JP2006522533A

JP2006522533A - ピア・ツウ・ピア通信において移動端末に対するアップリンク制御を維持するための方法およびシステム

Info

Publication number: JP2006522533A
Application number: JP2006506662A
Authority: JP
Inventors: ジア、クンリ; スン、リー; マー、ニー; ジャン、ジェジュン; チェン、ジアン; ペン、ファン
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2006-09-28
Also published as: TW200529677A; US20060153105A1; ATE335335T1; CN1527634A; CN100518137C; CN1757207A; EP1604495B1; DE602004001767T2; WO2004077918A3; DE602004001767D1; WO2004077918A2; EP1604495A2

Abstract

本発明はピア・ツウ・ピア通信において移動端末に対するアップリンク制御を維持する無線通信ネットワークシステムを提供する。本発明の一つの実施例によると、ある信頼できる直接の通信リンクがこれら移動端末の間で設定できることを決定した後、このネットワークシステムは、直接の通信を設定するために制御コマンドを含む情報をこれら移動端末に送信する。この情報はバースト構造タイプを含み、このバースト構造はこのネットワークシステムに向けられた制御情報を運ぶための少なくとも一つのセクションを含む。この直接の通信が確立された後に、このネットワークシステムはこれら移動端末の間で通信されている信号を絶えず傍聴し、バーストを受信する。このネットワークシステムは、これら２つの移動端末の間で通信される受信バーストを復調することで、ある受信されたバーストがこのネットワークシステムに向けられた制御情報を含むか否かを決定する。もしこのネットワークシステムに向けられた制御情報がある受信されたバースト内に含まれるときは、このネットワークはある対応する機能を遂行する。このようにして、これら移動端末に対するアップリンク制御をピア・ツウ・ピア通信において効果的に維持することができる。

Description

本発明は一般的には無線通信システム、特に、ピア・ツウ・ピア通信において移動端末に対するアップリンク制御を維持するための自己組織化無線通信ネットワークシステムに関する。

２つの移動端末間のピア・ツウ・ピア通信は、公衆地上移動ネットワーク（public land mobile network）内においてこれら２つの移動端末間の直接のリンクを提供する。この直接のリンクが確立されると、基地局とこれら移動端末との間の専用のリンクについては切断することができ、他方、共通の制御チャネル（CCCH(common control channel)）が維持される。こうすることで、このシステムに対する少なくとも２つの無線チャネルを節約できるとともに、エンド・ツウ・エンド遅延（end-to-end delay）を低減することができる。

現存する３Gシステムの内で、ピア・ツウ・ピア通信の用途に最も適するシステムは、TDD CDMAシステムであるが、これは、アップリンクとダウンリンク通信の両方において同じ搬送波周波数が用いられ、移動端末のRFモジュールを簡素化できるためである。加えて、ピア・ツウ・ピア通信技術を適用することで、TDD CDMAシステムの幾つかの固有の短所、例えば、拡散符号の不足、小さなカバレッジ等も克服することができる。このTDD CDMAシステムの一例は、TD-SCDMAシステムであるが、これは中国において一層の人気を得ている。

ある直接のリンクが２つの移動端末の間に確立された後に、基地局とこれら移動端末との間の専用のチャネルは切断されることとなる。この時点でも、基地局はまだ制御情報をこれら移動端末にダウンリンクCCCHを通じて送信することができる。このピア・ツウ・ピア通信の際の通常のケースにおいては、基地局は、これら２つの移動端末から情報を受信することを必要とされず、これら移動端末からミッドアンブルと制御情報に関する情報を得ることはできない。これら移動端末も、制御情報を基地局に専用のアップリンクチャネルを通じて送信することはできない。もしこれら移動端末が任意の制御情報を基地局に送信することを必要とするときは、このための唯一の通路（avenue）は、ランダムアクセスチャネル（RACH(Random Access Channel)）を通じてである。しかし、このチャネルは、アップリンクの共通チャネルであり、全ての移動端末が、これを用いるために競合しなければならなくなる。このため、このチャネルを通じての制御情報のどのような伝送も、その情報が基地局にタイムリーに到着することを保証することはできない。これは重大な問題を起し得る。例えば、もしこれら移動端末が、それらの直接の通信リンクはもはや正常には機能できなくなったことを決定し、このため、これら移動端末が従来の通信モードに戻もどれるように、基地局からの支援の提供が必要となったときでも、これら移動端末は、適当な措置を取るために、関連する制御情報を基地局に簡単に運ぶことはできない。このため、これら移動端末は、現在の通信をいったん終端し、基地局からの支援を得て、通信を再開しなければならなくなることもある。

従って、移動端末がピア・ツウ・ピア通信において制御情報を基地局に必要なときはいつでもタイムリーに送信する機会を持つことを可能にする改善されたシステムに対する必要性が存在する。

本発明は、従来のシステムと関連するこれら制約に対処し、ピア・ツウ・ピア通信においてこれら移動端末に対してアップリンク制御を維持する無線通信ネットワークシステムを提供する。

本発明の一つの実施例によると、ある移動端末からのもう一つの移動端末とのピア・ツウ・ピア通信を確立することに対するリクエストを受信すると、このネットワークシステムは、これら移動端末の間にある信頼できる直接の通信リンクを設定できるか否かを決定する。ある信頼できる直接の通信を設定できることが決定されると、このネットワークシステムは、直接の通信を確立するために制御コマンドを含む情報をこれら移動端末に送信する。この情報は、あるバースト構造タイプ（burst structure type）を含み、このバースト構造は、このネットワークシステムに向けられた制御情報を運ぶための少なくとも一つのセクションを含む。この直接の通信が確立された後に、このネットワークシステムは、これら移動端末の間で通信される信号を絶えず傍聴し、バーストを受信する。このネットワークシステムはこれら２つの移動端末の間で通信された、受信されたバーストを復調することで、ある受信バーストがこのネットワークシステムに向けられた制御情報を含むか否かを決定する。もしこのネットワークシステムに向けられた制御情報がある受信されたバースト内に含まれているときは、このネットワークは、対応する機能を遂行する。こうして、このネットワークシステムは、これら移動端末に対するアップリンク制御をピア・ツウ・ピア通信において効果的に維持することができる。

以下の説明及びクレームを、添付の図面との関連で参照することで、本発明の他の目的及び成果が明らかとなるとともに、本発明のより完全な理解が得られるものである。

以下では、本発明が、単に一例として、添付の図面を参照しながらより詳細に説明される。これら図面を通じて同一の参照番号は類似する又は対応する特徴又は機能を示す。

図１は本発明の一つの実施例による、無線通信ネットワークシステム（例えば、UTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network）)環境内におけるピア・ツウ・ピア通信の概略を示す。図１において、UTRANは無線ネットワークコントローラ（radio network controller, RNC）１０とノードB １６（つまり、基地局）とを含む。ある移動端末（UE1又はUE2）からのもう一つの移動端末とのピア・ツウ・ピア通信に対するリクエストを受信した後、UTRANはUE1とUE２との間の距離がピア・ツウ・ピア通信に対する許容レンジ内であるか否かを決定することとなる。もしこの距離がこのレンジ内であるときは、これらUEは関連するチャネル特性をテストすることを要請されることとなる。もしこれらチャネル特性が直接の通信に対する要件を満たすときは、これら移動端末はある直接の通信リンクを設定することを許されることとなる。P2P（ピア・ツウ・ピア）通信の設定のより詳細な記述は、2004年２月２４日付けでKoninklijke Philips Electronics N.V.によって出願された”Method and System for Establishing Peer-to-Peer Communication in Wireless Communication（無線通信においてピア・ツウ・ピア通信を確立するための方法とシステム）”なる名称の係属中の特許出願、Applicant's Docket No. PHCN030003WO, 国際特許出願番号PCT/IB2004/050137において開示されており、これら開示がここに参照の目的で組み込まれる。

この直接の通信が確立された後、UTRANは、基地局とこれら移動端末との間のこれら専用のチャネルは切断するが、一方において、UTRANは、そのまま（図１において点線にて示されるように）UE1とUE２との間で通信される信号を、これらはUTRANには向けられていないが、傍受する。これは、UTRANが、受信されたミッドアンブル情報を用いてチャネル推定を行い、これらUEに同期シフト（SS(Synchronization Shift)）コマンドをこれらUEがこれに従ってそれらの伝送時間を調節できるように送信する機会を与える。これは、加えて、これらUEに、ある状況において、例えば、これら２つのUEが、これらチャネル特性の変化に起因して、この直接の通信リンクを切断し、従来の通信モードに戻らなければならなくなったとき、UTRANに制御情報を送る機会も提供する。こうして、もしこれらUEのいずれかが制御情報をUTRANに送ることを欲するときは、この制御情報をこれら２つのUE間のこれら専用のチャネルを通じて通信されるバースト内に含めることも期待できる。

図２はこのTD-SCDMAシステムにおいて用いられる標準のサブフレーム構造を示す。このサブフレーム構造は、それぞれ、７個のバーストを送信又は受信するための（上向きと下向きの矢印にて示される）７個のタイムスロットを含む。各バーストは、図３に示されるような標準構造を有し、２個のデータセクションと、２個の制御セクションと、これら２個のデータセクションと制御セクションを分離する１個のミッドアンブルセクションとを含む。各データセクションはサービス情報を運ぶために用いられ、各制御セクションは、例えば伝送フォーマット組合せ指標（TFCI(Transmission Format Combination Indication)）、伝送電力制御（TPC(Transmission Power Control)）情報等を運ぶために用いられる。このTD-SCDMシステムにおいては、ダウンリンクにおいては、この制御セクションは、移動端末に対して、伝送時間を調節することをリクエストするために用いるSSコマンドを含んでも良い。

図４は本発明の一つの実施例による、バーストタイプ（burst type）とも呼ばれる、バースト構造を示す。この構造においては、一方の制御セクションは、基地局（BS）（例えば、ノードB）、つまりUTRANに向けられた制御情報を運ぶために用いられ、他方の制御セクションは、他方のUEに向けられた制御情報を運ぶために用いられる。勿論、これら２つの制御セクションの相対位置は逆にしても良い。

図５は本発明のもう一つの実施例による一つの代替バースト構造を示す。このバースト構造においては、各制御セクションは、さらに、それぞれ、BSに向けられた制御情報と他方のUEに向けられた制御情報とを運ぶための２個のサブセクションに分割される。

図６は本発明のさらにもう一つの実施例によるバースト構造を示す。このバースト構造においては、これら２つの制御セクションは、全てのバーストが、同時に、BSと他方のUEとの両方に向けられた制御情報を含むことは必要とされないために、BSと他方のUEとによって時間共有される。このため、その制御情報がBSに向けられているのか、或いはUEに向けられているのかを示すために、フラグセクションが用いられる。例えば、もしこのフラグが０にセットされているときは、その制御情報はUEに向けられている。他方、もしこのフラグが１にセットされているときは、その制御情報はBSに向けられている。UTRANは、これらUEに、これらの間に直接の通信リンクが確立されたとき、どのバースト構造タイプが用いられるかを無線資源制御（RRC(Radio Resource Control)）信号経路を通じて知らせることとなる。

図７は、本発明の１つの実施例による、UTRANによって、２つの移動端末UE1とUE２との間にピア・ツウ・ピア通信を確立するために、遂行される詳細な過程５０を示す。あるUEからのピア・ツウ・ピア通信に対するリクエストを受信する（ステップＳ５２）と、UTRANは、これらUEがある信頼できる直接の通信リンクを設定できるか否かを、従来の技術を用いて決定する（ステップＳ５４）。もし、ある信頼できる直接の通信リンクを設定できるときは、UTRANは、各UEに、制御コマンドを、ピア・ツウ・ピア通信を先導するため、及び各UEの専用のアップリンクとダウンリンクチャネルとを一時的に停止するためにダウンリンク信号経路を通じて送信することとなる（ステップＳ５６）。しばらくして、UTRANは、さらに、これらUEにバースト構造も送信する（ステップS６２）。

UTRANは、次に、これらUE間で通信される信号を傍受し（ステップＳ６６)、受信されたバースト内のミッドアンブルを用いてチャネル推定を行い、もし必要であれば、そのUEが調節すべき同期シフト（SS(Synchronization Shift)）を決定する（ステップＳ６８）。もし同期シフトを調節する必要があるときは、UTRANは、アップリンクにおけるUTRANとの同期を維持するために、同期調節情報を含む制御コマンドをこれらUEにダウンリンクCCCHを通じて送信する（ステップＳ７２）。UTRANは、これらUE間で通信される受信バーストを絶えず復調し、ある受信バーストがUTRANに向けられた制御情報を含むか否かを決定する（ステップＳ７６）。もしこの制御情報がUTRANに向けられているときは、UTRANは、対応する機能を遂行することとなる（ステップＳ８２）。例えば、UTRANは、これらUE間のこれら専用チャネルの信号対干渉（SIR(Signal-to-Interference)）比の大きな低下を示す制御情報が受信されると、これに応じてアップリンク制御速度を変更することを必要とされる。他方、もしそのバーストがUTRANに向けられたいかなる制御情報も含まないときは、ステップＳ６６からＳ７６が反復されることとなる。こうして、UTRANはこれらUE間で通信される信号を絶えず傍受し、受信バーストを復調し、適宜、これら受信バースト内に含まれる制御情報に基づいて対処する。

図８は本発明の一つの実施例による、ある移動端末によって、ピア・ツウ・ピア通信においてUTRANとのアップリンク制御を維持するために遂行される詳細な過程１００を示す。あるUEによってパワーオンされ、UTRANがこれら２つのUE間に信頼できる直接の通信リンクを設定できることを決定した後、各UEは、UTRANから直接の通信リンクを設定するために制御コマンド及び他の情報を受信することとなる（ステップＳ１０２）。各UEは、加えて、UTRANから、UTRANによって認識可能なバースト構造タイプに関する情報も受信する（ステップＳ１０６）。各UEは、さらに、UTRANから、そのアップリンクにおいてUTRANとの同期を維持するために制御コマンド及び他の情報も受信する（ステップＳ１１２）。各UEは、絶えず、UEが制御情報をUTRANに送る必要があるか否を決定することとなる（ステップＳ１２２）。UEがある動作を行うために、例えば、アップリンク制御速度を変更するためにUTRANを必要とするときは、UEは、他方のUEに通信される１つ又は複数のバースト内に、UTRANに向けられた適当な制御情報を加えることとなる（ステップＳ１２６）。しかしながら、もし、なんらかの動作を取るためにUTRANは必要とされないときは、他方のUEに通信されるバースト内に、UTRANに向けられたどのような制御情報も含まれず、ステップＳ１１２からＳ１２２が反復されることとなる。

図９は本発明の一つの実施例による移動端末２００の基本コンポーネントを示す。移動端末２００は、RFユニット２０２と、ベースバンドプロセッサ２０６と、メモリ２１２と、データ処理ユニット２１６と、複数のピア・ツウ・ピア通信モジュール２２２（つまり、モジュールM1からMn）とを含む。通信モジュール２２２は図８に示される様々なステップを実現する。モジュール２２２の各々はソフトウェアモジュールであっても、ソフトウェアモジュールとハードウェアモジュールとの組合せであっても良い。本発明の一つの好ましい実施例においては、現存の移動端末のハードウェアについては変更されず、一方、これら通信モジュール２２２については全てソフトウェアモジュールとされる。

本発明において用いられるUTRANは、図９に示されるそれと類似の構造を有し、これら対応するモジュール２２２の各々は、図７に示される様々なステップを実現するための、ソフトウェアモジュールとしても良く、又はソフトウェアモジュールとハードウェアモジュールとの組合せとしても良い。このため、この構造は別個には示されない。本発明の一つの好ましい実施例においては、現存の移動端末のハードウェアについては変更されず、一方、これら対応するモジュール２２２については全てソフトウェアモジュールとされる。

上では本発明がTDDベースのシステム内でのUTRANとの関連で解説された。しかしながら、本発明はTDDベースのシステムに制限されない。事実、本発明との関連でどのような無線ネットワークシステムを用いても良い。

本発明が（幾つかの）特定の実施例との関連で説明されたが、当業者においては上の説明から、多くの代替物、修正物及びバリエーションが明らかとなることは確かなことである。従って、全てのこれら代替物、修正物及びバリエーションも添付のクレームの精神及び範囲内に包含されることを意図される。

本発明の一つの実施例による、無線通信ネットワークシステムの環境内におけるピア・ツウ・ピア通信の概観を示す図である。 TD-SCDMAシステム内で用いられる標準のサブフレーム構造を示す図である。 TD-SCDMAシステム内で用いられる標準のバースト構造を示す図である。本発明の一つの実施例によるバースト構造を示す図である。本発明のもう一つの実施例によるバースト構造を示す図である。本発明の更にもう一つの実施例によるバースト構造を示す図である。本発明の一つの実施例による、無線通信ネットワークシステム（例えば、UTRAN）によって２つのピア・ツウ・ピア移動端末の間にピア・ツウ・ピア通信を確立するために遂行される詳細な過程を示す図である。本発明の一つの実施例による、ある移動端末によってピア・ツウ・ピア通信においてUTRANとのアップリンク制御を維持するために遂行される詳細な過程を示す図である。本発明の一つの実施例による、ある移動端末の基本コンポーネントを図解する図である。

Claims

無線通信ネットワークシステムによって、移動端末に対するアップリンク制御を維持するために遂行される方法であって、
ある移動端末からもう一つの移動端末とのピア・ツウ・ピア通信を確立することに対するリクエストを受信するステップと、
これら移動端末の間にある信頼できる直接の通信リンクを設定できるか否か決定するステップと、
もしこれら移動端末の間に信頼できる直接の通信リンクを設定できるときは、直接の通信を確立するために制御コマンドを含む情報をこれら移動端末に送信するステップと、
これら移動端末の間に前記直接の通信が確立された後に、これら移動端末の間で通信される信号を絶えず傍聴し、バーストを受信するステップと、
これら２つの端末間で通信される受信バーストを復調し、ある受信バーストがこのネットワークシステムに向けられた制御情報を含むか否かを決定するステップと、
もしこのネットワークシステムに向けられた制御情報がある受信されたバースト内に含まれるときは、ある対応する機能を遂行するステップと、
を含む方法。
これら移動端末に送信される前記情報は、あるバースト構造タイプを含み、このバースト構造はこのネットワークシステムに向けられた制御情報を運ぶための少なくとも一つの制御セクションを含む請求項１記載の方法。
前記バースト構造は、ある移動端末に向けられた制御情報を運ぶための一つの制御セクションをさらに含む請求項２記載の方法。
これら移動端末に送信される前記情報は、あるバースト構造タイプを含み、このバースト構造は少なくとも一つの制御セクションと一つのフラグセクションとを含み、このフラグセクションは、前記制御情報を運ぶ制御セクションが前記ネットワークシステムに向けられているか否かを示す情報を含む請求項１記載の方法。
前記バースト構造は、ある移動端末に向けられた制御情報を運ぶための一つの制御セクションをさらに含む請求項４記載の方法。
前記直接の通信が確立された後に、アップリンクにおいて前記ネットワークシステムとの同期を維持するために制御コマンドをこれら移動端末に送信するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
ある移動端末によって、無線通信ネットワークシステムがピア・ツウ・ピア通信においてアップ制御を維持することを可能にするために、遂行される方法であって、
前記ネットワークシステムからもう一つの移動端末との直接の通信リンクを確立するために制御コマンドを含む情報を受信するステップと、
これら移動端末の間で前記直接の通信リンクが確立された後に、前記ネットワークシステムに制御情報を送信する必要があるか否かを決定するステップと、
もし前記ネットワークシステムに制御情報を送信する必要があるときは、他方の端末に通信されるあるバースト内に前記ネットワークシステムに向けられた制御情報を付加するステップと、
を含む方法。
前記受信された情報は、あるバースト構造タイプを含み、このバースト構造は前記ネットワークシステムに向けられた制御情報を運ぶための少なくとも一つの制御セクションを含む請求項７記載の方法。
前記バースト構造は、ある移動端末に向けられた制御情報を運ぶための１つの制御セクションをさらに含む請求項８記載の方法。
前記受信される情報は、あるバースト構造タイプを含み、このバースト構造は、少なくとも一つの制御セクションとフラグセクションとを含み、このフラグセクションは、前記制御情報を運ぶ制御セクションが前記ネットワークシステムに向けられているか否かを示す情報を含む請求項７記載の方法。
前記バースト構造は、ある移動端末に向けられた制御情報を運ぶための一つの制御セクションをさらに含む請求項１０記載の方法。
アップリンクにおいて前記ネットワークシステムとの同期を維持するために制御コマンドを受信するステップを含む請求項７記載の方法。
無線通信ネットワークシステムであって、
ある移動端末からもう１つの移動端末とのピア・ツウ・ピア通信を確立することに対するリクエストを受信するための手段と、
これら移動端末の間にある信頼できる直接の通信リンクを設定できるか否かを決定するための手段と、
これら移動端末に直接の通信を確立するために制御コマンドを含む情報を送信するための手段であって、もしこれら移動端末との間にある信頼できる直接の通信リンクを設定できるときは前記情報をこれら移動端末に送信するための送信手段と、
これら移動端末の間で前記直接の通信が確立された後に、これら移動端末の間で通信される信号を絶えず傍受し、バーストを受信するための手段と、
これら２つの移動端末の間で通信される受信バーストを復調することで、ある受信バーストが前記ネットワークシステムに向けられた制御情報を含むか否かを決定するための手段と、
ある対応する機能を遂行するための手段であって、もし前記ネットワークシステムに向けられた制御情報がある受信バースト内に含まれるときは前記対応する機能を遂行する遂行手段と、
を含む無線通信ネットワークシステム。
これら移動端末に送信される前記情報は、あるバースト構造タイプを含み、このバースト構造は前記ネットワークシステムに向けられた制御情報を運ぶための少なくとも一つの制御セクションを含む請求項１３記載のシステム。
前記バースト構造は、ある移動端末に向けられた制御情報を運ぶための一つの制御セクションをさらに含む請求項１４記載のシステム。
これら移動端末に送信される前記情報は、あるバースト構造タイプを含み、このバースト構造は少なくとも一つの制御セクションと一つのフラグセクションとを含み、このフラグセクションは前記制御情報を運ぶ制御セクションが前記ネットワークシステムに向けられているか否かを示す情報を含む請求項１３記載のシステム。
前記バースト構造は、ある移動端末に向けられた制御情報を運ぶための一つの制御セクションをさらに含む請求項１６記載のシステム。
前記直接の通信が確立された後に、アップリンクにおいて前記ネットワークシステムとの同期を維持するために制御コマンドをこれら移動端末に送信するステップをさらに含む請求項１３記載のシステム。
移動端末であって、
ネットワークシステムからもう一つの移動端末とのある直接の通信リンクを確立するために制御コマンドを含む情報を受信するための手段と、
これら移動端末の間に前記直接の通信リンクが確立された後に、前記ネットワークシステムに制御情報を送信する必要があるか否かを決定するための手段と、
他方の移動端末に通信されるあるバースト内に前記ネットワークシステムに向けられた制御情報を付加するための手段であって、もし制御情報を前記ネットワークシステムに送信する必要があるときは前記ネットワークシステムに向けられた前記制御情報を付加する付加手段と、
を含む移動端末。
前記受信される情報は、あるバースト構造タイプを含み、このバースト構造は前記ネットワークシステムに向けられた制御情報を運ぶための少なくとも一つの制御セクションを含む請求項１９記載の端末。
前記バースト構造は、ある移動端末に向けられた制御情報を運ぶための一つの制御セクションをさらに含む請求項２０記載の端末。
前記受信される情報は、あるバースト構造タイプを含み、このバースト構造は、少なくとも一つの制御セクションと一つのフラグセクションとを含み、このフラグセクションは、前記制御情報を運ぶ制御セクションが前記ネットワークシステムに向けられているか否かを示す情報を含む請求項１９記載の端末。
前記バースト構造は、ある移動端末に向けられた制御情報を運ぶための一つの制御セクションをさらに含む請求項２２記載の端末。
アップリンクにおいて前記ネットワークシステムとの同期を維持するために制御コマンドを受信するための手段をさらに含む請求項１９記載の端末。