特集

3GPP Release 17標準化活動

eMBB

高速大容量

5G NR

3GPP Release 17におけるモバイルブロードバンド向け高度化技術
まつむら

2020年 3 月，NTT ドコモは3GPP Release 15（Rel-15）仕様を用いた5G 通信サービスを開始しました．5G 通信サービスは今後の普及拡大に伴い，さらなる無線通信ネットワークの高速大容量化が求められます．このため，3GPP において，Rel-15/Rel-16仕様を機能拡張 ・ 高性能化する Rel-17仕様が2022年 6 月に策定されました．
解説します．

なおや

祐輝

芝池尚哉

くりただいすけ

おはらともや栗田大輔

小原知也

おぐまゆうた

わたなべ

そうき

小熊優太

渡邊

おおかわりき

たかみや

立樹

高宮

壮輝
こうたろう

康太朗

NTT ドコモ＊9channel Block）
が仕様化されてお＊2Point）
間の Multi-TRP

はじめに

Rel-15では，下りリンクデータ共有

り，基地局は，最大64個の SSB ビー

2020年 3 月，NTT ド コ モ は3GPP

チ ャ ネ ル（PDSCH：Physicalムによってそれぞれカバーされるエリ（3r d G e n e r a t i o n P a r t n e r s h i p

Downlink Shared CHannel） におアが互いに重複しないように SSB をProject）Release 15（Rel-15）仕いて，基地局側は 1 つの送受信点を用＊1様で策定された NR（New Radio）

い る， 最 大 8 MIMO（Multi Inputを用いた5G 通信サービスを開始しまMulti Output）レイヤ＊ 4 のシングルした．Rel-15仕様は，高速・大容量とユーザ MIMO ＊ 5 がサポートされていいう特長を持ち，これによりさまざまました．Rel-16では，基地局側が同一な5G 通信サービスが可能となりましの物理セル ID（PCI：Physical Cell

たが，今後の5G 通信サービスの普及

Identifier） の 2 つ の TRP を 協 調

拡大に伴い，さらなる無線通信ネットし，最大 8 MIMO レイヤの PDSCHワークの高速・大容量化が求められてを分散 MIMO ＊ 7 （Multi-TRP）送信います．これを踏まえ，3GPP においする機能が仕様化されました．分散て，Rel-15/Rel-16仕様の機能を拡張・MIMO 送信により，相関の低い無線高性能化する Rel-17仕様が，2022年伝搬経路数を増加させ，より高次ラン6 月に策定されました．

クの MIMO 送信を適用可能にし，シ＊3を改善できます．しかしながら，実環■ MIMO 高度化

境の FR2（Frequency Range 2 ）＊ 8（1）運用を想定すると，Rel-16の Multi-

異 な る セ ル ID の TRP（Transmission and Reception

TRP 技術には課題がありました．
Rel-15においては， 1 つのセル当り＊本 特集は「NTT DOCOMOテクニカル ・ ジャーナル」（Vol.30, No.3, 2022年10月）に掲載された内容を編集したものです．

2022.12＊1＊2＊6

ステム容量およびユーザスループット

高速 ・ 大容量化

38

しばいけ松村大川

本稿では，Rel-17における高速大容量化技術の無線アクセス仕様をゆうき

最大64個の SSB（Synchronization
Signals/physical broadcast＊3＊4＊5＊6＊7＊8＊9N R：5G 向けに策定された無線方式規格．
4Gと比較して高い周波数帯（例えば，3.7GHz 帯や4.5 GHz 帯，28 GHz 帯）などを活用した通信の高速 ・ 大容量化や，高度化されたIoT の実現を目的とした低遅延 ・ 高信
頼な通信を可能にします．
T RP：基地局において，1つの場所に設置された，1つまたは複数の送受信アンテナポー
トの集合．1つの場所に設置された送受信アンテナポートのみを用いる基地局構成をシングル TRPと呼び，複数の場所に設置された送受信アンテナを用いる基地局構成をマルチTRPと呼びます．
下 りリンクデータ共有チャネル（PDSCH）：
ユーザデータや上位レイヤからの制御情報を送信するための物理チャネル．
M IMOレイヤ：MIMOにおける空間ストリーム．
シ ングルユーザ MIMO：同一時間周波数において，単一ユーザに対してMIMO 伝送を行う技術．
物 理セルID（PCI）：物理的なセル識別子．
NRでは，1008通りのPCIが繰り返し利用されます．
分
 散 MIMO：場所の離れた複数の基地局送受信アンテナポートを用いて異なるMIMOストリームを1つのUEに送信してMIMO 伝送を行う技術．
F R2：24.25～52.6 GHz の周波数帯域．
S SB：基地局が定期的に送信する，通信に必要なセルの周波数と受信タイミングなどの検出を行うための同期信号および主要無線パラメータを通知する報知チャネル．

特集送信することで，セルのカバレッジを最大化できます（図①）．しかしながら，Rel-16 Multi-TRP 機能を使うた

TRP1

TRP2

PCI#1

PCI#1

め に は， 基 地 局 は， 各 TRP の SSB

SSB#1~32

SSB#33~64

セルカバレッジ

ビームがカバーするエリアがそれぞれ重複するように SSB を送信しなければなりません．このとき，図②に示す

TRP1

Multi-TRP化
Rel-16仕様

TRP2

PCI#1

PCI#1

SSB#33~64

セルカバレッジ（減少）①Rel-15 Single-TRP②Rel-16 Multi-TRP

ように，Rel-15 Single-TRP のネッ
トワークと比べてカバレッジが縮小します．
そこで，Rel-17では，異なる PCI のTRP1

TRP2

PCI#1

PCI#2

SSB#1~64

TRP 間 で Multi-TRP を 用 い た
PDSCH の協調送信を行う機能が仕様

セルカバレッジ（Rel-15と同等）③Rel-17 Multi-TRP化されました．これにより， 2 つの図Single-TRP 運用から Multi-TRP 運用への進化

TRP がそれぞれの SSB ビームを重複す る よ う に SSB を 送 信 し て も，

GHz 帯はアンライセンスバンド＊13を＊17Cell Group）の非アクティブ化，②

Rel-15と同等のカバレッジを維持で含むことから，地域ごとの法規制に準PSCell（Primary Secondary Cell）

き，FR2における Multi-TRP 運用の拠するための機能として 3 種類のチャ＊18課題を解決できます（図③）．

ネルアクセス（LBT: Listen Before

上， お よ び ③ Temporary RS■52.6〜71 GHz 帯への周波数拡張

Talk）を規定しました．具体的に＊14

さらなる通信速度向上および通信容は，ヨーロッパの法規制（1）に準拠した

量 拡 大 の た め，Rel-17で は52.6〜71

Type 1，日本などの地域での高効率GHz 帯を新たな NR 利用可能周波数な共存を目的とした Type 2，LBT の帯として FR2- 2 と定義し，その帯域不要な地域での運用を意図した Typeに お け る NR 運 用 に 必 要 な 技 術 が3 の 3 種類が規定されました．さらRel-15および Rel-16機能をベースにに，52.6〜71 GHz 帯で伝搬損失の影仕様化されました．具体的な新機能と響を考慮して，これらのチャネルアクして，この帯域を利用する際の課題とセスにおける受信ビーム ＊15へのビーなる位相雑音＊10や伝搬損失＊11を解決

ムフォーミング ＊16の適用をサポートするため，Rel-15 FR2ですでにサポーしました．

トされていた120 kHz に加えて，新た■ MR-DC 拡張技術に480および960 kHz のサブキャリア

Rel-17では，MR-DC（Multi-Radio間隔をサポートしたことが挙げられまDual Connectivity）/CA（Carrierす．その結果，コンポーネントキャリAggregation）処理遅延の低減や UE当り最大2 GHz の帯域幅が設定（User Equipment）の消費電力削減

可 能 と な り ま し た． ま た，52.6〜71を目的として，① SCG（Secondaryア＊12の追加と変更の信頼性・堅牢性向＊10 位
 相雑音：局部発信信号における搬送波周波数以外の周波数成分によって発生する位相変動．
＊11 伝
 搬損失：送信局から放射された電波の電力が受信点に到達するまでに減衰する量．
＊12 コ
 ンポーネントキャリア：使用される搬送波を1つの周波数ブロックとしたもの．LTEは 最 大 20 MHz，NR は FR1 は 最 大 100
MHz，FR2は最大400 MHz．
＊13 ア
 ンライセンスバンド：運用するにあたり免許を必要としない周波数帯域．
＊14 L
 BT：デバイスがデータを無線上で送信する前に，他のデバイスがデータ送信を行っていないかを事前に確認する仕組み．
＊15 受
 信ビーム：ビームフォーミングを受信時にも適用することで，特定方向から到来する信号電力を増加 ・ 低下させる受信動作．
＊16 ビ
 ームフォーミング：送信信号に指向性をもたせることで，特定方向の信号電力を増加 ・ 低下させる技術．
＊17 S
 CG：DC 中の基地局の内，MN ではない基地局（SN：Secondary Node）配下のセルグループ．
＊18 P
 SCell：DC中のSCGに含まれるセルのうち，接続を担保するセル．

2022.1239

特集

3GPP Release 17標準化活動（Reference Signal）＊ 19 を 用 い た

する SCell と Temporary RS の組をの観点を考慮し，UL キャリアアグリ

SCell の迅速なアクティブ化の技術拡指定する新たな MAC CE（Control

ゲーションについては，スマートフォ張を行いました．

Element）を導入しました．新たなンなどの携帯用 UE ではなく，FWA（1） SCG の非アクティブ化

SCell アクティブ化スキームでは，基＊21（Fixed Wireless Access）などサSCG のトラフィックが少ないとき

地局は当該 MAC CE を送信した直後イズの大きな UE への適用が想定さに SCG を deactivated 状態に遷移さに Temporary RS を送信します．UEれています．

せる（非アクティブ化する）仕様が策は， 指 定 さ れ た Temporary RS を定されました．SCG deactivated 状

CSI 測定および AGC に用いることに態のときは，UE は SCG を経由してよって，定期的に送信される SSB のデータを送受信せず，副ノードセルの到来を待つ必要がなくなり，より迅速改善の品質測定を設定次第に SCell をアクティブ化することが期

無線通信システムのカバレッジ性能

物理レイヤ＊20■物理チャネルのカバレッジ性能で省略することが可能であるため，待されます．

は，基地局の置局密度やコスト，UEUE とネットワークの消費電力を低く■ F R2帯どうしのキャリアアグリの接続安定性などに影響するため，重抑えることが期待されます．
（2） PSCell の 追 加 と 変 更 の 信 頼

ゲーション

要な要素の 1 つとして挙げられます．

5G で新規導入された FR2帯におけ

Rel-17ではカバレッジ性能評価が実施

るキャリアアグリゲーションについて，され，改善が必要なチャネルを特定す

Rel-17 で は CPC (Conditional

Rel-16では DL 向けに，28 GHz 帯とるとともに，以下のカバレッジ改善技

PSCell Change) の機能向上が行わ

40 GHz 帯の 2 つの周波数帯を束ねる術を策定しました．

れました．従来の CPC は副ノードのキャリアアグリゲーションが仕様化さ（1） PUSCH repetition type

み開始可能でありましたが, 主ノード・れました．Rel-17では，28 GHz 帯ど副ノードのいずれからも開始すること

うし，あるいは，40 GHz 帯どうしの最 大 繰 返 し 送 信 回 数 の 増 加，が可能となりました . さらに , PSCell

2 つの帯域を束ねる DL のキャリアア

Available UL slot ＊23に基づく繰返しの追加において，CPC のように複数グリゲーションが仕様化され，より多送信の導入により実効的な繰返し送信の候補セルと実行条件を設定する様な周波数帯の組合せに対応できるよ回数の増加を可能としました．

C P A（C o n d i t i o n a l P S c e l l

うに拡張されました．

（2） PUSCH の複数スロットにま性・堅牢性向上

40カバレッジ拡大Addition）が新たに規定されました．

また，UL のさらなる広帯域通信実

CPC や CPA は通信品質の変化が激し現のため，28 GHz 帯と40 GHz 帯のい環境において，UE が最新の mea­

2 つの周波数帯を束ねる UL キャリア

sure­m ent 結 果 に 基 づ き， 迅 速 にアグリゲーションも仕様化されまし

PSCell addition/change を実施すた．NTT ドコモは，日本国内におけることで，信頼性・堅牢性が向上しる追加周波数の割当て対象として40ます．

GHz 帯が検討されている点をかんが（3） Temporary RS を 用 い た

みて，割当済みの28 GHz 帯と40 GHz

SCell の迅速なアクティブ化

帯を束ねるキャリアアグリゲーション

MAC（Medium Accessの仕様化を3GPP において推進しましControl）レイヤにて，アクティブ化た．なお，現状では，消費電力と発熱

2022.12

A ＊22の改善＊19 T emporary RS：迅速なSCellのアクティブ化を指示するMAC CEにおいて指定される参照信号．
＊20 物
 理レイヤ：無線信号伝送のため，無線周波数キャリアの変調や，符号化データ変調などの処理を行うレイヤ．
＊21 F
 WA：無線通信規格の1つで，固定無線アクセスシステムを指します．携帯用UEとは異なり固定されて使用する想定のため，一般的に，携帯用 UEと比較して大きなデバイス容積で実装しやすくなっています．
＊22 P
 USCH repetition type A：Rel-15で規定されたPUSCHのスロット単位の繰返し送信．
＊23 A
 vailable UL slot：PUSCH も し く は
PUCCHの送信が可能なULスロット．

特集

たがる TB（Transport Block）

線基地局装置用に規定されている全周送信

波数帯のうち，アンライセンスバンド

UE 消費電力削減

複数の PUSCH スロットで 1 つのと前述した FR2- 2 以外の FDD・TDD■待受け状態の UE 消費電力削減

TB 送信を実現することで符号化利得バンドをすべて対象としています．な

NR SA（Stand Alone）運用におの向上を可能としました．

お，受信した信号の復号や復調を行わける待受け状態の UE は一定周期ごと（3） PUSCH お よ び PUCCH

ずに電波の増幅中継のみを行うことをにページングメッセージの監視が必要（Phys­i ­c a l U p l i n k C o n t r o l

前提に検討がなされているため，制御であり，その受信に必要な時間・周波CHan­nel） における復調用参照信号に基づいて各 UE に対して好適な数同期および AGC を行う必要があり信号（DM-RS：DeModulation

ビームを設定する適応ビームフォーミ

ます．その際に無線品質などに応じてRS） のバンドリング

ング制御は，想定されていません．

複数の参照信号が必要となり，SSB■ FR1 High power UEの送信周期である数10 ms ごとに UE＊24＊25

基地局は複数スロットに配置される
DM-RS を用いてチャネル推定するこ

FR1における UL のカバレッジ拡大

が wake up しなければなりません．とにより，チャネル推定の精度向上をのため，UE の送信電力を向上する技

SSB の送信周期間では十分なスリー可能としました．

術（High power UE）が期待されてプ時間が確保できないことで電力効率います．Rel-17において，Rel-16以前が悪く，消費電力効率の悪化が見込まで規定済の UE の最大送信電力から 2れるため，上記課題の解決にあたって最大 8 回の繰返し送信が導入され，倍まで引き上げる技術や，従来 TDD以下機能が Rel-17で追加されました．

基地局の受信 SNR の向上を可能とし

バ ン ド の み 導 入 さ れ て き た High（1） ページングの早期通知（Pagingました．

power UE の機能を FDD バンドに導（5） PUCCH における繰返し送信入 す る 新 機 能 が 議 論 さ れ，High待受け状態の UE は，自身宛のペー

power UEの機能拡張が行われました．

ジングメッセージ有無が事前には分かUE のチャネル品質などに応じた動単一キャリア送信における UE 送信らないため，ページングの早期通知を的な繰返し送信回数の指示を可能とし電力について，Rel-16以前においては，行うことにより，事前にページングメッました．

スマートフォンなど携帯用 UE 向けのセージの有無を UE に通知し，不必要■ NR Repeater

最大出力は最大23 dBm のパワークラな時間・周波数同期および AGC を削

5G エリアのさらなるカバレッジ拡

ス3，あるいは最大26 dBm のパワー減することで UE 消費電力の改善を可大 に 資 す る 装 置 と し て，NRクラス 2 が規定されてきました．今後能としました．

Repeater の仕様が規定されました．のさらなるカバレッジ拡大のために，（2）

NR Repeater は，無線基地局装置とパワークラス 2 よりもさらに 2 倍の大UE の間で送受信される電波の増幅中きな電力（29 dBm）で送信可能なパ継を行う RF Repeater を NR 向けにワークラス1.5の規定が導入されました．

拡張したものです．基地局対向リンク

また，パワークラス 2 について，従（上りリンク）と UE 対向リンク（下来では TDD バンドに限定されてきまりリンク）を持ち，それぞれのリンクしたが，Rel-17では新規に FDD バンに対して各無線特性要件が規定されまドにも導入されました．

（4） Msg3（Message3） PUSCH＊26の繰返し送信回数の動的な通知

した．利用可能な周波数帯は，5G 無early indication）

待 受 け 状 態 UE 向 け TRS（Tracking Reference＊24 P
 UCCH：上りリンクで制御情報を送受信するために用いる物理チャネル．
＊25 復 調用参照信号（DM-RS）：下り ・ 上りリンクの送受信データを復調する際に用いられるチャネル推定用の参照信号．
＊26 M
 sg3：ランダ ムアクセス手 順 においてMsg2を受信した移動局が送信するネットワークへ接続を要求する情報．

2022.1241

特集

3GPP Release 17標準化活動

御情報を用いて，指定した期間のた．本稿で解説した機能をはじめとしRel-16では TRS は接続状態のみに下り制御信号モニタリングのス

た Rel-17 NR の機能を用いることで，利用可能でしたが，Rel-17では待受けキップを通知することが可能とな

5G NR の通信ネットワークのさらな状態においても利用可能となるようり，UE のスリープ期間を確保するユーザエクスペリエンス向上が期待

により TRS 関連情報

ることで UE 消費電力の削減が可できます．NTT ドコモは，3GPP に能となります．

おける5G 標準化推進に寄与しており，＊27Signal）の通知に，報知情報＊28が通知可能となったため，時間・周波数同期および AGC において SSB に②下り制御信号モニタリング設定

加えて TRS を活用することで，SSBの動的切替え：基地局は，UE にのみで同期を行う場合と比較して UE下り制御情報を用いてサーチス消費電力の削減が可能となりました．

ペースセットグループ ＊29 の切替■接続状態の UE 消費電力削減

えを指示することが可能となり，接続状態の UE 消費電力削減につい

サーチスペースセットに紐付く下て，FR2運用における下り制御信号モり制御信号モニタリング設定を動ニタリングの削減および物理リンク監的に切り替えることが可能となり視・ビーム障害検出測定の緩和の観点ました．例えば，トラフィック状から，以下の機能が Rel-17で追加さ況などに応じて高頻度もしくは低れました．

頻度なモニタリング周期を設定す（1） 下り制御信号モニタリングのることで，不必要な下り制御信号削減献していきます．
■参考文献（1） ETSI EN302 567 V2.2.1：“Multiple-Gigabit/s radio equipment operating in the 60 GHz
band；Harmonized Standard for access toradio spectrum,” July 2021.

モニタリングを減らし UE 消費電

FR2運用ではスロット長が短くなるため，一般には単位時間当りの下り制御信号モニタリングの回数が増加する力削減が可能となります．
（2） 物理リンク監視・ビーム障害検出測定の緩和ことになります．そこで，ユーザデーFR2運用では小さいセル半径やビータの送受信がないことが見込まれる場

ムフォーミングの活用により，物理リ（上段左から）松村  祐輝/ 芝池  尚哉/

合に，不必要な下り制御信号モニタリ

ンク障害の発生やビーム切替えが頻繁

栗田  大輔 / 小原  知也

ングを削減するために以下の機能が導に発生する可能性があります．そこ（下段左から）小熊  優太/ 渡邊  壮輝/

入されました．

で，低速で移動する UE や受信品質が大川  立樹 / 高宮  康太朗

下り制御信号モニタリングス

良好な UE 向けに，物理リンク監視・キップ：基地局は，UE に下り制

ビーム障害検出測定にかかわる規定を①緩和することで，消費電力削減を可能＊27 T
 RS：主に同期処理などに用いる参照信号．
＊28 報
 知情報：移動 UE がセルへの接続手順を実施するために必要となる規制情報，共通チャネル情報，ランダムアクセスチャネル情報などを含み，セルごとに一斉同報されます．
＊29 サ
 ーチスペースセットグループ：UEが下り制御信号の復号を試みる領域群（サーチスペースセット）が複数含まれるグループ．

42

今後も5G 標準化のさらなる発展に貢2022.12としました．

お わりに
本稿では，Rel-17 NR 仕様の高速・大容量化，カバレッジ拡大，端末消費電力削減向けの主要機能を解説しましNTT ドコモは，グローバルベンダとともに5G の高度化を通した通信ネットワー
クのユーザエクスペリエンス向上に貢献
し，地球のあらゆるところで，いつでも，誰もがつながることのできる世界を実現します．

◆問い合わせ先
NTT ドコモR&D 戦略部
E-maildtj

nttdocomo.com