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公開番号2025156701
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-15
出願番号2024059273
出願日2024-04-02
発明の名称無線通信方法、ユーザ端末、および基地局
出願人トヨタ自動車株式会社,国立研究開発法人情報通信研究機構
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H04W 72/40 20230101AFI20251007BHJP(電気通信技術)
要約【課題】消費電力の抑制が可能な無線通信技術を提供する。
【解決手段】基地局が、データの送信を通知する第1制御信号、端末間通信に関する第2制御信号、および前記データを含むデータパケットを前記複数の端末に対して送信する。端末は、前記第1制御信号に基づいて前記データパケットの復調を行い、前記データパケットの復調に成功した場合に、前記第2制御信号に基づく無線リソースにおいて前記復調に成功したデータを含む第2データパケットを他の端末に送信する。一方、前記データパケットの復調に失敗した場合、端末は、前記第2制御信号に基づく無線リソースにおいて他の端末が送信する前記第2データパケットを受信および復調し、復調して得られるデータを前記復調に失敗した前記データパケットに含まれる前記データとする。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
基地局と端末の間の無線通信方法であって、
前記基地局が、データの送信を通知する第１制御信号および端末間通信に関する第２制御信号を前記複数の端末に対して送信する第１送信ステップと、
前記基地局が、前記データを含むデータパケットを前記複数の端末に対して送信する第２送信ステップと、
前記端末が、前記第１制御信号に基づいて前記データパケットの復調を行う復調ステップと、
前記端末が、前記データパケットの復調に成功した場合に、前記第２制御信号に基づく無線リソースにおいて前記復調に成功したデータを含む第２データパケットを他の端末に送信する端末間送信ステップと、
前記端末が、前記データパケットの復調に失敗した場合に、前記第２制御信号に基づく無線リソースにおいて他の端末が送信する前記第２データパケットを受信および復調し、復調して得られるデータを前記復調に失敗した前記データパケットに含まれる前記データとする、端末間受信ステップと、
を含む、無線通信方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記端末間送信ステップは、
前記端末が、前記第２制御信号に基づく無線リソースの使用状況をモニタするステップと、
前記端末が、前記無線リソースが利用可能である場合に、前記第２データパケットを送信するステップと、
を含む、請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記端末間送信ステップにおいて、前記第２制御信号に基づく無線リソースにおいて第三の端末により前記データの送信が行われた場合には、前記端末は前記第２データパケットの送信を中止する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記送信ステップにおいて、前記基地局は、前記第１制御信号または前記データパケットの一方あるいは両方に前記データの識別子を付加して送信し、
前記端末間送信ステップにおいて、前記端末は前記第２データパケットに前記データの識別子を付加して送信し、かつ、他の端末によって前記データの送信が行われたか否かの判断を他の端末から送信されるパケットに含まれるデータの識別子と前記第１制御信号あるいは前記データパケットに付加されたデータの識別子に基づいて行う、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信方法。
【請求項５】
前記端末が、前記データパケットの復調に失敗した場合に、当該データパケットの復調に失敗したことを通知する復調失敗通知を、前記第２制御信号に基づく無線リソースにおいて送信するステップをさらに含み、
前記端末間送信ステップでは、前記端末は、他の端末から前記復調失敗通知を受信したことに応答して、前記第２データパケットを送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記送信ステップにおいて、前記基地局は、前記第１制御信号および前記第２制御信号を同一のパケットに含めて送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項７】
前記第１制御信号および前記第２制御信号は、物理層信号としてパケット化される、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
【請求項８】
前記送信ステップにおいて、前記基地局は、前記第１制御信号および前記第２制御信号をそれぞれ異なるパケットに含めて送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項９】
前記第１制御信号および前記第２制御信号の少なくともいずれかは、周期的に利用可能な無線リソースを通知する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項１０】
前記第１制御信号および前記第２制御信号の少なくともいずれかは、上位レイヤメッセージに含まれる、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線通信方法、ユーザ端末、および基地局に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電話機が電話線で接続されている場所にとらわれず、移動しながらでも音声通話を行うことのできるシステムとして開発されたセルラ無線通信システムは、現在、音声通話のためだけでなく、情報通信を活用した多種多様なサービスを利用するために用いられている。更には、人間が手元の端末によりサービスを利用するだけでなく、各種センサーや産業機械の遠隔操作など産業分野での利用も広がっている。
【０００３】
セルラ無線通信システムでは、一定のサービスエリアごとに基地局を設置して、端末は最寄りの基地局と通信を行う。しかしながら、山間部や海上、航空機内など、費用的あるいは物理的に基地局を設置しにくい場所では、セルラ無線通信システムが利用できなかった。そこで近年、セルラ無線通信システムの基地局機能を搭載した人工衛星や高高度の飛翔体(以下、本開示では「衛星」という用語を人工衛星および高高度の飛翔体を含むもの
として用いる)により地球上のあらゆる場所でセルラ無線通信システムを利用できるよう
にすることが考えられている。衛星を使用した通信は従来から行われているが、セルラ無線通信システムとして利用可能にすることで、地上基地局により発展したセルラ無線通信システムの多種多様なサービスがそのまま継続的に使用可能になり、利用価値が高い。また、衛星を使用したセルラ無線通信システムは、地上に設置した基地局が災害等で使用できないときの応急的な通信手段としても有効である。
【０００４】
セルラ無線通信システムを利用した多種多様なサービスの中には、放送の受信、人気コンテンツのダウンロード、端末や端末を通信手段として用いるＰＣや産業機器のシステムアップデートなど、同一内容を同時に多数の端末に配信する通信もしばしば行われる。このようなサービスを提供するための通信は、個々の端末それぞれに設定した通信チャネル(以下、個別チャネル)で配信するよりも、特定あるいは不特定の複数の端末に対して設定した通信チャネル(以下、ブロードキャストチャネル)で配信する方が効率が良い。地上に設置した基地局よりも広範囲をカバーし、より多くの端末に通信を提供することが可能である衛星は、そのような形態の通信に対して親和性が高い。
【０００５】
セルラ無線通信システムでは、端末は、基地局と接続し基地局の制御に応じて基地局と通信を行う。従って、基本的には端末間で通信を行うことはないが、3rd Generation Partnership Project (3GPP（登録商標）)が定めるセルラ無線通信システムの標準仕様では
、２０１３年に定めたリリース１２以降の標準仕様で端末間通信がサポートされている
。3GPPの標準仕様における端末間通信は、端末が基地局の制御下にあり基地局に指示された無線リソースにおいて他の端末と端末間通信を行う形態と、端末が自律的に無線リソースを選んで端末間通信を行う形態の２種類が定められている。前者では、端末間通信が従来の基地局と端末の間の通信に与える干渉が最小化され、後者は、基地局と通信できない環境においても端末間通信を行うこと可能とする。2023年のリリース18の標準仕様では、免許不要周波数帯を使用する端末間通信がサポートされ、端末は、端末間通信を行う前に、ＣＳＭＡ－ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access - Collision Avoidance）方式を用
いて、端末間通信を行おうとする周波数帯が他の端末によって使用されているか否かを判定し、使用されていないと判断したときに端末間通信を行う。
【０００６】
免許を要する周波数帯で3GPPが定めるセルラ無線通信システムの標準に従い自律的に無線リソースを選んで端末間通信を行う端末は、送信に先立ち、送信を行う無線リソースを
選択する範囲であるセレクションウィンドウと、その選択のために電波の使用状況をモニタする無線リソースの範囲であるセンシングウィンドウを設定する。端末は、センシングウィンドウ内で他の端末が行う通信の制御情報をモニタし、通信を行っている他の端末が次に使う無線リソースの予約情報を収集する。そして予約情報がないか信号強度の弱い端末による予約情報のあった無線リソースをセレクションウィンドウ内で選択し、その無線リソースで送信を行う。
【０００７】
セルラ無線通信システムにおける無線リンク設計では、送信電力を必要最小限に抑える制御が行われる。第一の理由として、同じ周波数を用いる通信に与える干渉を低減することにある。セルラ無線通信システムでは周波数資源を有効に活用するため、ある地域で用いた周波数と同じ周波数の電波を異なる地域で繰り返し使用する。送信電力が必要以上に大きい場合、同じ周波数を使用する他の通信に妨害を与え通信の品質を劣化させてしまう。このため、送信電力を必要最小限のものに制御し、同じ周波数を使用するそれぞれの通信が満足な品質で行われるようにする。第二の理由として、基地局あるいは端末における消費電力の低減がある。無線機器の低消費電力化は低炭素社会への要請であることは言うまでもないが、端末や衛星に搭載した基地局においては、充電電池や太陽光電池の限られた電源を有効に活用することが重要な課題である。
【０００８】
セルラ無線通信システムの送信電力は、例えば、パケットを受信し複号したときのブロック誤り率が例えば 10
-1
になるように制御する。これは受信したパケットの9/10 を正
常に受信し、1/10が誤って受信される確率である。誤ったパケットについては送信元に再送を依頼する。これにより、トータルの送信電力が最小化される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
M. H. C. Garcia et al., "A Tutorial on 5G NR V2X Communications," in IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 23, no. 3, pp. 1972-2026, thirdquarter 2021, <URL: https://doi.org/10.1109/COMST.2021.3057017>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
受信する端末が複数となるブロードキャストチャネルでデータパケットを送信する場合、全ての端末が所定の受信品質を満たすような送信電力で送信することが考えられる。しかしながら、この方法では、受信品質が最も悪いあるいは悪いと想定される端末に対して十分な信号強度が確保されるように送信電力を調節することになり、必要な送信電力が大きくなってしまう。また、ブロードキャストチャネルを受信する複数の端末が同程度の受信品質、つまり同程度のブロック誤り率を有する場合であっても、端末それぞれで瞬時のノイズや干渉の状態が異なれば、それぞれ異なるパケットに対して受信誤りが発生する。端末がそれぞれに異なるパケットの再送を送信元である基地局に要求すれば、基地局はより多くのパケットを再送することになり、より多くの電力消費につながってしまう。
（【００１１】以降は省略されています）

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