JP2007512755A - P2p使用可能システムにおいてシステム容量を増加する方法及び装置 - Google Patents

P2p使用可能システムにおいてシステム容量を増加する方法及び装置 Download PDF

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Abstract

ネットワークにより実行され、ネットワークシステムに対してP2P通信のシステム容量を増加する方法は、P2P通信モードにおけるアクティブP2P UEの位置及びP2P通信を確立しようと試みる2つのUEの位置を検出するステップ(S30)と、検出された位置情報によって、前記2つのUEのいずれかが前記2つのUEを除くいずれかのアクティブなUEのラジオレンジに入るかどうかを判断するステップ(S40)と、前記判断の結果によって、前記2つのUEがP2P通信を実行することができるように前記2つのUEに対して関連した無線リソースを割り当てるステップとを有する。

Description

本発明は、広くは、TDD−CDMA通信システムにおける通信方法及び装置に関し、特に、P2P使用可能通信システムにおいてシステム容量を増加する方法及び装置に関する。
従来のセルラー方式移動通信システムにおいて、UE(ユーザ機器)は、2つのUE間の距離に関わらず基地局の中継を介してのみ他のUEと通信しなければならない。図1は、この従来の通信モードを図示しており、UE1及びUE2は、基地局トランシーバ(即ちノードB)及びRNCからなるUTRANを介して情報を交換し、この通信モードはUP−UTRAN−DOWNモードとも呼ばれる。しかしながら、同じセル内の2つのUE間の距離が非常に近い場合、前記2つのUEが基地局の中継を介するのではなく直接的に通信することは、より合理的であることができる。この方法は、いわゆるピア・ツー・ピア通信、略してP2Pである。
図2は、P2P通信モードを図示する。図2に示されるように、破線は信号リンクを表し、実線はデータリンクを表し、矢印は情報フローの方向を表す。信号リンクのみがUTRANとUEとの間に存在し、データリンクのみが2つの通信しているUE間に存在する。基本的な通信を維持するリソースのみが必要とされると仮定する。データリンクが(固定周波数、タイムスロット及び拡散符号を持つ)無線リソースの1つのユニットとして見なされる場合、P2P通信モードは、基本的な通信を維持するために無線リソースの2つのユニットのみを必要とすることが容易に引き出されることができる。管理に対する追加の信号コストが無視される場合、P2P通信は、従来の通信モードより約50%の無線リソースを節約することができる。その一方で、UTRANは、P2P通信、特に無線リソースの使い方に対する制御を依然として保持し、したがってネットワークオペレータは、P2P通信において使用される無線リソースに対して容易に課金することができる。
時分割複信(TDD)エアインターフェースが、異なるアップリンク及びダウンリンクトラフィック要件に対してより順応性のある適合を提供する通信規格であると一般に受け入れられている。TDD通信方式に基づく既存の3Gシステムの中で、TD−SCDMA(時分割−同期符号分割多重アクセス)システムは、同じ搬送周波数がアップリンク通信及びダウンリンク通信の両方に適用され、これが移動端末のRF(無線周波数)モジュールを単純化することができるので、P2P通信及び従来の通信モードの組み合わせに対して最も適したシステムである。
出願番号03119892.9の、2003年3月7日にKONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V.により出願された“A Method and Apparatus for Establishing P2P Communication in Wireless Communication Networks”と題された特許出願に記載された無線通信ネットワークにおいてP2P通信を確立する方法及び装置は、TD−SCDMAシステムを含む如何なるTDD−CDMA通信システムに対しても適しており、参照によりここに組み込まれる。
出願番号03119895.3の、2003年3月7日にKONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V.により出願された“A Method and Apparatus for Radio Link Establishment and Maintenance with P2P Communication in Wireless Communication Networks”と題された特許出願に記載された無線通信ネットワークにおいてP2P通信を持つ無線リンクの確立及び維持に対する方法及び装置は、TD−SCDMAシステムを含む如何なる無線通信システムに対しても適しており、参照によりここに組み込まれる。
既存のTD−SCDMAシステムと同じランダムアクセスプロシージャによりUTRANとのアップリンク同期を確立した後に、UEは、出願番号03119892.9の特許出願文書に記載された方法及び装置を使用して、他のUEとのP2P直接リンクを確立することができ、即ち2つのP2P UEに対して対応する専用リソースを割り当てる。この場合、前記2つのUE間の直接リンクは、出願番号03119895.3の特許出願文書に記載された方法及び装置により確立され、維持されることができ、この結果、前記2つのUEが、夫々割り当てられたタイムスロットにおいてP2P信号を受信及び送信することができ、したがって2つのUE間のP2P通信が達成されることができる。
しかしながら、P2P通信の導入は、TD−SCDMA通信システムにおける従来のUP−UTRAN−DOWN通信モードを変化させる。従来のリンクがP2Pリンクと同じタイムスロットを共有する場合、従来のアップリンク及び/又はダウンリンク通信は、P2Pリンクにおける通信との干渉を不可避的に生じ、これは、P2P使用可能TDD−CDMA通信システムの性能を深刻に劣化する可能性が高い。
図3は、TD−SCDMA通信システムにP2Pを導入することにより引き起こされる様々な起こり得る干渉を示す。UE AからUE Bに送信された信号S2は、UE Cから基地局Bに送信された信号S1と同じアップリンクタイムスロットを共有し、したがってUE Bは、UE Cのラジオレンジに入る場合に前記アップリンクタイムスロットにおいて信号を受信する場合にUE AからのP2P信号及びUE Cからの無線信号を受信することができ、同時に、UE Cにより送信された信号S1は、UE Bに対する干渉信号I1になり、UE Aにより送信された信号S2は、前記基地局に対する干渉信号I2になる。同様に、UE CがUE BのP2Pラジオレンジ内に入る場合、UE BからUE Aに送信された信号S4が基地局BからUE Cに送信された信号S3と同じダウンリンクタイムスロットを共有する場合、信号S4はUE Cに対する干渉信号I4になり、信号S3はUE Aに対する干渉信号I3になる。更に、無線干渉が、同じタイムスロットを共有することによりP2P通信対UE A及びUE Bと、P2P通信対UE D及びUE Eとの間に生じる場合、干渉信号I5及びI6が存在する。
上記干渉信号I2に関して、詳細な説明は、出願番号03119894.5の、2003年3月7日にKONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V.により出願された“A Method and Apparatus for Maintaining Uplink Synchronization with P2P Communication in Wireless Communication Networks”と題された特許出願、及び出願番号03123738.Xの、2003年5月19日にKONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V.により出願された“A Method and Apparatus for Maintaining Uplink Synchronization with P2P Communication in Wireless Communication Networks”と題された他の特許出願において提案されたように、干渉信号I2を軽減する2つの方法及び装置に対して夫々与えられ、参照によりここに組み込まれる。
出願番号03110415.0の、2003年4月11日にKONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V.により出願された“A Method and Apparatus for Supporting P2P Communication in TDD CDMA Communication Systems”と題された他の特許出願に記載された干渉信号I3を相殺する方法及び装置が提案され、参照によりここに組み込まれる。
上記干渉信号I1、I4、I5及びI6に関して、出願番号03123740.1の、2003年5月19日にKONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V.により出願された“A Method and Apparatus for Supporting P2P Communication in TDD CDMA Communication Systems”と題された特許出願、及びアーカイブシリアル番号CN030051及び出願番号200310115658.9の、2003年11月10日にKONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V.により出願された“A Method and Apparatus for Mitigating P2P Interferences in P2P-enabled Communication Systems”と題された他の特許出願に記載されるように、干渉信号I1、I4、I5及びI6を軽減する2つの方法及び装置が提案され、参照によりここに組み込まれる。
上記干渉信号I1、I4、I5及びI6は、2つのタイプ、即ちI1及びI4のような従来のUEとP2P UEとの間で引き起こされる干渉、及びI5及びI6のようなP2P UEの2つの対の間で引き起こされる干渉に分類されることができる。
CDMAシステムにおいて、システム性能を向上することができる拡散技術が周知である。しかしながらセルに対して、拡散技術に使用されるべき直交チャネル符号の数は限られており、したがってシステム容量は、利用可能な直交チャネル符号に非常に関連付けられる。
本発明の目的は、システム容量を増加することができ、P2P通信UEの対の間の干渉を回避することができる、P2P使用可能通信システムにおいてシステム容量を増加する方法及び装置を提供することである。
ネットワークシステムにより実行され、P2P通信システム容量を増加する方法が本発明において提案され、前記方法は、(a)アクティブP2P通信UEの位置及びP2P通信を確立しようと試みている2つのUEの位置を検出するステップと、(b)検出された位置情報によって前記2つのUEのいずれかがいずれかのアクティブなUEのラジオレンジに入るかどうかを判断するステップと、(c)前記判断の結果によって、前記2つのUEに対してP2P通信を使用可能にするために前記2つのUEに対して対応する無線リソースを割り当てるステップとを有する。
本発明の好適な実施例の詳細な説明のために、ここで添付図面が参照される。
本発明の詳細な説明
上述のように、図3における干渉信号I1、I4、I5及びI6は、サポートされるP2P無線伝送レンジが限られているので、全てUEの位置及び距離に関連しており、特に2つのP2Pリンク対の間のI5及びI6が関連している。2つのP2Pリンク対の間の距離が十分に離れている場合、干渉信号I5及びI6は、同じ無線リソースを使用する場合でさえも、ほとんど無視されることができる。近接したP2Pリンク対により形成された無線伝送範囲を擬似セルと見なす場合、これは、ピコセル又はセル分割概念と同様である。
本発明において、P2Pリンク対により形成されたラジオレンジは、限られた無線伝送レンジ及び伝送パワーを持つP2P通信の特徴を完全に利用する擬似セルと見なされる。各擬似セル間の距離が特定のレンジを超過する限り、同じチャネル符号が、擬似セル内のP2Pリンク対及び他の擬似セル内のP2Pリンク対に割り当てられることができ、上記干渉信号I5及びI6を引き起こすことなく通信システムに対する容量を増加する。
図4に示されるように、3つのP2Pリンク対UE1及びUE2、UE3及びUE4、並びにUE5及びUE6が3つの擬似セルを形成し、前記3つの擬似セルの間の距離は十分に離れており、したがって1つの擬似セル内の2つのUE間のP2P通信は、他の2つの擬似セル内の継続中のP2P通信により干渉されない。したがって、同じチャネル符号が前記3つの擬似セル内のP2Pリンクに対して割り当てられることができ、2つの節約されたチャネル符号は他のUEに割り当てられることができ、システム容量を増加する。
TD−SCDMAシステムは、図5と合わせて、本発明においてチャネル符号を再使用することによりシステム容量を増加する方法を説明するために例示される。
第一に、UE1及びUE2は、電源オンの後に従来の通信モードにおけるセル検索プロシージャによりキャンプ(camp)するのに適したセルを検索する(ステップS10)。次いで、UE1及びUE2は、出願番号03119895.3の上記出願に開示された方法及び装置を使用することによりUE1とUE2との間にP2Pリンクを確立しようと試みる(ステップS20)。
この後に、UTRANが、前記セル内の全てのアクティブP2P UEの位置を検出し、各アクティブなUEとUE1及び/又はUE2との間の位置関係についてレコードフラグを初期化する(ステップS30)。ここで、前記UTRANは、アップリンクを介して又はGPSを通して各アクティブなUE並びにUE1及びUE2により送られたレポートメッセージによって位置情報を得ることができる。
検出された前記位置情報によって、前記UTRANは、UE1及び/又はUE2がアクティブP2P UEのラジオレンジに入るかどうかを判断する(ステップS40)。
前記UTRANがどのようにして前記判断の結果によって無線リソースを割り当てるのかに対して、UE1を例にとることにより以下に記載される。
前記判断の結果は、UE1がアクティブなUEのラジオレンジに入ることを示す場合、前記アクティブなUEとUE1との間の位置関係についてのレコードフラグは、UE1及び前記アクティブなUEが同じタイムスロットに割り当てられ、UE1及び前記アクティブなUEがP2P通信を使用可能にするために異なるチャネル符号を使用すべきであることを表す特定の値、例えば1(ステップS50)としてセットされる。
前記判断の結果は、UE1がアクティブなUEのラジオレンジを越えた位置にあることを示す場合、前記アクティブなUEとUE1との間の位置関係についてのレコードフラグは、UE1及び前記アクティブなUEが同じタイムスロットに割り当てられ、UE1及び前記アクティブなUEが同じチャネル符号を使用してP2P通信を可能にすることができることを表す特定の値、例えば0(ステップS60)としてセットされる。
上記検出、判断、前記アクティブなUEに対してレコードフラグをセットするステップを実行した後に、前記UTRANは、UE1及び/又はUE2が他のアクティブなUEのラジオレンジに入るかどうかを検出する(ステップS70)。
前記セル内の全てのアクティブP2P UEに対してS40からS60までの上記ステップを実行した後に、前記UTRANは、UE1及びUE2と各アクティブなUEとの間の位置関係についての前記レコードフラグによってUE1及びUE2に対して関連した無線リソースを割り当てる(ステップS80)。即ち、アクティブなUE及びUE1又はUE2に対する前記レコードフラグが1であり、UE1及びUE2に対して割り当てられるべきタイムスロットが事前無線リソース割り当て方式により前記アクティブなUEと同じである場合、UE1及びUE2に対して割り当てられるべきチャネル符号は、前記アクティブなUEに対するものとは異なるべきであり、前記アクティブなUE並びにUE1及びUE2に対する前記レコードフラグが両方とも0である場合、同じチャネル符号がUE1及びUE2並びに前記アクティブなUEに対して割り当てられることができる。前記UTRANにより割り当てられた無線リソースは、前記チャネル符号についての情報を含むだけでなく、現在のセルのコードグループにより使用されるスクランブル符号及びタイムスロットについての情報をも含む。
この場合、UE1及びUE2は、前記UTRANにより割り当てられた無線リソースを使用するP2Pリンクを介して通信する。P2P通信の間に、前記P2Pリンクは、前記P2Pリンクに割り当てられた無線リソースが変化する、例えば前記P2Pリンクに対して割り当てられたタイムスロットが変化する場合を除き、前記割り当てられたチャネル符号を常に使用する。UE1及びUE2がP2P通信を終了する場合、UE1及びUE2はP2Pリンクを解放する(ステップS90)。UE1及びUE2が前記P2Pリンクを解放した後に、前記UTRANは、前記P2Pリンクにより使用されていた無線リソースを回収し、無線リソースレコードを更新する(ステップS100)。
P2P使用可能TD−SCDMAシステムにおいてシステム容量を増加する上記方法は、コンピュータソフトウェア、若しくはハードウェア、又はソフトウェア及びハードウェアの組み合わせで実施されることができる。
図6は、P2P使用可能TD−SCDMAシステムにおいてシステム容量を増加する本発明の一実施例におけるネットワークシステムを図示するブロック図であり、従来のネットワークシステムと同じ構成要素は与えられていない。
図6が示すように、ネットワークシステム100は、アクティブP2P UEの位置及びP2P通信を確立しようと試みる2つのUEの位置を検出し、アップリンクを介して又はGPSにより前記アクティブP2P UE並びにUE1及びUE2により送信されたレポートメッセージから位置情報を得ることができる検出ユニット101と、前記検出された位置情報によって、UE1及び/又はUE2がアクティブなUEのラジオレンジに入るかどうかを判断する判断ユニット102と、UE1及び/又はUE2がいずれかのアクティブP2P UEのラジオレンジに入る場合に、前記アクティブP2P UEのレコードフラグを所定の値、例えば1にセットするマーキングユニット104と、UE1及びUE2がP2P通信を実行することができるように、前記アクティブP2P UEのレコードフラグによりUE1及びUE2に対して関連した無線リソースを割り当てる割り当てユニット103とを含む。即ち、UE1及び/又はUE2がアクティブP2P UEのラジオレンジに入り、UE1又はUE2及び前記アクティブP2P UEが同じタイムスロットに割り当てられる場合に、UE1及びUE2は、前記アクティブP2P UEとは異なるチャネル符号を割り当てられる。
上述のように、本発明におけるチャネル符号再使用は、主に、CDMA通信システム容量を増加するためにセル分割概念(ミニセル)を利用する。本発明による通信方法及び装置は、同じセル内であってもセル分割によりチャネル符号の再使用を実施することができる。符号リソースを割り当てる場合、前記UTRANは、同じチャネル符号を再使用する異なる擬似セル間の干渉を最小化するために、セル全体の全てのアクティブなUEを考慮に入れるべきである。
本発明の有益な結果
上述のように、本発明において規定されるP2P使用可能通信システムにおいてシステム容量を増加する方法及び装置に関して、同じチャネル符号が、異なる近接したP2Pリンク対がキャンプする擬似セルにおいてP2P通信を確立しようと試みるUEの異なる対に対して割り当てられることができる。したがって、本発明における方法及び装置は、通信システム容量を増加することができ、異なるP2Pリンク対は互いに対する干渉を生じない。
本発明において開示されるP2P使用可能通信システムにおいてシステム容量を増加する方法及び装置が、ここでTD−SCDMAシステムに限定されず、CDMAシステムにおける臨時通信及びマルチホップ通信に対して使用されるように適用されることもできると、当業者により理解されるべきである。
本発明において開示されるP2P使用可能通信システムにおいてシステム容量を増加する方法及び装置が、添付の請求項により規定される本発明の精神及び範囲から外れることなく大幅に修正されることができると、当業者により理解されるべきでもある。
従来の通信モードにおいて基地局の中継を介して通信する2つのUEを図示する概略図である。 P2P通信モードにおいて通信する2つのUEを図示する概略図である。 TD−SCDMAシステムにP2P通信モードを導入することにより引き起こされる様々な干渉信号を図示する概略図である。 共通のサービスしているセル内の幾つかの擬似セルに分類されるUEの幾つかの対を図示する概略図である。 本発明におけるチャネル符号を再使用することによりシステム容量を増加する方法がどのようにUE1、UE2及びUTRANにより実行されるかを図示する概略図である。 P2P使用可能TD−SCDMAシステムにおいてシステム容量を増加する本発明の一実施例を図示するブロック図である。

Claims (13)

  1. ネットワークシステムにより実行され、P2P通信システム容量を増加する方法において、
    (a)P2P通信モードにおいてアクティブP2P UEの位置及びP2P通信を確立しようと試みる2つのUEの位置を検出するステップと、
    (b)検出された位置情報によって、前記2つのUEのいずれかが前記2つのUEを除くいずれかのアクティブなUEのラジオレンジに入るかどうかを判断するステップと、
    (c)前記判断の結果によって、前記2つのUEがP2P通信を実行することができるように前記2つのUEに対して対応する無線リソースを割り当てるステップと、
    を有する方法。
  2. 前記無線リソースが、タイムスロット及びチャネル符号についての情報を少なくとも含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記ステップ(c)が、
    (c1)判断されたUEが前記ラジオレンジに入る場合に前記判断されたUEに対して前記アクティブP2P UEのチャネル符号とは異なるチャネル符号を割り当てるステップ、
    を含む、請求項1に記載の方法。
  4. (d)前記判断されたUE及び前記アクティブP2P UEが同じタイムスロットに割り当てられているかどうかを決定するステップと、
    (e)前記判断されたUE及び前記アクティブP2P UEが同じタイムスロットに割り当てられ、前記判断されたUEが前記ラジオレンジに入る場合に、前記判断されたUEに対して前記アクティブP2P UEのチャネル符号とは異なるチャネル符号を割り当てるステップと、
    を更に有する、請求項3に記載の方法。
  5. 前記ステップ(c1)が、
    前記判断されたUEが前記ラジオレンジに入る場合に、前記判断されたUEと前記アクティブP2P UEとの間の位置関係についてのレコードフラグを所定の値としてセットするステップと、
    前記アクティブP2P UEの前記レコードフラグによって、前記判断されたUEに対して前記アクティブP2P UEのチャネル符号とは異なるチャネル符号を割り当てるステップと、
    を含む、請求項3に記載の方法。
  6. 前記位置情報が、前記ステップ(a)において前記2つのUE及び前記アクティブP2P UEのレポートメッセージから又はGPSを介して得られる、請求項1に記載の方法。
  7. 前記判断されたUEが前記ラジオレンジに入らない場合に、前記判断されたUEに対して前記アクティブP2P UEと同じチャネル符号を割り当てるステップ、
    を更に有する、請求項5に記載の方法。
  8. 前記2つのUE間のP2P通信が終了する場合に前記P2P通信により使用されていた無線リソースを回収するステップ、
    を更に有する、請求項7に記載の方法。
  9. P2P通信モードにおいてアクティブP2P UEの位置及びP2P通信を確立しようと試みる2つのUEの位置を検出する検出ユニットと、
    検出された位置情報によって、前記2つのUEのいずれかが前記2つのUEを除くいずれかのアクティブなUEのラジオレンジに入るかどうかを判断する判断ユニットと、
    前記判断の結果によって、前記2つのUEがP2P通信を実行することができるように前記2つのUEに対して対応する無線リソースを割り当てる割り当てユニットと、
    を有するネットワークシステム。
  10. 前記無線リソースが、タイムスロット及びチャネル符号についての情報を少なくとも含む、請求項9に記載のネットワークシステム。
  11. 前記割り当てユニットは、前記判断されたUEが前記ラジオレンジに入る場合に前記判断されたUEに対して前記アクティブP2P UEのチャネル符号とは異なるチャネル符号を割り当てる、請求項9に記載のネットワークシステム。
  12. 前記判断ユニットが、前記判断されたUE及び前記アクティブP2P UEが同じタイムスロットに割り当てられ且つ前記判断されたUEが前記ラジオレンジに入ると決定する場合に、前記割り当てユニットが、前記判断されたUEに対して前記アクティブP2P UEのチャネル符号と異なるチャネル符号を割り当てる、請求項11に記載のネットワークシステム。
  13. 前記判断されたUEが前記ラジオレンジに入る場合に、前記判断されたUEと前記アクティブP2P UEとの間の位置関係についてのレコードフラグを所定の値にセットするマーキングユニット、
    を更に有し、
    前記割り当てユニットが、前記アクティブP2P UEの前記レコードフラグによって前記判断されたUEに対して前記アクティブP2P UEとは異なるチャネル符号を割り当てる、
    請求項11に記載のネットワークシステム。
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