JP2014522601A - 移動通信における拡張ローカルアクセス - Google Patents

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Abstract

【課題】ハイブリッドユーザ装置及び拡張ユーザ装置によりデータをオフロードする構成を提供すること。
【解決手段】このハイブリッド構成において、拡張ユーザ装置は遠距離通信ネットワーク及び/又はインターネットに対するバックホールリンクを有する。ユーザ装置はバックホールリンクを用いて、拡張ユーザ装置を介してデータの送受信を行うことができる。
【選択図】図1

Description

本願は、移動通信プロトコルにおける物理レイヤ及びリンクレイヤのオペレーションに関する。
無線ネットワークの容量を増加させるためのオプションの1つは、配置する基地局又は遠隔アンテナユニットの密度(単位エリアあたりのデバイス数)を上げることである。配置する基地局又は遠隔アンテナユニットの密度が上がれば、周波数繰り返し効果によってセル容量が増加する。しかしながら、配置密度を上げることには幾つかの困難が伴い、特に、そのような配置ユニットはそれ自体が従来の基地局として動作可能でなければならない。これらの困難には、以下が含まれる。
(1)各配置ユニットのコストが高ければ、配置密度が上がった場合、システム全体のコストが極めて高くなる。したがって、実行可能な方法でセル容量を増加させるには、配置ユニットのコストを比較的低くする必要がある。
(2)配置密度が上がるほど、ユーザ装置がそのサービングユニット(基地局)を極めて頻繁に変更するため、ハンドオーバの回数が増加する。その結果、接続性/移動性の品質の低下が予想される。したがって、セルラ容量を増加させる配置ユニットはマクロ基地局と高精度の連係を持つ必要がある。
(3)従来のマクロ基地局は、パイロット信号、同期信号、報知信号、及びページング信号など複数の所要の信号を送信し、これらの信号はすべて干渉の問題を生じさせる可能性がある。そのような干渉は配置される基地局の数を制限し、これによりセルラ容量が低下する。
(4)さらに、従来のマクロ基地局の所要の信号の無線リソースは通常スタティックである。したがって、ダイナミックな無線リソースの割り当てによりダイナミックかつ効率的な干渉制御を行うことは困難であり、これによっても配置される基地局の数と対応のセルラ容量とが制限される。
(5)ネットワークオペレータが各セルに対してセルID又は他のセル固有パラメータを割り当てる必要がある。例えば、LTE上りリンク(UL)におけるランダムアクセルチャネルのルート系列はそのようなセル固有パラメータの一例である。このようなセルIDやルート系列などのセルプランニングは煩雑であり、これによっても配置される基地局の数と対応のセルラ容量とが制限される。
(6)所要のセル容量は領域毎に固有である。例えば、都市部においては非常に大きい容量が求められる一方で、郊外又は地方では、セル容量の比較的小さめの増加で十分である。このように異なる密度のニーズに効率的に対応するため、配置ユニットは、容易に、低コストで、かつ簡易に設置する必要がある。
無線ネットワークの容量を増加させるため、様々な構成が提案されてきた。例えば、Remote Radio Head(RRH)技術を用いる分散基地局は、光ファイバを用いて基地局サーバと通信を行う。基地局サーバはベースバンド処理を行うので、各RRH分散基地局は、その基地局サーバに対して電力増幅器として動作する。RRH分散基地局の密度が上がるほど、基地局サーバでのベースバンド処理の複雑さが増す。したがって、各分散RRH基地局に対応するRRHセルの数は、このRRHの複雑さにより制限される。
無線ネットワークの容量を増加させる別のオプションは、ピコセル又はフェムトセルの使用を伴う。RRHのアプローチとは異なり、ベースバンド処理がピコ/フェムトセルに亘って分散される。しかし、ピコセル/フェムトセルとマクロセル基地局との間に、高精度の連係が存在しない。したがって、ピコセル/フェムトセルとマクロセル基地局との間で従来の周波数内又は周波数間ハンドオーバが必要になるため、接続性及び移動性が十分ではない可能性がある。さらに、ピコセル/フェムトセル自体も基地局であるため、上述したパイロット信号、同期信号、報知信号、及びページング信号などの信号を送信する。その結果、ピコ/フェムトセルの配置密度が上がり、干渉の問題、ダイナミックかつ効率的な干渉制御における困難、セルプランニングの問題、及び関連する問題を解決することができない。
無線ネットワークの容量を増加させるための更に別のオプションとして、従来のWiFiの使用が挙げられる。ただし、WiFiノードとマクロセル基地局との間に連係はない。したがって、デュアルマクロセル及びWiFiユーザは、接続性及び移動性が制限される。さらに、マクロセルネットワークにおけるWiFiの使用は、単一ユーザに対して複数のIPアドレスが割り当てられるという複雑さを生じさせる。
したがって、無線ネットワークの容量を増加させるための、改良された構成及び技術が当該分野において求められている。
本発明は、3GPPのLong Term Evolution(LTE)などのシステムの物理(PHY)及びリンクレイヤ設計に焦点を置く。設計には、ハイブリッドデバイス対UE(D2UE)構成及びマクロ対UE(Macro2UE)構成を用い、これらの構成において、一部の機能はMacro2UEリンクによって維持され、他はD2UEリンクによりサポートされる。したがって、本発明によれば、大容量、高接続性、低コスト、及びプランニングの複雑さの低下を可能にする無線通信システムを提供することができる。
開示の第1の態様に従って提供される、セルラ遠距離通信システムにおいてデータトラフィックをオフロードするための拡張ユーザ装置は、無線Macro2D通信リンクを通して基地局から第1の制御プレーンメッセージを受信するように構成されるマクロ基地局対拡張ユーザ装置(Macro2D)通信部と、前記第1の制御プレーンメッセージに応じて確立された無線D2D通信リンクを通してユーザプレーンデータをユーザ装置に送信するように構成されるユーザ装置対拡張ユーザ装置(D2D)通信部と、バックホールリンクを通してネットワークサーバからユーザプレーントラフィックデータを受信するように構成されるバックホール通信部と、を有する。
開示の第2の態様に従って提供される、セルラ遠距離通信システムにおいて拡張ユーザ装置からオフロードされたデータを受信するように構成される移動局(ユーザ装置)は、無線Macro2D通信リンクを通して基地局から制御プレーンデータ及び第1のユーザプレーンデータの両方を受信するように構成されるマクロ基地局対ユーザ装置(Macro2D)通信部と、無線D2D通信リンクを用いて、前記拡張ユーザ装置を通して前記サーバから第2のユーザプレーンデータを受信するように構成される拡張ユーザ装置対ユーザ装置(D2D)通信部とを有し、前記Macro2D通信部はさらに前記Macro2D通信リンクを通して前記基地局から第1の制御プレーンメッセージを受信するように構成され、前記D2D通信部はさらに前記第1の制御プレーンメッセージに応じて前記D2D通信リンクを確立するように構成される。
開示の第3の態様に従って提供される、セルラ遠距離通信システムにおいてユーザ装置(UE)及び拡張ユーザ装置(UE−A)を制御するためのマクロ基地局は、第1の無線Macro2D通信リンクを用いて前記UEとユーザプレーン及び制御プレーンデータをやり取りし、第2の無線Macro2D通信リンクを用いて前記UE−Aと制御プレーンデータをやり取りするように構成されるマクロ基地局対UE対UE−A(Macro2D)通信部と、前記Macro2D通信リンクのうち1つをそれぞれ用いて、前記UE及び前記UE−Aのうち少なくとも1つに送信される第1の制御プレーンメッセージを通して、UE対UE−A(D2D)通信リンクの確立及び解放を制御するように構成される制御部とを有し、前記制御部はさらに、前記D2D通信リンクを用いて前記UEと前記UE−Aとの間でやり取りされるユーザプレーンデータを識別するように構成される。
拡張ローカルエリア無線アクセスシステムの構成例を示す。 拡張ユーザ装置に対してデータトラフィックをオフロードするための、図1のシステムにおけるバックホールデータパスを図示する。 図1の構成の変更例であり、拡張ユーザ装置に対するバックホールがインターネットに接続される変更例を図示する。 図1及び図3の実施例に示す特徴を組み合わせた構成を図示する。 拡張ユーザ装置とコアネットワーク/インターネットとの間におけるゲートウェイを含む、図4の構成の変更例を図示する。 図5の構成の変更例であり、拡張ユーザ装置に対するバックホールがアクセスゲートウェイに接続される変更例を図示する。 図5の構成の変更例であり、拡張ユーザ装置に対するバックホールが基地局にも接続される変更例を図示する。 中央ノード拡張ユーザ装置を含む、図5の構成の変更例を図示する。 拡張ローカルエリアアクセスシステムの構成例であり、Macro2D及びD2Dリンクをハイライトした構成例を図示する。 D2Dリンク及びユーザ装置のMacro2Dリンクのタイムスロットを図示する。 拡張ユーザ装置の一例のブロック図を示す。 図9の拡張ユーザ装置のさらに詳細なブロック図を示す。 ユーザ装置の一例のブロック図を示す。 基地局の一例のブロック図を示す。 D2D接続確立方法のフローチャートを示す。 図12のフローチャートのオペレーションを図示する。 D2Dリンク解放方法のフローチャートを示す。 D2Dリンク再設定方法のフローチャートを示す。 D2Dリンクハンドオーバ方法のフローチャートを示す。 D2Dリンクに対する無線リソース割り当て方法のフローチャートを示す。 拡張ローカルエリアアクセスシステムの構成例を図示する。 隣接基地局に干渉する拡張ユーザ装置を図示する。 隣接基地局に干渉しない拡張ユーザ装置を図示する。 基地局を中心に配置された複数の拡張ユーザ装置を図示する。 ユーザ装置トラフィック測定方法のフローチャートを示す。 時間、周波数及び符号における複数のD2Dパイロット信号間の関係を図示する。 Macro2UEリンクと同期したD2Dリンクを示す。 Macro2UEリンクに対して時間でオフセットされたD2Dリンクを示す。 それぞれが複数の拡張ユーザ装置を有する複数のセルを図示する。 複数のマクロセルカバレッジ領域におけるD2Dリンクと、対応するMacro2UE/Macro2Dリンクとの間のタイミング関係を図示する。 D2Dリンク確立方法のフローチャートを示す。 D2Dハンドオーバ方法のフローチャートを示す。 D2Dリンク測定及び解放方法のフローチャートを示す。 D2Dリンク測定及び無線リソース再割り当て方法のフローチャートを示す。 D2Dリンク測定及び伝送フォーマット再設定方法のフローチャートを示す。 隣接する拡張ユーザ装置に対して低干渉を起こすサービング拡張ユーザ装置を図示する。 隣接する拡張ユーザ装置に対して高干渉を起こすサービング拡張ユーザ装置を図示する。 パスロスに基づく伝送フォーマット構成のテーブルを示す。 D2D伝送フォーマット決定のフローチャートを示す。 D2D測定データ収集部を含む、図7に示す構成の変更例を図示する。 拡張ユーザ装置、ユーザ装置及び基地局の構成要素間の機能関係を図示する。 D2D測定項目のテーブルを示す。 基地局と、ユーザ装置と、拡張ユーザ装置との間のトラフィック測定報告フローを図示する。 トラフィック測定項目のテーブルを示す。 D2Dリンク上でアクティブなデータ送信に対応する測定区間を図示する。 D2D−PCCH送信を示す、図7の変更例を図示する。 D2D−BSR送信を示す、図7の変更例を図示する。 複数のD2Dデータ送信区間を図示する。 複数のD2Dデータ送信区間を図示する。 複数のD2Dデータ送信サブフレームを図示する。 複数のD2Dデータ送信サブフレームを図示する。 複数のD2Dデータ送信パターンを図示する。 パスロスに基づいてD2Dリンクの伝送フォーマットを決定するためのテーブルを示す。 D2DリンクにおけるUL及びDLの両方の複数のサブフレームを図示する。 D2D−DLのサブフレームフォーマットを図示する。 D2D−ULのサブフレームフォーマットを図示する。 D2DリンクにおけるUL及びDLの両方の複数のサブフレームを図示する。 D2D−PDCCHの制御情報フォーマットを図示する。 D2D−PDCCH及びD2D−BSR送信の呼フローを図示する。 拡張ローカルアクセス無線システムの構成要素間の機能関係を図示する。 ワンホップD2Dバックホール通信リンクを含む拡張ローカルエリア無線アクセスシステムの構成例を図示する。 図47の構成に対する追加の特徴を図示する。 通信リンクをハイライトした図47の構成を図示する。 バックホールにおけるワンホップD2Dリンクのユーザ装置側の、図47の拡張ユーザ装置のブロック図を示す。 バックホールにおけるワンホップD2Dリンクのネットワーク側の、図47の拡張ユーザ装置のブロック図を示す。
上述した問題を伴わずにユーザがマクロセル基地局からトラフィックをオフロードできるようにするセルラネットワークデバイスを開示する。以下にさらに説明するように、これらのデバイスはユーザ装置(UE)に非常に類似しており、より具体的にはセルラ電話に類似しており、セルラ電話の構成及び機能の大部分を共有する。セルラネットワークデバイスはマクロ基地局からトラフィックを適宜オフロードし、以下では「拡張ユーザ装置(UE−A)」とも表記する。UE−Aデバイスは、通常はマクロセル基地局とUEとの間のリンク(以下「Macro2UEリンク」とも表記する)で行う必要のあるデータトラフィックのオフロードを可能にする。UE−Aを配置した場合、オフロードデータをUE−A対UEリンク(以下「D2UEリンク」又は「D2Dリンク」とも表記する)を通して伝搬してもよい。UE−Eはユーザ装置と共通の特徴を有するが、UEに関しては、UE−Aが基地局又は他のネットワーク側ノードに類似するネットワーク側デバイスであることは明らかである。
このデータトラフィックのオフロードを行うため、UE−Aデバイスはインターネット又はコアネットワークに接続されるバックホールリンクを有し、インターネット又はコアネットワークにおいてサーバと通信を行う。UE−Aに対するバックホールリンクはインターネットへの有線接続に限定されず、WiFiやセルラ接続など、インターネットへの無線接続でもよい。サーバは、バックホールリンク及びD2UE接続を利用して一部のデータをユーザ装置に転送する(又は当該データは基地局を利用して転送される)。D2UE接続は、D2UE接続とUE対UE接続とが非常に類似する又は同一となるように、マクロ基地局(以下単に「基地局」という)によって制御される。その結果、Macro2UEとD2UE接続との間で高精度の連係が容易に実現される。さらに、従来の基地局に必須の複数の機能をUE−Aデバイスにおいて省略することができる。例えば、UE−AデバイスはD2UE接続の機能のみサポートすればよい。これにより、UE−Aデバイスのコスト及び複雑さを抑えて維持することができる。例えば、無線リソース制御(RRC)接続状態制御や非アクセス層(NAS)制御など、機能の複雑なオペレーションは基地局によって行われる。したがって、報知チャネルの送信、パイロット及び同期信号の送信、接続の制御などの従来のMacro2UEリンクの機能の大半はD2UE接続において省略してよい。
UE−Aデバイスは、UE−Aとユーザ装置(D2UE)との間のデータ転送をサポートするように構成される。UE−Aデバイスは基地局対UE−Aリンク(Macro2Dリンク)をサポートし、D2UEリンクは基地局によって制御される。本明細書に開示するUEはさらに基地局対ユーザ装置リンク(Macro2UEリンク)もサポートし、そのD2UEリンクも基地局によって制御される。D2UE接続に対する制御シグナリングは、Macro2UE接続を介してUEに送信が可能である。同様に、D2UE接続に対する制御シグナリングは、Macro2D接続を介してUE−Aに送信が可能である。Macro2D接続は、Macro2UE接続と類似する、又は同一であってもよい。反対に、Macro2D接続は無線リンクの代わりに有線リンクであってもよい。Macro2DリンクがMacro2UEリンクに類似する場合、D2UEリンクもUE−A対UE−A接続(D2D接続)に類似する。
高い接続性を実現するために、RRC接続状態制御やNAS制御などのより重要な機能は、Macro2UE接続を用いて基地局によって維持される。より具体的には、D2UE接続における無線インタフェース制御は、Macro2D及びマクロセル基地局対ユーザ装置(Macro2UE)接続によって行われる。この制御には、接続の確立、接続の管理、接続の再設定、ハンドオーバ、接続の解放、無線リソース選択管理、電力制御、リンクアダプテーション、呼受付制御、無線ベアラ割り当て、トラフィック測定、無線測定制御、ベアラ管理、セキュリティアソシエーションなどのうち少なくとも1つが含まれる。
別の実施例においては、D2UE接続は時間領域複信(TDD)物理レイヤ設計により維持される。そのような実施例では、D2UE伝送に用いられる帯域において、ユーザ装置とUE−Aデバイスとは無線リソースを時間的に共有して当該帯域上で使用する。更に別の実施例では、D2UE接続は、TDDの代わりに、周波数領域複信(FDD)物理レイヤリソース共有によって維持される。D2UE接続がFDDで維持される場合、UE−Aデバイスは、以下にさらに説明するように、下りリンク帯域で送信を行い、かつ上りリンク帯域で受信を行うための、UEに対しての追加の能力を有してもよい。
D2UE及びMacro2UE伝送はキャリアアグリゲーション機能を利用して異なる帯域で動作することもできる。このように、D2UE送信が1つの帯域で動作し、かつMacro2UE伝送が他の帯域で同時に動作することができる。
或いは、D2UE及びMacro2UE伝送は時分割多重機能を利用して異なる帯域で動作することもでき、この場合D2UE伝送は選択された時間においてのみ発生し、Macro2UE伝送は残りの時間において発生する。更に別のオプションとして、TDDを利用してD2UE及びMacro2UE伝送を同一の帯域で動作させることもできる。
以下の説明は複数のセクションに分けられる。第1のセクションはマクロセル/ハイブリッドデバイスシステムの全体構成に関する。この構成では、基地局はD2Dリンク(「D2UEリンク」とも表記する)専用の無線リソースの割り当て及び制御を行うことができる。続くセクションは、この無線リソースの管理及び無線ベアラ割り当てに関する。D2Dリンクにおいて効率よく無線リソースを割り当て、セルラ遠距離通信システムを効率よく動作させるためには、基地局はD2Dリンク上でオフロードされるデータトラフィックの目安を把握する必要がある。したがって、さらに続くセクションでは、トラフィック測定をより詳細に説明する。最後に、更に追加のセクションで、バックホールリンクを説明する。
<システム構成>
様々なUE−Aの実施例を詳細に説明する。図面を参照し、図1はセルラ通信システム内の複数のUE−Aユニット500〜500を示す。このシステムにはさらに基地局200とユーザ装置(UE)100及び100とが含まれる。本明細書中では、同一のベース構成要素番号を有するコンポーネントは特段の断りが無い限り同一の構成、機能及び状態を有する(例えば、100及び100)。図1のシステムではEvolved Universal Terrestrial Radio Access(E−UTRA)/Universal Terrestrial Radio Access Network(UTRAN)(Long Term Evolution(LTE)とも表記する)が適用されるが、WiMAX、WiFi、又はLTE−Advancedなど他の様々な無線プロトコルも当該システムにおいて実現可能であることは明らかである。
基地局200は、例えばアクセスゲートウェイ装置300などの上位レイヤ局に接続される。一方、アクセスゲートウェイ300はコアネットワーク(CN)400に接続される。アクセスゲートウェイ300は「MME/SGW」(Mobility Management Entity/Serving Gateway)ともいう。サーバ600はコアネットワーク400に接続してもよい。
ユーザ装置100はデバイス対デバイス(D2D)通信により拡張ユーザ装置500と通信を行い、これは「ピア対ピア(P2P)通信」ともいう。換言すると、物理レイヤの観点からは、D2UE通信はD2D接続によってサポートされる。ユーザ装置100と拡張ユーザ装置500との間のD2D通信は、時分割多重(TDD)に従って行われる。或いは、ユーザ装置と拡張ユーザ装置500との間のD2D通信は、周波数分割多重(FDD)に従って行ってもよい。拡張ユーザ装置500はLTEを用いて基地局200と通信が可能である。或いは、有線リンクX2インタフェースリンク、又はX2インタフェースリンクの改良版により拡張ユーザ装置を基地局に接続してもよい。X2インタフェースリンクの改良版は基地局200と拡張ユーザ装置500との間にマスタ−スレーブ関係を敷く。
より大きな容量を実現するために、拡張ユーザ装置(UE−A)500はバックホールリンクを介してコアネットワーク400に接続される。これらのバックホールリンクはそれぞれイーサネットリンク、WiFiリンク、又はセルラネットワークリンクであり、有線又は無線である。データプレーントラフィックはこのように基地局200に負荷を掛けることなく、コアネットワーク400とUE−A500との間を流れることができる。このように、データが基地局200を通過することなく、ユーザ装置はサーバ600からのデータにアクセスが可能である。換言すると、データをオフロードする目的のために、拡張ユーザ装置500はD2D通信を利用してユーザ装置100と通信を行う。これに対し、制御プレーン情報及びデータプレーントラフィック(例えば、VoIPなどのリアルタイムデータ)は、基地局200、アクセスゲートウェイ300、コアネットワーク400、及びサーバ600を介してUE100に流れ続けることができる。図2は図1の省略図であり、UE−500がUE100に供給するバックホールデータのオフロードが点線で図示されている。
図3に拡張ユーザ装置500がインターネット410を介してサーバ610に接続することのできる別の実施例を図示する。この場合、コアネットワーク400をネットワークオペレータによって制御されるネットワークと見なしてもよい。コアネットワーク400は、MME、S/P−GW、課金システムのノード、顧客データベース(HLS)などを含んでもよい。
図4にさらに別の実施例を図示するが、これは図1及び図3の実施例の組み合わせと見なしてもよい。本実施例では、拡張ユーザ装置500は、コアネットワーク400を介してサーバ600に接続してもよく、又はインターネットを介してサーバ610に接続してもよい。拡張ユーザ装置500はネットワーク機器に接続可能であり、このネットワーク機器はコアネットワーク400を介してサーバ600に接続してもよく、又はインターネットを介してサーバ610に接続してもよい。ネットワーク機器は、コアネットワークにおけるS−GW若しくはP−GW、又は他のノードを用いることができる。或いは、ネットワーク機器はインターネットのノードであってもよい。コアネットワーク400/インターネット410とUE−A500との間のゲートウェイ310の存在は、図5に示すように、選択可能である。或いは、図5Aに図示するように、拡張ユーザ装置500を、基地局200が接続されるゲートウェイ装置300に接続してもよい。或いは、図5Bに図示するように、拡張ユーザ装置500を基地局200に接続してもよい。この実施例において、Macro2D接続はバックホールリンクと同一であってもよい。さらに、図6に示すように、UE−A500がバックホールリンクに接続するための中央ノードUE−A510の存在も、選択可能としてよい。中央ノードUE−A510が含まれる場合、中央ノードUE−A510がRLC/PDCPレイヤを実現する一方、UE−Aデバイスが物理/MACレイヤを扱うレイヤ共有プロトコルを実現してもよい。他のレイヤ共有の方法を実現してもよい。例えば、中央ノードUE−A510がPDCPレイヤを実現する一方で、UE−Aデバイスが物理/MAC/RLCレイヤを実現してもよい。データの転送が拡張ユーザ装置500及びインターネットを介すべきか、又は基地局200及びコアネットワーク400を介すべきかは、データベアラによって決定してもよい。或いは、データの転送が拡張ユーザ装置500及びインターネットを介すべきか、拡張ユーザ装置500及びコアネットワーク400を介すべきかをデータベアラによって決定してもよい。
一実施例においては、通信のための無線リソース制御を基地局200によって行うことができるように、D2D通信の間、基地局200とユーザ装置100との間のLTE接続が維持される。拡張ユーザ装置500は、LTEを利用して基地局200と通信を行い、D2D通信を利用してユーザ装置100と通信を行い、バックホールリンクを利用してコアネットワーク400と通信を行うように構成される。このように、D2D通信及びバックホールを利用して、オフロードを目的としてUE−A500はユーザ装置100とサーバ600及び610との間でトラフィックデータを伝送する。
D2D接続におけるキャリア周波数は、基地局200とユーザ装置100との間のLTE接続において用いられるものと異なってもよい。同様に、D2D接続におけるキャリア周波数は、基地局200と拡張ユーザ装置500との間のLTE接続において用いられるものと異なってもよい。或いは、D2D接続におけるキャリア周波数は、基地局200とユーザ装置100との間、又は基地局200と拡張ユーザ装置500との間のLTE接続で用いられるものと同一でもよい。
以下の例では、一般性を失うことなく、D2D接続におけるキャリア周波数は3.5GHzであり、TDDがD2D接続に適用されるものとする。さらに、基地局200とユーザ装置100との間のLTE接続におけるキャリア周波数は2GHzであり、基地局200と拡張ユーザ装置500との間のLTE接続におけるキャリア周波数は2GHzであるものとする。図7に示すように、ユーザ装置100がサーバ600と通信を行うとき、基地局200は基地局200とユーザ装置100との間にLTE接続720を確立するだけではなく、ユーザ装置100と拡張ユーザ装置500との間にD2D接続710を確立する。同様に、基地局200は基地局200と拡張ユーザ装置500との間にLTE接続730を設定する。そのような設定を開始するため、ユーザ装置100は通信開始時にRRC接続要求を基地局200に送信してもよく、基地局200はこれにより、基地局200とユーザ装置100との間にLTE接続720を設定する。或いは、基地局200はユーザ装置100にページング信号を送信してもよく、ユーザ装置100はこれによりページング信号に対応するRRC接続要求を基地局200に送信する。これに応じて、基地局200は、基地局200、アクセスゲートウェイ300、及びコアネットワーク400を介してユーザ装置100とサーバ600との間に接続を設定する。
同様に、基地局200は、基地局200と拡張ユーザ装置500との間にLTE接続730を設定する。別の実施例では、拡張ユーザ装置500は非使用時に電力を低下させる又はスリープ状態に入る能力を備える。そのような基地局200の実施例では、LTE接続730を用いて拡張ユーザ装置500にウェイクアップ信号を送るように構成される。或いは、基地局200は、バックホール接続を通して拡張ユーザ装置500にウェイクアップ信号を送り、基地局200と拡張ユーザ装置500との間に接続730を設定するように構成してもよい。このようにバックホールにより伝搬されるウェイクアップ信号は、追加のプロトコル設計によってサポートされる。別の実施例では、拡張ユーザ装置500は、UE100に対応するスタンバイモードなどの省電力モードを用いることができる。そのような省電力モードの解除は、従来のUEと同一の方法により実行するか、又は、基地局200より望まれる又は基地局200により送られる信号に応じて実行してもよい。
基地局200はユーザ装置100及び/又は拡張ユーザ装置500に対し、ユーザ装置100と拡張ユーザ装置500との間にD2D接続710を設定するよう指示する。基地局200は、D2D接続710に加え、LTE接続720及びLTE接続730を制御する。例えば、基地局200は、ユーザ装置100と拡張ユーザ装置500とに対しD2D接続710を確立するよう命令してもよい。これに加えて、基地局200は、ユーザ装置100と拡張ユーザ装置500とに対しD2D接続710を再設定又は再確立するよう命令してもよい。一方、基地局200は、ユーザ装置100と拡張ユーザ装置500とに対しD2D接続710を解放するよう命令してもよい。同様に、基地局200は、ユーザ装置100に対しD2D接続を他の拡張ユーザ装置に変更するように命令してもよい。すなわち、基地局200は、ユーザ装置100に対し、D2D通信が行われるキャリアを用いて拡張ユーザ装置500へのハンドオーバを実行するように命令することができる。基地局200は上の工程をLTEのRRCシグナリングを利用して制御してもよい。さらに、D2D接続710が中断された場合、基地局200はLTE接続720を利用してユーザ装置100とサーバ600との間の通信を維持する。
基地局200はさらにD2D接続710の無線リソースを制御する。D2D接続710の無線リソース制御を以下に詳細に説明する。
基地局200は通信のため1つ又は複数の無線ベアラを設定する。無線ベアラは「論理チャネル」と表記してもよい。また、基地局200はLTE接続720のための無線ベアラ及びD2D接続710のための無線ベアラを設定する。LTE接続720の無線ベアラは、D2D接続710で用いられるものと同一であってもよい。或いは、LTE接続720の無線ベアラは、D2D接続710で用いられるものと異なってもよい。例えば、ウェブ閲覧、電子メール及びFTPなどの非リアルタイムサービスのパケットの無線ベアラはD2D接続710で設定することができる。一方、VoIPやストリーミングなどのリアルタイムサービスのパケットの無線ベアラはLTE接続720で設定することができる。或いは、非リアルタイムサービスのパケットが優先的にD2D接続710で送信されるように、非リアルタイムサービスのパケットの無線ベアラをD2D接続710及びLTE接続720の両方に対応するように設定される。更に別の変更例では、リアルタイムサービスのパケットが優先的にLTE接続720で送信されるように、リアルタイムサービスのパケットの無線ベアラがD2D接続710及びLTE接続720の両方に対応するように設定される。そのようなパケットの優先又は優先度は、基地局200によって設定可能である。この点に関し、基地局200は、各無線ベアラでの通信において優先して利用すべきD2D接続710又はLTE接続720のいずれかの接続を設定することができる。
非アクセス層(NAS)シグナリング及び無線リソース制御(RRC)シグナリングなどの制御プレーン(Cプレーン)シグナリングはLTE接続720で送信してもよい。RRCシグナリングには、例えば、RRC接続の確立、初期セキュリティの起動、RRC接続の再設定、RRC接続の解放、RRC接続の再確立、無線リソースの設定、測定報告、及びハンドオーバコマンドなどのシグナリングメッセージが含まれる。Cプレーンシグナリングの無線ベアラは「シグナリング無線ベアラ」と表記してもよい。CプレーンシグナリングはD2D接続710で送信することもできる。或いは、無線ベアラのデータ一部をD2D接続710で送信し、無線ベアラデータのその他の部分をLTE接続720で送信してもよい。
電力及び帯域幅を抑えるため、ユーザ装置100に対するD2D接続のない場合に、拡張ユーザ装置500をアイドルモードにしてもよい。アイドルモードの間、ユーザ装置100とのD2D接続が存在しないため、拡張ユーザ装置500は信号を送信しない。或いは、拡張ユーザ装置500は、後述するパイロット信号以外の信号を送信しない。
或いは、ユーザ装置100とのD2D接続が無い場合には、拡張ユーザ装置500はLTE接続730を維持し、LTE接続730でDRXモードになってもよい。DRXモードでは、拡張ユーザ装置500はユーザ装置100に信号を送信しない。或いは、拡張ユーザ装置500はパイロット信号以外の信号を送信しない。
ユーザ装置100は、D2D接続710における通信とLTE接続720における通信とを同時に行う。一実施例では、ユーザ装置100は、キャリアアグリゲーション機能を利用して、D2D接続710とLTE接続720とを介して同時に通信を行う。この点に関し、ユーザ装置100は、2つの無線周波数(RF)インタフェースを備え、D2D接続710での通信とLTE接続720での通信とを同時に行う。或いは、ユーザ装置100は、図8に示すように、D2D接続710での通信とLTE接続720での通信とを時分割多重に従って行ってもよい。2セットのタイムスロットである区間#A及び区間#Bを図8に示す。ユーザ装置100は、LTE接続720では区間#Aに対応するタイムスロットで通信を行い、D2D接続710では区間#Bに対応するタイムスロットで通信を行う。
D2D接続の区間はLTE接続の区間よりも長いため、データオフロードの効果を向上させることができる。例えば、区間#Aの長さを8ミリ秒とし、区間#Bの長さを1.28秒とすることができる。LTE接続720の区間(図8の区間#A)はLTE接続720のDRX制御におけるオン時間に対応する。D2D接続710の区間はLTE接続720のDRX制御におけるオフ時間に対応する。オフ時間とは、ユーザ装置100が、基地局200からLTE接続720を通して送信される物理制御チャネルを監視する必要のない、DRX制御のスリープモードを意味する。ユーザ装置100が接続710及び接続720に対して時分割多重を用いる場合、これらの接続において同時に通信を行う能力をサポートする必要はない。すなわち、ユーザ装置100はLTE接続720からのRFインタフェースをD2D接続710のRFインタフェースに切り替えることができ、この逆についても同様である。
基地局200はD2D接続710の無線リソースを制御する。無線リソースは、時間領域、周波数領域及び符号リソースで選択的に設定される。例えば、基地局200は、他のすべてのD2D接続で非重複スペクトルが用いられるようにD2D接続710を設定してもよい。その結果、他のD2D接続から生じる干渉の問題を軽減することができる。同様に、基地局200は、D2D接続710における時間リソースを他のD2D接続で利用される時間リソースと重複しないように設定してもよい。或いは、基地局200は、D2D接続710における符号リソースを他のD2D接続で利用される符号リソースと重複しないように設定してもよい。その結果、他のD2D接続から生じる干渉の問題を軽減することができる。
基地局200は、D2D接続710における最大送信電力をセル中のD2D接続数に基づいて制御する。例えば、セル中のD2D接続数が比較的小さい場合、基地局200は最大送信電力を高く設定する。一方、セル中のD2D接続の数が比較的大きい場合、基地局200は最大送信電力を低く設定する。別の実施例では、D2D接続キャリアに隣接するキャリアにおいて動作するシステムが無い場合、基地局200は最大送信電力を高く設定する。一方、D2D接続キャリアに隣接するキャリアで他のシステムが動作している場合、基地局200は最大送信電力を低く設定する。この点に関し、自システム内の干渉又は他のシステムに対する干渉を軽減することができる。
ユーザ装置100は最も近い拡張ユーザ装置500を測定及び検出するように構成されるため、D2D接続のデータスループットを最大化し、D2D接続から生じる干渉を最小化することができる。さらに、ユーザ装置100を、最も近い拡張ユーザ装置の測定及び検出の結果を基地局200に対して報告するように構成してもよい。基地局200は、測定結果及び検出された最も近い隣接拡張ユーザ装置に基づいて、D2D接続を制御する。例えば、最も近い隣接拡張ユーザ装置が変更した場合、基地局200は、ユーザ装置100に、現在のサービング拡張ユーザ装置との通信を停止して、新たに検出された最も近い隣接拡張ユーザ装置との通信を新たに開始するように命令することができる。
同様に、拡張ユーザ装置500は最も近いユーザ装置100を測定及び検出して、D2D接続のデータスループットを最大化し、D2D接続から生じる干渉を最小化することができる。さらに、拡張ユーザ装置500を、最も近いユーザ装置の測定及び検出結果を基地局200に報告するように構成してもよい。このように、基地局200は、これらの結果及び検出された最も近いユーザ装置に基づいて、D2D接続を制御する。例えば、最も近いユーザ装置のIDが変更した場合、基地局200は、拡張ユーザ装置500に、現在のサービングユーザ装置との通信を停止して、新たに検出された最も近いユーザ装置との通信を新たに開始するように命令することができる。
拡張ユーザ装置500のブロック図を図9に示す。本実施例では、拡張ユーザ装置500は、Macro2D通信部502と、D2D通信部504と、バックホール通信部506とを含む。Macro2D通信部502、D2D通信部504、及びバックホール通信部506はすべて互いに接続されている。Macro2D通信部502はLTE接続730を利用して基地局200と通信を行う。より具体的には、Macro2D通信部502は、基地局200からD2D接続710の制御シグナリングを受信し、基地局200に向けてD2D接続710の制御シグナリングを送信する。制御シグナリングには、D2D接続710を確立/設定/再設定/再確立/解放するためのシグナリングが含まれる。この制御シグナリングは、D2D接続のハンドオーバのシグナリングを含んでもよい。制御シグナリングは、LTEではRRCレイヤシグナリングである。制御シグナリングは、D2D通信部504に送信される。制御シグナリングは、物理レイヤ、MACレイヤ、RLCレイヤ、PDCPレイヤ、及びRRCレイヤのうち少なくとも1つのパラメータを含んでもよい。制御シグナリングは無線ベアラの情報を含んでもよい。
さらに、制御シグナリングは、D2D接続710の無線リソース制御情報を含んでもよい。上で説明したように、D2D接続710の無線リソース制御情報は、D2D接続710で利用可能な無線リソース情報を含んでもよく、又はD2D接続において利用不可能な無線リソース情報を含んでもよい。無線リソースとは、時間領域リソース、周波数領域リソース及び符号領域リソースのうち少なくとも1つである。無線リソース制御情報は、D2D接続に対して送信してもよい。
これに加えて、制御シグナリングは、D2D接続710のリンクアダプテーションの情報を含んでもよい。より具体的には、制御シグナリングは、電力制御、又はD2D接続710における適応変調及び符号化に関する情報を含んでもよい。電力制御情報はD2D接続710の最大送信出力電力についての情報を含んでもよい。
別の実施例では、制御シグナリングはD2D接続710の測定結果を含んでもよい。より具体的には、D2D通信部504よって取得された測定結果を、Macro2D通信部502から送信してもよい。測定結果は、拡張ユーザ装置とユーザ装置との間の無線リンク品質を含んでもよい。ユーザ装置の測定は、D2D接続を通して現在接続中のユーザ装置に関するものでもよいし、D2D接続を用いて拡張ユーザ装置に現在接続されていないユーザ装置に関するものでもよい。或いは、測定結果は報告された拡張ユーザ装置と他の拡張ユーザ装置との間の無線リンク品質を含んでもよい。
D2D通信部504はD2D接続710を利用してユーザ装置100と通信を行う。より具体的には、D2D通信部504は、拡張ユーザ装置500とユーザ装置100との間のD2D接続710を確立/設定/再設定/再確立/解放する。このD2D接続710の管理は、基地局200により送信される制御シグナリングに基づいて行ってもよい。
D2D通信部504は、電力制御、及び適応変調並びに符号化など、D2D接続710のリンクアダプテーションを行ってもよい。リンクアダプテーションは、基地局200によって送信された制御シグナリングに基づいて行うことができる。さらに、D2D通信部504は、D2D接続710を利用してユーザ装置100にデータを送信し、ユーザ装置100からデータを受信する。上に説明したように、一部の無線ベアラのデータはD2D接続710で送信することができる。
以下、ユーザ装置100からサーバ600(又はサーバ610)へ転送されるデータを「上りリンクデータ」と称し、サーバ600(又はサーバ610)からユーザ装置100へ転送されるデータを「下りリンクデータ」と称する。D2D通信部504は、D2D接続710を用いてユーザ装置100に下りリンクデータを送信する。下りリンクデータはコアネットワーク400及びバックホール通信部506を介してサーバ600から転送される。D2D通信部504はD2D接続710を介してユーザ装置100から上りリンクデータを受信する。そして、上りリンクデータは、バックホール通信部506及びコアネットワーク400を介してサーバ600に転送される。D2D通信部504はさらにD2D接続710の測定を行う。より具体的には、D2D通信部504は、拡張ユーザ装置500とユーザ装置100との間、又は拡張ユーザ装置500と他のユーザ装置との間のD2D接続710の無線リンク品質を測定する。さらに、D2D通信部504は、拡張ユーザ装置500と他の拡張ユーザ装置との間のD2D接続710の無線リンク品質を測定する。無線リンク品質は、パイロット信号受信電力、パスロス、信号対干渉比、チャネル状態情報、チャネル品質指標、及び受信信号強度指標のうちの少なくとも1つを用いることができる。無線リンク品質は、現在接続中のユーザ装置、隣接するユーザ装置、又は隣接する拡張ユーザ装置から送信されたパイロット信号を用いて算出可能である。パスロスは、拡張ユーザ装置500と現在接続中のユーザ装置との間、拡張ユーザ装置500と隣接するユーザ装置との間、又は拡張ユーザ装置500と隣接する拡張ユーザ装置との間のものを用いる。測定は、D2D通信の動作する周波数帯域における干渉電力レベルを対象としてもよい。D2D通信部504は、Macro2D通信部502及びLTE接続730を介して基地局200に測定結果を報告する。
コアネットワーク400からバックホール接続を通してバックホール通信部506へ転送される下りリンクデータは、D2D通信部504へ供給される。一方、D2D通信部504はD2D接続を通して上りリンクデータを受信し、バックホール通信部506へ上りリンクデータを供給し、そしてバックホール通信部506はバックホール接続を通して上りリンクデータをコアネットワーク400へ送信する。
当業者には、図9に示す機能ブロックが適切なハードウェア及びソフトウェアを備えることが容易に理解されよう。例えば、図9Aはこれらのブロックのインスタンス化の例を示す。図9Aに示すように、UE−A500は、D2UE及びMacro2D無線リンクの2つの無線インタフェースを含む。各無線インタフェースは残りのインタフェースに類似している。例えば、UEからのデータは、D2UE(D2D)リンクを通して、RFインタフェース530に接続されるアンテナ520で受信される。RFインタフェース530は、アンテナ520において受信及び送信の両方の機能を可能にするデュプレクサを含む。UEに送信されるベースバンドデータは、ベースバンドプロセッサ535からRFインタフェース530で受信される。SERDESはベースバンドデータを直列化し、続いてデジタル/アナログ変換器(DAC)でアナログ形式へ変換する。そして、この結果生じるアナログ信号は直交変調器により処理され、所望のキャリア周波数へ変調される。バンドパスフィルタ及び電力増幅器(PA)を通過した後、結果生じたRF信号はUEへの送信準備が整った状態となる。UEからのデータの受信は、PAが低雑音増幅器(LNA)に置き換えられ、直交変調器が直交復調器に置き換えられる点を除いて同様である。そして、その結果生じるアナログベースバンドデータは、SERDESで非直列化される前に、アナログ/デジタル変換器(ADC)でデジタル形式に変換される。
Macro2Dリンクのためのアンテナ525を動作させるRFインタフェース540は、キャリア周波数が異なる点を除いて、RFインタフェース530に類似している(実施例によっては変調方式も異なる)。図9Aにおいて、バックホールリンクはイーサネットインタフェース550で受信される有線イーサネットリンクである。バックホールリンクからの下りリンクデータはこのようにイーサネットインタフェースからベースバンドプロセッサへと通過し、ベースバンドプロセッサはホストマイクロプロセッサ560により制御される。図9のバックホール通信部506はこのようにイーサネットインタフェース550と、ベースバンドプロセッサ535及びホストマイクロプロセッサ560により実行される対応の機能とに対しマッピングを行う。同様に、Macro2D通信部502は、RFインタフェース540と、ベースバンドプロセッサ535及びホストマイクロプロセッサ560により実行される対応の機能とをアンテナ525にマッピングする。最後に、D2D通信部505は、RFインタフェース530と、ベースバンドプロセッサ535及びホストマイクロプロセッサ560により実行される対応の機能とをアンテナ520にマッピングする。
ユーザ装置100の一実施例のブロック図を図10に示す。ユーザ装置100は、互いに接続されるMacro2D通信部102及びD2D通信部104を有する。Macro2D通信部102はLTE接続720を利用して基地局200と通信を行う。上に説明したように、一部の無線ベアラのデータはLTE接続720により送信される。例えば、RRCシグナリング、NASシグナリング、及びMACレイヤシグナリングなどの制御シグナリングは、LTE接続720で送信してもよい。さらに、Voice over IP(VoIP)のパケットはLTE接続720での送信が可能である。D2D接続710が中断したり、又は使用不可能である場合、Macro2D通信部102は、基地局200と、すべての無線ベアラのデータの送受信を行う。さらに、Macro2D通信部102は、D2D接続710の制御シグナリングを基地局200から受信し、D2D接続710の制御シグナリングを基地局200に送信する。そのような制御シグナリングは、図9の拡張ユーザ装置500に関連して上述したものと同一である、又は類似している。
D2D通信部104はD2D接続710を介して拡張ユーザ装置500と通信を行う。より具体的には、D2D通信部104は、拡張ユーザ装置500とユーザ装置100との間で、D2D接続710を確立/設定/再設定/再確立/解放する。D2D接続710の管理は、基地局200によって送信される制御シグナリングに基づいて行うことができる。D2D通信部104は電力制御、及び適応変調並びに符号化などのD2D接続710のリンクアダプテーションを行う。リンクアダプテーションは基地局200によって送信される制御シグナリングに基づいて行うことができる。さらに、D2D通信部104は、D2D接続710を利用して、拡張ユーザ装置500にデータを送信し、拡張ユーザ装置500からデータを受信する。上で説明したように、一部の無線ベアラのデータはD2D接続710で送信してもよい。
D2D通信部104は、D2D接続710を通して拡張ユーザ装置500から下りリンクデータを受信する。同様に、D2D通信部104は、D2D接続710を用いて拡張ユーザ装置500へ上りリンクデータを送信する。
D2D通信部104はD2D接続710の測定も行う。より具体的には、D2D通信部104は、ユーザ装置100と隣接ユーザ装置との間のD2D接続、ユーザ装置100と隣接拡張ユーザ装置との間の接続、又はユーザ装置100と現在接続中の拡張ユーザ装置との間の接続の無線リンク品質を測定する。無線リンク品質には、パイロット信号受信電力、パスロス、信号対干渉比、チャネル状態情報、チャネル品質指標、及び受信信号強度指標のうち少なくとも1つを用いることができる。無線リンク品質は、隣接ユーザ装置、隣接拡張ユーザ装置、又は現在接続中の拡張ユーザ装置から送信されるパイロット信号によって算出することができる。パスロスは、ユーザ装置100と隣接ユーザ装置との間のもの、ユーザ装置100と隣接拡張ユーザ装置との間のもの、又はユーザ装置100と現在接続中の拡張ユーザ装置との間のものを用いる。D2D通信部104はMacro2D通信部102及びLTE接続720を介して基地局200へ測定結果を報告する。
基地局200の一例のブロック図を図11に示す。基地局200は、Macro2D通信部202と、D2D通信制御部204と、バックホール通信部206とを含み、これらはすべて互いに接続される。Macro2D通信部202はLTE接続720を利用してユーザ装置100と通信を行い、LTE接続730を利用して拡張ユーザ装置500と通信を行う。上に説明したように、一部の無線ベアラのデータはLTE接続720で送信される。例えば、RRCシグナリング、NASシグナリング、及びMACレイヤシグナリングなどの制御シグナリングは、LTE接続720で送信してもよい。さらに、Voice over IP(VoIP)のパケットはLTE接続720での送信が可能である。D2D接続710が中断したり、又は使用不可能である場合、Macro2D通信部202は、ユーザ装置100と、すべての無線ベアラのデータの送受信を行う。ユーザ装置100から送信されるユーザプレーン(Uプレーン)データなどの一部のデータはMacro2D通信部202及びバックホール通信部206を介してコアネットワーク400に転送される。一方、サーバ600から送信されるUプレーンデータはバックホール通信部206及びMacro2D通信部202を介してユーザ装置100に転送される。さらに、Macro2D通信部202はD2D接続710の制御シグナリングをユーザ装置100から受信し、D2D接続710の制御シグナリングをユーザ装置100に送信する。この制御シグナリングは拡張ユーザ装置500に関連して上述したものと同一である、又は類似している。
Macro2D通信部202はLTE接続730を利用して拡張ユーザ装置500と通信を行う。Macro2D通信部202はD2D接続710の制御シグナリングを拡張ユーザ装置500から受信し、D2D接続710の制御シグナリングを拡張ユーザ装置500に送信する。この制御シグナリングも拡張ユーザ装置500に関連して上述したものと同一である、又は類似している。D2D接続710の制御シグナリングは後述するようにD2D通信制御部204により生成され、Macro2D通信部202を介してユーザ装置100又は拡張ユーザ装置500に転送される。
D2D通信制御部204はD2D接続710の無線リンク接続制御を行う。無線リンク接続制御には、D2D接続710の確立/設定/再設定/再設定/再確立/解放のうち少なくとも1つが含まれる。無線リンク接続制御のパラメータはMacro2D通信部202を介して拡張ユーザ装置500及びユーザ装置100へ送信される。このパラメータは、物理レイヤ、MACレイヤ、RLCレイヤ、PDCPレイヤ、及びRRCレイヤパラメータのうち少なくとも1つを含んでもよい。パラメータは無線ベアラの情報を含んでもよい。本明細書中で無線リンク接続制御は「無線リソース制御」とも表記する。
D2D通信制御部204はさらにユーザ装置100と拡張ユーザ装置500との間でD2D接続のハンドオーバを制御する。
より具体的には、D2D通信制御部204は拡張ユーザ装置500又はユーザ装置100から測定報告を受信し、ユーザ装置100をより近い隣接拡張ユーザ装置へハンドオーバすべきか否かを決定する。ここで、「サービング拡張ユーザ装置」とは、ユーザ装置と現在D2D接続を有する拡張ユーザ装置を指す。或いは、D2D通信制御部204は拡張ユーザ装置500又はユーザ装置100から測定報告を受信し、サービング拡張ユーザ装置をより近い隣接ユーザ装置へハンドオーバすべきか否かを決定する。この点に関し、接続されたユーザ装置とは、拡張ユーザ装置500と現在D2D接続を有するユーザ装置を指す。
これに加えて、D2D通信制御部204はD2D接続の無線リソースを制御する。より具体的には、D2D通信制御部204は、他のD2D接続に干渉しないように、及び他のD2D接続から干渉を受けないように、D2D接続の無線リソースを割り当てる。このように1つのD2D接続における無線リソースは残りのD2D接続と重複しない。無線リソースは、無線リソース制御パラメータによりユーザ装置100及び拡張ユーザ装置500に示すことができる。パラメータには、周波数領域リソースのID、時間領域リソースの識別子のID、及び符号領域リソースの識別子のIDのうち少なくとも1つを含んでもよい。D2D接続に割り当てられる無線リソースは、セル中のD2D接続数又はD2D通信の動作する周波数帯域における干渉レベルに基づいて決定してもよい。
バックホール通信部206はコアネットワーク400から受信した下りリンクデータをMacro2D通信部202へ供給する。同様に、Macro2D通信部202は上りリンクデータをバックホール通信部206へ供給し、そしてバックホール通信部206はこの上りリンクデータをコアネットワーク400へ送信する。
当業者は、図10及び図11にそれぞれ示すユーザ装置100及び基地局200の機能ブロックが、拡張ユーザ装置500について説明したものと同様の構成要素にマッピングされることは容易に理解されよう。例えば、ユーザ装置は、Macro2D通信部102及びD2D通信部104のために2つの類似するRFインタフェースを要する。これらのRFインタフェースは、ベースバンドプロセッサやホストマイクロプロセッサなどの適当なプロセッサと協働する。
本明細書に記載の移動通信システムのオペレーションは、図12及び12Aに示す、送信すべきトラフィックデータの発生に応じた接続の確立に関するフローチャートを参照してより明確に理解される。当該フローチャートはステップS801における上りリンク及び/又は下りリンクデータであるトラフィックデータの発生から始まる。例えば、トラフィックデータは、電子メールの送受信、ウェブサイトの閲覧、ファイルのダウンロード、又はファイルのアップロードに対応する。
ステップS802で、基地局200とユーザ装置100との間にLTE接続720が確立される。接続がユーザ装置によってトリガされた場合、ユーザ装置はランダムアクセス工程で接続を開始することができる。接続がサーバ600によってトリガされた場合、基地局は接続の開始のためにページングメッセージを送信してもよい。ステップS802は図12AのステップA802に対応する。
ステップS803で、基地局200と拡張ユーザ装置500との間にLTE接続730が確立される。ステップS803は図12AのステップA803に対応する。接続は、基地局200がRRCシグナリングなどの制御シグナリングを用いてトリガしてもよい。より具体的には、ページング信号を用いてもよい。ステップS803はステップS802と同時に実行可能である。或いは、LTE接続730は連続的に確立する必要がある。そのような実施例では、ステップS803は省略する。LTE接続730が連続的に確立される場合、拡張ユーザ装置500は常時オンとしてもよく、又は所定のオン時間のみオンとしてもよい。所定のオン時間は周期的に発生する。拡張ユーザ装置500が常時オンである場合であっても、トラフィックデータ又はD2D接続がない場合には拡張ユーザ装置500は通常信号を送信しないため、周波数帯域における他の通信に干渉することもない。LTE接続730の確立に加えて、様々なオペレーションがステップS803で実行される。例えば、拡張ユーザ装置500はD2D接続の測定を開始してもよい。また、拡張ユーザ装置500はD2D接続のためのパイロット信号の送信を開始してもよい。或いは、ステップS803を行う代わりに、基地局は、LTE接続730に代えて、有線ネットワーク又は他の無線ネットワークを介して拡張ユーザ装置500と通信を行う。そのような代替接続は、持続的又は断続的に維持される。
ステップS804で、ユーザ装置と拡張ユーザ装置との間にD2D接続(D2D接続710)が確立される。基地局は、ユーザ装置及び/又は拡張ユーザ装置にD2D接続710を設定するように命令する。D2D接続710のパラメータは基地局200からユーザ装置及び拡張ユーザ装置に送信される。さらに、D2D接続の確立をユーザ装置及び/又は拡張ユーザ装置から基地局に報告してもよい。拡張ユーザ装置が初期アクセスのためのパイロット信号を送り、ユーザ装置がこのパイロット信号を受信して拡張ユーザ装置を検出することも可能であり、この逆も同様である。ステップS804は図12AのステップA804に対応する。
ステップS805で、トラフィックデータの少なくとも一部はD2D接続710及び拡張ユーザ装置を介してユーザ装置とサーバ600との間で転送される。D2D接続710で送信されるデータは、例えばユーザ装置100とサーバ600との間の通信用に設定された一部の無線ベアラのデータである。より具体的には、D2D接続710を介して転送されるデータは、ベストエフォートパケット、非リアルタイムサービスのパケット、及びリアルタイムサービスのパケットのうち少なくとも1つである。D2D接続710を介して転送されるデータはUプレーンデータを含む。さらに、Cプレーンデータは、D2D接続710の代わりにLTE接続720で送信してもよい。拡張ユーザ装置からのバックホールリンクはユーザ装置からの上りリンクUプレーンデータを全て伝搬する必要はない。したがって、Uプレーンデータの一部をD2D接続710の代わりにLTE接続720で送信してもよい。ステップS805は図12AのステップA805に対応する。
図12に示す処理フローは、基地局、ユーザ装置、及び拡張ユーザ装置によるオペレーションによって説明してもよい。例えば、拡張ユーザ装置500のオペレーションは、基地局200とのLTE接続の確立(ステップS803)と、ユーザ装置100とのD2D接続の確立と、上りリンク及び下りリンクのUプレーンデータの少なくとも一部の転送とを含む。同様に、ユーザ装置100のオペレーションは、基地局とのLTE接続の確立(ステップS802)と、拡張ユーザ装置とのD2D接続の確立と、D2D接続710を通しての上りリンクUプレーンデータの少なくとも一部の拡張ユーザ装置への転送とを含む。最後に、基地局のオペレーションは、ユーザ装置100とのLTE接続720の確立(ステップS802)と、拡張ユーザ装置500とのLTE接続730の確立(ステップS803)と、D2D接続710の確立のための制御シグナリングの送信とを含む。
図12の処理フローは、送信すべきトラフィックデータの不在に応じた接続の解放に関する図13に続いてもよい。この処理は、図12のステップS805と同一であるステップS901に続く。
ステップS902では、拡張ユーザ装置500を介して送信すべきトラフィックデータが存在しない。より具体的には、そのようなトラフィックデータの不在は、電子メールの送受信、ウェブサイトの閲覧、ファイルのダウンロード、又はファイルのアップロードの終了に相当する。
ステップS903で、ユーザ装置100と拡張ユーザ装置500との間のD2D接続710が解放される。基地局200はユーザ装置100及び/又は拡張ユーザ装置500にD2D接続710を解放するよう命令する。或いは、ユーザ装置100又は拡張ユーザ装置500自身がD2D接続710の解放をトリガしてもよい。D2D接続の解放は、ユーザ装置及び/又は拡張ユーザ装置から基地局へ報告してもよい。
ステップS904で、基地局200と拡張ユーザ装置500との間のLTE接続730が解放される。この解放は、基地局200又は拡張ユーザ装置500が制御シグナリングを用いてトリガしてもよい。制御シグナリングはRRCシグナリングを含んでもよい。ステップS904はステップS905と同時に実行してもよい。LTE接続730を継続的に維持する実施例においては、ステップS904は省略される。LTE接続730の解放に加え、他のオペレーションを実行してもよい。例えば、拡張ユーザ装置500はD2D接続の測定を停止してもよい。さらに、拡張ユーザ装置500はD2D接続のためのパイロット信号の送信を停止してもよい。基地局がLTE接続730の代わりに有線ネットワーク又は他の無線ネットワークを介して拡張ユーザ装置500と通信を行う実施例においては、ステップS904は有線ネットワーク又は他の無線ネットワークの解放を含んでもよい。或いは、有線ネットワーク又は他の無線ネットワークを介した基地局対拡張ユーザ装置接続を継続的に維持し、ステップS904を省略してもよい。
ステップS905で、基地局200とユーザ装置100との間のLTE接続720が解放される。この解放は基地局200又はユーザ装置100によりトリガされる。
図12に示す処理フローは、基地局、ユーザ装置、及び拡張ユーザ装置によるオペレーションによって説明してもよい。例えば、拡張ユーザ装置のオペレーションは、ステップS901におけるD2D接続を通したデータの転送と、ステップS903におけるD2D接続の解放と、ステップS904における基地局200とのLTE接続の解放とを含む。同様に、ユーザ装置のオペレーションは、ステップS901におけるD2D接続を通した上りリンクデータの転送(及び下りリンクデータの受信)と、ステップS903におけるユーザ装置100とのD2D接続の解放と、ステップS905における基地局とのLTE接続の解放とを含む。最後に、基地局のオペレーションは、ステップS903におけるD2D接続730の解放のための制御シグナリングの送信と、ステップS904における拡張ユーザ装置500とのLTE接続の解放と、ステップS905におけるユーザ装置100とのLTE接続の解放とを含む。
D2D接続は図14のフローチャートに示すような再設定を要することもある。この再設定は、初回のステップS1001で、既存のD2D接続を通して、データトラフィックについて行われる。図14のステップS1001は図12のステップS805と同一である。
ステップS1002で、D2D接続710が再設定される。より具体的には、D2D接続710のパラメータの一部が変更される。このパラメータには、周波数領域リソース、時間領域リソース、符号領域リソース、D2D接続710のパイロット信号、D2D接続710の初期アクセス、無線ベアラ、及びD2D接続710の電力制御のパラメータのうち、少なくとも1つを含むことができる。基地局200は、ユーザ装置100及び/又は拡張ユーザ装置500に対しD2D接続710を再設定するよう命令することができる。すなわち、基地局200は、再確立のための制御シグナリングをユーザ装置100及び/又は拡張ユーザ装置500に送信し、ユーザ装置100及び拡張ユーザ装置500はこれに従ってD2D接続710を再設定する。電力制御パラメータはD2D接続710の最大送信出力電力の情報を含む。
D2D接続710を再設定するのみではなく、図15のフローチャートに示すように、接続を新たな拡張ユーザ装置にハンドオフしてもよい。このフローチャートはステップS1101における既存のD2D接続を通したデータトラフィックから開始し、これは図12のステップS805と同一である。ステップS1102で、ユーザ装置100は隣接する拡張ユーザ装置について測定を行う。より具体的には、ユーザ装置100は、隣接する拡張ユーザ装置によって送信される信号の無線リンク品質を測定する。無線リンク品質は、パイロット信号受信電力、パスロス、信号対干渉比、チャネル状態情報、チャネル品質指標、及び受信信号強度指標のうち少なくとも1つである。
ステップS1103で、ユーザ装置100は隣接する拡張ユーザ装置が現在のサービング拡張ユーザ装置よりもユーザ装置100に近いか否かを判断する。本明細書中で、「サービング拡張ユーザ装置」とは、ユーザ装置100と現在通信中の拡張ユーザ装置を指す。ステップS1103における判断が「YES」である場合、ユーザ装置100はステップS1104で最も近い隣接拡張ユーザ装置へのハンドオーバを実行する。ステップS1103及びS1104に関し、ユーザ装置100は、より近い隣接拡張ユーザ装置が検出されたことを示す測定報告を基地局200に送ってもよい。この場合、基地局200は、ユーザ装置100に検出されたより近い隣接拡張ユーザ装置に対しハンドオーバを実行するよう命令することができる。基地局200はさらにサービング拡張ユーザ装置及び検出されたより近い拡張ユーザ装置に対しハンドオーバの実行を命令してもよい。
本明細書中で「隣接する拡張ユーザ装置はサービング拡張ユーザ装置よりもユーザ装置に近い」という文言を用いる場合、「隣接する拡張ユーザ装置の無線リンク品質がサービング拡張ユーザ装置の無線リンク品質よりも良好である」ということと同一の意味を持つ。このような場合のハンドオーバを図23を参照してより詳細に説明する。
ステップS1103における判断が「NO」である場合、ユーザ装置100はステップS1105においてサービング拡張ユーザ装置500とのD2D接続を維持する。ステップS1101からS1105において、拡張ユーザ装置500はユーザ装置の代わりに隣接ユーザ装置の測定を行う。
図15に示すオペレーションは、以下のように拡張ユーザ装置500のオペレーションによって説明することもできる。拡張ユーザ装置500のオペレーションは、D2D接続710を介したデータの転送(ステップS1101)と、ステップS1104におけるハンドオーバ工程の実行とを含む。同様に、ユーザ装置100のオペレーションは、D2D接続710を介したデータ転送(ステップS1101)と、D2D接続の測定(ステップS1102)と、隣接する拡張ユーザ装置がサービング拡張ユーザ装置よりもユーザ装置に近いか否かの判断(ステップS1103)と、隣接する拡張ユーザ装置がサービング拡張ユーザ装置よりも近い場合のハンドオーバの実行(ステップS1104)と、サービング拡張ユーザ装置とのD2D接続の維持(ステップS1105)とを含む。基地局のオペレーションは、D2D接続のハンドオーバのための制御シグナリングの送信(ステップS1104)を含む。
オペレーションの方法には、D2D接続の相互の干渉を防止するためのモニタリングも含まれる。そのようなシナリオは、複数のユーザ装置が対応する拡張ユーザ装置を介してアップロード又はダウンロードを行い、D2D接続が互いに衝突する可能性がある場合に発生する。図16を参照して、D2D接続の衝突回避方法のフローチャートを示す。ステップS1201で、基地局200はD2D接続数が所定の閾値よりも大きいか否かを判断する。或いは、基地局200は、アクティブなユーザ装置の数、D2D接続数、トラフィックデータ量、D2D接続周波数帯域における干渉レベルなどに基づいて決定される混雑度を定義し、混雑度が所定の閾値よりも大きいか否かを判断してもよい。ステップS1201での判断が「NO」である場合、基地局200は使用可能な無線リソースを全てD2D接続710に割り当てる。この際、基地局200は、割り当てられた無線リソースを通知するための制御シグナリングをユーザ装置100及び拡張ユーザ装置500に送る。そのような工程は、図14のステップS1002で説明した再設定工程に対応する。
ステップS1201における判断が「YES」でありD2D接続数が所定の閾値よりも大きい場合、基地局200は、割り当てられた無線リソースが他のD2D接続のリソースと重複しないように、D2D接続710の無線リソースを制御シグナリングによって割り当てる。このような無線リソースの分割は、時間領域、周波数領域、又は符号領域で行うことができる。また、この工程は、図14のステップS1002で説明した再設定工程に対応する。
上の例において、拡張ユーザ装置500は単一のユーザ装置100と単一のD2D接続を有するが、2つ以上のユーザ装置と2つ以上のD2D接続を有するように構成することもできる。より具体的には、図17に図示するように、拡張ユーザ装置500は、単一のハウジング内に2つ以上の拡張ユーザ装置を構築することで、2つ以上のユーザ装置と2つ以上のD2D接続をサポートしてもよい。或いは、拡張ユーザ装置500は、2つ以上のユーザ装置と2つ以上のD2D接続をサポートするための複数のD2D通信部104(図10)を備えてもよい。
上の例では、D2UE(D2D接続710)送信とMacro2UE(LTE接続720/730)送信とは異なる帯域で動作が可能であるが、UE−AとUEとの間の距離が十分に小さく、マクロネットワークと干渉しない低送信電力が可能である状況では、D2UEはマクロシステム(Macro2UE)と同一の帯域で同時に動作してもよい。
D2D接続とLTE接続とが同一のチャネルを共有する同一チャネルの実施例では、D2D接続は基地局によって設定されるため、基地局200はユーザ装置100が種々異なる周波数/タイムスロットで基地局からのシグナリングに応答することはないことを把握している。そのような実施例では、D2D接続を、Macro2UE通信(基地局200からユーザ装置100)及びMacro2D通信(基地局200から拡張ユーザ装置500へ)が基地局200による継続的な接続及び管理をサポートする送信スロットを可能にするように設定してもよい。例えば、ユーザ装置100はあるタイムスロットにおいて基地局200と通信を行い、残りのタイムスロットにおいて拡張ユーザ装置と通信を行うことができる。別の同一チャネルの実施例では、様々なリソースブロック(RB)のOFDMリソースエレメント(RE)が各リンク用に確保される。一実施例では、制御シグナリングに用いるREはD2UEリンクでは用いられないため、いずれのD2UEリンク送信においても空のままである。自身によるユーザ装置100への制御シグナリングを含め、D2UEリンク送信は他のREで送信される。そのような実施例では、ユーザ装置100は、例えば基地局200からの制御REsなどのREを、拡張ユーザ装置500からの通信と同時に受信することができる。
上の例ではD2UEリンクにLTE型の無線インタフェースを用いたが、別の実施例では他の無線システム型のインタフェースをD2UEリンクに用いてもよい。例えば、D2UEリンクは、WCDMAインタフェース、CDMA2000インタフェース、WiFi又はWiMAXインタフェース、TD−SCDMAインタフェース、又はTD−DCMDA型のインタフェースを有してもよい。例えば、D2UEリンクがWiFi型の無線インタフェースを用いる場合、WiFiアクセスポイントを拡張ユーザ装置と見なすことができる。そのような実施例では、拡張ユーザ装置500のD2D通信部504はWiFi無線インタフェースを利用してユーザ装置100と通信を行い、WiFi無線インタフェースの無線リソース制御は基地局200により行う。無線リソース制御のための制御シグナリングはLTE接続720及びLTE接続730で送信してもよい。
<移動性工程、無線リソース管理、及び無線ベアラ割り当て>
移動通信システムでは、移動局(ユーザ装置)がセルからセルへ移動する場合においても移動通信の接続性を維持する必要があるため、セル識別、測定、ハンドオーバ、セル選択/再選択などの移動性工程が極めて重要である。なお、移動局が高頻度で隣接セルを検出及び測定しようとする場合、接続性はバッテリ消費を代償として向上するものの、移動通信システムにおけるサービス品質は低下する。移動局は、その移動性工程に関わらず、バッテリ消費を最小化する必要がある。
さらに、移動性工程は、移動通信システム内の干渉の観点からも極めて重要である。特に、移動局が可能な最良の無線リンク品質を有する基地局と通信をおこなうことが極めて重要である。無線リンク品質とは、基地局とユーザ装置との間のパスロス、パイロット信号受信電力、及び信号対干渉比のうちの少なくとも1つである。移動局が2番目に品質の高い基地局と通信を行う場合のように、移動局が可能な最良リンク品質を有する基地局と通信を行わない場合、図18A及び18Bに図示するように、移動局の送信電力が他の無線リンクに対して高すぎ、他の通信との干渉を起こしてしまう。特に、図18Aに示すように、移動局A1は2番目に最良のリンク品質の基地局とリンクを結んでいる。これは、移動局A1が比較的高い電力で送信を行わなければならず、最良のリンク品質を有する基地局との干渉が発生することを意味する。これに対し、図18Bの移動局A1は最良リンク品質の基地局とリンクを結んでいる。したがって、図18Bの移動局A1は、比較的に低い電力レベルで送信し、隣接基地局に対する干渉を軽減することができる。
その結果生じる干渉は、周波数内干渉又は周波数間干渉である。周波数間干渉の場合、送信機側での隣接チャネル干渉又は受信機側での受信機ブロック特性が他の通信帯域における品質を劣化させることがある。干渉の問題は、移動性工程のみではなく、他の無線リソース管理工程で対処してもよい。すなわち、移動性工程及び他の無線リソース管理工程は、良好な品質の接続性、バッテリの長寿命、システム内の干渉の軽減、及び他の利点を得るために、移動通信システムにおいて適切に行うべきものである。
さらに、上述の干渉の問題に加えて、パイロット汚染の問題が発生することがある。1つのセルから送信されるパイロット信号が別のセルから送信されるパイロット信号と衝突する場合、衝突したパイロット信号同士は、互いに対して直交でなければ、干渉し合う。ユーザ装置の受信機での受信信号電力の強い複数のセルについてユーザ装置が測定を行う必要がある場合、各セルの信号対干渉比(SIR)は干渉によって劣化し、セルサーチ/測定精度が低下する。なお、低SIRセルに対するセルサーチ及び測定は、より長い時間をセルサーチ及び測定に要するため、高SIRセルよりも高い電力消費を要する。
セル識別、測定、ハンドオーバ、セル選択/再選択、伝送フォーマットの変更、呼受付制御、無線リソース制御、リンクアダプテーション制御、電力制御、接続の解放などの移動性工程及び無線リソース管理の実施例を説明する。以下の工程は、D2D接続710のRRC接続状態制御のより詳細な例である。本明細書に開示するハイブリッドD2UE及びMacro2UEシステムにおいては、そのような移動性工程及び無線リソース管理工程はD2UEリンク及び/又はMacro2UEリンクで実行される。以下の例では、D2D接続のキャリア周波数は3.5GHzであり、基地局とユーザ装置/拡張ユーザ装置との間のLTE接続は2GHzであるものとする。周波数帯域は例示に過ぎず、別の実施例では異なる周波数帯域を適用可能であることは明らかである。
基地局200がD2D接続710の確立及び解放を制御することが明らかになる。この点に関し、基地局200はD2D接続710のRRCレイヤを制御する。以下の実施例では、無線リソースの割り当て及び伝送フォーマットの選択について、基地局200がD2D接続710のMACレイヤを制御する。しかしながら、別の実施例では、UE−AがMACレイヤを制御してもよい。したがって、そのような別の実施例では、以下に説明する、基地局がMACレイヤ制御を行う実施例と同様の方法、又は従来のLTE基地局によるMAC/物理レイヤ制御の実施例と同様の方法で、UE−Aが無線リソースの割り当て及び伝送フォーマットの選択を管理する。
一実施例では、基地局は、D2D接続にオフロードされるユーザプレーンデータに対し、基地局を介して送信されるユーザプレーンデータの割合を決定することもできる。基地局は無線リンク品質及びD2Dリンクの他のパラメータを示すトラフィック測定結果を受信するので、基地局はそのような「データゲートウェイ」の決定(ユーザ装置が従来のやり方で基地局とユーザプレーンデータをやり取りすべきか、又は、代わりに、ユーザ装置がD2D通信リンクを用いて拡張ユーザ装置とユーザプレーンデータをやり取りすべきか)に関しては、従来のノードである。しかし、別の実施例では、他のネットワークノードがこのデータ割り当ての決定を行ってもよい。
図19に無線通信システムの実施例を図示する。図示のシステムは図1に関連して先に説明したものと類似しているが、無線通信システムの移動性工程及び無線リソース管理を図示するために、若干の変更が加えられている。図19には、3つの拡張ユーザ装置(500A、500B、500C)が示されている。
図20を参照して、実施の態様に係る移動通信システムのオペレーションを説明する。当該オペレーションは、図12のステップS804に関連して先に説明したD2D接続710の確立に関する。ステップS1301で、基地局200はD2D接続710の制御シグナリングをユーザ装置100及び拡張ユーザ装置500に送信する。制御シグナリングは図12のステップS802及びS803で設定されたLTE接続を通して送信される。或いは、制御シグナリングは、報知情報の一部としてユーザ装置100及び拡張ユーザ装置500に送信してもよい。
ステップS1301で送信される制御シグナリングは、D2Dパイロット信号の周波数リソース、D2Dパイロット信号の時間リソース、及びD2Dパイロット信号の符号リソースのうち少なくとも1つに関する情報を含む。D2Dパイロット信号の例は後述する。制御シグナリングはD2Dパイロット信号の送信電力の情報も含むことができる。より具体的には、D2Dパイロット信号の送信電力を、制御シグナリングの情報エレメントとの1つとして送信してもよい。さらに、制御シグナリングはユーザ装置100における測定動作に関する情報を含んでもよい。さらに、制御シグナリングはD2D接続710における伝送フォーマットに関する情報を含んでもよい。伝送フォーマットについての詳細は後述する。
ステップS1302で、拡張ユーザ装置500は所定の無線リソースでD2Dパイロット信号を送信する。例えば、図19の拡張ユーザ装置500A、500B、及び500Cは所定の無線リソース(ステップS1301で割り当てられた時間、周波数、又は符号リソース)でD2Dパイロット信号を送信する。所定の無線リソースの情報は、ステップS1301で説明した制御シグナリングによってシグナリングしてもよい。D2Dパイロット信号の更なる詳細を後述する図21に示す。
ステップS1303で、ユーザ装置100はD2Dパイロット信号を受信し、所定の無線リソースのD2Dパイロット信号を復号し、D2Dパイロット信号を測定する。より具体的には、ユーザ装置100は、測定から自装置と拡張ユーザ装置(複数もあり得る)との間のD2D接続の無線リンク品質を取得する。無線リンク品質には、パスロス、D2Dパイロット信号の受信電力、D2Dパイロット信号の信号対干渉比(SIR)、D2Dパイロット信号の受信品質、及び関連の要件のうち、少なくとも1つが含まれる。ユーザ装置100は、測定に基づいて、無線リンク品質の最も高い拡張ユーザ装置を検出することができる。
パスロスは、ステップS1301の制御シグナリングに含まれる、D2Dパイロット信号の受信電力及びD2Dパイロット信号の送信電力から求めてもよい。D2Dパイロット信号の受信品質は、総受信信号強度に対するD2Dパイロット信号の受信電力の比でもよい。
ステップS1304で、ユーザ装置100は測定報告を基地局200に送信する。測定報告はステップS1303で取得した測定結果を含む。より具体的には、測定報告は無線リンク品質の最も高い拡張ユーザ装置の情報を含んでもよい。換言すれば、ユーザ装置100はステップS1304のD2D接続の無線リンク品質に基づいて最良の拡張ユーザ装置を報告してもよい。拡張ユーザ装置の情報に、拡張ユーザ装置の識別番号及び拡張ユーザ装置の無線リンク品質を含んでもよい。
さらに、測定報告は最良よりも低い無線リンク品質を有する拡張ユーザ装置の情報を含んでもよい。すなわち、測定報告は2番目又は3番目に高い無線リンク品質の拡張ユーザ装置の情報を含むこともできる。4番目に高い、又はこれ以下の他の無線リンク品質を含んでもよい。ステップS1301において、基地局200は幾つの無線リンク品質を測定報告に含むべきかを示すこともできる。或いは、測定報告は閾値よりも高い無線リンク品質を有する拡張ユーザ装置を特定してもよい。基地局200はステップS1301でこの閾値を設定する。さらに別の実施例では、測定報告はステップS1301で基地局200が設定した閾値よりも低い無線リンク品質を有する拡張ユーザ装置を特定してもよい。
ステップS1305で基地局200はD2D接続710を確立する。より具体的には、基地局200は、ユーザ装置100とステップS1304で報告された無線リンク品質の最も高い拡張ユーザ装置との間に無線リンクを確立する。
D2D接続710の確立に加え、基地局200はD2D接続710に無線リソースを割り当てる。より具体的には、基地局200は、ユーザ装置100と、ステップS1304で報告された、無線リンク品質の最も高い拡張ユーザ装置との間に無線リソースを割り当てる。基地局200は他のユーザ装置に用いられていない無線リソースを割り当てることができる。例えば、基地局200は、無線リンク品質の最も高い拡張ユーザ装置と他のユーザ装置との間のD2D接続に用いられていない無線リソースを割り当てる。
さらに、基地局200は、ステップS1304で報告された、2番目又は3番目に高い無線リンク品質を有する拡張ユーザ装置に用いられていない無線リソースを割り当ててもよい。この結果生じる、ステップS1305で確立されるD2D接続はこのように他のD2D接続との干渉を回避できる。或いは、基地局200は、無線リンク品質の最も高い拡張ユーザ装置の近隣に位置する拡張ユーザ装置に用いられていない無線リソースを割り当ててもよい。基地局は拡張ユーザ装置500の位置情報を有してよい。
ステップS1302に関連して説明した所定の無線リソースでのD2Dパイロット信号の送信は、図21の無線リソースの割り当ての例でより明確に理解される。このリソース割り当ての例では、周波数リソース#3は周波数無線リソースとして割り当てられ、時間リソース#6は時間無線リソースとして割り当てられる。さらに、符号リソースは拡張ユーザ装置に一意的に割り当てられる。例えば、符号リソース#0、符号リソース#1、及び符号リソース#2は、それぞれ拡張ユーザ装置500A、500B、及び500Cに割り当てられる。なお、上述したように、D2D接続は基地局200により制御されるため、すべてのD2D接続について時間同期が得られる。より具体的には、すべてのD2D接続のタイムスロットが互いに揃えられ、Macro2UE及びMacro2Dリンクにより同期が得られる。すなわち、D2D接続の送信タイミングは基地局200より送信される信号に基づくため、D2D接続の送信タイミングは互いに揃えられる。
Macro2UE及びMacro2Dリンクに基づく時間同期を以下にさらに説明する。例えば、図21Aに図示するように、D2DリンクのタイムスロットはMacro2UE及びMacro2Dリンクのタイムスロットと完全に揃えられている。或いは、図21Bに図示するように、D2Dリンクのタイムスロットと、Macro2UE及びMacro2Dリンクのタイムスロットとの間に時間オフセットを設けてもよい。
時間オフセットの実施例についての更なる詳細を図21C及び21Dに示す。図21Cは2つのマクロカバレッジ領域を示す説明図であり、複数の拡張ユーザ装置が配置されている。D2DリンクのタイムスロットとMacro2UE及びMacro2Dリンクのタイムスロットとの間の時間オフセットは、マクロカバレッジ領域毎に個別に指定してもよい。図21Dは、Macro2UEリンク、Macro2Dリンク、及びD2Dリンクの時間軸上での関係を示す説明図である。時間オフセット#Aがマクロ#Aカバレッジ領域について指定され、時間オフセット#Bがマクロ#Bカバレッジ領域について指定される。すべてのD2Dリンクが時間軸上で互いに揃うように各時間オフセットを決定することができる。基地局は、時間オフセット値(図21Dの時間オフセット#A又は時間オフセット#B)を制御シグナリングの一部としてユーザ装置及び拡張ユーザ装置に通知してもよい。時間オフセット値は図20のステップS1301で制御シグナリングに含んでもよい。その結果、マクロネットワークの時間同期が存在しない場合であっても、すなわちマクロ#Aとマクロ#Bとが時間的に揃わない場合であっても、図21Dに図示するように、マクロ#Aカバレッジ領域のD2Dリンクをマクロ#Bカバレッジ領域のD2Dリンクと揃えることができる。
図21を再度参照し、ユーザ装置100は複数の拡張ユーザ装置より所定の無線リソース(周波数リソース#3及び時間リソース#6)で送信されるD2Dパイロット信号を復号するのみでよく、これによりD2Dパイロット信号の復号のための電力消費を最小化することができる。このように、Macro2UE及びMacro2Dリンクによる同期が既に得られているため、ユーザ装置100は、バッテリを消費して複数の拡張ユーザ装置との時間同期を得る(LTEのPSS/SSSを用いた従来の時間同期のように)必要がない。この結果生じる同期はセル識別の複雑さを軽減させ、セル識別のための電力消費を減少させる。
符号リソースについては、Constant Amplitude Zero AutoCorrelation(CAZAC)系列を符号に用いることができる。より具体的には、Zadoff−Chu系列を符号リソースに用いることができる。或いは、Walsh系列や他の適切な直交系列を符号リソースに用いてもよい。直交符号の実施例において、ある拡張ユーザ装置からの符号系列は、近隣の拡張ユーザ装置に用いられる系列に対して直交である。さらに、部分的に直交な符号系列を拡張ユーザ装置に用いてもよい。そのような実施例では、一部の符号系列ペアは互いに直交で、他は互いに直交ではない。
直交符号系列は互いに干渉しない。その結果、複数の拡張ユーザ装置から送信されるD2Dパイロット信号が互いに衝突する場合であっても、所謂パイロット汚染の問題を回避することができる。さらに、パイロット汚染の問題を回避することによりD2Dパイロット信号のSIRが向上することができるため、セルサーチ及び測定のための電力消費を軽減することができる。
さらに別の実施例では、物理ランダムアクセスチャネル(PRACH)又はPRACHに類似した物理チャネルをD2Dパイロット信号に用いてもよい。PRACHはTS36.211にLTE物理チャネルとして規定されている。そのような方式の下で、拡張ユーザ装置500は所定の無線リソースでランダムアクセスプリアンブルを送信する。ランダムアクセスプリアンブルは、基地局200が拡張ユーザ装置500に割り当ててもよい。この意味で、ランダムアクセスプリアンブルは専用ランダムアクセスプリアンブルに対応する。ユーザ装置100は、従来のLTEの機能を再利用して、PRACHをD2Dパイロット信号として用いることにより、複雑さを軽減し、D2D接続をサポートすることができる。
上に説明したように、D2Dパイロット信号は低頻度で送信してもよい。例えば、D2Dパイロット信号を毎秒1回送信してもよい。時間同期はMacro2UE又はMacro2Dリンクを利用して得られるため、D2Dパイロット信号を頻繁に送信する必要はない。その結果、ユーザ装置100は毎秒1回ずつD2Dパイロット信号を復号するのみでよく、これにより測定のための電力消費は最小化される。さらに、D2Dパイロット信号はLTEの共通参照信号又は同期信号よりも遥かに低い頻度で送信されるため、D2Dパイロット信号から生じる干渉が最少化される。D2Dパイロット信号の周期は、例えば1秒や2秒のように非常に大きくてもよいし、100ミリ秒や200ミリ秒のような程々の大きさでもよい。周期の非常に大きい実施例では、測定の電力消費及び干渉の問題を大幅に軽減することができるものの、高い精度を得るために複数の測定サンプルが必要になるため、ユーザ装置100は隣接する拡張ユーザ装置の検出及びこれらの測定にさらなる時間を要する。その結果、移動性工程における遅延が増加する可能性がある。周期が程々に大きい場合、測定の電力消費及び干渉の問題は幾分軽減されるものの、遅延時間は減少する。そこで、D2Dパイロット信号の周期を、測定の電力消費、干渉の問題、移動性工程の遅延時間などの上記の側面に基づいて最適化することができる。D2Dパイロット信号の周期はネットワークによる設定が可能であり、これにより、ステップS1301のように、基地局200が制御シグナリングを利用してユーザ装置及び拡張ユーザ装置に周期を通知してもよい。
ユーザ装置が複数の無線周波数成分をサポートせず、LTE接続720の周波数キャリア及びD2D接続710の周波数キャリアによる同時の送受信が可能でない場合、ユーザ装置は、D2D接続710の測定を行うことができるように、D2Dパイロット信号が送信されている間、LTE接続720での信号の送受信を停止する。この場合、基地局はユーザ装置のそのような動作をLTE接続720のスケジューリングに考慮に入れてもよい。すなわち、D2Dパイロット信号が送信される間、基地局はユーザ装置100への無線リソースの割り当てを回避してもよい。
同様に、拡張ユーザ装置が複数の無線周波数成分をサポートせず、LTE接続730のキャリア周波数及びD2D接続710の周波数キャリアによる同時の送受信が可能でない場合、拡張ユーザ装置500は、D2D接続710でD2Dパイロット信号を送ることができるように、D2Dパイロット信号が送信されている間、LTE接続730での信号の送受信を停止する。この場合、基地局は拡張ユーザ装置500のそのような動作をLTE接続730のスケジューリングに考慮に入れてもよい。すなわち、D2Dパイロット信号が送信される間、基地局は拡張ユーザ装置500への無線リソースの割り当てを回避してもよい。
D2Dパイロット信号は「D2Dサウンディング参照信号」又は「D2D同期信号」とも表記する。D2Dパイロット信号を周波数領域で分散し、レイリーフェージングによる信号強度の変動を抑え、より高精度な無線リンク品質測定を可能にしてもよい。
図22を参照して、D2D接続の確立に関して、図12のステップS804を実行するための移動通信システムの操作方法を図示する。初期ステップS1401からS1404は、図20を参照して説明したステップS1301からS1304と同一である。ステップS1405で、基地局200はパスロスが閾値よりも小さいかを判断する。より具体的には、基地局200は無線リンク品質の最も高い拡張ユーザ装置のパスロスが閾値よりも小さいかを判断する。
ステップS1405の判断が「YES」である場合、基地局200はステップS1406でD2D接続710を確立する(この確立は無線リソースの割り当てを含むと見なされる)。ステップS1406はこのように上述のステップS1305と類似する。一方、ステップS1405での判断が「NO」である場合、基地局200はステップS1407でD2D接続710の無線リソースを割り当てない(これは勿論D2D接続が確立されないことを意味する)。このような場合、ユーザ装置100はLTE接続720のみを通して(D2D接続なしで)サーバ600と通信を行う。D2D接続で求められる送信電力は高いパスロスに対処するには過剰となるため、このようにD2D接続を拒否することにより干渉の問題が緩和される。ステップS1405は、D2Dパイロット信号の受信電力、D2Dパイロット信号の受信品質、D2Dパイロット信号のSIR、及び他の適切な要因など、パスロスに関する別の判断基準に基づいて実行することも可能である。
さらに別の実施例では、最も高い無線リンク品質と2番目に高い無線リンク品質との差をステップS1405おけるパスロス判定の代わりに利用してもよい。差が閾値よりも大きい場合、基地局200はD2D接続710に無線リソースを割り当てることができる(S1406)。一方、差が閾値よりも大きくない場合、基地局200はD2D接続710に無線リソースを割り当てない(S1407)。差が小さい場合、D2D接続は他の接続と干渉する可能性がある。したがって、差の度合いを利用することで、そのような干渉の問題を軽減することができる。閾値との差を用いる実施例は、2番目又は3番目に無線リンク品質の高い拡張ユーザ装置が他のユーザ装置とD2D接続を有する場合にも適用可能である。
図23は図15のステップS1103からS1105のインスタンス化に関する。図23のフローチャートで、ステップS1501からS1503は図20のステップS1301からS1303と略同一である。唯一の相違点は、ステップS1301からS1303がD2D接続が確立される前に実行されるのに対し、ステップS1501からS1503はD2D接続が確立された後に実行される点である。D2D接続が確立されている場合でも、ユーザ装置は既知又は未知の隣接セルについて測定を行う必要がある。
ステップS1504で、ユーザ装置100は隣接する拡張ユーザ装置がサービング拡張ユーザ装置よりもユーザ装置100に近いかを判断する。先に説明したとおり、「サービング拡張ユーザ装置」はユーザ装置100と現在通信中の拡張ユーザ装置を指す。上述したとおり、隣接拡張ユーザ装置がサービング拡張ユーザ装置よりも近いかの判断には、無線リンク品質が代用される。このように、隣接する拡張ユーザ装置の無線リンク品質がサービング拡張ユーザ装置の無線リンク品質よりも高いと判断された場合、ステップS1504における判断が「YES」であると見なされる。
そのような判断では、以下の式にしたがってヒステリシスを考慮に入れてもよい。

(隣接セルの無線リンク品質)>(サービングセルの無線リンク品質)+Hyst

ここで、Hystはヒステリシスである。例えば、Hystは3dBである。時間領域におけるヒステリシスはトリガ時間としても用いることができる。ステップS1504の判断が「YES」である場合、ユーザ装置100はステップS1505で測定報告を基地局200に送信する。測定報告は、より近い隣接拡張ユーザ装置が検出されたことを報告する。
ステップS1506で、基地局200はハンドオーバコマンドをユーザ装置100及び隣接拡張ユーザ装置に送信する。さらに、基地局200は、ユーザ装置100が隣接する拡張ユーザ装置にハンドオーバされることをサービング拡張ユーザ装置に通知する。
ステップS1507で、ユーザ装置100は隣接拡張ユーザ装置へのハンドオーバを実行する。
ステップS1504の判断が「NO」である場合(サービング拡張ユーザ装置が最も近い場合)、ユーザ装置100はステップS1508で拡張ユーザ装置500とのD2D接続を維持する。
図24を参照して、本発明の実施の態様に係る移動通信システムのオペレーションを説明する。このオペレーションは、D2D接続がすでに確立されている場合に実行されるD2D接続710の移動性制御に関する。ステップS1601からS1603までの初期のセットは図23のステップS1501からS1503までのセットに同一に対応する。
ステップS1604で、ユーザ装置100はサービング拡張ユーザ装置のパスロスが閾値よりも大きいか否かを判断する。ステップS1601で、基地局200は制御シグナリングによりユーザ装置100に閾値を通知する。ステップS1602及び1603で、ユーザ装置100はD2Dパイロット信号を用いてパスロスを測定するが、他の信号又はチャネルをパスロス測定に用いてもよい。例えば、D2D接続710のチャネル推定又は復調のためのパイロット信号をパスロス測定に用いてもよい。チャネル推定又は復調のためのパイロット信号は、移動性測定に用いられるD2Dパイロット信号よりもより高精度のパスロス測定を可能にする。ユーザ装置100は他の信号又はチャネルの受信電力、或いは他の信号又はチャネルの送信電力に基づいてパスロスを算出してもよい。
ステップS1604での判断が「YES」である場合、ステップS1605でユーザ装置100は基地局200に測定報告を送信する。測定報告は、サービング拡張ユーザ装置のパスロスが閾値よりも大きいことを示す。
ステップS1606で、基地局200はD2D接続710の無線リソースを解放する。より具体的には、基地局200はD2D接続710の解放を指示する制御メッセージを送る。その結果、これに応じてD2D接続710が解放される。
ステップS1604での判断が「NO」である場合、ユーザ装置100はステップS1607で拡張ユーザ装置500とのD2D接続を維持する。ステップS1604は、D2Dパイロット信号の受信電力、D2Dパイロット信号の受信品質、D2Dパイロット信号のSIR、及び他の適切な要因など、パスロスに関する別の判断基準に基づいて実行することも可能である。図24で説明した無線リソース管理に基づいて、無干渉のD2D接続を維持する一方で、干渉を起こすD2D接続を良好なシステム品質の維持のために解放してもよい。
図25を参照し、D2D接続710の無線リソース制御に関する移動通信システムのオペレーションを図示する。図25のステップはD2D接続がすでに確立された状態で実行される。ステップS1701からS1703の初期のセットは図23のステップS1501からS1503のセットに同一に対応する。
ステップS1704で、ユーザ装置100はパスロスが変化したか否かを決定する。より具体的には、ユーザ装置100はサービング拡張ユーザ装置のパスロスが変化したか否かを判断する。例えば、3dBなど特定の量だけパスロスが変化した場合、判断は「YES」と見なされる。3dBという量は一例であり、他の値を用いてもよい。ステップS1701で、基地局200から特定の量をシグナリングしてもよい。或いは、パスロスが閾値よりも大きくなった場合、又はパスロスが閾値よりも小さくなった場合、パスロスが変化したと判断してもよい。閾値もステップS1701で基地局200からシグナリングしてよい。
ステップS1702及び1703で、ユーザ装置100はD2Dパイロット信号を用いてパスロスを測定する。しかし、他の信号又はチャネルをパスロス測定に用いてもよい。例えば、D2D接続710のチャネル推定又は復調のためのパイロット信号をパスロス測定に用いてもよい。チャネル推定又は復調のためのパイロット信号は、移動性測定に用いられるD2Dパイロット信号よりもより高精度のパスロス測定を可能にする。
ステップS1704での判断が「YES」である場合、ユーザ装置100はパスロスが変化したことを報告する測定報告を基地局200に送り、基地局200はステップS1705でD2D接続710に他の無線リソースを割り当てることにより、D2D接続710の無線リソースを変更する。基地局は、無線リソースを変更するための制御メッセージを送ることにより、拡張ユーザ装置500及びユーザ装置100に対し無線リソースの変更を命令する。例えば、パスロスが閾値よりも大きい場合、基地局200は、拡張ユーザ装置500及び/又はユーザ装置100がより高い送信電力で信号を送信可能な無線リソースを割り当てる。一般的に、拡張ユーザ装置500及び/又はユーザ装置100のオペレーションによる干渉を受ける可能性のある犠牲システムが存在しない場合、拡張ユーザ装置500及び/又はユーザ装置100はより高い送信電力で送信することができる。その結果、他のシステムに干渉することなく、良好な品質での通信が可能になる。
或いは、パスロスが閾値よりも小さい場合、基地局200は拡張ユーザ装置500及び/又はユーザ装置100がより低い送信電力で信号を送信しなければならない無線リソースを割り当てる。一般的に、拡張ユーザ装置500及び/又はユーザ装置100からの送信によりオペレーションが干渉を受ける犠牲システムが存在する場合、拡張ユーザ装置500及び/又はユーザ装置100はより低い送信電力で送信しなければならない。その結果、拡張ユーザ装置500及び/又はユーザ装置100がより高い送信電力で信号を送信可能な無線リソースをより高い送信電力を要する他のD2D接続に割り当てることができるため、無線リソースのより効率的な使用が可能になる。
ステップS1704における判断が「NO」である場合、先に割り当てた無線リソースが維持されるように、基地局200はステップS1706でD2D接続710の無線リソースを維持する。ステップS1704は、D2Dパイロット信号の受信電力、D2Dパイロット信号の受信品質、D2Dパイロット信号のSIR、及び他の適切な要因など、パスロスに関する別の判断基準に基づいて実行することも可能である。ステップS1704からS1706で、ユーザ装置100はパスロスが変化したことを報告する測定報告を送信し、基地局200はステップS1705及びS1706で説明した制御を実行する。或いは、ユーザ装置100がパスロスの情報を周期的に送信し、基地局200がパスロスの変化の有無を判断してもよい。
図26を参照し、D2D接続710の無線リソース制御に関する移動通信システムのオペレーションを図示する。図26のステップはD2D接続がすでに確立された状態で実行される。初期のセットステップS1801からS1803は、図23のステップS1501からS1503のセットに同一に対応する。
図25の類似のステップS1704で説明したように、ステップS1804では、パスロスが変化したか判断する。ステップS1804でのパスロスの変化の判断が「YES」である場合、ユーザ装置100はパスロスが変化したことを報告する測定報告を基地局200に送信し、基地局200はステップS1805でD2D接続710の伝送フォーマットを変更するので、拡張ユーザ装置500及びユーザ装置100は新たなD2D接続710の伝送フォーマットを用いる。基地局は、伝送フォーマット変更のための制御メッセージを送信することで伝送フォーマットの変更を命令する。伝送フォーマットは、変調方式、リソースブロック数、符号化率、伝送ブロックサイズ、MIMOレイヤ数、サブフレーム数、最大送信電力、目標SIR、及び同様のパラメータのうち少なくとも1つより成る。変調方式はQPSK、16QAM、8PSK、又は64QAMのうちの1つである。リソースブロック数は周波数リソース量である。サブフレーム数は時間リソース量である。伝送フォーマットは識別番号によって識別される。例えば、LTEの文献(TS36.213、7.1.7)におけるMCSインデックス(変調及び符号化方式インデックス)を伝送フォーマット識別番号として用いてもよい。
所望の伝送フォーマットは図27A及び27Bに図示するように決定することができる。図27Aに示すように、サービング拡張ユーザ装置に比較的近いユーザ装置は、図27Bの、サービング拡張ユーザ装置から比較的遠いユーザ装置とは異なり、より高い信号対干渉比(SIR)を要する伝送フォーマットを用いることができる。これに対し、図27Bのユーザ装置は、隣接する拡張ユーザ装置への干渉を抑えるために、より低いSIRを要する伝送フォーマットを用いなければならない。例えば、伝送フォーマットは図28に示すテーブルを用いて決定される。このテーブルは、変調方式、符号化率、目標SIR、MIMOレイヤ数、リソースブロック数、及びパスロスより成る。基地局はパスロス及びテーブルから伝送フォーマットを求めることができる。例えば、パスロスが70dBである場合、テーブル中のインデックス#2が選択され、このパスロスに対する変調方式、符号化率、目標SIR、MIMOレイヤ数、及びリソースブロック数が決定される。このテーブルは一例であり、テーブル中に挙げたパラメータの一部より構成することも可能であり、又はテーブル中に挙げたパラメータに加え、テーブルにない他のパラメータを用いて構成することも可能である。テーブルに示すように、パスロスが比較的小さい場合、より高い受信電力(結果として比較的高い送信電力になる)を要する伝送フォーマットが選択される。一方、パスロスが比較的大きい場合、より低い受信電力(結果として比較的低い送信電力になる)を要する伝送フォーマットが図28のテーブルから選択される。
図26を再度参照し、ステップS1804の判断が「NO」である場合(パスロスの変化なし)、ステップS1806で、基地局200はすでに確立されたD2D接続710の伝送フォーマットを維持する。換言すれば、ステップS1806で伝送フォーマットは変更されない。ステップS1804は、D2Dパイロット信号の受信電力、D2Dパイロット信号の受信品質、D2Dパイロット信号のSIR、及び他の適切な要因など、パスロスに関する別の判断基準に基づいて実行することも可能である。ステップS1804からS1806で、ユーザ装置100はパスロスが変化したことを報告する測定報告を送信し、基地局200はステップS1805及びS1806で説明した制御を実行する。或いは、ユーザ装置100がパスロスの情報を周期的に送信し、基地局200がパスロスの変化の有無を判断してもよい。
図29にD2D接続710の無線リソース制御又はリンクアダプテーション制御に関する移動通信システムのオペレーションを図示する。ステップS1901からS1904は、図20のステップS1301からS1304に同一に対応する。
ステップS1905で、基地局はD2D接続710の伝送フォーマットを決定する。ステップS1905は図20のステップS1305と同時に実行してもよい。基地局200はD2D接続710の無線リンク品質に基づいてD2D接続710の伝送フォーマットを決定する。D2D接続710の無線リンク品質は、パスロス、D2Dパイロット信号の受信電力、D2Dパイロット信号のSIR,D2Dパイロット信号の受信品質、又は他の適切なパラメータである。伝送フォーマットはパスロス及び図28のテーブルに基づいて決定することができる。基地局200は、ステップS1905で決定した伝送フォーマットを制御シグナリングを用いてユーザ装置100及び拡張ユーザ装置500に通知する。
別の実施例では、ユーザ装置100がD2Dパイロット信号を送信し、拡張ユーザ装置500がD2Dパイロット信号を受信してもよい。例えば、基地局は、どのデバイスがD2Dパイロット信号を送信すべきかを、ユーザ装置及び拡張ユーザ装置に通知する。例えば、そのような情報はステップS1301の制御シグナリングに含んでもよい。制御シグナリングは、D2Dパイロット信号を送信すべきデバイスの識別番号を含んでもよい。
<トラフィック測定>
移動通信システムでは、無線インタフェースの測定結果を収集することが極めて重要である。測定結果は、パラメータの最適化、追加の基地局を設定すべきかの判断、追加の基地局又は追加のキャリアへのハンドオフなどに用いることができる。このパラメータの最適化は、一般にネットワークの最適化ともいう。さらに、測定結果はSelf-Organized Network(SON)でも利用可能である。測定結果をSONエンティティに供給し、SONエンティティがパラメータの一部を測定結果に基づいて変更してもよい。一般的に、ノード数が増加するほど、そのような測定の複雑さ及びコストも上昇する。したがって、ネットワークオペレータがピコ基地局又はフェムト基地局など多くの小ノードを利用する場合、どのようにして効率的に測定結果を収集するかが難しい問題となる。
本開示では、拡張ユーザ装置を追加することは、そのような測定の問題を生じさせる。拡張ユーザ装置数が既存の配置基地局よりも多いため、より効率的な測定工程及びネットワーク最適化が求められる。測定工程は以下に説明するとおりである。
図30に通信システムの例を図示する。図7を参照して説明したシステムと比較して、図30のシステムは基地局200のD2D測定データ収集部208が追加されている点を除いて類似している。D2D測定データ収集部208はD2Dリンクの測定データを収集するように構成される。
無線通信システムにおける測定工程をより明確に説明するため、図31に基地局200、ユーザ装置100、拡張ユーザ装置500、及びD2D測定データ収集部208の機能ブロック図を示す。図31の機能ブロックは図9、10、及び11で説明したものと同一である。したがって、測定工程に関連する機能のみを図31のシステムを参照して説明し、他の機能は以下では説明を省略する。
図30及び31で、D2D測定データ収集部208は基地局200の外側に位置するが、基地局200の内側に位置してもよく、又は基地局200内に一体化してもよい。或いは、D2D測定データ収集部208は、アクセスゲートウェイ300又はコアネットワーク400内のノードなど、他のノード内に位置してもよい。ハイブリッドD2UE及びMacro2UEシステムでは、2種類の測定データが存在する。一方は基地局200で測定される測定データであり、他方は拡張ユーザ装置500で測定される測定データある。以下、これらの2種類の測定データを別々に説明する。
<基地局200で測定される測定データ>
図32に基地局200により行われる測定の例を示す。この実施例では、D2D通信制御部204がD2D接続710の無線リンク接続制御を上に説明したように行うので、D2D通信制御部204は図32に示す測定を行い、これにより容易に測定を行うことが可能になる。無線リンク接続制御はD2D接続710の確立/設定/再設定/再確立/解放のうち少なくとも1つを含む。さらに、無線リンク接続制御には、D2D接続710のハンドオーバ又は無線リンクの故障対応が含まれる。
D2D通信制御部204は測定を行い、測定結果をD2D測定データ収集部208に送信する。図32に測定項目を示す。
測定インデックス#0はD2D接続数に対応する。D2D接続数は、基地局200がユーザ装置100に向けて無線通信サービスを提供するマクロセルカバレッジ領域におけるD2D接続の総数である。或いは、D2D接続数は拡張ユーザ装置のD2D接続と等しくてもよい。この測定項目から、ネットワークオペレータはマクロカバレッジ領域又は各拡張ユーザ装置においていくつのD2D接続が利用されているかを検出することができる。そのような情報は、ネットワークオペレータが新しい拡張ユーザ装置を設置すべきか否かを判断するのに用いることができる。拡張ユーザ装置500におけるD2D接続数が閾値よりも大きい場合、ネットワークオペレータは新しい拡張ユーザ装置を設置すべきかを判断する。
或いは、拡張ユーザ装置500のD2D接続数が閾値よりも大きい場合、ネットワークオペレータは拡張ユーザ装置の無線リソースを増加すべきであると判断する。無線リソースとは周波数リソースである。例えば、拡張ユーザ装置500におけるD2D接続数が閾値よりも大きい場合、ネットワークオペレータは拡張ユーザ装置の扱うD2D接続の周波数キャリアを増加させるべきであると判断する。
D2D接続数に加え、D2D接続における論理チャネル数を測定項目#0の一部として測定してもよい。或いは、各論理チャネルについてD2D接続数を測定してもよい。より具体的には、ベストエフォートパケットをサポートする論理チャネルが転送されるD2D接続の数を測定してもよい。
測定インデックス#1はD2D接続で用いられる無線リソースに対応する。D2D接続の無線リソースはマクロセルカバレッジ領域におけるすべてのD2D接続の無線リソースに対応する。或いは、無線リソースは、各拡張ユーザ装置で用いられる無線リソースに対応する。この測定項目により、ネットワークオペレータはマクロカバレッジ領域又は各拡張ユーザ装置のD2D接続でどれほどの無線リソースが利用されているかを検出することができる。このような情報はネットワークオペレータが新しい拡張ユーザ装置を設置すべきかを判断するのに用いることができる。例えば、D2D接続で拡張ユーザ装置の用いる無線リソースの量が閾値よりも大きい場合、ネットワークオペレータは新しい拡張ユーザ装置を設置すべきであると判断することができる。或いは、拡張ユーザ装置のD2D接続の無線リソースの量が閾値よりも大きい場合、ネットワークオペレータは、拡張ユーザ装置の無線リソースを増加すべきであると判断する。
無線リソースとは周波数領域リソースである。例えば、拡張ユーザ装置の無線リソース量が閾値よりも大きい場合、ネットワークオペレータは拡張ユーザ装置の扱うD2D接続の周波数キャリアを増加させるべきであると判断する。或いは、無線リソースは時間−周波数リソースである。
無線リソースの測定は、DL(拡張ユーザ装置からユーザ装置)とUL(ユーザ装置から拡張ユーザ装置)とで別々に行われる。実際の無線リソースの代わりに、無線リソースの使用量を測定してもよい。無線リソースの使用量(usage#1)は以下のように算出できる。
Figure 2014522601
ここで、r(T)は時間Tにおける割り当てられた無線リソースの量であり、total_r(T)は時間Tの間に使用可能な無線リソースの量であり、Tは測定が行われる時間である。
測定インデックス#2はD2D接続におけるデータレートに対応する。D2D接続のデータレートとは、マクロセルカバレッジ領域におけるD2D接続の総データレートに対応する。或いは、各拡張ユーザ装置のデータレートをD2D接続のデータレートとしてもよい。この測定項目により、ネットワークオペレータは、マクロカバレッジ領域又は各拡張ユーザ装置でD2D接続に対しどれほどのデータレートが得られるかを検出することができる。
データレートは、物理レイヤ、MACレイヤ、RLCレイヤ、又はPDCPレイヤで算出が可能である。さらに、D2D接続の各論理チャネルについてデータレートを算出してもよい。データレートは下りリンク(拡張ユーザ装置からユーザ装置)と上りリンク(ユーザ装置から拡張ユーザ装置)とで別々に算出してもよい。状態通知を算出に用いてもよい。例えば、実際のデータ送信はD2D接続710で行うが、D2D接続710の状態通知はユーザ装置100のMacro2D通信部102を介して、LTE接続720を利用して基地局200に送信するようにしてもよい。図33にユーザ装置から基地局への状態通知の送信を示す。状態通知(各論理チャネルの状態を含む)をD2D接続710及びLTE接続720の両方でこのように送信してもよい。その結果、基地局200のD2D通信制御部204は、状態通知を利用して、D2D接続において毎秒何ビットが送信されているかを容易に確認することができる。1秒当たりのビット数はD2D接続710のデータレートに対応する。或いは、D2D通信制御部204は状態通知の系列番号を利用してD2D接続710の転送データ量を算出してもよい。1つの区間中での系列番号の変更は、その区間中に転送されるデータ量に対応する。
上の例では、ユーザ装置100が基地局200に状態通知を送信する。しかし、代わりに拡張ユーザ装置500のMacro2UE通信部502がLTE接続730によって基地局200に状態通知を送信してもよい。データレートは、1つの拡張ユーザ装置における1つのD2D接続に対応する。或いは、データレートは単一の拡張ユーザ装置における複数のD2D接続のデータレートの合計でもよい。さらに別の実施例では、データレートはマクロカバレッジ領域内のすべてのD2D接続のデータレートの合計であってもよい。例えば、すべてのD2D接続のデータレート(Total_data_rate)の総計を以下の式にしたがって算出する。
Figure 2014522601
ここで、data_rateは1つのD2D接続のデータレートであり、nはD2D接続のインデックスであり、NはD2D接続の総数である。ネットワークオペレータはこのような情報を、類似の、ユーザ装置から報告されるデータレート測定について、新しい拡張ユーザ装置を設置すべきかを上述したように判断する際に用いることができる。
図32の測定インデックス#3はD2D接続確立の成功率に対応する。D2D接続確立の成功率(Rate#3)は以下のように定義が可能である。
Figure 2014522601
ここでN1は確立に成功したD2D接続の数であり、N2は確立に失敗したD2D接続の数である。D2D接続確立の成功率は、マクロセルカバレッジ領域におけるすべてのD2D接続のものである。或いは、D2D接続確立の成功率は、各拡張ユーザ装置について決定してもよい。D2D接続確立の失敗率をD2D接続確立の成功率の代わりに測定してもよい。D2D接続確立の失敗率は以下のように定義することができる。
(D2D接続確立の失敗率)=1−(D2D接続確立の成功率)
D2D接続確立の成功(又は失敗)から、ネットワークオペレータは一部の無線インタフェースパラメータを変更すべきかを判断する。例えば、成功率が閾値よりも低い場合、ネットワークオペレーは無線インタフェースパラメータの変更を求める。
測定インデックス#4はD2D接続のハンドオーバ成功率である。ハンドオーバ成功率(Rate#4)は以下のように定義することができる。
Figure 2014522601
ここでN3は成功したD2D接続のハンドオーバの数であり、N4は失敗したD2D接続のハンドオーバの数である。ハンドオーバ成功率は、マクロセルカバレッジ領域におけるすべてのD2D接続に対するものである。或いは、個別の拡張ユーザ装置のD2Dハンドオーバの成功率を測定してもよい。さらに別の実施例では、D2D接続におけるハンドオーバ失敗率を成功率の代わりに測定してもよい。D2D接続のハンドオーバ失敗率は以下のように定義できる。
(D2D接続のハンドオーバ失敗率)=1−(D2D接続のハンドオーバ成功率)
このハンドオーバの成功(又は失敗)の測定項目により、ネットワークオペレータはハンドオーバパラメータを変更すべきかを判断する。例えば、ハンドオーバ成功率が閾値よりも低い場合、ネットワークオペレーはハンドオーバパラメータの変更を求める。
測定インデックス#5はD2D接続の再確立の成功率に対応する。D2D接続における接続再確立の成功率(Rate#5)は以下のように定義することができる。
Figure 2014522601
ここで、N5は成功したD2D接続の接続再確立の数であり、N6は失敗したD2D接続の接続再確立の数である。D2D接続再確立の成功率は、マクロセルカバレッジ領域におけるすべてのD2D接続のものである。或いは、成功率は個々のD2D接続に対応してもよい。或いは、D2D接続再確立の失敗率をD2D接続における接続再確立の成功率の代わりに測定してもよい。D2D接続における接続再確立の失敗率は以下のように定義することができる。
(D2D接続の接続再確立の失敗率)=1−(D2D接続の接続再確立の成功率)
この測定項目により、ネットワークオペレータはD2D接続再確立パラメータの一部を変更すべきかを判断する。例えば、D2D接続再確立の成功率が閾値よりも低い場合、ネットワークオペレータはD2D接続再確立パラメータの一部を変更すべきであると判断する。
測定インデックス#6はD2D接続におけるD2D接続のハンドオーバ数に対応する。この数はマクロセルカバレッジ領域におけるすべてのD2D接続に対するのものであってもよい。或いは、拡張ユーザ装置のD2D接続のハンドオーバ数であってもよい。この測定項目から、ネットワークオペレータはD2D接続ハンドオーバパラメータを変更すべきか判断することができる。例えば、D2D接続におけるハンドオーバ数が閾値よりも大きい場合(これはハンドオーバに何らかのピンポン問題が存在することを示唆する)、ネットワークオペレータはハンドオーバパラメータの変更を求める。
測定インデックス#7はD2D接続での無線リンクの故障数に対応する。この数はマクロセルカバレッジ領域におけるすべての無線リンク故障のものであってよい。或いは、拡張ユーザ装置における無線リンクの故障数であってもよい。無線リンクの故障数はユーザ装置100からLTE接続720を通して報告される。或いは、拡張ユーザ装置500がLTE接続730を通して報告してもよい。無線リンク故障の報告は、ステップS1301の制御シグナリングに含んでもよい。この測定項目から、ネットワークオペレータは無線インタフェースパラメータの一部を変更すべきかを判断することができる。例えば、D2D接続における無線リンクの故障数が閾値よりも大きい場合(これは最適化されていない無線インタフェースパラメータが存在することを示唆する)、ネットワークオペレータは無線インタフェースパラメータの一部を変更すべきであると判断することができる。
最後に、図32の測定インデックス#8はD2D接続の再確立数に対応する。この数はマクロセルカバレッジ領域におけるすべてのD2D接続に対するものであってもよい。或いは、この数は各拡張ユーザ装置におけるD2D接続再確立数であってもよい。この測定項目を用いて、ネットワークオペレータは無線インタフェースパラメータの一部を変更すべきかを判断することができる。例えば、D2D接続における接続再確立数が閾値よりも大きい場合(これは最適化されていない無線インタフェースパラメータが存在することを示唆する)、ネットワークオペレータは一部の無線インタフェースパラメータを変更すべきであると判断することができる。
<拡張ユーザ装置500の測定データ>
図34に拡張ユーザ装置500において測定される測定項目の例を示す。D2D通信部504(図31)が図34に挙げた測定を行う一方で、Macro2D通信部502は測定結果をLTE接続730を介して基地局に送る。測定結果を制御シグナリングの一部として基地局200に送ることもできる。測定結果はD2D測定データ収集部208に転送される。D2D測定データ収集部208はこのように、測定結果の収集を非常に効率的にするLTE接続730を利用してD2D接続の測定結果を容易に取得することができる。
図34の測定インデックス#A0は拡張ユーザ装置500の中央処理装置(CPU)の使用率に対応する。CPU使用率は拡張ユーザ装置における混雑度が比較的に高いか否かを判断するのに用いることができる。例えば、CPU使用率が閾値よりも高い場合、ネットワークオペレータは新しい拡張ユーザ装置を設置すべきであると判断する。
測定インデックス#A1は拡張ユーザ装置500のメモリ使用率に対応する。メモリ使用率を拡張ユーザ装置における混雑度が比較的に高いかを判断するのに用いることもできる。例えば、メモリ使用率が閾値よりも高い場合、ネットワークオペレータは新たな拡張ユーザ装置又は追加メモリを設置すべきであると判断する。
測定インデックス#A2は拡張ユーザ装置500のバッファ使用率に対応し、測定インデックス#A1に類似している。バッファ使用率を拡張ユーザ装置における混雑度が比較的に高いかを判断するのに用いることもできる。例えば、バッファ使用率が閾値よりも高い場合、ネットワークオペレータは新たな拡張ユーザ装置又は追加メモリを設置すべきであると判断する。
測定インデックス#A3は拡張ユーザ装置におけるベースバンド処理使用率である。ベースバンド使用率は、拡張ユーザ装置における混雑度が比較的に高いかを判断するのに用いることができる。インデックスA0からA3はこのように拡張ユーザ装置における処理負荷に関連する。
測定インデックス#A4はD2D接続における無線リソース量に対応する。無線リソースは、基地局200によりD2D接続に割り当てられたものではなく、実際にデータ送信に用いられるものに対応する。このような場合、使用無線リソースはD2D接続の混雑度に対応する。D2D接続における使用無線リソース量は、拡張ユーザ装置500における混雑度が閾値と比較して比較的高いかを判断するのに用いることができる。閾値を超える場合、ネットワークオペレータは新たな拡張ユーザ装置の設置を求める。使用無線リソースの測定は、DL(拡張ユーザ装置からユーザ装置)とUL(ユーザ装置から拡張ユーザ装置)とで別々に行ってもよい。
測定インデックス#A5は拡張ユーザ装置におけるバックホール使用率に対応し、バックホールリンクにおける混雑度が、例えば閾値と比較して比較的に高いかを判断するためのものである。閾値を超える場合、ネットワークオペレータはバックホールリンクのための追加の帯域幅を設置すべきであると判断する。
測定インデックス#A6はD2D接続のデータレートに対応する。データレートは、物理レイヤ、MACレイヤ、RLCレイヤ、又はPDCPレイヤで算出することができる。データレートは、送信バッファ内に送信すべきデータが存在する時間に平均化の区間を設定することにより算出してもよい。例えば、500ミリ秒の測定区間中300ミリ秒にのみデータが存在する場合、図35に示すように、データレートは、300ミリ秒の区間のみで平均を求めて、残りの区間を用いずに算出される。或いは、送信バッファ内での送信すべきデータの有無に関わらず、測定区間全体に亘ってデータレートを算出してもよい。データレートの測定は、DL(拡張ユーザ装置からユーザ装置)とUL(ユーザ装置から拡張ユーザ装置)とで別々に行ってもよい。データレートをD2D接続の論理チャネル毎に算出してもよい。
D2D接続におけるデータレートは、拡張ユーザ装置500における混雑度が比較的高いかを判断するのに用いることができる。例えば、データレート量を閾値と比較してもよい。閾値を超えない場合、ネットワークオペレータは混雑度が比較的高く、新しい拡張ユーザ装置を設置すべきであると判断する。
測定インデックス#A7はD2D接続における通信区間に対応する。実施例によっては、D2D通信の無線リソースは基地局200により割り当てられるが、無線リソースは、D2D接続で送信すべきデータが存在する場合にのみ用いられるものである。このようにD2D通信の区間はデータが実際に送信される区間に対応する。この区間は、データがバーストであるか否かを確認する場合など、データトラフィックパターンを確認するのに用いることができる。
インデックス#A7と異なり、測定インデックス#A8はD2D接続でデータ通信が行われない区間に対応する。この区間もデータトラフィックパターンを確認するのに用いることができる。
測定インデックス#A9はD2D接続におけるパスロスに対応する。パスロスは拡張ユーザ装置が無線通信サービスを提供する実際のカバレッジ領域を推定するのに用いることができる。ネットワークオペレータはこのような情報を閾値と比較して、当該エリアに新たな拡張ユーザ装置を設置すべきかを判断する際に用いてもよい。パスロス測定には、拡張ユーザ装置500の扱うD2D接続のパスロスの平均値を用いてもよい。
測定インデックス#A10はD2D接続における無線リンク品質に対応する。無線リンク品質は拡張ユーザ装置が無線通信サービスを提供するカバレッジ領域における通信品質を推定するのに用いることができる。ネットワークオペレータはこのような情報を一部の無線インタフェースパラメータを変更すべきかを判断するのに用いることができる。無線リンク品質には、拡張ユーザ装置500の扱うD2D接続の無線リンク品質の平均値を用いてもよい。無線リンク品質は、D2D接続の信号対干渉比及びD2D接続のチャネル品質指標(CQI)のうちの少なくとも1つである。より具体的には、D2D接続の無線リンク品質が閾値よりも低い場合、ネットワークオペレータは一部の無線インタフェースパラメータを変更すべきであると判断する。無線リンク品質の測定は、DL(拡張ユーザ装置からユーザ装置)とUL(ユーザ装置から拡張ユーザ装置)とで別々に行ってもよい。
測定インデックス#A11はD2D接続のブロックエラーレート(BLER)に対応する。BLERは拡張ユーザ装置500のカバレッジ領域における通信品質を推定するのに用いることができる。ネットワークオペレータはこのような情報を無線インタフェースパラメータの一部を変更すべきか否か判断するのに用いることができる。BLERは拡張ユーザ装置500の扱うD2D接続のBLERの平均値である。BLERの代わりにビットエラーレートを用いてもよい。D2D接続のBLERが閾値よりも大きい場合、ネットワークオペレータは一部の無線インタフェースパラメータを変更すべきであると判断する。BLERの測定は、DL(拡張ユーザ装置からユーザ装置)とUL(ユーザ装置から拡張ユーザ装置)とで別々に行ってもよい。
測定インデックス#A12はD2D接続の受信信号電力に対応する。受信信号電力は拡張ユーザ装置のカバレッジ領域における通信品質を推定するのに用いられる。ネットワークオペレータは、無線インタフェースパラメータの一部を変更すべきか否かを判断するのにこのような情報を用いてもよい。受信信号電力には、拡張ユーザ装置500の扱うD2D接続の受信信号電力の平均値を用いてもよい。D2D接続の受信信号電力が閾値よりも高い場合、ネットワークオペレータは一部の無線インタフェースパラメータを変更すべきであると判断することができる。受信信号電力の測定は、DL(拡張ユーザ装置からユーザ装置)とUL(ユーザ装置から拡張ユーザ装置)とで別々に行ってもよい。DLについては、ユーザ装置が受信信号電力を拡張ユーザ装置に報告してもよい。
測定インデックス#A13はD2D接続の送信信号電力に対応する。送信信号電力は拡張ユーザ装置500が無線通信サービスを提供する、拡張ユーザ装置のカバレッジ領域における通信品質を推定するのに用いられる。ネットワークオペレータは、無線インタフェースパラメータの一部を変更すべきか否かを判断するのにこのような情報を用いてもよい。送信信号電力には、拡張ユーザ装置500の扱うD2D接続の送信信号電力の平均値を用いてもよい。送信信号電力の測定は、DL(拡張ユーザ装置からユーザ装置)とUL(ユーザ装置から拡張ユーザ装置)とで別々に行ってもよい。ULについては、ユーザ装置100が送信信号電力を拡張ユーザ装置500に通知してもよい。D2D接続の送信信号電力が閾値よりも高い場合、ネットワークオペレータは一部の無線インタフェースパラメータを変更すべきであると判断することができる。
測定インデックス#A14はD2D接続の干渉電力に対応する。干渉電力は拡張ユーザ装置500が無線通信サービスを提供するカバレッジ領域における通信品質を推定するのに用いられる。ネットワークオペレータは、無線インタフェースパラメータの一部を変更すべきか否かを判断するのにこのような情報を用いてもよい。干渉電力には、拡張ユーザ装置500の扱うD2D接続の干渉電力の平均値を用いてもよい。D2D接続の干渉電力が閾値よりも高い場合、ネットワークオペレータは一部の無線インタフェースパラメータを変更すべきであると判断することができる。干渉電力の測定は、DL(拡張ユーザ装置からユーザ装置)とUL(ユーザ装置から拡張ユーザ装置)とで別々に行ってもよい。DLについては、ユーザ装置100が干渉電力を拡張ユーザ装置500に報告してもよい。
測定インデックス#A15は拡張ユーザ装置500の位置情報に対応する。位置情報は、SONのオペレーションに用いてもよい。
測定インデックス#A16は送信バッファ内に送信すべきデータが存在するユーザ装置の数に対応する。この数は拡張ユーザ装置500における混雑レベルが比較的高いかを判断するのに用いてもよい。送信すべきデータが存在するユーザ装置数が閾値よりも多い場合、ネットワークオペレータは、混雑度が比較的高く、新しい拡張ユーザ装置を設置すべきであると判断する。送信すべきデータが存在するユーザ装置数の測定は、DL(拡張ユーザ装置からユーザ装置)とUL(ユーザ装置から拡張ユーザ装置)とで別々に行ってもよい。ULについては、ユーザ装置100が、送信すべきデータが送信バッファ内に存在するかを拡張ユーザ装置500に報告してもよい。送信すべきデータを有するユーザ装置の数はD2D接続の論理チャネル毎に算出してもよい。すなわち、送信すべきデータを有する論理チャネルの数を算出してもよい。送信すべきデータの存在するユーザ装置をアクティブユーザと見なしてよい。
測定インデックス#A17は、データレートが閾値よりも低いユーザ装置の数に対応する。この数は拡張ユーザ装置における混雑レベルが比較的高いかを判断するのに用いてもよい。データレートが閾値よりも低いユーザ装置の数が別の閾値よりも大きい場合、ネットワークオペレータは、混雑度が比較的高く、新しい拡張ユーザ装置を設置すべきであると判断する。データレートが閾値よりも低いユーザ装置数の測定は、DL(拡張ユーザ装置からユーザ装置)とUL(ユーザ装置から拡張ユーザ装置)とで別々に行ってもよい。データレートが閾値よりも低いユーザ装置数はD2D接続の論理チャネル毎に算出してもよい。
測定インデックス#A18は、D2D接続において非アクティブなユーザ装置の数に対応する。一部の実施例で、D2D接続の無線リソースが基地局によって割り当てられるが、無線リソースが用いられるのは送信すべきデータが存在する場合のみである。したがって、送信すべきデータの無い区間が存在する。非アクティブなユーザ装置は、D2D接続で送信すべきデータを有さないユーザ装置に対応する。
ユーザ装置又は拡張ユーザ装置がトラフィック測定を行うかに関わらず、D2D測定データ収集部208は上述の測定データの一部をD2D接続の呼受付制御に用いてもよい。例えば、拡張ユーザ装置のD2D接続数が閾値よりも大きい場合、D2D測定部208は新たなD2D接続を禁止すべきであると判断する。無線リソースの使用量など他の測定項目をD2D接続数の代わりに呼受付制御に用いてもよい。D2D測定データ収集部208の代わりにD2D通信制御部204が呼受付制御を行ってもよい。
<リソース割り当て及び伝送フォーマット選択>
一般的に、無線リソース割り当て方法では、シグナリングのオーバーヘッドと柔軟性とがトレードオフされる。無線リソース割り当ての制御シグナリングが比較的高頻度で送信される場合、無線リソースを柔軟に割り当てることができる。制御シグナリングのオーバーヘッドは高くなるものの、柔軟性によってマルチユーザスケジューリングダイバシティのゲインや干渉制御などの利点が得られる。一方、無線リソース割り当ての制御シグナリングが低頻度で送信される場合、無線リソースを柔軟に割り当てることができないため、制御シグナリングのオーバーヘッドは低下するものの、上記の利点を得ることは難しくなる。
さらに、トラフィックデータは常に存在するわけではない。例えば、ウェブを閲覧する際、ユーザがウェブサイトのコンテンツを閲覧している間、トラフィックデータは存在しない。無線リソースが解放される場合、又はトラフィックデータが存在せず、無線リソースが用いられない場合、解放又は使用されない無線リソースを他の通信に割り当てることができるため、無線リソースをより効率的に用いることができる。しかしながら、無線リソースが頻繁に割り当てられ、又は解放され、そのような効率的なリソース割り当てが可能になる場合、制御シグナリングのオーバーヘッドは上昇する。
なお、送信バッファ内の送信すべきデータの存在をいかに検出するかは、効率的なリソース割り当ての点から極めて重要である。送信バッファの検出が容易である場合、効率的なリソース割り当てを実現することも容易である。一方、送信バッファが送信すべきデータを有さないことの検出が容易でない場合、無線リソース割り当ての制御シグナリングが頻繁に送信されたとしても、効率的なリソース割り当てを実現することは難しい。
一般的に、無線リソース割り当て工程を実行するノードが送信バッファも有する場合、送信すべきデータが送信バッファ内に存在するかを検出することは容易である。さもなければ、送信バッファが観測ノードから離間するため、送信バッファ内の送信すべきデータの存在の検出は容易ではない。例えば、基地局がユーザ装置との通信のためのリソース割り当て工程を実行する場合、DLでのバッファ状態の情報を得ることは容易であるが、ULでのバッファ状態の情報を得ることは容易ではない。
伝送フォーマットは無線リソースが割り当てられる際に決定されるため、伝送フォーマットの選択は無線リソース割り当て工程と大きく関わる。この点について、無線リソースの割り当ては伝送フォーマットの選択を含むと考えることができる。制御シグナリングが頻繁に送信され、無線リソース割り当て情報のみではなく伝送フォーマット情報も示す場合、伝送フォーマットを頻繁かつ柔軟に送信することができる。伝送フォーマットは、リンクアダプテーション技術において広く用いられる適応変調及び符号化技術を用いて、無線リンク品質に基づいて選択してもよい。適応変調及び符号化技術においては、無線リンク品質の情報は極めて重要である。無線リンク品質情報が不正確であれば、選択した伝送フォーマットが実際の無線リンクに適さず、パフォーマンスが低下することがある。この点において、無線リンク品質をいかに取得するか及び伝送フォーマットをいかに選択するかは、無線リソース管理の一部と見なすことができる。
WCDMAの個別チャネルでは、例えば、当該個別チャネルの無線リソースは無線ネットワーク制御装置(RNC)によってRRCシグナリングを用いて割り当てられる。無線リソースは符号領域リソースに対応する。RRCシグナリングにおいて個別チャネルに用いられる符号の識別番号がユーザ装置に通知される。セル中に2つ以上のWCDMAキャリアが存在する場合、RNCはこれらのキャリアのうちの1つを無線リソース割り当ての一部としてユーザ装置に割り当てる。この場合、RRCシグナリング送信の回数を最低限に抑える必要があるため、無線リソースは頻繁には変更されない、又は割り当てられない/解放されない。
一方、LTEのDLでは、物理下りリンク共有チャネル(PDSCH)の無線リソースは物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)を用いて、LTE基地局により割り当てられる。無線リソースは周波数領域リソースである。すなわち、PDCCHのリソースブロック又はリソースブロックグループの識別番号がユーザ装置に通知される。PDCCHは各サブフレーム(1ミリ秒毎)で送信され、どのユーザ装置が各サブフレームでPDSCHを受信すべきか、どの伝送フォーマットがPDSCHに用いられているか、及びどの無線リソースがPDSCHに用いられているかをユーザ装置に通知する。この点について、PDCCHはいつPDSCHが送信されるかを示すため、PDCCHは周波数領域リソースのみではなく、時間領域リソースまでユーザ装置に通知する。
PDCCHはPDCCHの送信されるサブフレームで送信されるPDSCHの無線リソースをユーザ装置に通知する。このように、無線リソースを比較的頻繁に割り当て、解放することができる(1ミリ秒毎)。PDCCHが1ミリ秒毎に送信されるため、PDCCHのオーバーヘッドは大きくなる。しかし、マルチユーザスケジューリングダイバシチのゲインを得ることができる。さらに、送信すべきトラフィックデータがユーザ装置の送信バッファ内に存在しない場合、PDCCHはユーザ装置に送信されないため、無線リソースも使用されない。この結果、効率的なリソース割り当てが実現できる。
LTEのDLでは、各サブフレームでPDCCHが送信されるため、1ミリ秒毎に伝送フォーマットを変更することができる。ユーザ装置はチャネル状態情報をLTE基地局に送信し、そしてLTE基地局はチャネル状態情報に基づいてPDSCHの伝送フォーマットを選択する。その結果、正確な適応変調及び符号化を実現できる。LTEのDLと同様に、LTEのULでも、物理上りリンク共有チャネル(PUSCH)の無線リソースはPDCCHを用いてLTE基地局により割り当てられる。この場合、LTE基地局がUL送信バッファ内に送信すべきデータが存在するか否かを検出できるように、ユーザ装置はバッファ状態通知又はスケジューリング要求を時折LTE基地局に送信する。
ここで、どのノードが無線リソースの割り当てを行うかは重要である。上記のWCDMAの例では、RNCがユーザ装置に対し無線リソースを割り当てている。上記のLTEの例では、LTE基地局が無線リソースをユーザ装置に割り当てている。
要するに、移動通信システムにおいては、リソース割り当ての合理的な柔軟性を実現し、制御シグナリングオーバーヘッドを最小化し、効率的なリンクアダプテーションを実現するために、無線リソースの割り当てを適切に行う必要がある。
本明細書に開示するハイブリッドD2UE及びMacro2UEシステムでは、効率的なリソース割り当ての実現、制御シグナリングオーバーヘッドの最小化、及び効率的なリンクアダプテーションの実現のために、D2D接続の無線リソース割り当て工程が行われる。ハイブリッドD2UE及びMacro2UEシステムでは、拡張ユーザ装置500の複雑さを最小化する必要がある。これを行わければ、ハイブリッドD2UE及びMacro2UEシステムの利点が一部失われてしまう。すなわち、拡張ユーザ装置の代わりに基地局が無線リソース割り当て工程の大部分を行うことが望ましい。しかしながら、基地局がLTE―DL割り当てと同様に(すなわちD2D接続710のPDCCHを各サブフレームで送ることにより)D2D接続710に無線リソースを割り当てる場合、制御シグナリングのオーバーヘッドを無視することはできない。一方、基地局がWCDMA個別チャネルと同様にD2D接続710の無線リソースを割り当てる場合、送信すべきデータの存在しない通信に対する無線リソースの割り当てを回避することは困難である。さらに、いかにD2D接続710の伝送フォーマットを選択するかを特定する必要がある。
先に述べたように、基地局200はD2D接続710のRRCレイヤを制御する。以下の実施例では、無線リソース割り当て及び伝送フォーマット選択について、基地局200はD2D接続710のMACレイヤも制御する。しかし、別の実施例では、UE−AがMACレイヤの制御を行うこともできる。このように、別の実施例では、以下に説明する、基地局によるMACレイヤ制御の実施例と同様の方法で、又は従来の、LTE基地局によるMAC/物理レイヤ制御と同様の方法で、UE−Aが無線リソース割り当て及び伝送フォーマット選択を管理する。
以下の例では、上述したとおり、D2D接続のキャリア周波数は3.5GHzであり、基地局とユーザ装置との間、及び基地局と拡張ユーザ装置との間のLTE接続は2GHzであるものとする。なお、周波数帯域は例に過ぎず、別の実施例では異なる周波数帯域を用いてもよい。
図36A及び36Bに、図7に示すものと類似した無線通信システムの接続を図示する。しかし、図36Aでは、D2D−PDCCH送信が基地局200とユーザ装置100との間、及び基地局200と拡張ユーザ装置500との間に示されている。D2D−PDCCHはこのようにMacro2UEリンク及びMacro2Dリンクでそれぞれ送信される。D2D−PDCCHはD2D接続710のリソース割り当て情報をユーザ装置及び拡張ユーザ装置に通知する制御シグナリングを構成する。
図36Bに、Macro2UEリンク及び/又はMacro2Dリンクでそれぞれユーザ装置100及び/又は拡張ユーザ装置500により基地局200に向けて送信されているD2Dバッファ状態通知(BSR)を示す。D2D−BSRはD2D接続710で送信すべきデータが存在するか(又はそのようなデータの量)を基地局に通知する制御シグナリングを構成する。
無線リソース割り当て方法における時間フレームの構成の詳細を図37を参照して説明する。ここで、D2D−PDCCHは所定の時間にしたがって周期的に送信される。例えば、所定の時間とは20ミリ秒や40ミリ秒であり、他の値であってもよい。図示の実施例では、一例として所定の時間は20ミリ秒である。D2D−PDCCHは、D2D−PDCCHの送信されるサブフレームに続くD2Dデータ送信区間の無線リソースを、ユーザ装置及び拡張ユーザ装置に通知する。例えば、D2D−PDCCH#0はD2Dデータ送信区間#0の無線リソースを割り当て、D2D−PDCCH#1はD2Dデータ送信区間#1の無線リソースを割り当てる。
D2D接続710で送信すべきトラフィックデータが存在しない場合、LTEにおけるPDCCHと同様に、D2D接続710のD2D−PDCCHは送信されず、D2D接続710において無線リソースは使用されない。その結果、効率的な無線リソース割り当てを実現できる。基地局は報知チャネルで所定の時間をユーザ装置及び拡張ユーザ装置に通知してもよい。或いは、基地局は所定の時間を、D2D接続を確立又は再設定するための制御シグナリングでユーザ装置及び拡張ユーザ装置に通知してもよい。配置シナリオによっては無線リソースの割り当てを頻繁に行う必要があり、他の場合ではそれほど頻繁に行う必要はない。所定の時間はそのような配置シナリオに基づいて上記工程で調整が可能であり、基地局は所定の時間を何らかの制御シグナリングによってユーザ装置100及び拡張ユーザ装置に通知する。
D2D−PDCCHの送信されるサブフレームに続くD2Dデータ送信区間の長さは所定の時間と同一である。この意味で、基地局は所定の時間の代わりにD2Dデータ送信区間の長さをユーザ装置及び拡張ユーザ装置に通知してもよい。
D2D−PDCCHの送信されるサブフレームとD2Dデータ送信区間の最初のサブフレームに対応するサブフレームとの間の時間差を予め定めてもよい。例えば、時間差は8ミリ秒であり、他の値でもよい。或いは、時間差は一定の幅の値を有してもよく、例えば8ミリ秒から12ミリ秒の時間差であってもよい。
D2D−PDCCHで送信される無線リソース割り当てのパラメータは、LTEのPDCCHで送信されるものと同一又は類似のものでもよい。D2D−PDCCHで送信されるパラメータには、例えば、「リソースブロックの割り当て情報」、「ユーザ装置のID」、「拡張ユーザ装置のID」、「ストリーム数」、「プリコーディングベクトルの情報」、「データサイズ」、「変調方式」、「ハイブリッド自動再送要求(HARQ)の情報」、「送信電力制御コマンド」、「復調参照信号の情報」、及び同様のパラメータのうちの少なくとも1つが含まれる。2つ以上のD2Dキャリアが存在する場合、キャリアインジケータをさらに無線リソース割り当てパラメータに含んでもよい。
さらに、D2D−PDCCHで送信されるパラメータは、下りリンク及び上りリンクの両方のパラメータを含んでもよい。下りリンクは拡張ユーザ装置からユーザ装置へのリンクに対応し、上りリンクはユーザ装置から拡張ユーザ装置へのリンクに対応する。或いは、下りリンク及び上りリンクのパラメータを示すために2つのD2D−PDCCHを送信してもよい。
さらに、図38、38A、及び39に図示するように、D2D−PDCCHで送信されるパラメータはD2Dデータ送信区間中の下りリンク/上りリンク割り当ての情報を含んでもよい。D2D−PDCCHパラメータはDL送信のサブフレームであるか又はUL送信のサブフレームであるかをユーザ装置及び拡張ユーザ装置に通知してもよい。図38Aに図示するサブフレーム#12、#13、#14、及び#15のように、DL送信もUL送信も行われないサブフレームが1つ又は2つ以上存在することもある。図38、38A、及び39では、D2Dデータ送信区間の長さは20ミリ秒である。図38では、サブフレームが下りリンク(DL)割り当て用か又は上りリンク(UL)割り当て用かを示す情報がサブフレーム毎に送信される。図38で、#nはD2Dデータ送信区間(20サブフレームより成る)の任意の識別番号である。或いは、図39に図示するように、下りリンク及び上りリンク割り当てのパターンを当該パターンの識別番号がD2D−PDCCCHで送信されるように定義する。パターン数は設定パラメータであり、図39に示す2つよりも多くてもよい。
上述のユーザ装置及び拡張ユーザ装置のIDはD2D接続710のIDで置き換えてもよい。この場合、基地局はD2D接続710のIDを1つユーザ装置及び拡張ユーザ装置に割り当てる。基地局は、D2D接続のIDをD2D接続の確立又は再設定のための制御シグナリングでユーザ装置及び拡張ユーザ装置に通知することができる。例えば、D2D接続710のIDは無線ネットワーク一時識別子(RNTI)に対応し、D2D−RNTIとして指定してもよい。1つのRNTIをユーザ装置及び拡張ユーザ装置の両方に対して用いるため、制御シグナリングのオーバーヘッドは減少する。
ユーザ装置及び拡張ユーザ装置がD2D−PDCCHを受信する場合、ユーザ装置と拡張ユーザ装置とは、D2D−PDCCH中に識別されるD2Dデータ送信区間の間、D2D接続710で互いに通信を行う。D2Dデータ送信区間の無線リソース情報及び伝送フォーマット情報はD2D−PDCCHに含んでもよい。例えば、図37に図示するように、ユーザ装置と拡張ユーザ装置とはD2D−PDCCH#0を受信する場合にD2Dデータ送信区間#0において互いに通信を行い、D2D−PDCCH#1を受信する場合にD2Dデータ送信区間#1において互いに通信を行う。
ユーザ装置又は拡張ユーザ装置がD2D接続710でデータを送信する場合、送信電力(TXPOW)は以下の式で算出することができる。
Figure 2014522601
ここでMaxPOWはD2D接続710の最大送信電力、Mは送信帯域幅、Poは電力制御パラメータ(以下「パラメータ#A」という)、αは電力制御パラメータ(以下「パラメータ#B」という)、PLはパスロス、及びfはTPCコマンドから算出される値である。送信帯域幅は、D2D−PDCCHの制御情報の一部として含んでもよい。例えば、送信帯域幅はリソースブロック数でもよい。或いは、基地局はD2D接続の確立又は再設定のための制御シグナリングで最大送信電力をユーザ装置及び拡張ユーザ装置に通知する。パラメータ#A及び#BをD2D−PDCCHの制御情報の一部として含んでもよい。或いは、基地局はパラメータ#A及び#BをD2D接続の確立又は再設定のための制御シグナリングでユーザ装置及び拡張ユーザ装置に通知する。パスロスはユーザ装置及び拡張ユーザ装置で算出可能である。値fはTPCコマンドから算出可能である。例えば、蓄積した受信TPCコマンドから求めてもよい。
一実施例ではパラメータ#Bを1.0に設定することができるため、パスロスに関わらずすべてのD2D接続で受信SIRが略同一になることが期待できる。或いは、パラメータ#Bを0.8に設定してもよく、パスロスが大きい場合に受信SIRが低下し、パスロスが小さい場合に受信SIRが増加することが期待できる。その結果、パスロスが大きい場合に干渉を軽減することができ、パスロスが小さい場合に他の接続に対して干渉を生じることなくスループットを向上させることができる。パラメータ#Bはこのようにフラクショナル電力制御をD2D接続710に対して適用する。パラメータ#Aは通信開始時の初期送信電力を調整できるため、TPCコマンドに基づいて送信電力を調整することが可能になる。TPCコマンドを用いる例を図44を参照して説明する。
ユーザ装置及び拡張ユーザ装置がD2D−PDCCHを受信しない場合、D2D接続710でのD2D−PDCCHに対応するD2Dデータ送信区間では、ユーザ装置及び拡張ユーザ装置は互いに通信を行わない。例えば、ユーザ装置及び拡張ユーザ装置がD2D−PDCCH#0を受信しなければ、ユーザ装置及び拡張ユーザ装置がD2Dデータ送信区間#0で互いに通信を行うことはなく、また、ユーザ装置及び拡張ユーザ装置がD2D−PDCCH#1を受信しなければ、ユーザ装置及び拡張ユーザ装置がD2Dデータ送信区間#1で互いに通信を行うことはない。
D2D−PDCCHは、LTE接続720又はLTE接続730でLTEのPDCCHと同様の方法で送信してもよい。すなわち、D2D−PDCCHはサブフレーム内の最初の1つ、2つ、又は3つのOFDMシンボルで送信してもよい。或いは、D2D−PDCCHはLTE接続720又はLTE接続730でLTEのR−PDCCHと同様に送信することもできる。さらに別の実施例では、D2D−PDCCHをLTE接続720又はLTE接続730でLTEでのPDSCHの一部又はPDSCHにマッピングされたデータとして送信してもよい。
D2D−RNTIを用いる場合、1つのD2D−PDCCHがユーザ装置及び拡張ユーザ装置の両方に送信される。この場合、D2D−PDCCHについて、LTE接続720はLTE接続730と同一である。図37に図示するように、D2D−BSRは所定の時間毎に送信される。例えば、所定の時間とは20ミリ秒や40ミリ秒であり、他の値であってもよい。図37では、一例として、所定の時間は20ミリ秒である。D2D−BSRの所定の時間はD2D−PDCCHと同一でもよく、又はD2D−PDCCHと異なってもよい。D2D−BSRの所定の時間は上述のD2D−PDCCHの所定時間の送信と同様に基地局によりユーザ装置及び拡張ユーザ装置に送信される。
ユーザ装置はD2D−BSRを用いてユーザ装置におけるバッファ状態を基地局に通知する。同様に、拡張ユーザ装置はD2D−BSRを用いて拡張ユーザ装置におけるバッファ状態を基地局に通知する。D2D−BSRをいかに送信するかは3つのオプションがある。この3つのうち少なくとも1つは以下のように用いることができる。
<D2D−BSR送信の第1のオプション>
この場合、ユーザ装置のみがD2D−BSRを基地局200に送信する。ユーザ装置はD2D−UL(ユーザ装置から拡張ユーザ装置)に対するそのバッファ状態を送信することができる。或いは、ユーザ装置はD2D−DL(拡張ユーザ装置からユーザ装置)についてのバッファ状態及びそのデータ受信履歴を送信してもよい。データ受信履歴は先のD2Dデータ送信区間におけるデータ受信履歴に対応してもよい。例えば、図37に示すように、データ受信履歴は、D2D−BSR#3の送信されるD2Dデータ送信区間#0及び#1におけるデータ受信履歴に対応してもよい。D2D−DLの送信バッファは拡張ユーザ装置内に存在するため、ユーザ装置100はD2D−DLに対するバッファ状態の情報を有さない。しかし、D2D−DLに対するバッファ状態はユーザ装置におけるデータ受信履歴から推定することができる。データ受信履歴がユーザ装置がD2D−DLを通して最近にデータを受信したことを示す場合、拡張ユーザ装置のD2D−DLの送信バッファ内にデータが残っていると推定できる。最近受信されたデータのデータ受信履歴が存在しない場合、D2D−DLの送信バッファ内に送信すべきデータが残っていないと推定できる。
基地局はデータ受信履歴を作成するのに考慮すべきD2Dデータ送信区間の数をユーザ装置に通知する。この数が大きい場合、基地局はD2Dデータを得るまで比較的長い時間待たなければならないが、バッファ状態が長時間に亘って観察されるため、比較的信頼性の高い情報が得られる。一方、この数が小さい場合、基地局はD2Dデータをそれほど長い間待つ必要はないが、短時間に亘って観察されたバッファ状態であるため、情報の信頼性は比較的低くなる。例えば、不定期なトラフィックデータである場合、比較的短いバッファ状態観察期間で、送信すべきデータが存在しないことを示すことができる。したがって、データ受信履歴を作成する際に考慮すべきD2Dデータ送信区間の数は、情報遅延と信頼性とのトレードオフを表わす。基地局は、D2D接続を確立又は再設定するための制御シグナリングを送信する際に、データ受信履歴に考慮に入れるべきD2Dデータ送信区間の数をユーザ装置に通知してもよい。D2D接続710の無線リソースがD2D−PDCCHによって割り当てられた場合であって、ヘッダデータ又はパディングビットを送信しなければならないものの、対応のD2Dデータ送信区間で送信すべき実際のデータが存在しない場合、データ受信履歴にデータ送信が存在しないものと見なす。実際のトラフィックデータの存在しないことを、0バイトのデータサイズを有するデータと見なしてもよい。
<D2D−BSR送信の第2のオプション>
本実施例では、拡張ユーザ装置のみがD2D−BSRを基地局に送信する。この場合、拡張ユーザ装置はD2D−DLに対するバッファ状態のみを送信する。或いは、拡張ユーザ装置はD2D−ULに対するバッファ状態及びデータ受信履歴を送信してもよい。データ受信履歴は先のD2Dデータ送信区間におけるデータ受信履歴に対応してもよい。例えば、図37に示すように、D2D−BSR#3が送信される場合、データ受信履歴はD2Dデータ送信区間#0及び#1を用いて形成される。
ユーザ装置のみが送信バッファ状態を知っているため、拡張ユーザ装置はD2D−ULのバッファ状態の情報を有さない。しかし、D2D−ULに対するバッファ状態は拡張ユーザ装置におけるデータ受信履歴から推定することができる。データ受信履歴が拡張ユーザ装置がD2D−ULを通して最近にデータを受信したことを示す場合、D2D−ULの送信バッファ内に送信すべきデータが存在すると推定できる。反対に、データ受信履歴が拡張ユーザ装置がD2D−DLを通して最近にデータを受信していないことを示す場合、D2D−ULの送信バッファ内に送信すべきデータが存在しないと推定できる。
基地局はデータ受信履歴を作成するのに用いるべきD2Dデータ送信区間の数を拡張ユーザ装置に通知する。この数が大きい場合、基地局はD2D−ULのバッファ状態を得るのに比較的長い時間待たなければならないが、バッファ状態がこの比較的長い時間に亘って観察されるため、より信頼性の高い状態になる。一方、データ受信履歴が収集されるD2Dデータ送信区間の数が比較的小さい場合、基地局はバッファ状態情報をより頻繁に取得するものの、信頼性は低下する。したがって、「データ受信履歴に考慮に入れるべきD2Dデータ送信区間の数」は、情報遅延と信頼性とのトレードオフを表わす。D2Dデータ送信区間数を特定する代わりに実際のデータ収集時間の区間を用いてもよい。基地局は、D2D接続を確立又は再設定するための制御シグナリングを送信する際に、データ受信履歴に考慮に入れるべきD2Dデータ送信区間の数を拡張ユーザ装置に通知してもよい。D2D接続710の無線リソースがD2D−PDCCHによって割り当てられているにも関わらず送信すべき実際のトラフィックデータが存在しない場合(しかしヘッダデータ又はパディングビットは送信される)、データ受信履歴はこれをデータ受信履歴中にデータ送信が構成されないと見なしてもよい。実際のトラフィックデータの存在しないことを、0バイトのデータサイズを有するデータと見なしてもよい。
<D2D−BSR送信の第3のオプション>
ユーザ装置及び拡張ユーザ装置500の両方がD2D−BSRを基地局に送信する。D2D−BSRは、データバッファ内のデータ量又はデータ受信履歴内のデータ量を示すことができる。或いは、D2D−BSRは、データバッファ内にデータが存在するか又はデータ受信履歴内でデータが実際に送信されているかを示してもよい。例えば、送信すべきデータの存在をフラグビットを用いて示してもよい。
LTE接続720又はLTE接続730でD2D−BSRを送信するのにPUCCHを利用してもよい。例えば、D2D接続のスケジューリング要求をD2D−BSRの送信に用いてもよい。或いは、LTE接続720及び730でPUSCHをD2D−BSR送信に用いてもよい。すなわち、D2D−BSRをPUSCHにマッピングすることができる。別の実施例では、2タイプのD2D−BSRを送信することができる。第1のタイプはデータバッファ又はデータ受信履歴におけるデータ量を示す。第2のタイプは、データバッファ内にデータが存在するか又はデータ受信履歴内でデータが実際に送信されているかを示す。第1のタイプの送信頻度は第2タイプよりも低い。例えば、前者を80ミリ秒毎に送信し、後者を20ミリ秒毎に送信することができる。別の実施例では、後者をユーザ装置及び拡張ユーザ装置の両方によって送信し、前者をユーザ装置のみで送信してもよい。後者のシグナリングオーバーヘッドはさほど大きくないため、ユーザ装置及び拡張ユーザ装置の両方で送信したとしても、当該送信によってシグナリングオーバーヘッドは大幅には増加しない。さらに、前者のシグナリングオーバーヘッドは従来のLTEにおけるバッファ状態通知と同等のものである。すなわち、追加のオーバーヘッドは発生しない。したがって、シグナリングオーバーヘッドの増加を最小限に抑えることができる。
基地局は、D2D−BSRを利用して、ユーザ装置及び拡張ユーザ装置にD2D−PDCCHを送信すべきか否かを決定する。例えば、D2D−BSRがD2Dリンクを通して送信すべきデータがあることを示す場合、基地局はユーザ装置及び拡張ユーザ装置にD2D−PDCCHを送信する。一方、D2D−BSRがD2Dリンクを通して送信すべきデータが無いことを示す場合、基地局はユーザ装置及び拡張ユーザ装置にD2D−PDCCHを送信しない。その結果、基地局はアイドル状態のD2Dリンクに対して無線リソースを割り当てることを回避でき、リソース割り当ての効率を最大化することができる。さらに、図37Aに図示するように、D2D関連の無線リンク品質はMacro2UEリンク及び/又はMacro2Dリンクで送信してもよい。無線リンク品質には、D2D接続のパイロット信号受信電力、D2D接続のパスロス、D2D接続の信号対干渉比(SIR)、D2D接続のチャネル状態情報、D2D接続のチャネル品質指標、及びD2D接続の受信信号強度指標のうちの少なくとも1つに対応する。基地局はD2D関連の無線リンク品質を利用してD2D接続710における伝送フォーマットを決定してもよい。例えば、基地局はそのパスロス及び図40に示す参照テーブルに基づいてD2D接続での伝送フォーマットを決定してもよい。この参照テーブルでは、伝送フォーマットの選択にパスロスを用いる。別の実施例では、パイロット信号受信電力、SIR、チャネル状態情報、チャネル品質指標、及び受信信号強度など、パスロス以外のパラメータを伝送フォーマットの決定に用いてもよい。
図41にD2D接続の時間領域及び周波数領域無線リソースを図示する。サブフレーム#0、#1、#2、#3、#8、#9、#10、及び#11が、D2Dデータ送信区間#0、#1、及び#2において、D2D−DLに用いられる。サブフレーム#0、#1、#2、及び#3に対し周波数リソース#0が割り当てられる一方で、サブフレーム#8、#9、#10、及び#11には周波数リソース#5が割り当てられる。D2D−PDCCH#1はD2Dデータ送信区間#1の無線リソース割り当てをユーザ装置及び拡張ユーザ装置に通知する。サブフレーム#4、#5、#6、#7、#16、#17、#18、及び#19はD2Dデータ送信区間#0、#1、及び#2においてD2D−ULに用いられる。サブフレーム#4、#5、#6、及び#7に対し周波数リソース#0が割り当てられる一方で、サブフレーム#16、#17、#18、及び#19には周波数リソース#5が割り当てられる。D2D−PDCCH#1は、D2Dデータ送信区間#1における無線リソース割り当てをユーザ装置100及び拡張ユーザ装置500に通知する。この場合、D2D−PDCCH#1はDL及びULの両方、DLのみ、又はULのみの無線リソースを示すことができる。或いは、DL及びULの無線リソースを示すために2つのD2D−PDCCH#1を送信してもよい。
図41では、D2Dデータ送信区間#0、#1、及び#2のすべてでデータ送信が行われているが、D2Dデータ送信区間#0、#1、及び#2の一部でのみデータ送信を行ってもよい。この選択はD2D接続710で送信すべきデータが存在するか否かに依存する。データが存在しない場合、D2Dデータ送信区間ではD2D−PDCCHが送信されず、D2Dデータ送信区間で送信は行われない。
サブフレーム#12、#13、#14、及び#15では、D2D接続で送信されるデータが存在しない。したがって、D2D−DL送信又はD2D−UL送信のいずれも行われない。サブフレーム#12、#13、#14、及び#15において、D2D−PDCCHはLTE接続720又は730で送信される。サブフレーム#12、#13、#14、及び#15では、D2D−BSRはLTE接続720又は730で送信される。
時間領域リソースはこのように2部分に分割することができる。図41に図示するように、LTE接続720(Macro2UEリンク)又はLTE接続730(Macro2Dリンク)で、第1の部分をD2D接続に用い、第2の部分をD2D−PDCCH又はD2D−BSRの送信に用いることができる。ユーザ装置又は拡張ユーザ装置はLTE接続720又はLTE接続730をそれぞれ用いて時間領域リソースの第2部分でデータを送信する。ユーザ装置又は拡張ユーザ装置はその無線周波数成分及びインタフェースを2つの部分間の遷移の中で切り替える。その結果、ユーザ装置又は拡張ユーザ装置はそのLTE接続及びそのD2D接続を、時分割多重に従って、キャリアアグリゲーション機能なしに実行できる。図41に図示する時間フレーム構成では、基地局はD2D接続に対する無線リソース割り当ての制御シグナリングをタイミングよく送信することができる。同様に、ユーザ装置及び拡張ユーザ装置はD2D接続710のバッファ状態通知をタイミングよく送信することができる。
図42A及び42BにD2D−DLのサブフレームフォーマット及びD2D−ULのサブフレームフォーマットを図示する。図42Aに図示するように、D2D−DLのサブフレームフォーマットはDL制御情報、UL制御情報、及びデータ部分よりなる。サブフレームフォーマットは一例に過ぎず、別の実施例では異なってもよい。DL制御情報は、データ部分のHARQ処理ID、データ部分の新規データインジケータ(NDI)、及びデータ部分の冗長バージョン(RV)パラメータより成ってもよい。別の実施例では、サブフレームの送信電力をDL制御情報に含んでもよい。
UL制御情報は、D2D−ULのHARQ処理ID、D2D−ULの応答情報(ACK/NACK)、及びD2D−ULの送信電力制御コマンド(TPCコマンド)より成ってもよい。HARQ処理IDは、D2D−ULに対するACK/NACKの処理IDを表わす。TPCコマンドはD2D−ULの受信SIR及び目標SIRから求めることができる。目標SIRは伝送フォーマット毎に異なる値を設定してもよい。例えば、16QAMの目標SIRをQPSKの目標SIR値に対して高い値に設定してもよい。例えば、図40に示すテーブルにおいて、目標SIRは伝送フォーマット#1に対して0dBであり、伝送フォーマット#3に対しては10dBである。このように、目標SIRをパスロスに基づいて決定することができる。
図42Bに図示するように、D2D−ULのサブフレームフォーマットはUL制御情報、DL制御情報、及びデータ部分より成る。UL制御情報は、データ部分のHARQ処理ID、データ部分の新規データインジケータ(NDI)、及びデータ部分の冗長バージョン(RV)パラメータより成ってもよい。別の実施例では、サブフレームの送信電力をUL制御情報に含んでもよい。
DL制御情報は、D2D−DLのHARQ処理ID、D2D−DLの応答情報(ACK/NACK)、及びD2D−DLの送信電力制御コマンド(TPCコマンド)より成ってもよい。HARQ処理IDはD2D−DLに対するACK/NACKの処理IDを表わす。TPCコマンドはD2D−DLの受信SIR及び目標SIRから求めることができる。D2D−DLサブフレームフォーマットに関連して上述したとおり、目標SIRは伝送フォーマット毎に異なる値を設定してもよい。
図43に、D2D−DLのDL制御情報並びにUL制御情報、及び1つのD2Dデータ送信区間におけるD2D−ULのUL制御情報並びにDL制御情報の例を図示する。DL制御情報では、HARQ処理#0、#1、#2、及び#3に対する新たな送信がサブフレーム#0、#1、#2、及び#3でそれぞれ行われ、HARQ処理#0及び#1についてはデータが正しく復号され、HARQ処理#2及び#3についてはデータが正しく復号されない。すなわち、HARQ処理#2及び#3に対しては、それぞれサブフレーム#6及び#7のD2D−UL送信のDL制御情報でNACKが送信される(HARQ処理#0及び#1に対しては、それぞれサブフレーム#4及び#5のD2D−UL送信のDL制御情報でACKが送信される)。そして、サブフレーム#8及び#9で新規の送信が行われ(NDIがトグルされる)、サブフレーム10及び#11では再送信が行われる(NDIはトグルされない)。RVパラメータは再送信について変更してもよい。
D2D−ULについては、HARQ処理#0、#1、#2、及び#3に対する新たな送信がそれぞれサブフレーム#4、#5、#6、及び#7で行われ、HARQ処理#1及び#3についてはデータが正しく復号され、HARQ処理#0及び#2についてはデータが正しく復号されない。すなわち、HARQ処理#0及び#2に対するNACKがそれぞれサブフレーム#8及び#10でのD2D−DL送信のUL制御情報で送信される(HARQ処理#1及び#3に対しては、それぞれサブフレーム#9及び#11のD2D−DL送信のUL制御情報でACKが送信される)。そして、サブフレーム#17及び#19で新規の送信が行われ(NDIがトグルされる)、サブフレーム16及び#18では再送信が行われる(NDIはトグルされない)。RVパラメータは再送信について変更してもよい。
図44にD2D−PDCCHに含まれる制御情報の例を図示する。例えば、制御情報は周波数領域リソース情報、時間領域リソース情報及び伝送フォーマット情報より成る。周波数領域リソース情報は、図41の#0、#1、#2、#3、#4、及び#5などの周波数領域リソースの識別番号に対応する。或いは、周波数領域リソース情報はリソースブロック又はリソースブロックグループの識別番号に対応してもよい。時間領域リソース情報は図38、38A、及び39に図示する情報に対応してもよい。伝送フォーマット情報は図40に図示される情報に対応してもよい。より具体的には、伝送フォーマット情報は、変調方式、符号化率、及びデータサイズのうち少なくとも1つを含んでもよい。
図45を参照して、移動通信システムの処理フローを説明する。ステップS2901で、ユーザ装置はD2D−BSRを基地局に送信し、拡張ユーザ装置はD2D−BSRを基地局に送信する。或いは、上に説明したように、ユーザ装置及び拡張ユーザ装置の一方のみがD2D−BSRを送信してもよい。ここで、D2D−BSRはD2D接続で送信すべきデータが存在することを示す。
ステップS2902で、D2D−BSRによるD2D接続で送信すべきデータの存在の指示に応じて、基地局はD2D−PDCCHをユーザ装置及び拡張ユーザ装置に送信する。
ステップS2903で、ユーザ装置及び拡張ユーザ装置はD2D−PDCCHの制御情報に従ってD2D接続710を用いて互いに通信を行う。例えば、上に説明したように、D2D接続では20ミリ秒又は40ミリ秒の区間で送信を行う。ステップS2903は図12AのステップA805に対応する。ユーザ装置からD2D接続で送信されたデータはD2D接続を通してサーバ600に転送される。同様に、サーバ600からユーザ装置に送信されるデータはD2D接続710で転送される。
ステップS2904で、ユーザ装置はD2D−BSRを基地局に送信し、拡張ユーザ装置はD2D−BSRを基地局に送信する。或いは、上に説明したように、ユーザ装置及び拡張ユーザ装置の一方がD2D−BSRを送信してもよい。ここで、D2D−BSRはD2D接続で送信すべきデータが存在しないことを示す。
ステップS2905で、基地局はユーザ装置100及び拡張ユーザ装置500にD2D−PDCCHを送信しない。このように、ステップS2906では、D2D接続710での送信は行われない。
図46は、基地局、ユーザ装置、及び拡張ユーザ装置の機能ブロック図を示し、無線通信システムにおける測定工程を図示する。図46における機能ブロックは、図9、10、及び11に示す機能ブロックと同一であるため、以下では無線リソース割り当て工程に関連する機能のみを説明し、他の機能の説明は省略する。ステップS2901及びS2904で、拡張ユーザ装置500のMacro2D通信部502はD2D−BSRを基地局200に送信し、ユーザ装置100のMacro2D通信部102はD2D−BSRを基地局に送信する。Macro2D通信部502はD2D通信部504からD2D接続710のバッファ状態に関する情報を受信することができる。Macro2D通信部102はD2D通信部104からD2D接続710のバッファ状態に関する情報を受信することができる。D2D−BSRは基地局200のMacro2D通信部202を介してD2D通信制御部204に送信される。
ステップS2902及びS2905で、D2D通信制御部204はD2D接続710に割り当てるべき無線リソースを決定し、D2D接続710で用いる伝送フォーマットを決定し、そして、Macro2D通信部202を介して、無線リソース及び伝送フォーマットに関する情報を送信するD2D−PDCCHをユーザ装置100及び拡張ユーザ装置500に送信する。D2D通信制御部204は、ステップS2905で説明したように、D2D接続710で送信すべきデータが存在しない場合には、D2D−PDCCHを送信する必要がないと決定してよい。D2D−PDCCHの情報は拡張ユーザ装置500のD2D通信部504に送信される。D2D−PDCCHの情報はユーザ装置100のD2D通信部104に送信される。
ステップS2903及びS2906で、ユーザ装置100のD2D通信部104及び拡張ユーザ装置500のD2D通信部504はD2D−PDCCHの情報に基づいて互いに通信を行う。本発明の実施例によれば、基地局200が主としてリソース割り当て工程を行うため、拡張ユーザ装置500における複雑さは最小限に抑えることができる。本発明の実施例によれば、基地局200が20ミリ秒や40ミリ秒などの所定の時間でD2D−PDCCCHを送信するため、無線リソース割り当ての柔軟性をある程度得ることができる。例えば、送信すべきデータがD2D接続の送信バッファ内に存在しない場合、基地局200はD2D接続にD2D−PDCCHを送信しない。その結果、効率的なリソース割り当てを実現できる。上に説明したように、基地局200は送信バッファ内に送信すべきデータが存在するか否かをD2D−BSRを利用して容易に検出することができる。
上に説明したように、無線リソース割り当て工程を行うノードが送信バッファを備えていない場合、送信バッファ内の送信すべきデータの存在を検出することは容易ではない。従来の無線通信システムでは、ノードが送信バッファの状態に関する情報を取得できるようにバッファ状態通知又はスケジューリング要求が送信されるが、そのようなシグナリングのオーバーヘッドを最小化するために、バッファ状態通知又はスケジューリング要求は頻繁には送信されない。D2D−PDCCH又はD2D−BSRは従来の無線通信システムにおけるバッファ状態通知又はスケジューリング要求などのシグナリングと同様の頻度で送信することもできる。この点に関し、従来の無線通信システムと比較して、ハイブリッドD2UE及びMacro2UEシステムにおいて無線リソース割り当ての柔軟性を維持することができる。
本発明の実施例によれば、基地局200はユーザ装置100又は拡張ユーザ装置500により通知される無線リンク品質に基づいてD2D接続における伝送フォーマットを変更する。その結果、基地局200はD2D接続で適応変調及び符号化を適切に行うことが可能になる。
上述の実施例では、基地局200は無線リソース情報のみではなく伝送情報もユーザ装置100及び拡張ユーザ装置500に通知する。しかし、別の実施例では、基地局200は無線リソース情報のみをユーザ装置100及び拡張ユーザ装置500に通知してもよい。この場合、拡張ユーザ装置500又はユーザ装置100は伝送フォーマットを決定し、決定した伝送フォーマットをD2D接続710で互いに通知することができる。さらに別の実施例では、基地局200は無線リソース情報の一部のみをユーザ装置100及び拡張ユーザ装置500に通知してもよい。この場合、拡張ユーザ装置500又はユーザ装置100は無線リソースの残りの部分及び伝送フォーマットを決定し、決定された伝送フォーマットをD2D接続710で互いに通知する。ここで、無線リソース情報は時間領域リソース情報及び周波数領域リソース情報に対応し、伝送フォーマット情報は変調方式、符号化率、データサイズなどのうち少なくとも1つに対応する。
<バックホール>
UE−Aとコアネットワーク(及び/又はインターネット)との間のバックホールリンクの態様を以下に説明する。バックホールの設計は、バックホールリンクを必要とする配置デバイスの密度により複雑化される。配置される基地局又は遠隔アンテナユニットの密度(単位エリアあたりのデバイス数)が上昇すると、バックホール設計について複数の困難が発生する。例えば、密度が上がるとバックホールリンク数も増加するため、バックホールのオペレーションコストが無視できなくなる。さらに、有線バックホールリンクのためのスペースがない場合や、そのような有線バックホールの設置コストが高価である場合がある。このため、バックホールリンクのコスト及び複雑さを低減させることが望まれる。無線リンクの設置コストは有線リンクよりも大幅に低いため、バックホールリンクのコスト及び複雑さの低減のための解決策としてバックホールリンクにD2D接続を利用することが挙げられる。
図47に、D2D接続がD2UEリンクのみではなくバックホールリンクに対しても用いられるバックホールの実施例を図示する。図47に示すシステムは、図47のシステムが追加の拡張ユーザ装置(UE−A501)を有し、バックホールリンクが有線バックホールリンクとD2D接続とより成るという点を除いて、図2に示すものと類似する。追加の拡張ユーザ装置(UE−A501)は拡張ユーザ装置(UE−A500)からのデータをコアネットワークに中継し、この逆も同様である。ユーザ装置100がサーバ600と通信する場合、オフロードのために、トラフィックデータをD2D通信及び拡張ユーザ装置(UE−A)500とコアネットワーク400との間のバックホールリンクを介して伝送することができる。バックホールリンクは、コアネットワーク400と拡張ユーザ装置(UE−A)501との間の有線リンク、及び拡張ユーザ装置(UE−A)500と拡張ユーザ装置(UE−A)501との間のD2D(デバイス対デバイス)リンクより成る。
図47にシステム構成は図48を参照してさらに明確に理解することができる。図48に示すように、ユーザ装置100がサーバ600と通信する場合、オフロードのために、トラフィックデータをD2D通信及び拡張ユーザ装置(UE−A)501とコアネットワーク400との間のバックホールリンクを介して伝送することができる。D2D通信は、ユーザ装置100と拡張ユーザ装置500(UE−A)との間のD2Dリンク、及び拡張ユーザ装置(UE−A)500と拡張ユーザ装置(UE−A)501との間のD2Dリンクより成る。すなわち、D2D通信はホッピング機能又は中継機能を有する。拡張ユーザ装置500と拡張ユーザ装置501との間に結果として生じるD2Dリンクは上述したD2UEリンクと同様の方法で基地局200により制御される。拡張ユーザ装置500と拡張ユーザ装置501との間のD2Dリンクは常時設定してもよく、又はデータトラフィックが存在する間設定してもよい。
図47及び図48のシステムでは、バックホールリンクにワンホップD2Dリンクが用いられる。すなわち、バックホールリンクに2つの拡張ユーザ装置が存在する。しかし、別の実施例では、バックホールD2Dリンクの数を2つ以上としてもよい。追加のバックホールの実施例を以下にさらに説明する。
図49に、図47及び48に示すワンホップバックホールリンクの通信リンクを図示する。図49に示すように、ユーザ装置100はLTE接続720を介して基地局200と通信を行い、D2D接続710を介して拡張ユーザ装置500と通信を行う。同様に、拡張ユーザ装置500はLTE接続730を介して基地局200と通信を行い、D2D接続710を介してユーザ装置100と通信を行い、D2D接続710Aを介して拡張ユーザ装置501と通信を行う。さらに、拡張ユーザ装置501はLTE接続730Aを介して基地局200と通信を行い、D2D接続710Aを介して拡張ユーザ装置500と通信を行い、有線バックホールリンクを介してコアネットワーク400と通信を行う。
基地局200はLTE接続720、LTE接続730、及びLTE接続730Aを介して、それぞれユーザ装置100、拡張ユーザ装置500、及び拡張ユーザ装置501と通信を行う。上述したとおり、基地局200はアクセスゲートウェイ装置300及びコアネットワーク400と通信を行う。
UE−A500とUE−A501との間のリンク710AはD2Dリンクであるため、D2D接続710について上で説明したものと同一の機能がD2D接続710Aにも適用される。このように、基地局がD2D接続710を制御するのと同様に、D2D接続710Aが基地局200により制御される。その結果、D2Dリンクを利用することにより、ネットワークオペレータは、コスト及び複雑さを抑えて、バックホールの一部を設定することができる。
そのような、バックホールにD2Dリンクが含まれる実施例における拡張ユーザ装置500を図50を参照して説明する。図50の拡張ユーザ装置500は、バックホールD2D通信部506AがD2Dリンク710Aを拡張ユーザ装置501に伝搬する点を除いて、図9で説明した拡張ユーザ装置500に類似している。D2D接続710Aは物理及びリンクレイヤの設計の観点からD2D接続710と同一の機能を有してもよい。
拡張ユーザ装置501のブロック図を図51に示す。拡張ユーザ装置501は、バックホールD2D通信部504Bが図50のバックホールD2D通信部506Aと通信を行うように構成されている点を除いて、図9で説明した拡張ユーザ装置500にも類似している。
図7を再度参照して、オフロードリンクは1つのD2D接続(D2D接続710)とバックホールリンクとより成る。これに対し、図49のオフロードリンクは2つのD2D接続(D2D接続710及びD2D接続710A)と有線バックホールリンクとより成る。別の実施例では、オフロード用のリンクを3つ以上のD2D接続と有線バックホールリンクとより構成してもよい。
D2D接続710Aの制御工程はD2D接続710について上述したものと同一である。制御工程には、接続確立、接続管理、接続再設定、ハンドオーバ、接続の解放、無線リソース選択管理、電力制御、リンクアダプテーション、呼受付制御、無線ベアラ割り当て、トラフィック測定、無線測定制御、ベアラ管理、セキュリティアソシエーション、及び他の適切な工程のうちの少なくとも1つが含まれる。
<追加の特徴>
上述した基地局200、ユーザ装置100、及び拡張ユーザ装置500のオペレーションはハードウェアで実現してもよく、又はプロセッサにより実行されるソフトウェアモジュールで実現してもよい。さらに、これら両者を組み合わせて実現することもできる。
ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ(ROM)、Erasable Programmable ROM(EPROM)、Electronically Erasable and Programmable ROM(EEPROM)、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD−ROMなどの任意の形式の記憶媒体に配置が可能である。
このような記憶媒体はプロセッサに接続されているため、プロセッサは記憶媒体への情報の書き込み及び記憶媒体からの情報の読み取りが可能である。このような記憶媒体をプロセッサ中に集積させてもよい。記憶媒体及びプロセッサはASIC中に配置してもよい。このようなASICは基地局装置200、ユーザ装置、及び拡張ユーザ装置500に配置してもよい。このような記憶媒体及びプロセッサを独立した構成要素として基地局200、ユーザ装置100、及び拡張ユーザ装置500に配置することもできる。
上述の実施例を用いて本発明を詳細に説明したが、当業者には本発明が本明細書に記載の実施例に限定されないことは明らかである。本発明は、請求項に定義される発明の要点及び範囲から逸脱することなく、修正及び変更を加えて実現可能である。したがって、本明細書中の記載は例示を示すことのみを意図するものであり、本発明に対し何ら制限を加えるものではない。

Claims (37)

  1. セルラ遠距離通信システムにおいてデータトラフィックをオフロードするための拡張ユーザ装置であって、
    無線Macro2D通信リンクを通して基地局から第1の制御プレーンメッセージを受信するように構成されるマクロ基地局対拡張ユーザ装置(Macro2D)通信部と、
    前記第1の制御プレーンメッセージに応じて確立された無線D2D通信リンクを通してユーザプレーンデータをユーザ装置に送信するように構成されるユーザ装置対拡張ユーザ装置(D2D)通信部と、
    バックホールリンクを通してサーバからユーザプレーントラフィックデータを受信するように構成されるバックホール通信部と、を具備することを特徴とする拡張ユーザ装置。
  2. 前記Macro2D通信リンクはLTEリンクであることを特徴とする請求項1に記載の拡張ユーザ装置。
  3. 前記D2D通信リンクは前記Macro2D通信リンクで用いられるキャリア周波数とは異なるキャリア周波数を用いることを特徴とする請求項2に記載の拡張ユーザ装置。
  4. 前記Macro2D通信部はさらに前記基地局から第2の制御プレーンメッセージを受信するように構成され、
    前記D2D通信部は前記前記第2の制御プレーンメッセージに応じて前記D2D通信リンクを解放するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の拡張ユーザ装置。
  5. 前記D2D通信部はさらに前記基地局により割り当てられた無線リソースで前記ユーザプレーンデータを送信するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の拡張ユーザ装置。
  6. 前記D2D通信部はさらに前記基地局により割り当てられた無線ベアラを用いて前記ユーザプレーンデータを送信するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の拡張ユーザ装置。
  7. 前記Macro2D通信部はさらに前記基地局から第3の制御プレーンメッセージを受信するように構成され、
    前記D2D通信部はさらに前記第3の制御プレーンメッセージに応じてパイロット信号を前記ユーザ装置に送信して、前記ユーザ装置に前記パイロット信号を用いて前記D2D通信リンクの無線リンク品質を測定することを可能にさせるように構成されることを特徴とする請求項1に記載の拡張ユーザ装置。
  8. 前記D2D通信部はさらに前記ユーザ装置の用いるタイムスロットと時分割多重されたタイムスロットを用いて前記ユーザプレーンデータを前記ユーザ装置に送信して、追加のユーザプレーンデータを前記基地局から受信するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の拡張ユーザ装置。
  9. 前記Macro2D通信部はさらに前記基地局から第4の制御プレーンメッセージを受信するように構成され、
    前記D2D通信部は前記第4の制御プレーンメッセージに応じて前記D2D通信リンクを再設定するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の拡張ユーザ装置。
  10. 前記D2D通信部はさらに前記D2D通信リンクを通して前記ユーザ装置から第3のユーザプレーンデータを受信し、前記バックホールリンクを通して前記第3のユーザプレーンデータを前記サーバにアップロードするように構成されることを特徴とする請求項1に記載の拡張ユーザ装置。
  11. 前記バックホール通信部はサービングゲートウェイ、PDNゲートウェイ、及び前記基地局のうち少なくとも1つを介して前記サーバに接続するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の拡張ユーザ装置。
  12. セルラ遠距離通信システムにおいて拡張ユーザ装置からオフロードされたデータを受信するように構成される移動局(ユーザ装置)であって、
    無線Macro2D通信リンクを通して基地局から制御プレーンデータ及び第1のユーザプレーンデータの両方を受信するように構成されるマクロ基地局対ユーザ装置(Macro2D)通信部と、
    無線D2D通信リンクを用いて、前記拡張ユーザ装置を通してサーバから第2のユーザプレーンデータを受信するように構成される拡張ユーザ装置対ユーザ装置(D2D)通信部と、を具備し、
    前記Macro2D通信部はさらに前記Macro2D通信リンクを通して前記基地局から第1の制御プレーンメッセージを受信するように構成され、
    前記D2D通信部はさらに前記第1の制御プレーンメッセージに応じて前記D2D通信リンクを確立するように構成されることを特徴とする移動局。
  13. 前記Macro2D通信リンクはLTEリンクであることを特徴とする請求項12に記載の移動局。
  14. 前記D2D通信リンクは前記Macro2D通信リンクで用いられるキャリア周波数とは異なるキャリア周波数を用いることを特徴とする請求項12に記載の移動局。
  15. 前記Macro2D通信部はさらに前記基地局から第2の制御プレーンメッセージを受信するように構成され、
    前記D2D通信部は前記前記第2の制御プレーンメッセージに応じて前記D2D通信リンクを解放するように構成されることを特徴とする請求項12に記載の移動局。
  16. 前記D2D通信部はさらに前記基地局により割り当てられた無線リソースで前記第2のユーザプレーンデータを受信するように構成されることを特徴とする請求項12に記載の移動局。
  17. 前記D2D通信部はさらに前記基地局により割り当てられた無線ベアラを用いて前記第2のユーザプレーンデータを受信するように構成されることを特徴とする請求項12に記載の移動局。
  18. 前記Macro2D通信部はさらに前記基地局から第3の制御プレーンメッセージを受信するように構成され、
    前記D2D通信部はさらに前記拡張ユーザ装置により送信されるパイロット信号を受信して、前記パイロット信号の無線リンク品質を測定するように構成され、
    前記パイロット信号の無線リソースは前記第3の制御プレーンメッセージに示されることを特徴とする請求項12に記載の移動局。
  19. 前記D2D通信部はさらに前記D2D通信リンクを用いて、前記拡張ユーザ装置を通して前記第3のユーザプレーンデータを前記サーバに送信するように構成されることを特徴とする請求項12に記載の移動局。
  20. 前記Macro2D通信部はさらに前記基地局から第4の制御プレーンメッセージを受信するように構成され、
    前記D2D通信部はさらに前記第4の制御プレーンメッセージに応じてパイロット信号を前記拡張ユーザ装置に送信して、前記拡張ユーザ装置に前記パイロット信号を用いて前記D2D通信リンクの無線リンク品質を測定することを可能にさせるように構成されることを特徴とする請求項12に記載の移動局。
  21. 前記Macro2D通信部はさらに前記基地局から第5の制御プレーンメッセージを受信するように構成され、
    前記D2D通信部は前記第5の制御プレーンメッセージに応じて前記D2D通信リンクを再設定するように構成されることを特徴とする請求項12に記載の移動局。
  22. セルラ遠距離通信ネットワークにおいてユーザ装置(UE)及び拡張ユーザ装置(UE−A)を制御するためのマクロ基地局であって、
    第1の無線Macro2D通信リンクを用いて前記UEとユーザプレーン及び制御プレーンデータをやり取りし、第2の無線Macro2D通信リンクを用いて前記UE−Aと制御プレーンデータをやり取りするように構成されるマクロ基地局対UE対UE−A(Macro2D)通信部と、
    前記Macro2D通信リンクのうち1つをそれぞれ用いて、前記UE及び前記UE−Aのうち少なくとも1つに送信される第1の制御プレーンメッセージを通して、UE対UE−A(D2D)通信リンクの確立及び解放/再設定/ハンドオーバを制御するように構成される制御部とを具備し、
    前記制御部はさらに、前記D2D通信リンクを用いて前記UEと前記UE−Aとの間でやり取りされるユーザプレーンデータを識別するように構成されることを特徴とするマクロ基地局。
  23. 前記制御部はさらに、前記Macro2D通信部により第1及び第2のMacro2D通信リンクを用いて前記UE及び前記UE−Aに送信される第2の制御プレーンメッセージを用いて、前記D2Dリンクの無線リソース割り当てを決定するように構成されることを特徴とする請求項22に記載のマクロ基地局。
  24. 前記制御部は、前記Macro2D通信部により前記第1及び第2のMacro2D通信リンクを用いて前記UE及び前記UE−Aに送信される第4の制御プレーンメッセージを用いて前記D2Dリンクの無線ベアラを割り当てることにより、前記UEと前記UE−Aとの間で前記D2D通信リンクを用いてやり取りされるユーザプレーンデータを識別するように構成されることを特徴とする請求項22に記載のマクロ基地局。
  25. 前記Macro2D通信部はさらにそれぞれの前記Macro2Dリンクを用いて前記UE及び前記UE−Aのうち少なくとも1つから測定報告を受信するように構成され、
    前記測定報告は前記D2D通信リンクの無線リンク品質の測定結果を含み、
    前記制御部は前記測定報告に応じて、確立、解放、再設定、ハンドオーバ、及び無線リソース割り当てのうち少なくとも1つを決定するように構成されることを特徴とする請求項22に記載のマクロ基地局。
  26. 前記制御部はさらに、前記第1及び第2のMacro2D通信リンクを用いて前記Macro2D通信部により前記UE及び前記UE−Aに送信される第3の制御プレーンメッセージを用いて、前記D2Dリンクの伝送フォーマットを選択するように構成されることを特徴とする請求項22に記載のマクロ基地局。
  27. セルラ遠距離通信システムにおいて拡張ユーザ装置を用いて通信を行う方法であって、
    前記拡張ユーザ装置で、マクロ基地局対拡張ユーザ装置(Macro2D)通信リンクを通して基地局から第1の制御プレーンメッセージを受信し、
    前記拡張ユーザ装置で、前記第1の制御プレーンメッセージに応じてユーザ装置対拡張ユーザ装置(D2D)通信リンクを確立し、
    前記拡張ユーザ装置で、バックホールリンクを通してサーバから下りユーザプレーンデータを受信し、
    前記拡張ユーザ装置から、前記D2D通信リンクを通して前記下りプレーンデータを送信することを特徴とする方法。
  28. セルラ遠距離通信システムにおいてユーザ装置を用いて通信を行う方法であって、
    前記ユーザ装置で、マクロ基地局対ユーザ装置(Macro2D)通信リンクを通して基地局から第1の制御プレーンメッセージを受信し、
    前記ユーザ装置で、前記第1の制御プレーンメッセージに応じて拡張ユーザ装置対ユーザ装置(D2D)通信リンクを確立し、
    前記ユーザ装置で、前記D2D通信リンクを通して前記拡張ユーザ装置から下りユーザプレーンデータを受信することを特徴とする方法。
  29. セルラ遠距離通信システムにおいてユーザ装置(UE)及び拡張ユーザ装置(UE−A)を制御するためのマクロ基地局を用いて通信を行う方法であって、
    前記マクロ基地局で、第1の無線マクロ基地局対UE対UE−A(Macro2D)通信リンクを用いて前記UEとユーザプレーンデータ及び制御プレーンメッセージをやり取りし、第2の無線Macro2D通信リンクを用いて前記UE−Aと制御プレーンメッセージをやり取りし、
    前記マクロ基地局で、前記Macro2D通信リンクのうち1つをそれぞれ用いて、前記UE及び前記UE−Aのうち少なくとも1つに送信される第1の制御プレーンメッセージを通して、UE対UE−A(D2D)通信リンクの確立及び解放/再設定/ハンドオーバを制御し、
    前記マクロ基地局で、前記D2D通信リンクを用いて前記UEと前記UE−Aとの間でやり取りされるユーザプレーンデータを識別することを特徴とする方法。
  30. セルラ遠距離通信システムにおいてデータトラフィックをオフロードするための拡張ユーザ装置であって、
    無線Macro2D通信リンクを通して基地局から第1の制御プレーンメッセージ及び第2の制御プレーンメッセージを受信するように構成されるマクロ基地局対拡張ユーザ装置(Macro2D)通信部と、
    前記第1の制御プレーンメッセージに応じて前記ユーザ装置との無線D2D通信リンクを確立するように構成され、さらに前記第2の制御プレーンメッセージに応じて少なくとも1つのパイロット信号を前記ユーザ装置に送信し、前記D2D通信リンクを通して前記ユーザ装置とユーザプレーンデータをやり取りするように構成されるユーザ装置対拡張ユーザ装置(D2D)通信部と、
    バックホールリンクを用いてサーバと前記ユーザプレーンデータをやり取りするように構成されるバックホール通信部とを具備する拡張ユーザ装置。
  31. 前記D2D通信部はさらに第2の制御プレーンメッセージにより決定される送信周期、周波数領域リソース、時間領域リソース、符号領域リソース、及び送信電力のうち少なくとも1つに従って前記少なくとも1つのパイロット信号を送信するように構成される請求項30に記載の拡張ユーザ装置。
  32. 前記Macro2D通信部及び前記D2D通信部は時間オフセットなしに前記Macro2D通信リンク及び前記D2D通信リンクを同期させるように構成されることを特徴とする請求項30に記載の拡張ユーザ装置。
  33. 前記Macro2D通信部及び前記D2D通信部は時間オフセットに従って前記Macro2D通信リンク及び前記D2D通信リンクを同期させるように構成されることを特徴とする請求項30に記載の拡張ユーザ装置。
  34. セルラ遠距離通信システムにおいて拡張ユーザ装置からオフロードされたデータを受信するように構成される移動局(ユーザ装置)であって、
    無線Macro2D通信リンクを通して基地局から制御プレーンメッセージ及び第1のユーザプレーンデータの両方を受信するように構成されるマクロ基地局対ユーザ装置(Macro2D)通信部と、
    無線D2D通信リンクを用いて、前記拡張ユーザ装置を通してサーバから第2のユーザプレーンデータを受信するように構成される拡張ユーザ装置対ユーザ装置(D2D)通信部と、を具備し、
    前記Macro2D通信部はさらに前記Macro2D通信リンクを通して前記基地局から第1の制御プレーンメッセージを受信するように構成され、
    前記D2D通信部はさらに前記第1の制御プレーンメッセージに応じて前記D2D通信リンクを確立するように構成され、
    前記D2D通信部はさらに前記D2D通信リンクを通して前記拡張ユーザ装置から少なくとも1つのパイロット信号を受信し、受信した前記少なくとも1つのパイロット信号を用いて前記D2D通信リンクの無線リンク品質を測定するように構成され、
    前記Macro2D通信部はさらに前記Macro2D通信リンクを通して前記マクロ基地局に前記無線リンク品質を送信するように構成されることを特徴とする移動局。
  35. セルラ遠距離通信システムにおいてデータトラフィックをオフロードするための拡張ユーザ装置であって、
    無線Macro2D通信リンクを通して基地局から第1の制御プレーンメッセージを受信するように構成されるマクロ基地局対拡張ユーザ装置(Macro2D)通信部と、
    前記第1の制御プレーンメッセージに応じて確立された無線D2D通信リンクを通してユーザプレーンデータをユーザ装置に送信するように構成されるユーザ装置対拡張ユーザ装置(D2D)通信部と、
    バックホールリンクを通してネットワークサーバから前記ユーザプレーンデータを受信するように構成されるバックホール通信部と、を具備し、
    前記D2D通信部はさらに前記D2D通信リンクを通して少なくとも1つのパイロット信号を前記ユーザ装置に送信するように構成され、
    前記Macro2D通信部はさらに前記Macro2D通信リンクを通して前記基地局から無線リソースを割り当てる第2の制御プレーンメッセージを受信し、
    割り当てられた無線リソースを用いて、前記D2D通信リンクを通して前記ユーザ装置に前記ユーザプレーンデータを送信するように構成されることを特徴とする拡張ユーザ装置。
  36. セルラ遠距離通信システムにおいてデータトラフィックをオフロードするための拡張ユーザ装置であって、
    無線Macro2D通信リンクを通して基地局から第1の制御プレーンメッセージを受信するように構成されるマクロ基地局対拡張ユーザ装置(Macro2D)通信部と、
    前記第1の制御プレーンメッセージに応じて確立された無線D2D通信リンクを通してユーザプレーンデータをユーザ装置に送信するように構成されるユーザ装置対拡張ユーザ装置(D2D)通信部と、
    バックホールリンクを通してネットワークサーバから前記ユーザプレーンデータを受信するように構成されるバックホール通信部と、を具備し、
    前記D2D通信部はさらに、処理負荷、無線リソース使用量、データレート、第2のリンクのパスロス、無線リンク品質、ブロックエラーレート、送信信号電力、受信信号電力、干渉電力、及びD2D通信リンクにおけるユーザ装置数のうち少なくとも1つを測定するように構成され、
    前記Macro2D通信部はさらに前記測定の結果を前記マクロ基地局に送信するように構成されることを特徴とする拡張ユーザ装置。
  37. セルラ遠距離通信ネットワークにおいてユーザ装置(UE)及び拡張ユーザ装置(UE−A)を制御するためのマクロ基地局であって、
    第1の無線Macro2D通信リンクを用いて前記UEとユーザプレーンデータ及び制御プレーンメッセージをやり取りし、第2の無線Macro2D通信リンクを用いて前記UE−Aと制御プレーンメッセージをやり取りするように構成されるマクロ基地局対UE対UE−A(Macro2D)通信部と、
    前記Macro2D通信リンクのうち1つをそれぞれ用いて、前記UE及び前記UE−Aのうち少なくとも1つに送信される第1の制御プレーンメッセージを通して、UE対UE−A(D2D)通信リンクの確立及び解放/再設定/ハンドオーバを制御するように構成される制御部とを具備し、
    前記制御部はさらに、前記D2D通信リンクを用いて前記UEと前記UE−Aとの間でやり取りされるユーザプレーンデータを識別するように構成され、
    前記制御部はさらに前記D2D通信リンクにおける接続数、無線リソースの使用量、データレート、接続確立の成功率、ハンドオーバの成功率、無線リンクの故障数、ハンドオーバの回数、及び接続再確立の回数のうち少なくとも1つを測定するように構成されることを特徴とするマクロ基地局。
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