JP7099844B2

JP7099844B2 - 移動通信ネットワーク及び基地局

Info

Publication number: JP7099844B2
Application number: JP2018059936A
Authority: JP
Inventors: 良知堅岡; 幸一郎北川; 貴藤本; 兵選趙; 克夫柚木; 宏之新保
Original assignee: KDDI Research Inc
Current assignee: KDDI Research Inc
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2038-03-27
Also published as: WO2019187308A1; JP2019176241A

Description

本発明は、移動通信ネットワークのユーザ装置のデバイス間通信のための無線リソース制御に関する。

移動通信ネットワークのユーザ装置（ＵＥ）同士が基地局（ＢＳ）を介さずに直接通信を行うデバイス間（Ｄ２Ｄ：ＤｅｖｉｃｅｔｏＤｅｖｉｃｅ）通信が提案されている。非特許文献１及び非特許文献２は、このＤ２Ｄ通信のための無線リソース制御を開示している。以下、非特許文献１及び非特許文献２が開示するＤ２Ｄ通信のための無線リソース制御について説明する。

図６（Ａ）は、ＢＳがＵＥに送信する物理チャネル（下りリンクチャネル）を示し、図６（Ｂ）は、ＵＥがＢＳに送信する物理チャネル（上りリンクチャネル）を示している。図６（Ａ）において、ＰＤＣＣＨは、下りリンクの制御チャネルであり、ＢＳがＵＥに対して使用する無線リソースを通知するため等に使用される。また、図６（Ａ）において、ＰＤＳＣＨは、下りリンクの共有チャネルであり、ＵＥへのデータの送信及び制御情報の送信に使用される。また、図６（Ｂ）において、ＰＵＣＣＨは、上りリンクの制御チャネルであり、ＵＥがＢＳに対して無線リソースの割り当て要求を行うため等に使用される。また、図６（Ｂ）において、ＰＵＳＣＨは、上りリンクの共有チャネルであり、ＵＥからＢＳへのデータの送信及び制御情報の送信に使用される。

非特許文献１及び非特許文献２によると、下りリンク及び上りリンクと同様に、Ｄ２Ｄ通信のための物理チャネルとして、制御チャネルと共有チャネルが設けられる。Ｄ２Ｄ通信のための制御チャネルは、サイドリンク制御チャネル（ＰＳＣＣＨ：ＰｈｙｓｉｃａｌＳｉｄｅｌｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌＣｈａｎｎｅｌ）と呼ばれ、Ｄ２Ｄ通信のための共有チャネルは、サイドリンク共有チャネル（ＰＳＳＣＨ：ＰｈｙｓｉｃａｌＳｉｄｅｌｉｎｋＳｈａｒｅｄＣｈａｎｎｅｌ）と呼ばれる。図６（Ｂ）に示す様に、ＰＵＳＣＨの一部がＰＳＣＣＨ及びＰＳＳＣＨに割り当てられる。なお、以下の説明において、ＰＳＣＣＨ及びＰＳＳＣＨを纏めてサイドリンクチャネルと呼ぶものとする。

Ｄ２Ｄ通信を行うＵＥが移動通信ネットワークのサービス提供範囲内に存在する環境では、移動通信ネットワークがＤ２Ｄ通信のための無線リソース、つまり、サイドリンクチャネルを管理する。非特許文献１及び非特許文献２によると、ＢＳは、当該ＢＳへのＰＵＳＣＨのどの領域をサイドリンクチャネルとするかをＳＩＢ（ＳｙｓｔｅｍＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＢｌｏｃｋ）Ｔｙｐｅ１８で、在圏するＵＥに通知する。なお、図６（Ａ）に示す様に、ＳＩＢＴｙｐｅ１８は、ＰＤＳＣＨで搬送される。また、以下の説明において、ＳＩＢＴｙｐｅ１８で通知される領域を、サイドリンク無線リソースプールと呼ぶものとする。

ＳＩＢＴｙｐｅ１８により、ＵＥは、サイドリンク無線リソースプールを認識するが、ＵＥがＤ２Ｄ通信のために、サイドリンク無線リソースプールのどの領域（どのサイドリンクチャネル）を使用するかについて、非特許文献１及び非特許文献２は、モード１とモード２の２つの方法を規定している。モード２とは、ＵＥが、サイドリンク無線リソースプールから使用するサイドリンクチャネルを自律的に選択するモードである。一方、モード１とは、ＢＳが、Ｄ２Ｄ通信を行う各ＵＥにサイドリンク無線リソースプールのどのサイドリンクチャネルを使用するかを通知するモードである。この通知は、図６（Ａ）に示すＰＤＣＣＨのＤＣＩ（ＤｏｗｎｌｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）ｆｏｒｍａｔ５で搬送される。なお、ＤＣＩｆｏｒｍａｔ５では、Ｄ２Ｄ通信に使用するＰＵＳＣＨ内の無線リソース位置を、ＰＵＳＣＨの絶対的な位置で指定するのではなく、サイドリンク無線リソースプールの所定位置を基準とする相対的な位置で指定する。つまり、モード１において、ＵＥは、自装置がＤ２Ｄ通信に使用するサイドリンクチャネルを、ＳＩＢＴｙｐｅ１８で通知されるサイドリンク無線リソースプールと、ＤＣＩｆｏｒｍａｔ５で通知される相対位置の両方を使用して特定する。

３ＧＰＰ，ＴＳ３６．２１３，ｖ１４．４．０３ＧＰＰ，ＴＳ３６．２１２，ｖ１５．０．０３ＧＰＰ，ＴＳ３６．２１１，ｖ１４．５．０

モード１では、ＵＥがＤ２Ｄ通信に使用するサイドリンクチャネルを移動通信ネットワークが指定するためＤ２Ｄ通信における干渉を抑制することができる。しかしながら、モード１において、ＤＣＩｆｏｒｍａｔ５による通知は、Ｄ２Ｄ通信を行うＵＥそれぞれに対して個別に行われるため、Ｄ２Ｄ通信を行うＵＥの数が増加するに従い、ＰＤＣＣＨ内のこの通知に使用する無線リソース量が増加する。ＰＤＣＣＨは、ＵＥとＢＳとの通信の制御にも使用され、かつ、その無線リソース量は基本的には一定であるため、Ｄ２Ｄ通信を行うＵＥの数が増加すると、ＰＤＣＣＨの無線リソース量が不足し、ＵＥに対する必要な通知が適切なタイミングで行われなくなる。なお、非特許文献３は、ＰＤＣＣＨの枯渇対策として、ＰＤＳＣＨの一部をＰＤＣＣＨとして使用することを開示しているが、ＰＤＳＣＨの無線リソース量が減少し、よって、ＵＥへのデータ送信に影響を及ぼす。

本発明は、デバイス間通信で使用する無線リソースを通知するための無線リソース量の増加を抑える技術を提供するものである。

本発明の一態様によると、移動通信ネットワークは、移動通信ネットワークが提供するセルに在圏し、デバイス間通信を行う複数のユーザ装置を、少なくとも２つのユーザ装置を含む１つ以上のグループにグループ化するグループ化手段と、グループに属するユーザ装置に、当該グループのグループ識別子を通知するグループ通知手段と、前記複数のユーザ装置に前記デバイス間通信で使用する無線リソースを通知するリソース通知手段と、を備えており、前記リソース通知手段は、グループに属するユーザ装置には、前記デバイス間通信で使用する無線リソースを、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）のダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）によりマルチキャストで通知することを特徴とする。

本発明によると、デバイス間通信で使用する無線リソースを通知するための無線リソース量の増加を抑えることができる。

一実施形態による移動通信システムの構成図。一実施形態によるサイドリンクチャネル通知のためのシーケンス図。一実施形態によるＵＥのグループを示す図。一実施形態によるセルとスモールセルとを示す図。一実施形態によるサーバ装置及び基地局の構成図。上りリンク及び下りリンクの物理チャネルを示す図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

図１は、本実施形態による移動通信システムの構成図である。移動通信ネットワークは、コアネットワーク２及びＢＳ３を含んでいる。ＢＳ３は、コアネットワーク２に接続される。また、ＢＳ３は、セル５内のＵＥ４にサービスを提供する。コアネットワーク２は、サーバ装置１を有している。サーバ装置１は、ＵＥ４と移動通信ネットワークとの事前のネゴシエーションにより、どのＵＥ４とどのＵＥ４がＤ２Ｄ通信を行うのかを認識している。

本実施形態において、サーバ装置１は、ＢＳ３がサービス提供を行うセル５に在圏し、かつ、Ｄ２Ｄ通信を行うＵＥ４をグループ化する。なお、以下の説明においてはＤ２Ｄ通信を行うＵＥ４が処理対象であるため、Ｄ２Ｄ通信を行うＵＥ４を単にＵＥ４と呼ぶものとする。グループ化の詳細については後述するが、同じグループに属するＵＥ４が同じサイドリンクチャネルを使用しても、それぞれが行うＤ２Ｄ通信に与える影響が小さくなる様に、各グループに属するＵＥ４は選択される。

図２は、本実施形態におけるサイドリンクチャネルの各ＵＥ４への割り当て処理のシーケンス図である。上述した様に、Ｓ１０で、サーバ装置１は、ＵＥ４のグループ化を行う。Ｓ１１で、サーバ装置１は、グループ化の結果を示すグループ化情報をＢＳ３に通知する。グループ化情報は、各ＵＥ４が属するグループを示す情報である。ＢＳ３は、Ｓ１２で、各ＵＥ４に対して、属するグループを通知する。例えば、この通知には、図２に示す様にＳＩＢＴｙｐｅ２０を使用することができる。ＳＩＢＴｙｐｅ２０は、マルチキャスト通信のためのＧ－ＲＮＴＩ（Ｇｒｏｕｐ－ＲａｄｉｏＮｅｔｗｏｒｋＴｅｍｐｏｒａｒｙＩＤ）をＵＥに通知するためのものである。このＧ－ＲＮＴＩにより、各ＵＥ４に、自装置が属するグループＩＤ（ＧＩＤ）を通知することができる。

ＢＳ３は、Ｓ１３で、サイドリンク無線リソースプールをＳＩＢＴｙｐｅ１８で各ＵＥ４に通知し、Ｓ１４で、ＤＣＩｆｏｒｍａｔ５により、各グループが使用するサイドリンクチャネルを通知する。より詳しくは、通常のＤＣＩｆｏｒｍａｔ５では、各ＵＥ４それぞれに対して個別に使用するサイドリンクチャネルが通知される。なお、ＵＥ４は、Ｃ－ＲＮＴＩ（Ｃｅｌｌ－ＲＮＴＩ）で指定される。Ｃ－ＲＮＴＩとは、ＢＳ３に接続した際に各ＵＥ４に割り当てられるＵＥ４の識別子である。一方、本実施形態において、グループに属するＵＥ４に対しては、Ｇ－ＲＮＴＩにより、当該グループに属するＵＥ４が使用するサイドリンクチャネルを、同じ無線リソースを使用して纏めて通知する。したがって、同じグループに属するＵＥ４は、同じサイドリンクチャネルを使用してＤ２Ｄ通信を行う。しかしながら、上述した様に、同じグループに属するＵＥ４が同じサイドリンクチャネルを使用しても、それぞれが行うＤ２Ｄ通信に与える影響が小さくなる様に、各グループに属するＵＥ４は選択されているため影響は小さい。この構成により、サイドリンクチャネルを通知するために使用するＰＤＣＣＨの無線リソース量を抑え、これにより、ＰＤＣＣＨが枯渇することを防ぐことができる。

続いて、サーバ装置１が行うＵＥ４のグループ化について説明する。図３の四角は、セル５に在圏するＵＥ４を示し、Ｇ１、Ｇ２及びＧ３は、それぞれ、グループを示している。つまり、Ｇ１と表記された四角形がグループ＃１に属するＵＥ４を示し、Ｇ２と表記された四角形がグループ＃２に属するＵＥ４を示し、Ｇ３と表記された四角形がグループ＃３に属するＵＥ４を示している。なお、文字のない白抜きの四角は、グループに属さないＵＥを示している。つまり、サーバ装置１が行うグループ化は、セル５に在圏するＵＥ４の総てをいずれかのグループに属する様にする必要はなく、セル５に在圏するＵＥ４のうちの一部を少なくとも２つのＵＥ４を含む１つ以上のグループにするものとすることができる。なお、グループに属さないＵＥ４に対しては、Ｃ－ＲＮＴＩを使用して、個別に使用するサイドリンクチャネルを通知する。この場合でも、サイドリンクチャネルを通知するために使用するＰＤＣＣＨのリソース量を抑えることができる。図３に示す様に、サーバ装置１が行うグループ化処理の基本的な考え方は、あるＵＥ４が行うＤ２Ｄ通信のための送信信号が、同じグループに属する他のＵＥ４のＤ２Ｄ通信に影響を与えない様に、同じグループに属するＵＥ４間の距離をできるだけ遠くするというものである。

このため、サーバ装置１は、ＵＥ４が移動通信ネットワークに通知するＣＱＩ（ＣｈａｎｎｅｌＱｕａｌｉｔｙＩｎｄｉｃａｔｏｒ）を使用することができる。ＣＱＩは、ＵＥ４がＢＳ３から受信する基準信号の受信電力に基づく値である。ここで、一般的には、ＢＳ３に近いＵＥ４は、基準信号の受信電力が高くなり、ＢＳ３から遠いＵＥ４は、基準信号の受信電力が低くなる。したがって、２つのＵＥ４のＣＱＩの差が大きいことは、当該２つのＵＥ４の距離が離れていることを示していると考えることができる。したがって、同じグループ内の任意の２つのＵＥ４のＣＱＩの差が所定値以上となる様にグループ化を行うことができる。

また、サーバ装置１は、セル５内にあるスモール基地局（ＳＢＳ）へのＵＥ４の在圏情報をグループ化に使用することができる。図４に示す様に、ＢＳ３が提供するセル５内に、複数のＳＢＳが設けられる場合がある。なお、図４では、４つのＳＢＳが設けられ、各ＳＢＳにより、スモールセル５１、５２、５３及び５４が提供されている。ＳＢＳと通信しているＵＥ４は、当該ＳＢＳが提供するスモールセル内に位置し、かつ、ＳＢＳのカバレッジは大変短いため、移動通信ネットワークは、ＳＢＳと通信しているＵＥ４は、当該ＳＢＳの近傍にいると判定できる。例えば、図６のスモールセル５１、５２、５３及び５４の任意の２つのスモールセルの最短距離が、Ｄ２Ｄ通信に影響を与えない程度に離れているとすると、スモールセル５１、５２、５３及び５４に在圏する４つのＵＥを１つのグループとすることができる。

さらに、サーバ装置１は、各ＵＥ４がＧＰＳ等により取得した位置情報を各ＵＥ４から取得して、当該位置情報に基づきグループ化を行うこともできる。また、ＢＳ３がＵＥ４から受信する信号の強度及び方向に基づきＵＥ４の大まかな位置を判定できる場合、ＢＳ３が判定するＵＥ４の位置情報をグループ化に使用することもできる。

なお、図１では、１つのＢＳ３と１つのサーバ装置１のみを示しているが、通信ネットワークには、複数のＢＳ３が存在し、サーバ装置１は、これら複数のＢＳ３それぞれについて上述したグループ化を行い、各ＢＳ３にグループ化情報を通知する構成とすることができる。また、複数のサーバ装置１を設け、各サーバ装置１が、所定の１つ以上のＢＳ３に対するグループ化処理を行う構成とすることもできる。さらに、１つのＢＳ３と１つのサーバ装置１とを１対１で対応させることもでき、この場合には、上述したサーバ装置１の機能をＢＳ３に組み込むこともできる。さらに、コアネットワーク２の他の機能と同じコンピュータ上にサーバ装置１の機能を組み込むこともできる。

図５は、サーバ装置１及びＢＳ３の構成図である。サーバ装置１のグループ化部１１は、ＢＳ３が提供するセル５に在圏するＵＥ４をグループ化する。ここで、グループ化部１１は、上述した様に、各ＵＥ４の位置に関連する位置関連情報に基づきグループ化を行う。位置関連情報は、例えば、ＵＥ４がＧＰＳにより取得してＢＳ３経由でサーバ装置１に通知する緯度及び経度とすることができる。また、ＢＳ３が、ＵＥ４から受信する信号強度及び方向から判定した位置とすることができる。また、各ＵＥ４がＢＳ３に通知するＣＱＩとすることができる。さらに、ＢＳ３が提供するセル内のスモールセルへのＵＥ４の在圏情報とすることができる。なお、グループ化部１１は、必要な位置関連情報を、移動通信ネットワークの各機能ブロックから取得できる様に構成される。通知部１２は、グループ化部１１によるグループ化の結果をＢＳ３に通知する。

ＢＳ３の通信部３４は、サーバ装置１からグループ化の結果を受信すると、当該結果をリソース割当部３２に出力する。リソース割当部３２は、まず、このグループ化の結果に基づきグループにグループの識別子（ＧＩＤ）を割り当てる。そして、通知部３２は、無線通信部３１を介して、各ＵＥ４にグループの識別子を通知する。この通知は、例えば、ＳＩＢＴｙｐｅ２０を使用することができる。また、リソース割当部３３は、グループに属するＵＥ４にはグループを単位として、グループに属さないＵＥ４には個別にサイドリンクチャネルを割り当てる。そして、通知部３２は、無線通信部３１を介してサイドリンクチャネルの割り当て結果を各ＵＥ４に通知する。ここで、グループに属するＵＥ４に対しては、ＧＩＤを使用して、当該グループに属するＵＥ４が使用するサイドリンクチャネルをマルチキャストで通知する。一方、グループに属さないＵＥ４に対しては、例えば、ＵＥ４の識別子を使用して、当該ＵＥ４が使用するサイドリンクチャネルをユニキャストで通知する。

なお、サーバ装置１をＢＳ３に組み込む場合には、グループ化部１１は、ＢＳ３に設けられる。

なお、本発明によるサーバ装置１は、コンピュータの１つ以上のプロセッサで実行されると、当該コンピュータを上述したサーバ装置１として動作させるプログラムにより実現することができる。同様に、本発明によるＢＳ３は、ＢＳ３の１つ以上のプロセッサで実行されると、当該ＢＳ３を、上述したＢＳ３として機能させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。

１１：グループ化部、３３：リソース割当部、３２：通知部

Claims

移動通信ネットワークが提供するセルに在圏し、デバイス間通信を行う複数のユーザ装置を、少なくとも２つのユーザ装置を含む１つ以上のグループにグループ化するグループ化手段と、
グループに属するユーザ装置に、当該グループのグループ識別子を通知するグループ通知手段と、
前記複数のユーザ装置に前記デバイス間通信で使用する無線リソースを通知するリソース通知手段と、
を備えており、
前記リソース通知手段は、グループに属するユーザ装置には、前記デバイス間通信で使用する無線リソースを、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）のダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）によりマルチキャストで通知することを特徴とする移動通信ネットワーク。
前記リソース通知手段は、グループに属さないユーザ装置には、デバイス間通信で使用する無線リソースをユニキャストで通知することを特徴とする請求項１に記載の移動通信ネットワーク。
前記グループ化手段は、前記複数のユーザ装置の位置に関連する位置関連情報に基づき前記グループ化を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の移動通信ネットワーク。
前記複数のユーザ装置の位置関連情報は、前記複数のユーザ装置が前記移動通信ネットワークから受信する基準信号の受信電力に基づく値を含むことを特徴とする請求項３に記載の移動通信ネットワーク。
前記複数のユーザ装置の位置関連情報は、前記セル内に設置されたスモール基地局が提供するスモールセルへの前記複数のユーザ装置の在圏情報を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の移動通信ネットワーク。
基地局と、サーバ装置と、を有する移動通信ネットワークであって、
前記サーバ装置は、
前記基地局が提供するセルに在圏し、デバイス間通信を行う複数のユーザ装置を、少なくとも２つのユーザ装置を含む１つ以上のグループにグループ化するグループ化手段と、
前記グループ化手段によるグループ化の結果を前記基地局に通知する結果通知手段と、
を備えており、
前記基地局は、
前記結果通知手段から通知されたグループ化の結果に従い、グループに属するユーザ装置に、当該グループのグループ識別子を通知するグループ通知手段と、
前記複数のユーザ装置に前記デバイス間通信で使用する無線リソースを通知するリソース通知手段と、
を備えており、
前記リソース通知手段は、グループに属するユーザ装置には、前記デバイス間通信で使用する無線リソースを、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）のダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）によりマルチキャストで通知することを特徴とする移動通信ネットワーク。
移動通信ネットワークの基地局であって、
前記基地局が提供するセルに在圏し、デバイス間通信を行う複数のユーザ装置を、少なくとも２つのユーザ装置を含む１つ以上のグループにグループ化するグループ化手段と、
グループに属するユーザ装置に、当該グループのグループ識別子を通知するグループ通知手段と、
前記複数のユーザ装置に前記デバイス間通信で使用する無線リソースを通知するリソース通知手段と、
を備えており、
前記リソース通知手段は、グループに属するユーザ装置には、前記デバイス間通信で使用する無線リソースを、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）のダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）によりマルチキャストで通知することを特徴とする基地局。