図面を参照しながら、実施形態に係る移動通信システムについて説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
基地局の動作と連動してRIS装置を動作させることにより、RIS装置を用いて効率的なカバレッジ拡張を実現できると考えられる。しかしながら、基地局とRIS装置とを有線で接続して相互に通信する場合、配線作業等によるRIS装置の設置コストが増大するとともに、RIS装置の設置の自由度が低下するという問題がある。
以下の実施形態では、RIS装置について設置コストの増大及び設置の自由度の低下を抑制しつつ、RIS装置を用いて効率的なカバレッジ拡張を実現可能とする通信制御方法、無線端末、基地局、及びRIS装置について説明する。
[実施形態]
(移動通信システムの構成)
まず、一実施形態に係る移動通信システムの構成について説明する。図1は、一実施形態に係る移動通信システム1の構成を示す図である。移動通信システム1は、3GPP規格の第5世代システム(5GS:5th Generation System)に準拠する。以下において、5G/NRを例に挙げて説明するが、移動通信システム1には4G/LTEが少なくとも部分的に適用されてもよいし、第6世代(6G)システムが少なくとも部分的に適用されてもよい。
移動通信システム1は、無線端末(UE:User Equipment)100と、5Gの無線アクセスネットワーク(NG-RAN:Next Generation Radio Access Network)10と、5Gのコアネットワーク(5GC:5G Core Network)20とを有する。
UE100は、移動可能な無線通信装置である。例えば、UE100は、携帯電話端末(スマートフォンを含む)やタブレット端末、ノートPC、通信モジュール(通信カード又はチップセットを含む)、センサ若しくはセンサに設けられる装置、車両若しくは車両に設けられる装置(Vehicle UE)、飛行体若しくは飛行体に設けられる装置(Aerial UE)である。
NG-RAN10は、基地局(5Gシステムにおいて「gNB」と呼ばれる)200を含む。gNB200は、基地局間インターフェイスであるXnインターフェイスを介して相互に接続される。gNB200は、1又は複数のセルを管理する。gNB200は、自セルとの接続を確立したUE100との無線通信を行う。gNB200は、無線リソース管理(RRM)機能、ユーザデータ(以下、単に「データ」という)のルーティング機能、モビリティ制御・スケジューリングのための測定制御機能等を有する。「セル」は、無線通信エリアの最小単位を示す用語として用いられる。「セル」は、UE100との無線通信を行う機能又はリソースを示す用語としても用いられる。1つのセルは1つのキャリア周波数に属する。
なお、gNBがLTEのコアネットワークであるEPC(Evolved Packet Core)に接続することもできる。LTEの基地局が5GCに接続することもできる。LTEの基地局とgNBとが基地局間インターフェイスを介して接続されることもできる。
5GC20は、AMF(Access and Mobility Management Function)及びUPF(User Plane Function)300を含む。AMFは、UE100に対する各種モビリティ制御等を行う。AMFは、NAS(Non-Access Stratum)シグナリングを用いてUE100と通信することにより、UE100のモビリティを管理する。UPFは、データの転送制御を行う。AMF及びUPFは、基地局-コアネットワーク間インターフェイスであるNGインターフェイスを介してgNB200と接続される。
図2は、データを取り扱うユーザプレーンの無線インターフェイスのプロトコルスタックの構成を示す図である。
図2に示すように、ユーザプレーンの無線インターフェイスプロトコルは、物理(PHY)レイヤと、MAC(Medium Access Control)レイヤと、RLC(Radio Link Control)レイヤと、PDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤと、SDAP(Service Data Adaptation Protocol)レイヤとを有する。
PHYレイヤは、符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行う。UE100のPHYレイヤとgNB200のPHYレイヤとの間では、物理チャネルを介してデータ及び制御情報が伝送される。
MACレイヤは、データの優先制御、ハイブリッドARQ(HARQ)による再送処理、及びランダムアクセスプロシージャ等を行う。UE100のMACレイヤとgNB200のMACレイヤとの間では、トランスポートチャネルを介してデータ及び制御情報が伝送される。gNB200のMACレイヤはスケジューラを含む。スケジューラは、上下リンクのトランスポートフォーマット(トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式(MCS))及びUE100への割当リソースブロックを決定する。
RLCレイヤは、MACレイヤ及びPHYレイヤの機能を利用してデータを受信側のRLCレイヤに伝送する。UE100のRLCレイヤとgNB200のRLCレイヤとの間では、論理チャネルを介してデータ及び制御情報が伝送される。
PDCPレイヤは、ヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行う。
SDAPレイヤは、コアネットワークがQoS制御を行う単位であるIPフローとAS(Access Stratum)がQoS制御を行う単位である無線ベアラとのマッピングを行う。なお、RANがEPCに接続される場合は、SDAPが無くてもよい。
図3は、シグナリング(制御信号)を取り扱う制御プレーンの無線インターフェイスのプロトコルスタックの構成を示す図である。
図3に示すように、制御プレーンの無線インターフェイスのプロトコルスタックは、図2に示したSDAPレイヤに代えて、RRC(Radio Resource Control)レイヤ及びNAS(Non-Access Stratum)レイヤを有する。
UE100のRRCレイヤとgNB200のRRCレイヤとの間では、各種設定のためのRRCシグナリングが伝送される。RRCレイヤは、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル、及び物理チャネルを制御する。UE100のRRCとgNB200のRRCとの間に無線接続(RRC接続)がある場合、UE100はRRCコネクティッド状態にある。UE100のRRCとgNB200のRRCとの間に無線接続(RRC接続)がない場合、UE100はRRCアイドル状態にある。UE100のRRCとgNB200のRRCとの間の無線接続がサスペンドされている場合、UE100はRRCインアクティブ状態にある。
RRCレイヤの上位に位置するNASレイヤは、セッション管理及びモビリティ管理等を行う。UE100のNASレイヤとAMF300のNASレイヤとの間では、NASシグナリングが伝送される。なお、UE100は、無線インターフェイスのプロトコル以外にアプリケーションレイヤ等を有する。
(RIS装置の適用シナリオ)
次に、一実施形態に係るRIS装置の適用シナリオについて説明する。図4乃至図6は、一実施形態に係るRIS装置の適用シナリオを示す図である。
5G/NRは、4G/LTEに比べて、高周波数帯による広帯域伝送が可能である。ミリ波帯又はテラヘルツ波帯といった高周波数帯の電波は、高い直進性を有するため、gNB200のカバレッジの縮小が課題となる。図4乃至図6において、gNB200とUE100A1及びUE100A2との間に遮蔽物が存在し、UE100A1及びUE100A2がgNB200との見通し内での通信ができないものとする。このような場合、UE100A1及びUE100A2の位置はカバレッジホールになり得る。
そこで、メタサーフェス技術を用いたRIS装置500を移動通信システム1に導入する。RIS装置500は、gNB200から入射する電波(ビーム)の伝搬方向を例えば反射又は屈折により動的に変化させる。これにより、gNB200のカバレッジを効率的に拡張できる。RIS装置500は、Reconfigurable(再構成可能)、Dynamic(動的制御可能)、及びFlexible(ビーム方向制御が可能)といった特徴を有する。なお、図4及び図5において、gNB200からUE100A1及びUE100A2への下りリンクの通信にRIS装置500を適用する一例を示しているが、UE100A1及びUE100A2からgNB200への上りリンクの通信にもRIS装置500を適用可能である。
図4に示すRIS装置500は、反射型のRIS装置500である。このようなRIS装置500は、入射する電波を反射させることにより当該電波の伝搬方向を変化させる。ここで、電波の反射角は可変設定可能である。RIS装置500は、gNB200から入射する電波をUE100A1及びUE100A2のそれぞれに向けて反射させる。また、RIS装置500は、UE100A1及びUE100A2のそれぞれから入射する電波をgNB200に向けて反射させてもよい。RIS装置500は、電波の反射角を動的に変更する。例えば、RIS装置500は、gNB200とUE100A1との通信リソースにおいて、gNB200から入射する電波をUE100A1に向けて反射させる、及び/又は、UE100A1から入射する電波をgNB200に向けて反射させる。ここで、通信リソースは、時間方向のリソース及び/又は周波数方向のリソースを含む。RIS装置500は、gNB200とUE100A2との通信リソースにおいて、gNB200から入射する電波をUE100A2に向けて反射させる、及び/又は、UE100A2から入射する電波をgNB200に向けて反射させる。
図5に示すRIS装置500は、透過型のRIS装置500である。このようなRIS装置500は、入射する電波を屈折させることにより当該電波の伝搬方向を変化させる。ここで、電波の屈折角は可変設定可能である。RIS装置500は、gNB200から入射する電波をUE100A1及びUE100A2のそれぞれに向けて屈折させる。また、RIS装置500は、UE100A1及びUE100A2のそれぞれから入射する電波をgNB200に向けて屈折させてもよい。RIS装置500は、電波の屈折角を動的に変更する。例えば、RIS装置500は、gNB200とUE100A1との通信リソースにおいて、gNB200から入射する電波をUE100A1に向けて屈折させる、及び/又は、UE100A1から入射する電波をgNB200に向けて屈折させる。RIS装置500は、gNB200とUE100A2との通信リソースにおいて、gNB200から入射する電波をUE100A2に向けて屈折させる、及び/又は、UE100A2から入射する電波をgNB200に向けて屈折させる。
図6に示すように、1つのRIS装置500が反射型及び透過型の両方の特性を有し、反射モードと透過モードとの間で切り替え可能であってもよい。例えば、RIS装置500は、gNB200とUE100A1との通信リソースにおいて、gNB200から入射する電波をUE100A1に向けて反射させる、及び/又は、UE100A1から入射する電波をgNB200に向けて反射させる。RIS装置500は、gNB200とUE100A2との通信リソースにおいて、gNB200から入射する電波をUE100A2に向けて屈折させる、及び/又は、UE100A2から入射する電波をgNB200に向けて屈折させる。
このように、gNB200の動作と連動してRIS装置500を動作させることにより、RIS装置500を用いて効率的なカバレッジ拡張を実現できる。しかしながら、gNB200とRIS装置500とを有線で接続して相互に通信する場合、配線作業等によるRIS装置500の設置コストが増大するとともに、RIS装置500の設置の自由度が低下するという問題がある。
そこで、図7に示すように、RIS装置500を制御するための新たなUE(以下、「RIS-UE」と呼ぶ)を導入する。RIS-UE100Bは、RIS無線端末の一例である。RIS-UE100Bは、gNB200との無線接続を確立してgNB200との無線通信を行うことにより、gNB200と連携してRIS装置500を制御する。これにより、RIS装置500について設置コストの増大及び設置の自由度の低下を抑制しつつ、RIS装置500を用いて効率的なカバレッジ拡張を実現できる。RIS-UE100Bは、gNB200からのRIS制御設定に従ってRIS装置500を制御する。RIS-UE100Bは、gNB200からRIS制御設定が設定されなくても、予め設定されたRIS制御設定に従ってRIS装置500を自律的に制御してもよい。なお、制御設定(例えばRIS制御設定)は、制御情報(例えばRIS制御情報)でもある。
RIS-UE100Bは、RIS装置500と別体に構成されていてもよい。例えば、RIS-UE100Bは、RIS装置500の近傍にあり、RIS装置500と電気的に接続されていてもよい。RIS-UE100Bは、RIS装置500と有線または無線で接続されてよい。或いは、RIS-UE100Bは、RIS装置500と一体に構成されてもよい。RIS-UE100B及びRIS装置500は、例えば壁面又は窓に固定的に設置されてもよい。RIS-UE100B及びRIS装置500は、例えば車両等に設置され、移動可能であってもよい。また、1つのRIS-UE100Bが複数のRIS装置500を制御してもよい。
(RIS-UE及びRIS装置の構成)
次に、一実施形態に係るRIS-UE100B(RIS無線端末)及びRIS装置500の構成について説明する。図8は、一実施形態に係るRIS-UE100B及びRIS装置500の構成を示す図である。
図8に示すように、RIS-UE100Bは、受信部110と、送信部120と、制御部130と、インターフェイス140とを備える。
受信部110は、制御部130の制御下で各種の受信を行う。受信部110は、アンテナ及び受信機を含む。受信機は、アンテナが受信する電波(無線信号)をベースバンド信号(受信信号)に変換して制御部130に出力する。送信部120は、制御部130の制御下で各種の送信を行う。送信部120は、アンテナ及び送信機を含む。送信機は、制御部130が出力するベースバンド信号(送信信号)を無線信号に変換してアンテナから送信する。
制御部130は、RIS-UE100Bにおける各種の制御を行う。制御部130は、少なくとも1つのプロセッサ及び少なくとも1つのメモリを含む。メモリは、プロセッサにより実行されるプログラム、及びプロセッサによる処理に用いられる情報を記憶する。プロセッサは、ベースバンドプロセッサと、CPU(Central Processing Unit)とを含んでもよい。ベースバンドプロセッサは、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号等を行う。CPUは、メモリに記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行う。
インターフェイス140は、RIS装置500と電気的に接続される。制御部130は、インターフェイス140を介してRIS装置500を制御する。なお、RIS-UE100B及びRIS装置500が一体に構成される場合、RIS-UE100Bは、インターフェイス140を有していなくてもよい。
RIS装置500は、RIS510と、RIS制御部520とを有する。RIS510は、メタマテリアルを用いて構成されるメタサーフェスである。例えば、RIS510は、電波の波長に対して非常に小さな構造体をアレー状に配置して構成され、配置場所によって構造体を異なる形状とすることで反射波の方向やビーム形状を任意に設計することが可能である。RIS510は、透明動的メタサーフェスであってもよい。RIS510は、小さな構造体を規則的に多数配置したメタサーフェス基板を透明化したものに透明なガラス基板を重ねて構成され、重ねたガラス基板を微小に可動させることで、入射電波を透過するモード、電波の一部を透過し一部を反射するモード、すべての電波を反射するモードの3パターンを動的に制御することが可能であってもよい。
RIS制御部520は、RIS-UE100Bの制御部130からの制御信号に応じてRIS510を制御する。RIS制御部520は、少なくとも1つのプロセッサと、少なくとも1つのアクチュエータとを含んでもよい。プロセッサは、RIS-UE100Bの制御部130からの制御信号を解読し、制御信号に応じてアクチュエータを駆動させる。なお、RIS-UE100B及びRIS装置500が一体に構成される場合、RIS-UE100Bの制御部130及びRIS装置500のRIS制御部520も一体に構成されてもよい。
一実施形態において、RIS-UE100Bの受信部110は、RIS装置500の制御に用いる1つ又は複数のRIS制御設定をgNB200から無線通信により受信する。RIS-UE100Bの制御部130は、当該1つ又は複数のRIS制御設定に基づいてRIS装置500を制御する。RIS制御設定は、gNB200からRIS-UE100Bへの下りリンクシグナリングの一例である。これにより、gNB200がRIS-UE100Bを介してRIS装置500を制御可能になる。
一実施形態において、RIS-UE100Bの制御部130は、RIS装置500を制御する。RIS-UE100Bの制御部130は、RIS装置500の能力及びRIS装置500の制御状態のうち少なくとも一方を示すRIS装置情報をRIS装置500(RIS制御部520)から取得する。そして、RIS-UE100Bの送信部120は、取得したRIS装置情報を無線通信によりgNB200に送信する。RIS装置情報は、RIS-UE100BからgNB200への上りリンクシグナリングの一例である。これにより、gNB200がRIS装置500の能力及び制御状態を把握可能になる。
(基地局の構成)
次に、一実施形態に係るgNB200(基地局)の構成について説明する。図9は、一実施形態に係るgNB200の構成を示す図である。
図9に示すように、gNB200は、送信部210と、受信部220と、制御部230と、バックホール通信部240とを備える。
送信部210は、制御部230の制御下で各種の送信を行う。送信部210は、アンテナ及び送信機を含む。送信機は、制御部230が出力するベースバンド信号(送信信号)を無線信号に変換してアンテナから送信する。受信部220は、制御部230の制御下で各種の受信を行う。受信部220は、アンテナ及び受信機を含む。受信機は、アンテナが受信する無線信号をベースバンド信号(受信信号)に変換して制御部230に出力する。
制御部230は、gNB200における各種の制御を行う。制御部230は、少なくとも1つのプロセッサ及び少なくとも1つのメモリを含む。メモリは、プロセッサにより実行されるプログラム、及びプロセッサによる処理に用いられる情報を記憶する。プロセッサは、ベースバンドプロセッサと、CPUとを含んでもよい。ベースバンドプロセッサは、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号等を行う。CPUは、メモリに記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行う。
バックホール通信部240は、基地局間インターフェイスを介して隣接基地局と接続される。バックホール通信部240は、基地局-コアネットワーク間インターフェイスを介してAMF/UPF300と接続される。なお、gNBは、CU(Central Unit)とDU(Distributed Unit)とで構成され(すなわち、機能分割され)、両ユニット間はF1インターフェイスで接続されてもよい。
一実施形態において、gNB200の送信部210は、RIS装置500を制御するRIS-UE100Bに対して、RIS装置500の制御に用いる1つ又は複数のRIS制御設定を無線通信により送信する。RIS制御設定は、gNB200からRIS-UE100Bへの下りリンクシグナリングの一例である。これにより、gNB200がRIS-UE100Bを介してRIS装置500を制御可能になる。
一実施形態において、gNB200の受信部220は、RIS装置500を制御するRIS-UE100Bから、RIS装置500の能力及びRIS装置500の制御状態のうち少なくとも一方を示すRIS装置情報を無線通信により受信する。RIS装置情報は、RIS-UE100BからgNB200への上りリンクシグナリングの一例である。これにより、gNB200がRIS装置500の能力及び制御状態を把握可能になる。
(移動通信システムの動作)
次に、一実施形態に係る移動通信システム1の動作について説明する。
(1)下りリンクシグナリング
図10は、一実施形態に係るgNB200からRIS-UE100Bへの下りリンクシグナリングを示す図である。
gNB200(送信部210)は、RIS-UE100Bへの下りリンクシグナリングを送信する。下りリンクシグナリングは、RRCレイヤのシグナリングであるRRCメッセージであってもよいし、MACレイヤのシグナリングであるMAC CE(Control Element)であってもよいし、PHYレイヤのシグナリングである下りリンク制御情報(DCI)であってもよい。下りリンクシグナリングは、UE個別シグナリングであってもよいし、ブロードキャストシグナリングであってもよい。下りリンクシグナリングは、フロントホールメッセージ(例えば、F1-APメッセージ)であってもよい。
例えば、gNB200(送信部210)は、図10に示すように、gNB200との無線接続を確立したRIS-UE100Bに対して、RIS装置500の制御に用いるRIS制御設定を含む下りリンクシグナリングを送信する(ステップS1)。gNB200(送信部210)は、UE個別のRRCメッセージの一種であるRRC ReconfigurationメッセージにRIS制御設定を含めてRIS-UE100Bに送信してもよい。下りリンクシグナリングは、RRCレイヤよりも上位のレイヤ(例えば、RISアプリケーション)のメッセージであってもよい。下りリンクシグナリングは、RRCレイヤよりも上位のレイヤのメッセージを、RRCレイヤ以下のレイヤのメッセージでカプセル化して送信するものであってもよい。
なお、RIS-UE100B(送信部120)は、gNB200からの下りリンクシグナリングに対する応答メッセージを上りリンクで送信してもよい。当該応答メッセージは、RIS装置500が当該下りリンクシグナリングで指定された設定を完了したこと、もしくは当該設定を受領したことに応じて送信されてもよい。
図11に示すように、RIS制御設定は、RIS装置500が対象とする電波(例えば、コンポーネントキャリア)の中心周波数を設定する周波数設定情報を含んでもよい。RIS-UE100B(制御部130)は、gNB200から受信したRIS制御設定が周波数設定情報を含む場合、当該周波数設定情報が示す中心周波数の電波を対象として動作(例えば、反射、透過(屈折)、又は遮断)するようにRIS装置500を制御する。RIS制御設定は、互いに異なる中心周波数を設定する複数の周波数設定情報を含んでもよい。RIS制御設定が周波数設定情報を含むことにより、RIS装置500が対象とするべき電波の中心周波数をgNB200がRIS-UE100Bを介して指定できる。
RIS制御設定は、RIS装置500の動作モードを設定するモード設定情報を含んでもよい。モード設定情報は、周波数設定情報(中心周波数)と対応付けられていてもよい。動作モードは、電波を反射させる反射モード、電波を屈折させる屈折モード、電波を透過させる透過モード、及び電波を遮断させる遮断モードのいずれかであってもよい。RIS-UE100B(制御部130)は、gNB200から受信したRIS制御設定がモード設定情報を含む場合、当該モード設定情報が示す動作モードで動作するようにRIS装置500を制御する。RIS制御設定がモード設定情報を含むことにより、RIS装置500の動作モードをgNB200がRIS-UE100Bを介して指定できる。
RIS制御設定は、RIS装置500による変化後の電波の伝搬方向を設定する方向設定情報を含んでもよい。方向設定情報は、周波数設定情報(中心周波数)と対応付けられていてもよい。方向設定情報は、RIS装置500における反射角を設定する情報であってもよいし、RIS装置500における屈折角を設定する情報であってもよい。RIS制御設定が方向設定情報を含むことにより、RIS装置500による変化後の電波の伝搬方向をgNB200がRIS-UE100Bを介して指定できる。
図12に示すように、RIS-UE100Bが複数のRIS装置500を制御する場合、gNB200(送信部210)は、RIS装置500ごとにRIS制御設定をRIS-UE100Bに送信してもよい。この場合、RIS制御設定は、対応するRIS装置500の識別子(RIS装置識別子)を含んでもよい。複数のRIS装置500を制御するRIS-UE100B(制御部130)は、gNB200から受信したRIS制御設定に含まれるRIS装置識別子に基づいて、当該RIS制御設定を適用するRIS装置500を決定する。なお、当該RIS装置識別子は、RIS-UE100BがひとつのRIS装置500のみを制御する場合であっても、RIS制御設定と共にRIS-UE100BからgNB200に送信されてもよい。
このように、RIS-UE100B(制御部130)は、gNB200からのRIS制御設定に基づいてRIS装置500を制御する。これにより、gNB200がRIS-UE100Bを介してRIS装置500を制御可能になる。
(2)上りリンクシグナリング
図13は、一実施形態に係るRIS-UE100BからgNB200への上りリンクシグナリングを示す図である。
RIS-UE100B(送信部210)は、gNB200への上りリンクシグナリングを送信する。上りリンクシグナリングは、RRCレイヤのシグナリングであるRRCメッセージであってもよいし、MACレイヤのシグナリングであるMAC CEであってもよいし、PHYレイヤのシグナリングである上りリンク制御情報(UCI)であってもよい。上りリンクシグナリングは、フロントホールメッセージ(例えば、F1-APメッセージ)であってもよい。上りリンクシグナリングは、RRCレイヤよりも上位のレイヤ(例えば、RISアプリケーション)のメッセージであってもよい。上りリンクシグナリングは、RRCレイヤよりも上位のレイヤのメッセージを、RRCレイヤ以下のレイヤのメッセージでカプセル化して送信するものであってもよい。なお、gNB200(送信部210)は、RIS-UE100Bからの上りリンクシグナリングに対する応答メッセージを下りリンクで送信し、RIS-UE100B(受信部110)は、当該応答メッセージを受信してもよい。
例えば、gNB200との無線接続を確立したRIS-UE100B(送信部120)は、RIS装置500の能力及びRIS装置500の制御状態のうち少なくとも一方を示すRIS装置情報を無線通信によりgNB200に送信する(ステップS2)。具体的には、RIS装置情報は、RIS装置500の能力を示すRIS装置能力情報及びRIS装置500の制御状態を示す制御状態情報のうち少なくとも一方を含む。RIS-UE100B(送信部120)は、RRCメッセージの一種であるUE Capabilityメッセージ又はUE Assistant InformationメッセージにRIS装置情報を含めてgNB200に送信してもよい。RIS-UE100B(送信部120)は、gNB200からの要求又は問い合わせに応じて、RIS装置情報(RIS装置能力情報及び/又は制御状態情報)をgNB200に送信してもよい。RIS-UE100B(送信部120)は、gNB200からの設定に応じて、RIS装置情報(特に、制御状態情報)をgNB200に周期的に送信してもよい。この送信周期は、gNB200からRIS-UE100Bに設定されてもよい。
図14に示すように、RIS装置能力情報は、RIS装置500が対応する周波数を示す対応周波数情報を含んでもよい。対応周波数情報は、RIS装置500が対応する周波数の範囲を示す数値又はインデックスであってもよい。gNB200(制御部230)は、RIS-UE100Bから受信したRIS装置能力情報が対応周波数情報を含む場合、当該対応周波数情報に基づいて、RIS装置500が対応する周波数を把握できる。そして、gNB200(制御部230)は、RIS装置500が対応する周波数の範囲内で、RIS装置500が対象とする電波の中心周波数を設定してもよい。
RIS装置能力情報は、RIS装置500が対応可能な動作モード又は動作モード間の切り替えに関するモード能力情報を含んでもよい。動作モードは、電波を反射させる反射モード、電波を屈折させる屈折モード、電波を透過させる透過モード、及び電波を遮断させる遮断モードの少なくともいずれか1つであってもよい。モード能力情報は、これらの動作モードのうちどの動作モードにRIS装置500が対応可能かを示す情報であってもよい。モード能力情報は、これらの動作モードのうち、どの動作モード間でモード切り替えが可能かを示す情報であってもよい。gNB200(制御部230)は、RIS-UE100Bから受信したRIS装置能力情報がモード能力情報を含む場合、当該モード能力情報に基づいて、RIS装置500が対応する動作モード及びモード切り替えを把握できる。そして、gNB200(制御部230)は、把握した動作モード及びモード切り替えの範囲内で、RIS装置500の動作モードを設定してもよい。
RIS装置能力情報は、RIS装置500が対応可能な伝搬方向の角度変化に関する角度能力情報を含んでもよい。角度能力情報は、例えば、水平方向又は垂直方向を基準とした反射角又は屈折角の可変範囲(例えば、屈折で30°~90°制御が可能)を示す情報であってもよいし、絶対角度を示す情報であってもよい。角度能力情報は、可変ステップ毎の角度変化(例えば、水平5°/ステップ、垂直10°/ステップ)を示す情報であってもよいし、可変の段階数(例えば、水平10ステップ、垂直20ステップ)を示す情報であってもよい。gNB200(制御部230)は、RIS-UE100Bから受信したRIS装置能力情報が角度能力情報を含む場合、当該角度能力情報に基づいて、RIS装置500が対応可能な角度変化を把握できる。そして、gNB200(制御部230)は、把握した角度変化の範囲内で、RIS装置500による変化後の電波の伝搬方向を設定してもよい。
RIS装置能力情報は、RIS装置500における制御遅延時間を示す制御遅延情報を含んでもよい。例えば、制御遅延情報は、UE100がRIS制御設定を受信したタイミング又はRIS制御設定に対する設定完了をgNB200に送信したタイミングから、RIS制御設定に従った制御(動作モードの変更や、反射角又は屈折角の変更)が完了するまでの遅延時間(例えば、1ms,10ms…等)を示す情報である。gNB200(制御部230)は、RIS-UE100Bから受信したRIS装置能力情報が制御遅延情報を含む場合、当該制御遅延情報に基づいて、RIS装置500における制御遅延時間を把握できる。
RIS装置能力情報は、RIS装置500における電波減衰特性を示す減衰特性情報を含んでもよい。減衰特性情報は、透過減衰をdB(デシベル)で示す情報、及び反射減衰をdB(デシベル)で示す情報のうち少なくとも一方を含む。gNB200(制御部230)は、RIS-UE100Bから受信したRIS装置能力情報が減衰特性情報を含む場合、当該減衰特性情報に基づいて、RIS装置500における電波減衰特性を把握できる。RIS装置能力情報は、RIS510の設置場所を示す情報を含んでもよい。当該設置場所を示す情報は、緯度、経度、高度のいずれかひとつ以上を含んでもよい。当該設置場所を示す情報は、gNB200からの距離及び/又はRIS510の設置角度を示す情報を含んでもよい。当該設置角度は、gNB200との相対角度であってもよく、もしくは例えば北、垂直又は水平を基準とする相対角度であってもよい。
図15に示すように、RIS-UE100Bが複数のRIS装置500を制御する場合、RIS-UE100B(送信部120)は、RIS装置500ごとにRIS装置能力情報をgNB200に送信してもよい。この場合、RIS装置能力情報は、対応するRIS装置500の識別子(RIS装置識別子)を含んでもよい。また、RIS-UE100Bが複数のRIS装置500を制御する場合、RIS-UE100B(送信部120)は、当該複数のRIS装置500のそれぞれの識別子及び複数のRIS装置500の個数のうち少なくとも一方を示す情報を送信してもよい。なお、当該RIS装置識別子は、RIS-UE100BがひとつのRIS装置500のみを制御する場合であっても、RIS装置能力情報と共にRIS-UE100BからgNB200に送信されてもよい。
図16に示すように、制御状態情報は、RIS装置500が対象としている電波の中心周波数を示す周波数状態情報を含んでもよい。周波数状態情報は、制御状態情報の送信時点においてRIS装置500が対象としている最新の(現在の)電波の中心周波数を示す情報であってもよい。gNB200(制御部230)は、RIS-UE100Bから受信した制御状態情報が周波数状態情報を含む場合、当該周波数状態情報に基づいて、RIS装置500が対象としている電波の中心周波数を把握できる。
制御状態情報は、RIS装置500の動作モードを示すモード状態情報を含んでもよい。モード状態情報は、制御状態情報の送信時点におけるRIS装置500の最新の(現在の)の動作モードを示す情報であってもよい。動作モードは、電波を反射させる反射モード、電波を屈折させる屈折モード、電波を透過させる透過モード、及び電波を遮断させる遮断モードのいずれかであってもよい。gNB200(制御部230)は、RIS-UE100Bから受信した制御状態情報がモード状態情報を含む場合、当該モード状態情報に基づいて、RIS装置500の動作モードを把握できる。
制御状態情報は、RIS装置500による変化後の電波の伝搬方向を示す方向状態情報を含んでもよい。方向状態情報は、RIS装置500における電波の反射角又は屈折角を示す情報であってもよい。方向状態情報は、制御状態情報の送信時点におけるRIS装置500の最新の(現在の)電波の伝搬方向を示す情報であってもよい。gNB200(制御部230)は、RIS-UE100Bから受信した制御状態情報が方向状態情報を含む場合、当該方向状態情報に基づいて、RIS装置500による変化後の電波の伝搬方向を把握できる。
図17に示すように、RIS-UE100Bが複数のRIS装置500を制御する場合、RIS-UE100B(送信部120)は、RIS装置500ごとに制御状態情報をgNB200に送信してもよい。この場合、制御状態情報は、対応するRIS装置500の識別子(RIS装置識別子)を含んでもよい。なお、当該RIS装置識別子は、RIS-UE100BがひとつのRIS装置500のみを制御する場合であっても、制御状態情報と共にRIS-UE100BからgNB200に送信されてもよい。
このように、RIS-UE100B(制御部130)は、gNB200からのRIS制御設定に基づいてRIS装置500を制御する。これにより、gNB200がRIS-UE100Bを介してRIS装置500を制御可能になる。
このように、RIS-UE100B(送信部120)は、RIS装置500の能力及びRIS装置500の制御状態のうち少なくとも一方を示すRIS装置情報をgNB200に無線通信により送信する。これにより、gNB200がRIS装置500の能力及び制御状態を把握可能になる。
(3)RIS-UEによる測定に関する動作
図18は、一実施形態に係るRIS-UE100Bによる測定に関する動作を示す図である。RIS-UE100Bは、無線状態の測定を行う。ここで、RIS-UE100Bは、RIS装置500と一体に構成される又はRIS装置500の近傍に位置するものとする。そのため、RIS-UE100Bにおける無線状態は、RIS装置500における無線状態と同等に扱うことができる。
図18に示すように、ステップS11において、gNB200(送信部210)は、gNB200との無線接続を確立したRIS-UE100Bに対して、測定に関する設定(測定設定)を送信する。測定設定は、gNB200からRIS装置500に入射する電波及びUE100(例えば、上述のUE100A)からRIS装置500に入射する電波のうち少なくとも一方に対する測定及び測定結果の報告をRIS-UE100Bに設定する。測定設定は、測定対象の周波数、測定対象の信号(例えば、下りリンクの参照信号であるDM-RSやCSI-RS、及び/又は、上りリンクの参照信号であるSRS)、測定対象のリソース(例えば、サブフレーム、リソースエレメント、及び/又は信号系列)、及び報告タイプのうち少なくとも1つを設定する情報を含んでもよい。報告タイプは、周期報告又はイベントトリガ報告であってもよい。
ステップS12において、RIS-UE100B(制御部130)は、ステップS11でgNB200から受信した測定設定に基づいて無線状態の測定(無線測定)を行う。RIS装置500(制御部130)は、RIS装置500に入射するgNB200からの電波に対する無線測定(すなわち、下りリンク測定)を行う。RIS装置500(制御部130)は、RIS装置500に入射するUE100からの電波に対する無線測定(すなわち、上りリンク測定)を行ってもよい。
RIS-UE100Bによる測定は、主にRRCレイヤにおいて実施される無線リソース管理(RRM)測定であってもよいし、主にPHYレイヤにおいて実施されるチャネル状態情報(CSI)測定であってもよい。RRM測定により得られる測定結果は、例えば、参照信号受信電力(RSRP)、参照信号受信品質(RSRQ)、及び受信信号強度インジケータ(RSSI)のうち少なくとも1つであってもよい。CSI測定により得られる測定結果は、例えば、CQI(Channel Quality Indicator)、PMI(Precoding Matrix Indicator)、CRI(CSI-RS Resource Indicator)、SLI(Strongest layer Indicator)、RI(Rank Indicator)、及びL1-RSRPのうち少なくとも1つであってもよい。
ステップS13において、RIS-UE100B(送信部120)は、ステップS12で得られた測定結果を含む報告をgNB200に送信する。測定結果は、RRM測定結果及びCSI測定結果のうち少なくとも一方である。
ステップS14において、gNB200(制御部230)は、ステップS13でRIS-UE100Bから受信した測定結果の報告に基づいて、電波の送信(例えば、ビームの送信指向性)を制御する。例えば、gNB200(制御部230)は、ビームがRIS装置500に向くように送信指向性を制御する。gNB200(制御部230)は、RIS-UE100Bを介して、RIS装置500の再設定を行ってもよい。
このように、gNB200(制御部230)は、RIS-UE100Bにおける無線状態をRIS装置500における無線状態と同等に扱うことにより、RIS-UE100Bによる測定結果を用いて適切なビームフォーミングを行うことができる。
[実施例]
次に、上述の実施形態を前提として、第1実施例乃至第5実施例について説明する。これらの実施例は、別個独立して実施する場合に限らず、2以上の実施例を組み合わせて実施してもよい。また、以下の各実施例の動作フローにおいて、必ずしもすべてのステップを実行する必要は無く、一部のステップのみを実行してもよい。
(1)第1実施例
図19は、第1実施例に係る動作を示す図である。
図19に示すように、ステップS101において、RIS-UE100Bは、RRCアイドル状態又はRRCインアクティブ状態にある。
ステップS102において、gNB200(送信部210)は、gNB200がRIS-UE100Bをサポートしていることを示すRISサポート情報をブロードキャストする。例えば、gNB200(送信部210)は、RISサポート情報を含むシステム情報ブロック(SIB)をブロードキャストする。或いは、gNB200(送信部210)は、gNB200がRIS-UE100Bをサポートしていないことを示すRIS非サポート情報をブロードキャストしてもよい。
gNB200との無線接続を確立していないRIS-UE100B(制御部130)は、gNB200からのRISサポート情報の受信に応じて、当該gNB200へのアクセスが許可されると判断し、gNB200との無線接続を確立するためのアクセス動作を行ってもよい。RIS-UE100B(制御部130)は、アクセスを許可するgNB200(セル)を最高優先度と見なしてセル再選択を行ってもよい。
一方、gNB200との無線接続を確立していないRIS-UE100B(制御部130)は、gNB200がRISサポート情報をブロードキャストしていない場合(もしくはRIS非サポート情報をブロードキャストしている場合)、当該gNB200に対するアクセス(接続確立)が不可であると判断してもよい。これにより、RIS-UE100Bは、RIS-UE100Bを取り扱うことができるgNB200に対してのみ無線接続を確立できる。
なお、gNB200が輻輳している場合、gNB200は、UE100からのアクセスを規制するアクセス規制情報をブロードキャストし得る。しかしながら、RIS-UE100Bは、通常のUE100とは異なり、ネットワーク側のエンティティとみなすことができる。そのため、RIS-UE100Bは、gNB200からのアクセス規制情報を無視してもよい。例えば、RIS-UE100B(制御部130)は、gNB200からRISサポート情報を受信した場合、当該gNB200がアクセス規制情報をブロードキャストしていても、gNB200との無線接続を確立するための動作を行ってもよい。例えば、RIS-UE100B(制御部130)は、UAC(Unified Access Control)を実行しなくてもよい(もしくは無視してもよい)。もしくは、UACにおいて用いるAC/AI(Access Category/Access Identity)のいずれか一方もしくは両方を、RIS-UEのアクセスであることを示す特別な値を使用してもよい。
ステップS103において、RIS-UE100B(制御部130)は、gNB200に対するランダムアクセスプロシージャを開始する。ランダムアクセスプロシージャにおいて、RIS-UE100B(送信部120)は、ランダムアクセスプリアンブル(Msg1)及びRRCメッセージ(Msg3)をgNB200に送信する。また、ランダムアクセスプロシージャにおいて、RIS-UE100B(受信部110)は、ランダムアクセス応答(Msg2)及びRRCメッセージ(Msg4)をgNB200から受信する。
ステップS104において、RIS-UE100B(送信部120)は、gNB200との無線接続を確立する際に、自UEがRIS-UEであることを示すRIS-UE情報をgNB200に送信してもよい。例えば、RIS-UE100B(送信部120)は、gNB200とのランダムアクセスプロシージャ中に、ランダムアクセスプロシージャ用のメッセージ(例えば、Msg1、Msg3、Msg5)にRIS-UE情報を含めてgNB200に送信する。gNB200(制御部230)は、RIS-UE100Bから受信したRIS-UE情報に基づいて、アクセスしたUE100がRIS-UE100Bであることを認識し、例えばRIS-UE100Bをアクセス制限対象から外す(すなわち、アクセスを受け入れる)ことができる。
ステップS105において、RIS-UE100Bは、RRCアイドル状態又はRRCインアクティブ状態からRRCコネクティッド状態に遷移する。
ステップS106において、gNB200(送信部120)は、RIS-UE100Bの能力を問い合わせる能力問い合わせメッセージをRIS-UE100Bに送信する。RIS-UE100B(受信部110)は、能力問い合わせメッセージを受信する。
ステップS107において、RIS-UE100B(送信部120)は、上述のRIS装置能力情報を含む能力情報メッセージをgNB200に送信する。gNB200(受信部220)は、能力情報メッセージを受信する。gNB200(制御部230)は、受信した能力情報メッセージに基づいてRIS装置500の能力を把握する。
ステップS108において、gNB200(送信部210)は、RIS-UE100Bによる測定を設定する測定設定情報を含むRRCメッセージ(測定設定メッセージ)をRIS-UE100Bに送信する。RIS-UE100B(受信部110)は、測定設定メッセージを受信する。RIS-UE100B(制御部130)は、測定設定メッセージに基づいて無線測定を行う。
ステップS109において、RIS-UE100B(送信部120)は、無線測定結果を含む報告(測定報告)をgNB200に送信する。gNB200(制御部230)は、RIS-UE100Bから受信した測定報告に基づいてRIS-UE100B(RIS装置500)にビームが向くようにビームフォーミングを行ってもよい。gNB200(制御部230)は、RIS-UE100Bから受信した測定報告に基づいて、RIS-UE100Bに設定するRIS制御設定を決定してもよい。
ステップS110において、gNB200(送信部120)は、RIS装置500の制御に用いるRIS制御設定をRIS-UE100Bに送信する。gNB200(送信部120)は、RIS制御設定を含むRRC ReconfigurationメッセージをRIS-UE100Bに送信してもよい。RIS-UE100B(受信部110)は、RIS制御設定を受信する。
ステップS111において、RIS-UE100B(制御部130)は、gNB200から受信したRIS制御設定に基づいてRIS装置500を制御する。RIS-UE100B(制御部130)は、gNB200から受信したRIS制御設定をRIS装置500(RIS制御部520)に通知することによりRIS装置500を制御してもよい。
ステップS112において、RIS-UE100B(送信部120)は、RIS装置500の制御(設定変更)が完了した時に、gNB200へ制御設定完了メッセージ(例えば、RRC Reconfiguration Completeメッセージ)を送信する。ここで、RIS-UE100B(制御部130)は、RIS装置500(RIS制御部520)からの通知(フィードバック)に基づいて制御完了を判定してもよい。gNB200(受信部220)は、制御設定完了メッセージを受信する。
(2)第2実施例
上述の実施形態及び第1実施例において、RIS装置500を準静的に制御する場合を主として想定していた。第2実施例において、RIS装置500を動的に制御可能とする場合を想定する。図20は、第2実施例に係る動作を示す図である。
図20に示すように、ステップS201において、gNB200(送信部120)は、1つ又は複数のRIS制御設定と、当該1つ又は複数のRIS制御設定のそれぞれが適用されるタイミングを示す制御タイミング情報とをRIS-UE100Bに送信する。例えば、gNB200(送信部120)は、RIS制御設定及び制御タイミング情報を含むRRCメッセージ(例えば、RRC Reconfigurationメッセージ)をRIS-UE100Bに送信する。RIS-UE100B(受信部110)は、RIS制御設定及び制御タイミング情報を受信する。なお、ステップS201は、上述の第1実施例におけるステップS110と対応する。
ステップS202において、RIS-UE100B(制御部130)は、ステップS201で受信したRIS制御設定及び制御タイミング情報に基づいてRIS装置500を制御する。具体的には、RIS-UE100B(制御部130)は、制御タイミング情報が示すタイミングにおいて、当該制御タイミング情報と対応付けられたRIS制御設定に従ってRIS装置500を制御する。
図21は、第2実施例に係るRIS制御設定及び制御タイミング情報の構成例を示す図である。
図21に示すように、RIS制御設定#1及びRIS制御設定#2のそれぞれが別々の制御タイミング情報と対応付けられている。例えば、RIS制御設定#1と対応付けられた制御タイミング情報は、RIS制御設定#1がフレーム番号#1、#3、#5・・・で適用されることを示す。RIS制御設定#2と対応付けられた制御タイミング情報は、RIS制御設定#2がフレーム番号#2、#4、#6・・・で適用されることを示す。なお、RIS-UE100B(制御部130)は、gNB200がブロードキャストするフレーム番号(例えばマスタ情報ブロック中のフレーム番号等)に基づいて現在のフレーム番号を把握できる。
ここで、フレーム番号は、ハイパーシステムフレーム番号(H-SFN)、システムフレーム番号(SFN)、又はサブフレーム番号であってもよい。制御タイミング情報は、フレーム番号に代えて及びフレーム番号に加えて、スロット番号及び/又はOFDMシンボル番号を含んでもよいし、絶対時間(例えばGPS時刻)を含んでもよい。このように、複数のRIS制御設定は、互いに異なるタイミングでRIS装置500の制御に適用される。制御タイミング情報は、複数のRIS制御設定のそれぞれの適用タイミングを示す情報を含む。
図21は、RIS制御設定の適用タイミングをフレーム番号等で指定する一例を示している。しかしながら、制御タイミング情報は、それぞれフレーム番号と対応付けられたビットからなるビットマップ形式で構成されてもよい。例えば、RIS-UE100B(制御部130)は、ビットマップで「1」となっているフレーム番号でRIS制御設定を適用し、0の無線フレームではRIS制御設定を適用しない。制御タイミング情報は、当該ビットマップが適用される開始フレーム番号をさらに含んでもよい。
第2実施例によれば、RIS制御設定が適用されるタイミングを示す制御タイミング情報をgNB200からRIS-UE100Bに送信することにより、RIS装置500を動的に制御可能とすることができる。
(3)第3実施例
第3実施例において、同期信号ブロック(SS/PBCH Block:SSB)送信とRIS装置500の制御を連動させる一例について説明する。SSBは、プライマリ同期信号(PSS)、セカンダリ同期信号(SSS)、PBCH(Physical Broadcast Channel)、及び復調参照信号(DMRS)を含む。例えば、SSBは、時間領域において連続した4つのOFDMシンボルにより構成されてもよい。また、SSBは、周波数領域において連続した240サブキャリア(20リソースブロック)により構成されてもよい。なお、PBCHは、マスタ情報ブロック(MIB)を運ぶ物理チャネルである。図22は、第3実施例に係る動作を示す図である。
SSB送信では、gNB200がSSB毎に重みづけ(指向性)を変化させることでビームスイーピングを行う。gNB200とUE100との間の伝搬路にRIS装置500、具体的には、RIS(メタサーフェス)510が介在する場合、RIS装置500の制御によって通信品質が変わる。よって、ビームスイーピングとRIS装置500の制御とを連動させることにより、RIS装置500が介在するSSB送信を最適化できる。
図22に示すように、gNB200(送信部210)は、複数のSSBを互いに異なるタイミングで、且つ、互いに異なるビームで送信する。図22において、gNB200(送信部210)がSSB1乃至SSB7の合計7つのSSBを送信する一例を示している。ここで、gNB200(送信部210)は、SSB3乃至SSB5のセット(以下、「SSBセット」と呼ぶ)については同じ重み付け(すなわち、同じビーム特性)で送信している。SSBセットを構成するSSBの数が3つである一例を示しているが、SSBセットを構成するSSBの数は2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。
gNB200(送信部210)は、SSBセットに含まれる各SSBに関する情報(例えば、SSBの識別子及び/又は送信タイミングの情報)を、例えばRRCメッセージによりRIS-UE100Bに送信してもよい。また、gNB200(送信部210)は、SSBセットに含まれる各SSBに関する情報と対応付けてRIS制御設定をRIS-UE100Bに送信してもよい。すなわち、gNB200(送信部210)は、SSBセットに含まれるSSBごとにRIS制御設定をRIS-UE100Bに送信してもよい。gNB200(送信部210)は、上述の制御タイミング情報によりRIS制御設定ごとに異なる適用タイミングを指定してもよい。SSB用の制御タイミング情報は、上述の制御タイミング情報と同じ情報要素であってもよいし、上述の制御タイミング情報と異なる情報要素であってもよい。
RIS-UE100Bは、SSBセットに含まれるSSBごとに異なるRIS制御設定を適用してRIS装置500、具体的には、RIS(メタサーフェス)510を制御する。図22において、SSBセットに含まれるSSB3をある角度で反射又は屈折させ、SSBセットに含まれるSSB4を透過させ、SSBセットに含まれるSSB5をある角度で反射又は屈折させる一例を示している。ここで、RIS装置500による変化後の各SSBの伝搬方向(反射角又は屈折角)は、gNB200が送信する本来の各SSBの伝搬方向と連動している。
このように、第3実施例において、gNB200は、送信タイミングが互いに異なる複数のSSB(SSBセット)をRIS装置500に向けて送信する。RIS制御設定は、当該複数のSSBと対応付けられている。具体的には、gNB200は、当該複数のSSBを同じビーム特性でRIS装置500に向けて送信する。RIS-UE100Bは、RIS制御設定に基づいて、当該複数のSSBのそれぞれの伝搬方向を制御する。これにより、SSBセットに含まれるSSBごとに伝搬方向(反射角又は屈折角)を異ならせることができる。
第3実施例において、RIS-UE100Bが、gNB200からのRIS制御設定に従ってRIS装置500を制御する一例について説明した。しかしながら、RIS-UE100Bは、gNB200からRIS制御設定が設定されなくても、予め設定されたRIS制御設定に従ってRIS装置500を自律的に制御してもよい。この場合、RIS-UE100Bは、当該予め設定されたRIS制御設定を上述の制御状態情報としてgNB200に通知してもよい。このような動作の詳細については、後述の第4実施例において説明する。
(4)第4実施例
第4実施例において、RIS-UE100BがRIS装置500を自律的に制御し、現在の制御状態をgNB200に通知する一例について説明する。RIS-UE100Bは、gNB200からの補助情報に基づいてRIS装置500を自律的に制御してもよい。図23は、第4実施例に係る動作を示す図である。
図23に示すように、ステップS301において、RIS-UE100B(制御部130)は、自律的にRIS装置500を制御する。
ステップS302において、gNB200(送信部210)は、上述の制御状態情報をUE100に問い合わせる制御状態問い合わせ、又は上述の制御状態情報の送信をUE100に設定する制御状態送信設定をRIS-UE100Bに送信する。gNB200(送信部210)は、制御状態問い合わせ又は制御状態送信設定を含むRRCメッセージをRIS-UE100Bに送信してもよい。制御状態送信設定は、制御状態情報をRIS-UE100BからgNB200に送信する周期を設定する情報、又は制御状態情報をRIS-UE100BからgNB200に送信するトリガイベント(例えば、RIS-UE100Bの無線状態(RSRP等)が閾値を上回ったというイベント、又は、RIS-UE100Bの無線状態が閾値を下回ったというイベント)を設定する情報を含んでもよい。
ステップS303において、RIS-UE100B(送信部120)は、gNB200から受信した制御状態問い合わせ又は制御状態送信設定に基づいて、制御状態情報をgNB200に送信する。gNB200(制御部130)は、RIS-UE100B(送信部120)から受信した制御状態情報に基づいて、RIS-UE100B(RIS装置500)における現在の制御状態を把握する。
第4実施例によれば、RIS-UE100BがRIS装置500を自律的に制御する場合であっても、現在の制御状態をgNB200が把握できる。
(5)第5実施例
第5実施例において、RIS-UE100BがgNB200間でハンドオーバを行う一例について説明する。図24は、第5実施例に係る動作を示す図である。
図24に示すように、ステップS401において、RIS-UE100B(制御部130)は、測定報告をgNB200Aに送信する。gNB200A(制御部230)は、RIS-UE100Bから受信した測定報告に基づいて、gNB200Bに対するRIS-UE100Bのハンドオーバを決定する。
ステップS402において、gNB200A(バックホール通信部240)は、RIS-UE100Bのハンドオーバを要求するハンドオーバ要求メッセージをgNB200Bに送信する。ここで、gNB200A(バックホール通信部240)は、gNB200AがRIS-UE100Bに設定しているRIS制御設定をハンドオーバ要求メッセージに含めてgNB200Bに送信してもよい。gNB200A(バックホール通信部240)は、RIS-UE100BからgNB200Aが受信したRIS装置情報をハンドオーバ要求メッセージに含めてgNB200Bに送信してもよい。
gNB200B(制御部230)は、gNB200Aから受信したハンドオーバ要求に基づいて、RIS-UE100Bのハンドオーバを承認するか否かを判定する。ここでは、ハンドオーバを承認すると判定したと仮定して説明を進める。
ステップS403において、gNB200B(バックホール通信部240)は、ハンドオーバ承認メッセージをgNB200Aに送信する。gNB200B(バックホール通信部240)は、ハンドオーバ後にRIS-UE100Bに設定するべきRIS制御設定をハンドオーバ承認メッセージに含めてgNB200Aに送信してもよい。
ステップS404において、gNB200A(送信部210)は、gNB200Bへのハンドオーバを指示するハンドオーバ指令をRIS-UE100Bに送信する。gNB200A(送信部210)は、gNB200Bから受信したRIS制御設定をハンドオーバ指令に含めてRIS-UE100Bに送信してもよい。
ステップS405において、RIS-UE100B(制御部130)は、ハンドオーバ指令の受信に応じて、gNB200Bとのランダムアクセスプロシージャを行うことにより、gNB200Bとの無線接続を確立する。ハンドオーバ後において、RIS-UE100B(制御部130)は、ハンドオーバ指令に含まれるRIS制御設定に基づいてRIS装置500を制御してもよい。
第5実施例によれば、RIS-UE100BがgNB200間でハンドオーバを行う場合であっても、RIS-UE100Bのハンドオーバを適切に制御できる。
[RIS装置の詳細構成例]
次に、実施形態に係るRIS装置500の詳細構成例について説明する。図25は、実施形態に係るRIS装置500の詳細構成例1を示す図である。
本構成例に係るRIS装置500は、上述のように、入射する電波の伝搬方向を変化させるように構成されたメタサーフェス(RIS)510と、メタサーフェス510を制御するRIS制御部520とを有する。RIS制御部520は、RIS-UE100Bからの指示(制御信号)に応じてメタサーフェス510を制御する。メタサーフェス510は、板状の形状を有する。具体的には、メタサーフェス510は、電波が入射する主面510aと、主面510aの反対側の裏面510bとを有する。主面510aは、入射する電波を反射する反射面であってもよい。
RIS-UE100Bは、gNB200との無線通信を行うための1つ又は複数のUEアンテナ(端末アンテナ)101を有する。図25において、RIS-UE100Bが4つのUEアンテナ101a乃至101dを有する一例を示している。UEアンテナ101a乃至101dは、配線(給電線)102a乃至102dを介してRIS-UE100Bの本体と電気的に接続されている。実施形態の説明において、UEアンテナ101a乃至101dを特に区別しないときは単にUEアンテナ101と称し、配線102a乃至102dを特に区別しないときは単に配線102と称する。
実施形態において、メタサーフェス510には、UEアンテナ101が配置されている。すなわち、UEアンテナ101は、メタサーフェス510と一体的に構成されている。図25において、UEアンテナ101が、メタサーフェス510の主面510aに配置されている一例を示しているが、メタサーフェス510の裏面510bに1つ又は複数のUEアンテナ101が配置されていてもよい。
メタサーフェス510にUEアンテナ101を配置することにより、メタサーフェス510の電波環境とUEアンテナ101の電波環境とを一致させることが容易になる。RIS-UE100BのUEアンテナ101が受信する信号の受信品質の測定値をRIS-UE100BからgNB200に報告する場合、gNB200は、当該測定値をメタサーフェス510における受信品質の測定値とみなすことができる。例えば、gNB200は、RIS-UE100Bのイニシャルアクセスや測定報告を用いて、gNB200の電波がメタサーフェス510に届いているか否かを把握できるとともに、gNB200からメタサーフェス510に入射するビームの特性を把握できる。また、RIS-UE100BのUEアンテナ101がUE100Aから受信する信号の受信品質の測定値をRIS-UE100BからgNB200に報告する場合、gNB200は、上りリンクの電波がメタサーフェス510に届いているか否かを把握できるとともに、UE100Aからメタサーフェス510に入射するビームの特性を把握できる。
本構成例において、UEアンテナ101は、メタサーフェス510の主面510aに配置されている。これにより、メタサーフェス510に入射する電波の状況をUEアンテナ101によって正確に把握することが容易になる。
また、本構成例において、UEアンテナ101は、メタサーフェス510の主面510aの端部領域に配置されている。図25の例では、4つのUEアンテナ101a乃至101dは、メタサーフェス510の主面510aの四隅に配置されている。このようなUEアンテナ101の配置とすることにより、メタサーフェス510に設けられる構造体511を避けてUEアンテナ101を配置することが容易になる。なお、図25の例では、構造体511は、垂直方向及び水平方向に行列状に複数配置されている。
また、複数のUEアンテナ101をメタサーフェス510に配置することにより、例えば、メタサーフェス510に入射する電波の到来方向を推定することが容易になる。なお、図25の例では、4つのUEアンテナ101a乃至101dが配置されているが、5つ以上のUEアンテナ101がメタサーフェス510に配置されていてもよい。
メタサーフェス510の両面(主面510a及び裏面510b)に複数のUEアンテナ101が配置されていてもよい。すなわち、当該複数のUEアンテナ101のうち少なくとも1つの第1アンテナが主面510aに配置され、当該複数のUEアンテナ101のうち少なくとも1つの第2アンテナが裏面510bに配置されていてもよい。このような配置は、電波を透過・屈折させるメタサーフェス510について、下りリンク・上りリンクを識別することが容易になる。例えば、下りリンクの受信電力が高い面をgNB200側、低い面をUE100A側と判断してもよいし、上りリンクの受信電力が高い面をUE100A側の面、低い面をgNB200側の面と判断してもよい。
図26は、実施形態に係るRIS装置500の詳細構成例2を示す図である。
図26に示すように、各UEアンテナ101の面積は、メタサーフェス510に所定間隔をおいて設けられる各構造体511の面積よりも大きくてもよい。例えば、メタサーフェス510が送受信対象とする電波を28GHz、RIS-UE100Bが制御信号の送受信対象とする電波を800MHzとした場合、RIS-UE100Bのアンテナ101の面積を大きくする必要があるためである。なお、各UEアンテナ101は、構造体511を避けた平面パターンを有する。
図27は、実施形態に係るRIS装置500の詳細構成例3を示す図である。
図27に示すように、メタサーフェス510の主面510aの全体にわたってRIS-UE100Bのアンテナ101を設けてもよい。このような1つのUEアンテナ101は、構造体511を避けた平面パターンを有する。
なお、図25乃至図27の例において、メタサーフェス510は、メタサーフェス510が送受信対象とする電波(例えば28GHz)と、RIS-UE100Bが制御信号の送受信対象とする電波(例えば800MHz)とで共振する構造であってもよい。或いは、RIS-UE100Bのアンテナ101と、メタサーフェス510を同一周波数で共用する構造としてもよい。例えば、メタサーフェス510が送受信対象とする電波とRIS-UE100Bが制御信号の送受信対象とする電波とで周波数が同じ(例えば28GHz)であってもよい。
[その他の実施形態]
RIS-UE100Bは、一旦gNB200と接続した場合、もしくはgNB200からのRIS制御が行われた場合、RRCコネクティッド状態を維持することが望ましい。RIS-UE100Bは、RRCインアクティブ状態又はRRCアイドル状態に遷移した場合(もしくはRIS-UE100Bの電源オン時)、RIS-UE100Bは、RIS装置500を透過モード(屈折角0度)もしくはこれに極力近い特性に制御してもよい。これにより、gNB200から制御されていないRIS装置500が、意図せず既存のカバレッジエリアを狭くするなどの悪影響を防止することができる。
上述の各動作フローは、別個独立に実施する場合に限らず、2以上の動作フローを組み合わせて実施可能である。例えば、1つの動作フローの一部のステップを他の動作フローに追加してもよいし、1つの動作フローの一部のステップを他の動作フローの一部のステップと置換してもよい。
上述の実施形態において、基地局がNR基地局(gNB)である一例について説明したが基地局がLTE基地局(eNB)であってもよい。また、基地局は、IAB(Integrated Access and Backhaul)ノード等の中継ノードであってもよい。基地局は、IABノードのDU(Distributed Unit)であってもよい。
UE100(RIS-UE100B)又はgNB200が行う各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてもよい。プログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにプログラムをインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、CD-ROMやDVD-ROM等の記録媒体であってもよい。また、UE100(RIS-UE100B)又はgNB200が行う各処理を実行する回路を集積化し、UE100(RIS-UE100B)又はgNB200の少なくとも一部を半導体集積回路(チップセット、SoC)として構成してもよい。
以上、図面を参照して実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
本願は、日本国特許出願第2021-089607号(2021年5月27日出願)の優先権を主張し、その内容のすべてが参照により本願明細書に組み込まれている。