JP2018506925A - データ通信のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

無線通信システムで使用されるデータ通信のシステム及び方法が提供される。無線通信システムは、基地局と、中継user equipment（ＵＥ）と、カバレッジ外ＵＥ（ＯＯＣ−ＵＥ）とを含む。方法は、中継ＵＥにて、デバイスツーデバイス（Ｄ２Ｄ）通信のための第１の期間及びセルラー通信のための第２の期間を含む中継サイクルを定義する中継サイクル設定を、基地局から受信することを含む。方法は、次に、中継ＵＥにて、Ｄ２Ｄ通信により、第１の期間内に、中継データをＯＯＣ−ＵＥから受信し、セルラー通信により、第２の期間内に、中継データを中継ＵＥからＢＳへ提供することを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、データ通信に関する。特に、本発明は、デバイスツーデバイス通信を用いたネットワーク中継サービスを提供することに関するが、それに限らない。
＜略語＞

セルラー通信の分野における近年の進歩は、認可スペクトル（licensed spectrum）で動作する２つ以上のモバイルデバイス間の直接又はデバイスツーデバイス（Ｄ２Ｄ：device-to-device）通信をサポートすることを含む。セルラー通信ネットワークの調整の有無にかかわらず、モバイルデバイス間の直接通信は、ローカルカバレッジの改善、セルラーネットワークからのトラフィックオフロードの促進、セルラーネットワークから離れるモバイルデバイスのためのサービス継続性の提供、ミッションクリティカル公共安全通信（mission critical public safety communication）のサポート、様々な種類の新しいサービス及びアプリケーションの可能性の提供等、従来のセルラー通信に比べて無数の利点を提供する。

現在、3rd Generation Partnership Project（３ＧＰＰ）は、既存のLong Term Evolution Advanced（ＬＴＥ−Ａ）セルラーネットワークにてＤ２Ｄ通信を標準化することに取り組んでいる。今後の３ＧＰＰ標準のリリース１２には、公共安全及び非公共安全サービスをサポートするＤ２Ｄ機能が含まれることが想定されている。より具体的には、ネットワークカバレッジにおけるＤ２Ｄディスカバリ（D2D discovery）のサポート、ネットワークカバレッジの内外のＤ２Ｄ直接通信、及び物理レイヤブロードキャストによるグループキャスト及びユニキャストを可能にするための高位レイヤサポートが既に標準化されている。

３ＧＰＰリリース１３の作業項目は、ネットワークカバレッジの部分的及び外側におけるディスカバリ、UE-to-network relayを用いたネットワークカバレッジの拡張、及びマルチキャリア（multiple carrier）及び公衆陸上モバイルネットワーク（ＰＬＭＮ：Public Land Mobile Network）の存在下でのディスカバリをサポートするより拡張された機能に関して承認された。３ＧＰＰリリース１３の作業項目の対象の中で、UE-to-network relayは、サービス継続性とカバレッジ拡張によって信頼性の高い公共安全通信を促進する可能性があるため、公共安全コミュニティにとって特に重要である。UE-to-network relay機能は、３ＧＰＰリリース１３において、物理レイヤにおけるリリース１２ Ｄ２Ｄ直接通信によってサポートされるレイヤ３パケット転送ベースの中継（Layer 3 packet forwarding based relaying）として実施されることが期待される。

３ＧＰＰリリース１２ Ｄ２Ｄ直接通信には、モード１動作モード（Mode-1 operation mode）とモード２動作モードという２つの動作モードが含まれることが予想される。モード１動作モードでは、基地局（ＢＳ：base station）は、直接制御情報（direct control information）を送信するためにＵＥにより使用されるリソースをスケジューリングし、その後に直接データ（direct data）が続く。特に、ＢＳは、Ｄ２Ｄ制御情報又はスケジューリング割り当て（ＳＡ：scheduling assignment）送信及びＤ２Ｄデータ送信のためのリソースをＤ２Ｄ送信機に割り当てるために、物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control Channel）又は拡張物理ダウンリンク制御チャネル（ｅＰＤＣＣＨ：enhanced Physical Downlink Control Channel）を使用し、その結果、モード１通信のための競合及び衝突のないマルチユーザアクセスを可能にする。その一方、モード２動作モードでは、Ｄ２Ｄ−ＵＥは、直接制御情報又はＳＡ及び直接データの送信のために、ネットワーク設定された（network configured）又は予め設定された（pre-configured）Ｄ２Ｄ通信リソースプールからそれ自身のリソースを選択する。モード２通信は、ネットワークカバレッジ内又はネットワークカバレッジ外で動作させることができる。しかしながら、両方のシナリオにおいて、ＳＡ及びデータ送信のためのリソース選択は、中央調整（central coordination）なしでＵＥによって単独で実行される。

図１は、UE-to-network relay動作を含む通信システム１を示す。特に、セルラーＢＳ １２のカバレッジにある中継機能をサポートするデバイスツーデバイス通信可能なＵＥ（Ｄ２Ｄ中継ＵＥ １１）は、他のカバレッジ外（out-of coverage）Ｄ２Ｄ−ＵＥ（すなわち、ＯＯＣ−ＵＥ １３）に対するレイヤ３（すなわち、インターネットプロトコル）ＩＰパケット中継器として動作してもよい。このシナリオでは、Ｄ２Ｄ中継ＵＥ １１とＯＯＣ−ＵＥ １３との間の通信は、モード２通信を使用して物理レイヤにて行われてもよく、一方、Ｄ２Ｄ中継ＵＥ １１とＢＳ １２との間の通信は、セルラーアップリンク（ＵＬ：uplink）及びダウンリンク（ＤＬ：downlink）通信手順にしたがってもよい。

１つのユースケース（use case）では、ＯＯＣ−ＵＥ １３は、公共安全ネットワークを介して他のＰＳ ＵＥと通信することを望む公共安全ＵＥ（ＰＳ ＵＥ：public safety UE）であり、ＯＯＣ−ＵＥ １３は、この目的のためにＤ２Ｄ中継ＵＥ １１を利用してもよい。このシナリオでは、ＯＯＣ−ＵＥ １３によって他のＯＯＣ−ＵＥと通信するために使用されるスペクトル（ｆ２）は、公共安全ネットワークによって使用されるスペクトル（ｆ１）と同じである。他のユースケースでは、Ｄ２Ｄ中継ＵＥ １１は、商用ネットワーク上をローミングしているＰＳ ＵＥであってもよく、このＵＥは、商用ネットワークのカバレッジ外にいる他のＰＳ ＵＥ（ＯＯＣ−ＵＥ）への中継ノードとして役割を果たしてもよい。このシナリオでは、ＯＯＣ−ＵＥ １３によって他のＯＯＣ−ＵＥと通信するために使用されるスペクトル（ｆ２）は、商用ネットワークによって使用されるスペクトル（ｆ１）とは異なる。

そのようなＤ２Ｄ通信は、セルラーＵＬリソースを利用することが予想され、半二重方式（half-duplex manner）で動作する。このシングルキャリア（single carrier）動作の結果として、セルラーＵＬ送信及びＤ２Ｄ送信（ＴＸ）又はＤ２Ｄ受信（ＲＸ）は同時に起こることはできない。したがって、ＵＥの観点から、セルラーＵＬ（ＴＸ）及びＤ２Ｄ（ＴＸ／ＲＸ）動作は、時間多重化される必要がある。３ＧＰＰは、リソースの衝突又は制限されたＵＥ ＴＸ／ＲＸ能力の場合に、Ｄ２Ｄ（ＴＸ／ＲＸ）通信よりもセルラーＵＬ送信を優先して選択し、ＵＥ ＴＸ／ＲＸ切り替えを支援する目的で、いかなる不連続送信（ＤＴＸ：discontinuous transmission）期間も導入しない。

さらに、１つのキャリアから別のキャリアへのＲＸ切り替え／再調整（例えば、ＦＤＤにおけるセルラーＤＬからＵＬへ）は、調整（tuning）目的のために少なくとも１つの追加のサブフレームを必要としてもよい。そのようなものとして、Ｄ２Ｄに割り当てられたサブフレームにおいて、制限されたＴＸ／ＲＸ能力を有するＤ２Ｄ−ＵＥは、セルラー通信を実行するためにＤ２Ｄ（ＴＸ／ＲＸ）通信を中断しなければならないかもしれない。また、ＯＯＣ−ＵＥからのＤ２Ｄ送信は、（モード２のＤ２Ｄ−ＵＥによる自律的なリソース選択のために）ＵＬセルラー通信において中継ＵＥにより使用されるモード２リソースプール内の任意のサブフレームにあることができるので、中継ＵＥは、ＯＯＣ−ＵＥからのＤ２Ｄデータの受信を失敗するかもしれず、結果としてパケット損失又は高いレイテンシ（high latency）が生じる。しかしながら、UE-to-network relayの観点からは、ＯＯＣ−ＵＥとネットワークとの間の信頼性のある低いレイテンシ（例えばＶｏＩＰ）リンクを促進するために、セルラー及びＤ２Ｄデータの両方は、等しく重要である。

したがって、データ通信のための改良された方法及びシステムが必要である。

先行技術の刊行物が本明細書で言及される場合、この言及がオーストラリア又は他の国の当業者における共通の一般知識の一部を形成することの承認を構成するものではないことは明らかである。

本発明は、上述の欠点の少なくとも１つを少なくとも部分的に克服し得るか、又は消費者に有用又は商業的選択肢を提供し得る、データ通信のためのシステム及び方法に関する。

上記の目的を達成するために、本発明の１つの形態は、基地局（ＢＳ）と、中継user equipment（ＵＥ）と、カバレッジ外ＵＥ（ＯＯＣ−ＵＥ）とを含む無線通信システムで使用されるデータ通信方法に広く存在し、前記方法は、
前記中継ＵＥにて、デバイスツーデバイス（Ｄ２Ｄ）通信のための第１の期間及びセルラー通信のための第２の期間を含む中継サイクルを定義する中継サイクル設定を、前記ＢＳから受信し、
前記中継ＵＥにて、Ｄ２Ｄ通信により、前記第１の期間内に、中継データを前記ＯＯＣ−ＵＥから受信し、
セルラー通信により、前記第２の期間内に、前記中継データを前記中継ＵＥから前記ＢＳへ提供する、ことを含む。

有利なことに、本発明の実施形態は、低いレイテンシで信頼できるUE-to-network relay機能を実現するために、前記中継ＵＥにて、セルラー及びＤ２Ｄ通信の調整（coordination）を可能にする。

前記中継サイクル設定は、基準点に対する前記中継サイクルのオフセットを定義する中継オフセットインジケータを含んでもよい。

前記中継サイクル設定は、前記中継サイクルの長さを定義する中継サイクル長と、前記第２の期間の長さを定義する第２の期間長と、を含んでもよい。

前記方法は、前記中継ＵＥのネットワーク中継サービスの広告を、前記中継ＵＥから前記ＯＯＣ−ＵＥへ提供することをさらに含んでもよい。

前記広告を提供するステップは、前記中継サイクル設定を、前記中継ＵＥによって複数のＯＯＣ−ＵＥへブロードキャストすることを含んでもよい。

前記中継ＵＥは、前記中継サイクル設定をブロードキャストするために、予約された又は所定のスケジューリング割り当て（ＳＡ）リソースインデックスを使用してもよい。

前記中継ＵＥは、前記中継サイクル設定を有するMedium Access Control Protocol Data Unit（ＭＡＣ−ＰＤＵ）と中継ＭＡＣ−ＰＤＵを含む他のＭＡＣ−ＰＤＵとを区別するために、所定のＳＡ識別子を使用してもよい。

前記中継サイクル設定は、前記中継ＵＥによって最初に集中的にブロードキャストされ、その後、定期的にブロードキャストされてもよい。前記中継ＵＥが前記中継サイクル設定の集中的なブロードキャストを実行する期間は、前記ＢＳによって設定されてもよい。

前記中継サイクル設定は、前記中継サイクルにおいて、前記中継ＵＥがいつ前記中継サイクル設定をブロードキャストすることができるかを定義する中継サイクル設定ウィンドウを含んでもよい。前記中継サイクル設定ウィンドウは、前記中継サイクルの整数回の繰り返しによって定義されてもよい。前記中継サイクル設定ウィンドウの開始は、前記中継サイクルの開始と位置合わせされてもよい。

前記方法は、前記中継ＵＥにて、新しい中継サイクルを定義する中継サイクル再設定メッセージを前記ＢＳから受信することをさらに含んでもよく、後続の中継データは、前記中継ＵＥと前記ＯＯＣ−ＵＥとの間、及び前記中継ＵＥと前記ＢＳとの間で、前記新しい中継サイクルに従って送信される。

複数の中継サイクルは、１０２４×１０ｍｓのスーパーフレーム内で連結されてもよい。前記複数の中継サイクルの最初の中継サイクルは、中継オフセットインジケータによって前記スーパーフレームの開始からオフセットされてもよい。前記スーパーフレームの開始は、第１のＤ２Ｄフレーム番号（ＤＦＮ）又は第１のシステムフレーム番号（ＳＦＮ）によって定義されてもよい。

前記複数の中継サイクルの最後の中継サイクルは、前記スーパーフレームに収まるように切り捨てられてもよい。

前記中継オフセットインジケータは、スケジューリング割り当て（ＳＡ）オフセットインジケータと等しくてもよい。前記中継オフセットインジケータは、０と３９ミリ秒との間であってもよい。

前記中継サイクルは、単一のＳＡ ｐｅｒｉｏｄにわたるように設定されてもよく、前記第２の期間は、前記ＳＡ ｐｅｒｉｏｄに関連するＤ２Ｄデータプールと少なくとも部分的にオーバーラップする。

前記中継サイクルは、いくつかの（several）ＳＡ ｐｅｒｉｏｄにわたるように設定されてもよく、前記第２の期間は、前記いくつかのＳＡ ｐｅｒｉｏｄの１つのＳＡ ｐｅｒｉｏｄに関連するＤ２Ｄデータプールと少なくとも部分的にオーバーラップする。前記いくつかのＳＡ ｐｅｒｉｏｄは、整数個のＳＡ ｐｅｒｉｏｄを含む。

前記中継サイクルは、第１の整数個のＳＡ ｐｅｒｉｏｄにわたるように設定され、前記第２の期間は、第２の整数個のＳＡ ｐｅｒｉｏｄにわたるように設定されてもよく、前記第２の整数は前記第１の整数と同じ大きさであってもよい。具体的には、前記第２の整数は、前記第１の整数以下であってもよい。

別の形態では、本発明は、基地局（ＢＳ）と、中継user equipment（ＵＥ）と、カバレッジ外ＵＥ（ＯＯＣ−ＵＥ）とを含む無線通信システムで使用されるデータ通信方法に広く存在し、前記方法は、
前記中継ＵＥにて、デバイスツーデバイス（Ｄ２Ｄ）通信のための第１の期間及びセルラー通信のための第２の期間を含む中継サイクルを定義する中継サイクル設定を、前記ＢＳから受信し、
前記中継ＵＥにて、セルラー通信により、前記第２の期間内に、中継データを前記ＢＳから受信し、
前記中継ＵＥによって、Ｄ２Ｄ通信により、前記第１の期間内に、前記中継データを前記ＯＯＣ−ＵＥへ提供する、ことを含む。

さらに別の形態では、本発明は、無線通信システムに広く存在し、無線通信システムは、
基地局（ＢＳ）と、
カバレッジ外ＵＥ（ＯＯＣ−ＵＥ）と、
中継user equipment（ＵＥ）と、を備え、
前記中継ＵＥは、
デバイスツーデバイス（Ｄ２Ｄ）通信のための第１の期間及びセルラー通信のための第２の期間を含む中継サイクルを定義する中継サイクル設定を、前記基地局から受信し、
Ｄ２Ｄ通信により、前記第１の期間内に、前記ＯＯＣ−ＵＥから中継データを受信し、
セルラー通信により、前記第２の期間内に、前記中継データを前記ＢＳへ提供するように構成される。

本発明の特定の実施形態によれば、前記中継サイクル（relay_cycle）は、設定可能であり、且つ前記中継ＵＥを介して前記ＢＳと前記ＯＯＣ−ＵＥとの間でＤ２Ｄ中継通信を実現するために、前記ＢＳ、前記中継ＵＥ及び前記ＯＯＣ−ＵＥにおいて定期的に又は繰り返し使用される。設定可能な中継サイクルは、前記中継サイクルを形成する時間において多重化される第１の期間（「セルラーサイレンス期間」）及び第２の期間（「セルラーアクティブ期間」）を含み、制御データ、ユーザデータ及び／又はアプリケーションデータの交換において、前記中継サイクルにおける前記第１の期間は、前記中継ＵＥと前記ＯＯＣ−ＵＥとの間のＤ２Ｄ通信のために指定されてもよく、前記中継サイクルの前記第２の期間は、前記ＢＳと前記中継ＵＥとの間のセルラーアップリンク（ＵＬ）及びダウンリンク（ＤＬ）通信のために指定されてもよい。また、前記方法は、全体の中継サイクル長を形成する前記第１の期間及び前記第２の期間の長さの設定及び再設定を可能にし、また、その比率は、接続されたＯＯＣ−ＵＥの数、ネットワーク中継サービスを必要とする接続されたＯＯＣ−ＵＥの数、ルーティングトラフィック量、及び／又は所望のサービス品質を満たすように決定されてもよい。

前記中継サイクルは、１つの中継サイクルが、（３ＧＰＰのリリース１２で標準化されている）地域的に設定された又は予め設定されたＳＡ Ｐｅｒｉｏｄと完全にオーバーラップし得るように設定されてもよく、前記第２の期間長は、前記第１の期間長の一部として制限されたＤ２Ｄ通信に使用するために十分な数のＴ−ＲＰＴを残して、前記Ｄ２Ｄデータプールに部分的にわたるようにさらに設定される。また、前記中継サイクルは、１つの中継サイクルが、整数個の地域的に設定された又は予め設定されたＳＡ Ｐｅｒｉｏｄと完全にオーバーラップし得るように設定されてもよく、前記第２の期間長は、ＳＡ ＰｅｒｉｏｄのＤ２Ｄデータプールに部分的にわたるようにさらに設定される。これは、Ｄ２Ｄ通信に使用するのに十分な数のＴ−ＲＰＴを残すか、又はＳＡ Ｐｅｒｉｏｄの整数個にわたってもよい。

前記方法は、限定されるものではないが中継サイクル期間と、Ｄ２Ｄ通信プールと共に使用される第１の期間を導出するための第２の期間とを含む中継サイクル設定又は再設定情報要素（ＩＥ）により、前記ＢＳが前記中継ＵＥを設定することをさらに含んでもよい。次に、前記中継ＵＥは、そのネットワーク中継サービス及び関連設定ＩＥを近隣の既存のＯＯＣ−ＵＥに広告するために、定義された期間、前記中継サイクル設定情報を集中的に又は迅速にブロードキャストする（例えば、各中継サイクル毎）手段によって、暗黙的に通知されたアクティベーションタイムに、前記中継サイクル設定又は再設定ＩＥを、その伝送範囲内のＯＯＣ−ＵＥへ転送してもよい。その後、現在設定された又は再設定された中継サイクル設定を維持し、且つ遅い到着のＯＯＣ−ＵＥを可能にするために、前記中継サイクル設定情報及び中継サイクル設定ＩＥの定期的なブロードキャスト（例えば、設定可能な整数個の中継サイクル毎）は、設定の期間中、使用されてもよい。Ｄ２Ｄ通信プールで中継サイクル設定ＩＥをブロードキャストする場合、前記中継ＵＥは、中継サイクル設定の受信を案内するＳＡをＯＯＣ−ＵＥがサーチすることを可能にするために、予約された又は所定のスケジューリング割り当て（ＳＡ）リソースインデックスを使用してもよく、及び／又は、中継サイクル設定ＩＥを有する関連ＭＡＣ−ＰＤＵと中継ＭＡＣ−ＰＤＵを含む他のＭＡＣ−ＰＤＵとをＯＯＣ−ＵＥが区別することを可能にするために、ＳＡ−ＩＤ（すなわちＳＡ識別子）を使用してもよい。

本発明の特定の実施形態によれば、複数の設定可能な中継サイクルは、ギャップなしに時間多重化され、１０２４×１０ｍｓの期間を有するタイミング構造を形成する。最初の中継サイクルの開始は、ＳＡ ｐｅｒｉｏｄの開始と一致してもよく、最後の中継サイクルは、１０２４×１０ｍｓのウィンドウに収まるように切り捨てられてもよい。初期中継サイクル設定のアクティベーションタイムは、前記中継ＵＥにて中継サイクル設定の完了直後の新たに設定された中継サイクルの開始であってもよい。中継サイクル再設定のアクティベーションタイムは、前記中継ＵＥにて中継サイクル再設定の完了が生じた、現在設定されている中継サイクルの終了直後で、新たに設定された中継サイクルの開始であってもよい。前記中継ＵＥが中継サイクル設定／再設定の集中的／迅速なブロードキャストを実行する期間は、前記ＢＳによって暗黙的に通知されてもよく、前記アクティベーションタイムから中継サイクル設定又は再設定の最初の定期的なブロードキャストが起こるまでの時間として定義される。さらに、前記ＢＳは、「中継サイクル設定ウィンドウ」により、前記中継ＵＥを設定してもよく、第１の「中継サイクル設定ウィンドウ」の開始は、１０２４×１０ｍｓの一意的な時間フレーム（unique time-frame）における最初の中継サイクルの開始と一致してもよく、前記中継ＵＥは、設定期間中、定期的に（すなわち、設定可能な整数個の中継サイクル毎に）中継サイクル設定ＩＥを中継する際に、中継サイクル設定ウィンドウ（「relay_cycle_config_window」）を使用する。

本発明の実施形態は、低いレイテンシ又は予測レイテンシ、及び／又は信頼できる中継機能が達成されるように、セルラー通信及びＤ２Ｄ通信動作及び前記中継ＵＥでの周期性を構造的に調整／設定することによって、ネットワーク中継可能なＤ２Ｄ−ＵＥ（前記中継ＵＥ）を介してＢＳ又はネットワークアクセスノードとカバレッジ外のＤ２Ｄ−ＵＥとの間のＤ２Ｄ中継通信をサポートする方法を提供する。また、強制的なＴＸ／ＲＸ要件が排除され、したがって、本発明は、単一のＴＸ／ＲＸ ＵＥに使用されてもよい。さらに、ある周波数から他の周波数への頻繁なＲＸ再調整による電力消費が排除される。

前記ネットワーク中継機能は、前記中継サービスを要求している他のＤ２Ｄ−ＵＥと通信するためにリリース１２ Ｄ２Ｄブロードキャスト通信が前記中継ＵＥによってベースライン通信として使用される３ＧＰＰリリース１２ Ｄ２Ｄフレームワーク上に構築されてもよい。

本発明の特定の実施形態は、前記Ｄ２Ｄ中継サイクルがギャップなしに連続して繰り返されるスーパーフレームを含み、スーパーフレームは、Ｄ２Ｄフレーム番号（ＤＦＮ）０から開始し、前記ＤＦＮが０にリセットされたときに終了する。

本明細書に記載される特徴のいずれかは、本発明のスコープ内で本明細書に記載された任意の１つ以上の他の特徴と任意の組み合わせで組み合わせることができる。

本明細書中のいずれかの先行技術への言及は、先行技術が共通の一般知識の一部を形成することの承認又は示唆の任意の形式のものではなく、また、それらを意味するものとしてみなされるべきではない。

本発明の様々な実施形態を、以下の図面を参照して説明する。

UE-to-network relay動作を含む通信システムを示す図である。

本発明の一実施形態にかかるアドバンスト無線通信システム示す図である。

本発明の一実施形態にかかる図２のシステムのデータ構造を示す図である。

本発明の一実施形態にかかる図２のシステムの中継サイクル対saPeriodマッピングを示す図である。

本発明のさらなる実施形態にかかる図２のシステムの中継サイクル対SA periodマッピングを示す図である。

本発明のさらに別の実施形態にかかる図２のシステムの中継サイクル対SA periodマッピングを示す図である。

本発明の一実施形態にかかる図２のシステムのタイミング図を示す図である。

本発明の一実施形態にかかる例示的な中継再設定のタイミング図を示す図である。

本発明の一実施形態にかかるさらなる例示的な中継再設定アクティベーションタイムのタイミング図を示す図である。

本発明の一実施形態にかかる中継設定図を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる中継設定図を示す図である。

本発明の一実施形態にかかる中継設定図を示す図である。本発明の好ましい特徴、実施形態及び変形は、当業者が本発明を実施するのに十分な情報を提供する以下の詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明は、前述の発明の概要のスコープを限定するものと決してみなされるべきではない。

本発明の様々な実施形態は、デバイスツーデバイス（Ｄ２Ｄ）通信に関する。また、Ｄ２Ｄ通信は、一般に、ピアツーピア（Ｐ２Ｐ）通信又はダイレクトモード通信とも呼ばれ、通信デバイス間の直接通信に関連する。

以下でさらに詳細に説明するように、本発明の様々な実施形態は、カバレッジ外ＵＥへのネットワーク接続を可能にするUE-to-network relayを提供する。network relayは、3rd Generation Partnership Project（３ＧＰＰ）によって指定されたlong term evolution（ＬＴＥ）通信のような、公共安全通信及びセルラー通信のために割り当てられた認可スペクトル（licensed spectrum）で提供されてもよい。

図２は、本発明の一実施形態にかかるアドバンスト無線通信システム（advanced wireless communication system）１０を示す。アドバンスト無線通信システム１０は、一対の又は不対のキャリア周波数ｆ１でＤ２Ｄ中継user equipment（ＵＥ）３０に無線セルラーカバレッジ２１を提供する基地局（ＢＳ）２０の形態のセルラーネットワークアクセスノードを備える。無線通信システム１０は、ＢＳ ２０のカバレッジ外であるが、Ｄ２Ｄ中継ＵＥ ３０の伝送範囲内にある１つ以上のカバレッジ外ＵＥ（ＯＯＣ−ＵＥ）４０をさらに備える。

Ｄ２Ｄ中継ＵＥ ３０は、キャリア周波数ｆ２のＤ２Ｄリンク３４及びキャリア周波数ｆ１のセルラーリンク２２のアップリンク（ＵＬ）コンポーネント（component）を使用して、協調的（coordinated manner）に、ＯＯＣ−ＵＥ ４０とＢＳ ２０との間で制御データ、プロトコルデータ、ユーザデータ、及びアプリケーションデータを中継することができる中継ＵＥノードとして構成される。周波数ｆ２は公共安全周波数とすることができ、ｆ２はｆ１のＵＬコンポーネントと同じでもよい。

Ｄ２Ｄ中継ＵＥ ３０は、ＢＳ ２０がＲＲＣ接続モードにある場合に、中継ＵＥノードとして動作するように構成されている。また、Ｄ２Ｄ中継ＵＥ ３０は、Ｄ２Ｄグループ内の１つ以上のＯＯＣ−ＵＥ ４０によって、中継ＵＥノードとして動作するように要求されてもよく、直接伝送範囲内のＯＯＣ−ＵＥ ４０にUE-to-network relayサービスを提供する。中継ＵＥノードとして動作するようにＯＯＣ−ＵＥ ４０によって要求される場合に、Ｄ２Ｄ中継ＵＥ ３０は、まず、そのサービスＢＳ（servicing BS）２０とＲＲＣ接続を確立し、さらにＢＳ ２０に中継設定（relay configuration）を要求してもよい。

以下でさらに詳細に説明するように、ＢＳ ２０、Ｄ２Ｄ中継ＵＥ ３０、及びＯＯＣ−ＵＥ ４０による使用のために、セルラー及びＤ２Ｄ通信用の中継サイクル（「Relay_cycle」）構造がＢＳ ２０によって設定される。特に、中継サイクル構造は、Ｄ２Ｄ通信リンク３４及びセルラー通信リンク２２を時間領域で多重化するために、Ｄ２Ｄ中継ＵＥ ３０にて用いられ、ＢＳ ２０とＯＯＣ−ＵＥ ４０との間で遅延に敏感なデータ（delay sensitive data）及び／又はエラーに寛容でないデータ（error intolerant data）のタイムリーな配信を可能にする。

図３は、本発明の一実施形態にかかるシステム１０のデータ構造１００を示す。データ構造１００は、第１及び第２の設定可能な通信領域又は時間多重化された期間を含む中継サイクル２００を含む。具体的には、中継サイクル２００は、Ｄ２Ｄ中継ＵＥ ３０とＯＯＣ−ＵＥ ４０との間のＤ２Ｄ通信のために予約された「セルラーサイレンス期間（ＣＳＰ：cellular silence period）」２０１と、ＢＳ ２０と中継ＵＥ ３０との間のセルラー通信のために予約された「セルラーアクティブ期間（ＣＡＰ：cellular active period）」２０２とを含む。ギャップなしで複数の中継サイクル１３２、１３３、１３９が連結されて、１０２４×１０ミリ秒の標準時間フレーム（standard time frame）１３１を有するデータ構造１００を形成する。

最初の中継サイクル１３２の開始は、フレーム（SuperFrame）１２１の開始１２０、すなわちＤ２Ｄフレーム番号（ＤＦＮ：D2D frame number）０又はシステムフレーム番号（ＳＦＮ：System Frame Number）０から中継オフセットインジケータ（relayOffsetIndicator）１３０によってオフセットされる。relayOffsetIndicator １３０は、最初の中継サイクル１３２及び最初のsaPeriod １４１の開始が位置合わせされるように設定される。 結果として、relayOffsetIndicator １３０は、［０、１、２、．．．、３８、３９]ミリ秒の範囲から選択された設定値を有する標準化されたsaOffsetIndicator １４０と等しい。

標準時間フレーム１３１における設定の各設定された中継サイクル１３２、１３３、１３９は、［４０、８０、１６０、３２０、６４０］ミリ秒の範囲から選択された設定可能な長さを有する。最後の中継サイクル１３９は、標準時間フレーム１３１の長さ、すなわち１０２４×１０ミリ秒に収まるように切り捨てられてもよい。

さらに、設定された中継サイクル１３２、１３３、１３９内のＣＡＰ ２０２は、１ｍｓの粒度（granularity）で［２０：２００］ミリ秒の範囲内の持続時間を有するように設定可能である。そして、中継サイクル１３２、１３３、１３９のＣＳＰ ２０１は、設定された中継サイクル及びＣＡＰ持続時間から導き出すことができる。

一旦設定されると、中継サイクル再設定が受信されるか、中継サイクル設定の終了がＢＳ ２０によってトリガされるか、又はＤ２Ｄ中継ＵＥ ３０がその領域から離れ、もはやUE-to-network relayサービスを提供できなくなるまで、データ構造１００は繰り返される。

中継サイクル長及びＣＡＰ長を含む中継サイクル設定要素（relay cycle configuration element）又は再設定情報要素（ＩＥ：information element）は、対応するＤ２Ｄ通信リンクのためのsaPeriod設定がＢＳ ２０に知られている場合に、サービスＢＳ ２０によって適切に決定されてもよい。

図４は、本発明の一実施形態にかかるシステム１０の中継サイクル対saPeriodマッピング（relay cycle to SA period mapping）２１０を示す。上述のように、マッピング２１０は、Ｄ２Ｄ中継ＵＥ ３０からＢＳ ２０へ、及びＤ２Ｄ中継ＵＥ ３０からＯＯＣ−ＵＥ ４０への通信の時間多重化を可能にするように、ＢＳ ２０により設定される。

中継サイクル対saPeriodマッピング２１０は、中継サイクル２１１をSA period（saPeriod）２１２に完全にマッピングすることができるように設定される。また、中継サイクル２１１のＣＡＰ長２０８は、Ｄ２Ｄ制限領域２０９内で利用可能なＭＡＣ−ＰＤＵの送受信に十分な数のTime-Resource pattern of transmission（Ｔ−ＲＰＴ）が利用できるように設定される。

図５は、本発明のさらなる実施形態にかかるシステム１０の中継サイクル対SA periodマッピング２２０を示す。

中継サイクル対SA periodマッピング２２０は、中継サイクル２２１を整数（Ｋ）個のSA period ２２２にマッピングすることができるように設定される。さらに、ＣＡＰ長２０８は、Ｄ２Ｄ制限領域２０９内でＭＡＣ−ＰＤＵの送受信に十分な数のＴ−ＲＰＴが利用できるように、SA period ２２３又は２２４のＤ２Ｄデータプールと部分的にオーバーラップするように設定される。

図６は、本発明のさらに別の実施形態にかかるシステム１０の中継サイクル対SA periodマッピング２３０を示す。

中継サイクル対SA periodマッピング２３０は、中継サイクル２３１を整数（Ｋ）個のSA period ２３２に完全にマッピングすることができるように設定される。さらに、ＣＡＰ長２３３は、整数Ｙ個のSA period ２３４にわたるように設定される。

本発明のさらなる実施形態は、以下に説明するように、「中継サイクル設定アクティベーションタイム」（Relay cycle configuration activation time）及び「中継サイクル再設定アクティベーションタイム」（Relay cycle reconfiguration activation time）に関する。

図７は、本発明の一実施形態にかかるシステム１０のタイミング図３００を示す。

Ｄ２Ｄ中継設定３０１は、上述したように、基地局によって中継ＵＥに最初に提供される。Ｄ２Ｄ中継設定３０１は、その直後の中継サイクル、すなわち中継サイクルｎ（Relay_cycle（n））３０３のアクティベーションタイム３０２を定義する。

中継サイクル設定アクティベーションタイム３０２において、中継ＵＥは、キャリア周波数ｆ１ ３１５のＵＬコンポーネントのセルラー（ＴＸ／ＲＸ）通信動作からキャリア周波数ｆ２ ３１６の直接（ＴＸ／ＲＸ）通信動作への切り替え３１１を実行する。

中継サイクルｎ ３０３において、中継サイクルｎ ３０３のＣＳＰ ３１４が終了する場合に、中継ＵＥは、キャリア周波数ｆ２ ３１６の直接（ＴＸ／ＲＸ）通信からキャリア周波数ｆ１ ３１５のＵＬコンポーネント上のセルラー（ＴＸ／ＲＸ）通信への切り替えを実行する。さらに、中継サイクルの終了時（したがって、別の中継サイクルの開始時）に、中継ＵＥは、キャリア周波数ｆ１ ３１５のＵＬコンポーネントのセルラー通信（ＴＸ／ＲＸ）から キャリア周波数ｆ２ ３１６の直接（ＴＸ／ＲＸ）通信への切り替えを再度実行する。

一旦設定され、アクティブ化される（activated）と、中継サイクル設定は、中継サイクル再設定又は新しい中継サイクル設定がサービスＢＳによって設定されてアクティブ化されるか、又は現在の設定がサービスＢＳによって終了されるまで有効である。中継サイクルの再設定又は新しい中継サイクルの設定は、スーパーフレーム（１０２４＊１０ｍｓ）の中継サイクルのどこでも起こる可能性がある。

図８は、本発明の一実施形態にかかる例示的な中継再設定のタイミング図３５０を示す。具体的には、中継ＵＥは、最初に第１の中継サイクル設定３５１で動作し、その後、第２の中継サイクル設定３５２に切り替えるように構成される。

第１の中継サイクル設定３５１の中継サイクル３５３中に完了する３５４、中継サイクル再設定が提供される。中継サイクル再設定は、中継サイクル３５３の終了３５７の直後である第２の中継サイクル設定３５２の中継サイクルの開始３５５でアクティブ化される。具体的には、第２の中継サイクル設定３５２は、中継サイクル３５３の終了３５７の後の第２の中継サイクル設定３５２の最初の中継サイクルの開始に対応するアクティベーションタイム３５５を有する。

オーバーラップ中継サイクル（overlapping relay cycle）３５６は、アクティベーションタイム３５５とオーバーラップする。第１の中継サイクル設定３５１は、図９を参照して以下に説明するように、任意の中間中継サイクル（intermediate relay cycle）を含む、オーバーラップ中継サイクル３５６の前のすべての中継サイクルに使用される。

図９は、本発明の一実施形態にかかるさらなる例示的な中継再設定アクティベーションタイムのタイミング図３６０を示す。タイミング図３６０は、図８のタイミング図３５０と同様である。具体的には、中継ＵＥは、最初に第１の中継サイクル設定３６１で動作し、その後、第２の中継サイクル設定３６２に切り替えるように構成される。

第１の中継サイクル設定３６１の中継サイクル３６３中に完了する３６４、中継サイクル再設定が提供される。中継サイクル再設定は、中継サイクル３６３の終了３６７の直後である第２の中継サイクル設定３５２の中継サイクルの開始３６５でアクティブ化される。

しかし、中継サイクルの終了３６７とアクティベーションタイム３５５との間に中間中継サイクルが生じる。その結果、アクティベーションタイム３５５とオーバーラップするオーバーラップ中継サイクル３６６は、中間中継サイクルの後になる。第１の中継サイクル設定３５１は、中間中継サイクルを含む、オーバーラップ中継サイクル３５６の前のすべての中継サイクルに使用される。

本発明のさらなる態様は、広告（advertising）において中継ＵＥにより使用され、既存のＯＯＣ−ＵＥへのUE-to-network relayサービスを維持し、中継ＵＥノードが設定され、確立され、動作している場合に、既存のUE-to-network relayサービスを利用することを新規到着ＯＯＣ−ＵＥ（new arrival OOC-UE）に許可する方法に関する。

図１０Ａ及び 図１０Ｂは、本発明の一実施形態にかかる中継設定図４００を示す。

一旦中継ＵＥが設定され、サービス中である場合に、中継ＵＥは、選択されたSA period ４１０において直接通信のために割り当てられた／予め設定されたキャリア周波数で、ＳＡ ４２１と中継サイクル設定を有する関連ＭＡＣ−ＰＤＵ ４３３とを定期的にブロードキャストする。中継サイクル設定は、中継サイクル長、設定されたＣＡＰ長、及び設定された中継サイクル設定ウィンドウ（Relay_cycle_config_window）４０２、４０６を含む。

中継サイクル設定ウィンドウ４０２、４０６は、中継サイクル長の整数回の繰り返しを含み、１０２４×１０ｍｓのタイミングウィンドウ内の最初の中継サイクル設定ウィンドウ４０２の開始は、最初の中継サイクル４０７の開始と一致する。最後の中継サイクル設定ウィンドウは、１０２４×１０ｍｓのスーパーフレーム又はタイミングウィンドウに収まるように切り捨てられてもよい。

中継サイクル４０５及び中継サイクル設定ウィンドウ４０２、４０６は、１０２４×１０ｍｓの各タイミングウィンドウで繰り返される構造４０８を定義する。

本発明の特定の実施形態によれば、中継ＵＥは、ＳＡリソースプール４２０内のＳＡ ４２１及びデータプール４３０内の関連ＭＡＣ−ＰＤＵ ４３３をブロードキャストするために、設定された中継サイクル設定ウィンドウ４０２、４０６内のSA period ４０１、４０３、４０４を選択する。中継ＵＥは、好ましくは、中継サイクル設定ウィンドウ４０２、４０６の第１のSA period ４０１、４０３を選択する。選択されたSA period ４０１、４０３、４０４は、中継サイクル設定ＩＥを搬送するために使用される。ＳＡ ４２１をブロードキャストするとき、中継ＵＥは、特別なＳＡリソースインデックス（special SA resource index）、好ましくはＳＡリソースインデックス０ ４２１を選択してもよい。

さらに、送信されたＳＡにおいて、中継ＵＥは、関連ＭＡＣ−ＰＤＵ ４３３が中継サイクル設定ＩＥを搬送するかどうかをＯＯＣ−ＵＥが判断できるようにするために、（限定するものではないが）｛１１１１ １１１１；００００ ００００；１１１１ ００００；００００ １１１１；１０１０ １０１０；０１０１ ０１０１｝のセットから選択され得る特別なＳＡ−ＩＤ ４２２を使用してもよい。

図１１は、本発明の一実施形態にかかる中継設定図５００を示す。

ブロードキャストされた中継サイクル設定又は所望の信頼性を有する再設定情報をＯＯＣ−ＵＥが取得することを可能にするために、図８及び図９を参照して上述したように、サービスＢＳは、定期的にスケジュールされた中継サイクル設定のブロードキャストに加えて、中継サイクル設定をＯＯＣ−ＵＥへブロードキャストするように中継ＵＥを設定してもよい。具体的には、ＢＳは、中継サイクル設定又は再設定アクティベーションタイム５１０の直後且つ中継サイクル設定ウィンドウ５３０内の各中継サイクル５１１、５１２で中継サイクル設定をブロードキャストするように、中継ＵＥを設定してもよい。

その結果、ＯＯＣ−ＵＥは、定期的にスケジュールされた中継サイクル設定のブロードキャストを見逃したとしても、中継ＵＥのネットワーク中継機能を利用することができる可能性がある。

（もしあれば）本明細書及び特許請求の範囲において、「含んでいる（comprising）」という単語及びその派生語である「含む（comprises）」及び「含む（comprise）」は、記載された各整数を含むが、１以上のさらなる整数を含むことを排除するものではない。

本明細書を通して「一実施形態」又は「実施形態」という言及は、実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して様々な場所における「一実施形態では（において）」又は「実施形態では（において）」という語句の出現は、必ずしも全て同一の実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造又は特性は、１又は複数の組み合わせで、任意の適切な手法により組み合わせてもよい。

法令の遵守において、本発明は、構造的又は方法的特徴の多少を言語で具体的に記載されている。本明細書に記載の手段が本発明を実施する好ましい形態を含むことから、本発明は、図示又は説明した特定の特徴に限定されるものではないことを理解されるべきである。したがって、本発明は、（もしあれば）当業者により適切に解釈される添付の特許請求の適切な範囲内で任意の形態又は変形が主張される。

この出願は、２０１５年２月２６日に出願されたオーストラリア特許仮出願第２０１５９００６７４号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０ アドバンスト無線通信システム
２０ 基地局
３０ Ｄ２Ｄ中継ＵＥ
４０ カバレッジ外ＵＥ（ＯＯＣ−ＵＥ）

Claims (24)

1. 基地局（ＢＳ）と、中継user equipment（ＵＥ）と、カバレッジ外ＵＥ（ＯＯＣ−ＵＥ）とを含む無線通信システムで使用されるデータ通信方法であって、
   前記中継ＵＥにて、デバイスツーデバイス（Ｄ２Ｄ）通信のための第１の期間及びセルラー通信のための第２の期間を含む中継サイクルを定義する中継サイクル設定を、前記ＢＳから受信し、
   前記中継ＵＥにて、Ｄ２Ｄ通信により、前記第１の期間内に、中継データを前記ＯＯＣ−ＵＥから受信し、
   セルラー通信により、前記第２の期間内に、前記中継データを前記中継ＵＥから前記ＢＳへ提供する、
   ことを含む方法。
2. 前記中継サイクル設定は、基準点に対する前記中継サイクルのオフセットを定義する中継オフセットインジケータを含む、請求項１の方法。
3. 前記中継サイクル設定は、前記中継サイクルの長さを定義する中継サイクル長と、前記第２の期間の長さを定義する第２の期間長と、を含む、請求項１の方法。
4. 前記中継ＵＥのネットワーク中継サービスの広告を、前記中継ＵＥから前記ＯＯＣ−ＵＥへ提供することをさらに含む、請求項１の方法。
5. 前記広告を提供することは、前記中継サイクル設定を、前記中継ＵＥによって複数のＯＯＣ−ＵＥへブロードキャストすることを含む、請求項４の方法。
6. 前記中継ＵＥは、前記中継サイクル設定をブロードキャストするために、予約された又は所定のスケジューリング割り当て（ＳＡ）リソースインデックスを使用する、請求項５の方法。
7. 前記中継ＵＥは、前記中継サイクル設定を有するMedium Access Control Protocol Data Unit（ＭＡＣ−ＰＤＵ）と他のＭＡＣ−ＰＤＵとを区別するために、所定のＳＡ識別子をさらに使用する、請求項６の方法。
8. 前記中継サイクル設定は、前記中継ＵＥによって最初に集中的にブロードキャストされ、その後、定期的にブロードキャストされる、請求項５の方法。
9. 前記中継ＵＥが前記中継サイクル設定の集中的なブロードキャストを実行する期間は、前記ＢＳによって設定される、請求項８の方法。
10. 前記中継サイクル設定は、前記中継サイクルにおいて、前記中継ＵＥがいつ前記中継サイクル設定をブロードキャストすることができるかを定義する中継サイクル設定ウィンドウを含む、請求項１の方法。
11. 前記中継サイクル設定ウィンドウは、前記中継サイクルの整数回の繰り返しによって定義される、請求項１０の方法。
12. 前記中継サイクル設定ウィンドウの開始は、前記中継サイクルの開始と位置合わせされる、請求項１０の方法。
13. 前記中継ＵＥにて、新しい中継サイクルを定義する中継サイクル再設定メッセージを前記ＢＳから受信することをさらに含み、後続の中継データは、前記中継ＵＥと前記ＯＯＣ−ＵＥとの間、及び前記中継ＵＥと前記ＢＳとの間で、前記新しい中継サイクルに従って送信される、請求項１の方法。
14. 複数の中継サイクルは、１０２４×１０ｍｓのスーパーフレーム内で連結される、請求項１の方法。
15. 前記複数の中継サイクルの最初の中継サイクルは、中継オフセットインジケータによって前記スーパーフレームの開始からオフセットされる、請求項１４の方法。
16. 前記複数の中継サイクルの最後の中継サイクルは、前記スーパーフレームに収まるように切り捨てられる、請求項１４の方法。
17. 前記中継オフセットインジケータは、スケジューリング割り当て（ＳＡ）オフセットインジケータと等しい、請求項１４の方法。
18. 前記中継オフセットインジケータは、０と３９ミリ秒との間である、請求項１４の方法。
19. 前記中継サイクルは、単一のＳＡ ｐｅｒｉｏｄにわたるように設定され、前記第２の期間は、前記ＳＡ ｐｅｒｉｏｄに関連するＤ２Ｄデータプールと少なくとも部分的にオーバーラップする、請求項１の方法。
20. 前記中継サイクルは、いくつかのＳＡ ｐｅｒｉｏｄにわたるように設定され、前記第２の期間は、前記いくつかのＳＡ ｐｅｒｉｏｄの１つのＳＡ ｐｅｒｉｏｄに関連するＤ２Ｄデータプールと少なくとも部分的にオーバーラップする、請求項１の方法。
21. 前記いくつかのＳＡ ｐｅｒｉｏｄは、整数個のＳＡ ｐｅｒｉｏｄを含む、請求項２０の方法。
22. 前記中継サイクルは、第１の整数個のＳＡ ｐｅｒｉｏｄにわたるように設定され、前記第２の期間は、第２の整数個のＳＡ ｐｅｒｉｏｄにわたるように設定され、前記第２の整数は前記第１の整数と同じ大きさであってもよい、請求項１の方法。
23. 基地局（ＢＳ）と、中継user equipment（ＵＥ）と、カバレッジ外ＵＥ（ＯＯＣ−ＵＥ）とを含む無線通信システムで使用されるデータ通信方法であって、
    前記中継ＵＥにて、デバイスツーデバイス（Ｄ２Ｄ）通信のための第１の期間及びセルラー通信のための第２の期間を含む中継サイクルを定義する中継サイクル設定を、前記ＢＳから受信し、
    前記中継ＵＥにて、セルラー通信により、前記第２の期間内に、中継データを前記ＢＳから受信し、
    前記中継ＵＥによって、Ｄ２Ｄ通信により、前記第１の期間内に、前記中継データを前記ＯＯＣ−ＵＥへ提供する、
    ことを含む方法。
24. 基地局（ＢＳ）と、
    カバレッジ外ＵＥ（ＯＯＣ−ＵＥ）と、
    中継user equipment（ＵＥ）と、を備え、
    前記中継ＵＥは、
    デバイスツーデバイス（Ｄ２Ｄ）通信のための第１の期間及びセルラー通信のための第２の期間を含む中継サイクルを定義する中継サイクル設定を、前記基地局から受信し、
    Ｄ２Ｄ通信により、前記第１の期間内に、前記ＯＯＣ−ＵＥから中継データを受信し、
    セルラー通信により、前記第２の期間内に、前記中継データを前記ＢＳへ提供するように構成される、
    無線通信システム。

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