JP6158899B2 - ユーザ端末、プロセッサ、及び基地局 - Google Patents

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Description

本発明は、Ｄ２Ｄ通信をサポートする移動通信システム、ユーザ端末及び基地局に関する。
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通信では、近接する複数のユーザ端末が、ネットワークを介さずに直接的な通信を行う。すなわち、Ｄ２Ｄ通信のデータパスはネットワークを経由しない。一方、移動通信システムの通常の通信（セルラ通信）のデータパスはネットワークを経由する。
３ＧＰＰ技術報告 「ＴＲ ２２．８０３ Ｖ２．０．０」 ２０１２年１１月
Ｄ２Ｄ通信の制御は、ネットワーク主導で行われることが想定されている。よって、ユーザ端末は、ネットワークとの接続を確立した状態（接続状態）でＤ２Ｄ通信を行うと考えられる。しかしながら、そのような方法では、Ｄ２Ｄ通信の制御に伴うネットワークの負荷及びシグナリングが増加する問題がある。
そこで、本発明は、Ｄ２Ｄ通信の制御に伴うネットワークの負荷及びシグナリングの増加を抑制できる移動通信システム、ユーザ端末及び基地局を提供する。
実施形態に係る移動通信システムは、データパスがネットワークを経由するセルラ通信と、データパスが前記ネットワークを経由しない直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信と、をサポートする。前記移動通信システムは、前記ネットワークに含まれ、かつブロードキャスト情報を送信する基地局と、前記基地局から前記ブロードキャスト情報を受信した後、前記Ｄ２Ｄ通信を行うユーザ端末と、を有する。前記ブロードキャスト情報は、前記ユーザ端末が前記ネットワークとの接続を確立していない特定状態であっても前記Ｄ２Ｄ通信を可能にする情報である。前記ユーザ端末は、前記ブロードキャスト情報に基づいて、前記特定状態において前記Ｄ２Ｄ通信を行う。
図１は、ＬＴＥシステムの構成図である。 図２は、ＵＥのブロック図である。 図３は、ｅＮＢのブロック図である。 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。 図６は、第１実施形態に係る動作環境を説明するための図である。 図７は、第１実施形態に係るＤ２Ｄ無線リソースを説明するための図である。 図８は、干渉回避動作パターン２の具体例１を説明するための図である。 図９は、干渉回避動作パターン２の具体例２を説明するための図である。 図１０は、ホッピングパターンの候補の具体例を示す図である。
［実施形態の概要］
第１実施形態及び第２実施形態に係る移動通信システムは、データパスがネットワークを経由するセルラ通信と、データパスが前記ネットワークを経由しない直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信と、をサポートする。前記移動通信システムは、前記ネットワークに含まれ、かつブロードキャスト情報を送信する基地局と、前記基地局から前記ブロードキャスト情報を受信した後、前記Ｄ２Ｄ通信を行うユーザ端末と、を有する。前記ブロードキャスト情報は、前記ユーザ端末が前記ネットワークとの接続を確立していない特定状態であっても前記Ｄ２Ｄ通信を可能にする情報である。前記ユーザ端末は、前記ブロードキャスト情報に基づいて、前記特定状態において前記Ｄ２Ｄ通信を行う。
第１実施形態では、前記特定状態は、前記ネットワークのカバレッジ内で前記ユーザ端末が前記接続を確立していない状態を示すアイドル状態である。
第２実施形態では、前記特定状態は、前記ネットワークのカバレッジ外に前記ユーザ端末が存在する状態である。
第２実施形態では、前記基地局は、前記カバレッジの終端領域に含まれる終端セルを管理する基地局である。
第１実施形態及び第２実施形態では、前記ブロードキャスト情報は、前記Ｄ２Ｄ通信又は前記Ｄ２Ｄ通信を開始するための端末発見処理において使用が許容される無線リソースを示すリソース情報を含む。
第１実施形態及び第２実施形態では、前記ブロードキャスト情報は、前記Ｄ２Ｄ通信又は前記Ｄ２Ｄ通信を開始するための端末発見処理において許容される最大送信電力を示す電力情報を含む。
第１実施形態では、前記基地局は、前記Ｄ２Ｄ通信又は前記端末発見処理において使用が許容される前記無線リソースを、前記セルラ通信に使用しない。
第１実施形態では、前記ユーザ端末は、前記Ｄ２Ｄ通信を行う前において前記接続を確立している場合に、前記ブロードキャスト情報に基づいて、前記接続を切断した上で前記Ｄ２Ｄ通信を行う。
第１実施形態では、前記Ｄ２Ｄ通信を行っている前記ユーザ端末は、他のユーザ端末から当該Ｄ２Ｄ通信への干渉が検出されたことに応じて、前記接続を確立した上で、又は前記接続を確立する過程で、前記干渉の回避要求を示す情報を前記ネットワークに送信する。
第２実施形態では、前記Ｄ２Ｄ通信を行っている前記ユーザ端末は、他のユーザ端末から当該Ｄ２Ｄ通信への干渉が検出されたことに応じて、前記Ｄ２Ｄ通信を停止すると判断して、前記Ｄ２Ｄ通信を停止することを示す情報を前記ユーザ端末の通信先端末に送信する。
第１実施形態及び第２実施形態では、前記Ｄ２Ｄ通信を行っている前記ユーザ端末は、他のユーザ端末から当該Ｄ２Ｄ通信への干渉が検出されたことに応じて、前記ユーザ端末が属するＤ２Ｄ端末群と前記他のユーザ端末が属するＤ２Ｄ端末群とで使用する無線リソースを異ならせるための端末間ネゴシエーションを行う。
第１実施形態及び第２実施形態では、前記Ｄ２Ｄ通信を行っている前記ユーザ端末は、他のユーザ端末から当該Ｄ２Ｄ通信への干渉が検出されたことに応じて、当該Ｄ２Ｄ通信に使用する無線リソースを他の無線リソースに変更する。
第１実施形態及び第２実施形態では、前記Ｄ２Ｄ通信に使用する無線リソースを前記他の無線リソースに変更する前記ユーザ端末は、前記他の無線リソースに変更することを示す変更情報を前記他の無線リソースを使用してブロードキャストする。
第２実施形態では、前記ユーザ端末が属するＤ２Ｄ端末群とは異なるＤ２Ｄ端末群に属する他のユーザ端末が、前記他の無線リソースを使用中に前記変更情報を受信した場合に、前記変更情報を受信した旨を前記他のユーザ端末のサービングセルに通知する。
第１実施形態及び第２実施形態では、前記ユーザ端末が属するＤ２Ｄ端末群とは異なるＤ２Ｄ端末群に属する他のユーザ端末が、前記他の無線リソースを使用中に前記変更情報を受信した場合に、前記他の無線リソースを使用中である旨を前記ユーザ端末に通知する。
第２実施形態の変更例では、前記ユーザ端末は、周波数ホッピング方式を使用して前記Ｄ２Ｄ通信を行う。前記ブロードキャスト情報は、前記Ｄ２Ｄ通信において使用が許容されるホッピングパターンを示す情報を含む。
第１実施形態及び第２実施形態に係るユーザ端末は、データパスがネットワークを経由するセルラ通信と、データパスがネットワークを経由しない直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信と、をサポートする移動通信システムにおいて用いられる。前記ユーザ端末は、前記ネットワークに含まれる基地局から、ブロードキャスト情報を受信する受信部と、前記受信部が前記ブロードキャスト情報を受信した後、前記Ｄ２Ｄ通信を行う制御部と、を有する。前記ブロードキャスト情報は、前記ユーザ端末が前記ネットワークとの接続を確立していない特定状態であっても前記Ｄ２Ｄ通信を可能にする情報である。前記制御部は、前記ブロードキャスト情報に基づいて、前記特定状態において前記Ｄ２Ｄ通信を行う。
第１実施形態及び第２実施形態に係る基地局は、データパスがネットワークを経由するセルラ通信と、データパスがネットワークを経由しない直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信と、をサポートする移動通信システムにおいて、前記ネットワークに含まれる。前記基地局は、ユーザ端末が前記ネットワークとの接続を確立していない特定状態であっても前記Ｄ２Ｄ通信を可能にするブロードキャスト情報を送信する送信部を有する。
［第１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の一つである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、第１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−ＵＭＴＳ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１０と、ＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）２０と、を含む。Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０は無線アクセスネットワークに相当し、ＥＰＣ２０はコアネットワークに相当する。Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０及びＥＰＣ２０は、ＬＴＥシステムのネットワークを構成する。
ＵＥ１００は、移動型の通信装置であり、接続先のセル（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、１又は複数のセルを管理しており、自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。ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ３００により構成されるＥＰＣ２０は、ｅＮＢ２００を収容する。
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。
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（ＭＣＳ））、及び割当リソースブロックを決定する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（ＲＲＣ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｓｔａｔｅ）であり、そうでない場合、ＵＥ１００はアイドル状態（ＲＲＣ ｉｄｌｅ ｓｔａｔｅ）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。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、主に制御信号を伝送するための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、主にユーザデータを伝送するための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、主に制御信号を伝送するための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、主にユーザデータを伝送するための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。
（Ｄ２Ｄ通信）
第１実施形態に係るＬＴＥシステムは、直接的なＵＥ間通信である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、コアネットワークであるＥＰＣ２０をデータパスが経由する。データパスとは、ユーザデータ（ユーザプレーン）の通信経路である。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。よって、ＥＰＣ２０のトラフィック負荷を削減できる。
ＵＥ１００は、近傍ＵＥ発見（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）処理により、近傍に存在する他のＵＥ１００を発見し、Ｄ２Ｄ通信を開始する。Ｄ２Ｄ通信は、例えばＬＴＥシステムに割り当てられた周波数帯域（いわゆる、ライセンスバンド）内で行われる。
Ｄ２Ｄ通信には、直接通信モード及び局所中継（Ｌｏｃａｌｌｙ Ｒｏｕｔｅｄ）モードが存在する。直接通信モードは、データパスがｅＮＢ２００を経由しない。相互に近接する複数のＵＥ１００からなるＵＥ群（Ｄ２Ｄ ＵＥ群）は、ｅＮＢ２００のセルにおいて、低送信電力で直接的に無線通信を行う。よって、ＵＥ１００の消費電力の削減、及び隣接セルへの干渉の低減といったメリットを得られる。これに対し、局所中継モードは、データパスがｅＮＢ２００を経由するもののＥＰＣ２０を経由しない。局所中継モードは、ＥＰＣ２０のトラフィック負荷を削減できるものの、直接通信モードに比べてメリットが少ない。よって、第１実施形態では、直接通信モードを主として想定する。
（第１実施形態に係る動作）
次に、第１実施形態に係る動作について説明する。図６は、第１実施形態に係る動作環境を説明するための図である。図６に示すように、ｅＮＢ２００のセルには、ＵＥ１００−１Ｄ、ＵＥ１００−２Ｄ、及びＵＥ１００−Ｃが在圏している。第１実施形態では、ＵＥ１００−１Ｄ及び１００−２Ｄは、ｅＮＢ２００のセルにおいてＤ２Ｄ通信を行う。ＵＥ１００−Ｃは、ｅＮＢ２００のセルにおいてセルラ通信を行う。ここで、ＵＥ１００−１Ｄ及び１００−２ＤがＤ２Ｄ通信を行うための動作を説明する。なお、以下において、ＵＥ１００−１Ｄ及びＵＥ１００−２Ｄを特に区別しない場合は単に「ＵＥ１００−Ｄ」と表記する。
第１に、ｅＮＢ２００は、Ｄ２Ｄ通信において使用が許容される無線リソース（以下、「Ｄ２Ｄ無線リソース」）を確保する。Ｄ２Ｄ無線リソースは、時間リソース及び／又は周波数リソースにより特定される。時間リソースとは、例えばサブフレームである。周波数リソースとは、例えばリソースブロック及び／又は周波数帯（バンド）である。第１実施形態では、Ｄ２Ｄ無線リソースは、セルラ通信のためのセルラ無線リソースと共用しない専用無線リソースである。図７は、第１実施形態に係るＤ２Ｄ無線リソースを説明するための図である。図７に示すように、３サブフレーム分の無線リソースのうち、中央のサブフレームにおける中央の数リソースブロックがＤ２Ｄ無線リソースとして確保されている。すなわち、ｅＮＢ２００は、Ｄ２Ｄ無線リソースをセルラ通信に使用しない。
第２に、ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００−ＤがネットワークとのＲＲＣ接続を確立していない特定状態であってもＤ２Ｄ通信を可能にするブロードキャスト情報（以下、Ｄ２Ｄブロードキャスト情報）を送信する。第１実施形態では、特定状態とは、ネットワークのカバレッジ内でＵＥ１００−ＤがＲＲＣ接続を確立していない状態を示すアイドル状態である。ｅＮＢ２００は、Ｄ２Ｄブロードキャスト情報を定期的に送信してもよく、所定のトリガでＤ２Ｄブロードキャスト情報を送信してもよい。Ｄ２Ｄブロードキャスト情報は、システム情報ブロック（ＳＩＢ）又はマスタ情報ブロック（ＭＩＢ）に含まれてもよい。ＳＩＢ及びＭＩＢは、アイドル状態のＵＥ１００が受信可能な情報である。Ｄ２Ｄブロードキャスト情報は、Ｄ２Ｄ無線リソース示すリソース情報と、Ｄ２Ｄ通信において許容される最大送信電力を示す電力情報を含む。Ｄ２Ｄブロードキャスト情報は、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ処理において送受信される信号に関する情報を含んでもよい（詳細については後述する）。
第３に、ｅＮＢ２００セルにおいて接続状態又はアイドル状態にあるＵＥ１００−Ｄは、ｅＮＢ２００からＤ２Ｄブロードキャスト情報を受信し、Ｄ２Ｄブロードキャスト情報に含まれるリソース情報及び電力情報を取得する。ＵＥ１００−Ｄは、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ処理の前にＤ２Ｄブロードキャスト情報を受信してもよく、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ処理の後にＤ２Ｄブロードキャスト情報を受信してもよい。
第４に、アイドル状態にあるＵＥ１００−Ｄは、Ｄ２Ｄブロードキャスト情報に基づいてＤ２Ｄ通信を開始する。ＵＥ１００−Ｄは、Ｄ２Ｄ通信を行う前において接続状態にある場合には、ｅＮＢ２００からの指示により又は自発的に、ＲＲＣ接続を切断した上でアイドル状態においてＤ２Ｄ通信を行う。ＵＥ１００−Ｄは、リソース情報により示されるＤ２Ｄ無線リソースの中から、Ｄ２Ｄ通信に使用する無線リソースを決定し、決定した無線リソースを使用してＤ２Ｄ通信を行う。また、ＵＥ１００−Ｄは、電力情報により示される最大送信電力の範囲内で、Ｄ２Ｄ通信に使用する送信電力を決定し、決定した送信電力を使用してＤ２Ｄ通信を行う。
このように、ＵＥ１００−Ｄがアイドル状態においてＤ２Ｄ通信を行うことにより、Ｄ２Ｄ通信の制御に伴うネットワークの負荷及びシグナリングの増加を抑制できる。
ただし、ＵＥ１００−Ｄは、Ｄ２Ｄ通信中に、自身の通信先ではないＵＥ１００−Ｘ（セルラＵＥ、又は、別のＤ２Ｄ ＵＥ群に属するＤ２Ｄ ＵＥ）から干渉を受けることがある。以下において、Ｄ２Ｄ通信中の干渉を回避するための動作パターン１乃至３について説明する。
（１）干渉回避動作パターン１
Ｄ２Ｄ通信を行っているＵＥ１００−Ｄは、自身の通信先ではないＵＥ１００−Ｘから当該Ｄ２Ｄ通信への干渉（干渉電力）を検出する。ＵＥ１００−Ｄは、干渉を検出すると、ＲＲＣ接続を確立した上で、又はＲＲＣ接続を確立する過程で、干渉の回避要求を示す情報をｅＮＢ２００に送信する。すなわち、ＵＥ１００−Ｄは、接続状態に移行して、干渉の回避処理をｅＮＢ２００に要求する。ＵＥ１００−Ｄは、干渉の回避処理を要求するためだけにＲＲＣ接続を確立する場合、ＲＲＣ接続を確立する過程でその旨をｅＮＢ２００に通知してもよい。ｅＮＢ２００は、干渉の回避処理として、例えば、他のＵＥ１００−Ｘが使用する無線リソースとＵＥ１００−Ｄが使用する無線リソースとを異ならせる。或いは、ｅＮＢ２００は、他のＵＥ１００−Ｘの送信電力を低下させる。
（２）干渉回避動作パターン２
Ｄ２Ｄ通信を行っているＵＥ１００−Ｄは、自身の通信先ではないＵＥ１００−Ｘから当該Ｄ２Ｄ通信への干渉（干渉電力）を検出する。ＵＥ１００−Ｄは、干渉を検出すると、アイドル状態を維持しながら、干渉を回避するためのＵＥ間ネゴシエーションを行う。例えば、ＵＥ１００−Ｄは、自身が属するＤ２Ｄ ＵＥ群とＵＥ１００−Ｘが属するＤ２Ｄ ＵＥ群とで使用する無線リソースを異ならせるように、ＵＥ１００−Ｘとのネゴシエーションを行う。
（３）干渉回避動作パターン３
Ｄ２Ｄ無線リソースに含まれる無線リソース（以下、「無線リソースＡ」）を使用してＤ２Ｄ通信を行っているＵＥ１００−Ｄは、自身の通信先ではないＵＥ１００−Ｘから当該Ｄ２Ｄ通信への干渉（干渉電力）を検出する。ＵＥ１００−Ｄは、干渉を検出すると、当該Ｄ２Ｄ通信に使用する無線リソースを、Ｄ２Ｄ無線リソースに含まれる他の無線リソース（以下、「無線リソースＢ」）に変更する。そして、ＵＥ１００−Ｄは、無線リソースＢに変更することを示す変更情報を、無線リソースＢを使用してブロードキャストする。
ここで、無線リソースＢを使用中のＵＥ１００−Ｙが変更情報を受信した場合、ＵＥ１００−Ｙは、変更情報を受信した旨を自身のサービングセル（ｅＮＢ２００）に通知する。また、ＵＥ１００−Ｙは、無線リソースＢを使用中であることを示す使用中情報を、無線リソースＢを使用してブロードキャストする。ＵＥ１００−Ｄは、ＵＥ１００−Ｙからの使用中情報を受信すると、以下の何れかの処理を行う。
・ＵＥ１００−Ｄは、ＵＥ１００−Ｘからの干渉が低減していれば、無線リソースＢへの変更を中止して無線リソースＡを使用する。
・ＵＥ１００−Ｄは、ＵＥ１００−Ｘからの干渉が低減していなければ、干渉回避動作パターン１又は２の処理を行う。
一方、ＵＥ１００−Ｄは、ＵＥ１００−Ｙからの使用中情報を受信しない場合には、無線リソースＢに変更する旨を自身の通信先ＵＥに通知する。そして、ＵＥ１００−Ｄ及び通信先ＵＥは、無線リソースＢを使用してＤ２Ｄ通信を行う。
図８は、干渉回避動作パターン２の具体例１を説明するための図である。図８において、セルＡは、Ｄ２Ｄ無線リソースに含まれる周波数帯Ａに属するセルであり、セルＢは、Ｄ２Ｄ無線リソースに含まれる周波数帯Ｂに属するセルである。
図８（Ａ）に示すように、ＵＥ１００−１及びＵＥ１００−２はＤ２Ｄ ＵＥ群を構成し、ＵＥ１００−３及びＵＥ１００−４は別のＤ２Ｄ ＵＥ群を構成する。これら２つのＤ２Ｄ ＵＥ群が近接し、かつ、当該２つのＤ２Ｄ ＵＥ群で同一の周波数帯を使用することにより、Ｄ２Ｄ通信間の干渉が生じる。ここでは、ＵＥ１００−４がＵＥ１００−１からの干渉を検知した場合を想定する。
図８（Ｂ）に示すように、ＵＥ１００−４は、干渉を検出すると、Ｄ２Ｄ通信を行う周波数帯（セル）を、周波数帯Ａ（セルＡ）から周波数帯Ｂ（セルＢ）に変更する。そして、ＵＥ１００−４は、周波数帯Ｂ（セルＢ）に変更することを示す変更情報を、周波数帯Ｂ（セルＢ）においてブロードキャストする。
図８（Ｃ）に示すように、ＵＥ１００−４は、使用中情報を受信しないため、周波数帯Ｂ（セルＢ）に変更する旨をＵＥ１００−３に通知する。そして、ＵＥ１００−３及び１００−４は、周波数帯Ｂ（セルＢ）においてＤ２Ｄ通信を行う。
図９は、干渉回避動作パターン２の具体例２を説明するための図である。ここでは、具体例１との相違点を説明する。
図９（Ａ）に示すように、ＵＥ１００−４は、周波数帯Ａ（セルＡ）においてＵＥ１００−１からの干渉を検知する。一方、ＵＥ１００−５及び１００−６は、周波数帯Ｂ（セルＢ）においてＤ２Ｄ通信を行っている。
図９（Ｂ）に示すように、ＵＥ１００−４は、周波数帯Ｂ（セルＢ）に変更することを示す変更情報を、周波数帯Ｂ（セルＢ）においてブロードキャストする。ＵＥ１００−６は、ＵＥ１００−４からの変更情報を受信し、周波数帯Ｂ（セルＢ）を使用中であることを示す使用中情報を、周波数帯Ｂ（セルＢ）においてブロードキャスト（或いは通知）する。ＵＥ１００−４は、ＵＥ１００−６からの使用中情報を受信する。
図９（Ｃ）に示すように、使用中情報を受信したＵＥ１００−４は、ＵＥ１００−１からの干渉が低減していないため、干渉回避動作パターン１又は２の処理を行う。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、特定状態は、ネットワークのカバレッジ外にＵＥ１００−Ｄが存在する状態（以下、「圏外状態」）である。カバレッジとは、ＬＴＥネットワークのカバレッジに限らず、同一の通信事業者が運用する全ネットワークのカバレッジであってもよい。また、カバレッジ外とは、ネットワークからの電波が到達しない領域だけでなく、ネットワークからの電波が非常に弱い領域も含む。カバレッジ外の領域を「圏外領域」と称する。
第２実施形態では、Ｄ２Ｄブロードキャスト情報を送信するｅＮＢ２００は、ｅＮＢ２００は、カバレッジの終端領域に含まれる終端セルを管理する。終端セルとは、その周辺の少なくとも一部が圏外領域であるセルである。すなわち、ｅＮＢ２００は、終端セルにおいてＤ２Ｄブロードキャスト情報を送信する。ｅＮＢ２００は、自セルが終端セルであるか否かについての情報をＥＰＣ２０から通知されてもよい。
以下において、第２実施形態に係る動作について、第１実施形態との相違点を説明する。
ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００−Ｄが圏外状態であってもＤ２Ｄ通信を可能にするＤ２Ｄブロードキャスト情報を送信する。Ｄ２Ｄブロードキャスト情報は、Ｄ２Ｄ無線リソース示すリソース情報、及びＤ２Ｄ通信において許容される最大送信電力を示す電力情報に加えて、圏外領域でＤ２Ｄ通信が許容されることを示す情報（終端セル情報）を含む。
ｅＮＢ２００セルにおいて接続状態又はアイドル状態にあるＵＥ１００−Ｄは、ｅＮＢ２００からＤ２Ｄブロードキャスト情報を受信する。そして、圏外状態に移行したＵＥ１００−Ｄは、Ｄ２Ｄブロードキャスト情報に基づいて、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ処理を行った後、Ｄ２Ｄ通信を行う。
このように、ＵＥ１００−Ｄが圏外状態においてＤ２Ｄ通信を行うことにより、Ｄ２Ｄ通信を有効に活用し、圏外状態においても通信を可能とすることができる。
また、第２実施形態では、第１実施形態に係る干渉回避動作のうち、ｅＮＢ２００に干渉の回避を要求する動作（すなわち、干渉回避動作パターン１）以外の干渉回避動作が適用できる。
さらに、第２実施形態では、上述した干渉回避動作パターン１に代えて、干渉回避動作として、Ｄ２Ｄ通信を中止する動作を適用してもよい。この場合、ＵＥ１００−Ｄは、ＵＥ１００−ＸからＤ２Ｄ通信への干渉が検出されたことに応じて、Ｄ２Ｄ通信を停止すると判断して、Ｄ２Ｄ通信を停止することを示す情報を通信先ＵＥに送信する。
［第２実施形態の変更例］
第２実施形態では、ｅＮＢ２００に干渉の回避を要求することが困難であることから、干渉の影響を緩和するために、周波数ホッピング方式を使用してＤ２Ｄ通信を行ってもよい。
本変更例では、Ｄ２Ｄブロードキャスト情報は、Ｄ２Ｄ通信において使用が許容されるホッピングパターン（ホッピングパターンの候補）の情報を含む。ただし、ＵＥ１００−Ｄは、ホッピングパターンの候補を予め保持していてもよい。図１０は、ホッピングパターンの候補の具体例を示す図である。図１０において、横軸は時間軸であり、１無線フレーム分の１０個のサブフレームを示す。縦軸は周波数軸であり、６個のリソースブロック分の帯域幅を示す。
ＵＥ１００−Ｄは、ホッピングパターンの候補の中から、Ｄ２Ｄ通信に使用するホッピングパターンを選択し、選択したホッピングパターンを通信先ＵＥに通知する。ＵＥ１００−Ｄは、選択したホッピングパターンを使用してＤ２Ｄ通信を行う。
ＵＥ１００−Ｄは、同じホッピングパターンを使用するＵＥ１００−Ｘからの干渉を検知した場合に、ＵＥ間ネゴシエーションにより当該ホッピングパターンの使用権を決定してもよい。ＵＥ１００−Ｄは、選択したホッピングパターンが使用できなくなった場合に、ホッピングパターンの候補の中から他のホッピングパターンを再選択し、選択したホッピングパターンを通信先ＵＥに通知する。ＵＥ１００−Ｄは、再選択したホッピングパターンを使用してＤ２Ｄ通信を行う。
なお、ホッピングパターンの候補の中からホッピングパターンを選択（又は再選択）する場合に限らず、ＵＥ固有のホッピングパターンを当該ＵＥで保持し、ＵＥ固有のホッピングパターンを使用してＤ２Ｄ通信を行ってもよい。ホッピングパターンは、ＵＥ固有のＩＤ、ＵＥが在圏するセルのＩＤ、当該セルからＵＥに割り当てられる一時的なＩＤ（Ｃ−ＲＮＴＩ）などから算出されてもよい。
［その他の実施形態］
上述した各実施形態において、Ｄ２Ｄブロードキャスト情報は、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ処理において送受信される信号（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ信号）に関する情報を含んでもよい。Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ信号とは、近傍ＵＥを発見するための信号、又は近傍ＵＥから発見されるための信号である。Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ信号に関する情報は、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ処理において使用が許容される無線リソース（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ無線リソース）を示すリソース情報と、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ処理において許容される最大送信電力（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ最大送信電力）を示す電力情報と、を含む。この場合、ＵＥ１００−Ｄは、リソース情報により示されるＤｉｓｃｏｖｅｒｙ無線リソースの中から、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ信号の送信に使用する無線リソースを決定し、決定した無線リソースを使用してＤｉｓｃｏｖｅｒｙ信号を送信する。また、ＵＥ１００−Ｄは、電力情報により示されるＤｉｓｃｏｖｅｒｙ最大送信電力の範囲内で、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ信号の送信電力を決定し、決定した送信電力を使用してＤｉｓｃｏｖｅｒｙ信号を送信する。
上述した各実施形態及びその変更例は、別個独立に実施する場合に限らず、２以上を組み合わせて実施してもよい。
上述した第２実施形態及びその変更例において、Ｄ２Ｄ通信に必要なパラメータ（無線リソース、最大送信電力など）が静的に決められており、かつ、ＵＥ１００−Ｄがその情報（パラメータ）を保持していてもよい。この場合、ＵＥ１００−Ｄは、Ｄ２Ｄブロードキャスト情報（及び終端セル情報）が無くても、保持しているパラメータを用いてＤ２Ｄ通信を行うことが可能である。
上述した各実施形態では、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。
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。また、上述した実施形態及び変更例は、組み合わせることが可能である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。
なお、米国仮特許出願第６１／７６６５４８号（２０１３年２月１９日出願）の全内容が、参照により、本願に組み込まれている。
本発明によれば、Ｄ２Ｄ通信の制御に伴うネットワークの負荷及びシグナリングの増加を抑制できる移動通信システム、ユーザ端末及び基地局を提供することができる。

Claims (6)

  1. 直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信の機能を有するユーザ端末であって、
    ＲＲＣアイドルモードにおいて、基地局からブロードキャストされるシステム情報ブロックを受信する受信部と、
    前記システム情報ブロックに基づいて、前記ＲＲＣアイドルモードにおいて、他のユーザ端末に直接的にＤ２Ｄ通信データを送信する処理を行う制御部と、を有し、
    前記システム情報ブロックは、前記Ｄ２Ｄ通信において使用が許容される無線リソースを示すリソース情報と、前記Ｄ２Ｄ通信における送信電力を制御するための電力情報と、を含み、
    前記制御部は、前記リソース情報に基づいて、前記Ｄ２Ｄ通信データの送信に使用する無線リソースを決定し、
    前記制御部は、前記電力情報に基づいて、前記Ｄ２Ｄ通信データの送信に使用する送信電力を決定する
    ユーザ端末。
  2. 近傍端末を発見するためのＤ２Ｄディスカバリーの機能を有するユーザ端末であって、
    ＲＲＣアイドルモードにおいて、基地局からブロードキャストされるシステム情報ブロックを受信する受信部と、
    前記システム情報ブロックに基づいて、前記ＲＲＣアイドルモードにおいて、他のユーザ端末に直接的にＤ２Ｄディスカバリー信号を送信する処理を行う制御部と、を有し、
    前記システム情報ブロックは、前記Ｄ２Ｄディスカバリーにおいて使用が許容される無線リソースを示すリソース情報と、前記Ｄ２Ｄディスカバリーにおける送信電力を制御するための電力情報と、を含み、
    前記制御部は、前記リソース情報に基づいて、前記Ｄ２Ｄディスカバリー信号の送信に使用する無線リソースを決定し、
    前記制御部は、前記電力情報に基づいて、前記Ｄ２Ｄディスカバリー信号の送信に使用する送信電力を決定する
    ユーザ端末。
  3. 直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信の機能を有するユーザ端末に備えられるプロセッサであって、
    ＲＲＣアイドルモードにおいて、基地局からブロードキャストされるシステム情報ブロックを受信する処理と、
    前記システム情報ブロックに基づいて、前記ＲＲＣアイドルモードにおいて、他のユーザ端末に直接的にＤ２Ｄ通信データを送信する処理と、を実行し、
    前記システム情報ブロックは、前記Ｄ２Ｄ通信において使用が許容される無線リソースを示すリソース情報と、前記Ｄ２Ｄ通信における送信電力を制御するための電力情報と、を含み、
    前記プロセッサは、前記リソース情報に基づいて、前記Ｄ２Ｄ通信データの送信に使用する無線リソースを決定し、
    前記プロセッサは、前記電力情報に基づいて、前記Ｄ２Ｄ通信データの送信に使用する送信電力を決定する
    プロセッサ。
  4. 近傍端末を発見するためのＤ２Ｄディスカバリーの機能を有するユーザ端末に備えられるプロセッサであって、
    ＲＲＣアイドルモードにおいて、基地局からブロードキャストされるシステム情報ブロックを受信する処理と、
    前記システム情報ブロックに基づいて、前記ＲＲＣアイドルモードにおいて、他のユーザ端末に直接的にＤ２Ｄディスカバリー信号を送信する処理と、を実行し、
    前記システム情報ブロックは、前記Ｄ２Ｄディスカバリーにおいて使用が許容される無線リソースを示すリソース情報と、前記Ｄ２Ｄディスカバリーにおける送信電力を制御するための電力情報と、を含み、
    前記プロセッサは、前記リソース情報に基づいて、前記Ｄ２Ｄディスカバリー信号の送信に使用する無線リソースを決定し、
    前記プロセッサは、前記電力情報に基づいて、前記Ｄ２Ｄディスカバリー信号の送信に使用する送信電力を決定する
    プロセッサ。
  5. 直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信の機能を有するユーザ端末を含む移動通信システムにおける基地局であって、
    ＲＲＣアイドルモードの前記ユーザ端末に対して、当該ユーザ端末が他のユーザ端末に直接的にＤ２Ｄ通信データを送信するために用いるシステム情報ブロックを送信する送信部を備え、
    前記システム情報ブロックは、前記Ｄ２Ｄ通信において使用が許容される無線リソースを示すリソース情報と、前記Ｄ２Ｄ通信における送信電力を制御するための電力情報と、を含み、
    前記リソース情報は、前記Ｄ２Ｄ通信データの送信に使用する無線リソースを前記ＲＲＣアイドルモードの前記ユーザ端末が決定するために用いられ、
    前記電力情報は、前記Ｄ２Ｄ通信データの送信に使用する送信電力を前記ＲＲＣアイドルモードの前記ユーザ端末が決定するために用いられる
    基地局。
  6. 近傍端末を発見するためのＤ２Ｄディスカバリーの機能を有するユーザ端末を含む移動通信システムにおける基地局であって、
    ＲＲＣアイドルモードの前記ユーザ端末に対して、当該他のユーザ端末が他のユーザ端末に直接的にＤ２Ｄディスカバリー信号を送信するために用いるシステム情報ブロックを送信する送信部を備え、
    前記システム情報ブロックは、前記Ｄ２Ｄディスカバリーにおいて使用が許容される無線リソースを示すリソース情報と、前記Ｄ２Ｄディスカバリーにおける送信電力を制御するための電力情報と、を含み、
    前記リソース情報は、前記Ｄ２Ｄディスカバリー信号の送信に使用する無線リソースを前記ＲＲＣアイドルモードの前記ユーザ端末が決定するために用いられ、
    前記電力情報は、前記Ｄ２Ｄディスカバリー信号の送信に使用する送信電力を前記ＲＲＣアイドルモードの前記ユーザ端末が決定するために用いられる
    基地局。
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