WO2013002206A1

WO2013002206A1 - 無線通信方法、無線通信システム及び移動局

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Publication number: WO2013002206A1
Application number: PCT/JP2012/066241
Authority: WO
Inventors: 祥久岸山
Original assignee: 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2013-01-03
Also published as: EP2725856A1; EP2725856A4; US9743438B2; EP3720243A1; JP2013034165A; US20140120934A1

Abstract

　D2D通信における移動局間の初期アクセスを容易に確立し得る無線通信方法、無線通信システム及び移動局を提供する。移動局200Aは、移動局200Aが接続するセルから受信した制御情報に基づいて、移動局200Bとの初期アクセスの確立に用いられる同期用信号を移動局200Bに向けて送信する。移動局200Bは、当該セルから受信した制御情報に基づいて、同期用信号を受信する。さらに、移動局200Bは、受信した同期用信号に基づいてレスポンス信号の送信電力及び送信タイミングを決定し、レスポンス信号を移動局200Aに向けて送信する。移動局200A及び移動局200Bは、同期用信号とレスポンス信号とに基づいてD2D通信を開始する。

Description

無線通信方法、無線通信システム及び移動局

　本発明は、無線端末間における初期アクセスを確立する無線通信方法、無線通信システム及び移動局に関する。

　3rd Generation Partnership Project（3GPP）において標準化されているLong Term Evolution（LTE）では、移動局と基地局とが初期アクセスを確立する方法として、所定の同期信号系列を用いることが規定されている（例えば、非特許文献１参照）。

　具体的には、基地局は、周期的にSynchronization Signal（SS）を送信し、移動局は、基地局によって送信されたSSを検出して報知情報を受信する。さらに、移動局は、基地局に対する同期信号系列として、Physical Random Access Channel（PRACH）を送信する。この時点において、移動局の受信タイミングが確立する。

　基地局は、PRACHを受信し、移動局とメッセージ（共有データチャネル）を交換することによって移動局との接続を確立する。この時点において移動局の送信タイミングが確立し、初期アクセスが確立する。

3GPP TS 36.300 V10.3.0, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2(Release 10)、２０１１年３月

　ところで、移動局が基地局を経由することなく直接他の移動局と無線通信を実行する、いわゆるDevice-to-Device（D2D）通信では、上述したような移動局と基地局とにおける初期アクセスの確立方法をそのまま適用することができない問題がある。すなわち、D2D通信では、接続を要求する移動局（第１移動局）と、接続先の移動局（第２移動局）との初期アクセスを確立することが難しい問題がある。

　そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、D2D通信における移動局間の初期アクセスを容易に確立し得る無線通信方法、無線通信システム及び移動局の提供を目的とする。

　本発明の第１の特徴は、無線信号を送受信する第１移動局と、基地局を経由することなく前記第１移動局と無線信号を送受信する直接通信を実行する第２移動局とを用いた無線通信方法であって、前記第１移動局が、前記第１移動局が接続するセルから受信した制御情報に基づいて、前記第２移動局との初期アクセスの確立に用いられる同期用信号を前記第２移動局に向けて送信するステップと、前記第２移動局が、前記セルから受信した前記制御情報に基づいて、前記同期用信号を受信するステップと、前記第２移動局が、受信した前記同期用信号に基づいて、レスポンス信号の送信電力及び送信タイミングを決定し、前記レスポンス信号を前記第１移動局に向けて送信するステップと、前記第１移動局及び前記第２移動局が、前記同期用信号と前記レスポンス信号とに基づいて通信を開始するステップと含むことを要旨とする。

　本発明の第２の特徴は、無線信号を送受信する第１移動局（移動局200A）と、基地局（基地局100）を経由することなく前記第１移動局と無線信号を送受信する直接通信を実行する第２移動局（移動局200B）とを含む無線通信システム（無線通信システム10）であって、前記第１移動局は、前記第１移動局が接続するセル（セルC1）から制御情報を受信する第１制御情報受信部（同期シーケンス受信部230）と、前記第１制御情報受信部が受信した前記制御情報に基づいて、前記第２移動局との初期アクセスの確立に用いられる同期用信号を前記第２移動局に向けて送信する同期用信号送信部（同期シーケンス送信部220）と、前記第２移動局とデータを送受信する第１送受信部（データチャネル送信部210及びデータチャネル受信部240）とを備え、前記第２移動局は、前記セルから前記制御情報を受信する第２制御情報受信部（同期シーケンス受信部230）と、前記第２制御情報受信部が受信した前記制御情報に基づいて、前記同期用信号を受信する同期用信号受信部（同期シーケンス受信部230）と、前記同期用信号受信部が受信した前記同期用信号に基づいて、レスポンス信号の送信電力及び送信タイミングを決定し、前記レスポンス信号を前記第１移動局に向けて送信するレスポンス信号送信部（同期シーケンス送信部220）と、前記第１移動局とデータを送受信する第２送受信部（データチャネル送信部210及びデータチャネル受信部240）とを備えることを要旨とする。

　本発明の第３の特徴は、基地局を経由することなく他の移動局と無線信号を送受信する直接通信を実行する移動局（移動局200B）であって、前記他の移動局が接続するセルから制御情報を受信する第１制御情報受信部と、前記第１制御情報受信部が受信した前記制御情報に基づいて、前記他の移動局との初期アクセスの確立に用いられる同期用信号を前記他の移動局に向けて送信する同期用信号送信部と、前記他の移動局とデータを送受信する第１送受信部とを備えることを要旨とする。

　本発明の第４の特徴は、基地局を経由することなく他の移動局と無線信号を送受信する直接通信を実行する移動局（移動局200A）であって、前記セルから前記制御情報を受信する第２制御情報受信部と、前記第２制御情報受信部が受信した前記制御情報に基づいて、前記同期用信号を受信する同期用信号受信部と、前記同期用信号受信部が受信した前記同期用信号に基づいて、レスポンス信号の送信電力及び送信タイミングを決定し、前記レスポンス信号を前記第１移動局に向けて送信するレスポンス信号送信部と、前記第１移動局とデータを送受信する第２送受信部とを備えることを要旨とする。

図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システム10の全体概略構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る移動局200A, 200Bの機能ブロック構成図である。図３は、本発明の実施形態に係る基地局100の機能ブロック構成図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る移動局200Aと移動局200Bとの初期アクセスの確立シーケンス動作例１を示す図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る移動局200Bから移動局200Aへの初期アクセスの確立シーケンス動作例２を示す図である。図６は、本発明の実施形態において用いられる同期シーケンスの例を示す図である。図７は、本発明の第２実施形態に係る移動局200Aから移動局200Bへの初期アクセスの確立シーケンス動作例を示す図である。図８は、本発明の第２実施形態に係る移動局200Bから移動局200Aへの初期アクセスの確立シーケンス動作例を示す図である。

　次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

　したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

　［第１実施形態］
　（１）無線通信システムの全体概略構成
　図１は、本実施形態に係る無線通信システム10の全体概略構成図である。図１に示すように、無線通信システム10は、基地局100と、複数の移動局とによって構成される。

　基地局100は、セルC1を形成し、セルC1内に在圏する移動局との無線通信を実行する。また、基地局100は、セルC1内に在圏する移動局に向けて各種の制御情報を送信する。

　本実施形態では、移動局は、基地局100を経由することなく、直接他の移動局と無線通信を実行するDevice-to-Device（D2D）通信（直接通信）に対応している。例えば、セルC1内に在圏する移動局200Aは、基地局100を経由することなく、同じくセルC1内に在圏する移動局200Bと直接、無線信号を送受信することができる。なお、移動局200Aと移動局200Bとが直接、無線信号を送受信する場合における移動局200A～移動局200B間の距離は、概ね数百メートル以内である。

　本実施形態において、移動局200Aは第１移動局を構成し、移動局200Bは第２移動局を構成する。

　（２）無線通信システム10の機能ブロック構成
　次に、無線通信システム10の機能ブロック構成について説明する。図２は、移動局200A, 200Bの機能ブロック構成図である。図３は、基地局100の機能ブロック構成図である。

　（２．１）移動局200A
　図２に示すように、移動局200A, 200Bは、同一の機能ブロック構成を有する。以下、本実施形態において第１移動局を構成する移動局200A、及び第２移動局を構成する移動局200Bの機能ブロック構成のうち、本発明との関連性が高い部分について主に説明する。

　移動局200Aは、データチャネル送信部210、同期シーケンス送信部220、同期シーケンス受信部230及びデータチャネル受信部240を備える。

　データチャネル送信部210は、チャネル符号化・スクランブル・変調機能、DFT-プリコーディング機能、送信電力設定機能、及び無線リソース割当機能によって構成される。データチャネル送信部210は、送信データの符号化や変調などを実行し、データチャネル（例えば、共有データチャネル）信号として出力する。

　特に、本実施形態では、データチャネル送信部210は、同期シーケンス送信部220が同期シーケンス（同期用信号）を移動局200Bに向けて送信してから所定時間（例えば、数ミリ秒または複数TTI）が経過した後、または移動局200Bからレスポンス信号を受信した場合、移動局200Bに向けてデータを送信することができる。

　また、データチャネル送信部210は、セルC1を形成する基地局100に向けて、セルC1に接続している移動局（具体的には移動局200B）とのD2D通信を要求する直接通信要求を送信することができる。本実施形態において、データチャネル送信部210は、要求送信部を構成する。

　同期シーケンス送信部220は、同期シーケンス生成機能、送信電力設定機能及び無線リソース割当機能によって構成される。特に、本実施形態では、同期シーケンス送信部220は、同期シーケンス受信部230が受信した制御情報に基づいて、移動局200Bとの初期アクセスの確立に用いられる同期用信号を移動局200Bに向けて送信する。

　本実施形態において、同期シーケンス送信部220は、同期用信号送信部を構成する。具体的には、同期シーケンス送信部220は、移動局200Aが接続するセルC1、つまり、サービングセルから受信した制御情報に基づいて、移動局200Bとの初期アクセス（初期接続）の確立に用いられる同期シーケンスである同期用信号を移動局200Bに向けて送信する。

　ここで、図６は、本実施形態において用いられる同期シーケンスの例を示す。図６に示す同期シーケンスは、Long Term Evolution（LTE）において規定されるPhysical Random Access Channel（PRACH）系列を再利用した構成である。図６に示すように、本実施形態に係る同期シーケンスは、Zadoff-Chu系列（800us）によって形成される。Zadoff-Chu系列は、以下の式で定義される。

　なお、PRACH系列に代えて、LTEにおいて規定されている既存の参照信号系列、例えば、復調用参照信号（DM-RS: De-Modulation Reference Signal）、またはサウンディング参照信号（SRS: Sounding Reference Signal）を再利用した構成の同期シーケンスを用いることもできる。これらの参照信号系列もZadoff-Chu系列によって形成されている。

　制御情報は、同期用信号の識別情報と、同期用信号の送信に用いられる無線リソースの情報とを含むように構成することができる。具体的には、セルC1から送信される制御情報は、移動局200Aの接続先となる移動局200Bにおいて用いられる信号系列を示す制御情報を含んでもよい。なお、信号系列には、周波数領域または時間領域における無線リソース（時間・周波数）及び送信電力値が含まれる。また、当該無線リソースの送信周期を含めてもよい。なお、同期用信号の識別情報は、同期用信号の系列インデックス或いは同期用信号を一意に識別可能なID（D2D ID）とすることができる。

　同期シーケンス送信部220は、同期シーケンス受信部230が受信した制御情報に基づいて、移動局200Bにおいて用いられる信号系列に従った同期用信号を移動局200Bに向けて送信する。

　同期シーケンス受信部230は、移動局200Aが接続するセルC1から同期シーケンスを受信する。具体的には、同期シーケンス受信部230は、同期シーケンスとして、上述した制御情報を受信する。本実施形態において、同期シーケンス受信部230は、第１制御情報受信部を構成する。さらに、同期シーケンス受信部230は、同期シーケンス送信部220が送信した直接通信要求に基づいてセルC1から送信された制御情報を受信することができる。

　また、同期シーケンス受信部230は、セルC1から受信した当該制御情報に基づいて、レスポンス信号を受信する。具体的には、同期シーケンス受信部230は、移動局200Bから受信した同期シーケンスの一種であるレスポンス信号が移動局200A向けであるか否かを判定する。

　データチャネル受信部240は、無線リソース抽出機能、チャネル等化機能、IDFTデコード機能、及び復調・デスクランブル・デコード機能によって構成される。特に、本実施形態では、D2D通信を移動局200Bと開始することによって、移動局200Bとデータを直接受信することができる。本実施形態では、データチャネル送信部210及びデータチャネル受信部240によって、第１送受信部が構成される。

　具体的には、データチャネル受信部240は、移動局200Bから受信したレスポンス信号に基づく受信タイミングを基準として、移動局200Bから送信されたデータを直接受信する。

　（２．２）移動局200B
　上述したように、移動局200Bは、移動局200Aと同一の機能ブロック構成を有する。以下、第２移動局を構成する移動局200Bとしての機能について主に説明する。

　同期シーケンス送信部220は、移動局200A及び移動局200Bが接続するセルC1、つまり、サービングセルから受信した制御情報に基づいて、移動局200Aとの初期アクセスの確立に用いられる同期シーケンスであるレスポンス信号を移動局200Aに向けて送信する。本実施形態において、レスポンス信号送信部を構成する。

　具体的には、同期シーケンス送信部220は、同期シーケンス受信部230が受信した同期用信号に基づいて、レスポンス信号の送信電力及び送信タイミングを決定する。さらに、同期シーケンス送信部220は、送信電力及び送信タイミングが決定したレスポンス信号を、移動局200Aに向けて送信する。レスポンス信号のフォーマットとしては、例えば、通常の上り共有物理チャネル（PUSCH）と同様で構わない。

　なお、同期シーケンス送信部220は、同期シーケンス送信部220は、同期シーケンス受信部230が同期用信号を受信してから所定時間（例えば、数ミリ秒または複数TTI）が経過した後、レスポンス信号を送信することができる。

　同期シーケンス送信部220は、同期シーケンス受信部230による同期用信号のパスロスの測定結果に基づいて、レスポンス信号を移動局200Aに送信するか否かを決定することができる。具体的には、同期シーケンス送信部220は、同期シーケンス受信部230による当該パスロスの測定結果に基づいて、レスポンス信号の送信電力を決定する。

　また、同期シーケンス送信部220は、受信した同期用信号の識別情報を用いてスクランブルを施したレスポンス信号を移動局200Aに送信することができる。具体的には、同期シーケンス送信部220は、同期用信号の系列インデックス（またはD2D ID）を元に送信すべきデータ（レスポンス信号）にスクランブルを施す。なお、具体的なスクランブルの施し方は、一般的な公知の方法を用いることができる。なお、レスポンス信号には、移動局200Aにおける送信電力制御用として、同期用信号のパスロスの測定値（またはパワーヘッドルーム）を含めるようにしてもよい。さらに、D2D通信のペイロードサイズや、D2D通信用の無線リソース割当関係の情報をレスポンス信号に含めてもよい。

　同期シーケンス受信部230は、無線リソース抽出機能及び受信タイミング検出機能によって構成される。特に、本実施形態では、同期シーケンス受信部230は、セルC1から制御情報を受信する。また、同期シーケンス受信部230は、受信した制御情報に基づいて、移動局200Aから送信された同期用信号を受信する。本実施形態において、同期シーケンス受信部230は、第２制御情報受信部及び同期用信号受信部を構成する。

　また、同期シーケンス受信部230は、受信した同期用信号のパスロスを測定することができる。本実施形態において、同期シーケンス受信部230は、測定部を構成する。具体的には、同期シーケンス受信部230は、制御情報に含まれる同期用信号の送信電力値に基づいて、受信した同期用信号のパスロスを測定する。なお、同期シーケンス受信部230は、受信した同期用信号が移動局200B向けであるか否かを判定し、同期用信号の受信に関する処理を実行してもよい。

　データチャネル送信部210及びデータチャネル受信部240は、移動局200Aとデータを送受信する。本実施形態では、データチャネル送信部210及びデータチャネル受信部240によって、第２送受信部が構成される。また、データチャネル受信部240は、移動局200Aが基地局100に送信した直接通信要求に基づいてセルC1から送信された制御情報を受信することができる。

　（２．３）基地局100
　図３に示すように、基地局100は、制御チャネル送信部110、データチャネル送信部120、制御チャネル受信部130及びデータチャネル受信部140を備える。なお、制御チャネル送信部110及びデータチャネル送信部120の機能は、対象とするチャネルが異なるものの概ね同一である。同様に、制御チャネル受信部130及びデータチャネル受信部140の機能も概ね同一である。

　特に、本実施形態では、データチャネル送信部120及びデータチャネル受信部140は、セルC1に接続している移動局のうち、D2D通信を実行できる可能性のある移動局のペアを検出する。本実施形態においてデータチャネル送信部120及びデータチャネル受信部140は、移動局検出部を構成する。具体的には、データチャネル送信部120及びデータチャネル受信部140は、セルC1内において、基地局100を経由して通信を実行している移動局のペアを検出する。

　制御チャネル送信部110は、データチャネル送信部120及びデータチャネル受信部140によって検出された移動局（例えば、移動局200Aと移動局200Bに向けて制御情報を送信する。また、制御チャネル受信部130は、移動局200Aによって送信された移動局200Bとの直接通信要求に基づいて、移動局200Aと移動局200Bに向けて制御情報を送信することができる。

　（３）無線通信システム10の動作
　次に、図４及び図５を参照して、無線通信システム10の動作、具体的には、移動局200Aと移動局200Bとが初期アクセスを確立する動作について説明する。

　（３．１）動作例１
　図４は、移動局200Aから移動局200Bへの初期アクセスの確立シーケンスの動作例を示す。本動作例では、移動局200Aの主導によって、移動局200BとのD2D通信の初期アクセスが確立される。

　図４に示すように、移動局200Aは、移動局200BのD2D通信の開始を要求するD2D通信要求（直接通信要求）を基地局100に対して送信する（S110）。

　基地局100、つまり、セルC1は、セルC1内に在圏する複数の移動局（移動局200A及び移動局200Bを含む）に向けて制御情報を送信する（S120）。上述したように、制御情報には、移動局200A及び移動局200Bにおいて用いられている信号系列が含まれる。また、信号系列には、無線リソース及び送信電力値が含まれる。さらに、制御情報は、所定の周期で繰り返し送信されてもよい。

　通信要求元の移動局200Aは、移動局200Bとの初期アクセス（初期接続）を確立するため、受信した制御情報に基づいて同期シーケンス（同期用信号）を生成し、生成した同期用信号を移動局200Bに向けて送信する（S130～S140）。このような同期用信号を送信する主な目的は、移動局200Bにおける移動局200Aの認識（例えば、D2D IDの一致確認）や、移動局200Bにおける移動局200Aとのパスロスの測定（D2D通信開始の是非決定や開ループ送信電力制御への利用）、移動局200Bにおける高精度な送受信タイミング同期の確立（移動局200A及び移動局200BがセルC1に接続している場合、ラフな同期は既に確立しているものと見なすことができる）などが挙げられる。

　なお、移動局200Aは、セルC1と同期した上り無線リンクの送信タイミングに従って、同期用信号を所定の周期で繰り返し送信してもよい。移動局200Aは、セルC1内に複数の移動局が存在する場合、接続先の移動局に応じて対応する信号系列を選択する。

　移動局200Bは、セルC1から受信した制御情報に基づいて、移動局200Aから送信される同期用信号を受信する（S140）。具体的には、移動局200Bは、セルC1から受信した制御情報に基づいて規定された無線リソースを用いて、同期用信号を待ち受ける。この際、移動局200Bは、同期シーケンス受信部230を所定の周期でドーマント状態から通常状態に切り替えることによって、当該無線リソースを用いた同期用信号の受信を試行する。

　ここで、移動局200Bは、受信した信号系列が自局宛ての信号系列であるか否かを識別する必要がある。移動局200Bは、受信した信号系列が予め移動局200Bに付与されていた信号系列と一致した場合、自局宛ての信号系列であると判定する。

　移動局200Bは、受信した同期用信号に基づいて、レスポンス信号の送信電力及び送信タイミングを決定する（S150）。移動局200Bは、送信電力及び送信タイミングが決定したレスポンス信号を、移動局200Aに向けて送信する（S160）。

　移動局200Aは、移動局200Bから送信されたレスポンス信号に基づいて、送信すべきデータ（ユーザデータなど）を所定の無線リソースを用いて移動局200Bに送信する（S170）。同様に、移動局200Bも、受信した同期用信号に基づいて、送信すべきデータを所定の無線リソースを用いて移動局200Aに送信する。

　これにより、移動局200Aと移動局200Bとの間において、D2D通信が開始される。なお、同期用信号またはレスポンス信号の受信に失敗した場合には、上述したステップS110からの動作を所定回数まで繰り返すことができる。

　（３．２）動作例２
　図５は、移動局200Aから移動局200Bへの初期アクセスの確立シーケンスの他の動作例を示す。本動作例では、無線通信システム10の主導、具体的には基地局100の主導によって、移動局200BとのD2D通信の初期アクセスが確立される。

　以下、上述した動作例１と異なる部分について説明する。図５に示すように、基地局100は、セルC1に接続している移動局のうち、D2D通信を実行できる可能性のある移動局のペアを検出する（S310）。

　具体的には、基地局100は、セルC1内において、基地局100を経由して通信を実行している移動局のペア（例えば、移動局200Aと移動局200B）を検出する。基地局100は、当該移動局のペアが検出できた場合、セルC1内に在圏する移動局200A及び移動局200Bに向けて制御情報を送信する（S320）。

　なお、ステップS330～S370の動作は、上述した動作例１のS120～S170と同様であるため、ここでの説明は省略する。

　ステップS370の動作が実行されることによって、移動局200Aと移動局200Bとの間において、D2D通信が開始される。なお、同期用信号またはレスポンス信号の受信に失敗した場合には、移動局200A及び移動局200Bは、D2D通信ではなく、基地局100を介した通常のセルラ通信を継続することができる。

　（４）作用・効果
　無線通信システム10によれば、移動局200Aは、セルC1から受信した制御情報に基づいて、移動局200Bとの初期アクセスの確立に用いられる同期用信号を移動局200Bに向けて送信する。また、移動局200Bは、受信した同期用信号に基づいて、移動局200Aから送信されたデータを直接受信する。

　さらに、移動局200Bは、当該制御情報に基づいて、移動局200Aとの初期アクセスの確立に用いられるレスポンス信号を移動局200Aに向けて送信し、移動局200Aは、受信したレスポンス信号に基づいて、移動局200Bから送信されたデータを直接受信する。

　このため、移動局200A及び移動局200Bは、セルC1（基地局100）から受信した制御情報に基づいて、対向する移動局に送信すべき信号系列を容易に確定することが可能となり、D2D通信における移動局間の初期アクセスを容易に確立し得る。

　すなわち、無線通信システム10によれば、LTEの将来リリースまたはFuture Radio Accessにおいて、無線通信システム10（基地局100）の補助によって効率的にD2D通信の初期アクセスを確立し得る。

　本実施形態では、動作例１に示したように、移動局200Aが、移動局200BのD2D通信の開始を要求するD2D通信要求（直接通信要求）を基地局100に対して送信することができる。このため、移動局200Aのユーザなどの要望に応じて、特定の移動局とD2D通信を速やかに開始することができる。

　また、本実施形態では、動作例２に示したように、基地局100が、セルC1に接続している移動局のうち、D2D通信を実行できる可能性のある移動局のペアを検出する。このため、当該移動局のペアをD2D通信に移行させることによって、基地局100を介したセルラ通信によるトラフィックをオフロードすることが可能となり、セルラ通信によるトラフィック量の制御が容易になる。

　本実施形態では、移動局200Bによる同期用信号のパスロスの測定結果に基づいて、レスポンス信号の送信電力を決定できるため、他の移動局などへの干渉を抑制しつつ、移動局200Aにおけるレスポンス信号の受信成功の可能性を高めることができる。また、本実施形態では、同期用信号の識別情報を用いてスクランブルを施したレスポンス信号を移動局200Aに送信することができるため、スクランブルを実行するために必要な情報を抑制しつつ、確実にレスポンス信号にスクランブルを施すことができる。

　［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る無線通信システム10は、上述した第１実施形態に係る無線通信システム10と同様の構成（図１～図３参照）を有する。以下、上述した第１実施形態と異なる部分について、主に説明する。

　（１）移動局200A
　データチャネル送信部210は、同期シーケンス送信部220が同期シーケンス（同期信号系列）を移動局200Bに向けて送信してから所定時間（例えば、数ミリ秒または複数TTI）が経過した後、移動局200Bに向けてデータを送信することができる。本実施形態において、データチャネル送信部210は、データ送信部を構成する。

　同期シーケンス送信部220は、移動局200Aが接続するセルC1、つまり、サービングセルから受信した制御情報に基づいて、移動局200Bとの初期アクセス（初期接続）の確立に用いられる同期シーケンスである同期信号系列を移動局200Bに向けて送信する。本実施形態において、同期シーケンス送信部220は、同期信号系列送信部を構成する。

　同期シーケンス受信部230は、セルC1から受信した制御情報に基づいて、レスポンス信号を受信する。本実施形態において、同期シーケンス受信部230は、レスポンス信号受信部を構成する。

　また、同期シーケンス受信部230は、移動局200Bから受信した同期シーケンスであるレスポンス信号が移動局200A向けであるか否かを判定する。本実施形態において、同期シーケンス受信部230は、主側判定部を構成する。

　データチャネル受信部240は、移動局200Bから受信したレスポンス信号に基づく受信タイミングを基準として、移動局200Bから送信されたデータを直接受信する。本実施形態において、データチャネル受信部240は、主側データ受信部を構成する。

　（２）移動局200B
　同期シーケンス送信部220は、移動局200A及び移動局200Bが接続するセルC1、つまり、サービングセルから受信した制御情報に基づいて、移動局200Aとの初期アクセスの確立に用いられる同期シーケンスであるレスポンス信号を移動局200Aに向けて送信する。本実施形態において、レスポンス信号送信部を構成する。

　また、同期シーケンス送信部220は、移動局200Bにおいて用いられる信号系列（無線リソース及び送信電力値）に従った同期シーケンスであるレスポンス信号を送信する。

　さらに、同期シーケンス送信部220は、同期シーケンス受信部230が同期信号系列を受信してから所定時間（例えば、数ミリ秒または複数TTI）が経過した後、レスポンス信号を送信することができる。

　同期シーケンス受信部230は、セルC1から受信した制御情報に基づいて、同期信号系列を受信する。本実施形態において、同期シーケンス受信部230は、同期信号系列受信部を構成する。

　また、セルC1から受信した制御情報は、移動局200Aにおいて用いられる信号系列を示す制御情報（主側制御情報）を含む。同期シーケンス受信部230は、セルC1から受信した主側制御情報に基づいて規定された無線リソースを用いて、同期信号系列を待ち受ける。

　さらに、同期シーケンス受信部230は、受信した同期信号系列が移動局200B向けであるか否かを判定する。本実施形態において、同期シーケンス受信部230は、従側判定部を構成する。同期シーケンス受信部230は、主側制御情報に基づいて規定された無線リソースを用いて同期信号系列を受信した場合、当該同期信号系列が移動局200B向けであると判定する。

　データチャネル受信部240は、受信した同期信号系列に基づく受信タイミングを基準として、移動局200Aから送信されたデータを直接受信する。本実施形態において、データチャネル受信部240は、従側データ受信部を構成する。

　（３）無線通信システム10の動作
　次に、図７及び図８を参照して、無線通信システム10の動作、具体的には、移動局200Aと移動局200Bとが初期アクセスを確立する動作について説明する。

　（３．１）移動局200Aから移動局200Bへの初期アクセス（フォワードアクセス）
　図７は、移動局200Aから移動局200Bへの初期アクセスの確立シーケンスを示す。なお、本実施形態では、移動局200A（接続元）から移動局200B（接続先）への初期アクセスを「フォワードアクセス」と称する。

　図７に示すように、基地局100、つまり、セルC1は、セルC1内に在圏する複数の移動局（移動局200A及び移動局200Bを含む）に向けて制御情報を送信する（S510）。上述したように、制御情報には、移動局200A及び移動局200Bにおいて用いられている信号系列が含まれる。また、信号系列には、無線リソース及び送信電力値が含まれる。さらに、制御情報は、所定の周期で繰り返し送信されてもよい。

　接続元の移動局200Aは、移動局200Bとの初期アクセス（初期接続）を確立するため、受信した制御情報に基づいて同期信号系列を生成し、生成した同期信号系列を移動局200Bに向けて送信する（S520～S540）。なお、移動局200Aは、セルC1と同期した上り無線リンクの送信タイミングに従って、同期信号系列を所定の周期で繰り返し送信する。移動局200Aは、セルC1内に複数の移動局が存在する場合、接続先の移動局に応じて対応する信号系列を選択する。

　移動局200Bは、セルC1から受信した制御情報に基づいて、移動局200Aから送信される同期信号系列の間欠受信を実行する（S550）。具体的には、移動局200Bは、セルC1から受信した制御情報に基づいて規定された無線リソースを用いて、同期信号系列を待ち受ける。この際、移動局200Bは、同期シーケンス受信部230を所定の周期でドーマント状態から通常状態に切り替えることによって、当該無線リソースを用いた同期信号系列の受信を試行する。

　ここで、移動局200Bは、受信した信号系列が自局宛ての信号系列であるか否かを識別する必要がある。移動局200Bは、受信した信号系列が予め移動局200Bに付与されていた信号系列と一致した場合、自局宛ての信号系列であると判定する（S560）。

　移動局200Bは、受信した同期信号系列に基づく受信タイミングを基準として、移動局200Aから送信されたデータを、以降において直接受信する（S570, S580）。なお、移動局200Aは、同期信号系列を移動局200Bに向けて送信してから所定時間（例えば、数ミリ秒または複数TTI）が経過した後、移動局200Bに向けてデータを送信してもよい。

　（３．２）移動局200Bから移動局200Aへのアクセス（フィードバックアクセス）
　図８は、移動局200Bから移動局200Aへの初期アクセスの確立シーケンスを示す。なお、本実施形態では、移動局200B（接続先）から移動局200A（接続元）への初期アクセスを「フィードバックアクセス」と称する。フィードバックアクセスは、上述したフォワードアクセスをトリガーとして実行される。なお、以下、上述したフォワードアクセスと同様の内容については、その説明を適宜省略する。

　図８に示すように、基地局100、つまり、セルC1は、セルC1内に在圏する複数の移動局（移動局200A及び移動局200Bを含む）に向けて制御情報を送信する（S610）。なお、このステップは、上述したステップS510と同様である。

　接続先の移動局200Bは、移動局200Aとの初期アクセスを確立するため、受信した制御情報に基づいてレスポンス信号を生成し、生成したレスポンス信号を移動局200Aに向けて送信する（S620～S640）。

　移動局200Bは、予め移動局200Bに付与されていた信号系列、つまり、移動局200Bにおいて用いられる信号系列に従ったレスポンス信号を生成する。なお、同期信号系列及びレスポンス信号のフォーマットが同一である場合、移動局200Aから受信した同期信号系列と同一の信号系列に従ったレスポンス信号を生成してもよい。すなわち、同期信号系列とレスポンス信号とのフォーマットは同一であることもあり得る。

　また、移動局200Bは、セルC1と同期した上り無線リンクの送信タイミングに従って、レスポンス信号を所定の周期で繰り返し送信してもよいし、同期信号系列の受信タイミングを基準として決定される送信タイミングに従ってレスポンス信号を繰り返し送信してもよい。

　さらに、移動局200Bは、同期信号系列を受信してから所定時間（例えば、数ミリ秒または複数TTI）が経過した後、レスポンス信号を送信してもよい。また、レスポンス信号の送信電力は、同期信号系列の受信電力に応じて適応制御してもよい。

　移動局200Aは、セルC1から受信した制御情報に基づいて、移動局200Bから送信されるレスポンス信号の間欠受信を実行する（S650）。

　ここで、移動局200Aは、受信した信号系列が自局宛ての信号系列であるか否かを識別する必要がある。移動局200Aは、受信した信号系列が予め移動局200Aに付与されていた信号系列と一致した場合、自局宛ての信号系列であると判定する（S660）。

　移動局200Aは、受信したレスポンス信号に基づく受信タイミングを基準として、移動局200Bから送信されたデータを、以降において直接受信する（S670, S680）。

　なお、上述した本実施形態に係る発明は、以下のように表現されてもよい。

　１．無線信号を送受信する主側移動局と、
　基地局を経由することなく前記主側移動局と無線信号を送受信する従側移動局と
を用いた無線通信方法であって、
　前記主側移動局が、前記主側移動局が接続するセルから受信した制御情報に基づいて、前記従側移動局との初期アクセスの確立に用いられる同期信号系列を前記従側移動局に向けて送信するステップと、
　前記従側移動局が、前記セルから受信した前記制御情報に基づいて、前記同期信号系列を受信するステップと、
　前記従側移動局が、受信した前記同期信号系列が前記制御情報によって通知された系列またはインデックスと一致するか否かを判定するステップと、
　前記従側移動局が、受信した前記同期信号系列に基づく受信タイミングを基準として、前記主側移動局から送信されたデータを直接受信するステップと
を含む無線通信方法。なお、直接受信するステップは、必須ではない。

　２．前記従側移動局が、前記制御情報に基づいて、前記主側移動局との初期アクセスの確立に用いられるレスポンス信号を前記主側移動局に向けて送信するステップと、
　前記主側移動局が、前記制御情報に基づいて、前記レスポンス信号を受信するステップと、
　前記主側移動局が、受信した前記レスポンス信号が前記主側移動局向けであるか否かを判定するステップと、
　前記主側移動局が、受信した前記レスポンス信号に基づく受信タイミングを基準として、前記従側移動局から送信されたデータを直接受信するステップと
を含む項目１に記載の無線通信方法。なお、直接受信するステップは、必須ではない。
３．無線信号を送受信する主側移動局と、
　基地局を経由することなく前記主側移動局と無線信号を送受信する従側移動局と
を含む無線通信システムであって、
　前記主側移動局は、前記主側移動局が接続するセルから受信した制御情報に基づいて、前記従側移動局との初期アクセスの確立に用いられる同期信号系列を前記従側移動局に向けて送信する同期信号系列送信部を備え、
　前記従側移動局は、
　前記セルから受信した前記制御情報に基づいて、前記同期信号系列を受信する同期信号系列受信部と、
　受信した前記同期信号系列が前記制御情報によって通知された系列またはインデックスと一致するか否かを判定する従側判定部と、
　受信した前記同期信号系列に基づく受信タイミングを基準として、前記主側移動局から送信されたデータを直接受信する従側データ受信部と
を備える無線通信システム。なお、従側データ受信部は、必須ではない。

　４．前記従側移動局は、前記制御情報に基づいて、前記主側移動局との初期アクセスの確立に用いられるレスポンス信号を前記主側移動局に向けて送信するレスポンス信号送信部を備え、
　前記主側移動局は、
　前記制御情報に基づいて、前記レスポンス信号を受信するレスポンス信号受信部と、
　受信した前記レスポンス信号が前記主側移動局向けであるか否かを判定する主側判定部と、
　受信した前記レスポンス信号に基づく受信タイミングを基準として、前記従側移動局から送信されたデータを直接受信する主側データ受信部と
を備える項目３に記載の無線通信システム。なお、主側データ受信部は、必須ではない。

　５．前記制御情報は、前記主側移動局の接続先となる前記従側移動局において用いられる信号系列を示す従側制御情報を含み、
　前記同期信号系列送信部は、前記従側制御情報に基づいて、前記従側移動局において用いられる信号系列に従った前記同期信号系列を前記従側移動局に向けて送信する項目３に記載の無線通信システム。

　６．前記制御情報は、前記主側移動局において用いられる信号系列を示す主側制御情報を含み、
　前記同期信号系列受信部は、前記主側制御情報に基づいて規定された無線リソースを用いて前記同期信号系列を待ち受け、
　前記従側判定部は、前記同期信号系列受信部が前記無線リソースを用いて前記同期信号系列を受信した場合、前記同期信号系列が前記従側移動局向けであると判定する項目３に記載の無線通信システム。

　７．前記レスポンス信号送信部は、前記同期信号系列受信部が前記同期信号系列を受信してから所定時間が経過した後、前記レスポンス信号を送信する項目４に記載の無線通信システム。

　８．前記主側移動局は、前記同期信号系列送信部が前記同期信号系列を送信してから所定時間が経過した後、前記従側移動局に向けて前記データを送信するデータ送信部を備える項目４に記載の無線通信システム。

　９．前記レスポンス信号送信部は、前記従側移動局において用いられる信号系列に従った前記レスポンス信号を送信する項目４に記載の無線通信システム。

　１０．基地局を経由することなく従側移動局と無線信号を送受信する主側移動局であって、
　前記主側移動局が接続するセルから受信した制御情報に基づいて、前記従側移動局との初期アクセスの確立に用いられる同期信号系列を前記従側移動局に向けて送信する同期信号系列送信部と、
　前記制御情報に基づいて、前記従側移動局からレスポンス信号を受信するレスポンス信号受信部と、
　受信した前記レスポンス信号が前記制御情報によって通知された系列またはインデックスと一致するか否かを判定する主側判定部と、
　受信した前記レスポンス信号に基づく受信タイミングを基準として、前記従側移動局から送信されたデータを直接受信する主側データ受信部と
を備える主側移動局。なお、主側データ受信部は、必須ではない。

　１１．基地局を経由することなく主側移動局と無線信号を送受信する従側移動局であって、
　前記主側移動局が接続するセルから受信した前記制御情報に基づいて、前記同期信号系列を受信する同期信号系列受信部と、
　受信した前記同期信号系列が前記従側移動局向けであるか否かを判定する従側判定部と、
　受信した前記同期信号系列に基づく受信タイミングを基準として、前記主側移動局から送信されたデータを直接受信する従側データ受信部と、
　前記制御情報に基づいて、前記主側移動局との初期アクセスの確立に用いられるレスポンス信号を前記主側移動局に向けて送信するレスポンス信号送信部と
を備える従側移動局。なお、従側データ受信部は、必須ではない。

　［その他の実施形態］
　上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本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の形態が明らかとなろう。

　例えば、上述した本発明の実施形態では、移動局200Bにおいて同期用信号のパスロスが測定されていたが、移動局200Aにおける移動局200Bとのパスロスの測定やタイミング同期のため、移動局200Bから同期用信号を送信するようにしてもよい。

　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。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ものである。

　なお、日本国特許出願第２０１１－１４１９２５号（２０１１年６月２７日出願）並びに日本国特許出願２０１１－２４９８９９号（２０１１年１１月１５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。

本発明の特徴によれば、D2D通信における移動局間の初期アクセスを容易に確立し得る。

　10…無線通信システム
　100…基地局
　110…制御チャネル送信部
　120…データチャネル送信部
　130…制御チャネル受信部
　140…データチャネル受信部
　200A, 200B…移動局
　210…データチャネル送信部
　220…同期シーケンス送信部
　230…同期シーケンス受信部
　240…データチャネル受信部

Claims

無線信号を送受信する第１移動局と、
　基地局を経由することなく前記第１移動局と無線信号を送受信する直接通信を実行する第２移動局と
を用いた無線通信方法であって、
　前記第１移動局が、前記第１移動局が接続するセルから受信した制御情報に基づいて、前記第２移動局との初期アクセスの確立に用いられる同期用信号を前記第２移動局に向けて送信するステップと、
　前記第２移動局が、前記セルから受信した前記制御情報に基づいて、前記同期用信号を受信するステップと、
　前記第２移動局が、受信した前記同期用信号に基づいて、レスポンス信号の送信電力及び送信タイミングを決定し、前記レスポンス信号を前記第１移動局に向けて送信するステップと、
　前記第１移動局及び前記第２移動局が、前記同期用信号と前記レスポンス信号とに基づいて通信を開始するステップと
含む無線通信方法。
　無線信号を送受信する第１移動局と、
　基地局を経由することなく前記第１移動局と無線信号を送受信する直接通信を実行する第２移動局と
を含む無線通信システムであって、
　前記第１移動局は、
　前記第１移動局が接続するセルから制御情報を受信する第１制御情報受信部と、
　前記第１制御情報受信部が受信した前記制御情報に基づいて、前記第２移動局との初期アクセスの確立に用いられる同期用信号を前記第２移動局に向けて送信する同期用信号送信部と、
　前記第２移動局とデータを送受信する第１送受信部と
を備え、
　前記第２移動局は、
　前記セルから前記制御情報を受信する第２制御情報受信部と、
　前記第２制御情報受信部が受信した前記制御情報に基づいて、前記同期用信号を受信する同期用信号受信部と、
　前記同期用信号受信部が受信した前記同期用信号に基づいて、レスポンス信号の送信電力及び送信タイミングを決定し、前記レスポンス信号を前記第１移動局に向けて送信するレスポンス信号送信部と、
　前記第１移動局とデータを送受信する第２送受信部と
を備える無線通信システム。
　前記第１移動局は、前記セルを形成する前記基地局に向けて、前記セルに接続している前記第２移動局との直接通信を要求する直接通信要求を送信する要求送信部を備え、
　前記第１制御情報受信部及び前記第２制御情報受信部は、前記直接通信要求に基づいて前記セルから送信された前記制御情報を受信する請求項２に記載の無線通信システム。
　前記基地局は、前記セルに接続している移動局のうち、前記直接通信を実行できる可能性のある移動局のペアを検出する移動局検出部と、
　前記移動局検出部によって検出された移動局に向けて前記制御情報を送信する請求項３に記載の無線通信システム。
　前記制御情報は、前記同期用信号の識別情報と、前記同期用信号の送信に用いられる無線リソースの情報とを含む請求項２に記載の無線通信システム。
　前記第２移動局は、前記同期用信号のパスロスを測定する測定部を備え、
　前記レスポンス信号送信部は、前記測定部による前記パスロスの測定結果に基づいて、前記レスポンス信号を前記第１移動局に送信するか否かを決定する請求項２に記載の無線通信システム。
　前記レスポンス信号送信部は、前記測定部による前記パスロスの測定結果に基づいて、前記レスポンス信号の送信電力を決定する請求項６に記載の無線通信システム。
　前記レスポンス信号送信部は、前記同期用信号の識別情報を用いてスクランブルを施した前記レスポンス信号を前記第１移動局に送信する請求項５に記載の無線通信システム。
　基地局を経由することなく他の移動局と無線信号を送受信する直接通信を実行する移動局であって、
　前記他の移動局が接続するセルから制御情報を受信する第１制御情報受信部と、
　前記第１制御情報受信部が受信した前記制御情報に基づいて、前記他の移動局との初期アクセスの確立に用いられる同期用信号を前記他の移動局に向けて送信する同期用信号送信部と、
　前記他の移動局とデータを送受信する第１送受信部と
を備える移動局。
　基地局を経由することなく他の移動局と無線信号を送受信する直接通信を実行する移動局であって、
　前記セルから前記制御情報を受信する第２制御情報受信部と、
　前記第２制御情報受信部が受信した前記制御情報に基づいて、前記同期用信号を受信する同期用信号受信部と、
　前記同期用信号受信部が受信した前記同期用信号に基づいて、レスポンス信号の送信電力及び送信タイミングを決定し、前記レスポンス信号を前記第１移動局に向けて送信するレスポンス信号送信部と、
　前記第１移動局とデータを送受信する第２送受信部と
を備える移動局。