JP2017532805A - Ｄ２ｄ通信における端末の送信リソースブロックプールの決定方法及びそのための装置 - Google Patents

Ｄ２ｄ通信における端末の送信リソースブロックプールの決定方法及びそのための装置 Download PDF

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Abstract

【課題】Ｄ２Ｄ（Ｄｅｖｉｃｅ−ｔｏ−Ｄｅｖｉｃｅ）通信において端末が送信リソースプールを決定するための方法を提供する。【解決手段】送信リソースプールを決定するための方法は、リソースブロックプール内のリソースブロックをインデクシング（ｉｎｄｅｘｉｎｇ）するステップと、前記インデクシングされたリソースブロックを物理リソースブロックにマップするステップとを含み、前記インデクシングされたリソースブロックは、リソースブロックインデックスの増加する順に整列され、前記リソースブロックプールは、Ｄ２Ｄ信号を送信するために用いられ、前記リソースブロックプール設定に関する情報は上位層シグナリングによって示されてもよい。【選択図】図１１

Description

本発明は、無線通信システムに関し、Ｄ２Ｄ（Ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ Ｄｅｖｉｃｅ）通信における端末の送信リソースブロックプールの決定方法及びそのための装置に関する。
近年、スマートフォン及びタブレットＰＣが普及され、大容量マルチメディア通信が活性化されることにより、モバイルトラフィックが急増している。今後、モバイルトラフィックは毎年約２倍も増加すると予想される。このようなモバイルトラフィックの大部分が基地局を介して送信されていることから、通信サービス事業者達は深刻なネットワーク負荷の問題に直面している。そこで、通信事業者達は、増加するトラフィックを処理するためにネットワーク設備を増加し、モバイルＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のように多量のトラフィックを効率的に処理可能な次世代移動通信標準の商用化を急いできた。しかしながら、今後より一層急増するトラフィックの量を処理するためには、更なる解決策が必要な時点である。
上述した問題点を解決するために、Ｄ２Ｄ（Ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ Ｄｅｖｉｃｅ）通信が研究されている。Ｄ２Ｄ通信は、基地局のような基盤施設を利用しないで、隣接したノード間にトラフィックを直接伝達する分散型通信技術である。Ｄ２Ｄ通信環境で携帯端末などの各ノードは自ら物理的に隣接した他の端末を探し、通信セッションを設定した後、トラフィックを送信する。このように、Ｄ２Ｄ通信は、基地局に集中するトラフィックを分散させて、トラフィック過負荷の問題を解決できる点から、４Ｇ以降の次世代移動通信技術の要素技術として脚光を浴びている。このため、３ＧＰＰ（３ｒｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ ｐｒｏｊｅｃｔ）又はＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）などの標準化団体はＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）又はＷｉ−Ｆｉに基づいてＤ２Ｄ通信標準の制定を推進している。
Ｄ２Ｄ通信は、移動通信システムの性能を高めることに寄与する他、新しい通信サービスを創出するとも期待される。また、隣接性ベースのソーシャルネットワークサービスやネットワークゲームなどのサービスをサポートすることができる。Ｄ２Ｄリンクをリレーとして活用して陰影地域端末の接続性の問題を解決することもできる。このように、Ｄ２Ｄ技術は様々な分野で新しいサービスを提供すると予想される。
一方、赤外線通信、ＺｉｇＢｅｅ、ＲＦＩＤ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）とこれに基づくＮＦＣ（ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）などの機器間通信技術は、既に広く用いられている。しかしながら、これらの技術はごく制限的な距離（１ｍ内外）内で特殊な目的の通信だけをサポートするため、厳密には基地局のトラフィックを分散させるＤ２Ｄ通信技術として分類することは困難である。
一方、Ｄ２Ｄ通信でリンク信頼性（ｌｉｎｋ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ）を高めるために、周波数ホッピング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）を用いることができる。しかし、Ｄ２Ｄ通信における周波数ホッピングの実行方法については具体的に提案されたことがない。
本発明の技術的課題は、Ｄ２Ｄ通信における周波数ホッピングの実行においてリソースブロックを決定するための方法を提供することにある。
また、本発明の技術的課題は、不連続なＤ２Ｄリソースプール上で周波数ホッピングを行うための方法を提供することにある。
本発明で遂げようとする技術的課題は、上記の技術的課題に制限されず、言及していない他の技術的課題は、以下の記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって明らかになるであろう。
上記の技術的課題を達成するための一実施の形態であって、一実施例に係るＤ２Ｄ（Ｄｅｖｉｃｅ−ｔｏ−Ｄｅｖｉｃｅ）通信における端末の送信リソースブロックプール（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｂｌｏｃｋ ｐｏｏｌ）の決定方法は、リソースブロックプール内のリソースブロックをインデクシング（ｉｎｄｅｘｉｎｇ）するステップと、上記インデクシングされたリソースブロックを物理リソースブロックにマップするステップとを含み、上記インデクシングされたリソースブロックは、リソースブロックインデックスの増加する順に整列され、上記リソースブロックプールは、Ｄ２Ｄ信号を送信するために用いられ、上記リソースブロックプール設定に関する情報は、上位層シグナリングによって示されてもよい。
また、一実施例に係るＤ２Ｄ（Ｄｅｖｉｃｅ−ｔｏ−Ｄｅｖｉｃｅ）通信において送信リソースブロックプール（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｂｌｏｃｋ ｐｏｏｌ）を決定するように構成された端末は、無線周波数ユニットと、上記無線周波数ユニットを制御するように構成されたプロセッサとを備え、上記プロセッサはさらに、リソースブロックプール内のリソースブロックをインデクシング（ｉｎｄｅｘｉｎｇ）するように構成され、上記インデクシングされたリソースブロックは、リソースブロックインデックスの増加する順に整列され、上記リソースブロックプールは、Ｄ２Ｄ信号を送信するために用いられ、上記リソースブロックプール設定に関する情報は、上位層シグナリングによって示されてもよい。
本発明の実施例によれば、従来のＬＴＥタイプ１／２ＰＵＳＣＨホッピングを用いてＤ２Ｄ周波数ホッピングを行うことができる。
本発明の実施例によれば、個別の周波数リソース間で周波数ホッピングを行って、改善された周波数ダイバーシチ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を得ることができる。
本発明から得られる効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及していない他の効果は、以下の記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
本発明に関する理解を助けるために詳細な説明の一部として含まれる添付の図面は、本発明に関する実施例を提供し、詳細な説明と共に本発明の技術的思想を説明する。
無線通信システムにおける基地局及び端末の構成を示すブロック図である。 下りリンク無線フレームの構造を示す図である。 下りリンクスロットにおけるリソースグリッド（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｇｒｉｄ）を示す図である。 下りリンクサブフレームの構造を示す図である。 上りリンクサブフレームの構造を示す図である。 一般の多重アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムの構成図である。 ４個のアンテナを用いた下りリンク送信をサポートするＬＴＥシステムにおける一般ＣＰに対する下りリンク参照信号の構造を示す図である。 ４個のアンテナを用いた下りリンク送信をサポートするＬＴＥシステムにおける拡張ＣＰに対する下りリンク参照信号の構造を示す図である。 周期的ＣＳＩ−ＲＳ送信方式の一例示である。 非周期的ＣＳＩ−ＲＳ送信方式の一例示である。 簡略化したＤ２Ｄ通信ネットワークを示す図である。 一例示に係るリソースユニットの構成を示す図である。 一例示に係る周期的なＳＡリソースプールを示す図である。 タイプ１ＰＵＳＣＨホッピングの一例示である。 タイプ２ＰＵＳＣＨホッピングの一例示である。 一例示に係るＤ２Ｄリソースプールを示す図である。
以下の実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定の形態で結合したものである。各構成要素又は特徴は、別の明示的言及がない限り、選択的なものとして考慮することができる。各構成要素又は特徴は、他の構成要素又は特徴と組み合わせない形態で実施してもよく、一部の構成要素及び／又は特徴を組み合わせて本発明の実施例を構成してもよい。本発明の実施例で説明する動作の順序は変更してもよい。ある実施例の一部の構成又は特徴は、他の実施例に含めてもよく、他の実施例の対応する構成又は特徴に置き換えてもよい。
本明細書で、基地局は端末と通信を直接行うネットワーク終端ノード（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｎｏｄｅ）としての意味を有する。本明細書において基地局で行われるとした特定動作は、場合によっては、基地局の上位ノード（ｕｐｐｅｒ ｎｏｄｅ）で行われてもよい。すなわち、基地局を含む複数のネットワークノード（ｎｅｔｗｏｒｋ ｎｏｄｅｓ）で構成されるネットワークにおいて端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局又はその他のネットワークノードで行うことができることは自明である。
本明細書で「基地局（ＢＳ： Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）」は、固定局（ｆｉｘｅｄ ｓｔａｔｉｏｎ）、Ｎｏｄｅ Ｂ、ｅＮｏｄｅ Ｂ（ｅＮＢ）、アクセスポイント（ＡＰ：Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）などの用語に代えてもよい。中継機は、中継ノード（Ｒｅｌａｙ Ｎｏｄｅ:ＲＮ）、中継局（Ｒｅｌａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ：ＲＳ）などの用語に代えてもよい。また、「端末（Ｔｅｒｍｉｎａｌ）」は、ＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、ＭＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＭＳＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＳＳ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）などの用語に代えてもよい。
以下の説明で使われる特定の用語は、本発明の理解を助けるために提供されたものであり、このような特定の用語は、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で他の形態のものを使用してもよい。
場合によっては、本発明の概念が曖昧になることを避けるために、公知の構造及び装置を省略したり、各構造及び装置の核心機能を中心にしたブロック図の形式で示すことができる。
本発明の実施例は、無線接続システムであるＩＥＥＥ ８０２システム、３ＧＰＰシステム、３ＧＰＰ ＬＴＥ及びＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）システム、及び３ＧＰＰ２システムの少なくとも一つに開示された標準文書によって裏付けることができる。すなわち、本発明の実施例において、本発明の技術的思想を明確にするために説明を省略した段階又は部分は、上記の文書によって裏付けることができる。また、本文書で開示している用語はいずれも上記の標準文書によって説明することができる。
また、本発明の実施例は、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）などの様々な無線接続システムに用いることができる。ＣＤＭＡは、ＵＴＲＡ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ）又はＣＤＭＡ２０００のような無線技術（ｒａｄｉｏ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）によって実現することができる。ＴＤＭＡは、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）／ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）／ＥＤＧＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ Ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のような無線技術によって実現することができる。ＯＦＤＭＡは、ＩＥＥＥ ８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ）、ＩＥＥＥ ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ ８０２．２０、Ｅ−Ｕｔｒａ（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡ）などの無線技術によって実現することができる。ＵＴＲＡは、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）の一部である。３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）は、Ｅ−ＵＴＲＡを用いるＥ−ＵＭＴＳ（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＭＴＳ）の一部であり、下りリンクでＯＦＤＭＡを採用し、上りリンクでＳＣ−ＦＤＭＡを採用する。ＬＴＥ−Ａ（Ａｄｖａｎｃｅｄ）は、３ＧＰＰ ＬＴＥの進化である。ＷｉＭＡＸは、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ規格（ＷｉｒｅｌｅｓｓＭＡＮ−ＯＦＤＭＡ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）及び発展したＩＥＥＥ ８０２．１６ｍ規格（ＷｉｒｅｌｅｓｓＭＡＮ−ＯＦＤＭＡ Ａｄｖａｎｃｅｄ ｓｙｓｔｅｍ）によって説明することができる。明確性のために以下では３ＧＰＰ ＬＴＥ及び３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａシステムを中心に説明するが、本発明の技術的思想がこれに制限されるものではない。
また、以下の説明で使われる特定の用語は、本発明の理解を助けるために提供されたものであり、このような特定の用語は、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で他の形態のものを使用してもよい。
図１は、無線通信システム１００における基地局１０５及び端末１１０の構成を示すブロック図である。
無線通信システム１００を簡略化して示すために、１つの基地局１０５及び１つの端末１１０（Ｄ２Ｄ端末を含む。）を示しているが、無線通信システム１００は、１つ以上の基地局及び／又は一つ以上の端末を含むことができる。
図１を参照すると、基地局１０５は、送信（Ｔｘ）データプロセッサ１１５、シンボル変調器１２０、送信器１２５、送受信アンテナ１３０、プロセッサ１８０、メモリ１８５、受信器１９０、シンボル復調器１９５、受信データプロセッサ１９７を含むことができる。そして、端末１１０は、送信（Ｔｘ）データプロセッサ１６５、シンボル変調器１７０、送信器１７５、送受信アンテナ１３５、プロセッサ１５５、メモリ１６０、受信器１４０、シンボル復調器１４５、受信データプロセッサ１５０を含むことができる。同図では、基地局１０５及び端末１１０にそれぞれ一つの送受信アンテナ１３０，１３５が含まれているが、基地局１０５及び端末１１０は複数個の送受信アンテナを具備している。したがって、本発明に係る基地局１０５及び端末１１０は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）システムをサポートする。また、本発明に係る基地局１０５は、ＳＵ−ＭＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｕｓｅｒ−ＭＩＭＯ）方式も、ＭＵ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ−ＭＩＭＯ）方式もサポートすることができる。
下りリンク上で、送信データプロセッサ１１５はトラフィックデータを受信し、受信したトラフィックデータをフォーマットして符号化（ｃｏｄｉｎｇ）し、符号化されたトラフィックデータをインタリーブして変調し（又は、シンボルマップし）、変調シンボル（“データシンボル”）を提供する。シンボル変調器１２０は、これらのデータシンボル及びパイロットシンボルを受信及び処理して、シンボルのストリームを提供する。
シンボル変調器１２０は、データ及びパイロットシンボルを多重化し、それを送信器１２５に送信する。このとき、それぞれの送信シンボルは、データシンボル、パイロットシンボル、又はゼロの信号値であってもよい。それぞれのシンボル周期で、パイロットシンボルが連続して送信されてもよい。パイロットシンボルは、周波数分割多重化（ＦＤＭ）、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、時分割多重化（ＴＤＭ）、又は符号分割多重化（ＣＤＭ、コード分割多重化）シンボルであってもよい。
送信器１２５は、シンボルのストリームを受信してそれを一つ以上のアナログ信号に変換し、また、このアナログ信号をさらに調整して（例えば、増幅、フィルタリング、及び周波数アップコンバート（ｕｐｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ）し、無線チャネルで送信するに適合した下りリンク信号を発生させる。すると、送信アンテナ１３０は、発生した下りリンク信号を端末に送信する。
端末１１０の構成において、受信アンテナ１３５は、基地局からの下りリンク信号を受信し、受信された信号を受信器１４０に提供する。受信器１４０は、受信された信号を調整し（例えば、フィルタリング、増幅、及び周波数ダウンコンバート（ｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ））、調整された信号をデジタル化してサンプルを取得する。シンボル復調器１４５は、受信されたパイロットシンボルを復調し、これをチャネル推定のためにプロセッサ１５５に提供する。
また、シンボル復調器１４５は、プロセッサ１５５から下りリンクに対する周波数応答推定値を受信し、受信されたデータシンボルに対してデータ復調を行って、（送信されたデータシンボルの推定値である）データシンボル推定値を取得し、データシンボル推定値を受信（Ｒｘ）データプロセッサ１５０に提供する。受信データプロセッサ１５０は、データシンボル推定値を復調（すなわち、シンボルデマップ（ｄｅｍａｐｐｉｎｇ））し、デインタリーブし、デコードして、送信されたトラフィックデータを復旧する。
シンボル復調器１４５及び受信データプロセッサ１５０による処理はそれぞれ、基地局１０５におけるシンボル変調器１２０及び送信データプロセッサ１１５による処理に対して相補的である。
端末１１０は上りリンク上で、送信データプロセッサ１６５がトラフィックデータを処理してデータシンボルを提供する。シンボル変調器１７０は、データシンボルを受信して多重化し、変調を行って、シンボルのストリームを送信器１７５に提供することができる。送信器１７５は、シンボルのストリームを受信及び処理して、上りリンク信号を発生させる。そして、送信アンテナ１３５は、発生した上りリンク信号を基地局１０５に送信する。
基地局１０５で、端末１１０から上りリンク信号が受信アンテナ１３０を介して受信され、受信器１９０は、受信した上りリンク信号を処理してサンプルを取得する。続いて、シンボル復調器１９５はこのサンプルを処理して、上りリンクに対して受信されたパイロットシンボル及びデータシンボル推定値を提供する。受信データプロセッサ１９７は、データシンボル推定値を処理して、端末１１０から送信されたトラフィックデータを復旧する。
端末１１０及び基地局１０５のそれぞれのプロセッサ１５５，１８０はそれぞれ、端末１１０及び基地局１０５における動作を指示（例えば、制御、調整、管理など）する。それぞれのプロセッサ１５５，１８０は、プログラムコード及びデータを保存するメモリユニット１６０，１８５などに接続することができる。メモリ１６０，１８５はプロセッサ１８０に接続して、オペレーティングシステム、アプリケーション、及び一般ファイル（ｇｅｎｅｒａｌ ｆｉｌｅｓ）を保存する。
プロセッサ１５５，１８０は、コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、マイクロコントローラ（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコンピュータ（ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ）などと呼ぶこともできる。一方、プロセッサ１５５，１８０は、ハードウェア（ｈａｒｄｗａｒｅ）又はファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）、ソフトウェア、又はこれらの結合によって実装することができる。ハードウェアを用いて本発明の実施例を実装する場合には、本発明を実行するように構成されたＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＤＳＰＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＬＤ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）などをプロセッサ１５５，１８０に具備することができる。
一方、ファームウェア又はソフトウェアを用いて本発明の実施例を実装する場合には、本発明の機能又は動作を実行するモジュール、手続又は関数などを含むようにファームウェア又はソフトウェアを構成することができ、本発明を実行できるように構成されたファームウェア又はソフトウェアは、プロセッサ１５５，１８０内に設けられてもよく、メモリ１６０，１８５に保存されてプロセッサ１５５，１８０によって駆動されてもよい。
端末及び基地局と無線通信システム（ネットワーク）との間の無線インターフェースプロトコルのレイヤは、通信システムで周知であるＯＳＩ（ｏｐｅｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）モデルにおける下位の３層に基づいて、第１レイヤ（Ｌ１）、第２レイヤ（Ｌ２）、及び第３レイヤ（Ｌ３）に分類することができる。物理レイヤは、第１レイヤに属し、物理チャネルで情報伝送サービスを提供する。ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤは、第３レイヤに属し、ＵＥとネットワーク間の制御無線リソースを提供する。端末及び基地局は無線通信ネットワークとＲＲＣレイヤを介してＲＲＣメッセージを交換することができる。
本明細書で端末のプロセッサ１５５と基地局のプロセッサ１８０はそれぞれ、端末１１０及び基地局１０５が信号を受送信する機能及び保存する機能を除いて、信号及びデータを処理する動作を行うが、説明の便宜のために、以下では特別にプロセッサ１５５，１８０に言及しないものとする。プロセッサ１５５，１８０に特別に言及しなくても、プロセッサ１５５，１８０は、信号を受送信する機能及び保存する機能ではなく、データ処理などの一連の動作を行うといえる。
ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａリソース構造／チャネル
図２を参照して下りリンク無線フレームの構造について説明する。
セルラーＯＦＤＭ無線パケット通信システムにおいて、上りリンク／下りリンクデータパケット送信は、サブフレーム（ｓｕｂｆｒａｍｅ）単位で行われ、１サブフレームは、複数のＯＦＤＭシンボルを含む一定時間区間と定義される。３ＧＰＰ ＬＴＥ標準ではＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）に適用可能なタイプ１無線フレーム（ｒａｄｉｏ ｆｒａｍｅ）構造、及びＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）に適用可能なタイプ２無線フレーム構造をサポートする。特に、図２の（ａ）は、３ＧＰＰ ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａシステムで用いられるＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）用フレーム構造を示し、図２の（ｂ）は、３ＧＰＰ ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａシステムで用いられるＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）用フレーム構造を示している。
図２の（ａ）は、タイプ１無線フレームの構造を示す図である。無線フレーム（ｒａｄｉｏ ｆｒａｍｅ）は、１０ｍｓ（３２７２００×Ｔｓ）の長さを有し、１０個の均等なサイズのサブフレーム（ｓｕｂｆｒａｍｅ）で構成されている。各サブフレームは１ｍｓの長さを有し、２個のスロット（ｓｌｏｔ）で構成されている。各スロットは０．５ｍｓ（１５３６０×Ｔｓ）の長さを有する。ここで、Ｔｓは、サンプリング時間を表し、Ｔｓ＝１／（１５ｋＨｚ×２０４８）＝３．２５５２×１０−８（約３３ｎｓ）と表示される。スロットは、時間領域で複数のＯＦＤＭシンボルを含み、周波数領域で複数のリソースブロック（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ；ＲＢ）を含む。ＬＴＥシステムで１リソースブロックは１２個の副搬送波×７（６）個のＯＦＤＭシンボルを含む。１無線フレーム内で２０個のスロットは０から１９まで順次にナンバリングされ得る。各スロットは０．５ｍｓの長さを有する。１サブフレームを送信するための時間は送信時間間隔（ＴＴＩ：ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ）と定義される。時間リソースは無線フレーム番号（或いは、無線フレームインデックスともいう。）とサブフレーム番号（或いは、サブフレーム番号ともいう。）、スロット番号（或いは、スロットインデックスともいう。）などによって区別され得る。
図２の（ｂ）は、タイプ２無線フレームの構造を示す図である。タイプ２無線フレームは、２個のハーフフレーム（ｈａｌｆ ｆｒａｍｅ）で構成され、各ハーフフレームは、５個のサブフレーム、ＤｗＰＴＳ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐｉｌｏｔ Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）、保護区間（ＧＰ：Ｇｕａｒｄ Ｐｅｒｉｏｄ）、及びＵｐＰＴＳ（Ｕｐｌｉｎｋ Ｐｉｌｏｔ Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）で構成され、ここで、１サブフレームは２スロットで構成される。ＤｗＰＴＳは、端末での初期セル探索、同期化又はチャネル推定に用いられる。ＵｐＰＴＳは、基地局でのチャネル推定と端末の上り送信同期を合わせるために用いられる。保護区間は、上りリンクと下りリンクとの間に下りリンク信号の多重経路遅延によって上りリンクで発生する干渉を除去するための区間である。一方、無線フレームのタイプにかかわらず、１個のサブフレームは２個のスロットで構成される。
無線フレームは、デュプレックス（ｄｕｐｌｅｘ）モードによって別々に設定（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ）され得る。例えば、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）モードで、下りリンク送信及び上りリンク送信は周波数によって区別されるため、無線フレームは特定周波数帯域に対して下りリンクサブフレーム又は上りリンクサブフレームのいずれか一つだけを含む。ＴＤＤモードで下りリンク送信及び上りリンク送信は時間によって区別されるため、特定周波数帯域に対して無線フレームは下りリンクサブフレーム及び上りリンクサブフレームを含む。
表１に、ＴＤＤモードで、無線フレーム内サブフレームのＤＬ−ＵＬ設定（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を例示する。
表１で、Ｄは下りリンクサブフレームを、Ｕは上りリンクサブフレームを、Ｓは特異（ｓｐｅｃｉａｌ）サブフレームを表す。特異サブフレームは、ＤｗＰＴＳ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐｉｌｏｔ ＴｉｍｅＳｌｏｔ）、ＧＰ（Ｇｕａｒｄ Ｐｅｒｉｏｄ）、ＵｐＰＴＳ（Ｕｐｌｉｎｋ Ｐｉｌｏｔ ＴｉｍｅＳｌｏｔ）の３つのフィールドを含む。ＤｗＰＴＳは、下りリンク送信用に留保される時間区間であり、ＵｐＰＴＳは、上りリンク送信用に留保される時間区間である。表２には、特異フレームの設定（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を例示する。
上述した無線フレームの構造は例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数、サブフレームに含まれるスロットの数、又はスロットに含まれるシンボルの数は様々に変更してもよい。
図３は、下りリンクスロットにおけるリソースグリッド（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｇｒｉｄ）を示す図である。同図では、１個の下りリンクスロットが時間ドメインで７個のＯＦＤＭシンボルを含み、１個のリソースブロック（ＲＢ）が周波数領域で１２個の副搬送波を含む例を示しているが、本発明がこれに制限されるものではない。例えば、一般ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）の場合には、１スロットが７個のＯＦＤＭシンボルを含むが、拡張ＣＰ（ｅｘｔｅｎｄｅｄ−ＣＰ）の場合には、１スロットが６個のＯＦＤＭシンボルを含むことができる。リソースグリッド上の各要素をリソース要素（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）と称する。１リソースブロックは１２×７個のリソース要素を含む。下りリンクスロットに含まれるリソースブロックのＮＤＬの個数は下りリンク送信帯域幅にしたがう。上りリンクスロットの構造は下りリンクスロットの構造と同一であってもよい。
図４は、下りリンクサブフレームの構造を示す図である。１サブフレーム内で一番目のスロットの先頭部における最大３個のＯＦＤＭシンボルは、制御チャネルが割り当てられる制御領域に該当する。残りのＯＦＤＭシンボルは、物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）が割り当てられるデータ領域に該当する。３ＧＰＰ ＬＴＥシステムで用いられる下りリンク制御チャネルには、例えば、物理制御フォーマット指示子チャネル（ＰＣＦＩＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｏｒｍａｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ＣＨａｎｎｅｌ）、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）、物理ＨＡＲＱ指示子チャネル（ＰＨＩＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｈｙｂｒｉｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｒｅｐｅａｔ ｒｅｑｕｅｓｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ＣＨａｎｎｅｌ）などがある。ＰＣＦＩＣＨは、サブフレームの最初のＯＦＤＭシンボルで送信され、サブフレーム内の制御チャネルの送信に用いられるＯＦＤＭシンボルの個数に関する情報を含む。ＰＨＩＣＨは、上りリンク送信の応答としてＨＡＲＱ ＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）／ＮＡＣＫ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ ＡＣＫ）信号を含む。ＰＤＣＣＨで送信される制御情報を下りリンク制御情報（ＤＣＩ：Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と呼ぶ。ＤＣＩは、上りリンク又は下りリンクスケジューリング情報を含んだり、又は任意の端末グループに対する上りリンク送信電力制御命令を含む。ＰＤＣＣＨは、下りリンク共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）のリソース割り当て及び送信フォーマット、上りリンク共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ）のリソース割り当て情報、ページングチャネル（ＰＣＨ）のページング情報、ＤＬ−ＳＣＨ上のシステム情報、ＰＤ−ＳＣＨ上で送信されるランダムアクセス応答（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）のような上位層制御メッセージのリソース割り当て、任意の端末グループ内の個別端末に対する送信電力制御命令のセット、送信電力制御情報、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）の活性化などを含むことができる。複数のＰＤＣＣＨは制御領域内で送信されてもよく、端末は複数のＰＤＣＣＨを監視することができる。ＰＤＣＣＨは、一つ以上の連続した制御チャネル要素（ＣＣＥ：Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）の組合せ（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）で送信される。ＣＣＥは、無線チャネルの状態に基づく符号化率（ｃｏｄｉｎｇ ｒａｔｅ）でＰＤＣＣＨを提供するために用いる論理割り当て単位である。ＣＣＥは、複数個のリソース要素グループに対応する。ＰＤＣＣＨフォーマット及び利用可能なビット数は、ＣＣＥの個数とＣＣＥによって提供される符号化率との相関関係によって決定される。基地局は、端末に送信されるＤＣＩによってＰＤＣＣＨフォーマットを決定し、制御情報に巡回冗長検査（ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）を付加する。ＣＲＣは、ＰＤＣＣＨの所有者又は用途によって、無線ネットワーク臨時識別子（ＲＮＴＩ：Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）という識別子でマスクされる。ＰＤＣＣＨが特定の端末に対するものであれば、端末のｃｅｌｌ−ＲＮＴＩ（Ｃ−ＲＮＴＩ）識別子をＣＲＣにマスクすることができる。又は、ＰＤＣＣＨがページングメッセージに対するものであれば、ページング指示子識別子、例えば、Ｐ−ＲＮＴＩ（Ｐａｇｉｎｇ−ＲＮＴＩ）をＣＲＣにマスクしてもよい。ＰＤＣＣＨがシステム情報（より具体的に、システム情報ブロック（ＳＩＢ：Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂｌｏｃｋ））に対するものであれば、システム情報識別子及びシステム情報ＲＮＴＩ（ＳＩ−ＲＮＴＩ）をＣＲＣにマスクしてもよい。端末のランダムアクセスプリアンブル（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｐｒｅａｍｂｌｅ）の送信に対する応答であるランダムアクセス応答（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を示すために、ランダムアクセスＲＮＴＩ（ＲＡ−ＲＮＴＩ）をＣＲＣにマスクしてもよい。
図５は、上りリンクサブフレームの構造を示す図である。上りリンクサブフレームは、周波数領域で制御領域とデータ領域とに区別することができる。制御領域には、上りリンク制御情報を含む物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）が割り当てられる。データ領域には、ユーザデータを含む物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）が割り当てられる。単一搬送波の特性を維持するために、一つの端末はＰＵＣＣＨとＰＵＳＣＨを同時に送信しない。一つの端末に対するＰＵＣＣＨはサブフレームでリソースブロック対（ＲＢ ｐａｉｒ）に割り当てられる。リソースブロック対に属するリソースブロックは２スロットに対して別個の副搬送波を占める。これを、ＰＵＣＣＨに割り当てられるリソースブロック対がスロット境界で周波数ホップ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｈｏｐｐｅｄ、周波数ホッピング）するという。
多重アンテナシステム
多重アンテナ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ:ＭＩＭＯ）技術は、メッセージを受信するために単一アンテナ経路に依存しなく、複数のアンテナから受信された断片的なデータを一つにまとめて完成する技術を応用したものである。多重アンテナ技術は、特定範囲でデータ送信速度を向上させたり、特定データ送信速度に対してシステム範囲を増加させることができることから、移動通信端末と中継機などに広範囲に用い得る次世代移動通信技術であり、データ通信拡大などによって限界状況となった移動通信の送信量限界を克服できる次世代技術として関心を集めている。
図６の（ａ）は、一般の多重アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムの構成図である。図６の（ａ）に示すように、送信アンテナの数をＮＴ個に、受信アンテナの数をＮＲ個に同時に増やすと、送信機又は受信機のいずれか一方でのみ複数のアンテナを使用する場合とは違い、アンテナ数に比例して理論的にチャネル伝送容量が増加する。したがって、伝送率（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ）を向上させ、周波数効率を画期的に向上させることが可能である。チャネル伝送容量の増加による伝送率は、理論的に一つのアンテナを用いる場合の最大伝送率（Ｒ０）に下記の式１の増加率（Ｒｉ）を掛けた分だけ増加し得る。
［式１］
例えば、４個の送信アンテナと４個の受信アンテナを用いるＭＩＭＯ通信システムでは、単一アンテナシステムに対して理論上４倍の伝送率を得ることができる。このような多重アンテナシステムの理論的容量増加が９０年代半ばに証明されて以来、実質的なデータ伝送率の向上を導くために様々な技術が現在まで活発に研究されており、それらのいくつかの技術は既に第３世代移動通信及び次世代無線ＬＡＮなどの様々な無線通信の標準に反映されている。
現在までの多重アンテナ関連研究動向を見ると、様々なチャネル環境及び多重接続環境での多重アンテナ通信容量計算などに関連した情報理論的側面の研究、多重アンテナシステムの無線チャネル測定及びモデル導出の研究、そして送信信頼度向上及び伝送率向上のための時空間信号処理技術の研究など、様々な観点で活発な研究が進行されている。
多重アンテナシステムにおける通信方法をより具体的な方法で説明するためにそれを数学的にモデリングすると、次のように示すことができる。図６（ａ）に示すように、ＮＴ個の送信アンテナとＮＲ個の受信アンテナが存在することを仮定する。まず、送信信号について説明すると、ＮＴ個の送信アンテナがある場合、最大限に送信可能な情報はＮＴ個であるから、送信情報を下記の式２のようなベクトルで表すことができる。
［式２］
［式３］
［式４］
［式５］
［式６］
一方、多重アンテナ通信システムにおけるチャネルをモデリングする場合、チャネルを送受信アンテナインデックスによって区別することができ、送信アンテナｊから受信アンテナｉを経るチャネルをｈｉｊと表示するものとする。ここで、ｈｉｊのインデックスの順序は、受信アンテナインデックスが先で、送信アンテナのインデックスが後であることに留意されたい。
このようなチャネルは、いくつかを一つにまとめてベクトル及び行列形態で表示してもよい。ベクトル表示の例を挙げて説明すると、次のとおりである。図６の（ｂ）は、ＮＴ個の送信アンテナから受信アンテナｉへのチャネルを示す図である。
図６の（ｂ）に示すように、総ＮＴ個の送信アンテナから受信アンテナｉに到着するチャネルは次のように表現することができる。
［式７］
また、上記の式７のような行列表現によってＮＴ個の送信アンテナからＮＲ個の受信アンテナを経るチャネルを全て表すと、下記の式８のとおりである。
［式８］
［式９］
上記の式を用いて求めた受信信号は、下記の式１０のとおりである。
［式１０］
一方、チャネル状況を表すチャネル行列Ｈの行及び列の数は、送信アンテナ及び受信アンテナの個数によって決定される。チャネル行列Ｈにおいて行の数は、受信アンテナの個数（ＮＲ）と同一であり、列の数は、送信アンテナの個数（ＮＴ）と同一である。すなわち、チャネル行列Ｈは、ＮＲ×ＮＴ行列と表示され得る。一般に、行列のランクは、互いに独立した行の数と列の数のうち、相対的に小さい数によって定義される。したがって、行列のランクは行列の行の数又は列の数よりも大きい値を有することができない。チャネル行列Ｈのランクは、次の式１１によって表現することができる。
［式１１］
多重アンテナシステムの運営（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）のために用いられる多重アンテナ送受信技法（ｓｃｈｅｍｅ）は、ＦＳＴＤ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）、ＳＦＢＣ（Ｓｐａｃｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｅ）、ＳＴＢＣ（Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｅ）、ＣＤＤ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｄｅｌａｙ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）、ＴＳＴＤ（ｔｉｍｅ ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）などを挙げることができる。ランク２以上では空間多重化（Ｓｐａｔｉａｌ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；ＳＭ）、ＧＣＤＤ（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｃｙｃｌｉｃ Ｄｅｌａｙ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）、Ｓ−ＶＡＰ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｖｉｒｔｕａｌ Ａｎｔｅｎｎａ Ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ）などを用いることができる。
ＦＳＴＤは、各多重アンテナで送信される信号ごとに別個の周波数の副搬送波を割り当てることによってダイバーシチ利得を得る方式である。ＳＦＢＣは、空間領域と周波数領域における選択性を効率的に適用して、該当の次元でのダイバーシチ利得と多重ユーザスケジューリング利得も確保できる技法である。ＳＴＢＣは、空間領域と時間領域で選択性を適用する技法である。ＣＤＤは、各送信アンテナ間の経路遅延を用いてダイバーシチ利得を得る技法である。ＴＳＴＤは、多重アンテナで送信される信号を時間によって区分する技法である。空間多重化はアンテナ別に異なるデータを送信して伝送率を高める技法である。ＧＣＤＤは、時間領域と周波数領域における選択性を適用する技法である。Ｓ−ＶＡＰは、単一プリコーディング行列を用いる技法であり、空間ダイバーシチ又は空間多重化において多重コードワードをアンテナ間に混ぜるＭＣＷ（Ｍｕｌｔｉ Ｃｏｄｅｗｏｒｄ）Ｓ−ＶＡＰと、単一コードワードを用いるＳＣＷ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｏｄｅｗｏｒｄ）Ｓ−ＶＡＰがある。
参照信号受信電力（ＲＳＲＰ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ）
ＲＳＲＰは、測定される周波数帯域幅内のセル特定参照信号（ＣＲＳ：Ｃｅｌｌ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＲＳ）を搬送する（ｃａｒｒｙ）リソース要素の電力の線形平均と定義される。端末は、特定リソース要素上にマップされて送信されるセル特定参照信号（ＣＲＳ）を検出してＲＳＲＰを決定することができる。ＲＳＲＰの計算には基本的に、アンテナポート０に対するセル特定参照信号（Ｒ０）を用いることができ、端末がアンテナポート１に対するセル特定参照信号（Ｒ１）を正確に検出できる場合には、Ｒ０に加えて、Ｒ１を用いてＲＳＲＰを決定してもよい。セル特定参照信号に関する具体的な内容は、標準文書（例えば、３ＧＰＰ ＴＳ ３６．２１１）を参照することができる。
ＬＴＥ搬送波受信信号強度指示子（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）
ＲＳＳＩは、端末によって観測された測定帯域内の共同チャネルサービング（ｓｅｒｖｉｎｇ）及び非サービングセル、隣接チャネルの干渉及び熱雑音などを含む全ソースからの受信広帯域電力の総和と定義することができる。ＲＳＳＩは、後述する参照信号受信品質（ＲＳＲＱ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｑｕａｌｉｔｙ）に対する入力として用いることができる。
参照信号受信品質（ＲＳＲＱ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｑｕａｌｉｔｙ）
ＲＳＲＱは、セル特定信号品質特性を提供するためのものであり、ＲＳＲＰに類似しているが、ＲＳＲＱは、各セルの信号品質にしたがって別個のＬＴＥ候補セルの順位を付けるために主に用いることができる。例えば、ＲＳＲＰ測定が安定した移動性決定を行うのに十分でない情報を提供する場合に、ＲＳＲＱ測定値をハンドオーバー（ｈａｎｄｏｖｅｒ）及びセル再選択決定のための入力として用いることができる。ＲＳＲＱは、測定される周波数帯域幅内のリソースブロックの個数（Ｎ）をＲＳＲＰに乗じた値を‘ＬＴＥ搬送波ＲＳＳＩ（ＬＴＥ ｃａｒｒｉｅｒ ＲＳＳＩ）’で割った値と定義される（すなわち、ＲＳＲＱ＝Ｎ×ＲＳＲ／（Ｅ−ＵＴＲＡ ｃａｒｒｉｅｒ ＲＳＳＩ））。分子（Ｎ×ＲＳＲＰ）と分母（Ｅ−ＵＴＲＡ ｃａｒｒｉｅｒ ＲＳＳＩ）は同じリソースブロックセットに対して測定される。ＲＳＲＰが所望の信号強度の表示子であるのに比べて、ＲＳＲＱは、ＲＳＳＩに含まれた干渉レベルを考慮することによって信号強度と干渉とが組み合わされた効果を効率的な方法で報告できるようにすることができる。
参照信号（ＲＳ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）
移動通信システムにおいてパケットは無線チャネルで送信されるため、信号の歪みが発生することがある。また、受信側で歪んだ信号を補正するためには受信側のチャネル情報を知っていなければならない。したがって、チャネル情報を知るために、送信側は、送信側及び受信側の両方とも知っている信号を送信し、受信側は、受信した信号の歪んだ程度によってチャネルの情報を把握する方法が主に用いられる。この場合、送信側、受信側の両方で知っている信号をパイロット信号（ｐｉｌｏｔ ｓｉｇｎａｌ）又は参照信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ；ＲＳ）という。また、多重アンテナ（ＭＩＭＯ）技術が適用された無線通信において、各送信アンテナ別に参照信号が存在する。
移動通信システムにおいて、参照信号は、チャネル情報の取得のための参照信号と、データ復調のための参照信号とに分類できる。チャネル情報の取得のための参照信号は、端末が下りリンクのチャネル情報を取得することに目的があるため、広帯域で送信され、特定サブフレームで下りリンクデータを受信しない端末も、当該参照信号を受信して測定可能でなければならない。また、チャネル情報の取得のための参照信号は、ハンドオーバー（ｈａｎｄｏｖｅｒ）のためのチャネル状態測定のためにも用いることができる。データ復調のための参照信号は、基地局が下りリンクデータを送る時に下りリンクリソースで共に送る参照信号であり、端末は参照信号を受信して、チャネル推定及びデータ復調を行うことができる。復調のための参照信号は、データが送信される領域で送信される。
ＬＴＥシステムではユニキャスト（ｕｎｉｃａｓｔ）サービスのために２種類の下りリンク参照信号が定義される。チャネル状態に関する情報の取得及びハンドオーバーなどの測定のための共通参照信号（Ｃｏｍｍｏｎ ＲＳ；ＣＲＳ）と、データ復調のために用いられる端末特定参照信号がある。ＬＴＥシステムで、端末特定参照信号はデータ復調用にのみ用いられ、ＣＲＳはチャネル情報の取得のためにもデータ復調のためにも用いられ得る。ＣＲＳはセル特定信号であり、広帯域ではサブフレームごとに送信され得る。
ＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）において、最大８個の送信アンテナをサポート可能な参照信号が要求される。ＬＴＥシステムとの後方互換性（ｂａｃｋｗａｒｄ−ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を維持しながら８個の送信アンテナをサポートするために、ＬＴＥで定義されたＣＲＳが全帯域でサブフレームごとに送信される時間−周波数領域において８個の送信アンテナに対する参照信号がさらに定義される必要がある。しかし、ＬＴＥ−Ａシステムにおいて従来のＬＴＥのＣＲＳのような方式で最大８個のアンテナに対する参照信号を追加すると、参照信号によるオーバーヘッド（ｏｖｅｒｈｅａｄ）が過度に増加する。したがって、ＬＴＥ−Ａでは、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）、ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）などの選択のためのチャネル測定目的の参照信号として、チャネル状態情報参照信号（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−ＲＳ；ＣＳＩ−ＲＳ）とデータ復調のための復号参照信号（ＤＭ−ＲＳ）が導入された。既存のＣＲＳがチャネル測定、ハンドオーバーなどの測定と同時にデータ復調に用いられるのに対し、ＣＳＩ−ＲＳは、チャネル状態に関する情報を得る目的でのみ送信される。したがって、ＣＳＩ−ＲＳはサブフレームごとに送信されなくてもよい。ＣＳＩ−ＲＳによるオーバーヘッドを減少させるために、ＣＳＩ−ＲＳは時間領域上で間欠的に送信され、データ復調のためには該当の端末に対するＤＭ−ＲＳが送信される。したがって、特定端末のＤＭ−ＲＳは、当該端末がスケジュールされた領域、すなわち、特定端末がデータを受信する時間−周波数領域でのみ送信される。
図７及び図８は、４個のアンテナを用いた下りリンク送信をサポートするＬＴＥシステムにおける参照信号の構造を示す図である。特に、図７は、一般（ｎｏｒｍａｌ）サイクリックプレフィックス（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ：ＣＰ）である場合を示し、図８は、拡張（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）ＣＰである場合を示す。
図７及び図８を参照すると、格子に記載された０乃至３は、アンテナポート０乃至３のそれぞれに対応して、チャネル測定とデータ復調のために送信されるセル特定参照信号であるＣＲＳ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）を意味し、このセル特定参照信号であるＣＲＳは、データ情報領域だけでなく制御情報領域全般にわたって端末に送信され得る。
また、格子に記載された‘Ｄ’は、端末特定ＲＳである下りリンクＤＭ−ＲＳ（Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ−ＲＳ）を意味し、ＤＭ−ＲＳは、データ領域、すなわち、ＰＤＳＣＨを介して単一アンテナポート送信をサポートする。端末は、上記端末特定ＲＳであるＤＭ−ＲＳが存在するか否かのシグナリングを上位層で受ける。図７及び図８は、アンテナポート５に対応するＤＭ−ＲＳを例示し、３ＧＰＰ標準文書３６．２１１では、アンテナポート７乃至１４、すなわち、計８個のアンテナポートに対するＤＭ−ＲＳも定義している。
例えば、リソースブロックへの参照信号マッピング規則は、下記の式に従うことができる。
ＣＲＳの場合、下記の式１２によって参照信号をマップすることができる。
［式１２］
また、ＤＲＳ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ＲＳ）の場合、下記の式１３によって参照信号をマップすることができる。
［式１３］
式１２及び式１３で、ｋは副搬送波インデックスを、ｐはアンテナポートを表す。また、ＮＤＬ ＲＢは、下りリンクに割り当てられたリソースブロックの個数を、ｎｓはスロットインデックスを、ＮＩＤ ｃｅｌｌはセルＩＤを表す。
ＬＴＥ−Ａシステムにおいて、基地局は全アンテナポートに対するＣＳＩ−ＲＳを送信する。上述したように、ＣＳＩ−ＲＳは、時間領域上で間欠的に送信され得る。例えば、ＣＳＩ−ＲＳは１サブフレームの整数倍の周期で周期的に送信されてもよく、特定送信パターンで送信されてもよい。この場合、ＣＳＩ−ＲＳが送信される周期／パターンは、基地局で設定することができる。ＣＳＩ−ＲＳを用いてチャネルを測定するために、端末は、自身の属したセルのＣＳＩ−ＲＳアンテナポートに対するＣＳＩ−ＲＳ送信サブフレームインデックス、送信サブフレーム内のＣＳＩ−ＲＳリソース要素時間−周波数位置、及びＣＳＩ−ＲＳシーケンスなどの情報を知る必要がある。
ＬＴＥ−Ａシステムにおいて、個別のアンテナポートのＣＳＩ−ＲＳ送信のために用いられるリソースは互いに直交（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）する。一つの基地局が、個別のアンテナポートに対するＣＳＩ−ＲＳを送信する時、各アンテナポートに対するＣＳＩ−ＲＳをそれぞれ異なるリソース要素にマップすることによって、周波数分割多重化（ＦＤＭ）／時分割多重化（ＴＤＭ）方式でこれらのリソースが互いに直交性を有するように割り当てることができる。また、基地局は、個別のアンテナポートに対するＣＳＩ−ＲＳを互いに直交するコードを用いてマップし、符号分割多重化方式でＣＳＩ−ＲＳを送信することができる。
図９は、周期的ＣＳＩ−ＲＳ送信方式の一例示である。図９で、ＣＳＩ−ＲＳは１０ｍｓの周期で送信され、オフセットは３である。多数のセルのＣＳＩ−ＲＳが均一に分布し得るように、オフセット値は基地局ごとに異なる値を有してもよい。１０ｍｓの周期でＣＳＩ−ＲＳが送信される場合、基地局が有し得るオフセットは０〜９の１０個の値である。オフセットは、特定周期を有する基地局がＣＳＩ−ＲＳ送信を始めるサブフレームのインデックス値を示す。基地局がＣＳＩ−ＲＳの周期とオフセット値を知らせると、端末は該当の値を用いて該当の位置で基地局のＣＳＩ−ＲＳを測定し、ＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩなどの情報を基地局に報告する。ＣＳＩ−ＲＳに関連した情報はいずれもセル特定情報である。
図１０は、非周期的ＣＳＩ−ＲＳ送信方式の例示である。図１０で、基地局は、サブフレームインデックス３、４でＣＳＩ−ＲＳを送信する。送信パターンは１０個のサブフレームで構成され、各サブフレームでのＣＳＩ−ＲＳ送信の有無をビットインジケータ（ｂｉｔ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）で指定することができる。
一般に、基地局が端末にＣＳＩ−ＲＳ設定を知らせる方法として２つの方法が考慮される。
まず、基地局は、ＣＳＩ−ＲＳ設定情報を基地局が端末にブロードキャストするＤＢＣＨシグナリング（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ ＣＨａｎｎｅｌ）を用いてＣＳＩ−ＲＳ設定を送信することができる。ＬＴＥシステムでシステム情報に関する内容を端末に知らせるためにＢＣＨ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ＣＨａｎｎｅｌ）が用いられる。しかし、情報の量が多いことからＢＣＨで全て送信できない場合には、情報は一般データと同じ方式で送信され、データのＰＤＣＣＨを特定端末ＩＤではなくＳＩ−ＲＮＴＩ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＲＮＴＩ）でＣＲＣマスクして送信する。この場合、実際のシステム情報は一般ユニキャストデータと同様にＰＤＳＣＨ領域で送信される。セル内の全ての端末はＳＩ−ＲＮＴＩを用いてＰＤＣＣＨをデコードした後、当該ＰＤＣＣＨが示すＰＤＳＣＨをデコードしてシステム情報を取得することができる。このような方式のブロードキャスティング方式を、一般的なブロードキャスティング方式であるＰＢＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ＢＣＨ）と区別してＤＢＣＨと呼ぶこともできる。ＬＴＥシステムでブロードキャストされるシステム情報は、ＰＢＣＨで送信されるＭＩＢ（Ｍａｓｔｅｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂｌｏｃｋ）と、ＰＤＳＣＨで一般ユニキャストデータと多重化して送信されるＳＩＢ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂｌｏｃｋ）である。ＬＴＥ−Ａで新しく導入されたＳＩＢ９、ＳＩＢ１０などを用いてＣＳＩ−ＲＳ設定を送信することができる。
また、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）シグナリングを用いて基地局が端末にＣＳＩ−ＲＳ関連情報を送信することができる。端末が初期アクセスやハンドオーバーを通じて基地局と接続を確立する過程で、基地局は端末にＲＲＣシグナリングを用いてＣＳＩ−ＲＳ設定を送信することができる。また、基地局は、ＣＳＩ−ＲＳ測定に基づくフィードバックを要求するＲＲＣシグナリングメッセージで端末にＣＳＩ−ＲＳ設定情報を送信することもできる。
以下、端末が端末間直接通信（ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ ｄｅｖｉｃｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；以下、Ｄ２Ｄ通信又はＤ２Ｄ直接通信という。）を行う様々な実施の態様について説明する。以下では詳細な説明のために、３ＧＰＰ ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａを取り上げてＤ２Ｄ通信を説明するが、他の通信システム（ＩＥＥＥ ８０２．１６、ＷｉＭＡＸなど）でもＤ２Ｄ通信を適用することができる。
Ｄ２Ｄ通信タイプ
Ｄ２Ｄ通信は、ネットワークの制御下でＤ２Ｄ通信を行うか否かによって、ネットワーク協調Ｄ２Ｄ通信タイプ（Ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｄ２Ｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）と自律Ｄ２Ｄ通信タイプ（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｄ２Ｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）とに区別することができる。ネットワーク協調Ｄ２Ｄ通信タイプはさらに、ネットワーク介入の程度によって、Ｄ２Ｄ端末がデータだけを送信するタイプ（Ｄａｔａ ｏｎｌｙ ｉｎ Ｄ２Ｄ）と、ネットワークが接続制御だけを行うタイプ（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｎｌｙ ｉｎ ｎｅｔｗｏｒｋ）とに区別することができる。説明の便宜のために、以下では、Ｄ２Ｄ端末がデータだけを送信するタイプを‘ネットワーク集中型Ｄ２Ｄ通信タイプ’といい、ネットワークが接続制御だけを行うタイプを‘分散型Ｄ２Ｄ通信タイプ’という。
ネットワーク集中型Ｄ２Ｄ通信タイプでは、Ｄ２Ｄ端末間でデータだけを互いに交換し、Ｄ２Ｄ端末間の接続制御（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ）及び無線リソース割り当て（ｇｒａｎｔ ｍｅｓｓａｇｅ）はネットワークで行う。Ｄ２Ｄ端末は、ネットワークによって割り当てられた無線リソースを用いてデータ送受信又は特定の制御情報を送受信することができる。例えば、Ｄ２Ｄ端末間のデータ受信に対するＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫフィードバック、又はチャネル状態情報（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＣＳＩ）は、Ｄ２Ｄ端末間で直接交換されず、ネットワークを介して他のＤ２Ｄ端末に送信される。具体的に、ネットワークがＤ２Ｄ端末間のＤ２Ｄリンクを設定し、設定されたＤ２Ｄリンクに無線リソースを割り当てると、送信Ｄ２Ｄ端末及び受信Ｄ２Ｄ端末は、割り当てられた無線リソースを用いてＤ２Ｄ通信を行うことができる。すなわち、ネットワーク集中型Ｄ２Ｄ通信タイプにおいて、Ｄ２Ｄ端末間のＤ２Ｄ通信はネットワークによって制御され、Ｄ２Ｄ端末は、ネットワークによって割り当てられた無線リソースを用いてＤ２Ｄ通信を行うことができる。
分散型Ｄ２Ｄ通信タイプにおけるネットワークは、ネットワーク集中型Ｄ２Ｄ通信タイプにおけるネットワークに比べて限定的な役割を担うことになる。分散型Ｄ２Ｄ通信タイプにおいてネットワークはＤ２Ｄ端末間の接続制御を行うが、Ｄ２Ｄ端末間の無線リソース割り当て（ｇｒａｎｔ ｍｅｓｓａｇｅ）は、ネットワークを介さずにＤ２Ｄ端末同士が自ら競合して占有することができる。例えば、Ｄ２Ｄ端末間のデータ受信に対するＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫフィードバック、又はチャネル状態情報を、ネットワークが介入せずにＤ２Ｄ端末間で直接交換することができる。
上述した例のように、Ｄ２Ｄ通信は、ネットワークのＤ２Ｄ通信への介入程度によって、ネットワーク集中型Ｄ２Ｄ通信タイプと分散型Ｄ２Ｄ通信タイプとに分類することができる。このとき、ネットワーク集中型Ｄ２Ｄ通信タイプ及び分散型Ｄ２Ｄ通信タイプの共通した特徴は、ネットワークがＤ２Ｄ接続制御を行うことができるという点である。
具体的に、ネットワーク協調Ｄ２Ｄ通信タイプのネットワークは、Ｄ２Ｄ通信を行おうとするＤ２Ｄ端末間にＤ２Ｄリンクを設定することによって、Ｄ２Ｄ端末間接続（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を構築することができる。Ｄ２Ｄ端末間にＤ２Ｄリンクを設定するとき、ネットワークは、設定されたＤ２Ｄリンクにフィジカル（ｐｈｙｓｉｃａｌ）Ｄ２ＤリンクＩＤ（Ｌｉｎｋ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ；ＬＩＤ）を与えることができる。フィジカルＤ２ＤリンクＩＤは、複数のＤ２Ｄ端末間に複数のＤ２Ｄリンクが存在する場合、それぞれを識別するための識別子（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）として用いることができる。
自律Ｄ２Ｄ通信タイプでは、ネットワーク集中型及び分散型Ｄ２Ｄ通信タイプと違い、ネットワークの介入無しでＤ２Ｄ端末同士が自由にＤ２Ｄ通信を行うことができる。すなわち、自律Ｄ２Ｄ通信タイプでは、ネットワーク集中型及び分散型Ｄ２Ｄ通信と違い、接続制御及び無線リソースの占有などをＤ２Ｄ端末が独自で行う。必要な場合、ネットワークはＤ２Ｄ端末に、該当のセルで使用可能なＤ２Ｄチャネル情報を提供することもできる。
Ｄ２Ｄ通信リンクの設定
本明細書では、説明の便宜のために、端末間直接通信であるＤ２Ｄ通信を実行する端末又は実行可能な端末を、Ｄ２Ｄ端末と呼ぶ。また、以下の説明において、“端末（ＵＥ）”はＤ２Ｄ端末を意味することができる。送信端と受信端を区別する必要がある場合、Ｄ２Ｄ通信時にＤ２Ｄリンクに与えられた無線リソースを用いて他のＤ２Ｄ端末にデータを送信する或いは送信しようとするＤ２Ｄ端末を、送信Ｄ２Ｄ端末と呼び、送信Ｄ２Ｄ端末からデータを受信する或いは受信しようとする端末を受信Ｄ２Ｄ端末と呼ぶものとする。送信Ｄ２Ｄ端末からデータを受信する或いは受信しようとする受信Ｄ２Ｄ端末が複数個である場合、複数個の受信Ｄ２Ｄ端末は、‘第１乃至Ｎ’の接頭辞を付けて区別することもできる。さらに、説明の便宜のために、以下では、Ｄ２Ｄ端末間の接続制御又はＤ２Ｄリンクへの無線リソースの割り当てを行う基地局、Ｄ２Ｄサーバー及び接続／セッション管理サーバーなどを含む、ネットワーク端の任意のノードを‘ネットワーク’と呼ぶものとする。
Ｄ２Ｄ通信を行うＤ２Ｄ端末は、Ｄ２Ｄ通信を用いて他のＤ２Ｄ端末にデータを送信するとき、データを送受信可能な周辺のＤ２Ｄ端末の存在をあらかじめ確認する必要があり、そのために、Ｄ２Ｄピア探索（Ｄ２Ｄ ｐｅｅｒ ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）を行う。Ｄ２Ｄ端末は探索区間（ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｉｎｔｅｒｖａｌ）内でＤ２Ｄ探索を行い、全Ｄ２Ｄ端末は探索区間を共有してもよい。Ｄ２Ｄ端末は探索区間内で探索領域の論理チャネル（ｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌ）を監視して、他のＤ２Ｄ端末の送信するＤ２Ｄ探索信号を受信することができる。他のＤ２Ｄ端末の伝送信号を受信したＤ２Ｄ端末は、受信した信号を用いて、隣接したＤ２Ｄ端末のリストを作成する。また、探索区間内で自身の情報（すなわち、識別子）を放送し、他のＤ２Ｄ端末は、この放送されたＤ２Ｄ探索信号を受信することによって、当該Ｄ２Ｄ端末がＤ２Ｄ通信を実行可能な範囲内に存在するということが分かる。
Ｄ２Ｄ探索のための情報放送は周期的に行われてもよい。また、このような放送タイミングは、プロトコルによってあらかじめ決定されてＤ２Ｄ端末に示されてもよい。また、Ｄ２Ｄ端末は探索区間の一部で信号を送信／放送することができ、各Ｄ２Ｄ端末は、他のＤ２Ｄ端末によって潜在的に送信される信号を、Ｄ２Ｄ探索区間の残りでモニターすることができる。
例えば、Ｄ２Ｄ探索信号はビーコン信号（ｂｅａｃｏｎ ｓｉｇｎａｌ）であってもよい。また、Ｄ２Ｄ探索区間は複数のシンボル（例えば、ＯＦＤＭシンボル）を含むことができる。Ｄ２Ｄ端末はＤ２Ｄ探索区間内の少なくとも一つのシンボルを選択してＤ２Ｄ探索信号を送信／放送することもできる。また、Ｄ２Ｄ端末は、Ｄ２Ｄ端末によって選択されたシンボル内の一つのトーン（ｔｏｎｅ）に対応する信号を送信することもできる。
Ｄ２Ｄ端末がＤ２Ｄ探索過程でお互いを発見した後に、Ｄ２Ｄ端末は接続（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）確立過程を行うことができる。例えば、図１で第１機器１０２及び第２機器１０６は接続過程によって互いにリンクされ得る。その後に、第１機器１０２はＤ２Ｄリンク１０８を用いて第２機器１０６にトラフィックを送信することができる。第２機器１０６もＤ２Ｄリンク１０８を用いて第１機器１０２にトラフィックを送信することができる。
図１１に、簡略化したＤ２Ｄ通信ネットワークを示す。
図１１で、Ｄ２Ｄ通信をサポートする端末（ＵＥ１及びＵＥ２）間のＤ２Ｄ通信が行われる。一般に、端末（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＵＥ）はユーザの端末を意味するが、ｅＮＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ Ｂ）のようなネットワーク設備が端末間（ＵＥ１及びＵＥ２）の通信方式によって信号を送受信する場合には、ｅＮＢも一種の端末と見なしてもよい。
ＵＥ１は、一連のリソースの集合を意味するリソースプール（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｐｏｏｌ）内で特定のリソースに該当するリソースユニット（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｕｎｉｔ）を選択し、当該リソースユニットを用いてＤ２Ｄ信号を送信するように動作することができる。これに対する受信端末であるＵＥ２は、ＵＥ１が信号を送信し得るリソースプールを設定（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ）され、当該プール内でＵＥ１の信号を検出することができる。例えば、ＵＥ１が基地局の接続範囲にある場合、リソースプールを当該基地局が知らせることができる。また、例えば、ＵＥ１が基地局の接続範囲外にある場合には、他の端末がリソースプールをＵＥ１に知らせてもよく、あらかじめ決定されたリソースに基づいてＵＥ１がリソースプールを決定してもよい。一般的にリソースプールは複数のリソースユニットで構成され、各端末は１つ或いは複数のリソースユニットを選定して自身のＤ２Ｄ信号送信に用いることができる。
図１２には、一例示に係るリソースユニットの構成を示す。
図１２で、縦軸は周波数リソースを、横軸は時間リソースを意味する。また、無線リソースは、時間軸上でＮＴ個に分割されてＮＴ個のサブフレームを構成する。また、１サブフレーム上で周波数リソースはＮＦ個に分割されるため、１サブフレームはＮＴ個のシンボルを含むことができる。したがって、計ＮＦ＊ＮＴ個のリソースユニットがリソースプールとして構成され得る。
ユニット番号０に割り当てられたＤ２Ｄ送信リソースＵｎｉｔ＃０がＮＴ個のサブフレームごとに反復されるため、図１２の実施例で、リソースプールはＮＴ個のサブフレームを周期にして反復され得る。図１２に示すように、特定リソースユニットは周期的に反復して現れてもよい。また、時間レベル又は周波数レベルにおけるダイバーシチ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）効果を得るために、一つの論理的リソースユニットがマップされる物理的リソースユニットのインデックス（ｉｎｄｅｘ）が、既に設定されたパターンによって変化してもよい。例えば、論理的リソースユニットは、実際に物理的リソースユニット上で既に設定されたパターンにしたがって、時間及び／又は周波数軸上でホップ（ｈｏｐｐｉｎｇ）することができる。図１２で、リソースプールとは、Ｄ２Ｄ信号を送信しようとする端末が信号の送信に用い得るリソースユニットの集合を意味することができる。
上述したリソースプールは複数のタイプに細分化してもよい。例えば、リソースプールは各リソースプールで送信されるＤ２Ｄ信号のコンテンツ（ｃｏｎｔｅｎｔ）によって区別されてもよい。例えば、Ｄ２Ｄ信号のコンテンツは、下の説明のように分類することができ、それぞれに対して別途のリソースプールを設定してもよい。
−スケジューリング割り当て（Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ；ＳＡ）：ＳＡ（又はＳＡ情報）は、各送信端末が後続するＤ２Ｄデータチャネルの送信のために用いるリソースの位置、その他のデータチャネルの復調のために必要な変調及び符号化方法（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ；ＭＣＳ）及び／又はＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）送信方式を含むことができる。また、ＳＡ情報は、各送信端末がデータを送信しようとする目的（ｔａｒｇｅｔ）端末の識別子（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を含むこともできる。ＳＡ情報を含む信号は、同一のリソースユニット上でＤ２Ｄデータと共に多重化（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）して送信されてもよく、この場合、ＳＡリソースプールは、スケジューリング割り当てがＤ２Ｄデータと共に多重化して送信されるリソースプールを意味することもできる。
−Ｄ２Ｄデータチャネル：Ｄ２Ｄデータチャネルは、スケジューリング割り当てによって指定されたリソースを用いて送信端末がユーザデータを送信するために用いるリソースのプールを意味することができる。仮に、同一のリソースユニット上でＤ２Ｄリソースデータと共にスケジューリング割り当てが多重化して送信され得る場合、Ｄ２Ｄデータチャネルのためのリソースプールでは、スケジューリング割り当て情報を除外した形態のＤ２Ｄデータチャネルだけが送信されてもよい。すなわち、ＳＡリソースプール内の個別リソースユニット上で、スケジューリング割り当て情報を送信するためのリソース要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）がＤ２Ｄデータチャネルのリソースプール上でＤ２Ｄデータの送信のために用いられてもよい。
−探索メッセージ（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｍｅｓｓａｇｅ）：探索メッセージリソースプールは、送信端末が自身のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）などの情報を送信して、隣接した端末が送信端末自身を発見できるようにする探索メッセージを送信するためのリソースプールを意味することができる。
上述したように、Ｄ２Ｄリソースプールは、Ｄ２Ｄ信号のコンテンツによって分類することもできる。しかし、Ｄ２Ｄ信号のコンテンツが同一であっても、Ｄ２Ｄ信号の送受信属性によって異なるリソースプールが用いられてもよい。例えば、同じＤ２Ｄデータチャネル又は探索メッセージであっても、Ｄ２Ｄ信号の送信タイミング決定方式（例えば、同期基準信号の受信時点で送信されるのか、又は受信時点で一定のタイミングアドバンス（ｔｉｍｉｎｇ ａｄｖａｎｃｅ、先行タイミング）を適用して送信されるのか）、リソース割り当て方式（例えば、個別信号の送信リソースをｅＮＢが個別送信端末に指定するのか、又は個別送信端末がリソースプール内で独自に個別信号の送信リソースを選択するのか）、又は信号フォーマット（例えば、各Ｄ２Ｄ信号が１つのサブフレームで占めるシンボルの個数、又は１つのＤ２Ｄ信号の送信に用いられるサブフレームの個数）によって異なるリソースプールに分類されてもよい。
上述したように、Ｄ２Ｄ通信を用いてデータを送信しようとする端末は、まず、ＳＡリソースプールから適切なリソースを選択して自身のスケジューリング割り当て（ＳＡ）情報を送信することができる。また、例えば、端末は、他の端末のＳＡ情報の送信のために用いられないリソース及び／又は他の端末のＳＡ情報の送信に後続するサブフレームでデータ送信がないと予想されるリソースと連動しているＳＡリソースをＳＡリソースプールとして選択することができる。また、端末は、干渉レベルが低いと予想されるデータリソースと連動しているＳＡリソースを選択してもよい。また、ＳＡ情報はブロードキャストされてもよい。したがって、Ｄ２Ｄ通信システム内の端末がブロードキャストされたＳＡ情報を受信することもできる。以下の説明で、“伝送”又は“送信”を“ブロードキャスト”に言い換えてもよい。
図１３には、一例示に係る周期的なＳＡリソースプールを示す。
例えば、ＳＡリソースプールは一連のＤ２Ｄデータチャネルリソースプールに先行して現れ得る。端末はまず、ＳＡ情報の検出を試み、当該端末が受信すべきデータの存在が発見されると、自身と連動しているデータリソースでデータの受信を試みることができる。例えば、リソースプールは、図１３に示すように、先行するＳＡリソースプールと後続するデータチャネルリソースプールで構成され得る。図１３に示すように、ＳＡリソースプールが周期的に現れてもよい。以下の説明で、ＳＡリソースプールが現れる周期をＳＡ周期（ｐｅｒｉｏｄ）と呼ぶことができる。
ＰＵＳＣＨ周波数ホッピング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）
以下では、現在ＬＴＥ通信システムの上りリンクで用いられるＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）周波数ホッピング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）について説明する。
［式１４］
上位層から提供されるホッピングモード（ｈｏｐｐｉｎｇ−ｍｏｄｅ）によって、ＰＵＳＣＨ周波数ホッピングが“インターサブフレーム（ｉｎｔｅｒ−ｓｕｂｆｒａｍｅ）”又は“イントラ及びインターサブフレーム（ｉｎｔｒａ ａｎｄ ｉｎｔｅｒ−ｓｕｂｆｒａｍｅ）”であるかを決定することができる。ホッピングモード（ｈｏｐｐｉｎｇ ｍｏｄｅ）がインターサブフレームモードである場合、ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＴＸ＿ＮＢ値が偶数であれば、ＰＵＳＣＨリソース割り当ては上述した一番目のスロットのリソース割り当てに従い、ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＴＸ＿ＮＢ値が奇数であれば、ＰＵＳＣＨリソース割り当ては上述した二番目のスロットのリソース割り当てに従う。ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＴＸ＿ＮＢは上位層シグナリングであって、送信ブロック（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｂｌｏｃｋ）の送信回数を示す。
図１４は、タイプ１ＰＵＳＣＨホッピングの一例示である。
［式１５］
［式１６］
［式１７］
［式１８］
図１５は、タイプ２ホッピングの一例示である。
＜実施例１＞
Ｄ２Ｄ通信で周波数プールが設定されている時、設定された周波数プール内でＤ２Ｄ信号が周波数ホップし得るように、上述したＬＴＥ ＰＵＳＣＨ周波数ホッピングの数式を変更することができる。例えば、Ｄ２Ｄ通信でＬＴＥタイプ１ＰＵＳＣＨホッピングパターン（ｈｏｐｐｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎ）又はＬＴＥタイプ２ＰＵＳＣＨホッピングパターンが適用される場合、周波数ホッピングの帯域幅を、連続した周波数帯域を有するＤ２Ｄリソースプールの始点ＰＲＢから当該Ｄ２Ｄリソースプールの終点ＰＲＢまでと設定することができる。また、例えば、周波数ホッピングオフセットは、連続した周波数帯域幅を有するＤ２Ｄリソースプールの始点のＰＲＢの数値の２倍に設定されてもよい。
＜実施例１−１＞
＜実施例１−２＞
＜実施例１−３＞
ＬＴＥタイプ２ＰＵＳＣＨホッピングパターンにおいて、上述した式１６を下記の式１９に代替することができる。
［式１９］
＜実施例１−４＞
＜実施例１−５＞
図１６には、一例示に係るＤ２Ｄリソースプールを示す。
複数のＤ２Ｄリソースプールが一定時間で周波数ドメイン上に共に位置してもよい。例えば、図１６に示すように、２個のＤ２Ｄリソースプールが存在してもよい。２個のリソースプールは時間範囲Ｃ（ｔｉｍｅ ｒａｎｇｅ Ｃ）で重なり合う。この場合、リソースプールＡ（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｐｏｏｌ Ａ）とリソースプールＢ（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｐｏｏｌ Ｂ）が自身のリソースプール内でのみ周波数ホッピングを行う場合、上述した実施例１乃至実施例１−５によって周波数ホッピングが行われてもよい。しかし、より高い周波数ダイバーシチを得るために、リソースプール内のデータが互いに異なる周波数プールに移りながらホップしてもよい。例えば、図１６で、リソースプールＡ内のデータがサブフレームごとにリソースプールＡとリソースＢの間でホップしてもよい。
＜実施例２＞
＜実施例２−１＞
＜実施例２−２＞
また、他のリソースプールにホップしたデータに対して、ホップされたリソースプール内でミラーリングが適用されてもよい。また、他のリソースプールにホップしたデータに対して、実施例１乃至１−５と関連して上述した修正されたＬＴＥタイプ１／２ＰＵＳＣＨホッピングが適用されてもよい。
＜実施例２−３＞
＜実施例２−４＞
＜実施例２−４−１＞
＜実施例２−４−２＞
＜実施例２−４−３＞
＜実施例２−４−４＞
ＬＴＥタイプ２ＰＵＳＣＨホッピングパターンにおいて、式１６を下記の式２０に代替することができる。
［式２０］
＜実施例２−４−５＞
＜実施例２−５＞
［式２１］
上述したように修正された仮想のＰＲＢ番号はさらに実際のＰＲＢ番号にマップされ得る。例えば、ＰＲＢインデックス０，１は、上りリンク信号送信のために用いられ、ＰＲＢインデックス２，３，４は、Ｄ２Ｄリソースプール０に用いられ、ＰＲＢインデックス５，６，７は、上りリンク信号を送信するために用いられ、ＰＲＢインデックス８，９，１０は、Ｄ２Ｄリソースプール１に用いられてもよい。この場合、実際のＰＲＢインデックス２，３，４，８，９，１０に与えられた仮想のＰＲＢ番号０，１，２，３，４，５は、上の修正されたＬＴＥタイプ１／２ＰＵＳＣＨホッピングにしたがってホップして、修正された仮想のＰＲＢ番号に変換され得る。また、修正された仮想のＰＲＢ番号０，１，２，３，４，５は、実際のＰＲＢ番号２，３，４，８，９，１０にそれぞれマップされ得る。
＜実施例３＞
一方、Ｄ２Ｄ通信で周波数ホッピング規則に従うとき、ホップされた送信データがリソースプールを外れてもよい。この場合、周波数ホッピングによってリソースプールを外れた送信データは、落としてもよい（ｄｒｏｐ）。すなわち、送信データは、該当の周波数リソース上でのみ送信されてもよい。
また、Ｄ２Ｄ通信において周波数ホッピング規則にしだかってホップされたデータを連続の周波数リソース上で送信できない場合にも当該データを落とすことができる。すなわち、データは、連続した周波数リソース上で送信されるように設定され得る。言い換えると、Ｄ２Ｄ通信における端末のデータの送信は、連続した周波数リソース（すなわち、連続したＰＲＢ）上でのみ発生してもよい。
例えば、ＰＲＢインデックス０，１は、上りリンク信号送信のために用いられ、ＰＲＢインデックス２，３，４は、Ｄ２Ｄリソースプール０に用いられ、ＰＲＢインデックス５，６，７は、上りリンク信号を送信するために用いられ、ＰＲＢインデックス８，９，１０は、Ｄ２Ｄリソースプール１に用いられてもよい。この場合、ＰＲＢインデックス２，３，４のデータは、Ｄ２Ｄリソースプール０内でのみ送信されてもよい。すなわち、ホップされたＰＲＢインデックス２，３，４のデータが実際のＰＲＢインデックス５，６，７にマップされた場合、当該データの送信を落としてもよい。
以上説明した実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定の形態で結合したものである。各構成要素又は特徴は、別の明示的言及がない限り、選択的なものとして考慮しなければならない。各構成要素及び特徴は、他の構成要素及び特徴と結合しない形態で実施してもよい。また、一部の構成要素及び／又は特徴を組み合わせて本発明の実施例を構成してもよい。本発明の実施例で説明する動作の順序は、変更してもよい。ある実施例の一部の構成又は特徴を、他の実施例に含めてもよく、他の実施例の対応する構成又は特徴に置き換えてもよい。特許請求の範囲で明示的な引用関係にない請求項を組み合わせて実施例を構成したり、出願後の補正によって新しい請求項として含めてもよいことは自明である。
本発明は、本発明の精神及び必須の特徴から逸脱しない範囲で他の特定の形態に具体化可能であることは、通常の技術者に自明である。したがって、上記の詳細な説明は、いずれの面においても制限的に解釈してはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付する請求項の合理的解釈によって決定しなければならず、本発明の同等範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。
上述したようなＤ２Ｄ通信における端末の送信リソースブロックプールの決定方法及びそのための装置は、３ＧＰＰ ＬＴＥシステムに適用される例を中心に説明したが、３ＧＰＰ ＬＴＥシステムの他、様々な無線通信システムにも適用可能である。

Claims (14)

  1. Ｄ２Ｄ（Ｄｅｖｉｃｅ−ｔｏ−Ｄｅｖｉｃｅ）通信における端末の送信リソースブロックプールの決定方法であって、
    リソースブロックプール内のリソースブロックをインデクシングするステップと、
    前記インデクシングされたリソースブロックを物理リソースブロックにマップするステップと、
    を含み、
    前記インデクシングされたリソースブロックは、リソースブロックインデックスの増加する順に整列され、
    前記リソースブロックプールは、Ｄ２Ｄ信号を送信するために用いられ、
    前記リソースブロックプールの設定に関する情報は、上位層シグナリングによって示される、送信リソースブロックプールの決定方法。
  2. 前記整列されたリソースブロックのそれぞれは、０，１，…，Ｎ−１によってインデクシングされ、Ｎは、前記リソースブロックプール内のリソースブロックの個数である、請求項１に記載の送信リソースブロックプールの決定方法。
  3. 前記上位層シグナリングは、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）シグナリングである、請求項１に記載の送信リソースブロックプールの決定方法。
  4. 前記リソースブロックプールは、２個のリソース領域を含み、前記リソースブロックプールの設定に関する情報は、前記リソースブロックプールの最初の物理リソースブロックに関する情報及び前記リソースブロックプールの最後の物理リソースブロックに関する情報を含む、請求項１に記載の送信リソースブロックプールの決定方法。
  5. 前記２個のリソースブロック領域のうち一つのリソースブロック領域のリソースブロックは、他のリソースブロック領域のリソースブロックと連続しない、請求項４に記載の送信リソースブロックプールの決定方法。
  6. 前記インデクシングされたリソースブロックは、既に設定されたホッピングパターンに従って前記物理リソースブロックにマップされた、請求項１に記載の送信リソースブロックプールの決定方法。
  7. 前記既に設定されたホッピングパターンは、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）タイプ１ＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）ホッピング又はＬＴＥタイプ２ＰＵＳＣＨホッピングに従う、請求項６に記載の送信リソースブロックプールの決定方法。
  8. Ｄ２Ｄ（Ｄｅｖｉｃｅ−ｔｏ−Ｄｅｖｉｃｅ）通信における送信リソースブロックプールを決定するように構成された端末であって、
    無線周波数ユニットと、
    前記無線周波数ユニットを制御するように構成されたプロセッサと、
    を備え、
    前記プロセッサはさらに、リソースブロックプール内のリソースブロックをインデクシングするように構成され、
    前記インデクシングされたリソースブロックは、リソースブロックインデックスの増加する順に整列され、
    前記リソースブロックプールは、Ｄ２Ｄ信号を送信するために用いられ、
    前記リソースブロックプールの設定に関する情報は、上位層シグナリングによって示される、端末。
  9. 前記リソースブロックのそれぞれは、０，１，…，Ｎ−１によってインデクシングされ、Ｎは、前記リソースブロックプール内のリソースブロックの個数である、請求項８に記載の端末。
  10. 前記上位層シグナリングは、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）シグナリングである、請求項８に記載の端末。
  11. 前記リソースブロックプールは、２個のリソース領域を含み、前記リソースブロックプールの設定に関する情報は、前記リソースブロックプールの最初の物理リソースブロックに関する情報及び前記リソースブロックプールの最後の物理リソースブロックに関する情報を含む、請求項８に記載の端末。
  12. 前記２個のリソースブロック領域のうち一つのリソースブロック領域のリソースブロックは、他のリソースブロック領域のリソースブロックと連続しない、請求項１１に記載の端末。
  13. 前記再インデクシングされたリソースブロックは、既に設定されたホッピングパターンに従って前記物理リソースブロックにマップされた、請求項８に記載の端末。
  14. 前記既に設定されたホッピングパターンは、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）タイプ１ＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）ホッピング又はＬＴＥタイプ２ＰＵＳＣＨホッピングに従う、請求項１３に記載の端末。
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