WO2023017688A1 - 低遅延な時分割通信を行う端末装置、基地局装置、通信方法、及びプログラム - Google Patents

低遅延な時分割通信を行う端末装置、基地局装置、通信方法、及びプログラム Download PDF

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雅人 梅原
昌也 柴山
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    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication delay reduction technology in a cellular communication system.
  • the present invention provides a technique for reducing wireless communication delays in a cellular communication system.
  • a terminal device provides a first assignment of a time slot for performing uplink communication in time division duplex (TDD) and a time slot for performing downlink communication, and different from the first assignment It has setting means for switching and setting the second allocation on a time slot basis, and communication means for communicating with the base station apparatus based on the setting.
  • TDD time division duplex
  • a base station apparatus includes a first assignment of a time slot for performing uplink communication in time division duplex (TDD) and a time slot for performing downlink communication, and A setting means for setting a terminal device to switch a second allocation different from the allocation for each time slot, and a communication means for communicating with the terminal device based on the setting.
  • TDD time division duplex
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless communication system.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of allocation of resources to uplink/downlink communications.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the flow of communication executed by the terminal device according to this embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a hardware configuration example of a base station apparatus and a terminal apparatus.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a functional configuration example of a base station apparatus.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a functional configuration example of a terminal device.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the flow of processing performed in a wireless communication system;
  • FIG. 1 shows a configuration example of a wireless communication system according to this embodiment.
  • the wireless communication system is, for example, a wireless communication system that complies with the fifth generation (5G) cellular wireless communication standard defined by the Third Generation Partnership Project (3GPP (registered trademark)). Note that this is an example and other wireless communication systems may be used.
  • a wireless communication system includes, for example, a base station device 101 and a terminal device 102 .
  • FIG. 1 shows only a small number of base station apparatuses and terminal apparatuses to simplify the explanation, naturally there can be more base station apparatuses and terminal apparatuses than these.
  • time division duplex (TDD) is used for communication between the base station device 101 and the terminal device 102 .
  • TDD time division duplex
  • a common frequency resource is divided into time slots/subframes, and a plurality of time slots/subframes are respectively used for uplink (link from terminal device 102 to base station device 101) and downlink ( link in the direction from the base station apparatus 101 to the terminal apparatus 102).
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G TDD Configuration a time resource with a constant time width such as a time slot or subframe is referred to as a time slot.
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat Request
  • the terminal device 102 when user data is received in a time slot assigned to the downlink, the terminal device 102 transmits an acknowledgment (ACK/NACK) in a time slot assigned to the uplink. Then, the base station apparatus 101 can perform processing such as retransmission based on the acknowledgment.
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat Request
  • the base station apparatus 101 upon receiving user data in the time slot assigned to the uplink, the base station apparatus 101 transmits an acknowledgment in the time slot assigned to the downlink, and the terminal Device 102 may perform processing such as retransmission based on the acknowledgment.
  • uplink communication and downlink communication can be used in combination. Also in the random access procedure when the terminal device 102 connects to the base station device 101, uplink communication and downlink communication are used in combination. Also, during uplink communication, uplink communication and downlink communication are used in combination in procedures such as scheduling requests and buffer status reports.
  • the terminal device 102 when such uplink communication and downlink communication are used in combination, for example, when transmitting an uplink signal after transmitting a downlink signal, the terminal device 102 , must wait for the timing assigned to the uplink to arrive. Similarly, when transmitting a downlink signal after transmitting an uplink signal, the base station apparatus 101 needs to wait until the timing assigned to the downlink arrives. At this time, for example, when many time slots are assigned to downlink communication, transmission of uplink signals corresponding to downlink signals is transmitted due to a small number of uplink time slots. It can take a long time. Similarly, for example, when many time slots are allocated for uplink communication, downlink signal transmissions corresponding to uplink signals are transmitted due to fewer downlink time slots. It can take a long time.
  • the terminal device 102 instead of using the same TDD setting (time slot assignment pattern for uplink and downlink) in the entire frequency band as in the past, as shown in FIG. Try to use different TDD settings in the frequency band. That is, for example, in a certain frequency band that the terminal device 102 can use for communication, it is possible to use a plurality of time slot allocation patterns for uplink communication and downlink communication that differ for each range of frequency resources. to Then, the terminal device 102 switches and sets the plurality of allocation patterns during communication, and performs uplink or downlink communication based on the set pattern.
  • FIG. 2 shows a state in which there are a first allocation pattern (Config 1) in the frequency domain shown in the upper and lower parts and a second allocation pattern (Config 2) in the frequency domain sandwiched between them.
  • the first allocation pattern allocates multiple time slots for downlink communications
  • the second allocation pattern allocates multiple time slots for uplink communications.
  • the terminal device 102 does not switch the allocation pattern (Config) to be used within one frame.
  • the terminal device 102 uses the first allocation pattern, after receiving data in, for example, the first downlink time slot, the ninth time slot arrives to send the response. have to wait to do
  • the terminal device 102 uses the second allocation pattern, downlink communication cannot be performed because there are no downlink time slots.
  • the terminal device 102 switches and uses a plurality of allocation patterns (Config) within one frame, such as in time slot units or subframe units. For example, as shown in FIG. 3, the terminal device 102 uses the first allocation pattern for downlink communication in the first two time slots, and the second allocation pattern in the subsequent two time slots. Uplink communication is performed using the pattern. According to this, the terminal device 102 can transmit an acknowledgment in the third time slot, for example, when user data is received in the second time slot. In addition, the terminal device 102 then returns the allocation pattern to be used to the first allocation pattern, and becomes able to receive downlink user data. Note that allocation of resources to the terminal device 102 can be performed over the entire frequency band in which multiple allocations are mixed.
  • the frequency resource using the second allocation pattern as the frequency resource for acknowledging the user data transmitted on the frequency resource using the first allocation pattern.
  • the frequency resources for which the first allocation pattern is used and the second allocation pattern are used can be assigned to the terminal device 102 together with the frequency resources used.
  • the terminal device 102 performs low-delay communication by utilizing a plurality of time slot allocation patterns for uplink communication and downlink communication set for each frequency resource in the system. can be executed. For example, if only the first allocation pattern described above is used, downlink data and its acknowledgment can be transmitted and received once in one frame (10 time slots). On the other hand, as shown in FIG. 3, by performing communication by switching between the first allocation pattern and the second allocation pattern, for example, the first downlink user data is transmitted and received in the first time slot. , followed by a corresponding acknowledgment in the third time slot, a second downlink user data in the sixth time slot, and a corresponding acknowledgment in the ninth time slot. .
  • the terminal device 102 can switch and use multiple allocation patterns in the random access procedure. For example, terminal 102 may transmit a random access preamble (message 1) according to a second allocation pattern, then switch to the first allocation pattern and receive a random access response (message 2). Terminal 102 may then transmit message 3 according to the second allocation and receive message 4 according to the first allocation. This shortens the time until the random access procedure is completed, and allows the terminal device 102 to connect to the base station device 101 in a short period of time.
  • a random access preamble (message 1) according to a second allocation pattern
  • terminal 102 may then transmit message 3 according to the second allocation and receive message 4 according to the first allocation. This shortens the time until the random access procedure is completed, and allows the terminal device 102 to connect to the base station device 101 in a short period of time.
  • the base station apparatus 101 can configure the terminal apparatus 102 by transmitting to the terminal apparatus 102 information indicating which allocation pattern the terminal apparatus 102 should operate in each time slot.
  • the base station apparatus 101 for example, transmits to the terminal apparatus 102 information designating at least one of the time slots in which the first allocation pattern should be used and the time slots in which the second allocation pattern should be used.
  • the terminal device 102 sets an allocation pattern to be used for each time slot based on the information and performs communication.
  • the base station apparatus 101 uses downlink control information (DCI) in a physical downlink control channel (PDCCH) to send information indicating which allocation pattern the terminal apparatus 102 should operate in each time slot to the terminal apparatus 102. can send.
  • DCI downlink control information
  • the base station apparatus 101 can transmit DCI including information indicating time slots to operate according to the second allocation pattern to the terminal apparatus 102 operating according to the first allocation pattern.
  • the base station apparatus 101 adds the DCI in the PDCCH that is transmitted together with user data on the physical downlink shared channel (PDSCH) to the next (or next) time slot in which the PDSCH is transmitted.
  • the transmission includes information indicating to operate according to the second allocation pattern in the slots.
  • the base station apparatus 101 designates the frequency resource to be used for the terminal apparatus 102 to return an acknowledgment within the frequency resource corresponding to the second allocation pattern. This enables the terminal device 102 to receive downlink user data according to the first allocation pattern and to transmit uplink acknowledgments according to the second allocation pattern.
  • the base station apparatus 101 can notify, for example, the timing at which the terminal apparatus 102 should operate in the second allocation pattern.
  • the base station apparatus 101 can, for example, notify the terminal apparatus 102 of the time slot number to operate in the second allocation pattern.
  • the base station apparatus 101 notifies the terminal apparatus 102 of all the numbers of time slots to operate in the second allocation pattern within a predetermined period, and the terminal apparatus 102 uses the second allocation pattern during the time slots. It can be configured to operate on a pattern and to operate on a first allocation pattern during the rest of the time slots.
  • the base station apparatus 101 stores information indicating the time slot in which the terminal apparatus 102 should switch from the first allocation pattern to the second allocation pattern and the time slot in which the terminal apparatus 102 should switch from the second allocation pattern to the first allocation pattern.
  • the terminal device 102 may be notified. Also, the base station apparatus 101 may notify the timing offset between the time slot for transmitting DCI and the time slot for transmitting the signal according to the second allocation pattern. For example, if the base station apparatus 101 should use the second allocation pattern in the time slot next to the time slot in which DCI is transmitted, "1" should be used, and the second allocation pattern should be used in the next time slot. In this case, information such as “2” can be notified to the terminal device 102 . Also, the base station apparatus 101 may further include in the DCI information indicating when the terminal apparatus 102 returns the setting to the first allocation pattern and transmit the DCI to the terminal apparatus 102 . According to the method using DCI, since the allocation pattern can be switched dynamically and in detail, the base station apparatus 101 flexibly performs uplink and downlink communication with the terminal apparatus 102 according to the type of communication. can be made
  • the base station apparatus 101 may use a radio resource control (RRC) message to notify the terminal apparatus 102 of the allocation pattern to be used in each time slot.
  • RRC radio resource control
  • information indicating which of the plurality of allocation patterns is to be used is included in the RRC message and transmitted to the terminal device 102 .
  • indices are assigned to the plurality of assignment patterns in advance, and the sequence of indices to be used in each time slot can be transmitted to the terminal device 102 .
  • a plurality of allocation patterns (used in the base station apparatus 101) that can be used by the terminal apparatus 102 may be included in the RRC message.
  • information indicating which of the plurality of available allocation patterns is used in each time slot can be included in the RRC message and notified to the terminal device 102 .
  • a bitmap can be sent to terminal 102 that specifies up to two available allocation patterns and indicates, with one bit each, which allocation pattern should be used in each timeslot. If the RRC message informs which allocation pattern should be used in each time slot, the terminal device 102 does not need to be instructed by the base station device 101 after that, depending on the setting by the RRC message. , communication is performed while switching the allocation pattern to be used. Note that terminal device 102 can maintain its configuration until configured, eg, with a further RRC message. Also, in one example, when the base station apparatus 101 exceptionally changes the allocation pattern to be used in some time slots, it can specify the allocation pattern in the time slots by the DCI described above.
  • the base station apparatus 101 can designate an allocation pattern to be used in the random access procedure for the terminal apparatus 102 before connection.
  • the timing at which message 1 of the random access procedure can be transmitted is indicated by a system information block (SIB).
  • SIB system information block
  • the base station apparatus 101 uses the above-described second allocation pattern at the timing when message 1 can be transmitted, and uses the first allocation pattern to transmit message 2 immediately after or in the next time slot.
  • Information can be included in the SIB that specifies the allocation pattern to use. For example, when the first time slot in FIG. 2 is a time slot in which message 1 can be transmitted, base station apparatus 101 uses the second allocation pattern in the first time slot, and uses the second allocation pattern in the second time slot.
  • base station apparatus 101 further includes in the SIB information indicating that the second allocation pattern should be used in the third time slot and the first allocation pattern should be used in the fourth time slot. and messages 3 and 4 may be sent and received in these timeslots. According to this, transmission and reception of messages 1 to 4 of the random access procedure can be completed in four time slots at the shortest.
  • the allocation pattern to be used in each time slot is not limited to this. In other words, it can be arbitrarily set in which time slot messages 1 to 4 are transmitted and received. Also, in consideration of coverage enhancement, an allocation pattern to be used by the terminal device 102 in each time slot may be set on the assumption that each message is transmitted multiple times.
  • the base station device 101 and the terminal device 102 are configured including a processor 401 , a ROM 402 , a RAM 403 , a storage device 404 and a communication circuit 405 in one example.
  • the processor 401 is a computer including one or more processing circuits such as a general-purpose CPU (Central Processing Unit) and ASIC (Application Specific Integrated Circuit). By reading out and executing the program stored in the device, the overall processing of the device and each of the above-described processings are executed.
  • CPU Central Processing Unit
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the ROM 402 is a read-only memory that stores programs related to processing executed by the base station apparatus 101 and the terminal apparatus 102 and information such as various parameters.
  • a RAM 403 is a random access memory that functions as a work space when the processor 401 executes programs and stores temporary information.
  • the storage device 404 is configured by, for example, a detachable external storage device or the like.
  • the communication circuit 405 is configured by, for example, a circuit for wireless communication such as LTE or 5G. Although one communication circuit 405 is illustrated in FIG. 4, the base station apparatus 101 and the terminal apparatus 102 can have multiple communication circuits. For example, the base station apparatus 101 and the terminal apparatus 102 can have a common antenna with wireless communication circuits for LTE and 5G.
  • the base station apparatus 101 and the terminal apparatus 102 may have separate antennas for LTE and 5G.
  • the base station apparatus 101 may have a communication circuit for wired communication for communication with other base station apparatuses or network nodes, for example, and the terminal apparatus 102 may be connected to another wireless communication system such as a wireless LAN.
  • FIG. 5 is a diagram showing a functional configuration example of the base station apparatus 101.
  • the base station apparatus 101 includes, for example, a setting processing section 501, a terminal setting section 502, and a communication section 503 as its functions. Note that these functional units can be realized by the processor 401 executing programs stored in the ROM 402 and the storage device 404, for example.
  • the setting processing unit 501 sets each time in each frequency resource within the frequency band that the base station apparatus 101 can use (for example, within the frequency band in which the terminal apparatus 102 collectively performs reception processing including Fourier transform, etc.). Allocate slots to uplink or downlink. In this embodiment, the setting processing unit 501 mixes a plurality of allocation patterns within the usable frequency band, as shown in FIG.
  • the terminal setting unit 502 sets which of the allocation patterns set by the setting processing unit 501 should be used by the terminal device 102 in each time slot.
  • Terminal setting section 502 for example, as described above, by DCI, RRC message, SIB, etc., in each time slot, to the terminal device 102, transmits information that can identify which of the plurality of allocation patterns to use, Accordingly, the terminal device 102 is set.
  • the terminal setting unit 502 notifies the setting of each time slot and the corresponding allocation pattern in advance, and notifies the terminal device 102 of information indicating whether to validate the setting. good too.
  • the terminal setting unit 502 sends information indicating which of a plurality of settings each indicating the relationship between each time slot notified in advance in the terminal device 102 and the corresponding allocation pattern should be used to the terminal device 102. may be notified to Also, the relationship between the time slots and the corresponding allocation patterns may be held in the terminal device 102 in advance (for example, at the time of manufacture, or at the time of connection with another base station device, etc.). In this case, the terminal setting section 502 does not need to notify the terminal device 102 of information indicating the relationship between the time slots and the allocation patterns.
  • the communication unit 503 performs communication according to the uplink/downlink allocation pattern of each time slot in each frequency resource by the setting processing unit 501 . Note that, when the terminal setting unit 502 sets the terminal device 102 being connected to switch between a plurality of allocation patterns, the communication unit 503 communicates with the terminal device 102 according to the setting.
  • FIG. 6 is a diagram showing a functional configuration example of the terminal device 102.
  • the terminal device 102 includes, for example, a setting switching unit 601 and a communication unit 602 as its functions. Note that these functional units can be realized by the processor 401 executing programs stored in the ROM 402 and the storage device 404, for example.
  • the setting switching unit 601 switches the allocation pattern to be used for each time slot based on the instruction from the base station device 101 .
  • the setting switching unit 601 specifies which allocation pattern to use in each time slot based on, for example, notification by DCI, RRC message, SIB, etc., and performs settings for communication using the specified pattern.
  • Communication section 602 performs communication with base station apparatus 101 in each time slot according to the allocation pattern set by setting switching section 601 .
  • the base station device 101 transmits to the terminal device 102 information designating which allocation pattern the terminal device 102 should operate according to in units of time slots (S701). Based on this information, the terminal device 102 sets the allocation pattern to be used for each time slot (S702), and communicates user data and control data with the base station device 101 according to the setting. (S703).
  • the terminal device 102 can flexibly perform uplink communication and downlink communication, and can reduce communication delay.

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Abstract

端末装置は、時分割複信（ＴＤＤ）での上りリンク通信を行うタイムスロットと下りリンク通信を行うタイムスロットとの第１の割り当て、及び、その第１の割り当てと異なる第２の割り当てを、タイムスロット単位で切り替えて設定し、その設定に基づいて基地局装置と通信を行う。

Description

低遅延な時分割通信を行う端末装置、基地局装置、通信方法、及びプログラム
　本発明は、セルラ通信システムにおける無線通信の遅延低減技術に関する。
　セルラ通信システムによる低遅延通信が要求されており、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ（登録商標））では、超高信頼および低遅延通信（Ultra-Reliable and Low Latency Communications、ＵＲＬＬＣ）を実現するための技術検討が行われている。
　本発明は、セルラ通信システムにおける無線通信の遅延を低減する技術を提供する。
　本発明の一態様による端末装置は、時分割複信（ＴＤＤ）での上りリンク通信を行うタイムスロットと下りリンク通信を行うタイムスロットとの第１の割り当て、及び、前記第１の割り当てと異なる第２の割り当てを、タイムスロット単位で切り替えて設定する設定手段と、前記設定に基づいて基地局装置と通信を行う通信手段と、を有する。
　本発明の別の一態様による基地局装置は、時分割複信（ＴＤＤ）での上りリンク通信を行うタイムスロットと下りリンク通信を行うタイムスロットとの第１の割り当て、及び、前記第１の割り当てと異なる第２の割り当てを、タイムスロット単位で切り替えるように端末装置を設定する設定手段と、前記設定に基づいて前記端末装置と通信を行う通信手段と、を有する。
　本発明によれば、セルラ通信システムにおける無線通信の遅延を低減することができる。
　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
図１は、無線通信システムの構成例を示す図である。 図２は、リソースの上りリンク／下りリンクの通信への割り当ての例を示す図である。 図３は、本実施形態にかかる端末装置が実行する通信の流れの例を示す図である。 図４は、基地局装置および端末装置のハードウェア構成例を示す図である。 図５は、基地局装置の機能構成例を示す図である。 図６は、端末装置の機能構成例を示す図である。 図７は、無線通信システムで実行される処理の流れの例を示す図である。
　以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
　（通信システムの構成）
　図１に、本実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す。無線通信システムは、例えば、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ（登録商標））で規定された第５世代（５Ｇ）のセルラ無線通信規格に従う無線通信システムである。なお、これは一例であり、他の無線通信システムが用いられてもよい。無線通信システムは、例えば、基地局装置１０１と、端末装置１０２とを含む。なお、図１は、説明を簡単にするために少数の基地局装置および端末装置のみを示しているが、当然にこれらより多数の基地局装置および端末装置が存在しうる。
　本無線通信システムでは、基地局装置１０１と端末装置１０２との間の通信に、時分割複信（ＴＤＤ）が用いられるものとする。ＴＤＤでは、共通の周波数リソースをタイムスロット／サブフレームに分割して、複数のタイムスロット／サブフレームが、それぞれ、上りリンク（端末装置１０２から基地局装置１０１へ向かう方向のリンク）と下りリンク（基地局装置１０１から端末装置１０２へ向かう方向のリンク）とのいずれかに割り当てられる。この割り当ては、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）や５ＧのＴＤＤ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎに対応する。なお、以下では、タイムスロットやサブフレームなどの一定の時間幅の時間リソースのことを指して、タイムスロットと呼ぶ。
　通信は、一例において、ＨＡＲＱ（複合自動再送要求）を用いて、信頼性を向上させることができる。例えば下りリンクの通信にＨＡＲＱが用いられる場合、端末装置１０２は、下りリンクに割り当てられたタイムスロットでユーザデータを受信すると、上りリンクに割り当てられたタイムスロットで確認応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を送信し、基地局装置１０１は、その確認応答に基づいて再送などの処理を実行しうる。また、上りリンクの通信にＨＡＲＱが用いられる場合、基地局装置１０１は、上りリンクに割り当てられたタイムスロットでユーザデータを受信すると、下りリンクに割り当てられたタイムスロットで確認応答を送信し、端末装置１０２はその確認応答に基づいて再送などの処理を実行しうる。このように、通信においては、上りリンクの通信と下りリンクの通信とが組み合わされて用いられうる。また、端末装置１０２が基地局装置１０１に接続する場合のランダムアクセス手順においても、上りリンクの通信と下りリンクの通信とが組み合わされて用いられる。また、上りリンクの通信の際にも、スケジューリングリクエストやバッファステータスレポートなどの手順において、上りリンクの通信と下りリンクの通信とが組み合わされて用いられる。
　ＴＤＤシステムにおいて、このような上りリンクの通信と下りリンクの通信とが組み合わされて用いられる場合、例えば下りリンクの信号が送信された後に上りリンクの信号を送信する際には、端末装置１０２は、上りリンクに割り当てられたタイミングが到来するのを待機する必要がある。同様に、上りリンクの信号が送信された後に下りリンクの信号を送信する際には、基地局装置１０１は、下りリンクに割り当てられたタイミングが到来するのを待機する必要がある。このとき、例えば、下りリンクの通信に多くのタイムスロットが割り当てられている場合、上りリンクのタイムスロットの数が少ないことにより、下りリンクの信号に対応する上りリンクの信号の送信が送信されるまでの時間が長くなってしまいうる。同様に、例えば、上りリンクの通信に多くのタイムスロットが割り当てられている場合、下りリンクのタイムスロットの数が少ないことにより、上りリンクの信号に対応する下りリンクの信号の送信が送信されるまでの時間が長くなってしまいうる。
　このため、本実施形態では、従来のように周波数帯域全体において同じＴＤＤの設定（上りリンクと下りリンクへのタイムスロットの割り当てパターン）を用いるのではなく、図２に示すように、一部の周波数帯域において異なるＴＤＤの設定を用いるようにする。すなわち、例えば端末装置１０２が通信に使用可能な一定の周波数帯域の中で、周波数リソースの範囲ごとに異なる、上りリンクの通信と下りリンクの通信とに対するタイムスロットの割り当ての複数のパターンを用いるようにする。そして、端末装置１０２は、通信の際に、その複数の割り当てパターンを切り替えて設定し、設定したパターンに基づいて上りリンク又は下りリンクの通信を行うようにする。
　図２では、上部および下部に示す周波数領域における第１の割り当てパターン（Ｃｏｎｆｉｇ　１）と、それらに挟まれた周波数領域における第２の割り当てパターン（Ｃｏｎｆｉｇ　２）が存在している状態を示している。この例では、第１の割り当てパターンは、下りリンクの通信のために多数のタイムスロットを割り当て、第２の割り当てパターンは、上りリンクの通信のために多数のタイムスロットを割り当てている。一方、このような割り当てを行ったとしても、従来、端末装置１０２は１つのフレーム内においては使用する割り当てパターン（Ｃｏｎｆｉｇ）を切り替えることはない。このため、例えば、端末装置１０２が第１の割り当てパターンを用いている場合、例えば最初の下りリンクのタイムスロットでデータを受信した後に、その応答を送信するために、９番目のタイムスロットが到来するのを待つ必要がある。また、端末装置１０２が第２の割り当てパターンを用いると、下りリンクのタイムスロットがないため、下りリンクの通信を行うことができない。
　本実施形態では、端末装置１０２は、タイムスロット単位やサブフレーム単位など、１つのフレーム内で、複数の割り当てパターン（Ｃｏｎｆｉｇ）を切り替えて使用するようにする。例えば、図３に示すように、端末装置１０２は、最初の２つのタイムスロットにおいて下りリンクの通信を行うために第１の割り当てパターンを使用し、その後の２つのタイムスロットにおいて、第２の割り当てパターンを用いて上りリンク通信を行う。これによれば、端末装置１０２は、例えば、２番目のタイムスロットにおいてユーザデータを受信した場合に、３番目のタイムスロットにおいて確認応答を送信することが可能となる。また、端末装置１０２は、その後に、使用する割り当てパターンを第１の割り当てパターンに戻し、下りリンクのユーザデータを受信することができるようになる。なお、端末装置１０２へのリソースの割り当ては、複数の割り当てが混在している周波数帯域全体で行われうる。このため、第１の割り当てパターンが使用される周波数リソースにおいて送信されたユーザデータに対する確認応答の周波数リソースとして、第２の割り当てパターンが使用される周波数リソースを指定することが可能である。また、例えば上りリンクでユーザデータを送信する際に、図３の９番目および１０番目のタイムスロットに示すように、第１の割り当てパターンが使用される周波数リソースと第２の割り当てパターンが使用される周波数リソースとを合わせて端末装置１０２に割り当てることができる。
　このような構成によれば、システムにおいて周波数リソースごとに設定された、上りリンクの通信と下りリンクの通信に対するタイムスロットの割り当ての複数のパターンを活用して、端末装置１０２が低遅延な通信を実行することが可能となる。例えば、上述の第１の割り当てパターンのみが使用される場合、１つのフレーム（１０個のタイムスロット）において、下りリンクのデータとその確認応答をそれぞれ１回ずつ送受信することができる。これに対して、図３のように、第１の割り当てパターンと第２の割り当てパターンを切り替えて通信を行うことにより、例えば、１番目のタイムスロットで１回目の下りリンクのユーザデータが送受信され、その後に３番目のタイムスロットで対応する確認応答が送受信され、さらに６番目のタイムスロットで２回目の下りリンクのユーザデータが送受信され、９番目のタイムスロットで対応する確認応答が送受信されうる。このように、複数の割り当てのパターンが切り替えられて使用されることにより、ユーザデータとその確認応答の組み合わせを多数回送受信することが可能となる。また、複数の割り当てパターンを切り替えて使用することにより、一定時間内での上りリンクの信号と下りリンクの信号との組み合わせの通信回数を増やすことができるため、上りリンクのデータの送受信のためのＳＲやＢＳＲの送信などの複数回の信号のやり取りが発生する手順が完了するまでの時間も短期化することができる。さらに、端末装置１０２は、ランダムアクセス手順において、複数の割り当てパターンを切り替えて使用することができる。例えば、端末装置１０２は、ランダムアクセスプリアンブル（メッセージ１）を第２の割り当てパターンに従って送信し、その後、第１の割り当てパターンに切り替えて、ランダムアクセスレスポンス（メッセージ２）を受信することができる。そして、端末装置１０２は、メッセージ３の送信を第２の割り当てに従って行い、メッセージ４の受信を第１の割り当てに従って行いうる。これにより、ランダムアクセス手順の完了までの時間を短縮し、端末装置１０２が、短時間で基地局装置１０１と接続することができるようになる。
　基地局装置１０１は、端末装置１０２が各タイムスロットにおいてどの割り当てパターンに従って動作すべきかを示す情報をその端末装置１０２へ送信することにより、その端末装置１０２を設定しうる。基地局装置１０１は、例えば、第１の割り当てパターンを使用するべきタイムスロットと第２の割り当てパターンを使用するべきタイムスロットとの少なくともいずれかを指定する情報を端末装置１０２へ送信する。そして、端末装置１０２は、この情報を受信すると、その情報に基づいて、タイムスロットごとに使用する割り当てパターンを設定して通信を行う。
　基地局装置１０１は、例えば、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）における下りリンク制御情報（ＤＣＩ）によって、端末装置１０２が各タイムスロットにおいてどの割り当てパターンに従って動作すべきかを示す情報をその端末装置１０２へ送信しうる。例えば、基地局装置１０１は、第１の割り当てパターンに従って動作している端末装置１０２に対して、第２の割り当てパターンに従って動作すべきタイムスロットを示す情報を含んだＤＣＩを送信しうる。例えば、基地局装置１０１は、物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）でユーザデータを送信する際に共に送信されるＰＤＣＣＨにおけるＤＣＩに、そのＰＤＳＣＨが送信されるタイムスロットの次（又はその次）のタイムスロットにおいて第２の割り当てパターンに従って動作するように示す情報を含めて送信する。そして、基地局装置１０１は、そのＤＣＩにおいて、端末装置１０２が確認応答を返信するのに使用されるべき周波数リソースを、第２の割り当てパターンに対応する周波数リソース内で指定する。これにより、端末装置１０２は、第１の割り当てパターンに従って下りリンクのユーザデータを受信し、第２の割り当てパターンに従って上りリンクの確認応答を送信することが可能となる。
　基地局装置１０１は、例えば、端末装置１０２が第２の割り当てパターンで動作すべきタイミングを通知しうる。基地局装置１０１は、例えば、第２の割り当てパターンで動作すべきタイムスロットの番号を端末装置１０２へ通知しうる。なお、基地局装置１０１は、所定期間内において第２の割り当てパターンで動作すべき全てのタイムスロットの番号を端末装置１０２に通知し、端末装置１０２は、そのタイムスロットの間は第２の割り当てパターンに基づいて動作し、それ以外のタイムスロットの間は第１の割り当てパターンに基づいて動作するように設定を行いうる。また、基地局装置１０１は、端末装置１０２が第１の割り当てパターンから第２の割り当てパターンに切り替えるべきタイムスロットと、第２の割り当てパターンから第１の割り当てパターンに戻すべきタイムスロットを示す情報を端末装置１０２へ通知してもよい。また、基地局装置１０１は、ＤＣＩを送信するタイムスロットと、第２の割り当てパターンに従って信号を送信すべきタイムスロットとのタイミングオフセットを通知してもよい。例えば、基地局装置１０１は、ＤＣＩを送信するタイムスロットの次のタイムスロットにおいて第２の割り当てパターンを使用すべき場合は「１」、その次のタイムスロットにおいて第２の割り当てパターンを使用すべき場合は「２」などの情報を、端末装置１０２へ通知しうる。また、基地局装置１０１は、端末装置１０２がどのタイミングで設定を第１の割り当てパターンに戻すかを示す情報をＤＣＩにさらに含めて端末装置１０２へ送信してもよい。ＤＣＩを用いる手法によれば、動的かつ詳細に割り当てパターンを切り替えることができるため、基地局装置１０１は、通信の種類などに応じて端末装置１０２に上りリンクと下りリンクの通信を柔軟に実行させることができる。
　また、基地局装置１０１は、無線リソース制御（ＲＲＣ）メッセージを用いて、各タイムスロットにおいて使用されるべき割り当てパターンを端末装置１０２に通知してもよい。例えば、フレームに含まれるタイムスロットのそれぞれにおいて、複数の割り当てパターンのうちのいずれを使用するかを示す情報が、ＲＲＣメッセージに含められて端末装置１０２に送信される。複数の割り当てパターンには、例えば、事前にインデクスが割り当てられ、各タイムスロットで使用されるべきインデクスの系列が端末装置１０２に送信されうる。また、端末装置１０２が使用可能な（基地局装置１０１において使用されている）複数の割り当てパターンがＲＲＣメッセージに含められてもよい。そして、各タイムスロットにおいてそれらの使用可能な複数の割り当てパターンのうちのいずれが使用されるかを示す情報がＲＲＣメッセージに含められて端末装置１０２に通知されうる。例えば、使用可能な割り当てパターンが最大で２つ指定され、各タイムスロットにおいていずれの割り当てパターンが使用されるべきかがそれぞれ１ビットで示されるビットマップが、端末装置１０２へ送信されうる。ＲＲＣメッセージによって各タイムスロットにおいていずれの割り当てパターンが使用されるべきかが通知される場合、端末装置１０２は、その後に特に基地局装置１０１から指示される必要なく、そのＲＲＣメッセージによる設定に応じて、使用する割り当てパターンを切り替えながら通信を行う。なお、端末装置１０２は、例えばさらなるＲＲＣメッセージを用いた設定が行われるまで、その設定を維持しうる。また、一例において、基地局装置１０１は、例外的に一部のタイムスロットにおいて使用すべき割り当てパターンを変更する場合、上述のＤＣＩによってそのタイムスロットにおける割り当てパターンを指定することができる。
　さらに、基地局装置１０１は、接続前の端末装置１０２に対して、ランダムアクセス手順で使用すべき割り当てパターンを指定することができる。例えば、ランダムアクセス手順のメッセージ１を送信可能なタイミングは、システムインフォメーションブロック（ＳＩＢ）によって通知される。これに対して、基地局装置１０１は、メッセージ１を送信可能なタイミングでは上述の第２の割り当てパターンを使用し、その直後又はその次のタイムスロットにおいて、メッセージ２を送信するために第１の割り当てパターンを使用するように指定する情報をＳＩＢに含めることができる。例えば、図２の１つ目のタイムスロットがメッセージ１を送信可能なタイムスロットである場合、基地局装置１０１は、１つ目のタイムスロットで第２の割り当てパターンを使用し、２つ目のタイムスロットで第１の割り当てパターンを使用するべきことを示す情報をＳＩＢに含めて送信しうる。また、基地局装置１０１は、さらに、３つ目のタイムスロットで第２の割り当てパターンを使用し、４つ目のタイムスロットで第１の割り当てパターンを使用するべきことを示す情報をＳＩＢに含めて送信し、これらのタイムスロットでメッセージ３及びメッセージ４が送受信されるようにしてもよい。これによれば、最短で４タイムスロットでランダムアクセス手順のメッセージ１～４の送受信を完了することができる。なお、各タイムスロットにおいて使用されるべき割り当てパターンはこれに限られない。すなわち、どのタイムスロットにおいてメッセージ１～４が送受信されるようにするかは任意に設定されうる。また、カバレッジエンハンスメントを考慮して、各メッセージが複数回送信されることを前提として各タイムスロットにおいて端末装置１０２が使用すべき割り当てパターンが設定されてもよい。
　以下では、上述のような処理を実行する基地局装置１０１および端末装置１０２の構成例と、実行される処理の流れの例について説明する。
　（装置構成）
　図４を用いて、基地局装置１０１および端末装置１０２のハードウェア構成例について説明する。基地局装置１０１および端末装置１０２は、一例において、プロセッサ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、記憶装置４０４、及び通信回路４０５を含んで構成される。プロセッサ４０１は、汎用のＣＰＵ（中央演算装置）や、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の、１つ以上の処理回路を含んで構成されるコンピュータであり、ＲＯＭ４０２や記憶装置４０４に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、装置の全体の処理や、上述の各処理を実行する。ＲＯＭ４０２は、基地局装置１０１および端末装置１０２が実行する処理に関するプログラムや各種パラメータ等の情報を記憶する読み出し専用メモリである。ＲＡＭ４０３は、プロセッサ４０１がプログラムを実行する際のワークスペースとして機能し、また、一時的な情報を記憶するランダムアクセスメモリである。記憶装置４０４は、例えば着脱可能な外部記憶装置等によって構成される。通信回路４０５は、例えば、ＬＴＥや５Ｇの無線通信用の回路によって構成される。なお、図４では、１つの通信回路４０５が図示されているが、基地局装置１０１および端末装置１０２は複数の通信回路を有しうる。例えば、基地局装置１０１および端末装置１０２は、ＬＴＥ用および５Ｇ用の無線通信回路と共通のアンテナを有しうる。なお、基地局装置１０１および端末装置１０２は、ＬＴＥ用のアンテナと５Ｇ用のアンテナとを別個に有してもよい。また、基地局装置１０１は、例えば他の基地局装置やネットワークノードとの通信のための有線通信用の通信回路を有してもよく、端末装置１０２は、無線ＬＡＮ等の他の無線通信システムのための通信回路を有してもよい。なお、基地局装置１０１および端末装置１０２は、使用可能な複数の周波数帯域のそれぞれについて別個の通信回路４０５を有してもよいし、それらの周波数帯域の少なくとも一部に対して共通の通信回路４０５を有してもよい。
　図５は、基地局装置１０１の機能構成例を示す図である。基地局装置１０１は、その機能として、例えば、設定処理部５０１と、端末設定部５０２と、通信部５０３とを含んで構成される。なお、これらの機能部は、例えば、プロセッサ４０１が、ＲＯＭ４０２や記憶装置４０４に記憶されたプログラムを実行することによって実現されうる。
　設定処理部５０１は、基地局装置１０１が使用可能な周波数帯域内（例えば、端末装置１０２が一括してフーリエ変換等を含んだ受信処理を実行する周波数帯域内）の各周波数リソースにおける、各タイムスロットの上りリンク又は下りリンクへの割り当てを行う。本実施形態では、設定処理部５０１は、図２に示すように、使用可能な周波数帯域内で複数の割り当てパターンを混在させるものとする。
　端末設定部５０２は、各タイムスロットにおいて、設定処理部５０１が設定した割り当てパターンのうちのいずれを端末装置１０２が使用すべきかの設定を行う。端末設定部５０２は、例えば、上述のように、ＤＣＩ、ＲＲＣメッセージ、ＳＩＢなどによって、各タイムスロットにおいて、複数の割り当てパターンのいずれを使用するかを特定可能な情報を端末装置１０２へ送信し、それにより、端末装置１０２の設定を行う。なお、端末設定部５０２は、一例として、各タイムスロットと対応する割り当てパターンとの設定を事前に通知しておき、その設定を有効化するか否かを示す情報を端末装置１０２に通知してもよい。また、端末設定部５０２は、例えば、端末装置１０２において事前に通知された各タイムスロットと対応する割り当てパターンとの関係をそれぞれが示す複数の設定のいずれを使用すべきかを示す情報を端末装置１０２へ通知してもよい。また、タイムスロットと対応する割り当てパターンとの関係は、事前に（例えば製造時や、他の基地局装置との接続時など）端末装置１０２において保持されていてもよい。この場合、端末設定部５０２は、タイムスロットと割り当てパターンとの関係を示す情報を端末装置１０２に通知しなくてもよい。
　通信部５０３は、設定処理部５０１による各周波数リソースにおける各タイムスロットの上りリンク／下りリンクへの割り当てパターンに従って、通信を行う。なお、通信部５０３は、端末設定部５０２によって接続中の端末装置１０２が複数の割り当てパターンを切り替えて使用するように設定した場合には、その端末装置１０２との通信は、その設定に従って行う。
　図６は、端末装置１０２の機能構成例を示す図である。端末装置１０２は、その機能として、例えば、設定切替部６０１と、通信部６０２とを含んで構成される。なお、これらの機能部は、例えば、プロセッサ４０１が、ＲＯＭ４０２や記憶装置４０４に記憶されたプログラムを実行することによって実現されうる。
　設定切替部６０１は、基地局装置１０１からの指示に基づいて、タイムスロット単位で、使用する割り当てパターンを切り替える。設定切替部６０１は、例えば、ＤＣＩ、ＲＲＣメッセージ、ＳＩＢなどによる通知に基づいて、各タイムスロットにおいてどの割り当てパターンを使用するかを特定して、その特定したパターンで通信を行うための設定を行う。通信部６０２は、設定切替部６０１によって設定された割り当てパターンに従って、各タイムスロットにおける基地局装置１０１との通信を実行する。
　（処理の流れ）
　基地局装置１０１と端末装置１０２とにおいて実行される処理の流れの例について、図７を用いて概説する。なお、ここで説明する処理の詳細については、上述のようにして行うことが可能であるため、ここではその詳細を繰り返し説明しない。
　基地局装置１０１は、タイムスロット単位で、端末装置１０２がどの割り当てパターンに従って動作すべきかを指定する情報を端末装置１０２へ送信する（Ｓ７０１）。そして、端末装置１０２は、その情報に基づいて、タイムスロットごとに、使用する割り当てパターンを設定し（Ｓ７０２）、その設定に従って、基地局装置１０１との間でユーザデータや制御データの通信を行う（Ｓ７０３）。
　以上のような構成により、端末装置１０２は、柔軟に上りリンクの通信と下りリンクの通信とを行うことが可能となり、通信の遅延を短縮することが可能となる。
　発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。
　本願は、２０２１年８月１１日提出の日本国特許出願特願２０２１－１３１３２７を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (14)

  1. 　端末装置であって、
    　時分割複信（ＴＤＤ）での上りリンク通信を行うタイムスロットと下りリンク通信を行うタイムスロットとの第１の割り当て、及び、前記第１の割り当てと異なる第２の割り当てを、タイムスロット単位で切り替えて設定する設定手段と、
    　前記設定に基づいて基地局装置と通信を行う通信手段と、
    　を有する端末装置。
  2. 　前記通信手段は、前記基地局装置から、前記第１の割り当てを使用するべきタイムスロットと前記第２の割り当てを使用するべきタイムスロットとの少なくともいずれかを指定する情報を受信し、
    　前記設定手段は、当該情報に基づいて前記設定を行う、
    　請求項１に記載の端末装置。
  3. 　前記情報は、下りリンク制御情報を用いて前記基地局装置から送信される、請求項２に記載の端末装置。
  4. 　前記情報は、無線リソース制御（ＲＲＣ）メッセージを用いて前記基地局装置から送信される、請求項２又は３に記載の端末装置。
  5. 　前記情報は、システムインフォメーションブロックを用いて前記基地局装置から送信される、請求項２から４のいずれか１項に記載の端末装置。
  6. 　基地局装置であって、
    　時分割複信（ＴＤＤ）での上りリンク通信を行うタイムスロットと下りリンク通信を行うタイムスロットとの第１の割り当て、及び、前記第１の割り当てと異なる第２の割り当てを、タイムスロット単位で切り替えるように端末装置を設定する設定手段と、
    　前記設定に基づいて前記端末装置と通信を行う通信手段と、
    　を有する基地局装置。
  7. 　前記設定手段は、前記第１の割り当てを使用するべきタイムスロットと前記第２の割り当てを使用するべきタイムスロットとの少なくともいずれかを指定する情報を前記端末装置へ送信することにより前記設定を行う、
    　請求項６に記載の基地局装置。
  8. 　前記設定手段は、下りリンク制御情報（ＤＣＩ）を用いて前記情報を送信する、請求項７に記載の基地局装置。
  9. 　前記設定手段は、無線リソース制御（ＲＲＣ）メッセージを用いて前記情報を送信する、請求項７又は８に記載の基地局装置。
  10. 　前記設定手段は、システムインフォメーションブロックを用いて前記情報を送信する、請求項７から９のいずれか１項に記載の基地局装置。
  11. 　端末装置によって実行される通信方法であって、
    　時分割複信（ＴＤＤ）での上りリンク通信を行うタイムスロットと下りリンク通信を行うタイムスロットとの第１の割り当て、及び、前記第１の割り当てと異なる第２の割り当てを、タイムスロット単位で切り替えて設定することと、
    　前記設定に基づいて基地局装置と通信を行うことと、
    　を含む通信方法。
  12. 　基地局装置によって実行される通信方法であって、
    　時分割複信（ＴＤＤ）での上りリンク通信を行うタイムスロットと下りリンク通信を行うタイムスロットとの第１の割り当て、及び、前記第１の割り当てと異なる第２の割り当てを、タイムスロット単位で切り替えるように端末装置を設定することと、
    　前記設定に基づいて前記端末装置と通信を行うことと、
    　を含む通信方法。
  13. 　端末装置に備えられたコンピュータに、
    　時分割複信（ＴＤＤ）での上りリンク通信を行うタイムスロットと下りリンク通信を行うタイムスロットとの第１の割り当て、及び、前記第１の割り当てと異なる第２の割り当てを、タイムスロット単位で切り替えて設定させ、
    　前記設定に基づいて基地局装置と通信を行わせる、
    　ためのプログラム。
  14. 　基地局装置に備えられたコンピュータに、
    　時分割複信（ＴＤＤ）での上りリンク通信を行うタイムスロットと下りリンク通信を行うタイムスロットとの第１の割り当て、及び、前記第１の割り当てと異なる第２の割り当てを、タイムスロット単位で切り替えるように端末装置を設定させ、
    　前記設定に基づいて前記端末装置と通信を行わせる、
    　ためのプログラム。
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