JP2012010310A - 基地局、無線通信方法、ユーザ端末、および無線通信システム - Google Patents

基地局、無線通信方法、ユーザ端末、および無線通信システム Download PDF

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Abstract

【課題】基地局、無線通信方法、ユーザ端末、および無線通信システムを提供する。
【解決手段】基地局であって、アップリンク用サブフレームとダウンリンク用サブフレームが時分割で構成されるフレームフォーマットに従ってユーザ端末と通信する通信部と、ダウンリンク用サブフレームとアップリンク用サブフレームの境界を移動させるスケジューラと、を備え、前記通信部は、前記スケジューラによる移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームを利用して他の基地局と無線通信する、基地局。
【選択図】図6

Description

本発明は、基地局、無線通信方法、ユーザ端末、および無線通信システムに関する。
現在、3GPP(Third Generation Partnership Project)において4Gの無線通信システムの規格化が進められている。4Gによれば、リレーやキャリアアグリゲーションなどの技術を用いることにより、最大通信速度の向上やセルエッジでの品質向上を実現することができる。また、HeNB(HeNodeB、Home eNodeB、フェムトセル基地局、携帯電話用小型基地局などとも称されるが、以下ではHeNodeBと称する。)やRHH(リモートラジオヘッド)など、eNodeB(マクロセル基地局)以外の基地局の導入によりカバレッジを向上させることも検討されている。
上記の各eNodeBにはX2インタフェースが備えられ、各eNodeBは、X2インタフェースを介して他のeNodeBと直接的に通信することができる。したがって、各eNodeBは、例えばセル間の干渉制御(ICIC:Inter Cell Interference Coodination)のための情報を他のeNodeBとX2インタフェースを介して交換することができる。
また、上記のHeNodeBは、家庭の中に設置される小型基地局である。このHeNodeBの設置により、ユーザ端末は家の中でeNodeBの電波が弱い場所でもHeNodeBと通信することが可能となる。また、HeNodeBの設置により、eNodeBの負荷を抑制する効果が見込めるので、HeNodeBは4Gにおいて重要なノードとして位置づけられている。
なお、4GではFDD(Frequency Division Duplex)モードとTDD(Time Division Duplex)モードが用意されている。TDDモードは、1フレームを構成する10個のサブフレームの各々をアップリンク用またはダウンリンク用に設定する方法である。このTDDモードについては、例えば特許文献1に記載されている。
特開2000−13870号公報
しかし、上記のHeNodeBには、X2インタフェースが設けられていない。これは、HeNodeBが家庭のインターネット回線に接続されるので、X2インタフェースで必要な遅延などの品質を満たすことが困難だからである。このため、HeNodeBは、他のHeNodeBと直接通信することができないという問題があった。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、HeNodeBなどの基地局間の無線通信を実現することが可能な、新規かつ改良された基地局、無線通信方法、ユーザ端末、および無線通信システムを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基地局であって、アップリンク用サブフレームとダウンリンク用サブフレームが時分割で構成されるフレームフォーマットに従ってユーザ端末と通信する通信部と、ダウンリンク用サブフレームとアップリンク用サブフレームの境界を移動させるスケジューラと、を備え、前記通信部は、前記スケジューラによる移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームを利用して他の基地局と無線通信する、基地局が提供される。
前記スケジューラは、アップリンク用サブフレームからダウンリンク用サブフレームの境界を移動させてもよい。
前記スケジューラは、アップリンク用サブフレームからダウンリンク用サブフレームの境界を時間軸上の前方向に移動させ、前記通信部は、前記スケジューラによる移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームを利用して他の基地局に情報を無線送信してもよい。
前記スケジューラは、前記他の基地局から無線送信された情報を受信するためのリソースを、前記フレームフォーマットにおいてダウンリンク用サブフレームを直後に有するアップリンク用サブフレーム内に配置してもよい。
前記スケジューラは、アップリンク用サブフレームからダウンリンク用サブフレームの境界を時間軸上の後方向に移動させ、前記通信部は、前記スケジューラによる移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームを利用して、他の基地局から無線送信された情報を受信してもよい。
前記通信部と前記他の基地局の間で送受信される前記情報は基地局間干渉制御に用いられる情報であってもよい。
前記スケジューラは、ダウンリンク用サブフレームからアップリンク用サブフレームの境界を移動させてもよい。
前記通信部は、前記スケジューラによる移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームがMBSFNサブフレームであることを示す情報を送信してもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、アップリンク用サブフレームとダウンリンク用サブフレームが時分割で構成されるフレームフォーマットに従ってユーザ端末と通信するステップと、ダウンリンク用サブフレームとアップリンク用サブフレームの境界を移動させるステップと、移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームを利用して他の基地局と無線通信するステップと、を含む無線通信方法が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ユーザ端末であって、アップリンク用サブフレームとダウンリンク用サブフレームが時分割で構成されるフレームフォーマットに従って基地局と通信する通信部を備え、前記通信部は、ダウンリンク用サブフレームとアップリンク用サブフレームの移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームを利用して他のユーザ端末と無線通信する、ユーザ端末が提供される。
前記通信部は、ダウンリンク用サブフレームとアップリンク用サブフレームの境界の移動要求を前記基地局に送信してもよい。
前記移動前の境界は、前記フレームフォーマットにおけるアップリンク用サブフレームからダウンリンク用サブフレームの境界であって、前記移動後の境界は、前記移動前の境界の時間軸上の後方向に位置してもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、アップリンク用サブフレームとダウンリンク用サブフレームが時分割で構成されるフレームフォーマットに従って基地局と通信するステップと、ダウンリンク用サブフレームとアップリンク用サブフレームの境界を移動させるステップと、移動前の境界と移動後の境界の間のサブフレームを利用して他のユーザ端末と無線通信するステップと、を含む無線通信方法が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第1の基地局と、アップリンク用サブフレームとダウンリンク用サブフレームが時分割で構成されるフレームフォーマットに従ってユーザ端末と通信する通信部、および、ダウンリンク用サブフレームとアップリンク用サブフレームの境界を移動させるスケジューラ、を有し、前記通信部は、前記スケジューラによる移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームを利用して前記第1の基地局と無線通信する第2の基地局と、を備える無線通信システムが提供される。
以上説明したように本発明によれば、HeNodeBなどの基地局間の無線通信を実現することができる。
4Gによる無線通信システムの構成例を示した説明図である。 4Gのフレームフォーマットを示した説明図である。 TDDフレームの構成例を示した説明図である。 本発明の第1の実施形態によるHeNodeBの構成を示した機能ブロック図である。 3台のHeNodeBが通常の運用状態である場合のTDDフレームを示した説明図である。 変更後のTDDフレームを示した説明図である。 HeNodeBのサブフレームの詳細な構成を示した説明図である。 X2データを送信するリソースブロックを示した説明図である。 HeNodeBのフレーム構成の変形例を示した説明図である。 X2データを送信するリソースブロックを示した説明図である。 HeNodeBのフレーム構成の変形例を示した説明図である。 本発明の第1の実施形態によるHeNodeBの動作を示したフローチャートである。 TDDフレームの構成の変形例を示した説明図である。 本発明の第2の実施形態によるユーザ端末の構成を示した説明図である。 第2の実施形態によるTDDフレームの構成例を示した説明図である。 本発明の第2の実施形態によるユーザ端末の動作を示したフローチャートである。 サブフレームの構成を示した説明図である。 第3の実施形態を示す説明図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成を、必要に応じてHeNodeB30A、30Bおよび30Cのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。例えば、HeNodeB30A、30Bおよび30Cを特に区別する必要が無い場合には、単にHeNodeB30と称する。
また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための形態」を説明する。
1.4Gの概略
1−1.4Gのシステム構成
1−2.4Gにおけるフレームフォーマット
1−3.X2インタフェース
2.本発明の実施形態に至る経緯
3.第1の実施形態
3−1.HeNodeBの構成
3−2.HeNodeBの動作
3−3.第1の実施形態の補足
4.第2の実施形態
4−1.ユーザ端末の構成
4−2.ユーザ端末の動作
5.第3の実施形態
6.まとめ
<1.4Gの概略>
現在、3GPPにおいて4Gの無線通信システムの規格化が進められている。本発明の実施形態は、一例としてこの4Gの無線通信システムに適用することができるので、まず、4Gの無線通信システムの概略を説明する。
[1−1.4Gのシステム構成]
図1は、4Gによる無線通信システム1の構成例を示した説明図である。図1に示したように、無線通信システム1は、eNodeB10A〜10C、MME(Mobility Management Entity)12、S−GW(Serving Gateway)14、ユーザ端末(UE:User Equipment)20Aおよび20B、HeNodeB30A〜30C、およびHeNodeB−GW34を有する。
eNodeB10は、ユーザ端末20と通信する無線基地局である。例えば、eNodeB10Aはユーザ端末20Aを収容し、ユーザ端末20Aとの通信をスケジューリングし、スケジューリングに基づいてユーザ端末20Aと無線通信を行う。また、各eNodeB10は、X2インタフェースを備えており、X2インタフェースを介して情報交換を行うことができる。X2インタフェースを介して交換される情報については、「1−3.X2インタフェース」において詳細に説明する。
MME12は、データ通信用のセッションの設定、開放やハンドオーバーの制御を行う装置である。このMME12は、eNodeB10、およびHeNodeB−GW34とS1インタフェースを介して直接接続される。
S−GW14は、ユーザデータのルーティング、転送などを行う装置である。このS−GWは、eNodeB10、およびHeNodeB−GW34とS1インタフェースを介して直接接続される。
ユーザ端末20は、主にユーザによって利用される端末であって、eNodeB10やHeNodeB30などの基地局と通信する。一例として、ユーザ端末20は携帯電話に該当するが、ユーザ端末20は携帯電話に限定されない。例えば、ユーザ端末20は、PC(Personal Computer)、家庭用映像処理装置(DVDレコーダ、ビデオデッキなど)、PDA(Personal Digital Assistants)、家庭用ゲーム機器、家電機器などの情報処理装置であってもよい。また、ユーザ端末20は、PHS(Personal Handyphone System)、携帯用音楽再生装置、携帯用映像処理装置、携帯用ゲーム機器などの情報処理装置であってもよい。
HeNodeB30は、家庭の中に設置される小型基地局である。このHeNodeB30の設置により、ユーザ端末は家の中でeNodeB10の電波が弱い場所でもHeNodeB30と通信することが可能となる。また、HeNodeB30は、S−GW14またはHeNodeB―GW34とS1インタフェースを介して接続される。
HeNodeB―GW34は、HeNodeB30とS1インタフェースを介して接続されており、HeNodeB30による通信データのルーティング、転送などを行う装置である。
なお、図1においては、基地局の一例としてeNodeB10、およびHeNodeB30を示しているが、4Gにおいては他の基地局も提案されている。例えば、ユーザ端末20およびeNodeB10間の通信を中継するリレーノードやRHH(リモートラジオヘッド)などの基地局の導入も提案されている。本発明の実施形態は、これらの基地局のいずれにも適用可能である。より詳細には、以下ではHeNodeB30間の通信、およびユーザ端末20間の通信に関する実施形態を説明するが、これら実施形態は、eNodeB10間の通信や、eNodeB10およびHeNodeB30間の通信にも適用可能である。
[1−2.4Gにおけるフレームフォーマット]
4Gにおいては、FDD(Frequency Division Duplex)モードとTDD(Time Division Duplex)モードが用意されている。以下では、本発明の実施形態と関連性の高いTDDモードによるフレームフォーマットについて説明する。
図2は、4Gのフレームフォーマットを示した説明図である。図2に示したように、10msの無線フレームは、10個の1msのサブフレーム#0〜#9から構成されている。また、1msの各サブフレームは、2つの0.5msスロットで構成されている。さらに、各0.5msスロットは、7Ofdmシンボルで構成されている。
TDDは、図2に示した10個のサブフレームの各々をアップリンク(ユーザ端末から基地局)用またはダウンリンク(基地局からユーザ端末)用として使い分ける方法である。ただし、サブフレーム#0と#5には、図2において斜線で示した位置にフレーム同期用が入っているので、サブフレーム#0と#5は、固定的にダウンリンク用のサブフレームとして利用される。サブフレーム#0と#5以外のサブフレームは、アップリンクまたはダウンリンクとして使用できる。
なお、隣接する基地局では、このTDDのアップリンクとダウンリンクが同じアロケーションになっていることが基本であると考える。隣接する基地局の同じサブフレームがアップリンク用とダウンリンク用とで異なることは、干渉抑制の面から望ましくないからである。ただし、各基地局のアップリンクとダウンリンクのアロケーションが完全に一致することを規格として求められているわけではない。
図3は、TDDフレームの構成例を示した説明図である。図3に示した例では、サブフレーム#0、#5〜#9がダウンリンク用として設定され、サブフレーム#2〜#4がアップリンク用として設定されている。また、図3に示したように、ダウンリンク用のサブフレームとアップリンク用のサブフレームの間には、スペシャルサブフレームが挿入される(サブフレーム#1)。
このスペシャルサブフレームは、アップリンクとダウンリンクの間のRFのスイッチ時間、および基地局とユーザ端末20との距離に応じた信号伝達の遅延時間のためのガードタイムであり、ダウンリンクからアップリンクへの切り替えの場所に集中して設けられる。
具体的には、スペシャルサブフレームは、DwPTS(Downlink Pilot Timeslot)、Guard Period、およびUpPTS(Uplink Pilot Timeslot)から構成される。DwPTSは、基地局から送信されるダウンリンクデータを受信するユーザ端末のなかで、受信完了が遅延により最も大きいユーザ端末20に応じて設定される。
また、UpPTSは、基地局にアップリンクデータを送信するユーザ端末のなかで、アップリンクデータの送信から基地局による受信までの時間が最も長いユーザ端末に応じて設定される。
すなわち、アップリンクデータの送信から基地局による受信までの時間が最も長いユーザ端末は、サブフレーム#2の開始タイミングよりUpPTS時間だけ早めにアップリンクデータの送信を開始する。また、各ユーザ端末20は、DwPTS時間内にサブフレーム#0において基地局から送信されたダウンリンクデータの受信を完了する。したがって、ダウンリンクからアップリンクに切り替わる場合には、比較的大きなガードタイムを設けるためにスペシャルサブフレームが必要になるが、アップリンクからダウンリンクに切り替わる場合には比較的大きなガードタイムは必要ないのでスペシャルサブフレームは必要とならない。なお、4Gにおいてはアップリンクからダウンリンクに切り替わる場合にもガードタイム自体は必要となるが、小さいガードタイムであるため、本願のフレーム構成例では図示を省略している。
このように、4GのTDDフレームでは、ユーザ端末20の視点からすると、ダウンリンク用のサブフレームからアップリンク用のサブフレームへの切り替え時にのみスペシャルサブフレームが挿入される。
[1−3.X2インタフェース]
上記で図1を参照して説明したeNodeB間のX2インタフェースの用途として、以下の例が挙げられる。
(1)ICIC、すなわち、eNodeB間の干渉抑制のための制御
eNodeBは、セルの込み具合を示すOI(Over load Indicator)、他セルからの被干渉レベルを示すHigh Interference Indicator、相手基地局の送信パワーを示すRelative Narrowband Tx Powerなどの情報をX2インタフェースを介して通信することにより、ICICを行う。
なお、High Interference IndicatorはeNodeB10における測定により得られ、Relative Narrowband Tx Powerはユーザ端末20におけるRSRP/RSSIの測定などにより得られる。
(2)シームレスなハンドオーバー
ハンドオーバー元のサービングeNodeB10は、ハンドオーバー先のターゲットeNodeB10にデータおよび制御情報をX2インタフェースを介して転送することにより、シームレスなハンドオーバーを実現する。
(3)CoMP(Coordinated Multipoint Transmission)
隣接のeNodeB10間で、X2インタフェースを介して送受信データやスケジューリング情報を通信することにより、CoMPを行う。なお、ダウンリンクのCoMPを行う場合には、隣接のeNodeB10間で送信データをビットデータとして共有する。また、ダウンリンクのCoMPを行う場合には、隣接のeNodeB10間で送信用重みを共有する場合もある。一方、アップリンクのCoMPを行う場合には、隣接のeNodeB10間で受信データをソフトビットで共有する場合やデコードされたビットデータで共有する方法等が考えられる。
<2.本発明の実施形態に至る経緯>
上記の「1−3.X2インタフェース」において説明した目的のために、X2インタフェースは、低遅延で大容量のデータを送信できることが重要である。一方、HeNodeB30には、X2インタフェースが設けられていない。これは、HeNodeB30が家庭のインターネット回線に接続されるので、X2インタフェースで必要な遅延などの品質を満たすことが困難だからである。
このため、HeNodeB30は、隣接するHeNodeB30と直接通信することができないので、上記のICICやCoMPを実現することが困難であるという問題があった。また、ユーザ端末20も、4Gによるフレームフォーマットを利用して他のユーザ端末20とP2P通信を行うことができなかった。
そこで、上記実情を一着眼点にして本発明の実施形態を創作するに至った。本発明の第1の実施形態によれば、HeNodeB30などの基地局同士が無線で直接通信することが可能である。また、本発明の第2の実施形態によれば、ユーザ端末20同士が無線で直接通信することが可能である。以下、このような本発明の第1の実施形態および第2の実施形態について詳細に説明する。
<3.第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態は、HeNodeB30などの基地局同士が所定のリソースを利用してX2データ(「1−3.X2インタフェース」において説明した各用途のための情報)を無線で交換するものである。なお、以下では基地局の一例としてHeNodeB30に重きをおいて説明するが、本発明の第1の実施形態は、リレーノード、eNodeB30およびRRHなどの他の基地局にも適用可能である。
[3−1.HeNodeBの構成]
図4は、本発明の第1の実施形態によるHeNodeB30の構成を示した機能ブロック図である。図4に示したように、HeNodeB30は、無線通信部310、通常データ処理部320、X2データ処理部330およびスケジューラ340を備える。なお、図4においては記載を省略しているが、HeNodeB30はHeNodeB−GW34などと通信するためのS1インタフェースも備える。
無線通信部310は、ユーザ端末20へ制御信号やデータを送信する送信部、ユーザ端末20から制御信号やデータを受信する受信部としての機能を有する。さらに、本発明の実施形態による無線通信部310は、周囲のHeNodeB30とICICのための情報やCoMPのための情報などのX2データを、スケジューラ340によって割り当てられるリソースを用いて無線で送受信する。
通常データ処理部320は、ユーザ端末20との通信データを処理する。例えば、通常データ処理部320は、無線通信部310によりユーザ端末20から受信されたデータをS1インタフェースを介して転送する。X2データ処理部330は、他のHeNodeB30と交換するためのX2データの収集や、他のHeNodeB30から得られたX2データに基づく処理などを行う。
(スケジューリング)
スケジューラ340は、ユーザ端末20との通常データの送受信、および他のHeNodeB30とのX2データの送受信のためのリソースを、TDDフレーム上でスケジューリングする。以下、このスケジューラ340によるスケジューリングについて詳細に説明する。
図5は、3台のHeNodeB30が通常の運用状態である場合のTDDフレームを示した説明図である。図5に示したように、通常の運用状態で動作するHeNodeB30A〜30Cは、サブフレーム#2〜#4をアップリンク用のサブフレームとして使用し、サブフレーム#5〜#9をダウンリンク用のサブフレームとして使用する。
ここで、HeNodeB30同士がX2データを通信するためのリソースとしてどのサブフレームが適切であるかを検討する。まず、HeNodeB30同士がX2データを通信するためには、同一のサブフレームを一方がアップリンク用(受信側)として設定し、他方がダウンリンク用(送信側)として設定している必要がある。すなわち、X2データを交換する複数のHeNodeB30のうちのいずれかのHeNodeB30が、いずれかのサブフレームをアップリンク用からダウンリンク用に変更、またはダウンリンク用からアップリンク用に変更する必要がある。
しかし、1フレーム中においてダウンリンクとアップリンクの切り替え回数が多くなると、スペシャルサブフレームの挿入数も多くなり、通信効率が低下する。例えば、HeNodeB30Bがサブフレーム#7をアップリンク用に変更してHeNodeB30AからX2データを受信するには、HeNodeB30Bのサブフレーム#6にスペシャルサブフレームを挿入する必要があるので、通信効率が低下する。
したがって、アップリンク用のサブフレームとダウンリンク用のサブフレームの境界を移動することにより、いずれかのサブフレームをアップリンク用からダウンリンク用に変更、またはダウンリンク用からアップリンク用に変更することが適切である。ただし、ダウンリンク用のサブフレームからアップリンク用のサブフレームへの境界b1を移動させることも可能であるが、ダウンリンク用のサブフレームからアップリンク用のサブフレームへの境界b1にはスペシャルサブフレームが挿入されるので、アップリンク用のサブフレームからダウンリンク用のサブフレームへの境界b2を移動することが特に適切である。
具体的には、X2データをHeNodeB30Aに送信するHeNodeB30Bのスケジューラ340は、図6に示したように境界b2を時間軸上の前方向に移動させることにより、サブフレーム#4をダウンリンク用のサブフレームに変更する。これにより、HeNodeB30Bがサブフレーム#4においてX2データを無線送信し、HeNodeB30Aは、HeNodeB30Bからサブフレーム#4において送信されたX2データを受信することが可能となる。
ただし、受信側のHeNodeB30はいつ他のHeNodeB30からX2データが送信されるかを把握できない場合も考えられる。そこで、各HeNodeB30は、図7を参照して説明するように、X2データ通信用のリソースブロックを事前に予約しておく。
図7は、HeNodeB30Aのサブフレームの詳細な構成を示した説明図である。図7に示したように、各サブフレームには、12サブキャリア×7Ofdmシンボルからなるリソースブロックが格子状に敷き詰められている。スケジューラ340は、このリソースブロック単位でユーザ端末20またはX2データの通信のためにリソースを割り当てることができる。
このため、HeNodeB30Aのスケジューラ340は、通常運用時、他のHeNodeB30からX2データが送信される可能性のあるリソースブロックを予約しておく。例えば、HeNodeB30Aのスケジューラ340は、図7に示したようにサブフレーム#4中のリソースブロックRB1をHeNodeB30BとのX2通信用のリソースとして予約する。また、HeNodeB30Aのスケジューラ340は、サブフレーム#4中のリソースブロックRB2をHeNodeB30CとのX2通信用のリソースとして予約しておく。なお、他のリソースブロックは通常のデータ通信用に使用される。
そして、HeNodeB30Bは、X2データをHeNodeB30Aに送信する場合、図8に示したように、HeNodeB30AがX2データの通信用リソースとして予約しているリソースブロックRB1を利用してX2データを送信する。
なお、HeNodeB30Bは、通常運用時には、リソースブロックRB1をHeNodeB30AとのX2通信用のリソースとして予約しており、リソースブロックRB2をHeNodeB30CとのX2通信用のリソースとして予約している。したがって、HeNodeB30Aがサブフレーム#4をダウンリンク用に変更してリソースブロックRB1においてX2データを送信した場合、HeNodeB30BはHeNodeB30Aから送信されたX2データを正常に受信することが可能である。
(変形例1)
また、上記では、1フレーム中にX2データ通信用のリソースブロックを1つだけ予約する例を説明したが、図9に示すように、1フレーム中にX2データ通信用に複数のリソースブロックを予約してもよい。
図9は、HeNodeB30Aのフレーム構成の変形例を示した説明図である。図9に示したように、HeNodeB30Aは、他のHeNodeB30からX2データが送信される可能性のあるサブフレーム#4中の複数のリソースブロックをX2データ通信用に予約してもよい。
この場合、HeNodeB30Bは、X2データのデータ量に応じ、図10に示したようにHeNodeB30Aが予約している複数のリソースブロックの一部を利用してX2データを送信してもよい。なお、HeNodeB30Bは、HeNodeB30Aが予約している複数のリソースブロック全てを利用してX2データを送信することも可能である。
(変形例2)
また、上記では、X2データを送信するHeNodeB30が、サブフレーム#4のみをダウンリンク用に変更する例を説明したが、本発明の実施形態はかかる例に限定されない。例えば、X2データを送信するHeNodeB30は、図5に示した境界b2をサブフレーム#3まで移動することにより、サブフレーム#3および#4をダウンリンク用に変更してもよい。さらに、X2データを送信するHeNodeB30は、図5に示した境界b2をサブフレーム#2まで移動することにより、サブフレーム#2〜#4をダウンリンク用に変更してもよい。
この場合、HeNodeB30は、他のHeNodeB30からサブフレーム#2〜#4においてX2データが送信される可能性があるので、図11に示すように、サブフレーム#2〜#4中のリソースブロックをX2データ通信用に予約しておく。
図11は、HeNodeB30Aのフレーム構成の変形例を示した説明図である。図11に示したように、HeNodeB30Aは、他のHeNodeB30からX2データが送信される可能性のあるサブフレーム#2〜#4中のリソースブロックをX2データ通信用に予約してもよい。この場合、HeNodeB30Bは、HeNodeB30AがX2データの通信用リソースとして予約している例えばサブフレーム#3および#4中のリソースブロックを利用してX2データを送信する。なお、HeNodeB30Bは、HeNodeB30AがX2データの通信用リソースとして予約しているサブフレーム#2〜#4中のリソースブロックを利用してX2データを送信することも可能である。
[3−2.HeNodeBの動作]
以上、本発明の第1の実施形態によるHeNodeB30の構成を説明した。続いて、本発明の第1の実施形態によるHeNodeB30の動作を説明する。
図12は、本発明の第1の実施形態によるHeNodeB30の動作を示したフローチャートである。まず、HeNodeB30のスケジューラ340は、通常のフレームフォーマットに従ってユーザ端末20と通信を行う通常運用時(S410)、他のHeNodeB30に送信するX2データがあるか否かを判断する(S420)。
そして、HeNodeB30のスケジューラ340は、他のHeNodeB30に送信するX2データがある場合、アップリンクからダウンリンクへの境界b2を前方向に移動させることにより、サブフレーム#4をダウンリンク用のサブフレームに変更する(S430)。その後、HeNodeB30の無線通信部310が、サブフレーム#4中の所定リソースを利用してX2データを他のHeNodeB30に送信する(S440)。
かかる構成により、HeNodeB30間に疑似的なX2インタフェースを形成することができるので、HeNodeB30同士がICICのための情報やハンドオーバーのための情報などを直接通信することが可能となる。
[3−3.第1の実施形態の補足]
なお、上記では、X2データを送信するHeNodeB30が所定のサブフレームをアップリンク用からダウンリンク用に変更する例を説明したが、第1の実施形態はかかる例に限定されない。例えば、図13を参照して説明するように、X2データを受信するHeNodeB30が所定のサブフレームをダウンリンク用からアップリンク用に変更してもよい。
図13は、TDDフレームの構成の変形例を示した説明図である。HeNodeB30AがHeNodeB30BからX2データを受信する場合、HeNodeB30Aは、図13に示したように、図5に示した境界b2を時間軸上の後方向に移動させることにより、サブフレーム#5をアップリンク用のサブフレームに変更する。かかる構成により、HeNodeB30Aは、HeNodeB30からサブフレーム#5において送信されるX2データを受信することが可能となる。
なお、各HeNodeB30は、「3−1.HeNodeBの構成」において説明したように、サブフレーム#5中の複数のリソースブロックをX2データ通信用に予約してもよいし、サブフレーム#5〜#7中のリソースブロックをX2データ通信用に予約してもよい。
<4.第2の実施形態>
以上、本発明の第1の実施形態を説明した。続いて、本発明の第2の実施形態を説明する。本発明の第1の実施形態は、HeNodeB30などの基地局同士が無線で直接通信するための構成を有するのに対し、本発明の第2の実施形態は、ユーザ端末20同士が無線で直接通信するための構成を有するものである。
[4−1.ユーザ端末の構成]
図14は、本発明の第2の実施形態によるユーザ端末20の構成を示した説明図である。図14に示したように、ユーザ端末20は、無線通信部210、通常データ処理部220、P2Pデータ処理部230、およびスケジューリング要求部240を備える。
無線通信部210は、HeNodeB30から制御信号やデータを受信する受信部、およびHeNodeB30に制御信号やデータを送信する送信部としての機能を有する。さらに、本発明の実施形態による無線通信部310は、他のユーザ端末20とP2P(Point to Point)データを送受信する。なお、P2Pデータとしては、音声データや、音楽、講演およびラジオ番組などの音楽データや、映画、テレビジョン番組、ビデオプログラム、写真、文書、絵画および図表などの映像データや、ゲーム、ソフトウェア、および制御データなど、多様なデータが想定される。
通常データ処理部220は、HeNodeB30との通信データを処理する。P2Pデータ処理部230は、他のユーザ端末20と交換するためのP2Pデータの収集や、他のHeNodeB30から得られたP2Pデータに基づく処理などを行う。
スケジューリング要求部240は、他のユーザ端末20にP2Pデータを送信する場合、P2Pデータを送信するためのスケジューリング変更をHeNodeB30に要求する。ここで、第1の実施形態との相違点として、HeNodeB30にとってのアップリンクは受信に該当するが、ユーザ端末20にとってのアップリンクは送信に該当する。同様に、HeNodeB30にとってのダウンリンクは送信に該当するが、ユーザ端末20にとってのダウンリンクは受信に該当する。この点を考慮し、HeNodeB30は、図15に示すようなスケジューリングを行い、スケジューリング結果をユーザ端末20に通知する。
図15は、第2の実施形態によるTDDフレームの構成例を示した説明図である。ユーザ端末20AがP2Pデータを送信する場合、HeNodeB30は、図15に示したように、ユーザ端末20Aのアップリンクからダウンリンクへの境界b2を時間軸上の後方向に移動させることにより、サブフレーム#5をアップリンク用に変更する。
また、ユーザ端末20Bを含む各ユーザ端末が、他のユーザ端末20がP2Pデータを送信する可能性のあるサブフレーム#5にP2Pデータ通信用のリソースブロックを予約しておく。これにより、ユーザ端末20Aがサブフレーム#5においてP2Pデータを無線送信し、ユーザ端末20Bは、ユーザ端末20Aからサブフレーム#5において送信されたP2Pデータを受信することが可能となる。
なお、上記ではP2Pデータを送信するユーザ端末20がHeNodeB30にスケジューリングの変更要求を送信することにより、HeNodeB30と送信が衝突することを防止する例を説明したが、第2の実施形態はかかる例に限定されない。例えば、ユーザ端末20は、送信するP2Pデータがある場合、スケジューリングをユーザ端末20が変更してもよい。かかる構成によれば、ユーザ端末20からのアップリンク送信とHeNodeB30からのダウンリンク送信が衝突してしまう場合も考えられるが、P2Pデータを早期に送信することが可能である。
[4−2.ユーザ端末の動作]
以上、本発明の第2の実施形態によるユーザ端末20の構成を説明した。続いて、図16を参照し、本発明の第2の実施形態によるユーザ端末20の動作を説明する。
図16は、本発明の第2の実施形態によるユーザ端末20の動作を示したフローチャートである。まず、ユーザ端末20は、通常のフレームフォーマットに従ってHeNodeB30と通信を行う通常運用時(S510)、他のユーザ端末20に送信するP2Pデータがあるか否かを判断する(S520)。
そして、ユーザ端末20のスケジューリング変更要求部240は、他のユーザ端末20に送信するP2Pデータがある場合、P2Pデータを送信するためのスケジューリング変更をHeNodeB30に要求する(S530)。その後、ユーザ端末20は、HeNodeB30による変更後のスケジューリング情報を受信し、このスケジューリング情報に基づいてサブフレーム#5をアップリンク用のサブフレームに変更する(S540)。そして、ユーザ端末20の無線通信部210が、サブフレーム#5中の所定リソースを利用してP2Pデータを他のユーザ端末20に送信する(S550)。
かかる構成により、ユーザ端末20は、4GのTDDフレームに従って他のユーザ端末20と直接通信することができる。
<5.第3の実施形態>
続いて、第3の実施形態の説明に先立ち、図17を参照して第3の実施形態の着眼点を説明する。
(第3の実施形態に至る経緯)
図17は、第1の実施形態によるTDDフレーム中のサブフレーム構成を示した説明図である。HeNodeB30Bは、図17に示したように、本来はアップリンク用のサブフレーム#4において、ユーザ端末20のためのダウンリンクのユーザデータを送信することも可能であるが、他のHeNodeB30との通信であるX2インタフェース用のみに用いることもできる。なお、各サブフレームは、図17に示したようにPDCCHとPDSCHから構成される。
ここで、ユーザ端末20は、LTEのUE端末の共通動作として、ダウンリンク用のサブフレーム#4においてPDSCHを受信しない場合であっても制御情報であるPDCCHは受信する必要がある。しかし、HeNodeB30Bがサブフレーム#4の全体をX2インタフェースに用いたい場合にもPDCCHをユーザ端末20に送信することは、HeNodeB30Bにとってもユーザ端末20にとっても非効率である。
そこで、上記事情に着眼して第3の実施形態を創作するに至った。第3の実施形態は、第1の実施形態のX2インタフェース用のサブフレームに、MBSFNサブフレームを適用することにより、効率的な動作を実現可能である。以下、このような第3の実施形態について詳細に説明する。
(第3の実施形態の説明)
MBSFN(Multicast. Broadcast Single Frequency Network)サブフレームは、ブロードキャスト用のサブフレームであり、受信することを決定したユーザ端末20のみが受信するサブフレームである。
第3の実施形態によるHeNodeB30は、図18に示したように、X2インタフェース用のサブフレームをユーザ端末20に上記のMBSFNサブフレームと認識させる。これにより、ユーザ端末20は、例えばHeNodeB30BからX2インタフェース用のサブフレーム#4を一切受信しなくてもよくなる。したがって、HeNodeB30Bは、サブフレーム#4のPDCCHおよびPDSCHの送信用部分の全てに渡ってX2インタフェース用の通信を独自のフォーマットを用いて行うことが可能となる。X2インタフェースは、送受信可能なデータ量と遅延が重要となるので、MBSFNサブフレームをX2インタフェース用のサブフレームに設定することは非常に有効である。
ここで、MBSFNサブフレームの設定方法を説明する。通常、基地局(eNodeBやHeNodeBなど)はBCH(Broadcast Channel)でシステム情報(system information)を送信しており、このシステム情報によりMBSFNサブフレームの位置が通知される。このため、基地局は、このシステム情報をアップデートすることにより、所望のサブフレームをユーザ端末20にMBSFNサブフレームと事前に認識させることができる。
なお、MBSFNサブフレームの位置を示すシステム情報は、図6などに示したサブフレーム#0〜#9のうちのいずれかのダウンリンク用のサブフレームで送信される。より正確には、規格書上、MBSFNサブフレームの位置を示す情報は、システム情報を構成するMIB(Master Information Block)とSIB(System Information Block)のうちのSIB2により送信されることが規定されている。SIB2がどのサブフレームに含まれるかは特に決められておらず、状況に応じて変化し得る。
<6.まとめ>
以上説明したように、本発明の第1の実施形態によれば、HeNodeB30間に疑似的なX2インタフェースを形成することができるので、HeNodeB30同士がICICのための情報やハンドオーバーのための情報などを直接通信することが可能となる。また、本発明の第2の実施形態によれば、ユーザ端末20同士が直接通信することが可能となる。
なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、本明細書のユーザ端末20およびHeNodeB30の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、ユーザ端末20およびHeNodeB30の処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
また、ユーザ端末20およびHeNodeB30に内蔵されるCPU、ROMおよびRAMなどのハードウェアを、上述したユーザ端末20およびHeNodeB30の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。
1 無線通信システム
10 eNodeB
12 MME
14 S−GW
20 ユーザ端末
30 HeNodeB
34 HeNodeB―GW
210、310 無線通信部
220、320 通常データ処理部
230 P2Pデータ処理部
240 スケジューリング要求部
330 X2データ処理部
340 スケジューラ

Claims (14)

  1. 基地局であって、
    アップリンク用サブフレームとダウンリンク用サブフレームが時分割で構成されるフレームフォーマットに従ってユーザ端末と通信する通信部と;
    ダウンリンク用サブフレームとアップリンク用サブフレームの境界を移動させるスケジューラと;
    を備え、
    前記通信部は、前記スケジューラによる移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームを利用して他の基地局と無線通信する、基地局。
  2. 前記スケジューラは、アップリンク用サブフレームからダウンリンク用サブフレームの境界を移動させる、請求項1に記載の基地局。
  3. 前記スケジューラは、アップリンク用サブフレームからダウンリンク用サブフレームの境界を時間軸上の前方向に移動させ、
    前記通信部は、前記スケジューラによる移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームを利用して他の基地局に情報を無線送信する、請求項2に記載の基地局。
  4. 前記スケジューラは、前記他の基地局から無線送信された情報を受信するためのリソースを、前記フレームフォーマットにおいてダウンリンク用サブフレームを直後に有するアップリンク用サブフレーム内に配置する、請求項3に記載の基地局。
  5. 前記スケジューラは、アップリンク用サブフレームからダウンリンク用サブフレームの境界を時間軸上の後方向に移動させ、
    前記通信部は、前記スケジューラによる移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームを利用して、他の基地局から無線送信された情報を受信する、請求項2に記載の基地局。
  6. 前記通信部と前記他の基地局の間で送受信される前記情報は基地局間干渉制御に用いられる情報である、請求項2〜5のいずれか一項に記載の基地局。
  7. 前記スケジューラは、ダウンリンク用サブフレームからアップリンク用サブフレームの境界を移動させる、請求項1に記載の基地局。
  8. 前記通信部は、前記スケジューラによる移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームがMBSFNサブフレームであることを示す情報を送信する、請求項1に記載の基地局。
  9. アップリンク用サブフレームとダウンリンク用サブフレームが時分割で構成されるフレームフォーマットに従ってユーザ端末と通信するステップと;
    ダウンリンク用サブフレームとアップリンク用サブフレームの境界を移動させるステップと;
    移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームを利用して他の基地局と無線通信するステップと;
    を含む、無線通信方法。
  10. ユーザ端末であって、
    アップリンク用サブフレームとダウンリンク用サブフレームが時分割で構成されるフレームフォーマットに従って基地局と通信する通信部を備え、
    前記通信部は、ダウンリンク用サブフレームとアップリンク用サブフレームの移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームを利用して他のユーザ端末と無線通信する、ユーザ端末。
  11. 前記通信部は、ダウンリンク用サブフレームとアップリンク用サブフレームの境界の移動要求を前記基地局に送信する、請求項10に記載のユーザ端末。
  12. 前記移動前の境界は、前記フレームフォーマットにおけるアップリンク用サブフレームからダウンリンク用サブフレームの境界であって、前記移動後の境界は、前記移動前の境界の時間軸上の後方向に位置する、請求項11に記載のユーザ端末。
  13. アップリンク用サブフレームとダウンリンク用サブフレームが時分割で構成されるフレームフォーマットに従って基地局と通信するステップと;
    ダウンリンク用サブフレームとアップリンク用サブフレームの境界を移動させるステップと;
    移動前の境界と移動後の境界の間のサブフレームを利用して他のユーザ端末と無線通信するステップと;
    を含む、無線通信方法。
  14. 第1の基地局と;
    アップリンク用サブフレームとダウンリンク用サブフレームが時分割で構成されるフレームフォーマットに従ってユーザ端末と通信する通信部、および、
    ダウンリンク用サブフレームとアップリンク用サブフレームの境界を移動させるスケジューラ、を有し
    前記通信部は、前記スケジューラによる移動前の境界と移動後の境界との間のサブフレームを利用して前記第1の基地局と無線通信する第2の基地局と;
    を備える、無線通信システム。



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