に関するプロトコル
さらなる実施形態によれば、本発明の手法は、例えば、基地局のようなそれぞれのネットワーク要素によって適切な測定を実行することにより、または、無線通信リンクに関連するＫＰＩのようなそれぞれのパラメータを取得するためにＵＥ２００で実行される測定により、または、通信の動作、例えば通信動作に関するいくつかの情報を提供する要求された再送信の数、すなわち特定のデータを送信するために通信リンクがどの程度優れているかを監視することにより、ネットワークレベルのいずれかで、１つまたは複数の無線通信リンクの状態に関する情報を取得することを含むことができる。１つまたは複数のチャネルの状態に関する情報は、例えば、測定が完了すると、特定の要求が発行されると、または特定の時間もしくは間隔で、システム全体の各エンティティ間で送信または配信されてもよい。例えば、実施形態によれば、得られた情報を使用して、例えば、ユーザデバイスまたは他のエンティティから受信した情報に応じて、異なる無線通信リンク上の通信を動的に適応させることができる。
Ｅ２Ｅマルチリンクオーケストレーション
さらなる実施形態によれば、本発明の手法は、Ｅ２Ｅマルチリンクオーケストレーションを提供することができる。
実施形態によれば、Ｅ２Ｅマルチリンクオーケストレーションは、ネットワークへのアクセスおよびサービスに必要とされる可能性があるリンクＩＤおよびユーザＩＤのオーケストレーションを含む。
図９は、本発明の実施形態によるオーケストレータを含むネットワークの概略図である。本発明のＵＥ２００は、それぞれの基地局ＢＳ１～ＢＳ３を介して、例えばインターネットまたは図示した環境の他の場所に位置するサービスへの３つの独立したリンク２０８１～２０８３を提供する。図９では、ＵＥとサービスとの間の論理接続が矢印Ｅ２Ｅで表されている。基地局は、それぞれのバックホール接続ＢＨ１～ＢＨ３によってサービスに接続される。オーケストレータ４００は、マルチリンクオーケストレータまたはマルチＩＤオーケストレータまたはその両方であってもよい。マルチリンクオーケストレータとマルチＩＤオーケストレータは、同じエンティティまたは個別のエンティティで、集中化または分散された方法で実装することができる。オーケストレータは、インターネットのサーバーのような実際のネットワークの背後にあるエンティティであってもよいし、ＵＥにあってＵＥ中心のマルチ接続またはマルチリンクオーケストレーションを提供してもよいし、あるいは、ネットワーク中心のマルチ接続オーケストレーションを提供するために、上記の基地局のような１つまたは複数のネットワーク要素にあってもよい。
マルチリンクオーケストレータは、リンク２０８およびバックホール接続ＢＨを介したＥ２Ｅ接続のための送信またはデータフローを制御する。マルチリンクオーケストレータは、符号４１０で概略的に表されるように、信頼性、レイテンシデータレートなどのＥ２Ｅ通信の特定の基準に従ってＥ２Ｅ接続に結合されたリンクを利用するために、例えば、データレート、干渉レベル、輻輳、負荷などのＫＰＩ（主要業績評価指標）によって記述される、リンク２０８およびバックホール接続ＢＨの条件についての知識を活用することができる。このような知識は、ネットワーク要素、ネットワーク内の任意のエンティティ、またはＵＥ２００など、サービスまたはネットワークによって提供されてもよい。マル
チリンクオーケストレータは、ＥＰＣ、進化したパケットコア、４Ｇネットワークの機能など、コアネットワークのエンティティとも対話することができる。
マルチリンクオーケストレータは、例えば、制御シグナリングを介して、ネットワーク要素またはリンクに関連するエンティティ、例えばスケジューラ、リンクコントローラ、ハンドオーバーコントローラなどで直接に、あるいは、サービスまたはリンク固有のパラメータ、例えば保証ビットレートサービス、ＵＬＬＲＣなどに基づいて間接的に、リンクの性能関連パラメータを制御することができる。
実施形態によれば、ＵＥ中心のマルチリンクオーケストレータは、特にグラントフリーアクセス手順を使用するＵＬについて、基地局スケジューラを調整／調整することにより、データルート／フロー選択または優先順位付けにより、ＵＲＬＬＣなどの重要なサービスに必要なリンクを制御することができる。さらに、ＵＥおよび／またはサービスは、オンデマンドで、または応答時間、再送信試行などの所定の間隔で、エンドツーエンドリンク性能テストをトリガすることができる。
例えば、レイテンシクリティカルなデータは、最速のリンク、例えば、必要なリソースブロックＲＢが利用可能なリンクおよび／またはＨ－ＡＲＱ再送信の最小数が予想されるリンクを介して、ＵＥ２００によって常にルーティングされてもよく、および／または最低のエンドツーエンド遅延が予想される。さらに、レイテンシが重要なデータが分割され、リンクを介して送信されてもよい。スケジューリング選好決定のスケジューリングは、ＵＥで行われてもよく、基地局などの関連するネットワーク要素に適切に通信されてもよい。
マルチＩＤオーケストレータは、１つまたは複数の無線ネットワークへのアクセスに使用される無線通信リンク２０８の加入者識別などの異なるＩＤを制御する。ＩＤは、ユーザデバイスを認証し、ネットワークおよび／またはネットワークスライス、サービス、ＫＰＩレポート要求などの特定のネットワーク機能へのアクセスを許可するために使用されてもよい。異なるＩＤは、共通のマルチリンクＵＥ ＩＤに結合されてもよい。そのようなマルチリンクＵＥ ＩＤは、１つまたは複数のネットワークでより効率的に処理されてもよい。
利点
上記で詳細に説明した本発明の手法は、従来技術の手法よりも多くの利点を提供する。本明細書で説明する教示によれば、基地局などのいくつかのネットワーク要素へのリンクの集約が同時に可能になり、データレートがいくつかの基地局への空間多重化または周波数多重化によって増加するため、リンクダイバーシティが提供され、リンクの安定性が向上し、停止が減少するだけでなく、複数の基地局間のバックホール接続の負荷バランシングが提供される。さらに、ＵＥ側での大幅なセル間干渉低減が達成され、ネットワークとＭＬ－ＵＥ２００との間のエネルギー低減されたマルチリンク伝送が利用可能である。さらに、本発明の手法の実施形態は、特にモバイルエッジコンピューティングＭＥＣにおいて、それらが同時におよび／または異なる時間インスタンスでマルチハンドオーバーを提供して、ハンドオーバー障害の数を減らし、トラフィックハンドオーバーのバランスをとり、レイテンシを減らし、継続のサポートを改善するので有利である。本発明のアプローチのさらなる利点は、同じまたは異なる無線アクセス技術を使用する同じまたは異なるネットワーク内の基地局のようないくつかの作業要素のパケットのマルチパスルーティングが可能になるので、Ｅ２Ｅサービス配信の改善であり、さらなる実施形態は、いくつかの基地局を介したバックホールで統計的多重化が提供され、これにより、例えば、ハンドオーバーが発生した場合に、実効データレート、遅延、チッターの変動を低減するので有利である。
記載した概念のいくつかの態様を装置のコンテキストで説明したが、これらの態様は対応する方法の説明も表し、ブロックまたはデバイスが方法ステップまたは方法ステップの特徴に対応することは明らかである。同様に、方法ステップのコンテキストで説明される態様は、対応するブロックまたは項目または対応する装置の機能の説明も表す。
本発明の様々な要素および特徴は、アナログおよび／またはデジタル回路を使用するハードウェア、ソフトウェア、１つまたは複数の汎用もしくは専用プロセッサによる命令の実行を通じて、あるいはハードウェアとソフトウェアの組み合わせとして実施することができる。例えば、本発明の実施形態は、コンピュータシステムまたは別の処理システムの環境で実施されてもよい。図１０は、コンピュータシステム９００の一例を示している。ユニットまたはモジュール、ならびにこれらのユニットによって実行される方法のステップは、１つまたは複数のコンピュータシステム９００で実行することができる。コンピュータシステム９００は、特殊目的または汎用デジタル信号プロセッサのような１つまたは複数のプロセッサ９０２を含む。プロセッサ９０２は、バスまたはネットワークのような通信インフラストラクチャ９０４に接続されている。コンピュータシステム９００は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのメインメモリ９０６と、例えばハードディスクドライブおよび／またはリムーバブルストレージドライブなどの二次メモリ９０８と、を含む。二次メモリ９０８は、コンピュータプログラムまたは他の命令がコンピュータシステム９００にロードされることを可能にしてもよい。コンピュータシステム９００は、コンピュータシステム９００と外部デバイスとの間でソフトウェアおよびデータを転送できるようにする通信インターフェース９０１０をさらに含むことができる。通信は、電子的、電磁的、光学的、または通信インターフェースによって処理可能な他の信号の形態であってもよい。通信は、ワイヤまたはケーブル、光ファイバ、電話回線、携帯電話リンク、ＲＦリンク、および他の通信チャネル９１２を使用できる。
「コンピュータプログラム媒体」および「コンピュータ可読媒体」という用語は、一般に、リムーバブルストレージユニットまたはハードディスクドライブにインストールされたハードディスクなどの有形の記憶媒体を指すために使用される。これらのコンピュータプログラム製品は、コンピュータシステム９００にソフトウェアを提供する手段である。コンピュータ制御ロジックとも呼ばれるコンピュータプログラムは、メインメモリ９０６および／または二次メモリ９０８に格納される。コンピュータプログラムは、通信インターフェース９１０を介して受信されてもよい。コンピュータプログラムは、実行されると、コンピュータシステム９００が本発明を実施することを可能にする。特に、コンピュータプログラムは、実行されると、プロセッサ９０２が本明細書に記載の方法のいずれかなどの本発明のプロセスを実施できるようにする。したがって、そのようなコンピュータプログラムは、コンピュータシステム９００のコントローラを表してもよい。本開示がソフトウェアを使用して実施される場合、ソフトウェアは、コンピュータプログラム製品に格納され、リムーバブルストレージドライブ、通信インターフェース９１０のようなインターフェースを使用してコンピュータシステム９００にロードされてもよい。
ハードウェアまたはソフトウェアでの実施は、電子的に読み取り可能な制御信号が格納されており、それぞれの方法が実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協働する（または協働することができる）デジタル記憶媒体、例えばクラウドストレージ、フロッピーディスク、ＤＶＤ、ブルーレイ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリを使用して実行できる。したがって、デジタル記憶媒体はコンピュータで読み取り可能であってもよい。
本発明によるいくつかの実施形態は、本明細書に記載の方法の１つが実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協働することができる電子的に読み取り可能
な制御信号を有するデータキャリアを含む。
一般に、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実施することができ、プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるときに方法の１つを実行するように動作する。プログラムコードは、例えば、機械可読なキャリアに格納されてもよい。
他の実施形態は、機械可読なキャリアに格納された、本明細書に記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを含む。言い換えれば、したがって、本発明の方法の実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに、本明細書に記載の方法の１つを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、本明細書に記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを含み、それが記録されたデータキャリア（またはデジタル記憶媒体、またはコンピュータ可読媒体）である。したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、本明細書に記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは信号シーケンスである。データストリームまたは信号シーケンスは、例えばインターネットなどのデータ通信接続を介して転送されるように構成されてもよい。さらなる実施形態は、本明細書に記載の方法の１つを実行するように構成または適合された処理手段、例えばコンピュータ、またはプログラマブルロジックデバイスを含む。さらなる実施形態は、本明細書に記載の方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。
いくつかの実施形態では、プログラマブルロジックデバイス（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ）を使用して、本明細書に記載の方法の機能の一部またはすべてを実行することができる。いくつかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書に記載の方法の１つを実行するためにマイクロプロセッサと協働してもよい。一般に、これらの方法は、任意のハードウェア装置によって実行されることが好ましい。
上述の実施形態は、本発明の原理の単なる例示に過ぎない。本明細書に記載の配置および詳細の修正および変更は、他の当業者には明らかであることを理解されたい。したがって、本明細書の実施形態の説明および説明として提示される特定の詳細によってではなく、差し迫った特許請求の範囲によってのみ限定されることが意図されている。

Claims (26)

  1. 複数の無線ネットワーク要素との無線通信のためのユーザデバイス（ＵＥ）であって、前記ユーザデバイス（ＵＥ）は、
    複数の空間ビームまたは指向性ビームを形成するように構成された複数のアンテナを含み、
    前記ユーザデバイスは、前記複数の空間ビームまたは指向性ビームを使用して、複数の独立した無線通信リンクを同時に提供するように構成され、前記ユーザデバイスは、第１の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第１の無線ネットワーク要素との第１の無線通信リンクを提供し、第２の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第２の無線ネットワーク要素との第２の無線通信リンクを提供するように構成され、前記ユーザデバイスは、前記第２の無線通信リンクを介した第２の無線ネットワーク要素への接続とは独立に、前記第１の無線通信リンクを介した第１の無線ネットワーク要素への接続を処理して、前記無線通信リンクを長期間にわたって、同時にアクティブにしておくか、またはアクティブになる準備をしておくように構成される、ユーザデバイス（ＵＥ）。
  2. 前記無線ネットワーク要素は、１つまたは複数の無線通信ネットワークの一部であり、
    前記１つまたは複数の無線通信ネットワークは、
    （ａ）同じＭＮＯによって運用される無線通信ネットワーク、または
    （ｂ）異なるＭＮＯによって運用される無線通信ネットワーク、または
    （ｃ）同じＲＡＴを有する無線通信ネットワーク、または
    （ｄ）異なるＲＡＴを有する無線通信ネットワーク、または
    （ｅ）（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および／または（ｄ）の組み合わせ、を含み、
    前記ＲＡＴは、３Ｇ、４Ｇ ＬＴＥ／ＬＴＥ-Ａ／ＬＴＥ-Ａ Ｐｒｏ、５Ｇ／ＮＲ、ＬＴＥ Ｖ２Ｘ（Ｖ２Ｖ／Ｖ２Ｉ／Ｖ２Ｐを含む）、５Ｇ／ＮＲの拡張Ｖ２Ｘ（ｅＶ２Ｘ）、ＩＥＥＥ ８０２．１１、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｐ ＤＳＲＣ、ならびに、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉバリアント（少なくとも、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｄ、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｙ、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｃを含む）、ＥＴＳＩ ＤＥＣＴおよびそのバリアントを含む他の技術のうちの１つまたは複数である、
    請求項１に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  3. 前記複数の無線ネットワーク要素は、１つまたは複数の無線通信ネットワークによって提供される、同じもしくは異なる周波数、同じもしくは異なる周波数帯域、または、或る周波数帯域の同じもしくは異なる部分である、同じまたは異なるネットワークリソースを使用して動作する、
    請求項１または２に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  4. 前記複数のアンテナは、複数の無線通信リンクを介した並列伝送を可能にするために、前記同じまたは異なる周波数で前記複数の空間ビームまたは指向性ビームを同時に形成するように構成される、
    請求項１から３のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  5. 前記ユーザデバイスは、前記第１および第２の無線通信リンクを介したデータ伝送を調整するために、１つまたは複数の無線ネットワーク要素から、またはそれを介して制御情報を受信するように構成される、
    請求項１から４のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  6. 電子機器、ソフトウェア、センサおよびアクチュエータのうちの１つまたは複数と、
    前記ユーザデバイスが、データを交換し、および／または制御チャネルに追従またはそれを追跡するために、前記それぞれの無線通信リンクを介して前記無線ネットワーク要素への接続をスキャン／検索、検出、開始、確立、中止／終了、ハンドオーバー、維持、または監視できるように構成されたネットワーク接続と、
    を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  7. 前記ユーザデバイスは、固定デバイスまたはモバイルデバイスであり、
    前記モバイルデバイスは、スマートフォン、ＰＤＡ、ＩｏＴデバイス、コンピュータなどのハンドヘルドデバイス、ロボットまたは車などの地上車両、または有人または無人航空機（ＵＡＶ）などの航空機を含み、後者はドローンとも呼ばれ、
    前記固定デバイスは、前記デバイスが、前記それぞれの無線通信リンクを介した前記無線ネットワーク要素への接続をスキャン／検索、検出、開始、確立、中止／終了、維持、または監視することができるように、物理デバイス、建物、またはネットワーク接続が埋め込まれている任意のアイテムに含まれるか、またはそれらに接続される、
    請求項１から６のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  8. 前記無線ネットワーク要素は、１つまたは複数のさらなるユーザデバイス（ＵＥ）のための１つまたは複数の基地局（ＢＳ）ならびに／あるいは１つまたは複数のリンク転送要素を含む、
    請求項１から７のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  9. 前記ユーザデバイスは、特定の宛先と通信するように構成され、前記宛先は、前記無線ネットワーク要素のうちの１つまたは複数、あるいは前記無線ネットワーク要素のうちの１つまたは複数に結合された１つまたは複数のエンティティである、
    請求項１から８のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  10. 前記１つまたは複数のエンティティは、
    リモートマシンの操作または閉ループ制御のためのＵＲＬＬＣサービスなどの、特定のサービスを提供するサービスプロバイダと、
    機械対機械（Ｍ２Ｍ）、Ｖ２ＶまたはＶ２Ｘ通信を提供するための、無線ネットワーク要素に結合された、またはそれを含む、機械、車両、またはロボットなどのモバイルデバイスまたは固定デバイスと、
    のうちの１つまたは複数を含む、
    請求項９に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  11. 前記複数のアンテナを含む少なくとも１つのアンテナアレイと、
    前記アンテナアレイに接続されたプリコーダであって、前記アンテナアレイによって前記複数の空間ビームまたは指向性ビームを形成するように構成されたプリコーダと、
    前記複数の無線通信リンクのための複数の信号処理チェーンと、
    を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  12. 前記ユーザデバイスは、前記２つ以上の無線ネットワーク要素を区別し、並列および／または独立にＤＬ制御チャネルを同期および復号化／処理／取り扱いするために、前記第１および第２の無線ネットワーク要素からのダウンリンク（ＤＬ）シグナリングを活用するように構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  13. 前記ユーザデバイスは、
    アップリンクＵＬおよび／またはダウンリンクリソースを制御または調整する、ならびに／あるいは
    アップリンク通信および／またはダウンリンク通信におけるリンク適応を制御または調整するように構成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  14. 複数の無線ネットワーク要素との無線通信のためのユーザデバイス（ＵＥ）であって、前記ユーザデバイス（ＵＥ）は、
    複数の空間ビームまたは指向性ビームを形成するように構成された複数のアンテナを含み、
    前記ユーザデバイスは、前記複数の空間ビームまたは指向性ビームを使用して、複数の独立した無線通信リンクを同時に提供するように構成され、前記ユーザデバイスは、第１の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第１の無線ネットワーク要素との第１の無線通信リンクを提供し、第２の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第２の無線ネットワーク要素との第２の無線通信リンクを提供するように構成され、
    前記ユーザデバイスは、
    アップリンクＵＬおよび／またはダウンリンクリソースを制御または調整する、ならびに／あるいは
    アップリンク通信および／またはダウンリンク通信におけるリンク適応を制御または調整するように構成され、
    前記ユーザデバイスは、
    前記無線ネットワーク要素のうちの１つまたは複数のリンク制御にアクセスし、および／または
    ２つの無線通信リンクの同時ハンドオーバーなどの特定の状況が回避されるように、前記無線ネットワーク要素のうちの１つまたは複数の前記リンク制御に関する任意の情報の送信を制御するように構成される、ユーザデバイス（ＵＥ）。
  15. 複数の無線ネットワーク要素との無線通信のためのユーザデバイス（ＵＥ）であって、前記ユーザデバイス（ＵＥ）は、
    複数の空間ビームまたは指向性ビームを形成するように構成された複数のアンテナを含み、
    前記ユーザデバイスは、前記複数の空間ビームまたは指向性ビームを使用して、複数の独立した無線通信リンクを同時に提供するように構成され、前記ユーザデバイスは、第１の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第１の無線ネットワーク要素との第１の無線通信リンクを提供し、第２の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第２の無線ネットワーク要素との第２の無線通信リンクを提供するように構成され、
    前記ユーザデバイスは、
    ＰＲＢなどの専用リソースセットに対して、変調、符号化、および前記無線通信リンクを介したコードワード配布を選択するように構成される、ユーザデバイス（ＵＥ）。
  16. 複数の無線ネットワーク要素との無線通信のためのユーザデバイス（ＵＥ）であって、前記ユーザデバイス（ＵＥ）は、
    複数の空間ビームまたは指向性ビームを形成するように構成された複数のアンテナを含み、
    前記ユーザデバイスは、前記複数の空間ビームまたは指向性ビームを使用して、複数の独立した無線通信リンクを同時に提供するように構成され、前記ユーザデバイスは、第１の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第１の無線ネットワーク要素との第１の無線通信リンクを提供し、第２の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第２の無線ネットワーク要素との第２の無線通信リンクを提供するように構成され、
    前記ユーザデバイスは、
    複数の前記無線ネットワーク要素に共通ＵＬ／ＤＬリソースブロックを要求し、
    前記無線ネットワーク要素のうちのいくつかからの許可に応答して、許可した前記無線ネットワーク要素からのＣＳＩフィードバックをトリガし、
    ＲＩ／ＰＭＩ／ＣＱＩ／ＰＴなどの、報告されたＣＳＩを使用して、特定の性能メトリックに従って、一組のビームフォーミングマトリックスと無線ネットワーク要素をスケジュールするように構成される、ユーザデバイス（ＵＥ）。
  17. 前記ユーザデバイスは、前記無線通信リンクの独立した管理のために、ＣＳＩ、ＣＱＩ、ＰＭＩおよびＨ-ＡＲＱを含むリンクフィードバックを提供するように構成される、請求項１から１６のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  18. 前記複数の無線通信リンクのための複数の信号処理チェーンを含み、
    前記複数の信号処理チェーンは、無線通信リンクごとに、
    ＤＬ時間と周波数の同期、
    近隣リストの処理、
    ＤＬ／ＵＬまたはＨ-ＡＲＱなどのリソース割り当ての処理、
    ＵＬタイミングアドバンスＴＡ、
    電源制御、
    ハンドオーバー手順のトリガと処理、
    のうちの１つまたは複数をサポートするように構成される、請求項１から１７のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  19. 複数の無線ネットワーク要素との無線通信のためのユーザデバイス（ＵＥ）であって、前記ユーザデバイス（ＵＥ）は、
    複数の空間ビームまたは指向性ビームを形成するように構成された複数のアンテナを含み、
    前記ユーザデバイスは、前記複数の空間ビームまたは指向性ビームを使用して、複数の独立した無線通信リンクを同時に提供するように構成され、前記ユーザデバイスは、第１の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第１の無線ネットワーク要素との第１の無線通信リンクを提供し、第２の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第２の無線ネットワーク要素との第２の無線通信リンクを提供するように構成され、
    前記ユーザデバイスは、集約ノードに接続された複数のさらなるデバイスのための前記集約ノードとして動作するように構成される、ユーザデバイス（ＵＥ）。
  20. 変調器／復調器を含み、
    前記アンテナは、少なくとも１つの大規模ＭＩＭＯアンテナアレイを含み、
    前記ユーザデバイスは、前記大規模ＭＩＭＯアンテナアレイ内の前記アンテナのすべてまたはグループが、前記変調器／復調器から／へ同じＲＦ信号を受信／送信するように構成される、請求項１から１９のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  21. 複数の無線ネットワーク要素との無線通信のためのユーザデバイス（ＵＥ）であって、前記ユーザデバイス（ＵＥ）は、
    複数の空間ビームまたは指向性ビームを形成するように構成された複数のアンテナを含み、
    前記ユーザデバイスは、前記複数の空間ビームまたは指向性ビームを使用して、複数の独立した無線通信リンクを同時に提供するように構成され、前記ユーザデバイスは、第１の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第１の無線ネットワーク要素との第１の無線通信リンクを提供し、第２の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第２の無線ネットワーク要素との第２の無線通信リンクを提供するように構成され、
    前記ユーザデバイスは、コントローラを含み、前記コントローラは、
    各無線通信リンクの現在のデータレート要件に応じた、無線通信リンクごとのアンテナの数、および／または
    無線通信リンクの数、および／または
    無線通信リンクを生成するために使用されるアンテナアレイのアンテナ要素の数、および／または
    無線通信リンクごとの空間ビームの数、
    を動的に増加／減少させるように構成される、ユーザデバイス（ＵＥ）。
  22. 複数の無線ネットワーク要素との無線通信のためのユーザデバイス（ＵＥ）であって、前記ユーザデバイス（ＵＥ）は、
    複数の空間ビームまたは指向性ビームを形成するように構成された複数のアンテナを含み、
    前記ユーザデバイスは、前記複数の空間ビームまたは指向性ビームを使用して、複数の独立した無線通信リンクを同時に提供するように構成され、前記ユーザデバイスは、第１の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第１の無線ネットワーク要素との第１の無線通信リンクを提供し、第２の空間ビームまたは指向性ビームを使用して第２の無線ネットワーク要素との第２の無線通信リンクを提供するように構成され、
    前記ユーザデバイスは、
    無線通信リンクに関連する１つまたは複数のパラメータを測定することによって、または再送信要求の数などの通信動作を監視することによって、前記１つまたは複数の無線通信リンクの状態に関する情報を取得し、
    前記ユーザデバイスで受信された要求に応じて、測定が完了すると、所定の時間または間隔でスケジュールに従って前記情報を送信するように構成される、ユーザデバイス（ＵＥ）。
  23. 前記無線ネットワーク要素は、前記ユーザデバイスからの前記情報に応答して、前記異なる無線通信リンクを介して前記通信を動的に適応させる、請求項２２に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  24. 前記無線ネットワーク要素は、請求項１から２３のいずれか一項に記載の１つまたは複数のユーザデバイスを含む、請求項１から２３のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  25. 前記空間ビームまたは指向性ビームを形成することは、
    アナログおよび／またはデジタルビームフォーミング、
    時空間ブロックコード（ＳＴＢＣ）、
    空間周波数ブロックコード（ＳＦＢＣ）、
    巡回遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）、
    多重化、
    ＣＳＩまたは送信プリコーディングマトリックスを使用したプリコーディング、
    のうちの１つまたは複数を含む、請求項１から２４のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
  26. 前記複数のアンテナは、
    各々が複数のアンテナ要素を含む１つまたは複数のアンテナアレイ、
    固定または調整可能なビームパターンを有するステアリング可能なアンテナであって、それぞれの無線通信リンクに関連する前記それぞれのネットワーク要素に向けられるように制御可能である、ホーンアンテナのようなジンバルアンテナ、
    のうちの１つまたは複数を含む、請求項１から２５のいずれか一項に記載のユーザデバイス（ＵＥ）。
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