JP2016096480A - 無線制御装置、端末装置および通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局装置の配下に無い圏外端末を効率的に無線ネットワークに接続可能にする。【解決手段】基地局装置３０との間でセルラ通信を実行可能な状態にある第１端末装置１０と、基地局装置３０との間でセルラ通信を実行可能な状態にない第２端末装置２０との間で、基地局装置３０を介さずに直接的に無線通信を行う端末間通信を実行可能な通信システムにおいて、基地局装置３０は、第１端末装置１０第２端末装置２０を探索するために必要な制御情報を生成し、生成した制御情報を第１端末装置１０へ送信する。【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システムにおいて、端末装置間で直接通信を行うための無線制御装置および通信方法に関する。

近年、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）においては、複数の端末装置（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ。以下、ＵＥという。）が基地局装置を介さずに直接通信を行うための技術である端末間通信（Ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ Ｄｅｖｉｃｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ。以下、Ｄ２Ｄ通信という。）について議論がなされている。

Ｄ２Ｄ通信は、例えば、ＬＴＥなどのセルラ通信のアップリンクに使用されている無線リソースの一部を用いて実行される。Ｄ２Ｄ通信が適用可能となる端末装置間の距離は、数１００ｍ程度と言われている。３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ） Ｒｅｌｅａｓｅ １２では、端末装置が近傍に位置する端末を検出する方法や、不特定の端末装置に対してデータをブロードキャストする手法が提案されている（たとえば、非特許文献１または２を参照。）。

３ＧＰＰ ＴＲ２３．７０３ Ｖｅｒ．０．４．１ "study on architecture enhancements to support proximity services (ProSe)" ２０１３年１月 ３ＧＰＰ ＴＲ３６．８４３ Ｖｅｒ．１２．０．１ "Study on LTE Device to Device Proximity Services" ２０１４年３月

上述したようなＤ２Ｄ通信の技術を用いることにより、基地局装置の配下に無い端末装置（以下、圏外端末ともいう）を、基地局装置の配下にある端末装置（以下、リレー端末ともいう）を介して無線ネットワークに接続することが可能になる。しかしながら、従来技術においては、基地局装置の配下にある端末装置が圏外端末の存在を知る手段がない。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基地局装置の配下に無い圏外端末を効率的に無線ネットワークに接続可能にする無線制御装置および通信方法を提供することにある。

本発明のある態様は、無線制御装置に関する。この無線制御装置は、所定の基地局装置との間で無線通信を実行可能な状態にある第１端末装置と、所定の基地局装置との間で無線通信を実行可能な状態にない第２端末装置との間で、所定の基地局装置を介さずに直接的に無線通信を行う端末間通信を制御する無線制御装置であって、第１端末装置が第２端末装置を探索するために必要な制御情報を生成する制御部と、制御部で生成される制御情報を第１端末装置へ送信する通信部とを備える。第１端末装置はリレー端末であってもよいし、第２端末装置は圏外端末であってもよい。

このような態様によると、無線制御装置が第１端末装置に第２端末装置を探索するために必要な制御情報を通知し、探索するように指示することで、基地局装置の配下にない第２端末装置を第１端末装置を介して効率的に無線ネットワークに接続することが可能になる。なお、無線制御装置とは、たとえば、Ｅ−ＵＴＲＡＮを含み、基地局装置、あるいは、その上位装置を含めた概念である。

制御部は、制御情報として、第１端末装置から第２端末装置へ探索信号を送信するための送信設定情報、または、第１端末装置が第２端末装置からの探索信号を待ち受けるための待受設定情報を含む情報を生成してもよい。また、制御部は、送信設定情報に、探索信号の送信周期と探索信号の送信期限に関するタイマとを含め、または、待受設定情報に、待ち受けるべき無線リソース情報と待ち受け期限に関するタイマとを含めてもよい。このような態様により、第１端末装置は効率的に第２端末装置を探索できる。

通信部は、制御情報を報知信号によって第１端末装置へ送信してもよい。また、通信部は、アクセス種別に関する情報を制御情報に含めて端末装置に送信し、制御部は、通信部からの信号を受信した端末装置において第２端末装置の探索を開始するか否かを判定させるために、アクセス種別として、第２端末装置を探索するための動作を許可されている端末装置に付与されるべきアクセス種別を設定してもよい。このような態様により、基地局装置は、効率的にリレー端末装置を指定できる。

また、通信部は、制御情報を、基地局装置のセルに在圏する全ての第１端末装置に加えて、基地局装置のセルの隣接セルおよび／または隣隣接セルに在圏する端末装置に送信してもよい。また、通信部は、制御情報を、第１端末装置と第２端末装置の間の端末間通信の通信リンクの信号品質もしくは第１端末装置と基地局装置との間の通信リンクの信号品質が所定の閾値以下となった場合、または端末間通信が異常終了した場合に送信してもよい。また、通信部は、制御情報を、第１端末装置からの端末変更要求に応じて、新たにリレー端末となるべき端末装置に対して送信してもよい。このような態様により、基地局装置は、必要なタイミングで制御情報を通知することができ、効率的に第２端末装置を探索できる。

本発明の別の態様は、端末装置に関する。この端末装置は、第１の基地局装置との間で無線通信を実行可能な状態にあるリレー端末装置との間で第１の基地局装置を介さずに直接的に無線通信を行う端末間通信をし、第１の基地局装置との間で有線網を介して通信可能な第２の基地局装置との間で無線通信を実行可能な端末装置であって、第１の基地局装置から第２の基地局装置に対して通知されていたリレー端末装置を探索するための探索情報を、第２の基地局装置から受信する通信部と、通信部によって受信された探索情報を用いて、リレー端末装置を探索するための制御を実行する制御部と、を備える。通信部は、探索情報として、探索信号の送信周期と、探索信号の送信期限に関する送信期限タイマと、待ち受けるべき無線リソース情報と、待ち受け期限に関する待受期限タイマとが含まれた探索情報を受信し、制御部は、送信周期と送信期限タイマに従って探索信号を送信するように制御し、また、無線リソース情報と待受期限タイマに従って探索信号に対する応答信号を待受けるように制御してもよい。また、第２の基地局装置が第１の基地局装置との間で有線網を介した通信ができない状態である場合、制御部は、リレー端末装置との間の端末間通信を事前に許可されていること、あるいは、適切な接続先セルが見つからない状態であることのいずれかまたは両方の条件を満たす場合に限り、リレー端末装置に対する探索信号を送信するように制御してもよい。このような態様により、圏外端末である第２端末装置においても、自らできる範囲においてリレー端末装置を探索することにより、結果的に、端末間装置における両端末装置を効率的に探索することができる。

本発明の別の態様は、通信方法に関する。この通信方法は、基地局装置との間で無線通信を実行可能な状態にある第１端末装置と、基地局装置との間で無線通信を実行可能な状態にない第２端末装置と、第１端末装置と第２端末装置の間で、基地局装置を介さずに直接的に無線通信を行う端末間通信を制御する無線制御装置とを備える通信システムにおける通信方法である。無線制御装置は、第１端末装置が第２端末装置を探索するために必要な制御情報を生成し、生成した制御情報を第１端末装置へ送信する。第１端末装置は、無線制御装置から送信される制御情報を受信し、制御情報にしたがって第２端末装置を探索する。第２端末装置は、第１端末装置から受信した制御情報に対して応答する。ここで、第１端末装置は、待受け期間中に第２端末装置からの応答があった場合に、第２端末装置との間で端末間通信を実行する。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、基地局装置の配下に無い圏外端末を効率的に無線ネットワークに接続可能にする無線制御装置および通信方法を提供できる。

本発明の一実施形態にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。 図１の第１の端末装置の構成例を示す図である。 図１の基地局装置の構成例を示す図である。 実施例１にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。 実施例１にかかる無線通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 実施例２にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。 実施例２にかかる無線通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 実施例３にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。 実施例３にかかる無線通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 実施例４にかかる無線通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 異周波数帯におけるネットワークが存在する場合の無線通信システムの構成例を示す図である。 異周波数帯におけるネットワークが存在する場合の無線通信システムの他の構成例を示す図である。

（本発明の概要）
本発明の実施例を説明する前に、まず、本発明の概要を述べる。本発明は、端末装置同士が直接的に無線通信を行うＤ２Ｄ通信の技術を用いて、基地局装置の配下に無い圏外端末を、基地局装置の配下にある端末装置を介して効率的に無線ネットワークに接続する手法を提供する。本発明にかかる無線制御装置は、基地局装置の配下にある端末装置が基地局装置の配下に無い端末装置を探索するための動作に関する制御情報を生成し、生成した制御情報を基地局装置の配下にある端末装置へ送信する。制御情報として、例えば、基地局装置の配下にある端末装置から探索信号を送信するための条件、または、基地局装置の配下にある端末装置が基地局装置の配下に無い端末装置からの探索信号を待ち受けるための条件を含む。これにより、基地局装置の配下にある端末装置をリレー端末として機能させることで、基地局装置の配下にない圏外端末はリレー端末を介して無線ネットワークに接続可能になる。

従来技術においては、基地局装置の配下にある端末装置が圏外端末の存在を知る手段がなかった。また、圏外端末においても、基地局装置の圏内で使用されているＤ２Ｄ通信用のリソース情報などを知ることができず、無線ネットワークへの接続を可能にするリレー端末の存在を知ることができなかった。このため、基地局装置や端末装置は闇雲に探索信号を送信するなどの非効率で不正確な方法でしか、圏外端末に対して無線アクセスを提供できなかった。

本発明は、以上の課題を解決しており、無線ネットワーク側から基地局装置の配下にある端末装置に圏外端末を探索させることで、基地局装置の配下に無い圏外端末を効率的に無線ネットワークに接続可能となる。

（無線通信システムの構成例）
図１は、本発明の一実施形態にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システム１００は、第１端末装置１０と、第２端末装置２０と、基地局装置（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）３０とを含む。なお、説明の都合上、セルラ通信を例として説明するがこれに限らず、無線ＬＡＮ方式による通信や赤外線通信などの近距離無線通信にも本発明を適用できることは当業者に容易に理解されるところである。

無線通信システム１００においては、基地局装置３０との間で無線通信を実行可能な状態にある第１端末装置１０と、基地局装置３０との間で無線通信を実行可能な状態にない第２端末装置２０と、第１端末装置１０と第２端末装置２０の間で、基地局装置３０を介さずに直接的に無線通信を行うＤ２Ｄ通信を制御する基地局装置３０とを備える。ここで、基地局装置３０は、第１端末装置１０が第２端末装置２０を探索するために必要な制御情報を生成し、生成した制御情報を第１端末装置１０へ送信し、第１端末装置１０は、基地局装置３０から送信される制御情報を受信し、制御情報にしたがって第２端末装置２０を探索し、第２端末装置２０は、第１端末装置１０から受信した制御情報に対して応答し、第１端末装置１０は、待受け期間中に第２端末装置２０からの応答があった場合に、第２端末装置２０との間でＤ２Ｄ通信を実行する。

具体的には、第１端末装置１０は、基地局装置３０の配下にあり、基地局装置３０との間でセルラ通信を実施可能な状態にある。一方、第２端末装置２０は、基地局装置３０の配下に無いため、基地局装置３０との間でセルラ通信を実行可能な状態に無く、無線ネットワークに接続することができない。そこで、本実施形態では、基地局装置３０の配下にある第１端末装置１０をリレー端末として用いて、基地局装置３０の配下にない圏外端末である第２端末装置２０を探索する手法を提供する。この探索により、第１端末装置１０と第２端末装置２０との間で基地局装置３０を経由しないＤ２Ｄ通信を行わせることで、第２端末装置２０を第１端末装置１０を介して無線ネットワークに接続可能にする。以下、便宜上、第１端末装置１０をリレー端末、第２端末装置２０を圏外端末、第１端末装置１０と第２端末装置２０との間のＤ２Ｄ通信をリレー通信とも呼ぶ。

（端末装置の構成例）
図２は、図１の第１端末装置１０および第２端末装置２０として用いられる端末装置の構成例を示す図である。端末装置は、通信部１２と、制御部１４と、記憶部１６と、ユーザインタフェース（ユーザＩＦ）１８とを備える。

通信部１２は、セルラ通信部１２２と、端末間通信部１２４とを含む。セルラ通信部１２２は、基地局装置３０との間で無線により通信を行う。端末間通信部１２４は、基地局装置３０によって割り当てられたＤ２Ｄ通信のための無線リソースを利用して、Ｄ２Ｄ通信の相手方となる端末装置との間で、基地局装置３０を経由せずに直接的に通信を行う。これらの通信処理は、公知の変復調技術、アンテナ技術が用いられてもよい。

記憶部１６は、基地局装置３０もしくはＤ２Ｄ通信の相手方の端末装置から送信されたデータを記憶し、また、基地局装置３０もしくはＤ２Ｄ通信の相手方の端末装置に対して送信すべき、ユーザＩＦ１８を通じて得たデータを記憶してもよい。ユーザＩＦ１８は、画面インタフェースと、操作ボタンやタッチパネルなどのユーザからの入力を受け付ける入力インタフェースと、カメラなどの画像撮像手段を含んでもよい。

制御部１４は、例えば、ＣＰＵにより構成され、セルラ通信部１２２もしくは端末間通信部１２４から受信された情報、または記憶部１６に記憶された情報を用いて、各部を統括的に制御する。

端末装置と、基地局装置との接続状態としては、無線ネットワークを制御するＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）における接続状態（ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態）とアイドル状態（ＲＲＣ＿ＩＤＬＥ状態）との２種類がある。

ＲＲＣ＿ＩＤＬＥ状態は、基地局装置によって無線リソースが管理されていない状態を指し、ページングチャネルの監視、ＥＴＷＳ（Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ａｎｄ Ｔｓｕｎａｍｉ Ｗａｒｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）情報の受信、周辺セルの無線品質の測定、セル選択／再選択、システム情報の取得など、限られた機能のみがＡｃｔｉｖｅとなっており、電力を極力消費しないような状態となっている。

ＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態とは、基地局装置によって無線リソースが管理され、端末装置がデータを送受信できる状態を指し、ＲＲＣ＿ＩＤＬＥ状態における処理の他、データの送受信、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）などの情報の基地局装置へのフィードバックなどの機能が実行可能な状態となっている。ＲＲＣ＿ＩＤＬＥ状態からＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態へは、ページング信号を受信することで状態遷移が発生することとなる。

第１端末装置１０は、例えばページング信号の受信を契機として、基地局装置３０から圏外端末を探索するための動作に関する制御情報を受信する。制御情報には、例えば、圏外端末を探索するための探索信号を送信するための条件、または、圏外端末から送信される探索信号を待ち受けるための条件が含まれている。具体的には、以下の情報の任意の組み合わせを含むことができる。

・探索信号の送信／待ち受け周期、
・探索信号の送信／待ち受け継続期間（タイマー値)、
・探索信号の送信／待ち受けリソース位置
・探索信号の送信／待ち受け周波数帯

基地局装置３０から制御情報を受信すると、制御部１４は、リレー通信のための接続待ち受けを開始し、制御情報により指定されたリソースで探索信号の送信／待ち受けを行う。探索信号の送信／待ち受け周期および探索信号の送信／待ち受け継続期間が指定された場合には、探索信号の送信／待ち受けを一定時間周期的に行うことができる。第１端末装置１０は、待受け期間中に第２端末装置２０から探索信号に対する応答があった場合に、第２端末装置２０との間でＤ２Ｄ通信を実行するための接続処理を実施する。制御部１４は、探索された圏外端末との間でＤ２Ｄリンクによるリレー通信の接続処理が完了すると、基地局装置３０へ探索された圏外端末の位置登録手続きを行う。

端末装置がリレー端末として機能する場合は、制御部１４は、Ｄ２Ｄ通信の相手方の圏外端末に対して、基地局装置３０からの報知メッセージや制御メッセージをリレーする。これにより、基地局装置３０との間でセルラ通信を実行可能な状態にない圏外端末においても、基地局装置３０からの報知メッセージや制御メッセージを間接的に受信できるようになる。制御部１４は、基地局装置３０からＤ２Ｄ通信に使用すべき無線リソース情報を含む制御メッセージをセルラ通信部１２２により間接的に受信すると、割り当てられた無線リソースを用いて、端末間通信部１２４により相手方の端末装置との間でＤ２Ｄ通信を実行する。

また、制御部１４は、セルラ通信部１２２により受信した無線信号を用いて、基地局装置３０および周辺の基地局装置におけるセル毎のダウンリンクの無線品質を測定する。例えば、ＬＴＥシステムにおいては、無線品質として、参照信号の受信信号電力（ＲＳＲＰ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ）および／または受信信号品質（ＲＳＲＱ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｑｕａｌｉｔｙ）が測定される。制御部１４は、必要に応じて、セル毎の識別子（ＩＤ）と測定した無線品質とを含む無線品質情報をｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｐｏｒｔにより基地局装置３０に報告する。

また、圏外端末である第２端末装置２０は、第１の基地局装置３０との間で無線通信を実行可能な状態にあるリレー端末装置との間で第１の基地局装置３０を介さずに直接的に無線通信を行うＤ２Ｄ通信をしながら、かつ、第１の基地局装置３０との間で有線網を介して通信可能な第２の基地局装置との間で無線通信を実行可能である場合がある。なお、有線網とは、Ｘ２インタフェースやＳ１インタフェースなどの論理的に定義される接続回線を含むほか、インターネット回線などの公衆網も含む。

このような場合、通信部１２は、第１の基地局装置３０から第２の基地局装置に対して通知されていたリレー端末装置１０を探索するための探索情報を、第２の基地局装置から受信する。そして、探索情報として、探索信号の送信周期と、探索信号の送信期限に関する送信期限タイマと、待ち受けるべき無線リソース情報と、待ち受け期限に関する待受期限タイマとが含まれた探索情報を受信してもよい。

また、制御部１４は、通信部１２によって受信された探索情報を用いて、リレー端末装置１０を探索するための制御を実行する。そして、送信周期と送信期限タイマに従って探索信号を送信するように制御し、また、無線リソース情報と待受期限タイマに従って探索信号に対する応答信号を待受けるように制御してもよい。

一方、上記とは逆に、第２の基地局装置が第１の基地局装置３０との間で有線網を介した通信ができない状態である場合、制御部１４は、リレー端末装置１０との間のＤ２Ｄ通信を事前に許可されていること、あるいは、適切な接続先セルが見つからない状態であることのいずれかまたは両方の条件を満たす場合に限り、リレー端末装置１０に対する探索信号を送信するように制御してもよい。

（基地局装置の構成例）
図３は、図１の基地局装置３０の構成例を示す図である。基地局装置３０は、通信部３２と、制御部３４と、記憶部３６とを含む。

通信部３２は、無線通信部３２２と、ネットワーク通信部３２４とを含む。無線通信部３２２は、記憶部３６に記憶された情報を制御部３４が使用しながら、自局の通信エリアに属する端末装置と、所定のセルラ方式を用いてセルラ無線通信を実行する。ネットワーク通信部３２４は、Ｘ２インタフェースを介して隣接または隣隣接する他の基地局装置との間における基地局間通信を行ったり、Ｓ１インタフェースを介して上位装置との間での通信を行う。

また、通信部３２は、制御部３４で生成される制御情報を第１端末装置１０へ送信する。この送信は、報知信号によってなされてもよい。また、通信部３２は、アクセス種別に関する情報を制御情報に含めて第１端末装置１０に送信してもよい。また、通信部３２は、制御情報を、基地局装置３０のセルに在圏する全ての第１端末装置１０に加えて、基地局装置３０のセルの隣接セルおよび／または隣隣接セルに在圏する端末装置に送信してもよい。また、通信部３２は、制御情報を、第１端末装置１０と第２端末装置２０の間のＤ２Ｄ通信の通信リンクの信号品質もしくは第１端末装置１０と基地局装置３０との間の通信リンクの信号品質が所定の閾値以下となった場合、またはＤ２Ｄ通信が異常終了した場合に送信してもよい。また、通信部３２は、制御情報を、第１端末装置１０からの端末変更要求に応じて、新たにリレー端末となるべき端末装置に対して送信してもよい。

制御部３４は、Ｄ２Ｄ通信を実施可能な端末装置から送られてくるＤ２Ｄ用無線リソースの割当要求に応じて、セルラ通信の無線リソースの一部をＤ２Ｄ用無線リソースとして割り当て、割り当てたＤ２Ｄ用無線リソースに関する情報（Ｄ２Ｄリソースプール情報）を含む制御メッセージを、要求元の端末装置に対して送信する。

また、制御部３４は、第１端末装置１０が第２端末装置２０を探索するために必要な制御情報を生成する。制御情報としては、第１端末装置１０から第２端末装置２０へ探索信号を送信するための送信設定情報、または、第１端末装置１０が第２端末装置２０からの探索信号を待ち受けるための待受設定情報を含む情報が含まれる。ここで、送信設定情報に、探索信号の送信周期と探索信号の送信期限に関するタイマとを含め、または、待受設定情報に、待ち受けるべき無線リソース情報と待ち受け期限に関するタイマとを含めてもよい。

また、制御部３４は、通信部３２からの信号を受信した第１端末装置１０において第２端末装置２０の探索を開始するか否かを判定させるために、アクセス種別（以下、アクセスクラス（Ａｃｃｅｓｓ Ｃｌａｓｓ）ともいう）として、第２端末装置２０を探索するための動作を許可されている端末装置に付与されるべきアクセス種別を設定してもよい。アクセスクラスの詳細については後述する。

さらに、制御部３４は、自局の配下にある端末装置に対し、自局の配下にない圏外端末の探索を指示するためのページング信号を送信すると共に、圏外端末を探索するための動作に関する制御情報を生成して個別にまたはブロードキャストで通知する。

次に、このように構成された無線通信システムの動作について、以下の各実施例、各変形例に従って説明する。各実施例、各変形例は説明の都合上において便宜的に分けているに過ぎず、それぞれが排他的な関係でないことに留意されたい。すなわち、各実施例や各変形例の各要素の任意の組み合わせで異なる実施例を構成することができることは当業者に容易に理解されるところである。なお、各実施例、各変形例において、既出の構成、動作については、同じ符号を用いることによってその説明を簡略化する。以下、本明細書において同様である。

（実施例１）
実施例１では、基地局装置が予見不可能な状態において、リレー端末装置とＤ２Ｄ通信することが可能な不意に新たに発生した圏外端末を探索するために、基地局装置がリレー端末に圏外端末を探索するための探索信号を送信させる手法について説明する。

図４は、実施例１に係る第１無線通信システム１１０の構成例を示す図である。基地局装置３０は、自局の配下にない第２端末装置２０の存在を直接的に知ることができない。また、当該基地局装置３０の配下に無い第２端末装置２０は、基地局装置３０の配下にある第１端末装置１０のＤ２Ｄリソースプール情報を知ることができない。そこで、実施例１では、新たな圏外端末として第２端末装置２０が唐突に発生したときに、リレー端末となるべき第１端末装置１０に対して明示的に、圏外端末の探索を指示する(ページング処理)と共に、圏外端末を探索するための探索信号送信に関する制御情報を個別にまたはブロードキャストで通知する。または、基地局装置３０は明示的に圏外端末の探索を指示する替わりに、制御情報として、当該圏外端末の探索を実施する周期と探索実施時間を通知してもよい。

図５は、実施例１に係る無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。なお、図５において、Ｓ１ａのページング処理の詳細と、第２端末装置２０における圏外端末の処理については、後述することとする。これは、以降の他の実施例にかかる動作シーケンスにおいても同様である。

リレー端末として動作可能な第１端末装置１０は、基地局装置３０からのページング信号の受信（Ｓ１ａ）を契機として、基地局装置３０からの制御情報を受信し、当該端末におけるリレー通信の実施のためのリレー端末の設定手続きを行う（Ｓ１ｂ）。例えば、基地局装置３０からの制御情報は、以下の情報の任意の組み合わせを含むことができる。

（探索信号の送信に関する制御情報（送信設定情報））
・探索信号の送信周期
・探索信号の送信継続期間（タイマー値)
・探索信号の送信リソース位置
・探索信号の送信周波数帯
・探索信号の送信電力

なお、探索信号の送信リソース位置は、明示的に絶対位置として、周波数オフセット値、周波数インデックス、時間方向インデックスにより指定されてもよいし、リソースの時間周波数方向のパターンが指定されてもよい。

圏外の状態にある第２端末装置２０は、リレー端末からの探索信号の待ち受けを開始する（Ｓ１ｃ）。第１端末装置１０は、受信した制御情報に従って、リレー待ち受けを開始し（Ｓ１ｄ）、圏外端末に対して探索信号を周期的に送信する（Ｓ１ｅ）。第２端末装置２０は、探索信号を受信すると、第１端末装置１０にその旨を応答して、Ｄ２Ｄによるリレー通信の接続処理を行う（Ｓ１ｆ）。リレー通信の接続が完了すると、第１端末装置１０は、上位装置に対して第２端末装置２０の位置登録手続きを行う（Ｓ１ｇ）。

以上述べたように、実施例１によれば、基地局装置３０がリレー端末に探索信号を送信させるように指示することで、新たに発生した圏外端末をリレー端末を介して効率的に無線ネットワークに接続することが可能になる。また、探索信号の送信を周期的に行うことで、低消費電力かつ低遅延に実現できる。

（実施例２）
実施例２では、新たに発生した圏外端末を探索するために、基地局装置がリレー端末に圏外端末から送信される探索信号を待ち受けさせる手法について説明する。

図６は、実施例２に係る第２無線通信システム１２０の構成例を示す図である。基地局装置３０は、自局の配下にない第２端末装置２０の存在を直接的に知ることができない。また、当該基地局装置３０の配下に無い第２端末装置２０は、基地局装置３０の配下にある第１端末装置１０のＤ２Ｄリソースプール情報を知ることができない。そこで、実施例２では、新たな圏外端末として第２端末装置２０が発生したときに、リレー端末となる第２端末装置２０に対して明示的に、圏外端末の探索を指示する(ページング処理)と共に、圏外端末からの探索信号を待ち受けるための動作に関する制御情報を個別にまたはブロードキャストで通知する。または、基地局装置３０は明示的に圏外端末の探索を指示する替わりに、制御情報として、当該圏外端末の探索を実施する周期と探索実施時間を通知してもよい。

図７は、実施例２に係る無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。なお、実施例１と同様に、Ｓ２ａのページング処理の詳細と、第２端末装置２０における圏外端末の処理については後述する。

図７において、リレー端末として動作可能な第１端末装置１０は、基地局装置３０からのページング信号を受信する（Ｓ２ａ）。第１端末装置１０は、このページング信号の受信を契機として、基地局装置３０からの制御情報を受信し、当該端末におけるリレー通信の実施のためのリレー端末の設定手続きを行う（Ｓ２ｂ）。ここでは、基地局装置３０からの制御情報は、例えば、以下の情報の任意の組み合わせを含むことができる。

（探索信号の待ち受けに関する制御情報（待受設定情報））
・探索信号の待ち受け周期
・探索信号の待ち受け継続期間（タイマー値)
・探索信号の待ち受けリソース位置
・探索信号の待ち受け周波数帯

なお、探索信号の待ち受けリソース位置は、明示的に絶対位置として、周波数オフセット値、周波数インデックス、時間方向インデックスにより指定されてもよいし、リソースの時間周波数方向のパターンが指定されてもよい。

圏外の状態にある第２端末装置２０は、一定時間周期的に探索信号を送信している（Ｓ２ｃ）。第１端末装置１０は、受信した制御情報に従って、リレー待ち受けを開始し（Ｓ２ｄ）、圏外端末からの探索信号を一定時間待ち受ける。第１端末装置１０は、探索信号を受信すると、第１端末装置２０との間でＤ２Ｄによるリレー通信の接続処理を行う（Ｓ２ｅ）。リレー通信の接続が完了すると、第１端末装置１０は、上位装置に対して第２端末装置２０の位置登録手続きを行う（Ｓ２ｆ）。

以上述べたように、実施例２によれば、基地局装置がリレー端末に探索信号を待ち受けさせるように指示することで、新たに発生した圏外端末をリレー端末を介して効率的に無線ネットワークに接続することが可能になる。また、探索信号の待ち受けを周期的に行うことで、低消費電力かつ低遅延に実現できる。

（実施例３）
実施例３では、上記実施例１、２で述べたようなリレー通信の実行中において、リレー通信中の圏外端末が移動することによりリレー端末とのリレー通信が断絶するような状態を想定している。

図８は、実施例３に係る第３無線通信システム１３０の構成例を示す図である。第２端末装置２０は、リレー端末として動作する第１端末装置１０Ａを介して無線ネットワークに接続可能な状態にあったが、第２端末装置２０（または第１端末装置１０Ａ）の移動に伴い、第１端末装置１０Ａとの間のリレー通信が切断される場合を想定する。このとき、第２端末装置２０に対して新たなリレー端末の設定が必要となる。

基地局装置３０は、リレー端末からの品質報告をもとにして、第２端末装置２０と第１端末装置１０Ａとの間のリレー通信の切断、あるいは、第１端末装置１０Ａと基地局装置３０との間のセルラ通信の切断を検知すると、新たなリレー端末として動作可能な第１端末装置１０Ｂと圏外端末である第２端末装置２０との間の接続手続きを開始させる。例えば、以下の３つの条件またはこれらの任意の組み合わせによって決定される条件を契機にして、基地局装置３０は、リレー通信の切断を判断することができる。

（１）Ｄ２Ｄによるリレー通信の信号品質が所定の閾値以下となった場合
（２）リレー端末と基地局装置３０との間のセルラ通信の信号品質が所定の閾値以下となった場合
（３）Ｄ２Ｄによるリレー通信のセッションが送信中のデータを残して通信断となった場合

なお、（２）における信号品質は、ＲＳＲＱまたはＲＳＲＰの値を用いることができる。また、１台のリレー端末が複数の圏外端末に対してリレー通信を提供している場合は、基地局装置３０は、いずれかのリレー通信が上記条件に該当する場合に、他のリレー通信の切断についても判断することができる。

図９に、基地局装置においてリレー端末の変更指示を行う場合の動作例を示す。なお、Ｓ３ｆのページング処理の詳細と、第２端末装置２０における圏外端末の処理については、明細書の最後にその他の実施例として説明する。

図９において、圏外端末である第２端末装置２０は、リレー端末として動作する第１端末装置１０Ａとの間でＤ２Ｄによるリレー通信を行っている（Ｓ３ａ）。この状態で、第２端末装置２０は、リレー通信の通信品質が所定の閾値以下であることを検知する（デグレ（デグレード（劣化）の略）の検知）と（Ｓ３ｂ）、通信品質情報を第１端末装置１０Ａを介して基地局装置３０へ通知する（Ｓ３ｃ）。基地局装置３０は、通信品質情報によりリレー通信の低下を検知すると（Ｓ３ｄ）、第２端末装置２０へリレー端末の変更指示を第１端末装置１０Ａを介して送信する（Ｓ３ｅ）。

基地局装置３０は、当該基地局の配下にある端末であって、リレー端末として動作可能な第１端末装置１０Ｂに対してページング処理を行い（Ｓ３ｆ）、上記実施例１または２に記載したようにリレー端末の設定手続きとして、圏外端末を探索するための動作に関する制御情報を通知する（Ｓ３ｇ）。この通知を契機にして、第１端末装置１０Ｂは、上記実施例１または２で述べたように探索信号の送信または待ち受け処理を行う（Ｓ３ｈ）。第２端末装置２０は、リレー通信の接続先を第１端末装置１０Ｂに変更すべきと判断すると（Ｓ３ｉ）、第１端末装置１０Ｂを新たなリレー端末としてリレー通信の設定手続きを行う（Ｓ３ｊ）。なお、新たなリレー端末は、圏外端末とＤ２Ｄ通信可能であって、かつ、基地局装置３０とセルラ通信可能な端末が選択される。この選択は、周期的に配下の端末装置から送信される品質報告をもとに、基地局装置３０にて逐次アップデートしているリレー端末候補リストから選択されてもよいし、圏外端末から、変更可能な端末装置の候補リストを受信することで、その中から選択されてもよい。

以上述べたように、実施例３によれば、リレー通信中の圏外端末が通信断になるような場合でも、基地局装置が新たなリレー端末を設定することで、当該圏外端末を継続して無線ネットワークに接続することが可能になる。

（実施例４）
実施例４では、実施例３と同様に、上記実施例１、２で述べたようなリレー通信の実行中に、リレー通信中の圏外端末が移動して通信断するような場合を想定する。実施例４においては、リレー端末がリレー端末の切替判定を行い、リレー端末の変更要求を基地局装置に送信するという点が実施例３と異なるため、実施例３と重複する説明は省略し、異なる点について説明することとする。

図１０に、リレー端末の変更要求を基地局装置に送信する場合の動作例を示す。なお、実施例１等と同様に、Ｓ４ｉのページング処理の詳細と、第２端末装置２０における圏外端末の処理については後述する。

図１０において、リレー端末として動作可能な第１端末装置１０Ａには、あらかじめリレー端末の切替判定条件が通知されている（Ｓ４ａ）。この切替判定条件は、例えば、実施例３で述べた（１）〜（３）の条件またはこれらの任意の組み合わせによって決定される条件とすることができる。なお、第１端末装置１０Ａがリレー端末として複数の圏外端末に対してリレー通信を提供している場合は、いずれかのリレー通信が上記切替判定条件に該当する場合に、他のリレー通信の切断についても判断することができる。

圏外端末である第２端末装置２０は、リレー端末として動作する第１端末装置１０Ａとの間でＤ２Ｄによるリレー通信を行っている（Ｓ４ｂ）。この状態で、第２端末装置２０は、リレー通信の通信品質が所定の閾値以下であることを検知すると（Ｓ４ｃ）、通信品質情報を第１端末装置１０Ａへ通知する（Ｓ４ｄ）。第１端末装置１０Ａは、この通信品質情報と、Ｓ２ａで通知されたリレー端末の切替判定条件とに基づいて、リレー端末切替の必要性を判断する（Ｓ４ｅ）。第１端末装置１０Ａは、Ｓ２ｅでリレー端末切替が必要であると判断すると、リレー端末の変更要求を基地局装置３０へ送信する（Ｓ４ｆ）と共に、リレー端末の変更指示を第２端末装置３０へ送信する（Ｓ４ｇ）。

基地局装置３０は、第１端末装置１０Ａからのリレー端末の変更要求によりリレー通信の低下を検知すると（Ｓ４ｈ）、当該基地局の配下にある端末であって、リレー端末として動作可能な第１端末装置１０Ｂに対してページング処理を行い（Ｓ４ｉ）、上記実施例１または２に記載したようにリレー端末の設定手続きとして、圏外端末を探索するための動作に関する制御情報を通知する（Ｓ２ｊ）。この通知を契機にして、第１端末装置１０Ｂは、上記実施例１または２で述べたように探索信号の送信または待ち受け処理を行う（Ｓ４ｋ）。第２端末装置２０は、リレー通信の接続先を第１端末装置１０Ｂに変更すべきと判断すると（Ｓ４ｌ）、第１端末装置１０Ｂを新たなリレー端末としてリレー通信の設定手続きを行う（Ｓ４ｍ）。

以上述べたように、実施例４によれば、リレー通信中の圏外端末が通信断になるような場合でも、リレー端末からの変更要求に応じて基地局装置が新たなリレー端末を設定することで、当該圏外端末を継続して無線ネットワークに接続することが可能になる。

（変形例）
以下に、上記実施例の変形例として、Ａ−１〜Ａ−３、Ｂ−１、Ｂ−２を例示する。

（Ａ）ページング処理について
上記各実施例において、基地局装置３０が行うリレー端末に対するページング処理は、リレー端末の状態によって、以下のＡ−１〜Ａ−３とすることができる。

［Ａ−１：リレー端末がＲＲＣ_Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ状態である場合］
基地局装置３０は、Ｓ１ａのページング処理を実施することなく、リレー端末の設定手続きを当該リレー端末に対して実施する。

［Ａ−２：ＲＲＣ_Ｉｄｌｅ状態の端末に対して個別ページングする場合］
基地局装置３０または上位装置側において、第１端末装置１０がリレー端末として動作可能かどうかを判断し、対象となる場合に個別に呼び出す。ページングを実施すべきリレー端末の選択基準としては、端末からのｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｐｏｒｔにより通知されたＲＳＲＱまたはＲＳＲＰが一定閾値以下である端末に対してページング、または、あらかじめリレー端末として設定された特定の端末を対象端末としてページングを行う。

［Ａ−３：ＲＲＣ_Ｉｄｌｅ状態の端末をブロードキャストページングする場合］
基地局装置３０は、一定範囲内に在圏するＲＲＣ_Ｉｄｌｅ状態の端末に対してブロードキャスト型のページングを実施する。例えば、ページング信号内のＡｃｃｅｓｓ ｃｌａｓｓを通常のコンシューマ向けの端末とは別の値に設定する。リレー端末装置として動作可能な端末は、この別の値がＡｃｃｅｓｓ ｃｌａｓｓとして予め設定されている。これにより、端末装置は、ページング信号内のＡｃｃｅｓｓ ｃｌａｓｓを確認することで、自己がリレー端末として動作すべきかどうかを自身で判定できる。すなわち、ブロードキャスト型のページングであっても、リレー端末装置となりうる端末装置に対して、確実に、ページング指令をすることが可能となる。なお、ページング対象端末の範囲は、当該セル、当該セルおよび当該セルの隣接セルまたは隣隣接セル、またはシステム全体のうちのいずれかで選択し、圏外端末のリレー端末への接続が確認できない場合に他の範囲を選択し、再度ページングを実施してもよい。

（Ｂ）圏外端末の処理について
上記各実施例において、圏外端末において探索信号の送信または待ち受けを実施するために、圏外端末のネットワーク接続状態によって、以下のＢ−１、Ｂ−２の場合が想定できる。

［Ｂ−１：異周波数帯におけるネットワークが存在する場合］
Ｂ−１について、図１１および図１２を用いて説明する。図１１は、異周波数帯ネットワークとしてＬＴＥの基地局装置４０が存在する場合の第４無線通信システム１４０の構成例を示す図である。基地局装置３０は、Ｘ２インタフェースまたはＳ１インタフェースを介して、隣接または隣隣接する基地局装置４０との間で通信することができる。図１２は、異周波数帯ネットワークとして、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）やＷｉＭａｘ（登録商標）等の非ＬＴＥネットワークを構築する基地局装置５０が存在する場合の第５無線通信システム１５０の構成例を示す図である。この場合、基地局装置３０は、Ｓ１インタフェースと公衆網とを介して基地局装置５０との間で通信することができる。

図１１または図１２において、基地局装置３０の配下にない第２端末装置２０は、基地局装置３０から送信される、探索信号の送信または待ち受けに関する制御情報を、異周波数における基地局装置４０または基地局装置５０を介して受信し、受信した制御情報に従い、リレー端末を探索するために、探索信号の送信、または待ち受けを行い、探索後、Ｄ２Ｄ通信を開始する。制御情報は、上記実施例１または２に記載のものと同様とする。また、この制御情報は、ネットワーク管理装置などの上位装置によって、基地局装置ごと、または端末装置ごとに管理されていてもよく、上位装置もしくは基地局装置３０から基地局装置５０に予め通知されていてもよい。

［Ｂ−２：異周波数帯におけるネットワークが存在しない場合］
上記実施例３，４のように、圏外端末がリレー通信中であった場合、実施例３で述べた（１）〜（３）の条件などを満たしたタイミングで、圏外端末は、基地局装置３０よりリレー通信中のリレー端末を介して探索信号の送信または待ち受けに関する制御情報を受信し、当該制御情報に基づいて、探索信号の送信また待ち受けを実施する。通知される制御情報は、上記実施例１または２に記載のものと同様とする。

一方、上記実施例１，２のように、新たな圏外端末が発生した場合、圏外端末は基地局装置３０から一切の信号を受信することができないため、自身がＤ２Ｄ通信を事前に許可されている端末であることが、例えばＰｕｂｌｉｃ Ｓａｆｅｔｙ ｃａｐａｂｌｅ ｂｉｔなどにより設定されており、かつ、ＲＲＣ＿Ｉｄｌｅにおける状態が、Ａｎｙ＿Ｃｅｌｌ＿Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ状態（適切な接続先セルが見つからない状態）で、一定時間継続している場合には、探索信号を一定期間送信または待ち受けてもよい。なお、探索信号の送信／待ち受け周波数帯およびリソース位置は、予め決められているものとする。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。本発明は上述した実施例並びに各実施例の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。上記実施例は例示であり、各実施例を組み合わせるなどして、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１００、１１０、１２０，１３０、１４０、１５０…無線通信システム、１０…第１端末装置、２０…第２端末装置、３０…基地局装置、１２…通信部、１２２…セルラ通信部、１２４…端末間通信部、１４…制御部、１６…記憶部、１８…ユーザＩＦ、３２…通信部、３２２…無線通信部、３２４…ネットワーク通信部、３４…制御部、３６…記憶部。

Claims (11)

1. 所定の基地局装置との間で無線通信を実行可能な状態にある第１端末装置と、前記所定の基地局装置との間で無線通信を実行可能な状態にない第２端末装置との間で、前記所定の基地局装置を介さずに直接的に無線通信を行う端末間通信を制御する無線制御装置であって、
   前記第１端末装置が前記第２端末装置を探索するために必要な制御情報を生成する制御部と、
   前記制御部で生成される制御情報を前記第１端末装置へ送信する通信部と
   を備えることを特徴とする無線制御装置。
2. 前記制御部は、前記制御情報として、前記第１端末装置から前記第２端末装置へ探索信号を送信するための送信設定情報、または、前記第１端末装置が前記第２端末装置からの探索信号を待ち受けるための待受設定情報を含む情報を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線制御装置。
3. 前記制御部は、送信設定情報に、探索信号の送信周期と探索信号の送信期限に関するタイマとを含め、または、待受設定情報に、待ち受けるべき無線リソース情報と待ち受け期限に関するタイマとを含める
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線制御装置。
4. 前記通信部は、前記制御情報を報知信号によって前記第１端末装置へ送信する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無線制御装置。
5. 前記通信部は、アクセス種別に関する情報を制御情報に含めて端末装置に送信し、
   前記制御部は、前記通信部からの信号を受信した端末装置において前記第２端末装置の探索を開始するか否かを判定させるために、前記アクセス種別として、前記第２端末装置を探索するための動作を許可されている端末装置に付与されるべきアクセス種別を設定する
   ことをさらに特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無線制御装置。
6. 前記通信部は、前記制御情報を、前記基地局装置のセルに在圏する全ての第１端末装置に加えて、前記基地局装置のセルの隣接セルおよび／または隣隣接セルに在圏する端末装置に送信する
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線制御装置。
7. 前記通信部は、前記制御情報を、第１端末装置と第２端末装置の間の端末間通信の通信リンクの信号品質もしくは前記第１端末装置と基地局装置との間の通信リンクの信号品質が所定の閾値以下となった場合、または端末間通信が異常終了した場合に送信する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の無線制御装置。
8. 前記通信部は、前記制御情報を、前記第１端末装置からの端末変更要求に応じて、新たにリレー端末となるべき端末装置に対して送信する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の無線制御装置。
9. 第１の基地局装置との間で無線通信を実行可能な状態にあるリレー端末装置との間で前記第１の基地局装置を介さずに直接的に無線通信を行う端末間通信をし、前記第１の基地局装置との間で有線網を介して通信可能な第２の基地局装置との間で無線通信を実行可能な端末装置であって、
   前記第１の基地局装置から前記第２の基地局装置に対して通知されていたリレー端末装置を探索するための探索情報を、前記第２の基地局装置から受信する通信部と、
   前記通信部によって受信された探索情報を用いて、リレー端末装置を探索するための制御を実行する制御部と、
   を備え、
   前記通信部は、探索情報として、探索信号の送信周期と、探索信号の送信期限に関する送信期限タイマと、待ち受けるべき無線リソース情報と、待ち受け期限に関する待受期限タイマとが含まれた探索情報を受信し、
   前記制御部は、送信周期と送信期限タイマに従って探索信号を送信するように制御し、また、無線リソース情報と待受期限タイマに従って探索信号に対する応答信号を待受けることが可能な
   ことを特徴とする端末装置。
10. 前記第２の基地局装置が前記第１の基地局装置との間で有線網を介した通信ができない状態である場合、
    前記制御部は、前記リレー端末装置との間の端末間通信を事前に許可されていること、あるいは、適切な接続先セルが存在しない場合であることのいずれかまたは両方の条件を満たす場合に限り、リレー端末装置に対する探索信号を送信可能である
    ことを特徴とする請求項９に記載の端末装置。
11. 基地局装置との間で無線通信を実行可能な状態にある第１端末装置と、前記基地局装置との間で無線通信を実行可能な状態にない第２端末装置と、前記第１端末装置と前記第２端末装置の間で、前記基地局装置を介さずに直接的に無線通信を行う端末間通信を制御する無線制御装置とを備える通信システムにおける通信方法であって、
    前記無線制御装置は、
    前記第１端末装置が前記第２端末装置を探索するために必要な制御情報を生成し、
    生成した制御情報を前記第１端末装置へ送信し、
    前記第１端末装置は、
    前記無線制御装置から送信される前記制御情報を受信し、
    前記制御情報にしたがって前記第２端末装置を探索し、
    前記第２端末装置は、前記第１端末装置から受信した制御情報に対して応答し、
    前記第１端末装置は、待受け期間中に前記第２端末装置からの応答があった場合に、前記第２端末装置との間で端末間通信を実行する
    ことを特徴とする通信方法。
    
    

Images