JPWO2020166411A1 - 通信システム、通信端末および基地局 - Google Patents

Abstract

本発明は、通信端末が選択しているビームの照射範囲から外れることによる通信の失敗を抑制することを目的とする。本発明の通信システムは、互いに異なる指向性を有する複数のビームを送信する基地局（２０３）と、複数のビームから選択した通信用ビームを用いて基地局（２０３）と無線通信する通信端末（２０２）と、を備える。基地局（２０２）が送信するシステムインフォメーションブロックは、複数のビームの夫々について、当該ビームに隣接する隣接ビームを示す隣接ビーム情報を含み、通信端末（２０２）は、隣接ビーム情報に基づき通信用ビームを選択する。

Description

本発明は、無線通信技術に関する。

移動体通信システムの規格化団体である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において、無線区間についてはロングタームエボリューション（Long Term Evolution：ＬＴＥ）と称し、コアネットワークおよび無線アクセスネットワーク（以下、まとめて、ネットワークとも称する）を含めたシステム全体構成については、システムアーキテクチャエボリューション（System Architecture Evolution：ＳＡＥ）と称される通信方式が検討されている（例えば、非特許文献１〜５）。この通信方式は３．９Ｇ（3.9 Generation）システムとも呼ばれる。

ＬＴＥのアクセス方式としては、下り方向はＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、上り方向はＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）が用いられる。また、ＬＴＥは、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）とは異なり、回線交換を含まず、パケット通信方式のみになる。

非特許文献１（５章）に記載される、３ＧＰＰでの、ＬＴＥシステムにおけるフレーム構成に関する決定事項について、図１を用いて説明する。図１は、ＬＴＥ方式の通信システムで使用される無線フレームの構成を示す説明図である。図１において、１つの無線フレーム（Radio frame）は１０ｍｓである。無線フレームは１０個の等しい大きさのサブフレーム（Subframe）に分割される。サブフレームは、２個の等しい大きさのスロット（slot）に分割される。無線フレーム毎に１番目および６番目のサブフレームに下り同期信号（Downlink Synchronization Signal）が含まれる。同期信号には、第一同期信号（Primary Synchronization Signal：Ｐ−ＳＳ）と、第二同期信号（Secondary Synchronization Signal：Ｓ−ＳＳ）とがある。

３ＧＰＰでの、ＬＴＥシステムにおけるチャネル構成に関する決定事項が、非特許文献１（５章）に記載されている。ＣＳＧ（Closed Subscriber Group）セルにおいてもｎｏｎ−ＣＳＧセルと同じチャネル構成が用いられると想定されている。

物理報知チャネル（Physical Broadcast Channel：ＰＢＣＨ）は、基地局装置（以下、単に「基地局」という場合がある）から移動端末装置（以下、単に「移動端末」という場合がある）などの通信端末装置（以下、単に「通信端末」という場合がある）への下り送信用のチャネルである。ＢＣＨトランスポートブロック（transport block）は、４０ｍｓ間隔中の４個のサブフレームにマッピングされる。４０ｍｓタイミングの明白なシグナリングはない。

物理制御フォーマットインジケータチャネル（Physical Control Format Indicator Channel：ＰＣＦＩＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＣＦＩＣＨは、ＰＤＣＣＨｓのために用いるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボルの数を、基地局から通信端末へ通知する。ＰＣＦＩＣＨは、サブフレーム毎に送信される。

物理下り制御チャネル（Physical Downlink Control Channel：ＰＤＣＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＤＣＣＨは、後述のトランスポートチャネルの１つである下り共有チャネル（Downlink Shared Channel：ＤＬ−ＳＣＨ）のリソース割り当て（allocation）情報、後述のトランスポートチャネルの１つであるページングチャネル（Paging Channel：ＰＣＨ）のリソース割り当て（allocation）情報、ＤＬ−ＳＣＨに関するＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）情報を通知する。ＰＤＣＣＨは、上りスケジューリンググラント（Uplink Scheduling Grant）を運ぶ。ＰＤＣＣＨは、上り送信に対する応答信号であるＡｃｋ（Acknowledgement）／Ｎａｃｋ（Negative Acknowledgement）を運ぶ。ＰＤＣＣＨは、Ｌ１／Ｌ２制御信号とも呼ばれる。

物理下り共有チャネル（Physical Downlink Shared Channel：ＰＤＳＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＤＳＣＨには、トランスポートチャネルである下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）、およびトランスポートチャネルであるＰＣＨがマッピングされている。

物理マルチキャストチャネル（Physical Multicast Channel：ＰＭＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＭＣＨには、トランスポートチャネルであるマルチキャストチャネル（Multicast Channel：ＭＣＨ）がマッピングされている。

物理上り制御チャネル（Physical Uplink Control Channel：ＰＵＣＣＨ）は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。ＰＵＣＣＨは、下り送信に対する応答信号（response signal）であるＡｃｋ／Ｎａｃｋを運ぶ。ＰＵＣＣＨは、ＣＳＩ（Channel State Information）を運ぶ。ＣＳＩは、ＲＩ（Rank Indicator）、ＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）レポートで構成される。ＲＩとは、ＭＩＭＯにおけるチャネル行列のランク情報である。ＰＭＩとは、ＭＩＭＯにて用いるプリコーディングウェイト行列の情報である。ＣＱＩとは、受信したデータの品質、もしくは通信路品質を示す品質情報である。またＰＵＣＣＨは、スケジューリングリクエスト（Scheduling Request：ＳＲ）を運ぶ。

物理上り共有チャネル（Physical Uplink Shared Channel：ＰＵＳＣＨ）は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。ＰＵＳＣＨには、トランスポートチャネルの１つである上り共有チャネル（Uplink Shared Channel：ＵＬ−ＳＣＨ）がマッピングされている。

物理ＨＡＲＱインジケータチャネル（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel：ＰＨＩＣＨ）は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。ＰＨＩＣＨは、上り送信に対する応答信号であるＡｃｋ／Ｎａｃｋを運ぶ。物理ランダムアクセスチャネル（Physical Random Access Channel：ＰＲＡＣＨ）は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。ＰＲＡＣＨは、ランダムアクセスプリアンブル（random access preamble）を運ぶ。

下り参照信号（リファレンスシグナル（Reference Signal）：ＲＳ）は、ＬＴＥ方式の通信システムとして既知のシンボルである。以下の５種類の下りリファレンスシグナルが定義されている。セル固有参照信号（Cell-specific Reference Signal：ＣＲＳ）、ＭＢＳＦＮ参照信号（MBSFN Reference Signal）、ＵＥ固有参照信号（UE-specific Reference Signal）であるデータ復調用参照信号（Demodulation Reference Signal：ＤＭ−ＲＳ）、位置決定参照信号（Positioning Reference Signal：ＰＲＳ）、チャネル状態情報参照信号（Channel State Information Reference Signal：ＣＳＩ−ＲＳ）。通信端末の物理レイヤの測定として、リファレンスシグナルの受信電力（Reference Signal Received Power：ＲＳＲＰ）測定がある。

上り参照信号についても同様に、ＬＴＥ方式の通信システムとして既知のシンボルである。以下の２種類の上りリファレンスシグナルが定義されている。データ復調用参照信号（Demodulation Reference Signal：ＤＭ−ＲＳ）、サウンディング用参照信号（Sounding Reference Signal：ＳＲＳ）である。

非特許文献１（５章）に記載されるトランスポートチャネル（Transport channel）について、説明する。下りトランスポートチャネルのうち、報知チャネル（Broadcast Channel：ＢＣＨ）は、その基地局（セル）のカバレッジ全体に報知される。ＢＣＨは、物理報知チャネル（ＰＢＣＨ）にマッピングされる。

下り共有チャネル（Downlink Shared Channel：ＤＬ−ＳＣＨ）には、ＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）による再送制御が適用される。ＤＬ−ＳＣＨは、基地局（セル）のカバレッジ全体への報知が可能である。ＤＬ−ＳＣＨは、ダイナミックあるいは準静的（Semi-static）なリソース割り当てをサポートする。準静的なリソース割り当ては、パーシステントスケジューリング（Persistent Scheduling）ともいわれる。ＤＬ−ＳＣＨは、通信端末の低消費電力化のために通信端末の間欠受信（Discontinuous reception：ＤＲＸ）をサポートする。ＤＬ−ＳＣＨは、物理下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）へマッピングされる。

ページングチャネル（Paging Channel：ＰＣＨ）は、通信端末の低消費電力を可能とするために通信端末のＤＲＸをサポートする。ＰＣＨは、基地局（セル）のカバレッジ全体への報知が要求される。ＰＣＨは、動的にトラフィックに利用できる物理下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）のような物理リソースへマッピングされる。

マルチキャストチャネル（Multicast Channel：ＭＣＨ）は、基地局（セル）のカバレッジ全体への報知に使用される。ＭＣＨは、マルチセル送信におけるＭＢＭＳ（Multimedia Broadcast Multicast Service）サービス（ＭＴＣＨとＭＣＣＨ）のＳＦＮ合成をサポートする。ＭＣＨは、準静的なリソース割り当てをサポートする。ＭＣＨは、ＰＭＣＨへマッピングされる。

上りトランスポートチャネルのうち、上り共有チャネル（Uplink Shared Channel：ＵＬ−ＳＣＨ）には、ＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）による再送制御が適用される。ＵＬ−ＳＣＨは、ダイナミックあるいは準静的（Semi-static）なリソース割り当てをサポートする。ＵＬ−ＳＣＨは、物理上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）へマッピングされる。

ランダムアクセスチャネル（Random Access Channel：ＲＡＣＨ）は、制御情報に限られている。ＲＡＣＨは、衝突のリスクがある。ＲＡＣＨは、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）へマッピングされる。

ＨＡＲＱについて説明する。ＨＡＲＱとは、自動再送要求（Automatic Repeat reQuest：ＡＲＱ）と誤り訂正（Forward Error Correction）との組合せによって、伝送路の通信品質を向上させる技術である。ＨＡＲＱには、通信品質が変化する伝送路に対しても、再送によって誤り訂正が有効に機能するという利点がある。特に、再送にあたって初送の受信結果と再送の受信結果との合成をすることで、更なる品質向上を得ることも可能である。

再送の方法の一例を説明する。受信側にて、受信データが正しくデコードできなかった場合、換言すればＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）エラーが発生した場合（ＣＲＣ＝ＮＧ）、受信側から送信側へ「Ｎａｃｋ」を送信する。「Ｎａｃｋ」を受信した送信側は、データを再送する。受信側にて、受信データが正しくデコードできた場合、換言すればＣＲＣエラーが発生しない場合（ＣＲＣ＝ＯＫ）、受信側から送信側へ「Ａｃｋ」を送信する。「Ａｃｋ」を受信した送信側は次のデータを送信する。

非特許文献１（６章）に記載される論理チャネル（ロジカルチャネル：Logical channel）について、説明する。報知制御チャネル（Broadcast Control Channel：ＢＣＣＨ）は、報知システム制御情報のための下りチャネルである。論理チャネルであるＢＣＣＨは、トランスポートチャネルである報知チャネル（ＢＣＨ）、あるいは下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。

ページング制御チャネル（Paging Control Channel：ＰＣＣＨ）は、ページング情報（Paging Information）およびシステム情報（System Information）の変更を送信するための下りチャネルである。ＰＣＣＨは、通信端末のセルロケーションをネットワークが知らない場合に用いられる。論理チャネルであるＰＣＣＨは、トランスポートチャネルであるページングチャネル（ＰＣＨ）へマッピングされる。

共有制御チャネル（Common Control Channel：ＣＣＣＨ）は、通信端末と基地局との間の送信制御情報のためのチャネルである。ＣＣＣＨは、通信端末がネットワークとの間でＲＲＣ接続（connection）を有していない場合に用いられる。下り方向では、ＣＣＣＨは、トランスポートチャネルである下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。上り方向では、ＣＣＣＨは、トランスポートチャネルである上り共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。

マルチキャスト制御チャネル（Multicast Control Channel：ＭＣＣＨ）は、１対多の送信のための下りチャネルである。ＭＣＣＨは、ネットワークから通信端末への１つあるいはいくつかのＭＴＣＨ用のＭＢＭＳ制御情報の送信のために用いられる。ＭＣＣＨは、ＭＢＭＳ受信中の通信端末のみに用いられる。ＭＣＣＨは、トランスポートチャネルであるマルチキャストチャネル（ＭＣＨ）へマッピングされる。

個別制御チャネル（Dedicated Control Channel：ＤＣＣＨ）は、１対１にて、通信端末とネットワークとの間の個別制御情報を送信するチャネルである。ＤＣＣＨは、通信端末がＲＲＣ接続（connection）である場合に用いられる。ＤＣＣＨは、上りでは上り共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）へマッピングされ、下りでは下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）にマッピングされる。

個別トラフィックチャネル（Dedicated Traffic Channel：ＤＴＣＨ）は、ユーザ情報の送信のための個別通信端末への１対１通信のチャネルである。ＤＴＣＨは、上りおよび下りともに存在する。ＤＴＣＨは、上りでは上り共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）へマッピングされ、下りでは下り共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）へマッピングされる。

マルチキャストトラフィックチャネル（Multicast Traffic channel：ＭＴＣＨ）は、ネットワークから通信端末へのトラフィックデータ送信のための下りチャネルである。ＭＴＣＨは、ＭＢＭＳ受信中の通信端末のみに用いられるチャネルである。ＭＴＣＨは、マルチキャストチャネル（ＭＣＨ）へマッピングされる。

ＣＧＩとは、セルグローバル識別子（Cell Global Identifier）のことである。ＥＣＧＩとは、Ｅ−ＵＴＲＡＮセルグローバル識別子（E-UTRAN Cell Global Identifier）のことである。ＬＴＥ、後述のＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution Advanced）およびＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）において、ＣＳＧ（Closed Subscriber Group）セルが導入される。

通信端末の位置追跡は、１つ以上のセルからなる区域を単位に行われる。位置追跡は、待受け状態であっても通信端末の位置を追跡し、通信端末を呼び出す、換言すれば通信端末が着呼することを可能にするために行われる。この通信端末の位置追跡のための区域をトラッキングエリアと呼ぶ。

また３ＧＰＰでは、リリース１０として、ロングタームエボリューションアドヴァンスド（Long Term Evolution Advanced：ＬＴＥ−Ａ）の規格策定が進められている（非特許文献３、非特許文献４参照）。ＬＴＥ−Ａは、ＬＴＥの無線区間通信方式を基本とし、それにいくつかの新技術を加えて構成される。

ＬＴＥ−Ａシステムでは、１００ＭＨｚまでのより広い周波数帯域幅（transmission bandwidths）をサポートするために、二つ以上のコンポーネントキャリア（Component Carrier：ＣＣ）を集約する（「アグリゲーション（aggregation）する」とも称する）、キャリアアグリゲーション（Carrier Aggregation：ＣＡ）が検討されている。ＣＡについては、非特許文献１に記載されている。

ＣＡが構成される場合、ＵＥ（User Equipment）はネットワーク（Network：ＮＷ）と唯一つのＲＲＣ接続（RRC connection）を有する。ＲＲＣ接続において、一つのサービングセルがＮＡＳモビリティ情報とセキュリティ入力を与える。このセルをプライマリセル（Primary Cell：ＰＣｅｌｌ）と呼ぶ。下りリンクで、ＰＣｅｌｌに対応するキャリアは、下りプライマリコンポーネントキャリア（Downlink Primary Component Carrier：ＤＬ ＰＣＣ）である。上りリンクで、ＰＣｅｌｌに対応するキャリアは、上りプライマリコンポーネントキャリア（Uplink Primary Component Carrier：ＵＬ ＰＣＣ）である。

ＵＥの能力（ケーパビリティ（capability））に応じて、セカンダリセル（Secondary Cell：ＳＣｅｌｌ）が、ＰＣｅｌｌとともに、サービングセルの組を形成するために構成される。下りリンクで、ＳＣｅｌｌに対応するキャリアは、下りセカンダリコンポーネントキャリア（Downlink Secondary Component Carrier：ＤＬ ＳＣＣ）である。上りリンクで、ＳＣｅｌｌに対応するキャリアは、上りセカンダリコンポーネントキャリア（Uplink Secondary Component Carrier：ＵＬ ＳＣＣ）である。

一つのＰＣｅｌｌと一つ以上のＳＣｅｌｌとからなるサービングセルの組が、一つのＵＥに対して構成される。

また、ＬＴＥ−Ａでの新技術としては、より広い帯域をサポートする技術（Wider bandwidth extension）、および多地点協調送受信（Coordinated Multiple Point transmission and reception：ＣｏＭＰ）技術などがある。３ＧＰＰでＬＴＥ−Ａのために検討されているＣｏＭＰについては、非特許文献１に記載されている。

また、３ＧＰＰにおいて、将来の膨大なトラフィックに対応するために、スモールセルを構成するスモールｅＮＢ（以下「小規模基地局装置」という場合がある）を用いることが検討されている。例えば、多数のスモールｅＮＢを設置して、多数のスモールセルを構成することによって、周波数利用効率を高めて、通信容量の増大を図る技術などが検討されている。具体的には、ＵＥが２つのｅＮＢと接続して通信を行うデュアルコネクティビティ（Dual Connectivity；ＤＣと略称される）などがある。ＤＣについては、非特許文献１に記載されている。

デュアルコネクティビティ（ＤＣ）を行うｅＮＢのうち、一方を「マスタｅＮＢ（ＭｅＮＢと略称される）」といい、他方を「セカンダリｅＮＢ（ＳｅＮＢと略称される）」という場合がある。

モバイルネットワークのトラフィック量は、増加傾向にあり、通信速度も高速化が進んでいる。ＬＴＥおよびＬＴＥ−Ａが本格的に運用を開始されると、更に通信速度が高速化されることが見込まれる。

さらに、高度化する移動体通信に対して、２０２０年以降にサービスを開始することを目標とした第５世代（以下「５Ｇ」という場合がある）無線アクセスシステムが検討されている。例えば、欧州では、ＭＥＴＩＳという団体で５Ｇの要求事項がまとめられている（非特許文献５参照）。

５Ｇ無線アクセスシステムでは、ＬＴＥシステムに対して、システム容量は１０００倍、データの伝送速度は１００倍、データの処理遅延は１０分の１（１／１０）、通信端末の同時接続数は１００倍として、更なる低消費電力化、および装置の低コスト化を実現することが要件として挙げられている。

このような要求を満たすために、３ＧＰＰでは、リリース１５として、５Ｇの規格検討が進められている（非特許文献６〜１８参照）。５Ｇの無線区間の技術は「New Radio Access Technology」と称される（「New Radio」は「ＮＲ」と略称される）。

ＮＲシステムは、ＬＴＥシステム、ＬＴＥ−Ａシステムを基にして検討が進められているが、以下の点でＬＴＥシステム、ＬＴＥ−Ａシステムからの変更および追加が行われている。

ＮＲのアクセス方式としては、下り方向はＯＦＤＭ、上り方向はＯＦＤＭ、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ（DFT-spread-OFDM）が用いられる。

ＮＲでは、伝送速度向上、処理遅延低減のために、ＬＴＥに比べて高い周波数の使用が可能となっている。

ＮＲにおいては、狭いビーム状の送受信範囲を形成する（ビームフォーミング）とともにビームの向きを変化させる（ビームスイーピング）ことで、セルカバレッジの確保が図られる。

ＮＲのフレーム構成においては、様々なサブキャリア間隔、すなわち、様々なヌメロロジ（Numerology）がサポートされている。ＮＲにおいては、ヌメロロジによらず、１サブフレームは１ミリ秒であり、また、１スロットは１４シンボルで構成される。また、１サブフレームに含まれるスロット数は、サブキャリア間隔１５ｋＨｚのヌメロロジにおいては１つであり、他のヌメロロジにおいては、サブキャリア間隔に比例して多くなる（非特許文献１３（TS38.211 v15.2.0）参照）。

ＮＲにおける下り同期信号は、同期信号バースト（Synchronization Signal Burst；以下、ＳＳバーストと称する場合がある）として、所定の周期で、所定の継続時間をもって基地局から送信される。ＳＳバーストは、基地局のビーム毎の同期信号ブロック（Synchronization Signal Block；以下、ＳＳブロックと称する場合がある）により構成される。基地局はＳＳバーストの継続時間内において各ビームのＳＳブロックを、ビームを変えて送信する。ＳＳブロックは、Ｐ−ＳＳ、Ｓ−ＳＳ、およびＰＢＣＨによって構成される。

ＮＲにおいては、ＮＲの下り参照信号として、位相追尾参照信号（Phase Tracking Reference Signal：ＰＴＲＳ）の追加により、位相雑音の影響の低減が図られている。上り参照信号においても、下りと同様にＰＴＲＳが追加されている。

ＮＲにおいては、スロット内におけるＤＬ／ＵＬの切替えを柔軟に行うために、ＰＤＣＣＨに含まれる情報にスロット構成通知（Slot Format Indication：ＳＦＩ）が追加された。

また、ＮＲにおいては、キャリア周波数帯のうちの一部（以下、Bandwidth Part（ＢＷＰ）と称する場合がある）を基地局がＵＥに対して予め設定し、ＵＥが該ＢＷＰにおいて基地局との送受信を行うことで、ＵＥにおける消費電力の低減が図られる。

３ＧＰＰでは、ＤＣの形態として、ＥＰＣに接続するＬＴＥ基地局とＮＲ基地局によるＤＣ、５Ｇコアシステムに接続するＮＲ基地局によるＤＣ、また、５Ｇコアシステムに接続するＬＴＥ基地局とＮＲ基地局によるＤＣが検討されている（非特許文献１２、１６、１９参照）。

特開２０１５−１８５９５４号公報 （第６項、第６図）

３ＧＰＰ ＴＳ ３６．３００ Ｖ１５．３．０ ３ＧＰＰ Ｓ１−０８３４６１ ３ＧＰＰ ＴＲ ３６．８１４ Ｖ９．２．０ ３ＧＰＰ ＴＲ ３６．９１２ Ｖ１５．０．０ "Scenarios, requirements and KPIs for 5G mobile and wireless system"、ＩＣＴ−３１７６６９−ＭＥＴＩＳ／Ｄ１．１ ３ＧＰＰ ＴＲ ２３．７９９ Ｖ１４．０．０ ３ＧＰＰ ＴＲ ３８．８０１ Ｖ１４．０．０ ３ＧＰＰ ＴＲ ３８．８０２ Ｖ１４．２．０ ３ＧＰＰ ＴＲ ３８．８０４ Ｖ１４．０．０ ３ＧＰＰ ＴＲ ３８．９１２ Ｖ１５．０．０ ３ＧＰＰ ＲＰ−１７２１１５ ３ＧＰＰ ＴＳ ３７．３４０ Ｖ１５．３．０ ３ＧＰＰ ＴＳ ３８．２１１ Ｖ１５．３．０ ３ＧＰＰ ＴＳ ３８．２１２ Ｖ１５．３．０ ３ＧＰＰ ＴＳ ３８．２１３ Ｖ１５．３．０ ３ＧＰＰ ＴＳ ３８．２１４ Ｖ１５．３．０ ３ＧＰＰ ＴＳ ３８．３００ Ｖ１５．３．１ ３ＧＰＰ ＴＳ ３８．３１１ Ｖ１５．３．０ ３ＧＰＰ ＲＰ−１６１２６６

ｇＮＢは、多素子アンテナ等を用いて指向性ビームを形成する。指向性ビームには、メインローブとサイドローブが存在する。ＵＥとｇＮＢの位置関係によっては、ある指向性ビームのサイドローブの受信電力と受信品質が、他の指向性ビームのメインローブよりも高い値で検出されるケースがある。

ＲＲＣ＿ＩＤＬＥまたはＲＲＣ＿ＩＮＡＣＴＩＶＥ状態のＵＥがビームを選択する従来の手法は、メインローブとサイドローブの特性の違いを考慮しない。そのため、ＵＥは、サイドローブの受信電力と受信品質を高い値で測定した場合に、サイドローブのビーム、すなわち自身の位置にメインローブを照射していないビームを選択する可能性がある。

しかし、サイドローブは、メインローブに対してビーム幅が狭く照射エリアが小さいため、ＵＥが移動したときに照射エリアから外れるまでの距離が短い。そのため、ＵＥがサイドローブのビームを選択して送受信している間に移動すると、照射エリアから外れて通信が正常に完了しないという問題があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、通信端末が選択しているビームの照射範囲から外れることによる通信の失敗を抑制することを目的とする。

本発明の通信システムは、互いに異なる指向性を有する複数のビームを送信する基地局と、複数のビームから選択した通信用ビームを用いて基地局と無線通信する通信端末と、を備える通信システムであって、基地局が送信するインフォメーションブロックは、複数のビームの夫々について、当該ビームに隣接する隣接ビームを示す隣接ビーム情報を含み、通信端末は、隣接ビーム情報に基づき通信用ビームを選択する。

本発明の通信システムによれば、基地局が送信するインフォメーションブロックは、複数のビームの夫々について、当該ビームに隣接する隣接ビームを示す隣接ビーム情報を含み、通信端末は、隣接ビーム情報に基づき通信用ビームを選択する。従って、通信端末はメインローブのビームを通信用ビームに選択することができる。そのため、通信端末がデータ通信中に移動しても、選択しているビームの照射範囲から外れて通信に失敗する頻度を下げることが可能となる。

ＬＴＥ方式の通信システムで使用される無線フレームの構成を示す説明図である。 ３ＧＰＰにおいて議論されているＬＴＥ方式の通信システム２００の全体的な構成を示すブロック図である。 ３ＧＰＰにおいて議論されているＮＲ方式の通信システム２１０の全体的な構成を示すブロック図である。 ＥＰＣに接続するｅＮＢおよびｇＮＢによるＤＣの構成図である。 ＮＧコアに接続するｇＮＢによるＤＣの構成図である。 ＮＧコアに接続するｅＮＢおよびｇＮＢによるＤＣの構成図である。 ＮＧコアに接続するｅＮＢおよびｇＮＢによるＤＣの構成図である。 図２に示す移動端末２０２の構成を示すブロック図である。 図２に示す基地局２０３の構成を示すブロック図である。 ＭＭＥの構成を示すブロック図である。 ５ＧＣの構成を示すブロック図である。 ＵＥが行うセルサーチの概略を示すフローチャートである。 ＮＲシステムにおけるセルの構成の例を示す図である。 ＵＥがｇＮＢのビームを選択して通信路を確立するまでのシーケンス例を示す図である。 指向性ビームの照射エリアの配置例を示す図である。 指向性ビームの放射パターンの例を示す図である。 指向性ビームの照射エリアの例を示す図である。 ビーム毎の測定結果例を示す図である。 隣接ビームの測定結果を考慮した、ビーム再選択手順を示すシーケンス図である。 リスト形式の隣接ビーム情報の例を示す図である。 ビットマップ形式の隣接ビーム情報の例を示す図である。 ｇＮＢの近傍と遠方とでビームの照射範囲の幅が異なることを示す図である。 隣接ビームの測定結果とＲＳ信号の伝搬減衰量を考慮した、ビーム再選択手順を示すシーケンス図である。 ＵＥにおける従来の測定結果報告手順を示すフローチャートである。 隣接ビームの測定結果を考慮した、ＵＥにおける従来の測定結果報告手順を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図２は、３ＧＰＰにおいて議論されているＬＴＥ方式の通信システム２００の全体的な構成を示すブロック図である。図２について説明する。無線アクセスネットワークは、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）２０１と称される。通信端末装置である移動端末装置（以下「移動端末（User Equipment：ＵＥ）」という）２０２は、基地局装置（以下「基地局（E-UTRAN NodeB：ｅＮＢ）」という）２０３と無線通信可能であり、無線通信で信号の送受信を行う。

ここで、「通信端末装置」とは、移動可能な携帯電話端末装置などの移動端末装置だけでなく、センサーなどの移動しないデバイスも含んでいる。以下の説明では、「通信端末装置」を、単に「通信端末」という場合がある。

移動端末２０２に対する制御プロトコル、例えばＲＲＣ（Radio Resource Control）と、ユーザプレイン（以下、Ｕ−Ｐｌａｎｅと称する場合もある）、例えばＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）、ＲＬＣ（Radio Link Control）、ＭＡＣ（Medium Access Control）、ＰＨＹ（Physical layer）とが基地局２０３で終端するならば、Ｅ−ＵＴＲＡＮは１つあるいは複数の基地局２０３によって構成される。

移動端末２０２と基地局２０３との間の制御プロトコルＲＲＣ（Radio Resource Control）は、報知（Broadcast）、ページング（paging）、ＲＲＣ接続マネージメント（RRC connection management）などを行う。ＲＲＣにおける基地局２０３と移動端末２０２との状態として、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥと、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤとがある。

ＲＲＣ＿ＩＤＬＥでは、ＰＬＭＮ（Public Land Mobile Network）選択、システム情報（System Information：ＳＩ）の報知、ページング（paging）、セル再選択（cell re-selection）、モビリティなどが行われる。ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤでは、移動端末はＲＲＣ接続（connection）を有し、ネットワークとのデータの送受信を行うことができる。またＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤでは、ハンドオーバ（Handover：ＨＯ）、隣接セル（Neighbor cell）の測定（メジャメント（measurement））などが行われる。

基地局２０３は、１つあるいは複数のｅＮＢ２０７により構成される。またコアネットワークであるＥＰＣ（Evolved Packet Core）と、無線アクセスネットワークであるＥ−ＵＴＲＡＮ２０１とで構成されるシステムは、ＥＰＳ（Evolved Packet System）と称される。コアネットワークであるＥＰＣと、無線アクセスネットワークであるＥ−ＵＴＲＡＮ２０１とを合わせて、「ネットワーク」という場合がある。

ｅＮＢ２０７は、移動管理エンティティ（Mobility Management Entity：ＭＭＥ）、あるいはＳ−ＧＷ（Serving Gateway）、あるいはＭＭＥおよびＳ−ＧＷを含むＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ部（以下「ＭＭＥ部」という場合がある）２０４とＳ１インタフェースにより接続され、ｅＮＢ２０７とＭＭＥ部２０４との間で制御情報が通信される。一つのｅＮＢ２０７に対して、複数のＭＭＥ部２０４が接続されてもよい。ｅＮＢ２０７間は、Ｘ２インタフェースにより接続され、ｅＮＢ２０７間で制御情報が通信される。

ＭＭＥ部２０４は、上位装置、具体的には上位ノードであり、基地局であるｅＮＢ２０７と、移動端末（ＵＥ）２０２との接続を制御する。ＭＭＥ部２０４は、コアネットワークであるＥＰＣを構成する。基地局２０３は、Ｅ−ＵＴＲＡＮ２０１を構成する。

基地局２０３は、１つのセルを構成してもよいし、複数のセルを構成してもよい。各セルは、移動端末２０２と通信可能な範囲であるカバレッジとして予め定める範囲を有し、カバレッジ内で移動端末２０２と無線通信を行う。１つの基地局２０３が複数のセルを構成する場合、１つ１つのセルが、移動端末２０２と通信可能に構成される。

図３は、３ＧＰＰにおいて議論されている５Ｇ方式の通信システム２１０の全体的な構成を示すブロック図である。図３について説明する。無線アクセスネットワークは、ＮＧ−ＲＡＮ（Next Generation Radio Access Network）２１１と称される。ＵＥ２０２は、ＮＲ基地局装置（以下「ＮＲ基地局（NG-RAN NodeB：ｇＮＢ）」という）２１３と無線通信可能であり、無線通信で信号の送受信を行う。また、コアネットワークは、５Ｇコア（5G Core：５ＧＣ）と称される。

ＵＥ２０２に対する制御プロトコル、例えばＲＲＣ（Radio Resource Control）と、ユーザプレイン（以下、Ｕ−Ｐｌａｎｅと称する場合もある）、例えばＳＤＡＰ（Service Data Adaptation Protocol）、ＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）、ＲＬＣ（Radio Link Control）、ＭＡＣ（Medium Access Control）、ＰＨＹ（Physical layer）とがＮＲ基地局２１３で終端するならば、ＮＧ−ＲＡＮは１つあるいは複数のＮＲ基地局２１３によって構成される。

ＵＥ２０２とＮＲ基地局２１３との間の制御プロトコルＲＲＣ（Radio Resource Control）の機能はＬＴＥと同様である。ＲＲＣにおけるＮＲ基地局２１３とＵＥ２０２との状態として、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥと、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤと、ＲＲＣ＿ＩＮＡＣＴＩＶＥとがある。

ＲＲＣ＿ＩＤＬＥ、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤは、ＬＴＥ方式と同様である。ＲＲＣ＿ＩＮＡＣＴＩＶＥは５ＧコアとＮＲ基地局２１３との間の接続が維持されつつ、システム情報（System Information：ＳＩ）の報知、ページング（paging）、セル再選択（cell re-selection）、モビリティなどが行われる。

ｇＮＢ２１７は、アクセスおよび移動管理機能（Access and Mobility Management Function：ＡＭＦ）、セッション管理機能（Session Management Function：ＳＭＦ）、あるいはＵＰＦ（User Plane Function）、あるいはＡＭＦ、ＳＭＦおよびＵＰＦを含むＡＭＦ／ＳＭＦ／ＵＰＦ部（以下「５ＧＣ部」という場合がある）２１４とＮＧインタフェースにより接続される。ｇＮＢ２１７と５ＧＣ部２１４との間で制御情報および／あるいはユーザデータが通信される。ＮＧインタフェースは、ｇＮＢ２１７とＡＭＦとの間のＮ２インタフェース、ｇＮＢ２１７とＵＰＦとの間のＮ３インタフェース、ＡＭＦとＳＭＦとの間のＮ１１インタフェース、および、ＵＰＦとＳＭＦとの間のＮ４インタフェースの総称である。一つのｇＮＢ２１７に対して、複数の５ＧＣ部２１４が接続されてもよい。ｇＮＢ２１７間は、Ｘｎインタフェースにより接続され、ｇＮＢ２１７間で制御情報および／あるいはユーザデータが通信される。

ＮＲ基地局２１３も、基地局２０３同様、１つあるいは複数のセルを構成してもよい。１つのＮＲ基地局２１３が複数のセルを構成する場合、１つ１つのセルが、ＵＥ２０２と通信可能に構成される。

ｇＮＢ２１７は、中央ユニット（Central Unit；以下、ＣＵと称する場合がある）２１８と分散ユニット（Distributed Unit；以下、ＤＵと称する場合がある）２１９に分割されていてもよい。ＣＵ２１８は、ｇＮＢ２１７の中に１つ構成される。ＤＵ２１９は、ｇＮＢ２１７の中に１つあるいは複数構成される。ＣＵ２１８は、ＤＵ２１９とＦ１インタフェースにより接続され、ＣＵ２１８とＤＵ２１９との間で制御情報および／あるいはユーザデータが通信される。

図４は、ＥＰＣに接続するｅＮＢおよびｇＮＢによるＤＣの構成を示した図である。図４において、実線はＵ−Ｐｌａｎｅの接続を示し、破線はＣ−Ｐｌａｎｅの接続を示す。図４において、ｅＮＢ２２３−１がマスタ基地局となり、ｇＮＢ２２４−２がセカンダリ基地局となる（このＤＣ構成を、ＥＮ−ＤＣと称する場合がある）。図４において、ＭＭＥ部２０４とｇＮＢ２２４−２との間のＵ−Ｐｌａｎｅ接続がｅＮＢ２２３−１経由で行われる例について示しているが、ＭＭＥ部２０４とｇＮＢ２２４−２との間で直接行われてもよい。

図５は、ＮＧコアに接続するｇＮＢによるＤＣの構成を示した図である。図５において、実線はＵ−Ｐｌａｎｅの接続を示し、破線はＣ−Ｐｌａｎｅの接続を示す。図５において、ｇＮＢ２２４−１がマスタ基地局となり、ｇＮＢ２２４−２がセカンダリ基地局となる（このＤＣ構成を、ＮＲ−ＤＣと称する場合がある）。図５において、５ＧＣ部２１４とｇＮＢ２２４−２との間のＵ−Ｐｌａｎｅ接続がｇＮＢ２２４−１経由で行われる例について示しているが、５ＧＣ部２１４とｇＮＢ２２４−２との間で直接行われてもよい。

図６は、ＮＧコアに接続するｅＮＢおよびｇＮＢによるＤＣの構成を示した図である。図６において、実線はＵ−Ｐｌａｎｅの接続を示し、破線はＣ−Ｐｌａｎｅの接続を示す。図６において、ｅＮＢ２２６−１がマスタ基地局となり、ｇＮＢ２２４−２がセカンダリ基地局となる（このＤＣ構成を、ＮＧ−ＥＮ−ＤＣと称する場合がある）。図６において、５ＧＣ部２１４とｇＮＢ２２４−２との間のＵ−Ｐｌａｎｅ接続がｅＮＢ２２６−１経由で行われる例について示しているが、５ＧＣ部２１４とｇＮＢ２２４−２との間で直接行われてもよい。

図７は、ＮＧコアに接続するｅＮＢおよびｇＮＢによるＤＣの、他の構成を示した図である。図７において、実線はＵ−Ｐｌａｎｅの接続を示し、破線はＣ−Ｐｌａｎｅの接続を示す。図７において、ｇＮＢ２２４−１がマスタ基地局となり、ｅＮＢ２２６−２がセカンダリ基地局となる（このＤＣ構成を、ＮＥ−ＤＣと称する場合がある）。図７において、５ＧＣ部２１４とｅＮＢ２２６−２との間のＵ−Ｐｌａｎｅ接続がｇＮＢ２２４−１経由で行われる例について示しているが、５ＧＣ部２１４とｅＮＢ２２６−２との間で直接行われてもよい。

図８は、図２に示す移動端末２０２の構成を示すブロック図である。図８に示す移動端末２０２の送信処理を説明する。まず、プロトコル処理部３０１からの制御データ、およびアプリケーション部３０２からのユーザデータが、送信データバッファ部３０３へ保存される。送信データバッファ部３０３に保存されたデータは、エンコーダー部３０４へ渡され、誤り訂正などのエンコード処理が施される。エンコード処理を施さずに、送信データバッファ部３０３から変調部３０５へ直接出力されるデータが存在してもよい。エンコーダー部３０４でエンコード処理されたデータは、変調部３０５にて変調処理が行われる。変調部３０５にて、ＭＩＭＯにおけるプリコーディングが行われてもよい。変調されたデータは、ベースバンド信号に変換された後、周波数変換部３０６へ出力され、無線送信周波数に変換される。その後、アンテナ３０７−１〜３０７−４から基地局２０３に送信信号が送信される。図８において、アンテナの数が４つである場合について例示したが、アンテナ数は４つに限定されない。

また、移動端末２０２の受信処理は、以下のように実行される。基地局２０３からの無線信号がアンテナ３０７−１〜３０７−４により受信される。受信信号は、周波数変換部３０６にて無線受信周波数からベースバンド信号に変換され、復調部３０８において復調処理が行われる。復調部３０８にて、ウェイト計算および乗算処理が行われてもよい。復調後のデータは、デコーダー部３０９へ渡され、誤り訂正などのデコード処理が行われる。デコードされたデータのうち、制御データはプロトコル処理部３０１へ渡され、ユーザデータはアプリケーション部３０２へ渡される。移動端末２０２の一連の処理は、制御部３１０によって制御される。よって制御部３１０は、図８では省略しているが、各部３０１〜３０９と接続している。図８において、移動端末２０２が送信に用いるアンテナ数と受信に用いるアンテナ数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

図９は、図２に示す基地局２０３の構成を示すブロック図である。図９に示す基地局２０３の送信処理を説明する。ＥＰＣ通信部４０１は、基地局２０３とＥＰＣ（ＭＭＥ部２０４など）との間のデータの送受信を行う。５ＧＣ通信部４１２は、基地局２０３と５ＧＣ（５ＧＣ部２１４など）との間のデータの送受信を行う。他基地局通信部４０２は、他の基地局との間のデータの送受信を行う。ＥＰＣ通信部４０１、５ＧＣ通信部４１２、および他基地局通信部４０２は、それぞれプロトコル処理部４０３と情報の受け渡しを行う。プロトコル処理部４０３からの制御データ、ならびにＥＰＣ通信部４０１、５ＧＣ通信部４１２、および他基地局通信部４０２からのユーザデータおよび制御データは、送信データバッファ部４０４へ保存される。

送信データバッファ部４０４に保存されたデータは、エンコーダー部４０５へ渡され、誤り訂正などのエンコード処理が施される。エンコード処理を施さずに、送信データバッファ部４０４から変調部４０６へ直接出力されるデータが存在してもよい。エンコードされたデータは、変調部４０６にて変調処理が行われる。変調部４０６にて、ＭＩＭＯにおけるプリコーディングが行われてもよい。変調されたデータは、ベースバンド信号に変換された後、周波数変換部４０７へ出力され、無線送信周波数に変換される。その後、アンテナ４０８−１〜４０８−４より一つもしくは複数の移動端末２０２に対して送信信号が送信される。図９において、アンテナの数が４つである場合について例示したが、アンテナ数は４つに限定されない。

また、基地局２０３の受信処理は以下のように実行される。一つもしくは複数の移動端末２０２からの無線信号が、アンテナ４０８により受信される。受信信号は、周波数変換部４０７にて無線受信周波数からベースバンド信号に変換され、復調部４０９で復調処理が行われる。復調されたデータは、デコーダー部４１０へ渡され、誤り訂正などのデコード処理が行われる。デコードされたデータのうち、制御データはプロトコル処理部４０３あるいは５ＧＣ通信部４１２あるいはＥＰＣ通信部４０１、他基地局通信部４０２へ渡され、ユーザデータは５ＧＣ通信部４１２、ＥＰＣ通信部４０１および他基地局通信部４０２へ渡される。基地局２０３の一連の処理は、制御部４１１によって制御される。よって制御部４１１は、図９では省略しているが、各部４０１〜４１０と接続している。図９において、基地局２０３が送信に用いるアンテナ数と受信に用いるアンテナ数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

図９は、基地局２０３の構成について示したブロック図であるが、基地局２１３についても同様の構成としてもよい。また、図８および図９について、移動端末２０２のアンテナ数と、基地局２０３のアンテナ数は、同じであってもよいし、異なってもよい。

図１０は、ＭＭＥの構成を示すブロック図である。図１０では、前述の図２に示すＭＭＥ部２０４に含まれるＭＭＥ２０４ａの構成を示す。ＰＤＮ ＧＷ通信部５０１は、ＭＭＥ２０４ａとＰＤＮ ＧＷとの間のデータの送受信を行う。基地局通信部５０２は、ＭＭＥ２０４ａと基地局２０３との間のＳ１インタフェースによるデータの送受信を行う。ＰＤＮ ＧＷから受信したデータがユーザデータであった場合、ユーザデータは、ＰＤＮ ＧＷ通信部５０１から、ユーザプレイン通信部５０３経由で基地局通信部５０２に渡され、１つあるいは複数の基地局２０３へ送信される。基地局２０３から受信したデータがユーザデータであった場合、ユーザデータは、基地局通信部５０２から、ユーザプレイン通信部５０３経由でＰＤＮ ＧＷ通信部５０１に渡され、ＰＤＮ ＧＷへ送信される。

ＰＤＮ ＧＷから受信したデータが制御データであった場合、制御データは、ＰＤＮ ＧＷ通信部５０１から制御プレイン制御部５０５へ渡される。基地局２０３から受信したデータが制御データであった場合、制御データは、基地局通信部５０２から制御プレイン制御部５０５へ渡される。

制御プレイン制御部５０５には、ＮＡＳセキュリティ部５０５−１、ＳＡＥベアラコントロール部５０５−２、アイドルステート（Idle State）モビリティ管理部５０５−３などが含まれ、制御プレイン（以下、Ｃ−Ｐｌａｎｅと称する場合もある）に対する処理全般を行う。ＮＡＳセキュリティ部５０５−１は、ＮＡＳ（Non-Access Stratum）メッセージのセキュリティなどを行う。ＳＡＥベアラコントロール部５０５−２は、ＳＡＥ（System Architecture Evolution）のベアラの管理などを行う。アイドルステートモビリティ管理部５０５−３は、待受け状態（アイドルステート（Idle State）；ＬＴＥ−ＩＤＬＥ状態、または、単にアイドルとも称される）のモビリティ管理、待受け状態時のページング信号の生成および制御、傘下の１つあるいは複数の移動端末２０２のトラッキングエリアの追加、削除、更新、検索、トラッキングエリアリスト管理などを行う。

ＭＭＥ２０４ａは、１つまたは複数の基地局２０３に対して、ページング信号の分配を行う。また、ＭＭＥ２０４ａは、待受け状態（Idle State）のモビリティ制御（Mobility control）を行う。ＭＭＥ２０４ａは、移動端末が待ち受け状態のとき、および、アクティブ状態（Active State）のときに、トラッキングエリア（Tracking Area）リストの管理を行う。ＭＭＥ２０４ａは、ＵＥが登録されている（registered）追跡領域（トラッキングエリア：Tracking Area）に属するセルへ、ページングメッセージを送信することで、ページングプロトコルに着手する。ＭＭＥ２０４ａに接続されるｅＮＢ２０７のＣＳＧの管理、ＣＳＧ ＩＤの管理、およびホワイトリストの管理は、アイドルステートモビリティ管理部５０５−３で行われてもよい。

図１１は、５ＧＣの構成を示すブロック図である。図１１では、前述の図３に示す５ＧＣ部２１４の構成を示す。図１１は、図５にて示す５ＧＣ部２１４に、ＡＭＦの構成、ＳＭＦの構成およびＵＰＦの構成が含まれた場合について示している。Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ通信部５２１は、５ＧＣ部２１４とＤａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋとの間のデータの送受信を行う。基地局通信部５２２は、５ＧＣ部２１４と基地局２０３との間のＳ１インタフェース、および／あるいは、５ＧＣ部２１４と基地局２１３との間のＮＧインタフェースによるデータの送受信を行う。Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋから受信したデータがユーザデータであった場合、ユーザデータは、Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ通信部５２１から、ユーザプレイン通信部５２３経由で基地局通信部５２２に渡され、１つあるいは複数の、基地局２０３および／あるいは基地局２１３へ送信される。基地局２０３および／あるいは基地局２１３から受信したデータがユーザデータであった場合、ユーザデータは、基地局通信部５２２から、ユーザプレイン通信部５２３経由でＤａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ通信部５２１に渡され、Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋへ送信される。

Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋから受信したデータが制御データであった場合、制御データは、Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ通信部５２１からユーザプレイン制御部５２３経由でセッション管理部５２７へ渡される。セッション管理部５２７は、制御データを制御プレイン制御部５２５へ渡す。基地局２０３および／あるいは基地局２１３から受信したデータが制御データであった場合、制御データは、基地局通信部５２２から制御プレイン制御部５２５に渡す。制御プレイン制御部５２５は、制御データをセッション管理部５２７へ渡す。

制御プレイン制御部５２５は、ＮＡＳセキュリティ部５２５−１、ＰＤＵセッションコントロール部５２５−２、アイドルステート（Idle State）モビリティ管理部５２５−３などを含み、制御プレイン（以下、Ｃ−Ｐｌａｎｅと称する場合もある）に対する処理全般を行う。ＮＡＳセキュリティ部５２５−１は、ＮＡＳ（Non-Access Stratum）メッセージのセキュリティなどを行う。ＰＤＵセッションコントロール部５２５−２は、移動端末２０２と５ＧＣ部２１４との間のＰＤＵセッションの管理などを行う。アイドルステートモビリティ管理部５２５−３は、待受け状態（アイドルステート（Idle State）；ＲＲＣ＿ＩＤＬＥ状態、または、単にアイドルとも称される）のモビリティ管理、待受け状態時のページング信号の生成および制御、傘下の１つあるいは複数の移動端末２０２のトラッキングエリアの追加、削除、更新、検索、トラッキングエリアリスト管理などを行う。

５ＧＣ部２１４は、１つまたは複数の基地局２０３および／あるいは基地局２１３に対して、ページング信号の分配を行う。また、５ＧＣ部２１４は、待受け状態（Idle State）のモビリティ制御（Mobility Control）を行う。５ＧＣ部２１４は、移動端末が待ち受け状態のとき、インアクティブ状態（Inactive State）および、アクティブ状態（Active State）のときに、トラッキングエリア（Tracking Area）リストの管理を行う。５ＧＣ部２１４は、ＵＥが登録されている（registered）追跡領域（トラッキングエリア：Tracking Area）に属するセルへ、ページングメッセージを送信することで、ページングプロトコルに着手する。

次に通信システムにおけるセルサーチ方法の一例を示す。図１２は、ＬＴＥ方式の通信システムにおいて通信端末（ＵＥ）が行うセルサーチから待ち受け動作までの概略を示すフローチャートである。通信端末は、セルサーチを開始すると、ステップＳＴ６０１で、周辺の基地局から送信される第一同期信号（Ｐ−ＳＳ）、および第二同期信号（Ｓ−ＳＳ）を用いて、スロットタイミング、フレームタイミングの同期をとる。

Ｐ−ＳＳとＳ−ＳＳとを合わせて、同期信号（Synchronization Signal：ＳＳ）という。同期信号（ＳＳ）には、セル毎に割り当てられたＰＣＩに１対１に対応するシンクロナイゼーションコードが割り当てられている。ＰＣＩの数は５０４通りが検討されている。この５０４通りのＰＣＩを用いて同期をとるとともに、同期がとれたセルのＰＣＩを検出（特定）する。

次に同期がとれたセルに対して、ステップＳＴ６０２で、基地局からセル毎に送信される参照信号（リファレンスシグナル：ＲＳ）であるセル固有参照信号（Cell-specific Reference Signal：ＣＲＳ）を検出し、ＲＳの受信電力（Reference Signal Received Power：ＲＳＲＰ）の測定を行う。参照信号（ＲＳ）には、ＰＣＩと１対１に対応したコードが用いられている。そのコードで相関をとることによって他セルと分離できる。ステップＳＴ６０１で特定したＰＣＩから、該セルのＲＳ用のコードを導出することによって、ＲＳを検出し、ＲＳの受信電力を測定することが可能となる。

次にステップＳＴ６０３で、ステップＳＴ６０２までで検出された一つ以上のセルの中から、ＲＳの受信品質が最もよいセル、例えば、ＲＳの受信電力が最も高いセル、つまりベストセルを選択する。

次にステップＳＴ６０４で、ベストセルのＰＢＣＨを受信して、報知情報であるＢＣＣＨを得る。ＰＢＣＨ上のＢＣＣＨには、セル構成情報が含まれるＭＩＢ（Master Information Block）がマッピングされる。したがって、ＰＢＣＨを受信してＢＣＣＨを得ることで、ＭＩＢが得られる。ＭＩＢの情報としては、例えば、ＤＬ（ダウンリンク）システム帯域幅（送信帯域幅設定（transmission bandwidth configuration：dl-bandwidth）とも呼ばれる）、送信アンテナ数、ＳＦＮ（System Frame Number）などがある。

次にステップＳＴ６０５で、ＭＩＢのセル構成情報をもとに該セルのＤＬ−ＳＣＨを受信して、報知情報ＢＣＣＨの中のＳＩＢ（System Information Block）１を得る。ＳＩＢ１には、該セルへのアクセスに関する情報、セルセレクションに関する情報、他のＳＩＢ（ＳＩＢｋ；ｋ≧２の整数）のスケジューリング情報が含まれる。また、ＳＩＢ１には、トラッキングエリアコード（Tracking Area Code：ＴＡＣ）が含まれる。

次にステップＳＴ６０６で、通信端末は、ステップＳＴ６０５で受信したＳＩＢ１のＴＡＣと、通信端末が既に保有しているトラッキングエリアリスト内のトラッキングエリア識別子（Tracking Area Identity：ＴＡＩ）のＴＡＣ部分とを比較する。トラッキングエリアリストは、ＴＡＩリスト（TAI list）とも称される。ＴＡＩはトラッキングエリアを識別するための識別情報であり、ＭＣＣ（Mobile Country Code）と、ＭＮＣ（Mobile Network Code）と、ＴＡＣ（Tracking Area Code）とによって構成される。ＭＣＣは国コードである。ＭＮＣはネットワークコードである。ＴＡＣはトラッキングエリアのコード番号である。

通信端末は、ステップＳＴ６０６で比較した結果、ステップＳＴ６０５で受信したＴＡＣがトラッキングエリアリスト内に含まれるＴＡＣと同じならば、該セルで待ち受け動作に入る。比較して、ステップＳＴ６０５で受信したＴＡＣがトラッキングエリアリスト内に含まれなければ、通信端末は、該セルを通して、ＭＭＥなどが含まれるコアネットワーク（Core Network，ＥＰＣ）へ、ＴＡＵ（Tracking Area Update）を行うためにトラッキングエリアの変更を要求する。

図１２に示す例においては、ＬＴＥ方式におけるセルサーチから待ち受けまでの動作の例について示したが、ＮＲ方式においては、ステップＳＴ６０３において、ベストセルに加えてベストビームを選択してもよい。また、ＮＲ方式においては、ステップＳＴ６０４において、ビームの情報、例えば、ビームの識別子を取得してもよい。また、ＮＲ方式においては、ステップＳＴ６０４において、リメイニングミニマムＳＩ（Remaining Minimum SI：ＲＭＳＩ）のスケジューリング情報を取得してもよい。ＮＲ方式においては、ステップＳＴ６０５において、ＲＭＳＩを受信するとしてもよい。

コアネットワークを構成する装置（以下「コアネットワーク側装置」という場合がある）は、ＴＡＵ要求信号とともに通信端末から送られてくる該通信端末の識別番号（ＵＥ−ＩＤなど）をもとに、トラッキングエリアリストの更新を行う。コアネットワーク側装置は、通信端末に更新後のトラッキングエリアリストを送信する。通信端末は、受信したトラッキングエリアリストに基づいて、通信端末が保有するＴＡＣリストを書き換える（更新する）。その後、通信端末は、該セルで待ち受け動作に入る。

スマートフォンおよびタブレット型端末装置の普及によって、セルラー系無線通信によるトラフィックが爆発的に増大しており、世界中で無線リソースの不足が懸念されている。これに対応して周波数利用効率を高めるために、小セル化し、空間分離を進めることが検討されている。

従来のセルの構成では、ｅＮＢによって構成されるセルは、比較的広い範囲のカバレッジを有する。従来は、複数のｅＮＢによって構成される複数のセルの比較的広い範囲のカバレッジによって、あるエリアを覆うように、セルが構成されている。

小セル化された場合、ｅＮＢによって構成されるセルは、従来のｅＮＢによって構成されるセルのカバレッジに比べて範囲が狭いカバレッジを有する。したがって、従来と同様に、あるエリアを覆うためには、従来のｅＮＢに比べて、多数の小セル化されたｅＮＢが必要となる。

以下の説明では、従来のｅＮＢによって構成されるセルのように、カバレッジが比較的大きいセルを「マクロセル」といい、マクロセルを構成するｅＮＢを「マクロｅＮＢ」という。また、小セル化されたセルのように、カバレッジが比較的小さいセルを「スモールセル」といい、スモールセルを構成するｅＮＢを「スモールｅＮＢ」という。

マクロｅＮＢは、例えば、非特許文献７に記載される「ワイドエリア基地局（Wide Area Base Station）」であってもよい。

スモールｅＮＢは、例えば、ローパワーノード、ローカルエリアノード、ホットスポットなどであってもよい。また、スモールｅＮＢは、ピコセルを構成するピコｅＮＢ、フェムトセルを構成するフェムトｅＮＢ、ＨｅＮＢ、ＲＲＨ（Remote Radio Head）、ＲＲＵ（Remote Radio Unit）、ＲＲＥ（Remote Radio Equipment）またはＲＮ（Relay Node）であってもよい。また、スモールｅＮＢは、非特許文献７に記載される「ローカルエリア基地局（Local Area Base Station）」または「ホーム基地局（Home Base Station）」であってもよい。

図１３は、ＮＲにおけるセルの構成の一例を示す。ＮＲのセルでは、狭いビームを形成し、方向を変えて送信する。図１３に示す例において、基地局７５０は、ある時間において、ビーム７５１−１を用いて移動端末との送受信を行う。他の時間において、基地局７５０は、ビーム７５１−２を用いて移動端末との送受信を行う。以下同様にして、基地局７５０はビーム７５１−３〜７５１−８のうち１つあるいは複数を用いて移動端末との送受信を行う。このようにすることで、基地局７５０は広範囲のセルを構成する。

図１３において、基地局７５０が用いるビームの数を８とする例について示したが、ビームの数は８とは異なっていてもよい。また、図１３に示す例において、基地局７５０が同時に用いるビームの数を１つとしたが、複数であってもよい。また、図１３は水平方向にのみビームを形成している図になっているが、垂直方向も含め３次元的にビームを形成してもよい。

図１４は、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥまたはＲＲＣ＿ＩＮＡＣＴＩＶＥ状態にあるＵＥが、従来の手法でビーム再選択を行い、ＲＲＣ接続を確立してデータ通信を行うまでの手順の概略を示すシーケンス図である。以下、図１４に沿ってＵＥの動作を説明する。

ＲＲＣ＿ＩＤＬＥまたはＲＲＣ＿ＩＮＡＣＴＩＶＥ状態にあるＵＥが、ステップＳＴ１１０１にて、ｇＮＢのＰＢＣＨ ＳＳＢを受信する。ＵＥはタイミング同期およびビーム毎の受信電力を測定してビーム選択を行う（ステップＳＴ１１０２）。次に、ＵＥは選択したビームのＳＩＢ１情報をｇＮＢから受信する（ステップＳＴ１１０３）。その後、ＵＥはＳＩＢ１に含まれる他のＳＩＢに関する情報を基に、他のＳＩＢ情報を要求する（ステップＳＴ１１０４）。そして、ＵＥは他のＳＩＢ情報をｇＮＢから受信する（ステップＳＴ１１０５）。

ステップＳＴ１１０６において、ＵＥはＳＩＢ情報に基づき在圏セルと周辺セルの、受信電力と受信品質の測定を行い、測定結果に基づきセルとビームを再選択する。ここで、選択されるビームを「再選択ビーム」とも称する。

その後、ＵＥは選択したセルのビームのタイミングに合わせて、ｇＮＢに対してＲＡＣＨを用いてＲＲＣ接続要求（ＲＲＣ Ｓｅｔｕｐ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を行い（ステップＳＴ１１０７）、ｇＮＢからＲＲＣ Ｓｅｔｕｐメッセージを受信する（ステップＳＴ１１０８）。こうして、ＵＥはＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態に遷移する（非特許文献１７）。

次に、ＵＥはｇＮＢにＲＲＣ Ｓｅｔｕｐ Ｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージを送信する（ステップＳＴ１１０９）。そして、ＵＥはｇＮＢから測定内容の設定に関するＲＲＣ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージを受信する（ステップＳＴ１１１０）。

ＵＥは、ＲＲＣ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージに含まれるＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎの情報に基づき測定を行い、ＲＲＣ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージをｇＮＢに送信する（ステップＳＴ１１１１）。そして、ＵＥは、予め指定されたパラメータによるLayer3 filteringの処理を適用後、周期的またはイベント発生時にMeasurement ReportをｇＮＢに通知する（ステップＳＴ１１１２）。これにより、ｇＮＢは、測定結果報告の情報を考慮し、データ伝送に必要なビーム情報を含むリソースを都度割り当て、当該ＵＥの方向にビームを形成して通信を実施する（非特許文献１７参照）。

ｇＮＢは、多素子アンテナ等を用いて指向性ビームを形成する。図１５は、指向性ビームの照射エリアの一例を示している。図１５において、照射エリアは円状であり、円内の数字は指向性ビームの符号を表している。例えば、１９の数字が付された円は指向性ビーム１９の照射エリアを示している。このように、ＵＥとｇＮＢの通信エリアが構築される。なお、図１５では各照射エリアを同一サイズの１つの円で示しているが、これは模式的なものに過ぎない。実際には、ｇＮＢからの距離によって照射エリアのサイズが異なることがあるし、ｇＮＢからの角度によって照射エリアの形状が異なることもある。また、図１５には３２の指向性ビームの照射エリアを示しているが、指向性ビームの数はこれに限らない。

図１６は、図１５のＡ−Ａ断面における指向性ビーム１９，２３の放射パターンを例示している。指向性ビーム１９の放射パターンには、メインローブＬ１９−１とサイドローブＬ１９−２，Ｌ１９−３があり、指向性ビーム２３の放射パターンには、メインローブＬ２３−１とサイドローブＬ２３−２，Ｌ２３−３がある。図１７は、指向性ビーム１９，２３の照射エリアを示している。図１７に示すように、指向性ビーム１９の照射エリアには、メインローブＬ１９−１に対応する照射エリアＡ１９−１と、サイドローブＬ１９−２，Ｌ１９−３に対応する照射エリアＡ１９−２、Ａ１９−３とがある。同様に、指向性ビーム２３の照射エリアには、メインローブＬ２３−１に対応する照射エリアＡ２３−１と、サイドローブＬ２３−２，Ｌ２３−３に対応する照射エリアＡ２３−２、Ａ２３−３とがある。サイドローブの形状はビームの向いている方向によって異なるため、ＵＥとｇＮＢの位置関係によっては、サイドローブの受信電力と受信品質がメインローブより高い値で検出されることがあり得る。

図１４に示した、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥまたはＲＲＣ＿ＩＮＡＣＴＩＶＥ状態における従来のビーム選択方法は、メインローブとサイドローブの特性の違いを考慮していない。そのため、あるビームのサイドローブの受信電力が他のビームのメインローブの受信電力より高い場合、ＵＥは、サイドローブのビーム、すなわち自身の位置にメインローブが照射されてないビームを選択する可能性がある。図１８は、ＵＥは指向性ビーム２２，２３のメインローブの照射エリアの境界に位置する状況を示している。指向性ビーム２２，２３のメインローブの受信電力が、指向性ビーム１９のサイドローブの受信電力より低ければ、ＵＥは、自身の位置にメインローブが照射されていない指向性ビーム１９を選択する可能性がある。

一般的にサイドローブはメインローブよりもビーム幅が狭く照射エリアが小さいため、ＵＥが移動したときにサイドローブはメインローブに対してビーム幅が狭く照射エリアが小さいため、ＵＥが移動したときに照射エリアから外れるまでの距離が短い。そのため、ＵＥがサイドローブのビームを選択して送受信している間に移動すると、照射エリアから外れて通信が正常に完了しないという問題があった。

ビーム毎にＩＤが割り付けられる。従来、このＩＤの割り付け方にビームの照射範囲の位置関係を反映する等の方法により、ＵＥ側で隣接するビームを識別できるようにする技術があった。しかし、従来技術によれば、ＵＥ側でビームの照射範囲の位置関係を考慮して隣接したビームを識別した上で、測定結果の計算に反映する必要があった（特許文献１参照）。

図１４に示したように、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥまたはＲＲＣ＿ＩＮＡＣＴＩＶＥの状態にあるＵＥは、ｇＮＢからＭＩＢ情報およびＳＩＢ情報を取得し、在圏セルおよび周辺セルの受信電力と受信品質を測定し、セル再選択を行う。ＵＥは、測定するセルの基地局がＮＲ方式のｇＮＢであった場合、ビームに関する情報も取得して、ビーム毎の受信電力と受信品質を測定し、ビーム再選択も行う。従来、ＵＥはビームを受信タイミングおよびビーム毎につけられたＩＤで識別しているが、指向性ビームのメインローブとサイドローブは同一の信号であるため、測定した結果がメインローブの信号をとらえたものか、サイドローブの信号をとらえたものか区別する事は出来ない。

前述の問題に対する解決策を以下に開示する。

実施の形態１では、ｇＮＢのＳＩＢ情報に、ｇＮＢが送信しているビーム毎に隣接するビームの情報、すなわち隣接ビーム情報を含める。また、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥまたはＲＲＣ＿ＩＮＡＣＴＩＶＥ状態のＵＥにおけるビーム再選択のための判断基準として、評価対象のビーム（以下、「評価対象ビーム」とも称する）の測定結果と当該ビームに隣接するビーム（以下、「隣接ビーム」とも称する）の測定結果の合計を評価値として用いる。

該ＳＩＢ情報は、ＳＩＢ１であってもよい。このことにより、例えば、ＵＥは該ｇＮＢにおける隣接ビーム情報を迅速に取得可能となる。他の例として、該ＳＩＢ情報は、ＳＩＢ１と異なるＳＩＢであってもよい。このことにより、例えば、ｇＮＢからＵＥに対する隣接ビーム情報の報知および／あるいは通知を、ＳＩＢ１よりも少ない頻度で実行可能となり、その結果、通信システムにおける効率を向上可能となる。

他の例として、ｇＮＢは隣接ビーム情報を、ＰＢＣＨに含めてもよい。例えば、ＰＢＣＨの情報ビットに隣接ビーム情報が含まれてもよい。このことにより、例えば、ＵＥは該情報を迅速に取得可能となる。

他の例として、隣接するビームのそれぞれへのＩＤの割り当てが、所定の方法で行われてもよい。例えば、隣接するビームのそれぞれに、連続するＩＤが割り当てられてもよい。ＵＥは、所定の該方法を用いて、異なるビームが隣接するかどうかを判断してもよい。例えば、ＵＥは、互いに異なるビームであって、連続するＩＤが割り当てられているビームを、互いに隣接すると判断してもよい。該ＩＤは、例えば、ＰＢＣＨに含まれていてもよい。このことにより、例えば、ＵＥは隣接するビームの情報を迅速に取得可能としつつ、ＵＥにおける該情報の迅速な取得を、少ないｇＮＢ−ＵＥ間シグナリングで実行可能となる。該ＩＤは、ＳＩＢに含まれていても良い。該ＳＩＢは、ＳＩＢ１であっても良い。このことにより、例えば、ＰＢＣＨのサイズを削減可能となる。

一般的に、メインローブはサイドローブよりビーム幅が広いという特性を持つ。そのため、ＵＥが測定対象のｇＮＢのメインローブの方向にある場合、隣接するビームの信号を、サイドローブの方向にある場合に比べて高いレベルで検出する事が可能である。このことを利用し、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥまたはＲＲＣ＿ＩＮＡＣＴＩＶＥ状態のＵＥが通信するビームを選択する際の評価事項に、隣接したビームの測定結果も加えることで、ＵＥはメインローブを優先的に選択する事が可能となる。

これにより、ＵＥはビーム幅の広いビームを優先的に選択する事が可能となり、結果的にメインローブを優先的に選択することが可能となる。その結果、ＵＥがデータ通信中に移動しても、選択しているビームの照射範囲から外れて通信に失敗する頻度を下げることが可能となる。

隣接ビームの把握方法として特許文献１に記載の方法があるが、この方法ではＵＥの処理量が増加するという問題がある。これに対して、実施の形態１の方法では、ＳＩＢに隣接ビームの情報が含められ、ＵＥはＳＩＢにより隣接ビームの情報を取得する。これによれば、ＵＥは、ビームの位置関係を意識せずに、指定されたビームの測定結果と係数を計算に用いるのみでよいため、少ない処理量でメインローブを捕捉することができ、その結果、迅速なビーム捕捉ができる。

以下、図１９に沿ってさらに具体的に説明する。図１９は、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥまたはＲＲＣ＿ＩＮＡＣＴＩＶＥ状態にあるＵＥが、実施の形態１の手法でビーム再選択を行い、ＲＲＣ接続を確立してデータ通信を行うまでの手順の概略を示すシーケンス図である。

ＲＲＣ＿ＩＤＬＥまたはＲＲＣ＿ＩＮＡＣＴＩＶＥ状態にあるＵＥが、ステップＳＴ１２０１にて、ｇＮＢのＰＢＣＨ ＳＳＢを受信する。このＰＢＣＨ ＳＳＢは、各ビームの位置関係、すなわち各ビームに隣接するビームの情報を含まない。そして、ＵＥはタイミング同期およびビーム毎の受信電力を測定してビーム選択を行う（ステップＳＴ１２０２）。次に、ＵＥは選択したビームのＭＩＢ情報とＳＩＢ１情報をｇＮＢから受信する（ステップＳＴ１２０３）。その後、ＵＥはＳＩＢ１に含まれる他のＳＩＢに関する情報を基に、他のＳＩＢ情報を要求する（ステップＳ１２０４）。そして、ＵＥは他のＳＩＢ情報をｇＮＢから受信する（ステップＳ１２０５）。ステップＳ１２０５で受信するＳＩＢ情報には、各ビームについて、当該ビームに隣接するビームがどのビームであるかの情報（以下、「隣接ビーム情報」とも称する）が含まれている。

ステップＳＴ１２０６において、ＵＥはＳＩＢ情報に基づき在圏セルと周辺セルの、受信電力と受信品質の測定を行う。測定するセルの基地局がＮＲ方式のｇＮＢである場合、ＵＥは受信電力と受信品質をビーム毎に測定し、評価値が最も大きなビームを選択する。ここで評価値とは、どのビームが通信に適しているかを選択するための評価値であり、（評価対象ビームの測定結果）と（ＳＩＢ情報で取得した隣接ビームの測定結果）の合計が用いられる。

その後の、ステップＳＴ１２０７からステップＳＴ１２１２は、図１４のステップＳＴ１１０７からＳＴ１１１２と同様である。

このように、ＵＥはビームを再選択するにあたり、評価対象ビームの測定結果だけでなく隣接ビームの測定結果を考慮することによって、ビーム幅の広いビーム、すなわちメインローブを優先的に選択する事が可能となる。その結果、ＵＥがデータ通信中に移動し、選択しているビームの照射範囲から外れることによる、通信失敗頻度を下げることができる。

ステップＳＴ１２０５において、Systeminformation messagesに含まれる隣接ビーム情報は、既存のセル再選択のためのＳＩＢ情報であるＳＩＢ２〜ＳＩＢ５の情報にパラメータを追加する形で提供されても良い。あるいは、ビーム個別情報用のＳＩＢが新たに設けられ、当該ＳＩＢによって隣接ビーム情報が提供されてもよい。また、隣接ビーム情報は、図２０に示すように各ビームに割り振られたＩＤのリストで指定されてもよいし、図２１に示すようにビットマップ形式で指定されてもよい。

図２０では、パラメータに各ビームの隣接ビーム数を含めてビーム毎に可変長としている。しかし、隣接ビーム数を省略してパラメータを固定長とし、隣接ビームの数がパラメータ個数より少ない場合は、無効を示す特別な値をパラメータに設定する事としてもよい。固定長とした場合のパラメータ個数はシステムで固定でもよいし、ｇＮＢの周波数帯域（sub 3GHz, 3-6GHz, above 6GHz 等）で対応する最大ビーム数が異なることから、周波数帯域に応じてパラメータ個数を変えてもよい。

図２１では、ビットマップ形式のビット数について触れていないが、ｇＮＢの周波数帯域（sub 3GHz, 3-6GHz, above 6GHz 等）で対応する最大ビーム数が異なることから、周波数帯域に応じてビット数を変えてもよい。

ステップＳＴ１２０６におけるビーム再選択の評価値として、評価対象ビームの測定結果と隣接ビームの測定結果の合計を単純に加算する例を示した。しかし、ｇＮＢが形成するビームはビーム毎に特性が異なる場合がある他、セルの端に配置されたビームには隣接ビームが片側にしか存在しない。そのため、単純に隣接ビームの測定結果を加算するのではなく、ビーム毎の隣接ビームの情報に加え、隣接ビームの測定結果を評価値に反映する度合いを設定する係数をパラメータに加えても良い。そして、例えば評価値の計算を（評価対象ビームの測定結果）＋ＳＵＭ（（ＳＩＢ情報で取得した隣接ビームの測定結果）×（ＳＩＢ情報で取得した隣接ビームの測定結果を反映する度合いを指定する係数））としてもよい。

上述のビーム選択の判断の際に、評価対象ビームの測定結果に加えて隣接ビームの測定結果を評価値に反映する例を示した。しかし、ｇＮＢが形成するビームの放射パターンは各ビームで異なることもある他、ビームの照射方向によってビーム幅が異なることもある。従って、評価値に反映する隣接ビームは、必ずしもビーム照射範囲が評価対象ビームに隣接したビームである必要はなく、２つ隣りのビームを含んでも良いし、評価対象ビーム毎に隣接ビームの範囲が異なっていても良い。

以上に説明したように、実施の形態１の通信システムは、以下の構成を備える。すなわち、通信システムは、互いに異なる指向性を有する複数のビームを送信する基地局と、複数のビームから通信用ビームを選択して基地局と無線通信する通信端末と、を備える。そして、基地局が送信するＳＩＢ（システムインフォメーションブロック）は、複数のビームの夫々について、当該ビームの隣接ビームを示す隣接ビーム情報を含み、通信端末は、隣接ビーム情報に基づき通信用ビームを選択する。実施の形態１の通信システムはこのような構成を備えるため、通信端末は、隣接ビーム情報に基づき、メインローブのビームを通信用ビームとして選択することができる。その結果、通信端末がデータ通信中に移動しても、選択しているビームの照射範囲から外れて通信に失敗する頻度を下げることが可能となる。

上記の通信システムは、例えば次のようなより具体的な構成を有していても良い。すなわち、通信端末は、基地局から送信される複数のビームの夫々を測定し、複数のビームの夫々について、当該ビームとその隣接ビームの測定値に基づいて評価値を設定し、評価値に基づき通信用ビームを選択する。従って、通信端末は、メインローブのビームを通信用ビームとして選択することができる。その結果、通信端末がデータ通信中に移動しても、選択しているビームの照射範囲から外れて通信に失敗する頻度を下げることが可能となる。

上記構成は、実施の形態１を含む本明細書の開示および示唆に基づいて、様々に変形することが可能である。上記構成およびその変形によれば、上記課題を解決し、上記効果を得ることができる。

実施の形態１の変形例１．
本実施の形態では、ＵＥが評価対象ビームだけでなく隣接ビームの測定結果を考慮してビームの再選択を行うことについて説明した。本実施の形態は、ＵＥの移動に伴い、通信路確立中にＵＥがビームの照射範囲から外れるケースを問題としている。この問題は、ＵＥの移動速度が速い場合に特に顕著である。従って、ＵＥは、そのMobility statesの状態に応じて、移動速度が速い場合にのみ、図１９に示した実施の形態１に記載のビーム再選択手順を行っても良い。

例えば、ＵＥは、Mobility statesがhigh mobility stateの場合にのみ、図１９に示した実施の形態１に記載のビーム再選択手順を実施し、Mobility statesがmedium mobility stateとnormal mobility stateの場合には、図１４に示した従来のビーム再選択手順を実施しても良い。

また、ＵＥがどのMobility statesの場合に図１９に示した実施の形態１に記載のビーム再選択手順を実施するかは、ｇＮＢの周波数帯域により異なっても良いし、ｇＮＢからＳＩＢ情報として指定されてもよい。

すなわち、実施の形態１の変形例１の通信システムにおいて、通信端末であるＵＥは、移動速度が閾値以上の場合に、隣接ビーム情報に基づき通信用ビームを選択する。このように、ＵＥは、ビームの照射範囲から外れやすい状況下に限って、隣接ビーム情報を考慮したビーム選択手順をとることで、ＵＥがビームの照射範囲から外れて通信が失敗する事態を回避しつつ、効率的な通信を行うことができる。

実施の形態１の変形例２．
ＵＥは、移動する端末装置以外にも各種センサー等様々なデバイスが想定され、中には移動しない端末装置もある。従って、ＵＥは、移動する端末装置である場合にのみ、図１９に示した実施の形態１に記載のビーム再選択手順を実施しても良いし、高速に移動する端末装置である場合にのみ、図１９に示した実施の形態１に記載のビーム再選択手順を実施しても良い。

実施の形態１の変形例３．
図２２は、基地局７５０により形成されるビーム７５１−１〜７５１−８の照射範囲を示している。各ビーム７５１−１〜７５１−８の照射範囲は立体的に構築される。従って、例えば同一のビーム７５１−４であっても、基地局７５０の遠方における照射範囲の幅Ｗ２は、基地局７５０の近傍における照射範囲の幅Ｗ１より大きい。すなわち、ＵＥが基地局７５０から遠方にいる場合には、ＵＥが移動しても同一ビームの照射範囲に位置する期間が長くなる。そのため、ＵＥはｇＮＢの近傍にいる場合にのみ、図１９に示した実施の形態１に記載のビーム再選択手順を実施しても良い。

具体的には、ＵＥは、ＭＩＢ情報とＳＩＢ１情報に含まれるＰＢＣＨの送信電力値と、自身が測定したＰＢＣＨの受信電力との差異から、ｇＮＢ−ＵＥ間の伝搬における減衰量（以下、「伝搬減衰量」とも称する）を推定することができる。そして、ＵＥは、減衰量が大きい場合にはｇＮＢから遠方に、減衰量が小さい場合にはｇＮＢの近傍にＵＥが位置していると推定できる。

図２３は、実施の形態１の変形例３における、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥまたはＲＲＣ＿ＩＮＡＣＴＩＶＥ状態のＵＥのビーム再選択手順を示すシーケンス図である。以下、図２３に沿ってビーム再選択手順を説明する。ステップＳＴ１３０１，ＳＴ１３０２は、図１９のステップＳＴ１２０１，ＳＴ１２０２と同様である。ステップＳＴ１３０２の後、ＵＥは選択したビームのｇＮＢからＭＩＢ情報とＳＩＢ１情報を受信する（ステップＳＴ１３０３）。変形例３では、このＭＩＢ情報とＳＩＢ１情報にビーム再選択手順を選ぶための減衰量閾値Ｌが含められている。

次に、ＵＥは、ＭＩＢ情報とＳＩＢ１情報に含まれるＰＢＣＨの送信電力値と、自身が測定したＰＢＣＨの受信電力との差分をとってｇＮＢ−ＵＥ間の減衰量を測定する。そして、ＵＥは測定した減衰量（以下、「測定減衰量」と称する）Ｌｍが減衰量閾値Ｌよりも小さいかを判定する（ステップＳＴ１３０４）。そして、ＵＥはＳＩＢ１に含まれる他のＳＩＢに関する情報を基に、他のＳＩＢ情報を要求する（SystemInformationRequest、ステップＳＴ１３０５）。そして、ＵＥは他のＳＩＢ情報をｇＮＢから受信する（SystemInformation messages、ステップＳ１３０６）。ここでＵＥが受信する他のＳＩＢ情報は、ステップＳＴ１３０４において減衰量が閾値Ｌより小さい場合には隣接ビーム情報を含むが、減衰量が閾値Ｌ以上の場合には隣接ビーム情報を含まない。

次に、ステップＳＴ１３０７において、ＵＥはＳＩＢ情報に基づき在圏セルと周辺セルの、受信電力と受信品質の測定を行う。測定するセルの基地局がＮＲ方式のｇＮＢである場合、ＵＥは受信電力と受信品質をビーム毎に測定し、評価値が最も大きなビームを選択する。ステップＳＴ１３０４において減衰量が閾値Ｌより小さい場合、図１９のステップＳＴ１２０６と同様に、（評価対象ビームの測定結果）＋（ＳＩＢ情報で取得した隣接ビームの測定結果）の合計が評価値として用いられる。一方、ステップＳＴ１３０４において減衰量が閾値Ｌ以上の場合は、従来の方法として、評価対象ビームの測定結果のみが評価値として用いられる。

その後の、ステップＳＴ１３０８からステップＳＴ１３１３は、図１９のステップＳＴ１２０７からステップＳＴ１２１２と同様である。

このように、実施の形態１の変形例３の通信システムによれば、通信端末は、基地局との間の伝搬減衰量が閾値Ｌより小さい場合に、隣接ビーム情報に基づき通信用ビームを選択する。このように、ＵＥは、ビームの照射範囲から外れやすい状況下に限って、隣接ビーム情報を考慮したビーム選択手順をとることで、ＵＥがビームの照射範囲から外れて通信が失敗する事態を回避しつつ、効率的な通信を行うことができる。

実施の形態１の変形例４．
基地局装置の使用している周波数帯域、または多素子アンテナの性能により、サイドローブの特性は異なる。そのため、実施の形態１に記載のビーム再選択手順の適用をオンオフするためのフラグを、ＭＩＢ情報とＳＩＢ１情報等の報知情報に含めてＵＥに通知し、ＵＥはフラグがＯｎの場合に実施の形態１に記載のビーム再選択手順を実施することとしてもよい。オンオフの通知方法として、上述のように専用のフラグを設けてもよい。あるいは、ｇＮＢで有効なＳＩＢを示す情報に隣接ビーム情報が含まれる場合にのみ、ＵＥは図１９に示した実施の形態１に記載のビーム再選択手順を実施することとしてもよい。

このように、実施の形態１の変形例４の通信システムによれば、基地局は、隣接ビーム情報に基づいて通信用ビームの選択を行うか否かを示すフラグを通信端末に通知する。そして、通信端末は、フラグに基づき、隣接ビーム情報に基づく通信用ビームの選択を行う。このような構成によって、通信端末が隣接ビーム情報に基づく通信用ビームの選択を行うか否かを、基地局側で決定することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥまたはＲＲＣ＿ＩＮＡＣＴＩＶＥ状態のＵＥが、サイドローブの影響を考慮してセルを再選択する手順について説明した。実施の形態２では、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態のＵＥが、Measurement Reportで報告する測定結果を選択する際の評価値に、隣接ビームの測定結果を加えることについて説明する。

図２４は、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態にあるＵＥが測定結果をｇＮＢに報告するまでの従来の手順の一例を示すシーケンス図である。ＵＥは、測定報告周期またはイベント毎に、ステップＳＴ２４０１の動作を行う。ステップＳＴ２４０１において、ＵＥは、ｇＮＢから指定されたMeasurement Configurationの情報に基づき、ビーム毎に受信電力と受信品質を測定する。ここで、ビーム数をＫとする。

次に、ＵＥはステップＳＴ２４０１で測定したＫ個のビームの測定結果に、平均化等のLayer1 filtering処理を行う（ステップＳＴ２４０２）。

その後、ステップＳＴ２４０２で得られた測定結果に基づき、ＵＥはセル品質の報告（ステップＳＴ２４０３からステップＳＴ２４０５）と、ビーム別の測定結果報告（ステップＳＴ２４０６およびステップＳＴ２４０７）をｇＮＢに対して行う。

ステップＳＴ２４０３は、Beam Consolidation / Selectionである。非特許文献１８に規定された測定結果報告の手順によれば、本ステップでＵＥは、Ｋ個のビームのうち、測定結果が最大となるビームを選択し、選択したビームに基づきセル品質を算出する。

ステップＳＴ２４０３の後、Layer 3 filtering for cell quality（ステップＳＴ２４０４）とEvaluation of reporting criteria（ステップＳＴ２４０５）を経て、ＵＥはｇＮＢにセル品質を報告する。

ステップＳＴ２４０６は、L3 Beam filteringである。ステップＳＴ２４０７は、Beam Selecting for reportingである。本ステップにおいて、ＵＥは、イベント時はイベントのトリガとなった測定項目の測定値順に、測定結果をソートし、周期報告時はＲＳＲＰの測定値順、ＲＳＲＱの測定値順、または指定された項目順で測定結果をソートする。そして、ＵＥは、別途指定された報告個数Ｘビーム分の測定結果をｇＮＢに報告する。

ｇＮＢは、ＵＥから報告された測定結果をモニタし、ＵＥの移動に伴い通信に用いるのに適したビームが変化した場合にはＵＥとの通信に用いるビームの切り替えを行う。

ステップＳＴ２４０３およびステップＳＴ２４０７のいずれの処理も、ビーム毎の測定結果のみに基づいて実施される処理であり、図２４の手順は、メインローブとサイドローブの特性の違いを考慮して報告する対象のビームを選択する手順となっていない。そのため、あるビームのサイドローブの受信電力および受信品質が他のビームのメインローブの受信電力および受信品質より高い場合、図１８に示すようにＵＥは、自身が位置する場所にメインローブが照射されていないビームを選択する可能性がある。

一般的にサイドローブはメインローブよりもビーム幅が狭く照射エリアが小さいため、ＵＥが移動したときにサイドローブはメインローブに対してビーム幅が狭く照射エリアが小さいため、ＵＥが移動したときに照射エリアから外れるまでの距離が短い。そのため、次の報告周期が来るまでの間にＵＥが照射エリアから外れてしまうケースが発生しうるという問題があった。

前述の問題に対する解決策を以下に開示する。

一般的に、メインローブはサイドローブよりビーム幅が広い特性を有するため、メインローブの方向にあるＵＥは、サイドローブの方向にある場合に比べて、隣接ビームの信号を高いレベルで検出する事が可能である。そのことから、ＵＥは、報告対象のビームを選択する際の評価事項に、隣接ビームの測定結果を加えることで、メインローブを優先的に選択する事が可能となる。

すなわち、実施の形態２では、実施の形態１と同様、ｇＮＢのＳＩＢ情報に、ｇＮＢが送信しているビーム毎に各ビームに隣接するビームがどのビームであるかの情報、すなわち隣接ビーム情報を新たに加える。さらに、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態のＵＥが報告対象のビームを選択する際の判断基準となる評価値として、当該ビームの測定結果と隣接ビームの測定結果の合計を用いる。なお、隣接ビーム情報は、ＵＥ個別ＲＲＣシグナリングを用いてＵＥに通知されても良い。

これにより、ＵＥはビーム幅の広いビームを優先的に選択する事が可能となり、結果的にメインローブを優先的に選択することが可能となる。従って、次の報告周期が来るまでの間に、ＵＥが移動してビーム照射範囲から外れてしまう確率が低くなり、ＵＥはより安定したビームの測定結果をｇＮＢに報告する事が可能となる。

図２５は、ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態にあるＵＥが測定結果をｇＮＢに報告するまでの実施の形態２の手順の一例を示すシーケンス図である。

図２５において、ステップＳＴ２５０１，ＳＴ２５０２，ＳＴ２５０４，ＳＴ２５０５，ＳＴ２５０６は、図２４のステップＳＴ２４０１，ＳＴ２４０２，ＳＴ２４０４，ＳＴ２４０５，ＳＴ２４０６と同様である。ステップＳＴ２５０３は、Beam Consolidation / Selectionである。本ステップでＵＥは、セル品質の算出対象となるビームをＫ個のビームの中から選択する。従来は、図２４のステップＳＴ２４０３で説明したように、測定値が最も大きいビームをセル品質の算出対象として選択していた。これに対して実施の形態２の手順では、ＵＥは当該ビームの測定結果と隣接ビームの測定結果の合計を評価値とし、評価値が最大となるビームをセル品質の算出対象として選択する。ここで選択されるビームを「報告用ビーム」とも称する。

ステップＳＴ２５０７は、Beam Selection for reportingである。本ステップでＵＥは、ビーム別の測定結果をｇＮＢに報告する。従来は、図２４のステップＳＴ２４０７で説明したように、測定値の大きい順にＸ個のビーム分の測定結果を選択し、報告していた。これに対して実施の形態２の手順では、ＵＥは各ビームについて、当該ビームの測定結果と隣接ビームの測定結果の合計を評価値とし、評価値の大きい順にＸ個のビーム分の測定結果を選択し、報告する。ここで、選択されるビームを報告用ビームとも称する。

ＵＥは上述の評価値を用いることにより、特定のビームの測定結果だけでなく、当該ビームの隣接ビームの測定結果も、報告対象のビームを選択する判断に反映することができる。従って、ＵＥはビーム幅の広いビームを優先的に選択することが可能となり、結果的にメインローブを優先的に選択することが可能となる。その結果、次の報告周期が来るまでの間にＵＥが移動してビーム照射範囲から外れてしまう確率が低くなり、ＵＥはより安定したビームの測定結果をｇＮＢに報告することができる。

隣接ビーム情報の具体例に関する実施の形態１の記述は、実施の形態２にも適用可能である。

ステップＳＴ２５０６のL3 Beam filteringで用いるL3 filter係数はビーム共通の係数でもよいが、ビーム毎に異なる個別の係数であっても良い。ビーム個別の係数はｇＮＢからＵＥに通知される。例えば該通知にＵＥ個別ＲＲＣシグナリングが用いられてもよい。

ビーム個別のL3 filter係数は複数設けられてもよい。例えば実施の形態１の変形例４において開示するフラグのオンオフのそれぞれに対してL3 filter係数が設けられてもよい。該係数はｇＮＢからＵＥに対して通知される。例えば該通知にＵＥ個別ＲＲＣシグナリングが用いられてもよい。このことにより、例えばＵＥの状況に応じて適切なフィルタリング係数を設定可能となり、その結果通信システムにおける効率を向上可能となる。

他の例として、ステップＳＴ２５０６のL3 Beam filteringを評価対象ビームの測定結果と隣接ビームの測定結果の合計の値に対して適用してもよい。前述において、ステップＳＴ２５０６およびステップＳＴ２５０７の処理をステップＳＴ２５０２の後に代えて、ステップＳＴ２５０３の後に行うとしてもよい。このことにより、例えばL3 Beam filteringの処理量を削減可能となる。

ステップＳＴ２５０３およびステップＳＴ２５０７におけるビーム選択の評価値として、評価対象ビームの測定結果と隣接ビームの測定結果の合計を単純に加算する例を示した。しかし、ｇＮＢが形成するビームはビーム毎に特性が異なる場合がある他、セルの端に配置されたビームには隣接ビームが片側にしか存在しない。そのため、単純に隣接ビームの測定結果を加算するのではなく、ビーム毎の隣接ビームの情報に加え、隣接ビームの測定結果を評価値に反映する度合いを設定する係数をパラメータに加えても良い。そして、例えば評価値を、（評価対象ビームの測定結果）＋ＳＵＭ（（ＳＩＢ情報で取得した隣接ビームの測定結果）×（ＳＩＢ情報で取得した隣接ビームの測定結果を反映する度合いを指定する係数））としてもよい。前述において、ＳＵＭ（）は、（）の中の値の和であっても良い。

ビーム選択の評価値に関する他の例として、評価対象ビームの測定結果に、隣接ビームの測定結果の平均値を加算した値が、ビーム選択の評価値として用いられてもよい。該平均値の算出において、所定の閾値以下あるいは未満の隣接ビームの測定結果が用いられなくても良い。このことにより、例えば、セル端においても、セル端以外と同様のビーム評価が可能となる。

該閾値は、受信電力の絶対値として与えられてもよいし、評価対象ビームの測定結果を基準とした相対値として与えられてもよいし、隣接ビームのうち受信電力が最も高いビームの受信電力を基準とした相対値として与えられてもよい。該閾値に関する情報、例えば、前述において開示した与えられ方、および／あるいは、電力の値は、例えば、あらかじめ規格で定められてもよいし、ｇＮＢからＵＥに対して報知あるいは通知してもよい。ｇＮＢからＵＥに対する通知において、ＲＲＣシグナリングが用いられてもよいし、ＭＡＣシグナリングが用いられてもよいし、Ｌ１／Ｌ２シグナリングが用いられてもよい。

上述のビーム選択の判断の際に、評価対象ビームの測定結果に加えて隣接ビームの測定結果を評価値に反映する例を示した。しかし、ｇＮＢが形成するビームの放射パターンは各ビームで異なることもある他、ビームの照射方向によってビーム幅が異なることもある。従って、評価値に反映する隣接ビームは、必ずしもビーム照射範囲が評価対象ビームに隣接したビームである必要はなく、２つ隣りのビームを含んでも良いし、評価対象ビーム毎に隣接ビームの範囲が異なっていても良い。

また、実施の形態１の変形例１−４は実施の形態２にも適用可能である。

以上で説明したように、実施の形態２の通信システムにおいて、通信端末は、複数のビームの夫々の評価値に基づき、複数のビームから報告用ビームを選択し、報告用ビームの測定結果を基地局に報告する。報告用ビームとは、具体的には、Beam Consolidation / Selectionにおいて選択されるビーム、およびBeam Selection for reportingにおいて選択されるビームである。ここで評価値は、評価対象のビームとそれに隣接するビームの測定値に基づいて設定される。従って、通信端末は、メインローブのビームを報告用ビームとし、その測定結果を基地局に報告することができる。

実施の形態３．
５Ｇの特徴の１つである高速伝送を実現するために、広い無線周波数帯域が確保可能なミリ波帯の伝送周波数帯域を用いることが検討されている。５Ｇでは、３．５ＧＨｚ帯、４．５ＧＨｚ帯、２８ＧＨｚ帯などが使われる見込みであり、更に３０ＧＨｚから９０ＧＨｚの無線周波数帯域も割り当てが検討されている。

しかし、ミリ波帯の電波伝搬は見通し距離の通信が中心となる。そのため、基地局装置を設置する場所によっては、一部の指向性ビームの方向に障害物があり、当該ビームを用いた通信が実質できないケース、あるいはビームの照射エリアに通信端末が入り込めず、当該ビームを用いた通信がされないケースが発生すると思われる。このような場合、当該ビームの送信は実際の通信に有効とならず無駄となる。

また、ｇＮＢから通信に有効でないビームが送信されるため、当該ビームのサイドローブが他のビームを用いた通信の干渉となり通信品質の低下を招く要因にもなる。

３０ＧＨｚから９０ＧＨｚの高周波数帯を用いる基地局の中には、多素子アンテナ、ＲＦ部およびＡＤ／ＤＡ変換器等が１チップに集積されたピコセル的な使われ方をする基地局がある。そのような基地局をユーザが設置した場合には、遮蔽物がある無駄な方向にもビームが送信されるという問題がある。

上記の問題の解決策として、実施の形態３の通信システムは、基地局において、携帯端末に搭載されるような安価なカメラまたはセンサーを用いて通信対象と障害物の存在する位置を識別し、障害物で遮蔽されている領域に向いているビームを、自律的に送信対象から外す。そして、基地局は、報知情報に含まれるssb-ToMeasurement等のパラメータを用いて、送信対象から外したビームの情報を通信端末に通知する。通信端末は、通知されたビームを通信用ビームの検索対象から除外する。これにより、基地局は、通信に用いられない無駄なビームの送信を抑制する事ができる。

前述のカメラおよび／あるいはセンサーから、携帯端末の通信機能に対し、該携帯端末の位置に関する情報が通知されてもよい。該情報は、例えば、障害物の有無に関する情報であってもよいし、該端末の座標であってもよい。該情報は、例えば、ＲＲＣシグナリングと同様のフォーマットで通知されてもよいし、ＮＡＳシグナリングと同様のフォーマットで通知されてもよいし、他のフォーマットで通知されてもよい。このことにより、例えば、携帯端末の通信機能は、該情報を迅速に基地局に通知可能となるとともに、該通信機能における処理量を削減可能となる。

ユーザが設置した基地局の向きを変えたり、一時的に配置された障害物が移動したりすることが想定される。そこで、基地局は、上記のカメラまたはセンサーによる障害物の識別処理を周期的に行っても良い。これにより、周囲の環境の変化に応じて、基地局は自律的に送信するビームを切り替え、通信端末は通信用ビームの検索対象から除外するビームを更新することができる。

以上に説明したように、実施の形態３の通信システムによれば、基地局は、通信端末と障害物の位置を識別し、障害物の方向に指向性を有するビームを送信対象から除外する。これにより、基地局は、通信に用いられない無駄なビームの送信を抑制する事ができる。

実施の形態３の変形例１．
基地局と障害物との距離が近いほど障害物による遮蔽領域は大きいため、障害物の方向に指向性を有するビームの照射エリアに通信対象が存在する頻度は低くなる。そこで、基地局は、カメラまたはセンサーにより、指向性ビームの方向毎に、基地局と障害物との距離を推測し、その距離が他のビームに比べて短いビームについては、スケジューラによる通信リソースの割り当て頻度を低くしても良い。

すなわち、実施の形態３の変形例１の通信システムにおいて、基地局は、障害物との距離を推測し、障害物との距離に応じて、障害物の方向に指向性を有するビームに対する通信リソースの割り当て頻度を設定する。これにより、ビーム間で通信の機会を均等にすることが可能になる。

実施の形態３の変形例２．
基地局は、実施の形態３に記載の動作に加えて、カメラまたはセンサーにより通信対象の移動頻度を計測しても良い。移動頻度とは、例えば単位時間内の移動回数である。そして、通信対象の移動頻度が高い場合に、基地局がビーム毎の下り参照信号の送信周期を短くしても良いし、ＵＥが測定周期を上げても良い。これにより、基地局は、よりＵＥの移動に追従して有効なビームを送信することが可能となる。逆に、通信対象の移動頻度が低い場合には、基地局はビーム毎の下り参照信号の送信周期を長くするか、ＵＥが測定周期を下げても良い。これにより、基地局は無駄な電波の送信を抑制することが可能となる。

基地局は、上述したビームの送信有無または送信頻度の変更を、カメラまたはセンサーの情報のみを用いて行っても良いし、実際の通信頻度の統計情報をあわせて判断してもよい。

すなわち、実施の形態３の変形例１の通信システムにおいて、基地局は、通信端末の移動頻度を計測し、移動頻度に基づき、ビーム毎の下り参照信号の送信周期を設定する。従って、基地局は無駄な電波の送信を抑制することが可能となる。

実施の形態３の変形例３．
基地局は、カメラまたはセンサーにより自身の向きの変化を検出すると、自律的に周辺セルの送信状況を再度取得し、周辺セルの送信状況に応じて送信対象のビームを更新しても良い。これにより、周辺に位置する基地局装置同士の干渉が抑制される。

実施の形態４．
実施の形態３において、通信端末に搭載されるカメラまたはセンサーを用いた該通信端末の位置の識別に関する例について開示したが、ＳＵＬ（Supplementary Uplink）（非特許文献１７参照）が用いられてもよい。ＳＵＬに用いられる周波数は、例えば、ミリ波より低い周波数であってもよい。基地局はＵＥに対して、ＳＵＬを用いた上り信号送信を指示してもよい。ＵＥは、ＳＵＬを用いて、上り信号を基地局に対して送信してもよい。基地局は、該上り信号の受信により、ＵＥの位置を推定してもよい。該上り信号は、例えば、ＳＲＳであってもよいし、ＰＲＡＣＨであってもよいし、他の上り信号であってもよい。このことにより、例えば、通信端末において該カメラおよび／あるいは該センサーの搭載が不要となり、その結果、通信システムにおける複雑性を回避可能となる。ＳＵＬにミリ波よりも低い周波数が用いられる場合、ＵＥはＳＵＬを用いることにより、前述の障害物を通過して基地局と通信可能となる。

実施の形態３の変形例１−４においても、前述同様、ＳＵＬが用いられてもよい。このことにより、例えば、前述と同様の効果が得られる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。上記の説明は、すべての態様において、例示である。例示されていない無数の変形例が想定され得るものと解される。

２００，２１０ 通信システム、２０２ 移動端末、２０３ 基地局装置。

Claims (12)

1. 互いに異なる指向性を有する複数のビームを送信する基地局と、
   前記複数のビームから選択した通信用ビームを用いて前記基地局と無線通信する通信端末と、
   を備える通信システムであって、
   前記基地局が送信するシステムインフォメーションブロックは、前記複数のビームの夫々について、当該ビームに隣接する隣接ビームを示す隣接ビーム情報を含み、
   前記通信端末は、前記隣接ビーム情報に基づき前記通信用ビームを選択する、
   通信システム。
2. 前記通信端末は、前記複数のビームの夫々を測定し、前記複数のビームの夫々について、当該ビームとその前記隣接ビームの測定値に基づいて評価値を設定し、前記評価値に基づき前記通信用ビームを選択する、
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記通信端末は、移動速度が閾値以上の場合に、前記隣接ビーム情報に基づき前記通信用ビームを選択する、
   請求項１または請求項２に記載の通信システム。
4. 前記通信端末は、移動端末である場合に、前記隣接ビーム情報に基づき前記通信用ビームを選択する、
   請求項１または請求項２に記載の通信システム。
5. 前記通信端末は、前記基地局との間の伝搬減衰量が閾値より小さい場合に、前記隣接ビーム情報に基づき前記通信用ビームを選択する、
   請求項１または請求項２に記載の通信システム。
6. 前記基地局は、前記隣接ビーム情報に基づく前記通信用ビームの選択を行うか否かを示すフラグを前記通信端末に通知し、
   前記通信端末は、前記フラグに基づき、前記隣接ビーム情報に基づく前記通信用ビームの選択を行う、
   請求項１または請求項２に記載の通信システム。
7. 前記通信端末は、前記複数のビームの夫々の前記評価値に基づき、前記複数のビームから報告用ビームを選択し、前記報告用ビームの測定結果を前記基地局に報告する、
   請求項２に記載の通信システム。
8. 前記基地局は、前記通信端末と障害物の位置を識別し、前記障害物の方向に指向性を有する前記ビームを送信対象から除外する、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の通信システム。
9. 前記基地局は、障害物との距離を推測し、前記障害物との距離に応じて、前記障害物の方向に指向性を有する前記ビームに対する通信リソースの割り当て頻度を設定する、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の通信システム。
10. 前記基地局は、前記通信端末の移動頻度を計測し、前記移動頻度に基づき、前記ビーム毎の下り参照信号の送信周期を設定する、
    請求項８又は請求項９に記載の通信システム。
11. 基地局が送信する複数のビームから選択した通信用ビームを用いて前記基地局と無線通信する通信端末であって、
    前記基地局が送信するインフォメーションブロックに含まれる、前記複数のビームの夫々について当該ビームの隣接ビームを示す隣接ビーム情報に基づき、前記通信用ビームを選択する、
    通信端末。
12. 通信端末と無線通信可能に構成された基地局であって、
    互いに異なる指向性を有する複数のビームを送信し、
    前記複数のビームの夫々について、当該ビームの隣接ビームを示す隣接ビーム情報を、インフォメーションブロックに含めて前記通信端末に送信する、
    基地局。

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