JP2017108421A - ユーザ端末、基地局、プロセッサ及び通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｄ２Ｄ通信を適切に制御するユーザ端末、基地局、プロセッサ及び通信制御方法を提供する。
【解決手段】移動通信システムは、基地局の管理下で、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信を行うユーザ端末を有する。前記ユーザ端末は、Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄバッファ状態報告（Ｄ２Ｄ−ＢＳＲ）を基地局に送信する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、Ｄ２Ｄ通信をサポートする移動通信システムに関する。

移動通信システムの標準化プロジェクトである３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）では、リリース１２以降の新機能として、端末間（Ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ Ｄｅｖｉｃｅ：Ｄ２Ｄ）通信の導入が検討されている（非特許文献１参照）。

Ｄ２Ｄ通信は、近接する複数のユーザ端末が、移動通信システムに割り当てられた周波数帯域内で、コアネットワークを介さずに直接的にデータ通信を行うものである。なお、Ｄ２Ｄ通信は、近傍サービス（Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｓｅｒｖｉｃｅ）通信と称されることもある。

３ＧＰＰ技術報告 「ＴＲ ２２．８０３ Ｖ０．３．０」 ２０１２年５月

現状では、Ｄ２Ｄ通信を適切に制御するための仕様が策定されていない。

そこで、本発明は、Ｄ２Ｄ通信を適切に制御できる移動通信システム、ユーザ端末、基地局、プロセッサ及び通信制御方法を提供する。

一実施形態によれば、移動通信システムは、基地局の管理下で、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信を行うユーザ端末を有する。前記ユーザ端末は、前記Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄバッファ状態報告を前記基地局に送信する。

ＬＴＥシステムの構成図である。 ＵＥのブロック図である。 ｅＮＢのブロック図である。 ＬＴＥシステムにおける無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。 ＬＴＥシステムで使用される無線フレームの構成図である。 セルラ通信におけるデータパスを説明するための図である。 Ｄ２Ｄ通信におけるデータパスを説明するための図である。 実施形態に係るＤ２Ｄスケジューリングを説明するための図である。 実施形態に係る動作環境を示す図である。 実施形態に係る未送信データの管理方法を説明するための図である。 実施形態に係るＤ２Ｄ−ＢＳＲのフォーマット１を示す図である。 実施形態に係るＤ２Ｄ−ＢＳＲのフォーマット２を示す図である。 実施形態に係る動作シーケンス図である。 実施形態の変更例に係るＤ２Ｄ−ＢＳＲのフォーマットを示す図である。

［実施形態の概要］
実施形態に係る移動通信システムは、基地局の管理下で、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信を行うユーザ端末を有する。前記ユーザ端末は、前記Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄバッファ状態報告を前記基地局に送信する。これにより、基地局は、Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を把握して、Ｄ２Ｄ通信の管理（無線リソースの割当など）を適切に行うことができる。

実施形態では、前記ユーザ端末は、前記基地局とのセルラ通信における未送信データの量を示すバッファ状態報告とは別に、前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告を前記基地局に送信する。これにより、セルラ通信における未送信データの量とＤ２Ｄ通信における未送信データの量とを個別に把握できる。

実施形態では、前記ユーザ端末は、前記セルラ通信における未送信データを一時的に蓄積するバッファとは別に、前記Ｄ２Ｄ通信における未送信データを一時的に蓄積するＤ２Ｄバッファを有する。これにより、セルラ通信における未送信データとＤ２Ｄ通信における未送信データとを個別に管理できる。

実施形態では、前記Ｄ２Ｄ通信に使用する無線リソースの割当を前記基地局が行う場合に、前記基地局は、前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告に基づいて、前記Ｄ２Ｄ通信に使用する無線リソースの割当と、セルラ通信に使用する無線リソースの割当と、を行う。これにより、Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を考慮して効率的な無線リソースの割当を行うことができる。

実施形態では、前記Ｄ２Ｄ通信に使用する無線リソースの割当を、前記Ｄ２Ｄ通信における前記ユーザ端末の通信相手端末が行う場合に、前記基地局は、前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告の少なくとも一部を前記通信相手端末に転送する。前記通信相手端末は、前記基地局から転送された前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告の少なくとも一部に基づいて、前記Ｄ２Ｄ通信に使用する無線リソースの割当を行う。これにより、Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を考慮して効率的な無線リソースの割当を行うことができる。

実施形態では、前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告は、前記Ｄ２Ｄ通信における前記ユーザ端末の通信相手端末への未送信データの量と、当該通信相手端末の識別情報と、の組み合わせを含む。これにより、未送信データの量をＤ２Ｄ通信における通信相手端末毎に把握できる。

実施形態では、前記識別情報は、前記基地局から前記Ｄ２Ｄ通信用に割り振られる識別子である。これにより、Ｄ２Ｄ通信における通信相手端末を適切に識別できる。

実施形態では、前記通信相手端末が複数である場合に、前記識別情報は、当該複数の通信相手端末を識別可能に構成される。これにより、Ｄ２Ｄ通信における通信相手端末が複数の場合でも、各通信相手端末を識別できる。

実施形態に係るユーザ端末は、基地局の管理下で、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信を行う。ユーザ端末は、前記Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄバッファ状態報告を前記基地局に送信する制御部を有する。

実施形態に係るプロセッサは、基地局の管理下で、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信を行うユーザ端末に備えられる。プロセッサは、前記ユーザ端末が、前記Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄバッファ状態報告を前記基地局に送信するための処理を行う。

実施形態に係る基地局は、ユーザ端末による直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信を管理する。基地局は、前記Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄバッファ状態報告を前記ユーザ端末から受信する受信部を有する。

実施形態に係るプロセッサは、ユーザ端末による直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信を管理する基地局に備えられる。プロセッサは、前記基地局が、前記Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄバッファ状態報告を前記ユーザ端末から受信するための処理を行う。

実施形態に係る通信制御方法は、基地局の管理下で、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信を行うユーザ端末を有する移動通信システムにおいて用いられる。通信制御方法は、前記ユーザ端末が、前記Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄバッファ状態報告を前記基地局に送信するステップを有する。

［実施形態］
以下、図面を参照して、３ＧＰＰ規格に準拠して構成される移動通信システム（ＬＴＥシステム）にＤ２Ｄ通信を導入する場合の実施形態を説明する。

（ＬＴＥシステム）
図１は、本実施形態に係るＬＴＥシステムの構成図である。

図１に示すように、ＬＴＥシステムは、複数のＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１００と、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１０と、ＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）２０と、を含む。ＥＰＣ２０は、コアネットワークに相当する。

ＵＥ１００は、移動型の無線通信装置であり、接続を確立したセル（サービングセル）との無線通信を行う。ＵＥ１００はユーザ端末に相当する。

Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０は、複数のｅＮＢ２００（ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ−Ｂ）を含む。ｅＮＢ２００は基地局に相当する。ｅＮＢ２００は、セルを管理しており、セルとの接続を確立したＵＥ１００との無線通信を行う。

なお、「セル」は、無線通信エリアの最小単位を示す用語として使用される他に、ＵＥ１００との無線通信を行う機能を示す用語としても使用される。

ｅＮＢ２００は、例えば、無線リソース管理（ＲＲＭ）機能と、ユーザデータのルーティング機能と、モビリティ制御及びスケジューリングのための測定制御機能と、を有する。

ＥＰＣ２０は、複数のＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）／Ｓ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ−Ｇａｔｅｗａｙ）３００を含む。

ＭＭＥは、ＵＥ１００に対する各種モビリティ制御等を行うネットワークノードであり、制御局に相当する。Ｓ−ＧＷは、ユーザデータの転送制御を行うネットワークノードであり、交換局に相当する。

ｅＮＢ２００は、Ｘ２インターフェイスを介して相互に接続される。また、ｅＮＢ２００は、Ｓ１インターフェイスを介してＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ３００と接続される。

次に、ＵＥ１００及びｅＮＢ２００の構成を説明する。

図２は、ＵＥ１００のブロック図である。図２に示すように、ＵＥ１００は、アンテナ１０１と、無線送受信機１１０と、ユーザインターフェイス１２０と、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機１３０と、バッテリ１４０と、メモリ１５０と、プロセッサ１６０と、を有する。メモリ１５０及びプロセッサ１６０は、制御部を構成する。

ＵＥ１００は、ＧＮＳＳ受信機１３０を有していなくてもよい。また、メモリ１５０をプロセッサ１６０と一体化し、このセット（すなわち、チップセット）をプロセッサ１６０’としてもよい。

アンテナ１０１及び無線送受信機１１０は、無線信号の送受信に用いられる。アンテナ１０１は、複数のアンテナ素子を含む。無線送受信機１１０は、プロセッサ１６０が出力するベースバンド信号を無線信号に変換してアンテナ１０１から送信する。また、無線送受信機１１０は、アンテナ１０１が受信する無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ１６０に出力する。

ユーザインターフェイス１２０は、ＵＥ１００を所持するユーザとのインターフェイスであり、例えば、ディスプレイ、マイク、スピーカ、及び各種ボタンなどを含む。ユーザインターフェイス１２０は、ユーザからの操作を受け付けて、該操作の内容を示す信号をプロセッサ１６０に出力する。

ＧＮＳＳ受信機１３０は、ＵＥ１００の地理的な位置を示す位置情報を得るために、ＧＮＳＳ信号を受信して、受信した信号をプロセッサ１６０に出力する。

バッテリ１４０は、ＵＥ１００の各ブロックに供給すべき電力を蓄える。

メモリ１５０は、プロセッサ１６０によって実行されるプログラムと、プロセッサ１６０による処理に使用される情報と、を記憶する。

プロセッサ１６０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号などを行うベースバンドプロセッサと、メモリ１５０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、を含む。プロセッサ１６０は、さらに、音声・映像信号の符号化・復号を行うコーデックを含んでもよい。プロセッサ１６０は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。

図３は、ｅＮＢ２００のブロック図である。図３に示すように、ｅＮＢ２００は、アンテナ２０１と、無線送受信機２１０と、ネットワークインターフェイス２２０と、メモリ２３０と、プロセッサ２４０と、を有する。メモリ２３０及びプロセッサ２４０は、制御部を構成する。なお、メモリ２３０をプロセッサ２４０と一体化し、このセット（すなわち、チップセット）をプロセッサとしてもよい。

アンテナ２０１及び無線送受信機２１０は、無線信号の送受信に用いられる。アンテナ２０１は、複数のアンテナ素子を含む。無線送受信機２１０は、プロセッサ２４０が出力するベースバンド信号を無線信号に変換してアンテナ２０１から送信する。また、無線送受信機２１０は、アンテナ２０１が受信する無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ２４０に出力する。

ネットワークインターフェイス２２０は、Ｘ２インターフェイスを介して隣接ｅＮＢ２００と接続され、Ｓ１インターフェイスを介してＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ３００と接続される。ネットワークインターフェイス２２０は、Ｘ２インターフェイス上で行う通信及びＳ１インターフェイス上で行う通信に用いられる。

メモリ２３０は、プロセッサ２４０によって実行されるプログラムと、プロセッサ２４０による処理に使用される情報と、を記憶する。

プロセッサ２４０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号などを行うベースバンドプロセッサと、メモリ２３０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵと、を含む。プロセッサ２４０は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。

図４は、ＬＴＥシステムにおける無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。

図４に示すように、無線インターフェイスプロトコルは、ＯＳＩ参照モデルのレイヤ１乃至レイヤ３に区分されており、レイヤ１は物理（ＰＨＹ）レイヤである。レイヤ２は、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤと、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤと、ＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）レイヤと、を含む。レイヤ３は、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤを含む。

物理レイヤは、符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行う。ＵＥ１００の物理レイヤとｅＮＢ２００の物理レイヤとの間では、物理チャネルを介してデータが伝送される。

ＭＡＣレイヤは、データの優先制御、及びハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）による再送処理などを行う。ＵＥ１００のＭＡＣレイヤとｅＮＢ２００のＭＡＣレイヤとの間では、トランスポートチャネルを介してデータが伝送される。ｅＮＢ２００のＭＡＣレイヤは、上下リンクのトランスポートフォーマット（トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式など）、及び割当リソースブロックを決定するＭＡＣスケジューラを含む。

ＲＬＣレイヤは、ＭＡＣレイヤ及び物理レイヤの機能を利用してデータを受信側のＲＬＣレイヤに伝送する。ＵＥ１００のＲＬＣレイヤとｅＮＢ２００のＲＬＣレイヤとの間では、論理チャネルを介してデータが伝送される。

ＰＤＣＰレイヤは、ヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行う。

ＲＲＣレイヤは、制御プレーンでのみ定義される。ＵＥ１００のＲＲＣレイヤとｅＮＢ２００のＲＲＣレイヤとの間では、各種設定のための制御メッセージ（ＲＲＣメッセージ）が伝送される。ＲＲＣレイヤは、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル、及び物理チャネルを制御する。ＵＥ１００のＲＲＣとｅＮＢ２００のＲＲＣとの間にＲＲＣ接続がある場合、ＵＥ１００は接続状態であり、そうでない場合、ＵＥ１００はアイドル状態である。

ＲＲＣレイヤの上位に位置するＮＡＳ(Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ)レイヤは、セッション管理及びモビリティ管理などを行う。

図５は、ＬＴＥシステムで使用される無線フレームの構成図である。ＬＴＥシステムは、下りリンクにはＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）、上りリンクにはＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）がそれぞれ適用される。

図５に示すように、無線フレームは、時間方向に並ぶ１０個のサブフレームで構成され、各サブフレームは、時間方向に並ぶ２個のスロットで構成される。各サブフレームの長さは１ｍｓであり、各スロットの長さは０．５ｍｓである。各サブフレームは、周波数方向に複数個のリソースブロック（ＲＢ）を含み、時間方向に複数個のシンボルを含む。各シンボルの先頭には、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）と呼ばれるガード区間が設けられる。リソースブロックは、周波数方向に複数個のサブキャリアを含む。

ＵＥ１００に割り当てられる無線リソースのうち、周波数リソースはリソースブロックにより特定でき、時間リソースはサブフレーム（又はスロット）により特定できる。

下りリンクにおいて、各サブフレームの先頭数シンボルの区間は、主に物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）として使用される制御領域である。また、各サブフレームの残りの区間は、主に物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）として使用できる領域である。

上りリンクにおいて、各サブフレームにおける周波数方向の両端部は、主に物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）として使用される制御領域である。また、各サブフレームにおける周波数方向の中央部は、主に物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）として使用できる領域である。

（ＢＳＲ）
ＬＴＥシステムには、上りリンクの無線リソースをＵＥ１００に効率的に割り当てるために、上りリンクバッファのデータ量（上りリンクの未送信データ量）をｅＮＢ２００に報告するためのバッファ状態報告（ＢＳＲ）が導入されている。

ＵＥ１００のＭＡＣレイヤは、周期的又は所定のトリガで、ｅＮＢ２００のＭＡＣレイヤにＢＳＲ（以下、「セルラＢＳＲ」と称する）を送信する。セルラＢＳＲは、論理チャネルグループ毎の未送信データ量を示す。或いは、セルラＢＳＲは、論理チャネルグループ全体の未送信データ量を示す。

セルラＢＳＲは、短フォーマット（Ｓｈｏｒｔ ＢＳＲ）及び長フォーマット（Ｌｏｎｇ ＢＳＲ）の２種類のフォーマットが規定されている。Ｓｈｏｒｔ ＢＳＲは、論理チャネルグループＩＤを格納する２ビットと、未送信データ量を示す６ビットと、の合計１オクテットで構成される。Ｌｏｎｇ ＢＳＲは、合計３オクテットであり、論理チャネルグループ毎の未送信データ量を報告するために使用される。

（Ｄ２Ｄ通信）
本実施形態に係るＬＴＥシステムは、Ｄ２Ｄ通信をサポートする。ここでは、Ｄ２Ｄ通信を、ＬＴＥシステムの通常の通信（セルラ通信）と比較して説明する。

セルラ通信は、ＵＥ間に設定されるデータパスがＥＰＣ２０を経由する。これに対し、Ｄ２Ｄ通信は、ＵＥ間に設定されるデータパスがＥＰＣ２０を経由しない。

図６は、セルラ通信におけるデータパスを示す。ここでは、ｅＮＢ２００−１との接続を確立したＵＥ１００−１と、ｅＮＢ２００−２との接続を確立したＵＥ１００−２と、の間でセルラ通信を行う場合を例示している。なお、データパスとは、ユーザデータ（ユーザプレーン）の転送経路を意味する。

図６に示すように、セルラ通信のデータパスはＥＰＣ２０を経由する。詳細には、ｅＮＢ２００−１、Ｓ−ＧＷ３００、及びｅＮＢ２００−２を経由するデータパスが設定される。

図７は、Ｄ２Ｄ通信におけるデータパスの一例を示す。ここでは、ｅＮＢ２００−１との接続を確立したＵＥ１００−１と、ｅＮＢ２００−２との接続を確立したＵＥ１００−２と、の間でＤ２Ｄ通信を行う場合を例示している。

図７に示すように、Ｄ２Ｄ通信のデータパスはＥＰＣ２０を経由しない。Ｄ２Ｄ通信には、２つのモードが存在する。一方は、データパスがｅＮＢ２００を経由しない直接通信モードである。他方は、データパスがｅＮＢ２００を経由する局所中継モード（Ｌｏｃａｌｌｙ Ｒｏｕｔｅｄモード）である。本実施形態では、直接通信モードでのＤ２Ｄ通信を主として想定するが、局所中継モードであってもよい。

このように、ＵＥ１００−１の近傍にＵＥ１００−２が存在するのであれば、ＵＥ１００−１とＵＥ１００−２との間でＤ２Ｄ通信を行うことによって、ＥＰＣ２０のトラフィック負荷及びＵＥ１００のバッテリ消費量を削減するなどの効果が得られる。

なお、Ｄ２Ｄ通信が開始されるケースとして、（ａ）相手端末を発見するための動作を行うことによって相手端末を発見した後に、Ｄ２Ｄ通信が開始されるケースと、（ｂ）相手端末を発見するための動作を行わずにＤ２Ｄ通信が開始されるケースがある。

例えば、上記（ａ）のケースでは、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２のうち一方のＵＥ１００が、近傍に存在する他方のＵＥ１００を発見することで、Ｄ２Ｄ通信が開始される。

このケースの場合、ＵＥ１００は、相手端末を発見するために、自身の近傍に存在する他のＵＥ１００を発見する（Ｄｉｓｃｏｖｅｒ）機能、及び／又は、ＵＥ１００は、他のＵＥ１００から発見される(Ｄｉｓｃｏｖｅｒａｂｌｅ)機能を有する。

例えば、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２のうち一方のＵＥが発見用信号（Ｄｉｓｃｏｖｅｒ信号）を自身の周辺に送信し、当該発見用信号を他方のＵＥが受信することで、当該他方のＵＥが当該一方のＵＥを発見する。また、当該他方のＵＥが発見用信号に対する応答信号を自身の周辺に送信し、当該応答信号を当該一方のＵＥが受信することで、当該一方のＵＥが当該他方のＵＥを発見する。

なお、ＵＥ１００は、相手端末を発見しても必ずしもＤ２Ｄ通信を行う必要はなく、例えば、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２は、互いに相手を発見した後に、ネゴシエーションを行って、Ｄ２Ｄ通信を行うか否かを判定してもよい。ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２のそれぞれは、Ｄ２Ｄ通信を行うことに同意した場合に、Ｄ２Ｄ通信を開始する。

一方、上記（ｂ）のケースでは、例えば、ＵＥ１００は、ブロードキャストによってＤ２Ｄ通信用の信号の報知を開始する。これにより、ＵＥ１００は、相手端末の発見の有無にかかわらず、Ｄ２Ｄ通信を開始できる。

ただし、Ｄ２Ｄ通信はＬＴＥシステムの周波数帯域内（すなわち、セルラ通信の周波数帯域内）で行われることが想定されており、例えばセルラ通信への干渉を回避するために、ｅＮＢ２００の管理下でＤ２Ｄ通信が行われる。

Ｄ２Ｄ通信は、ＬＴＥシステムの上りリンク周波数帯域で行われる。言い換えると、Ｄ２Ｄ通信は、セルラ通信の上りリンク無線リソースの一部を使用して行われる。

或いは、Ｄ２Ｄ通信は、ＬＴＥシステムの下りリンク周波数帯域で行われる。言い換えると、Ｄ２Ｄ通信は、セルラ通信の下りリンク無線リソースの一部を使用して行われる。

本実施形態では、Ｄ２Ｄ通信のための無線リソース割当であるＤ２ＤスケジューリングをｅＮＢ２００主導で行う。この場合、Ｄ２Ｄ通信に割り当てる無線リソース（Ｄ２Ｄ無線リソース）をｅＮＢ２００が決定する。すなわち、ＵＥ１００は、Ｄ２Ｄ無線リソースの選択権を持たない。ｅＮＢ２００は、動的又は準静的に割り当てたＤ２Ｄ無線リソースをＵＥ１００に通知する。ＵＥ１００は、当該割り当てられたＤ２Ｄ無線リソースを用いてＤ２Ｄ通信を行う。

図８は、ｅＮＢ主導でＤ２Ｄスケジューリングを行う場合の具体例を説明するための図である。ここでは、Ｄ２Ｄ通信がセルラ通信の上りリンク無線リソースの一部を使用して行われるケースを想定している。

図８に示すように、ｅＮＢ２００は、Ｄ２Ｄ無線リソースとして、特定のサブフレームの特定のリソースブロックを指定する。図８の例では、無線フレーム内の２番目のサブフレーム（サブフレーム＃１）における一部のリソースブロックと、４番目のサブフレーム（サブフレーム＃３）における一部のリソースブロックと、がＤ２Ｄ無線リソースとして指定される。

Ｄ２Ｄ通信を行うＵＥ１００は、ｅＮＢ２００から割り当てられたＤ２Ｄ無線リソースを用いてＤ２Ｄ通信を行う。

なお、２番目のサブフレーム（サブフレーム＃１）について送信（Ｔｘ）とあるのは、Ｄ２Ｄ通信における一方のＵＥ１００が送信を行うことを意味しており、当該Ｄ２Ｄ通信における他方のＵＥ１００は受信を行う。４番目のサブフレーム（サブフレーム＃３）について受信（Ｒｘ）とあるのは、Ｄ２Ｄ通信における一方のＵＥ１００が受信を行うことを意味しており、当該Ｄ２Ｄ通信における他方のＵＥ１００は送信を行う。

（第１実施形態に係る動作）
以下、本実施形態に係る動作を説明する。

（１）動作概要
図９は、本実施形態に係る動作環境を示す図である。

図９に示すように、ｅＮＢ２００と、ｅＮＢ２００との接続を確立するＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２と、を有する動作環境において、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２がＤ２Ｄ通信及びセルラ通信を行うケースを想定する。具体的には、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２は、Ｄ２Ｄ通信により相互にデータを送受信するとともに、セルラ通信によりｅＮＢ２００とデータを送受信する。

ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２のそれぞれに対して、Ｄ２Ｄ通信に使用する無線リソース（Ｄ２Ｄ無線リソース）と、セルラ通信に使用する無線リソース（セルラ無線リソース）と、を割り当てる。

ここで、ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２のそれぞれについて、Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を把握していない場合には、Ｄ２Ｄ無線リソースに過不足が生じ得る。また、ＵＥ１００のハードウェア負荷の観点から、同一のＵＥ１００において、セルラ通信の上りリンクにおけるデータ送信と、Ｄ２Ｄ通信におけるデータ受信と、が同時に行われるような無線リソース割当は避けるべきである。

そこで、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２のそれぞれは、Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄ−ＢＳＲをｅＮＢ２００に送信する。具体的には、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２のそれぞれは、セルラ通信における未送信データの量を示すセルラＢＳＲとは別に、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲをｅＮＢ２００に送信する。Ｄ２Ｄ−ＢＳＲは、セルラＢＳＲと同様に、周期的、又は所定のトリガ（例えば未送信データ量が増加したというトリガ）で送信される。Ｄ２Ｄ−ＢＳＲのフォーマットについては後述する。

ｅＮＢ２００は、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲに基づいて、Ｄ２Ｄ通信に使用する無線リソース（Ｄ２Ｄ無線リソース）の割当と、セルラ通信に使用する無線リソース（セルラ無線リソース）の割当と、を行う。例えば、ｅＮＢ２００は、Ｄ２Ｄ無線リソースに過不足が生じないように、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲに基づいて、適切な量のＤ２Ｄ無線リソースを割り当てる。また、ｅＮＢ２００は、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲに基づいて、セルラ通信の上りリンクにおけるデータ送信と、Ｄ２Ｄ通信におけるデータ受信と、が同時に行われないように、Ｄ２Ｄ無線リソース及び／又はセルラ無線リソースを割り当てる。

なお、セルラＢＳＲの報告とＤ２Ｄ−ＢＳＲの報告とを両立するために、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２のそれぞれは、セルラ通信における未送信データ及びＤ２Ｄ通信における未送信データを個別に管理する。

図１０は、本実施形態に係る未送信データの管理方法を説明するための図である。

図１０に示すように、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２のそれぞれは、セルラ通信における未送信データを一時的に蓄積するセルラバッファ１５１とは別に、Ｄ２Ｄ通信における未送信データを一時的に蓄積するＤ２Ｄバッファ１５２を有する。セルラバッファ１５１及びＤ２Ｄバッファ１５２は、メモリ１５０に設けられる。

セルラバッファ１５１は、論理チャネルグループ毎に未送信データを蓄積する。これに対し、Ｄ２Ｄバッファ１５２は、Ｄ２Ｄ通信の通信相手ＵＥ毎に未送信データを蓄積する。

（２）Ｄ２Ｄ−ＢＳＲ
次に、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲのフォーマットを説明する。

図１１は、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲのフォーマット１を示す図である。フォーマット１では、セルラＢＳＲにおける短フォーマット（Ｓｈｏｒｔ ＢＳＲ）と同様に１オクテットでＤ２Ｄ−ＢＳＲを構成する。

図１１に示すように、フォーマット１に係るＤ２Ｄ−ＢＳＲは、Ｄ２Ｄ通信の通信相手ＵＥのＩＤ（識別情報）を格納する２ビットと、当該通信相手ＵＥへの未送信データ量を示す６ビットと、の合計１オクテットで構成される。ここで、Ｄ２Ｄ通信の通信相手ＵＥのＩＤは、ｅＮＢ２００からＤ２Ｄ通信用に割り振られる一時的なＩＤ（Ｄ２Ｄ通信用ＩＤ）である。当該ＩＤは、Ｄ２Ｄ通信を制御するための制御情報を各ＵＥ１００に送信する際にも使用される。

図１２は、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲのフォーマット２を示す図である。フォーマット２では、セルラＢＳＲにおける長フォーマット（Ｌｏｎｇ ＢＳＲ）と同様に３オクテットでＤ２Ｄ−ＢＳＲを構成する。

図１２に示すように、フォーマット２に係るＤ２Ｄ−ＢＳＲは、Ｄ２Ｄ通信の通信相手ＵＥのＩＤ（識別情報）順に、当該通信相手ＵＥへの未送信データ量を示すフィールドを含む。ここで、Ｄ２Ｄ通信の通信相手ＵＥのＩＤは、ｅＮＢ２００からＤ２Ｄ通信用に割り振られる一時的なＩＤ（Ｄ２Ｄ通信用ＩＤ）である。当該ＩＤは、Ｄ２Ｄ通信を制御するための制御情報を各ＵＥ１００に送信する際にも使用される。

なお、図１２の例では、バッファサイズのフィールドが４つ（＃０〜＃３）のケース、すなわち、Ｄ２Ｄ通信の通信相手ＵＥが４つのケースを想定しているが、Ｄ２Ｄ通信の通信相手ＵＥの数に応じて当該フィールドの数は変化する。

（３）動作シーケンス
図１３は、本実施形態に係る動作シーケンス図である。ここでは、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２のそれぞれがセルラ通信を行っている際に、Ｄ２Ｄ通信を開始するケースを想定する。

図１３に示すように、ステップＳ１０１において、ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００−１のＤ２Ｄ通信用ＩＤ＃１と、ＵＥ１００−２のＤ２Ｄ通信用ＩＤ＃２と、ＵＥ１００−１に通知する。その後、ＵＥ１００−１は、Ｄ２Ｄ通信におけるＵＥ１００−２への未送信データをＩＤ＃２と対応付けて自身のＤ２Ｄバッファ１５２に蓄積する。

ステップＳ１０２において、ｅＮＢ２００は、Ｄ２Ｄ通信用ＩＤ＃２を示す情報をＵＥ１００−２に送信する。ＵＥ１００−２は、当該情報に基づいて、Ｄ２Ｄ通信用ＩＤ＃２を記憶する。その後、ＵＥ１００−２は、Ｄ２Ｄ通信におけるＵＥ１００−１への未送信データをＩＤ＃１と対応付けて自身のＤ２Ｄバッファ１５２に蓄積する。

なお、ｅＮＢ２００は、Ｄ２Ｄ通信用ＩＤの通知だけではなく、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲのフォーマットの指示を行ってもよい。具体的には、ｅＮＢ２００は、短フォーマットのＤ２Ｄ−ＢＳＲを使用するか、長フォーマットのＤ２Ｄ−ＢＳＲを使用するかをＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２のそれぞれに指示してもよい。

ステップＳ１０３において、ＵＥ１００−１は、自身のセルラバッファ１５１に蓄積されている未送信データの量に基づいて、セルラＢＳＲをｅＮＢ２００に送信する。

ステップＳ１０４において、ＵＥ１００−２は、自身のセルラバッファ１５１に蓄積されている未送信データの量に基づいて、セルラＢＳＲをｅＮＢ２００に送信する。

ステップＳ１０５において、ＵＥ１００−１は、自身のＤ２Ｄバッファ１５２に蓄積されている未送信データの量に基づいて、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲをｅＮＢ２００に送信する。本シーケンスでは、Ｄ２Ｄ通信におけるＵＥ１００−１の通信相手ＵＥがＵＥ１００−２のみであるため、短フォーマットのＤ２Ｄ−ＢＳＲを使用できる。この場合、当該Ｄ２Ｄ−ＢＳＲは、ＵＥ１００−２のＤ２Ｄ通信用ＩＤ＃２と、ＵＥ１００−２への未送信データ量を示す情報と、を含む。

ステップＳ１０６において、ＵＥ１００−２は、自身のＤ２Ｄバッファ１５２に蓄積されている未送信データの量に基づいて、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲをｅＮＢ２００に送信する。本シーケンスでは、Ｄ２Ｄ通信におけるＵＥ１００−２の通信相手ＵＥがＵＥ１００−１のみであるため、短フォーマットのＤ２Ｄ−ＢＳＲを使用できる。この場合、当該Ｄ２Ｄ−ＢＳＲは、ＵＥ１００−１のＤ２Ｄ通信用ＩＤ＃１と、ＵＥ１００−１への未送信データ量を示す情報と、を含む。

ステップＳ１０７において、ｅＮＢ２００は、ステップＳ１０３及びＳ１０４で受信したセルラＢＳＲと、ステップＳ１０５及びＳ１０６で受信したＤ２Ｄ−ＢＳＲと、に基づいて、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２に対し、Ｄ２Ｄ無線リソース及びセルラ無線リソースのそれぞれの割当（スケジューリング）を行う。例えば、ｅＮＢ２００は、Ｄ２Ｄ無線リソースに過不足が生じないように、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲに基づいて、適切な量のＤ２Ｄ無線リソースを割り当てる。また、ｅＮＢ２００は、セルラＢＳＲ及びＤ２Ｄ−ＢＳＲに基づいて、セルラ通信の上りリンクにおけるデータ送信と、Ｄ２Ｄ通信におけるデータ受信と、が同時に行われないように、Ｄ２Ｄ無線リソース及びセルラ無線リソースを割り当てる。

ステップＳ１０８において、ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００−１についてのＤ２Ｄ無線リソース及びセルラ無線リソースのそれぞれの割当情報をＵＥ１００−１に送信する。セルラ無線リソースの割当情報の送信にはセル無線ネットワーク一時識別子（Ｃ−ＲＮＴＩ）が使用される。これに対し、Ｄ２Ｄ無線リソースの割当情報の送信にはＤ２Ｄ通信用ＩＤ＃１が使用される。

ステップＳ１０９において、ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００−２についてのＤ２Ｄ無線リソース及びセルラ無線リソースのそれぞれの割当情報をＵＥ１００−２に送信する。セルラ無線リソースの割当情報の送信にはＣ−ＲＮＴＩが使用される。これに対し、Ｄ２Ｄ無線リソースの割当情報の送信にはＤ２Ｄ通信用ＩＤ＃２が使用される。

このように、本実施形態によれば、ｅＮＢ２００は、Ｄ２Ｄ通信における未送信データ量を考慮して、効率的な無線リソースの割当（スケジューリング）を行うことができる。

［変更例］
上述した実施形態では、Ｄ２Ｄ通信がユニキャストで行われるケースを想定していたが、本変更例では、Ｄ２Ｄ通信がマルチキャストで行われるケースを想定する。

図１４は、本変更例に係るＤ２Ｄ−ＢＳＲのフォーマットを示す図である。

図１４に示すように、本フォーマットに係るＤ２Ｄ−ＢＳＲは、Ｄ２Ｄ通信の通信相手ＵＥの識別情報を格納するフィールドと、当該通信相手ＵＥへの未送信データ量を示す情報を格納するフィールドと、からなり、合計１オクテットで構成される。

本フォーマットでは、識別情報のフィールドは、複数の通信相手ＵＥを識別可能に構成される。例えば、識別情報は、各通信相手ＵＥをＤ２Ｄ通信用ＩＤ順に１ビットで表現し、対象ＵＥは“１”、非対象ＵＥは“０”とするビット列で構成される。

この場合、Ｄ２Ｄ通信を行うＵＥ群の上限ＵＥ数が４であれば、バッファサイズのフィールドを４ビットとして、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲを１オクテットで構成できる。一方、Ｄ２Ｄ通信を行うＵＥ群の上限ＵＥ数が８であれば、１オクテットで８ＵＥ分の宛先を格納し、バッファサイズのフィールドを１オクテットとして、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲを２オクテットで構成できる。

［その他の実施形態］
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、Ｄ２ＤスケジューリングをｅＮＢ２００主導で行うケースについて説明したが、Ｄ２ＤスケジューリングをＵＥ１００主導で行ってもよい。具体的には、ｅＮＢ２００は、Ｄ２Ｄ通信に利用可能な無線リソースをＵＥ１００に通知し、ＵＥ１００は、当該利用可能な無線リソースの中からＤ２Ｄ無線リソースを決定する。上述した動作環境において、Ｄ２ＤスケジューリングをＵＥ１００−２が行う場合、ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００−１から受信するＤ２Ｄ−ＢＳＲをＵＥ１００−２に転送する。ただし、ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００−１から受信するＤ２Ｄ−ＢＳＲのうち必要な部分のみをＵＥ１００−２に転送してもよい。ＵＥ１００−２は、ｅＮＢ２００から転送されたＤ２Ｄ−ＢＳＲに基づいて、Ｄ２Ｄスケジューリングを行う。

また、上述したＤ２Ｄ−ＢＳＲのフォーマットでは、Ｄ２Ｄ通信の通信相手ＵＥの識別情報をＤ２Ｄ−ＢＳＲに含め、通信相手ＵＥ毎にＬＣＧが１つのみ定義される一例を説明した。しかしながら、Ｄ２Ｄ通信においても複数のＬＣＧが定義される場合には、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲにセルラＢＳＲと同じフォーマットを適用してもよい。この場合、ＵＥ１００は、Ｄ２Ｄ通信の通信相手ＵＥ毎、且つＤ２Ｄ通信用のＬＣＧ毎に、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲを送信できる。

上述した実施形態では、ｅＮＢ２００が、Ｄ２Ｄ通信に関する制御を行っていたがこれに限られない。例えば、ｅＮＢ２００の代わりに、コアネットワークを構成する上位のネットワークノード（ＭＭＥなど）がＤ２Ｄ通信に関する制御を行ってもよい。従って、ネットワークノードは、ＵＥ１００からＤ２Ｄ−ＢＳＲをｅＮＢ２００を介して受信してもよく、Ｄ２Ｄ−ＢＳＲに基づいて割り当てた無線リソースの割当情報をｅＮＢ２００を介してＵＥ１００に送信してもよい。このように、ｅＮＢ２００又はＭＭＥなどのネットワーク装置がＤ２Ｄ通信に関する制御を行うことができる。

上述した実施形態では、本発明をＬＴＥシステムに適用する一例を説明したが、ＬＴＥシステムに限定されるものではなく、ＬＴＥシステム以外のシステムに本発明を適用してもよい。

なお、米国仮出願第６１／７１９６２３号（２０１２年１０月２９日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

以上のように、本発明に係る移動通信システム、ユーザ端末、基地局、プロセッサ及び通信制御方法は、Ｄ２Ｄ通信を適切に制御できるため、移動通信分野において有用である。

Claims (5)

1. 基地局の管理下で、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信を行うユーザ端末であって、
   前記Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄバッファ状態報告を前記基地局に送信する制御部を有し、
   前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告は、前記Ｄ２Ｄ通信における前記ユーザ端末の通信相手端末への未送信データの量と、当該通信相手端末の識別情報と、の組み合わせを含み、
   前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告のフォーマットは、セルラ通信用のバッファ状態報告のフォーマットとは異なり、かつ、前記通信相手端末への未送信データの量を示すバッファサイズフィールドを含み、
   前記通信相手端末の数に応じて前記バッファサイズフィールドの数が変化することを特徴とするユーザ端末。
2. 基地局の管理下で、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信を行うユーザ端末に備えられるプロセッサであって、
   前記ユーザ端末が、前記Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄバッファ状態報告を前記基地局に送信するための処理を行い、
   前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告は、前記Ｄ２Ｄ通信における前記ユーザ端末の通信相手端末への未送信データの量と、当該通信相手端末の識別情報と、の組み合わせを含み、
   前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告のフォーマットは、セルラ通信用のバッファ状態報告のフォーマットとは異なり、かつ、前記通信相手端末への未送信データの量を示すバッファサイズフィールドを含み、
   前記通信相手端末の数に応じて前記バッファサイズフィールドの数が変化することを特徴とするプロセッサ。
3. ユーザ端末による直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信を管理する基地局であって、
   前記Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄバッファ状態報告を前記ユーザ端末から受信する受信部を有し、
   前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告は、前記Ｄ２Ｄ通信における前記ユーザ端末の通信相手端末への未送信データの量と、当該通信相手端末の識別情報と、の組み合わせを含み、
   前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告のフォーマットは、セルラ通信用のバッファ状態報告のフォーマットとは異なり、かつ、前記通信相手端末への未送信データの量を示すバッファサイズフィールドを含み、
   前記通信相手端末の数に応じて前記バッファサイズフィールドの数が変化することを特徴とする基地局。
4. ユーザ端末による直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信を管理する基地局に備えられるプロセッサであって、
   前記基地局が、前記Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄバッファ状態報告を前記ユーザ端末から受信するための処理を行い、
   前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告は、前記Ｄ２Ｄ通信における前記ユーザ端末の通信相手端末への未送信データの量と、当該通信相手端末の識別情報と、の組み合わせを含み、
   前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告のフォーマットは、セルラ通信用のバッファ状態報告のフォーマットとは異なり、かつ、前記通信相手端末への未送信データの量を示すバッファサイズフィールドを含み、
   前記通信相手端末の数に応じて前記バッファサイズフィールドの数が変化することを特徴とするプロセッサ。
5. 基地局の管理下で、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信を行うユーザ端末を有する移動通信システムにおける通信制御方法であって、
   前記ユーザ端末が、前記Ｄ２Ｄ通信における未送信データの量を示すＤ２Ｄバッファ状態報告を前記基地局に送信するステップを有し、
   前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告は、前記Ｄ２Ｄ通信における前記ユーザ端末の通信相手端末への未送信データの量と、当該通信相手端末の識別情報と、の組み合わせを含み、
   前記Ｄ２Ｄバッファ状態報告のフォーマットは、セルラ通信用のバッファ状態報告のフォーマットとは異なり、かつ、前記通信相手端末への未送信データの量を示すバッファサイズフィールドを含み、
   前記通信相手端末の数に応じて前記バッファサイズフィールドの数が変化することを特徴とする通信制御方法。

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