JP2015082831A - 無線通信装置、無線通信方法、および無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】最適な周波数が選択されていないという問題を解消すること。
【解決手段】取得部１１１は、Ｄ２Ｄ通信をおこなう各端末の位置情報および移動速度を取得する。算出部１１２は、Ｄ２Ｄ通信をする端末の位置情報に基づき端末間距離および端末移動速度を算出する。判定部１１３は、算出部１１２から受け付けた端末間距離および端末移動速度に基づきＤ２Ｄ通信を開始するか否かを決定する。選択部１１４は、Ｄ２Ｄ通信をおこなう端末間の距離に基づき使用する周波数を選択する。通知部１１５は、選択部１１４により選択された周波数を受け付け、通信Ｉ／Ｆ１０１を介して各端末へ周波数情報を通知する。
【選択図】図５

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信方法、および無線通信システムに関する。

最近ではブルートゥース、ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）、フェムトセル等の多くの無線通信技術が広く普及している。こうした無線通信には通信する端末間を有線で接続するという煩わしさがない。また、無線接続を容易に設定できるため、ユーザにとって利便性が高い。

しかし、これらの各無線通信は解決すべき問題を抱えている。例えば、ブルートゥースは端末間の通信にアクセスポイントを使用しないが、端末間通信の有効通信距離が小さく、オーディオからの音声データをイヤホンに送信する等の使用用途に限定される。一方、ＷＬＡＮはアクセスポイントと呼ばれる中継機器を介して端末間通信をおこなうが、無線通信網を形成するのにアクセスポイントを使用するので外出時には利用できない。また、最近ではフェムトセルと呼ばれる超小型基地局システムが普及しているが、無線通信をする際は基地局を介して通信するため、基地局の通信可能エリア内での通信に限定される。そこで、新たな無線通信技術としてＤ２Ｄ通信が注目されている。

Ｄ２Ｄ通信は、携帯電話等の携帯機器同士が基地局を介さないで直接通信をおこなう無線通信技術である。Ｄ２Ｄ通信は基地局を介さない他の無線通信技術と比べて、有効通信距離を大きく確保できるという利点がある。Ｄ２Ｄ通信を利用すれば、端末自身のキャパシティを最大限に利用して最大の速度でデータ通信をおこなえる。また、Ｄ２Ｄ通信は、基地局を介さずにユーザ同士で直接通信するので端末間における通信遅延が少ないという利点がある。さらに、Ｄ２Ｄ通信を利用するユーザが増えれば基地局での通信混雑を緩和できるという利点もある。

Ｄ２Ｄ通信は様々な用途への活用が期待されている。例えば、Ｄ２Ｄ通信の有効圏内にいるユーザにＳＮＳ（Social Networking System）サービスを提供したり、広告配信に利用したりすることが予想される。さらに、Ｄ２Ｄ通信は基地局を利用できない災害時においての通信手段としての利用も期待されている。

特開２００８−０１７３１８号公報 特開２００８−２４５２４２号公報

しかしながら、最適な周波数が選択されていないという問題がある。

従来技術では、Ｄ２Ｄ通信をおこなうための周波数設定が適切になされていないため、Ｄ２Ｄ通信において期待されていたスループットに満たない場合がある。また、Ｄ２Ｄ通信をおこなっている間に通信が途切れる場合がある。

一つの側面では、上記に鑑みてなされたものであって、Ｄ２Ｄ通信をする際に最適な周波数を選択できる無線通信装置、無線通信方法、および無線通信システムを提供することを目的とする。

第１の案では、無線通信装置は、基地局を介さずに端末間通信をおこなう第１の端末および第２の端末の位置情報を取得する第１取得部と、取得した第１の端末および第２の端末の位置情報に基づき端末間距離を算出する算出部とを有する。さらに、無線通信装置は、端末間距離に基づき、端末間通信に使用する周波数を選択する選択部と、選択された周波数と、第１の端末および第２の端末に端末間通信の開始とを通知する通知部と、を有する。

本発明の一の実施態様によれば、端末間通信の通信速度および通信の安定性を改善できるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る無線通信システムの構成の一例を示す図である。 図２は、本実施例に係る基地局ｅＮＢの構成を示す図である。 図３は、Ｄ２Ｄ通信に使用する周波数を指示する制御フローの一例を示す図である。 図４は、ＳＡＥベアラが開始されてからＤ２Ｄベアラが開始されるまでの制御フローの一例を示す図である。 図５は、実施例１に係る処理装置の構成を示す機能ブロック図である。 図６は、周波数判定テーブルのデータ構造の一例を示す図である。 図７は、実施例１に係るＤ２Ｄ通信を設定するフローの一例を示す図である。 図８は、実施例２に係る処理装置の構成を示す機能ブロック図である。 図９は、周波数データベースのデータ構造の一例を示す図である。 図１０は、各対象エリアにおける通信周波数の使用状況に関する情報の収集を説明するための図である。 図１１は、実施例３に係る処理装置の構成を示す機能ブロック図である。 図１２は、通信時に使用する周波数を決定する処理を説明するための図である。 図１３は、無線端末のハードウェア構成の一例を示す図である。 図１４は、無線フレームのコンフィギュレーションの一例を示す図である。 図１５は、Ｄ２Ｄ通信のサブフレーム構成の一例を示す図である。

以下に、本願の開示する無線通信装置、無線通信方法、および無線通信システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。各実施例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

（システム全体における各機器の説明）
実施例１に係る無線通信システムにおいてＤ２Ｄ通信を開始するまでにおこなわれる処理の流れについて説明する。図１は、実施例１に係る無線通信システムの構成の一例を示す図である。図１に示すように、ＬＴＥアドバンスドネットワーク１０は、処理装置１００と、ＭＭＥ１３０と、Ｓ−ＧＷ１４０と、Ｐ−ＧＷ１５０とを備える。また、ＭＭＥ１３０およびＳ−ＧＷ１４０は、ＬＴＥ基地局であるｅＮＢ５０に接続される。ＭＭＥ１３０は、処理装置１００およびＨＳＳ２００に接続される。Ｐ−ＧＷ１５０は、公衆データ網であるＰＤＮ３００に接続される。また、ＵＥ２１０ａおよびＵＥ２１０ｂはｅＮＢ５０と無線通信が可能である。なお、ＵＥ２１０ａおよびＵＥ２１０ｂは携帯電話、ノートＰＣ、タブレットＰＣ、ＰＤＡ等の携帯端末である。

図２は、本実施例に係る基地局ｅＮＢの構成を示す図である。ｅＮＢ５０は、無線端末との通信処理をおこなうＣＰＵ５６を有する。ＣＰＵ５６はインタフェース５２と、表示部５３と、操作部５４と、メモリ５５とに接続される。さらに、ＣＰＵ５６は、無線通信デバイス５１を介してアンテナ５１Ａに接続される。アンテナ５１Ａは、各無線端末と無線通信する。

ＵＥ２１０ａがＵＥ２１０ｂとＤ２Ｄ通信を開始する際に無線通信システムでおこなわれる処理の概要を説明する。無線通信システムは、ＬＴＥのセル同期をする段階、ＳＡＥベアラを開始する段階、Ｄ２Ｄ通信で使用する周波数を指示する段階、ＳＩＰセッション制御をする段階を経てＤ２Ｄ通信を開始する。以下、Ｄ２Ｄ通信を開始するための４つの準備段階に分けて、それぞれの準備段階における処理の概要について説明する。

まず、ＬＴＥのセル同期をする段階について説明する。ＬＴＥのセル同期をする際に使用されるＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）の１フレームには１０ｍｓが割り当てられ、１５スロットで構成される。ＵＭＴＳの各スロットには、ＰＳＣ（Primary SCH）、ＳＳＣ（Secondary SCH）、Ｐ−ＣＣＰＣＨ（Primary Common Control Physical. CHannel）が含まれる。各端末は、ＰＳＣおよびＳＳＣの同期処理を行い、Ｐ−ＣＣＰＣＨを復調し、ＢＣＣＨ（Broadcasting Control CHannel）信号を取得する。そして、各端末は、ＢＣＣＨ信号のＭＩＢ（Master Information Block）からPLMN Codeを取得する。

次に、ＳＡＥ（System Architecture Evolution）ベアラを開始する段階について図１を用いて説明する。まず、ＵＥ２１０ａは、周囲の基地局であるｅＮＢ５０とＲＲＣ（Radio Resource Control）接続する。次いで、ＵＥ２１０ａは、ＭＭＥ１３０にＤ２Ｄ設定要求信号を送信する。次いで、ＭＭＥ１３０は、ユーザとの契約情報等を保持しているＨＳＳ２００にアクセスし、ユーザ認証をおこなう。次いで、ＭＭＥ１３０は、ＨＳＳ２００に位置登録要求信号を送信し、ＵＥ２１０ａがＭＭＥ１３０に接続したことを記憶する。次いで、ＨＳＳ２００は、ＭＭＥ１３０に位置登録応答信号を送信する。

次いで、ＭＭＥ１３０は、Ｓ−ＧＷ１４０にＳＡＥベアラ設定要求信号を送信する。次いで、Ｓ−ＧＷ１４０は、Ｐ−ＧＷ１５０にルート設定要求信号を送信する。このとき、Ｐ−ＧＷ１５０は、ＵＥ２１０ａにＩＰアドレスを割り当てる。次いで、Ｐ−ＧＷ１５０は、Ｓ−ＧＷ１４０にルート設定応答信号を送信する。次いで、Ｓ−ＧＷ１４０は、ＭＭＥ１３０にＳＡＥベアラ設定応答信号を送信する。次いで、ＭＭＥ１３０は、ｅＮＢ５０を介してアタッチ完了通知信号をＵＥ２１０ａに送信する。以上のようにして、無線通信システムは、ＵＥ２１０ａからＰ−ＧＷ１５０間にＳＡＥベアラを設定する。さらに、ＭＭＥ１３０は、ＨＳＳ２００にアクセスし、ＵＥ２１０ｂにＩＰアドレスを割り当て、ＵＥ２１０ａと同様にしてＵＥ２１０ｂからＰ−ＧＷ１５０間にもＳＡＥベアラを設定する。

次に、Ｄ２Ｄ通信で使用する周波数を指示する段階について図３を用いて説明する。図３は、Ｄ２Ｄ通信に使用する周波数を指示する制御フローの一例を示す図である。なお、図３では処理装置１００とＭＭＥ１３０とをまとめてＭＭＥ１３０のみで示している。

まず、ＵＥ２１０ａは、ＵＥ２１０ａの位置情報等を含むＤ２Ｄ設定要求信号をＭＭＥ１３０に送信する（ステップＳ１０）。このとき、処理装置１００は、ＭＭＥ１３０からＵＥ２１０ａの位置情報を受信し、当該位置情報を記憶領域に記憶する。次いで、ＭＭＥ１３０は、Ｄ２ＤハンドルでＵＥ２１０ａの情報を含むＤ２Ｄ設定要求信号をＵＥ２１０ｂに送信する（ステップＳ１１）。次いで、ＵＥ２１０ｂは、ＵＥ２１０ｂの位置情報等を含むＤ２Ｄ設定要求応答信号を送信する（ステップＳ１２）。このとき、処理装置１００は、ＭＭＥ１３０からＵＥ２１０ｂの位置情報を受信し、当該位置情報を記憶領域に記憶する。

次いで、処理装置１００は、記憶領域からＵＥ２１０ａおよびＵＥ２１０ｂの位置情報を取得する。次いで、処理装置１００は、取得したＵＥ２１０ａおよびＵＥ２１０ｂの位置情報に基づき端末間距離を算出する。次いで、処理装置１００は、端末間距離に基づきＤ２Ｄ通信で使用する周波数を選択する。なお、Ｄ２Ｄ通信で使用する周波数の選択に関しての詳細は後述する。そして、ＭＭＥ１３０は、ＵＥ２１０ａおよびＵＥ２１０ｂにＤ２Ｄ使用周波数指示信号を送信し、選択された周波数を通知する（ステップＳ１３、ステップＳ１４）。

次に、ＳＩＰセッション制御をする段階について図４を用いて説明する。図４は、ＳＡＥベアラが開始されてからＤ２Ｄベアラが開始されるまでの制御フローの一例を示す図である。図４のように、Ｄ２Ｄベアラを開始するために、上記手順により設定されたＳＡＥベアラ（ステップＳ２０）においてＳＩＰセッション制御を行う。まず、ＵＥ２１０ａは、ＭＭＥ１３０に通信先であるＵＥ２１０ｂとＤ２Ｄ通信を開始する旨の情報を含むSIPinviteメッセージを送信する（ステップＳ２１）。次いで、ＭＭＥ１３０は、ＨＳＳ２００にＵＥ２１０ｂの登録情報を問い合わせ、ＵＥ２１０ｂの登録情報を取得する（ステップＳ２２）。次いで、ＭＭＥ１３０は、ＳＩＰハンドルでＵＥ２１０ｂにSIPinviteメッセージを送信する（ステップＳ２３）。次いで、ＵＥ２１０ｂは、Ｄ２Ｄセッション確立を了承する旨の応答を含むＳＩＰＤ２Ｄ応答をＭＭＥ１３０に送信する（ステップＳ２４）。次いで、ＭＭＥ１３０は、ＵＥ２１０ａに当該ＳＩＰＤ２Ｄ応答を送信する（ステップＳ２５）。以上のようにして、無線通信システムは、ＵＥ２１０ａとＵＥ２１０ｂとの間にＤ２Ｄベアラを設定する（ステップＳ２６）。

（処理装置の機能構成）
実施例１に係る処理装置１００の機能構成の一例について説明する。図５は、実施例１に係る処理装置１００の構成を示す機能ブロック図である。図５に示すように、処理装置１００は、通信Ｉ／Ｆ１０１と、制御部１１０と、記憶部１２０とを有する。処理装置１００は、通信Ｉ／Ｆ１０１を介して図１のＭＭＥ１３０に接続される。

（記憶部の各構成）
記憶部１２０は、端末位置情報１２１と、端末速度情報１２２と、周波数判定テーブル１２３とを記憶する。記憶部１２０は、例えば、ＲＡＭ（Random access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）などの半導体メモリ素子、ハードディスクや光ディスクなどの記憶装置に対応する。

端末位置情報１２１は、各端末の現在位置に係る緯度、経度を表す位置情報を含むデータである。端末位置情報１２１は、各端末が有するＧＰＳ（Global Positioning System）機能により特定された現在位置情報である。端末位置情報１２１は、所定の時間間隔で取得され、取得した時間に係る情報も含まれる。例えば、端末位置情報１２１には、ＵＥ２１０ａおよびＵＥ２１０ｂの現在位置に係る緯度、経度を表す位置情報と、取得した時間に係る分および秒が含まれる。

端末速度情報１２２は、各端末の現在の移動速度を含むデータである。端末速度情報１２２は、端末位置情報１２１から異なる時間に取得された端末の位置情報に基づき算出してもよい。なお、端末速度情報１２２の算出に関する詳細は後述する。

図６は、周波数判定テーブル１２３のデータ構造の一例を示す図である。図６に示したように周波数判定テーブル１２３は、端末間の距離ごとに端末速度と使用周波数とを対応付ける。「端末間の距離」は、Ｄ２Ｄ通信をおこなう端末間の距離ｒを示す。「端末速度」は、Ｄ２Ｄ通信をおこなう各端末のうち、移動速度が速い方の端末に係る移動速度ｖを示す。「使用周波数」は、Ｄ２Ｄ通信する際に実際に使用する周波数を示す。例えば、周波数判定テーブル１２３は、端末間の距離に係るｒ１を３００ｍ、ｒ２を６００ｍ、ｒ３を１０００ｍとし、端末間距離を２００ｍとした場合、３．５ＧＨｚ帯の通信周波数を使用することを示す。また、周波数判定テーブル１２３は、端末間距離が４００ｍの場合、２．５ＧＨｚ帯の通信周波数を使用することを示す。また、周波数判定テーブル１２３は、端末間距離が７００ｍの場合、８００ＭＨｚ帯の通信周波数を使用することを示す。

また、周波数判定テーブル１２３は、端末速度に係るｖ１を４０ｋｍ／ｈとしたとき、端末速度が２０ｋｍ／ｈの場合、選択した周波数を使ってＤ２Ｄ通信を開始してもよいことを示す。一方、周波数判定テーブル１２３は、端末速度が５０ｋｍ／ｈの場合、Ｄ２Ｄ通信を開始しないことを示す。

（制御部の各構成）
図５に示したように、制御部１１０は、取得部１１１と、算出部１１２と、判定部１１３と、選択部１１４と、通知部１１５とを有する。制御部１１０の機能は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路により実現することができる。また、制御部１１０の機能は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が所定のプログラムを実行することで実現することができる。

制御部１１０の各構成について処理の流れに沿って説明する。まず、取得部１１１はａを「緯度または経度」、ｂを取得時間に対応する「分」、ｃを取得時間に対応する「秒」とし、（ａｘ．ｂｘ．ｃｘ，ａｙ．ｂｙ．ｃｙ）の形式で、各端末から現在の位置情報を取得する。次いで、取得部１１１は、取得した位置情報を記憶部１２０の端末位置情報１２１に記憶する。

次に、算出部１１２は各端末の端末間距離を算出する。そのために、算出部１１２は、端末位置情報１２１から同じ時刻における各端末の位置情報を取得する。次いで、算出部１１２は、ＵＥ２１０ａの位置情報を（ｘｃ，ｙｃ）、ＵＥ２１０ｂの位置情報を（ｘｌ，ｙｌ）としたとき、それぞれの位置情報を以下の式（１）に代入してｒ１を算出する。

次いで、算出部１１２は、算出したｒ１を、ｌ１＝３０．９×ｒ１に代入して端末間距離ｌ１を算出する。そして、算出部１１２は、算出した端末間距離を判定部１１３および選択部１１４に送る。

次に、算出部１１２は、記憶部１２０の端末位置情報１２１に基づき端末の速度情報を算出する。そのために、算出部１１２は、端末位置情報１２１から現在の端末の位置情報と、５秒経過時の端末の位置情報とを取得する。次いで、算出部１１２は、現在の端末の位置情報を（ｘ１，ｙ１）、５秒経過時の端末の位置情報を（ｘ２，ｙ２）としたとき、それぞれの位置情報を以下の式（２）に代入してＲ１を算出する。

次いで、算出部１１２は、算出したＲ１をＬ１＝３０．９×Ｒ１に代入して５秒経過時の移動距離Ｌ１を算出する。そして、算出部１１２は、端末速度情報１２２として算出した移動速度を記憶部１２０に記憶する。なお、算出部１１２は、毎秒の移動速度、毎分の移動速度に換算してもよい。

次いで、判定部１１３は、算出部１１２により算出された端末間距離が所定距離以下の場合、Ｄ２Ｄ通信を開始する旨の判定をし、端末間距離が所定距離より大きい場合、Ｄ２Ｄ通信を開始しない旨の判定をする。

次いで、判定部１１３は、端末速度情報１２２に記憶されている端末の移動速度が周波数判定テーブル１２３の端末速度ｖ１以下であるか否かを判定する。判定部１１３は、端末の移動速度が端末速度ｖ１よりも大きい場合、Ｄ２Ｄ通信を開始しない旨の決定をする。一方、判定部１１３は、端末の移動速度が端末速度ｖ１以下の場合、Ｄ２Ｄ通信を開始する旨の決定をする。なお、端末の移動速度が所定速度以下の場合のみＤ２Ｄ通信を開始するのは、端末の移動速度がＤ２Ｄ通信可能な速度より大きいと、通信が不安定となるためである。

次いで、選択部１１４は、周波数判定テーブル１２３を参照し、使用する周波数を選択する。例えば、選択部１１４は、図６の周波数判定テーブル１２３で端末間の距離に係るｒ１を３００ｍ、ｒ２を６００ｍ、ｒ３を１０００ｍとしたとき、端末間距離が２５０ｍの場合、３．５ＧＨｚ帯の通信周波数を選択する。また、選択部１１４は、端末間距離が４５０ｍの場合、２．５ＧＨｚ帯の通信周波数を選択する。また、選択部１１４は、端末間距離が７５０ｍの場合、８００ＭＨｚ帯の通信周波数を選択する。そして、判定部１１３は、選択した周波数を通知部１１５に送信する。なお、ｒ３はＤ２Ｄ通信の可能な距離を示しており、ｒ３よりも端末間距離が大きい場合、判定部１１３によりＤ２Ｄ通信を開始しない旨の判定がなされる。

次いで、通知部１１５は、ＭＭＥ１３０を介して、Ｄ２Ｄ使用周波数指示信号を各端末に送信する。そして、Ｄ２Ｄ通信をおこなう各端末は、選択された周波数情報に対応する通信周波数を使用してＤ２Ｄ通信を開始する。

すなわち、処理装置１００は、以下のようにして決定した周波数を各端末に通知する。まず、取得部１１１は、各端末の現在の位置情報を取得し、記憶部１２０の端末位置情報１２１に記憶する。次いで、算出部１１２は、Ｄ２Ｄ通信をする端末の位置情報に基づき端末間距離および端末移動速度を算出する。次いで、判定部１１３は、算出部１１２により算出された端末間距離および移動速度に基づきＤ２Ｄ通信を開始するか否かを決定する。次いで、選択部１１４は、Ｄ２Ｄ通信をおこなう端末間の距離に基づき使用する周波数を選択する。次いで、通知部１１５は、選択部１１４により選択された周波数を受け付け、通信Ｉ／Ｆ１０１を介して各端末へ周波数情報を通知する。

このように、選択部１１４は、Ｄ２Ｄ通信をする際の端末間距離が大きい場合、比較的周波数の小さい帯域の通信周波数を選択する一方、端末間距離が小さい場合、比較的周波数の大きい帯域の通信周波数を選択する。これにより、端末間距離が大きい場合は、周波数の小さい通信周波数を使用することで電波が障害物を回避して遠くまで届きやすくなる。また、端末間距離が小さい場合は、周波数の大きい通信周波数を使用することで周波数の小さい帯域に利用が集中するのを回避できる。

（Ｄ２Ｄ通信の設定フロー）
図７は、実施例１に係るＤ２Ｄ通信を設定するフローの一例を示す図である。図７に示すように、まず、取得部１１１は、記憶部１２０からＤ２Ｄ通信をおこなう各端末から端末の位置情報を取得する（ステップＳ３０）。次いで、算出部１１２は、各端末の位置情報に基づき端末間距離を算出する（ステップＳ３１）。次いで、算出部１１２は、異なる時間に取得されたそれぞれの端末の位置情報に基づき、端末の移動速度を算出する（ステップＳ３２）。

次いで、判定部１１３は、端末間距離が所定距離以内であるか否かの判定をおこなう（ステップＳ３３）。判定部１１３は、端末間距離が所定距離より大きい場合（ステップＳ３３No）、Ｄ２Ｄ通信をキャンセルする命令を各端末に通知し（ステップＳ３５）、処理を終了する。一方、判定部１１３は、端末間距離が所定値以内の場合（ステップＳ３３Yes）、次のステップＳ３４の処理をおこなう。判定部１１３は、ステップＳ３４の処理においてＤ２Ｄ通信をおこなう各端末の端末移動速度が所定速度よりも大きい場合（ステップＳ３４No）、Ｄ２Ｄ通信をキャンセルする命令を各端末に通知し（ステップＳ３５）、処理を終了する。一方、判定部１１３は、端末移動速度が所定速度以内の場合（ステップＳ３４Yes）、次のステップＳ３６の処理をおこなう。

次いで、選択部１１４は、周波数判定テーブル１２３を参照し、端末間距離に基づき使用する周波数を選択する（ステップＳ３６）。そして、通知部１１５は、各端末に選択された周波数を通知し（ステップＳ３７）、処理を終了する。

Ｄ２Ｄ通信の電波と、同じ周波数を使用する他の通信の電波とが互いに干渉することにより通信信号に歪みが生じる。その結果、Ｄ２Ｄ通信が可能な距離内であっても、通信信号にノイズが生じて通信の信頼性が低下する場合がある。

一般に基地局を介してパケット通信をする場合は、基地局においてアンテナの向きを調整する等して、干渉を低減する対応策が講じられている。ところが、Ｄ２Ｄ通信の場合は、各ユーザが任意の位置で通信を開始するので、他ユーザの通信経路への接触を避けることができない。したがって、Ｄ２Ｄ通信をする際は他の通信で使用されている周波数を避けることが好ましい。そこで、実施例２においては他の通信との干渉を考慮した周波数設定をおこなう。以下、実施例２の各構成について説明する。

図８は、実施例２に係る処理装置の構成を示す機能ブロック図である。処理装置３００は、周波数判定テーブル３２３を有すること以外は、実施例１の処理装置１００と同じ構成を有する。実施例１の処理装置１００と同一の構成に関する説明は省略する。なお、実施例１の処理装置１００と同一の構成には下２桁を同じ番号とした。

（記憶部の各構成）
図９は、周波数データベース３２４のデータ構造の一例を示す図である。図９に示すように周波数データベース３２４は、緯度と、経度と、周波数情報と、セルＩＤ情報と、使用状況とを対応付ける。「経度」および「緯度」は、通信の対象エリアの緯度および経度の範囲を示す。周波数情報および使用状況は、ある対象エリアにおける各通信周波数の使用状況を示す。セルＩＤ情報は、各使用状況を取得した基地局の識別番号を示す。例えば、周波数データベース３２４は、１行目において、経度が「ｘｃ１〜ｘｃ２」、緯度が「ｙｃ１〜ｙｃ２」の対象エリアで中心周波数８４０ＭＨｚを選択したとき、干渉が少ないことを示す。また、周波数データベース３２４は、２行目において、経度が「Ｘｃ１〜Ｘｃ２」、緯度が「Ｙｃ１〜Ｙｃ２」の対象エリアで中心周波数を２５３０ＭＨｚとしたとき、干渉がないことを示す。また、周波数データベース３２４は、３行目において、経度が「Ｘｃ１〜Ｘｃ２」、緯度が「Ｙｃ１〜Ｙｃ２」の対象エリアで中心周波数を３５５０ＭＨｚとしたとき、干渉がないことを示す。なお、周波数データベース３２４は、他の対象エリアにおいても各周波数の使用状況を示す。また、周波数データベース３２４は、中心周波数をより細かく設定し、各中心周波数における使用状況を示してもよい。

図１０は、各対象エリアにおける通信周波数の使用状況に関する情報の収集を説明するための図である。図１０に示したように周波数データベース３２４は、対象エリアに属する各基地局から周波数毎の使用状況を取得する。例えば、周波数データベース３２４は、セルＩＤ「００１２」の基地局から経度が「Ｘｃ１〜Ｘｃ２」、緯度が「Ｙｃ１〜Ｙｃ２」の対象エリアで中心周波数を８４０ＭＨｚとしたときの使用状況に関する情報２０ａを取得する。また、周波数データベース３２４は、セルＩＤ「００３１」の基地局から情報２０ａと同一の対象エリアで中心周波数を２５３０ＭＨｚとしたときの使用状況に関する情報２０ｂを取得する。また、周波数データベース３２４は、情報２０ａ、２０ｂと同一の対象エリアで中心周波数を３５５０ＭＨｚとしたときの使用状況に関する情報２０ｃを取得する。なお、周波数データベース１２４は、他の対象エリアにおいても同様に各通信周波数の使用状況を取得する。

（制御部の各構成）
選択部３１４は、周波数データベース３２４を参照し、各ユーザの対象エリアにおける周波数の使用状況に基づき、干渉の少ない周波数を選択する。そのために、まず、選択部３１４は、実施例１と同様に、周波数判定テーブル３２３を参照し、端末間距離に対応する周波数帯域を選択する。次いで、選択部３１４は、周波数判定テーブル３２３において端末間距離に対応する周波数帯域の中で干渉の少ない周波数を選択するか、端末間距離に対応する周波数帯域よりも周波数が小さい側の周波数帯域で干渉の少ない周波数を選択する。

例えば、まず、選択部３１４は、各ユーザが経度「Ｘｃ２〜Ｘｃ３」、緯度「Ｙｃ２〜Ｙｃ３」の対象エリアでＤ２Ｄ通信を開始する場合、図６の周波数判定テーブル３２３を参照し、端末間距離に基づき２．５ＧＨｚ帯を選択する。次いで、選択部３１４は、図９の周波数データベース３２４を参照し、経度「Ｘｃ２〜Ｘｃ３」、緯度「Ｙｃ２〜Ｙｃ３」の対象エリアの中心周波数２５３０ＭＨｚにおける干渉が大きいことを確認する。次いで、選択部３１４は、同じ対象エリアの中心周波数８４０ＭＨｚにおける干渉がないことを確認する。次いで、選択部３１４は、干渉がない中心周波数８４０ＭＨｚ付近の周波数を選択する。そして、選択部３１４は、選択した周波数を通知部３１５に送信する。

すなわち、選択部３１４は、周波数判定テーブル３２３を参照し、端末間距離に対応する周波数帯域を選択する。次いで、選択部３１４は、周波数データベース３２４に基づき干渉の少ない周波数を選択する。これにより、Ｄ２Ｄ通信をする際に他のＤ２Ｄ通信との干渉を避けることができるので、ノイズの発生を防止し、信頼性の高い通信が可能となる。

Ｄ２Ｄ通信をするユーザ間の端末間距離が大きい場合や障害物が存在する場合等は、比較的伝送誤りが生じやすい。このため、受信ユーザ側の端末が、ハイブリッドＡＲＱ（Automatic Repeat-Request）等の誤り制御により、ビット誤りを検出して訂正する場合がある。しかし、この場合においてランダム誤りが多発するときやバースト誤りが発生するときは、再送要求が増えるため、伝送遅延が生じやすくなり、通信の安定性が損なわれる。

一方、ユーザは相手に急用を知らせるとき等に通信の安定性を確保したいと考えることがある。そこで、実施例３においては、ユーザがＤ２Ｄ通信を開始する際にＱｏＳ（Quality of Service）を設定することができることにした。以下、実施例３の各構成について説明する。

図１１は、実施例３に係る処理装置の構成を示す機能ブロック図である。処理装置４００は、制御部４１０が受付部４１６を有すること以外は、実施例２の処理装置３００と同一の構成を有する。実施例２の処理装置４００と同一の構成に関する説明は省略する。なお、実施例２の処理装置３００と同一の構成には下２桁を同じ番号とした。

（制御部の各構成）
本実施態様において、制御部４１０は、Ｄ２Ｄ通信をおこなう際に使用するＱｏＳを各端末から受け付ける受付部４１６をさらに有する。まず、受付部４１６は、ユーザから高いＱｏＳの要求を受け付けると、選択部４１４に受け付けたＱｏＳを通知する。次いで、選択部４１４は、周波数データベース４２４を参照して、周波数の小さい帯域で、かつ使用しているユーザが少なく、干渉の少ない周波数を選択する。これにより、Ｄ２Ｄ通信で重要性の高い通信をする際にＱｏＳを設定することで安定した通信を確保できる。

通信時に使用する周波数が決定されるまでの処理の要点について説明する。図１２は、通信時に使用する周波数を決定する処理を説明するための図である。図１２に示したように、まず、算出部４１２は、端末位置情報４２１に基づき端末間距離を算出する。次いで、選択部４１４は、周波数判定テーブル４２３を参照し、算出された端末間距離に基づき使用する周波数帯域を選択する。次いで、選択部４１４は、周波数データベース４２４を参照し、選択された周波数帯域内、または当該周波数帯域よりも周波数の小さい帯域内において干渉の少ない周波数を選択する。なお、選択部４１４は、ユーザからＱｏＳ要求がなされていた場合、他の通信に優先して周波数の小さい帯域に係る周波数を割り当てる。これにより、端末間通信の通信速度および通信の安定性を改善できるという効果が得られる。

（無線端末のハードウェア構成）
図１３は、無線端末のハードウェア構成の一例を示す図である。図１３に示したように、ＵＥ２１０は、ＵＭＴＳデバイス２１２と、ＬＴＥＡｄｖａｎｃｅｄデバイス２１５と、ＷｉＦｉデバイス２１８と、メモリ２２１と、ＣＰＵ２２２と、表示部２２３と、操作部２２４と、マイク２２５と、スピーカ２２６とを有する。

ＵＭＴＳデバイス２１２は、ＵＭＴＳ無線部２１３と、ＵＭＴＳベースバンド部２１４とを含む。アンテナ２１１ａはＵＭＴＳ無線部２１３に接続され、電波を送受信する。また、ＬＴＥＡｄｖａｎｃｅｄデバイス２１５は、ＬＴＥ／Ａｄｖａｎｃｅｄ無線部２１６と、ＬＴＥ／Ａｄｖａｎｃｅｄベースバンド部２１７とを含む。アンテナ２１１ｂは、ＬＴＥ／Ａｄｖａｎｃｅｄ無線部２１６に接続され、電波を送受信する。また、ＷｉＦｉデバイス２１８は、ＷｉＦｉ無線部２１９と、ＷｉＦｉベースバンド部２２０とを含む。アンテナ２１１ｃは、ＷｉＦｉ無線部２１９に接続され、電波を送受信する。

無線端末２１０は、Ｄ２Ｄ通信をする場合、ＬＴＥＡｄｖａｎｃｅｄデバイス２１５を用いる。例えば、ＬＴＥ／Ａｄｖａｎｃｅｄベースバンド部２１７は、マイク２２５から入力された音声等のデジタル信号等をＣＰＵ２２２から受け付けてＤ／Ａ変換することによりベースバンド信号に変換する。次いで、ＬＴＥ／Ａｄｖａｎｃｅｄ無線部２１６は、ＬＴＥ／Ａｄｖａｎｃｅｄベースバンド部２１７から受け付けたベースバンド信号を、選択部４１４で選択された周波数に対応するＲＦ信号に変換する。そして、アンテナ２１１ｂは、ＲＦ信号をＤ２Ｄ通信する相手側無線端末へ送信する。

（Ｄ２Ｄ通信の無線フレーム・サブフレームの構成）
Ｄ２Ｄ通信を含むＬＴＥの物理層は１０ｍｓの時間を単位とするフレームで構成されている。Ｄ２Ｄ通信においては通信する端末の両方が同じ周波数を使用するＴＤＤ方式で通信する。ＴＤＤ方式では、上り側通信と下り側通信とのそれぞれに時間を割り当て、時間で多重化して通信する。

図１４は、無線フレームのコンフィギュレーションの一例を示す図である。図１４に示されるように、ＵＬ−ＤＬコンフィギュレーションと、ＤＬ−ｔｏ−ＵＬスイッチポイント周期と、サブフレームナンバーとを対応付ける。「ＵＬ−ＤＬコンフィギュレーション」は、上り側通信と下り側通信のサブフレーム割り当ての種類を示す。図１４に示されるように、０から６まで計７種類のコンフィギュレーションが存在する。「ＤＬ−ｔｏ−ＵＬスイッチポイント周期」は、スイッチポイントに係るサブフレームがあらわれる周期を示す。「サブフレームナンバー」は、各サブフレームの番号を示す。各サブフレームの欄に記載されたアルファベットは、サブフレームの種別を示す。「Ｕ」は上り側通信に割り当てられるサブフレームを示す。また、「Ｄ」は、下り側通信に割り当てられるサブフレームを示す。そして、「Ｓ」は、スイッチポイントに割り当てられるサブフレームを示す。なお、無線フレームは計１０個のサブフレームを有する。

例えば、コンフィギュレーション０では、上り側通信に６つのサブフレームが割り当てられ、下り側通信に２つのサブフレームが割り当てられ、スイッチポイントに２つのサブフレームが割り当てられる。また、コンフィギュレーション１では、上り側通信に４つのサブフレームが割り当てられ、下り側通信に４つのサブフレームが割り当てられ、スイッチポイントに２つのサブフレームが割り当てられる。なお、他のコンフィギュレーションにおいても、上り側通信、下り側通信、およびスイッチポイントにそれぞれサブフレームが割り当てられる。

図１の処理装置１００は、Ｄ２Ｄ通信をする際に使用するコンフィギュレーションを選択することにより、上り側通信の速度を高めたり、下り側通信の速度を高めたりすることができる。なお、Ｄ２Ｄ通信においては、主に、コンフィギュレーション１が使用される。

図１５は、Ｄ２Ｄ通信のサブフレーム構成の一例を示す図である。図１５の上段に示すように、無線フレームは２つのハーフフレームに分割できる。各ハーフフレームには、一つのサブフレームにスイッチポイントに割り当てられる。図１４にも示されるように、スイッチポイント「Ｓ」は、上り側通信のサブフレーム「Ｕ」と下り側通信のサブフレーム「Ｄ」とが切り替わる位置に割り当てられる。

図１５の下段に示されるように、「Subframe#0」と「Subframe#2」との間、および「Subframe#5」と「Subframe#7」との間に存在するスイッチポイントに係るサブフレームには、ＤｗＰＴＳ、ＧＰ、およびＵｐＰＴＳで構成される。ＤｗＰＴＳは下り側通信の拡張時間である。処理装置１００は、ＤｗＰＴＳを大きくすることにより、下り側通信の時間を拡張できる。一方、ＵｐＰＴＳは上り側通信の拡張時間である。処理装置１００は、ＵｐＰＴＳを大きくすることにより、上り側通信の時間を拡張できる。また、ＧＰは、上り側通信および下り側通信が干渉するのを避けるために設けられた時間である。Ｄ２Ｄ通信においては、ＤｗＰＴＳおよびＵｐＰＴＳが可変であることにより、上り側および下り側通信の割当時間を可変にできる。これにより、ＴＤＤ方式で起こる多くの問題の解決を図ることができる。

以上、本願の実施形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

また、特許請求の範囲に記載した「部（section、module、unit）」は、「手段」や「回路」などに読み替えることができる。例えば、取得部は、取得手段や取得回路に読み替えることができる。

また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理（例えば、端末間距離の算出）の全部または一部を手動的におこなうこともできる。あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）基地局を介さずに端末間通信をおこなう第１の端末および第２の端末の位置情報を取得する第１取得部と、
取得した前記第１の端末および第２の端末の位置情報に基づき端末間距離を算出する算出部と、
前記端末間距離に基づき、端末間通信に使用する周波数を選択する選択部と、
前記第１の端末および第２の端末に、端末間通信の開始および前記選択された周波数を通知する通知部と、
を有することを特徴とする無線通信装置。

（付記２）前記端末間距離が所定距離以下であるか否かを判定する判定部をさらに有し、
前記通知部は、前記判定部により前記端末間距離が所定距離以下であると判定された場合に、前記第１の端末および第２の端末に端末間通信の開始を通知することを特徴とする付記１に記載の無線通信装置。

（付記３）前記第１の端末および第２の端末の移動速度を取得する第２取得部をさらに有し、
前記判定部は、前記第１の端末および第２の端末の移動速度が所定速度以下であるか否かをさらに判定し、
前記通知部は、前記判定部により前記端末間距離が所定距離以下であると判定され、かつ、前記第１の端末および第２の端末の移動速度が所定速度以下であると判定された場合に、前記第１の端末および第２の端末に端末間通信の開始を通知することを特徴とする付記２に記載の無線通信装置。

（付記４）前記第１の端末および第２の端末が端末間通信をおこなう際に使用する通信品質を第１または第２の端末から受け付ける受付部をさらに有し、
前記選択部は、受け付けた前記通信品質に基づき端末間通信に使用する周波数を選択することを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の無線通信装置。

（付記５）各通信領域における周波数ごとの干渉量を表す干渉量情報を記憶した記憶部をさらに有し、
前記選択部は、前記干渉量情報に基づき端末間通信に使用する周波数を選択することを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の無線通信装置。

（付記６）コンピュータが実行する無線通信方法であって、
基地局を介さずに端末間通信をおこなう第１の端末および第２の端末の位置情報を取得し、
取得した前記第１の端末および第２の端末の位置情報に基づき端末間距離を算出し、
前記端末間距離に基づき、端末間通信に使用する周波数を選択し、
前記第１の端末および第２の端末に、端末間通信の開始および前記選択された周波数を通知する、
各処理を実行することを特徴とする無線通信方法。

（付記７）第１の端末、第２の端末、および無線通信装置で構成される無線通信システムであって、
前記無線通信装置は、
基地局を介さずに端末間通信をおこなう第１の端末および第２の端末の位置情報を取得する第１取得部と、
取得した前記第１の端末および第２の端末の位置情報に基づき端末間距離を算出する算出部と、
前記端末間距離に基づき、前記端末間通信に使用する周波数を選択する選択部と、
前記選択された周波数と、前記第１の端末および第２の端末に端末間通信の開始とを通知する通知部と、
を有することを特徴とする無線通信システム。

１００ 処理装置
１０１ 通信Ｉ／Ｆ
１１０ 制御部
１１１ 取得部
１１２ 算出部
１１３ 判定部
１１４ 選択部
１２０ 記憶部
１２１ 端末位置情報
１２２ 端末速度情報
１２３ 周波数データベース
１２４ 周波数判定テーブル

Claims (7)

1. 基地局を介さずに端末間通信をおこなう第１の端末および第２の端末の位置情報を取得する第１取得部と、
   取得した前記第１の端末および第２の端末の位置情報に基づき端末間距離を算出する算出部と、
   前記端末間距離に基づき、端末間通信に使用する周波数を選択する選択部と、
   前記第１の端末および第２の端末に、端末間通信の開始および前記選択された周波数を通知する通知部と、
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記端末間距離が所定距離以下であるか否かを判定する判定部をさらに有し、
   前記通知部は、前記判定部により前記端末間距離が所定距離以下であると判定された場合に、前記第１の端末および第２の端末に端末間通信の開始を通知することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記第１の端末および第２の端末の移動速度を取得する第２取得部をさらに有し、
   前記判定部は、前記第１の端末および第２の端末の移動速度が所定速度以下であるか否かをさらに判定し、
   前記通知部は、前記判定部により前記端末間距離が所定距離以下であると判定され、かつ、前記第１の端末および第２の端末の移動速度が所定速度以下であると判定された場合に、前記第１の端末および第２の端末に端末間通信の開始を通知することを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記第１の端末および第２の端末が端末間通信をおこなう際に使用する通信品質を第１の端末または第２の端末から受け付ける受付部をさらに有し、
   前記選択部は、受け付けた前記通信品質に基づき端末間通信に使用する周波数を選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信装置。
5. 各通信領域における周波数ごとの干渉量を表す干渉量情報を記憶した記憶部をさらに有し、
   前記選択部は、前記干渉量情報に基づき端末間通信に使用する周波数を選択することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無線通信装置。
6. コンピュータが実行する無線通信方法であって、
   基地局を介さずに端末間通信をおこなう第１の端末および第２の端末の位置情報を取得し、
   取得した前記第１の端末および第２の端末の位置情報に基づき端末間距離を算出し、
   前記端末間距離に基づき、端末間通信に使用する周波数を選択し、
   前記第１の端末および第２の端末に、端末間通信の開始および前記選択された周波数を通知する、
   各処理を実行することを特徴とする無線通信方法。
7. 第１の端末、第２の端末、および無線通信装置で構成される無線通信システムであって、
   前記無線通信装置は、
   基地局を介さずに端末間通信をおこなう第１の端末および第２の端末の位置情報を取得する第１取得部と、
   取得した前記第１の端末および第２の端末の位置情報に基づき端末間距離を算出する算出部と、
   前記端末間距離に基づき、端末間通信に使用する周波数を選択する選択部と、
   前記選択された周波数と、前記第１の端末および第２の端末に端末間通信の開始とを通知する通知部と、
   を有することを特徴とする無線通信システム。

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