JP2015126393A - ユーザ端末、無線基地局、無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数周波数を含むネットワークにおいてＤ２Ｄ動作を行う場合に、面的なカバレッジを有しない周波数キャリアをＤ２Ｄ信号送受信用リソースとして使用したとしても、Ｄ２Ｄ端末の消費電力の増大を抑制すること。【解決手段】端末間直接信号送受信を実行可能なユーザ端末は、接続中または在圏中の無線基地局から送信される、端末間直接信号送受信用リソース情報を少なくとも含むシステム情報を受信する受信部と、端末間直接信号送受信用リソース情報に基づいて、端末間直接信号送受信用リソース情報が送信された第１の周波数キャリアとは異なる第２の周波数キャリアにおいて端末間直接信号送受信を行うよう制御する制御部と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、次世代移動通信システムにおけるユーザ端末、無線基地局、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

ＬＴＥ（Long Term Evolution）やＬＴＥの後継システム（たとえば、ＬＴＥアドバンスト、ＦＲＡ（Future Radio Access）、４Ｇなどともいう）では、端末同士が無線基地局を介さないで直接通信を行うＤ２Ｄ（Device to Device）技術が検討されている（たとえば、非特許文献１）。

端末間の通信および発見技術（D2D communication/discovery）を検討する上で、Ｄ２Ｄ動作（Ｄ２Ｄ通信およびＤ２Ｄ発見を含む端末間直接信号送受信）を行う端末（Ｄ２Ｄ端末）がネットワークカバレッジ内に存在しているか否かが重要な前提条件の１つとなる。

"Key drivers for LTE success: Services Evolution"、２０１１年９月、3GPP、インターネットURL： http://www.3gpp.org/ftp/Information/presentations/presentations_2011/2011_09_LTE_Asia/2011_LTE-Asia_3GPP_Service_evolution.pdf

複数周波数を含むネットワークにおいてＤ２Ｄ信号送受信を行う際に、面的なカバレッジを有しない周波数キャリアをＤ２Ｄ信号送受信用リソースとして使用すると、多くのＤ２Ｄ端末が当該カバレッジ外に存在することとなり、ネットワークからのコントロールに基づく効率的なＤ２Ｄ信号送受信が行えず、Ｄ２Ｄ端末の消費電力が増大するという課題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、複数周波数を含むネットワークにおいてＤ２Ｄ信号送受信を行う場合に、面的なカバレッジを有しない周波数キャリアをＤ２Ｄ信号送受信用リソースとして使用したとしても、Ｄ２Ｄ端末の消費電力の増大を抑制できるユーザ端末、無線基地局、無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明のユーザ端末は、端末間直接信号送受信を実行可能なユーザ端末であって、接続中または在圏中の無線基地局から送信される、前記端末間直接信号送受信用リソース情報を少なくとも含むシステム情報を受信する受信部と、前記端末間直接信号送受信用リソース情報に基づいて、前記端末間直接信号送受信用リソース情報が送信された第１の周波数キャリアとは異なる第２の周波数キャリアにおいて前記端末間直接信号送受信を行うよう制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数周波数を含むネットワークにおいてＤ２Ｄ信号送受信を行う場合に、面的なカバレッジを有しない周波数キャリアをＤ２Ｄ信号送受信用リソースとして使用したとしても、ネットワークからのコントロールに基づく効率的なＤ２Ｄ信号送受信を行うことができるようになり、Ｄ２Ｄ端末の消費電力の増大を抑制できる。

図１Ａは、Ｄ２Ｄ端末がネットワークカバレッジ内に存在する例を説明する図であり、図１Ｂおよび図１Ｃは、Ｄ２Ｄ端末がネットワークカバレッジ外に存在する例を説明する図である。 周波数キャリアごとにカバレッジが異なることを説明する図である。 Ｄ２Ｄ端末がＤ２Ｄリソースとして使用する周波数キャリアとは異なるセルラ周波数キャリアによって、Ｄ２Ｄ信号送受信の制御を行うことを説明する図である。 第１の態様において、ネットワークが複数の周波数キャリアを有する場合のＤ２Ｄ信号送受信用リソースの割り当てについて説明する図である。 第１の態様において、セルラ基地局が送信するシステム情報に複数のＤ２Ｄ用キャリア周波数が含まれる場合について説明する図である。 第２の態様において、オペレータ間でのＤ２Ｄ信号送受信について説明する図である。 第２の態様において、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソース構成について説明する図である。 本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。 本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係る無線基地局の機能構成の説明図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

Ｄ２Ｄ信号送受信において、Ｄ２Ｄ端末にはＤ２Ｄ信号送受信用リソースとして周期的な上りリンクリソース群が準静的（semi-static）に割り当てられる。各Ｄ２Ｄ端末は、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースの一部を用いて信号を送信する。また、Ｄ２Ｄ端末は、他のＤ２Ｄ端末から送信された信号をＤ２Ｄ信号送受信用リソースの中から受信することにより、他のＤ２Ｄ端末を見つけ出したり、通信を行ったりする。

図１Ａは、Ｄ２Ｄ端末がネットワークカバレッジ内に存在する例を説明する図である。図１Ａに示すように、Ｄ２Ｄ端末がネットワークカバレッジ内に存在する場合には、無線基地局がカバレッジ内のＤ２Ｄ端末の使用リソースなどを制御する。Ｄ２Ｄ端末はネットワークの制御に従って信号の送受信動作等を行う。

図１Ｂおよび図１Ｃは、Ｄ２Ｄ端末がネットワークカバレッジ外に存在する例を説明する図である。図１Ｂに示すように、Ｄ２Ｄ端末がネットワークカバレッジ外に存在する場合には、あるＤ２Ｄ端末がクラスタヘッドとなって他のＤ２Ｄ端末を制御する。他のＤ２Ｄ端末はクラスタヘッドの制御に従って信号の送受信動作等を行う。あるいは、図１Ｃに示すように、Ｄ２Ｄ端末間で個々に制御して信号の送受信動作等を行う。

Ｄ２Ｄ端末がネットワークカバレッジ内に存在する場合とネットワークカバレッジ外に存在する場合とでは、Ｄ２Ｄ通信のユースケースも動作も異なる。

Ｄ２Ｄ端末がネットワークカバレッジ内に存在する場合には、たとえば商業的なユースケースの用途、すなわち端末間直接通信機能（Proximity-based service）によるＳＮＳ（Social Networking Service）や広告配信などの用途として、Ｄ２Ｄ信号送受信が利用される。この場合には、上述のとおり、ネットワークがＤ２Ｄ端末の使用リソースなどを制御する。

Ｄ２Ｄ端末がネットワークカバレッジ外に存在する場合には、たとえば公衆安全の用途、すなわち災害時の緊急通信などの用途として、Ｄ２Ｄ信号送受信が利用される。この場合には、上述のとおり、Ｄ２Ｄ端末の自律的な動作または端末間での制御が必要となる。

ＬＴＥやＬＴＥアドバンストのネットワークは、ネットワーク容量増大のため、単一周波数だけでなく複数周波数を含む構成となることが想定される。たとえば、マクロセルでは２［ＧＨｚ］など相対的に低い周波数帯のキャリアを利用し、スモールセルでは３．５［ＧＨｚ］など相対的に高い周波数帯のキャリアを利用する構成が考えられる。

この場合、図２に示すように、周波数キャリアごとにカバレッジが異なる。マクロセルは低周波数帯キャリアを利用することにより広いカバレッジを実現する。一般的にはＲｅｌ．８からＲｅｌ．１１までの既存の端末およびＲｅｌ．１２の端末を接続可能な周波数でマクロセルを運用する。スモールセルは高トラフィック領域をカバーするように局所的に配置される。

マクロセルを形成するマクロ基地局とスモールセルを形成するスモール基地局（図２において不図示）間とは、バックホールリンクを介して接続される。具体的には、マクロ基地局とスモール基地局間とをバックホールを介して連携し、マクロ基地局がスモール基地局をアシストする運用、すなわちマクロ基地局がスモール基地局を従属させる運用が想定される。複数のスモール基地局間についても、バックホールリンクを介して接続することが想定される。

マクロセル周波数の上りリンクリソースはその広いカバレッジや後方互換性を活かすため、Ｒｅｌ．８からＲｅｌ．１１までの既存の端末およびＲｅｌ．１２の端末やＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）に使用されることが想定される。そのためマクロセル周波数の上りリンクリソースには余裕がなく、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースとして使用するには不適である。

一方、たとえば新しい高周波数帯を使用するスモールセルにはＲｅｌ．８からＲｅｌ．１１までの既存の端末が接続されないなど、上りリンクリソースに比較的余裕があることが想定される。したがって、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースとしてスモールセル周波数を使用することが好ましい。

ところが、スモールセルはマクロセルとは異なり面的なカバレッジを有しない。そのため、図２に示すように、マクロセルカバレッジ内に存在する多くのＤ２Ｄ端末が、スモールセルカバレッジ外に存在することが想定される。この場合、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースとしてスモールセル周波数を使用すると、多くのＤ２Ｄ端末がカバレッジ外に存在する場合の動作をしてしまう。具体的には、Ｄ２Ｄ端末は自端末をクラスタヘッドとして他のＤ２Ｄ端末のリソース制御などを行う。クラスタヘッドとなったＤ２Ｄ端末は消費電力が増大するなど、非効率な動作となる。

これに対して、本発明者らは、Ｄ２Ｄ端末がＤ２Ｄ信号送受信用リソースとして使用する周波数キャリアとは異なるセルラ周波数キャリアによって、Ｄ２Ｄ信号送受信の制御を行うことを見出した。これによりネットワークカバレッジ内でのＤ２Ｄ端末のクラスタヘッド動作が不要となり、Ｄ２Ｄ端末の消費電力を削減できる。

たとえば図３に示すように、Ｄ２Ｄ端末がＤ２Ｄ信号送受信用リソースとしてスモールセル周波数（たとえば３．５［ＧＨｚ］）を使用してＤ２Ｄ信号送受信を行う場合であっても、マクロセル周波数（たとえば２［ＧＨｚ］）のカバレッジ内に存在するＤ２Ｄ端末に対しては、マクロセルがＤ２Ｄ端末の使用リソースなどを制御する。これにより、マクロセルカバレッジ内に存在するすべてのＤ２Ｄ端末をネットワークから制御できるため、マクロセルカバレッジ内でのＤ２Ｄ端末のクラスタヘッド動作が不要となる。

仮にＤ２Ｄ端末がＤ２Ｄ信号送受信用リソースとして専用周波数を使用する場合であっても、既存のＬＴＥネットワークを利用して効率的な制御を行うためには、Ｄ２Ｄ信号送受信で使用する周波数キャリアとネットワークから制御を行う周波数キャリアとが異なっていても動作するような仕組みが必要となる。したがって、本発明はＤ２Ｄ端末がＤ２Ｄ信号送受信用リソースとしてスモールセル周波数を使用してＤ２Ｄ信号送受信を行う場合に限らず適用できる。

以下、Ｄ２Ｄ端末がＤ２Ｄ信号送受信用リソースとして使用する周波数キャリアとは異なるセルラ周波数キャリアによって、Ｄ２Ｄ信号送受信を制御する方法について、詳細に説明する。

（第１の態様）
第１の態様では、Ｄ２Ｄ端末がＤ２Ｄ信号送受信用リソースとして使用する周波数キャリアとは異なるセルラ周波数キャリアによってＤ２Ｄ信号送受信を制御する方法における、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースの割り当て、Ｄ２Ｄ同期およびＤ２Ｄ信号送受信用リソースのスケジューリングについて説明する。

最初に、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースの割り当てについて説明する。Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースとしては、通常のセルラ通信の上りリンクリソースの一部を使用する。干渉を避けるために、セルラ通信信号とＤ２Ｄ信号とはリソースを時分割多重（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）される。

マクロセルなどのセルラ基地局は、システム情報ブロックタイプｘ（ＳＩＢｘ：System Information Block）などに含まれて送信されるシステム情報を用いて、エリア内のＤ２Ｄ端末にＤ２Ｄ信号送受信用リソースの割当情報を通知する。Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースの割当情報には、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースのキャリア周波数（carrierFreq-D2D）および時間領域リソース情報が含まれる。

セルラ基地局は、ＲＲＣ（Radio Resource Control）シグナリングなどの上位レイヤシグナリングを用いて、エリア内のＤ２Ｄ端末にＤ２Ｄ信号送受信用リソースの割当情報を通知してもよい。

図４に示すように、ネットワークが複数の周波数キャリアを有している場合には、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースのキャリア周波数として特定の周波数キャリアを通知する。時間領域リソース情報には、先頭フレーム番号、サブフレームオフセット値、サブフレーム数およびＤ２Ｄリソース周期などが含まれる。

セルラ基地局がシステム情報を用いてエリア内のすべてのＤ２Ｄ端末にＤ２Ｄ信号送受信用リソースの割当情報を通知することにより、アイドル端末も含めたエリア内のすべての端末が同一の時間周波数リソースをＤ２Ｄ信号送受信用リソースとして認識する。端末は接続中または在圏中のセルのシステム情報に含まれるＤ２Ｄ信号送受信用リソースの割当情報に従ってＤ２Ｄ信号の送受信を行う。

続いて、セルラ基地局からシステム情報を受信した後のＤ２Ｄ同期（D2D synchronization）について説明する。システム情報を受信したＤ２Ｄ端末は、Ｄ２Ｄ信号送受信のための同期を行う。

マクロセルとスモールセル間が同期運用されている場合には、Ｄ２Ｄ端末はマクロセルの同期信号であるＰＳＳ／ＳＳＳ（Primary Synchronization Signal/Secondary Synchronization Signal）を同期ソースとしてＤ２Ｄ信号送受信用リソースを同期する。この場合、マクロセルカバレッジ内のすべてのＤ２Ｄ端末が同一の同期タイミングを使用可能となる。

マクロセルとスモールセル間が非同期運用されている場合には、Ｄ２Ｄ端末はスモールセル周波数での同期信号検出を行い、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースを同期する。

マクロセルとスモールセル間が非同期運用されており、かつ、Ｄ２Ｄ端末がスモールセルカバレッジ内に存在する場合には、当該Ｄ２Ｄ端末は当該スモールセルが送信するＰＳＳ／ＳＳＳを同期ソースとしてＤ２Ｄ信号送受信用リソースを同期する。さらに当該Ｄ２Ｄ端末はＤ２Ｄ同期信号（ＰＤ２ＤＳＳ：Physical D2D Syncronization Signal）を送信する。

マクロセルとスモールセル間が非同期運用されており、かつ、Ｄ２Ｄ端末がスモールセルカバレッジ外ではあるが当該スモールセルカバレッジに近い位置に存在する場合には、当該Ｄ２Ｄ端末は当該スモールセルカバレッジ内に存在するＤ２Ｄ端末が送信するＤ２Ｄ同期信号（ＰＤ２ＤＳＳ）を同期ソースとしてＤ２Ｄ信号送受信用リソースを同期する。

マクロセルとスモールセル間が非同期運用されており、かつ、Ｄ２Ｄ端末がスモールセルカバレッジ外であって当該スモールセルから遠い位置に存在し、かつ、上記スモールセルが送信するＰＳＳ／ＳＳＳおよびスモールセルカバレッジ内に存在するＤ２Ｄ端末が送信するＤ２Ｄ同期信号（ＰＤ２ＤＳＳ）のいずれも検出できない場合には、当該Ｄ２Ｄ端末はマクロセルが送信するＰＳＳ／ＳＳＳを同期ソースとしてＤ２Ｄ信号送受信用リソースを同期する。

このように、スモールセルカバレッジ内あるいはスモールセルカバレッジ外であるが当該スモールセルカバレッジの近辺に存在するＤ２Ｄ端末は、スモールセルの下りリンクタイミングに同期した同一のタイミングをＤ２Ｄ信号送受信用リソースの同期に使用する。この場合、セルラ上りリンク通信との干渉は、時分割多重により回避できる。

また、スモールセルカバレッジ外であって当該スモールセルカバレッジから遠い位置に存在するＤ２Ｄ端末は、たとえばマクロセルの下りリンクタイミングなど独自のタイミングをＤ２Ｄ信号送受信用リソースの同期に使用する。この場合、スモールセル周波数でのセルラ上りリンク通信との干渉は、スモールセルとＤ２Ｄ端末とが地理的に離れているため問題とはならない。

このようなスモールセルカバレッジから遠い位置に存在するＤ２Ｄ端末は、スモールセルカバレッジ内あるいはスモールセルカバレッジの近辺に存在するＤ２Ｄ端末とは、Ｄ２Ｄ信号送受信できない。しかし、スモールセルカバレッジから遠い位置に存在するＤ２Ｄ端末が、スモールセルカバレッジ内あるいはスモールセルカバレッジの近辺に存在するＤ２Ｄ端末に近い位置に存在していれば、本来スモールセルカバレッジ内に存在するＤ２Ｄ端末が送信するＤ２Ｄ同期信号（ＰＤ２ＤＳＳ）を検出できるはずである。したがって、スモールセルカバレッジから遠い位置に存在するＤ２Ｄ端末がＤ２Ｄ同期信号（ＰＤ２ＤＳＳ）も検出できないということは、そもそも他のＤ２Ｄ端末とも地理的に離れており、Ｄ２Ｄ信号送受信可能な環境にないということになる。

続いて、Ｄ２Ｄ信号送受信における送受信に用いる個別のリソースのスケジューリングについて説明する。

Ｄ２Ｄ送信または受信においてはＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier−Frequency Division Multiple Access）を基本の信号フォーマットとする。Ｄ２Ｄ端末は１つの上りリンク周波数で送信および受信を行うため、送信している間は受信ができないという半二重（half duplex）の制約を受ける。

マクロセルなどのセルラ基地局が送信するシステム情報に複数のＤ２Ｄ用キャリア周波数が含まれる場合には、セルラ基地局はＤ２Ｄ送信または受信（D2D transmission/reception）に用いるＤ２Ｄ信号送受信用リソースを通知する際に併せてＤ２Ｄ用キャリアを指定する。

図５に示す例では、セルラ基地局が送信するシステム情報にはＤ２Ｄキャリア＃１と＃２の２つのキャリア周波数が含まれる。この場合、セルラ基地局はＤ２Ｄ送信または受信（D2D transmission/reception）に用いるリソースインデックス＃ａを通知する際に、そのリソースインデックス＃ａが含まれるＤ２Ｄキャリア＃２を併せて指定する。Ｄ２Ｄ用キャリアは、たとえばキャリアアグリゲーションにおけるＣＩＦ（Carrier Indicator Field）を用いて通知する。

このようにＤ２Ｄ端末がＤ２Ｄ信号送受信用リソースとして使用する周波数キャリア（たとえばスモールセル周波数）とは異なるセルラ周波数キャリア（たとえばマクロセル周波数）によってＤ２Ｄ信号送受信を制御することにより、ネットワークカバレッジ内におけるＤ２Ｄ端末のクラスタヘッド動作が不要となり、Ｄ２Ｄ端末の消費電力を削減できる。

（第２の態様）
第２の態様では、異なるオペレータ間におけるＤ２Ｄ信号送受信の制御について説明する。

Ｄ２Ｄ信号送受信は単一オペレータ内のみでの動作に限定されるべきではない。異なるオペレータ間でのＤ２Ｄ信号送受信がサポートされない場合には、Ｄ２Ｄ信号送受信のユースケースは非常に限定されてしまう。

異なるオペレータ間でのＤ２Ｄ信号送受信において、オペレータ間で共用の周波数をＤ２Ｄ用キャリアとして用いる場合を除いて、オペレータごとに異なる周波数がＤ２Ｄ用キャリアとして設定される（図６Ｂ参照）。

この場合、異なるオペレータ間でのＤ２Ｄ信号送受信をサポートするためには、Ｄ２Ｄ端末は自端末が契約するオペレータのＤ２Ｄ用キャリアにおけるＤ２Ｄ信号送受信だけでなく、他オペレータのＤ２Ｄ用キャリアでのＤ２Ｄ信号受信を少なくともサポートする必要がある（図６Ａ参照）。

Ｄ２Ｄ端末が他オペレータのＤ２Ｄ用キャリアでのＤ２Ｄ信号受信を行うためには、Ｄ２Ｄ端末が他オペレータのＤ２Ｄ用キャリアおよびＤ２Ｄ信号送受信用リソース構成を知る必要がある。

オペレータ間が完全非同期でＤ２Ｄ信号送受信用リソースが割り当てられる運用においては、Ｄ２Ｄ端末はオペレータ間Ｄ２Ｄ信号送受信のために複数の同期ソースを保持し、複数のタイミングで観測を行わなければならない。この方法は、Ｄ２Ｄ端末が観測を行う期間が長くなるなど、Ｄ２Ｄ端末の消費電力や効率の観点から現実的ではない。

そこでＤ２Ｄ端末は、次のように他オペレータのＤ２Ｄ信号送受信用リソースの構成を認識することが好ましい。

Ｄ２Ｄ端末は、サポートする帯域全体をスキャンし、各オペレータのＤ２Ｄ用キャリアおよび時間領域リソース情報を認識する。Ｄ２Ｄ端末はＤ２Ｄ信号送受信における信号送信には、自端末が契約するオペレータの周波数キャリアにおけるＤ２Ｄ信号送受信用リソースを使用する。Ｄ２Ｄ端末はＤ２Ｄ信号送受信における信号受信には、認識した他オペレータの周波数キャリアにおけるＤ２Ｄ信号送受信用リソースも使用する。

Ｄ２Ｄ端末は複数のＤ２Ｄ用周波数キャリアを同時に観測できないことを前提とするため、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースはオペレータ間で時間的にシフトしている必要がある（図７参照）。図７に示す例では、オペレータＡのＤ２Ｄ用キャリアとオペレータＢのＤ２Ｄ用キャリアとで、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースの位置が時間的にシフトしている。

Ｄ２Ｄ端末は、自端末が契約するオペレータのＤ２Ｄ信号送受信用リソースから時間的に一定以上離れた位置にＤ２Ｄ信号送受信用リソースを設定する構成を採用する周波数キャリアについては、観測を行わない。このような場合には、自端末が契約するオペレータのＤ２Ｄ用キャリアと他オペレータのＤ２Ｄ用キャリアとが非同期運用であると想定され、消費電力が非常に増えてしまうためである。

このように異なるオペレータ間でのＤ２Ｄ信号送受信をサポートすることにより、Ｄ２Ｄ信号送受信の幅広い活用が期待できる。

（無線通信システムの構成）
以下、本実施の形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、上記第１の態様および第２の態様に係る無線通信方法が適用される。

図８は、本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略構成図である。図８に示すように、無線通信システム１は、複数の無線基地局１０（１１および１２）と、各無線基地局１０によって形成されるセル内にあり、各無線基地局１０と通信可能に構成された複数のユーザ端末２０と、を備えている。無線基地局１０は、それぞれ上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。

図８において、無線基地局１１は、たとえば相対的に広いカバレッジを有するマクロ基地局で構成され、マクロセルＣ１を形成する。無線基地局１２は、局所的なカバレッジを有するスモール基地局で構成され、スモールセルＣ２を形成する。なお、無線基地局１１および１２の数は、図８に示す数に限られない。

マクロセルＣ１およびスモールセルＣ２では、同一の周波数帯が用いられてもよいし、異なる周波数帯が用いられてもよい。また、無線基地局１１および１２は、基地局間インターフェース（たとえば、光ファイバ、Ｘ２インターフェース）を介して互いに接続される。

ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでいてもよい。ユーザ端末２０は、無線基地局１０を経由して他のユーザ端末２０と通信を実行できる。また、ユーザ端末２０は、無線基地局１０を経由せずに、他のユーザ端末２０と直接通信（Ｄ２Ｄ）を実行できる。

上位局装置３０には、たとえば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。

無線通信システム１では、下りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control Channel、ＥＰＤＣＣＨ：Enhanced Physical Downlink Control Channel）、報知チャネル（ＰＢＣＨ）などが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報、所定のＳＩＢ（System Information Block）が伝送される。ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨにより、下り制御情報（ＤＣＩ）が伝送される。

無線通信システム１では、上りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）などが用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。

無線通信システム１では、上りリンクにおいて、ユーザ端末２０間で互いを検出するための発見用信号が送信される。

図９は、本実施の形態に係る無線基地局１０の全体構成図である。無線基地局１０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、インターフェース部１０６とを備えている。

下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０からインターフェース部１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、たとえば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。

各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナごとにプリコーディングして出力された下り信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１により送信する。

一方、上り信号については、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅され、各送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。

各送受信部１０３は、各ユーザ端末２０に対して、Ｄ２Ｄディスカバリリソース群を通知する。各送受信部１０３は、各ユーザ端末２０に対して、Ｄ２Ｄディスカバリに用いる発見用信号を送信するリソースの初期割り当て位置情報を送信する。各送受信部１０３は、各ユーザ端末２０に対して、事前ルールを通知する。

ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、インターフェース部１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放などの呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

インターフェース部１０６は、基地局間インターフェース（たとえば、光ファイバ、Ｘ２インターフェース）を介して隣接無線基地局と信号を送受信（バックホールシグナリング）する。あるいは、インターフェース部１０６は、所定のインターフェースを介して、上位局装置３０と信号を送受信する。

図１０は、本実施の形態に係る無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４の主な機能構成図である。図１０に示すように、無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４は、制御部３０１と、下り制御信号生成部３０２と、下りデータ信号生成部３０３と、マッピング部３０４と、デマッピング部３０５と、チャネル推定部３０６と、上り制御信号復号部３０７と、上りデータ信号復号部３０８と、判定部３０９と、を少なくとも含んで構成されている。

制御部３０１は、ＰＤＳＣＨで送信される下りユーザデータ、ＰＤＣＣＨと拡張ＰＤＣＣＨ（ＥＰＤＣＣＨ）の両方、またはいずれか一方で伝送される下り制御情報、下り参照信号などのスケジューリングを制御する。また、制御部３０１は、ＰＲＡＣＨで伝送されるＲＡプリアンブル、ＰＵＳＣＨで伝送される上りデータ、ＰＵＣＣＨまたはＰＵＳＣＨで伝送される上り制御情報、上り参照信号のスケジューリングの制御（割り当て制御）も行う。上りリンク信号（上り制御信号、上りユーザデータ）の割り当て制御に関する情報は、下り制御信号（ＤＣＩ）を用いてユーザ端末２０に通知される。

制御部３０１は、上位局装置３０からの指示情報や各ユーザ端末２０からのフィードバック情報に基づいて、下りリンク信号および上りリンク信号に対する無線リソースの割り当てを制御する。つまり、制御部３０１は、スケジューラとしての機能を有している。

制御部３０１は、ユーザ端末２０に対して、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソース情報を少なくとも含むシステム情報を通知するよう制御する。制御部３０１は、ユーザ端末２０がＤ２Ｄ信号送受信を実行する周波数キャリアと、ユーザ端末２０に対するＤ２Ｄ信号送受信の制御を行う周波数キャリアとの同期状態情報を、システム情報に含めてユーザ端末２０に通知するよう制御する。

下り制御信号生成部３０２は、制御部３０１により割り当てが決定された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号とＥＰＤＣＣＨ信号の両方、またはいずれか一方）を生成する。具体的に、下り制御信号生成部３０２は、制御部３０１からの指示に基づいて、下りリンク信号の割り当て情報を通知する下りリンクアサインメントと、上りリンク信号の割り当て情報を通知するＵＬグラントを生成する。

下りデータ信号生成部３０３は、制御部３０１によりリソースへの割り当てが決定された下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ信号）を生成する。下りデータ信号生成部３０３により生成されるデータ信号には、各ユーザ端末２０からのＣＳＩ等に基づいて決定された符号化率、変調方式に従って符号化処理、変調処理が行われる。

マッピング部３０４は、制御部３０１からの指示に基づいて、下り制御信号生成部３０２で生成された下り制御信号と、下りデータ信号生成部３０３で生成された下りデータ信号の無線リソースへの割り当てを制御する。

デマッピング部３０５は、ユーザ端末２０から送信された上りリンク信号をデマッピングして、上りリンク信号を分離する。チャネル推定部３０６は、デマッピング部３０５で分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を上り制御信号復号部３０７、上りデータ信号復号部３０８に出力する。

上り制御信号復号部３０７は、上り制御チャネル（ＰＲＡＣＨ，ＰＵＣＣＨ）でユーザ端末から送信されたフィードバック信号（送達確認信号等）を復号し、制御部３０１へ出力する。上りデータ信号復号部３０８は、上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）でユーザ端末から送信された上りデータ信号を復号し、判定部３０９へ出力する。判定部３０９は、上りデータ信号復号部３０８の復号結果に基づいて、再送制御判定（Ａ／Ｎ判定）を行うとともに結果を制御部３０１に出力する。

図１１は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。図１１に示すように、ユーザ端末２０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（受信部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５と、を備えている。

下りリンクのデータについては、複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などがなされる。この下りリンクのデータのうち、下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータのうち、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。

一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御（ＨＡＲＱ：Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ）の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理などが行われて各送受信部２０３に転送される。送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部２０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１により送信する。

送受信部２０３は、接続中または在圏中の無線基地局１０から送信される、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソース情報を少なくとも含むシステム情報を受信する。送受信部２０３は、指定された周波数キャリアにおける指定されたＤ２Ｄ信号送受信用リソースの一部を用いて信号を送信する。送受信部２０３は、他のユーザ端末２０から送信された信号をＤ２Ｄ信号送受信用リソースの中から受信する。

図１２は、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４の主な機能構成図である。図１２に示すように、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、制御部４０１と、上り制御信号生成部４０２と、上りデータ信号生成部４０３と、マッピング部４０４と、デマッピング部４０５と、チャネル推定部４０６と、下り制御信号復号部４０７と、下りデータ信号復号部４０８と、判定部４０９と、を少なくとも含んで構成されている。

制御部４０１は、無線基地局１０から送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号）や、受信したＰＤＳＣＨ信号に対する再送制御判定結果に基づいて、上り制御信号（Ａ／Ｎ信号等）や上りデータ信号の生成を制御する。無線基地局から受信した下り制御信号は下り制御信号復号部４０７から出力され、再送制御判定結果は、判定部４０９から出力される。

制御部４０１は、無線基地局１０から通知されたＤ２Ｄ信号送受信用リソース情報に基づいて、Ｄ２Ｄ信号送受信における信号のＤ２Ｄ信号送受信用リソースへの割り当てを制御する。制御部４０１は、システム情報に基づいて、Ｄ２Ｄ信号送受信用リソースの同期を制御する。

上り制御信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて上り制御信号（送達確認信号やチャネル状態情報（ＣＳＩ）等のフィードバック信号）を生成する。上りデータ信号生成部４０３は、制御部４０１からの指示に基づいて上りデータ信号を生成する。なお、制御部４０１は、無線基地局から通知される下り制御信号にＵＬグラントが含まれている場合に、上りデータ信号生成部４０３に上りデータ信号の生成を指示する。

マッピング部４０４は、制御部４０１からの指示に基づいて、上り制御信号（送達確認信号等）と、上りデータ信号の無線リソース（ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ）への割り当てを制御する。マッピング部４０４は、制御部４０１からの指示に基づいて、Ｄ２Ｄ信号送受信における信号のＤ２Ｄ信号送受信用リソースへの割り当てを制御する。

デマッピング部４０５は、無線基地局１０から送信された下りリンク信号をデマッピングして、下りリンク信号を分離する。チャネル推定部４０６は、デマッピング部４０５で分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を下り制御信号復号部４０７、下りデータ信号復号部４０８に出力する。

下り制御信号復号部４０７は、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）で送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号）を復号し、スケジューリング情報（上りリソースへの割り当て情報）を制御部４０１へ出力する。また、下り制御信号に送達確認信号をフィードバックするセルに関する情報や、ＲＦ調整の適用有無に関する情報が含まれている場合も、制御部４０１へ出力する。

下りデータ信号復号部４０８は、下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）で送信された下りデータ信号を復号し、判定部４０９へ出力する。判定部４０９は、下りデータ信号復号部４０８の復号結果に基づいて、再送制御判定（Ａ／Ｎ判定）を行うとともに、結果を制御部４０１に出力する。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。

１…無線通信システム
１０，１１，１２…無線基地局
２０…ユーザ端末
３０…上位局装置
４０…コアネットワーク
１０１…送受信アンテナ
１０２…アンプ部
１０３…送受信部
１０４…ベースバンド信号処理部
１０５…呼処理部
１０６…インターフェース部
２０１…送受信アンテナ
２０２…アンプ部
２０３…送受信部
２０４…ベースバンド信号処理部
２０５…アプリケーション部
３０１…制御部（スケジューラ）
３０２…下り制御信号生成部
３０３…下りデータ信号生成部
３０４…マッピング部
３０５…デマッピング部
３０６…チャネル推定部
３０７…上り制御信号復号部
３０８…上りデータ信号復号部
３０９…判定部
４０１…制御部
４０２…上り制御信号生成部
４０３…上りデータ信号生成部
４０４…マッピング部
４０５…デマッピング部
４０６…チャネル推定部
４０７…下り制御信号復号部
４０８…下りデータ信号復号部
４０９…判定部

Claims (10)

1. 端末間直接信号送受信を実行可能なユーザ端末であって、
   接続中または在圏中の無線基地局から送信される、前記端末間直接信号送受信用リソース情報を少なくとも含むシステム情報を受信する受信部と、
   前記端末間直接信号送受信用リソース情報に基づいて、前記端末間直接信号送受信用リソース情報が送信された第１の周波数キャリアとは異なる第２の周波数キャリアにおいて前記端末間直接信号送受信を行うよう制御する制御部と、を備えることを特徴とするユーザ端末。
2. 前記制御部は、前記システム情報に含まれる前記第１の周波数キャリアと前記第２の周波数キャリアとの同期状態情報に基づいて、前記端末間直接信号送受信を行う際の同期ソースを決定することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
3. 前記ユーザ端末は、マクロ基地局および前記マクロ基地局配下の複数のスモール基地局から送信される下りリンク信号を受信可能であり、
   前記制御部は、前記マクロ基地局と前記スモール基地局とが同期運用されている場合には、前記マクロ基地局が送信する同期信号を前記同期ソースとして決定することを特徴とする請求項２に記載のユーザ端末。
4. 前記ユーザ端末は、マクロ基地局および前記マクロ基地局配下の複数のスモール基地局から送信される下りリンク信号を受信可能であり、
   前記制御部は、前記マクロ基地局と前記スモール基地局とが非同期運用されており、かつ、自端末が前記スモール基地局と接続中または在圏中である場合には、前記スモール基地局が送信する同期信号を前記同期ソースとして決定し、自端末が同期信号を送信することを特徴とする請求項２に記載のユーザ端末。
5. 前記ユーザ端末は、マクロ基地局および前記マクロ基地局配下の複数のスモール基地局から送信される下りリンク信号を受信可能であり、
   前記制御部は、前記マクロ基地局と前記スモール基地局とが非同期運用されており、かつ、自端末が前記スモール基地局と接続中または在圏中でない場合には、前記スモール基地局と接続中または在圏中のユーザ端末が送信する同期信号またはマクロ基地局が送信する同期信号を前記同期ソースとして決定することを特徴とする請求項２に記載のユーザ端末。
6. 端末間直接信号送受信を実行可能なユーザ端末と通信可能な無線基地局であって、
   前記ユーザ端末に対して、前記端末間直接信号送受信用リソース情報を少なくとも含むシステム情報を通知する制御部を備え、
   前記ユーザ端末に対して前記端末間直接信号送受信を制御する第１の周波数キャリアと、前記端末間直接信号送受信用リソースが割り当てられる第２の周波数キャリアとが、異なる周波数キャリアであることを特徴とする無線基地局。
7. 前記制御部は、前記第１の周波数キャリアと前記第２の周波数キャリアとの同期状態情報を前記システム情報に含めて前記ユーザ端末に通知することを特徴とする請求項６に記載の無線基地局。
8. 上位レイヤシグナリングまたは制御チャネルを用いて、前記第２の周波数キャリアを前記端末間直接信号送受信用リソース情報とともに前記ユーザ端末に通知することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の無線基地局。
9. 端末間直接信号送受信を実行可能なユーザ端末と、前記ユーザ端末と通信可能な無線基地局とを含む無線通信システムであって、
   前記無線基地局は、前記ユーザ端末に対して、前記端末間直接信号送受信用リソース情報を少なくとも含むシステム情報を通知する制御部を備え、
   前記ユーザ端末は、接続中または在圏中の前記無線基地局から送信される、前記端末間直接信号送受信用リソース情報を少なくとも含むシステム情報を受信する受信部と、
   前記端末間直接信号送受信用リソース情報に基づいて、前記端末間直接信号送受信用リソース情報が送信された第１の周波数キャリアとは異なる第２の周波数キャリアにおいて前記端末間直接信号送受信を行うよう制御する制御部と、を備えることを特徴とする無線通信システム。
10. 端末間直接信号送受信を実行可能なユーザ端末の無線通信方法であって、
    接続中または在圏中の無線基地局から送信される、前記端末間直接信号送受信用リソース情報を少なくとも含むシステム情報を受信する工程と、
    前記端末間直接信号送受信用リソース情報に基づいて、前記端末間直接信号送受信用リソース情報が送信された第１の周波数キャリアとは異なる第２の周波数キャリアにおけるリソースを用いて前記端末間直接信号送受信を行う工程と、を備えることを特徴とする無線通信方法。
    

Images