WO2014115185A1 - 無線通信方法、無線通信システム、無線基地局および無線端末 - Google Patents

無線通信方法、無線通信システム、無線基地局および無線端末 Download PDF

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WO2014115185A1
WO2014115185A1 PCT/JP2013/000366 JP2013000366W WO2014115185A1 WO 2014115185 A1 WO2014115185 A1 WO 2014115185A1 JP 2013000366 W JP2013000366 W JP 2013000366W WO 2014115185 A1 WO2014115185 A1 WO 2014115185A1
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WO
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terminal
wireless
radio
base station
head
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PCT/JP2013/000366
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English (en)
French (fr)
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耕太郎 椎▲崎▼
中村　道春
Original Assignee
富士通株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information

Definitions

  • the present invention relates to a radio communication method, a radio communication system, a radio base station, and a radio terminal.
  • next-generation wireless communication technologies have been discussed in order to further increase the speed and capacity of wireless communication in wireless communication systems such as cellular phone systems (cellular systems).
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE-A LTE-Advanced
  • LTE includes, in addition to LTE and LTE-A, other wireless communication systems in which these are expanded.
  • MTC Machine Type Communication
  • M2M Machine-To-Machine
  • MTC communicates with a communication mode in which machines exchange information without a human being.
  • Specific application examples of MTC include monitoring of meters such as electricity, gas, and water, crime prevention monitoring, monitoring of various devices, and sensor networks.
  • MTC it is assumed that household electrical devices and the like cooperate with each other by supporting MTC.
  • MTC devices Various devices that support MTC are generally called MTC devices, but MTC devices are considered to have some unique circumstances and properties as compared to general mobile phone terminals (so-called cellular terminals). For example, MTC devices are expected to have an enormous number of terminals compared to general mobile phone terminals. For a general mobile phone terminal, one to several devices per person are sufficient, and some of them operate at the same time. However, as described above, it is assumed that MTC devices are arranged everywhere in the world, and sensor devices and the like often need to be constantly operated. Therefore, in terms of the number of operating terminals, MTC devices are considered to be enormous.
  • MTC devices communicate with each other by communication between terminals.
  • Inter-terminal communication in 3GPP is sometimes called D2D (Device-to-Device) communication.
  • D2D Device-to-Device
  • the introduction of terminal-to-terminal communication allows MTC devices to communicate with each other without going through the base stations one by one, so that the burden on the base stations is expected to be reduced.
  • the disclosed technology has been made in view of the above, and a wireless communication method, a wireless communication system, and a wireless base that realize inter-terminal communication that can sufficiently reduce the processing load of a base station when the number of terminals increases
  • An object is to provide a station and a wireless terminal.
  • the disclosed wireless communication method is a wireless communication via the selected terminal when communicating with the plurality of wireless terminals other than the selected terminal selected from the plurality of wireless terminals.
  • a wireless communication method in a wireless communication system including a base station, wherein the wireless base station selects a second terminal that becomes the selection terminal in a predetermined case from the plurality of terminals other than the first terminal that is the selection terminal. Then, the radio base station transmits a first radio signal indicating that the second terminal becomes the selected terminal to the plurality of radio terminals.
  • the wireless communication system, the wireless base station, and the wireless terminal disclosed in the present case it is possible to realize inter-terminal communication that can sufficiently reduce the processing load of the base station when the number of terminals increases. There is an effect that can be.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a processing sequence of a wireless communication system having a problem.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a processing sequence of the wireless communication system according to the first embodiment.
  • 3A and 3B are diagrams showing a DCI according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a processing sequence of the wireless communication system according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a network configuration of the wireless communication system according to each embodiment.
  • FIG. 6 is an example of a functional configuration diagram of a radio base station in the radio communication system of each embodiment.
  • FIG. 7 is an example of a functional configuration diagram of a mobile phone terminal in the wireless communication system of each embodiment.
  • FIG. 8 is an example of a hardware configuration diagram of a radio base station in the radio communication system of each embodiment.
  • FIG. 9 is an example of a hardware configuration diagram of the mobile phone terminal in the wireless communication system of each embodiment.
  • inter-terminal communication enables MTC devices to communicate with each other without going through the base stations one by one, so that the number of terminals connected to the base station is relatively reduced. Therefore, an increase in the processing load of the base station based on an increase in the number of terminals such as MTC devices can be reduced to some extent by introducing inter-terminal communication.
  • inter-terminal communication is considered to be an effective solution for suppressing an increase in processing load on the base station based on an increase in the number of terminals such as MTC devices.
  • radio communication between a radio terminal and a radio base station may be referred to as cellular communication.
  • MTC devices can be grouped in arbitrary units, and terminal-to-terminal communication can be performed only between MTC devices belonging to the same group.
  • limiting with respect to the communication between terminals between the MTC devices which belong to a different group can be implement
  • MTC devices which are various security sensor devices set in a certain building can be made into one group.
  • MTC devices that are electric meter devices installed in each house in a certain town can be made into one group.
  • the grouping of MTC devices is considered to be a rational mechanism that is easy to become familiar with the usage of MTC devices in the real world. It goes without saying that the grouping of MTC devices is not limited to these examples, and can be performed based on arbitrary units.
  • the processing load on the base station can be suppressed for communication between MTC devices in the same group.
  • an MTC device in one group wants to communicate with an MTC device in another group, or if an MTC device in one group wants to communicate with a terminal or device that does not belong to any group, it still It is necessary to go through the base station (ie, it is necessary to use cellular communication).
  • the terminal or device with which the MTC device communicates may be under the same base station as the MTC device or under the same base station as the MTC device. It is still necessary to go through the base station to which it belongs.
  • MTC devices that are a large number of sensor devices belonging to a certain group are considered to have a large problem if they individually attempt to transmit measurement data or the like to a remote server device.
  • the base station needs to perform various types of management, such as sending control signals and grasping the status, for each individual out-of-group communication by the MTC device, so the problem remains that the processing load on the base station increases. It is because it ends up. Another reason is that there is a problem of limiting the number of terminals that can be connected simultaneously in the base station.
  • the base station selects one MTC device in the group of MTC devices. Then, this selected MTC device relays the out-of-group communication by other MTC devices. In this case, only the selected MTC device performs wireless communication with the base station in the group of MTC devices. Therefore, it is considered that the base station is limited to one MTC device that needs to transmit a control signal or the like and perform management, and the problem of the processing load is reduced. Needless to say, the problem of limiting the number of terminals that can be connected simultaneously is also eliminated. Furthermore, since it is not necessary to perform wireless communication with the base station except for the selected MTC device, an effect of suppressing power consumption can be obtained particularly when the base station is remote.
  • the MTC device that the base station selects from the group of MTC devices will be referred to as “head device” or “head”.
  • the head is a name for convenience, and may be called a selection terminal, a representative terminal, or the like instead.
  • the radio base station can use at least one of the radio quality of the uplink signal and the downlink signal as the radio quality when selecting the head.
  • the base station can measure the radio quality of the uplink signal using, for example, SRS (Sounding Reference Signal) that is a measurement signal arranged across the entire uplink band.
  • the base station can obtain the reception quality of the downlink signal from, for example, CQI (Channel Quality Indicator) fed back from the terminal.
  • CQI Channel Quality Indicator
  • the radio base station can compare the radio quality based on SRS and CQI in each MTC device belonging to the group, and can select, for example, the MTC device with the best radio quality as the head.
  • the cause of the disconnection may be, for example, a remarkable deterioration (degradation) of the wireless quality, normal end or abnormal end of the head, but is not limited thereto.
  • communication is not interrupted, even if communication between the head and the base station is malfunctioning, communication outside the group by all the MTC devices belonging to the group cannot be performed efficiently.
  • Possible causes of communication malfunction include, but are not limited to, wireless quality deterioration and communication congestion.
  • the wireless communication system described above includes the following problems.
  • FIG. 1 is a diagram showing a processing sequence of a wireless communication system having a problem. Since the technology described in the present application is not limited to the MTC device, in FIG. 1 and the following description, the description will be made based on a radio terminal that is a concept corresponding to the superordinate concept of the MTC device. As long as there is no notice in particular, the radio
  • the three wireless terminals 20a to 20c belong to the same group. It is assumed that the three wireless terminals 20a to 20c exist in the cell of the wireless base station 10. In the following description, the three wireless terminals 20a to 20c are collectively referred to as the wireless terminal 20 unless otherwise specified.
  • each wireless terminal 20 establishes a wireless connection with the wireless base station 10. This is realized by the radio terminal 20 performing random access to the radio base station 10 to obtain synchronization and then receiving RRC signaling including various setting information related to radio communication from the radio base station 10.
  • the state in which the wireless terminal 20 has established a connection with the wireless base station 10 is called an RRC_CONNECTED state in the LTE system.
  • each wireless terminal 20 transmits the SRS to the wireless base station 10.
  • the SRS transmission timing, transmission pattern, and the like can be obtained from the RRC signaling received in S101.
  • the radio base station 10 determines the radio terminal 20 having the best uplink radio quality as a head based on the SRS transmitted by the radio terminal 20. In the example of FIG. 1, it is assumed that the radio base station 10 selects the radio terminal 20a as a head. In S104, the radio base station 10 transmits a signal notifying the determined head to each radio terminal 20. The signal of S104 is referred to as head designation notification here for convenience.
  • the wireless terminal 20a starts operating as a head in response to receiving the head designation notification in S104.
  • the wireless terminal 20a relays uplink (outward) out-of-group communication by the wireless terminal 20c.
  • the wireless terminal 20a relays downlink (inward) communication outside the group addressed to the wireless terminal 20c.
  • the wireless base station 10 detects the disconnection or malfunction of the head 20a in S108.
  • the disconnection or malfunction of the head 20a can be detected, for example, based on whether or not the state of the head 20a is no longer the RRC_CONNECTED state described above. This means that the head 20a has lost connection with the radio base station 10.
  • the radio base station 10 may detect the disconnection / malfunction of the head 20a by other methods.
  • each wireless terminal 20 transmits an SRS as in S102.
  • the wireless terminal 20 needs to establish a connection with the wireless base station 10. Therefore, in S109, the head 20a or the like that has already lost the connection cannot transmit the SRS.
  • the radio base station 10 determines the radio terminal 20 with the best uplink radio quality as a new head based on the SRS transmitted by the radio terminal 20, as in S102. In the example of FIG. 1, it is assumed that the radio base station 10 selects the radio terminal 20b as a new head. In S111, the radio base station 10 transmits a head designation notification for notifying the determined new head to each radio terminal 20.
  • step S112 the wireless terminal 20b starts operating as a head in response to receiving the head designation notification in step S111.
  • the wireless terminal 20b relays outward group communication by the wireless terminal 20c.
  • the wireless terminal 20b relays the inward out-of-group communication addressed to the wireless terminal 20c.
  • the radio quality is determined based on the SRS and CQI in each MTC device belonging to the group, as in the case of selecting the head first. In comparison, for example, an MTC device having the best wireless quality is selected as a new head. However, if this is to be done, it is necessary for the radio base station 10 to detect disconnection or malfunction with the head, and then to receive SRS and CQI from each MTC device in the group, and analyze and compare them. . In particular, when there are many MTC devices in the group, such a series of processing may take a time in seconds. For this reason, during the process for reselecting the head, an out-of-group communication interruption occurs in units of seconds, which is not preferable from the viewpoint of communication stability.
  • the above problem is not necessarily limited to the MTC device. It is considered that the above-described problem may also occur with a normal mobile phone terminal that is used in the same or similar form as the MTC device, for example.
  • MTC devices wireless terminals
  • MTC devices wireless terminals
  • heads are determined for each group, and communication outside the group
  • communication outside the group Can be used to suppress the processing load on the radio base station 10
  • a method can be used when the communication between the head and the radio base station 10 is interrupted or malfunctioned.
  • the problem of being unfavorable remains because a momentary interruption in seconds associated with the repair may occur. As described above, this problem was newly found as a result of careful study of the prior art by the inventor, and has not been known so far.
  • embodiments of the present application for solving this problem will be described.
  • the first embodiment when the wireless base station 10 and the head are disconnected or malfunctioned, the sub-head selected in advance becomes the head, so that the wireless terminals 20 in the group continue to perform communication outside the group. It is something that can be done.
  • the first embodiment includes a radio base station 10 via the selected radio terminal 20 when communicating with the plurality of radio terminals 20 other than the selected radio terminal 20 selected from the plurality of radio terminals 20.
  • a radio communication method in a communication system wherein the radio base station 10 becomes a selected radio terminal 20 from a plurality of radio terminals 20 other than the first radio terminal 20 which is the selected radio terminal 20 in a predetermined case. 2 radio terminals 20 are selected, and the radio base station 10 performs a radio communication method for transmitting to the plurality of radio terminals 20 a first radio signal indicating that the second radio terminal 20 becomes the selected radio terminal 20 Is.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a processing sequence of the wireless communication system according to the first embodiment.
  • the problems and the like have been described so far mainly focusing on the MTC device.
  • the present invention is not necessarily limited to the MTC device. It is considered that the above-mentioned problem may occur for a normal mobile phone terminal used in the same or similar form as the MTC device, for example. Therefore, hereinafter, description will be made based on the radio terminal 20 corresponding to the superordinate concept of the MTC device. Unless otherwise specified, the wireless terminal 20 being described may be appropriately read as an MTC device.
  • each MTC device can perform communication based on the carrier sense method using the wireless resources for terminal-to-terminal communication allocated in advance from the wireless base station 10.
  • the head may reallocate resources to each MTC device from radio resources for communication between terminals allocated from the radio base station 10 (so-called distributed scheduling). Or it is good also as performing communication between terminals based on other wireless communication techniques, such as WiFi (trademark) which is wireless LAN.
  • each wireless terminal 20 establishes a wireless connection with the wireless base station 10 in S201. Specifically, each radio terminal 20 shifts from the RRC_IDLE state in which the connection with the radio base station 10 is not established to the RRC_CONNECTED state in which the connection with the radio base station 10 is established. In order for the wireless terminal 20 to transition to the RRC_CONNECTED state, the wireless terminal 20 is a higher order signal for receiving a synchronization signal from the wireless base station 10, receiving broadcast information, executing random access, setting wireless communication, and the like. RRC signaling is transmitted and received, but details are omitted here.
  • the radio terminal 20 in the RRC_CONNECT state can be said to be in a state in which uplink and downlink synchronization with the radio base station 10 is established and uplink and downlink data communication can be performed with the radio base station 10.
  • each wireless terminal 20 transmits an SRS to the wireless base station 10 in S202.
  • SRS is one of uplink reference signals (measurement signals), and is generally used for uplink scheduling (selection of radio resources allocated to uplink transmission).
  • SRS is arranged over the entire upstream band.
  • the SRS is transmitted based on a parameter notified by RRC signaling in S201. Parameters relating to SRS include those that specify SRS transmission timing and those that specify SRS transmission patterns, but details are omitted here.
  • the radio base station 10 receives and measures the SRS transmitted from each radio terminal 20. Then, based on the SRS measurement result, the radio base station 10 can obtain the uplink radio quality with each radio terminal 20. As described above, since the SRS is arranged over the entire uplink band, the radio base station 10 can obtain radio quality for each frequency (resource block unit) in the uplink band. For example, the radio base station 10 can obtain an uplink radio quality with the radio terminal 20 by obtaining an average of radio qualities obtained for each frequency with respect to a certain radio terminal 20.
  • the radio base station 10 determines a head and a subhead based on the uplink radio quality with each radio terminal 20 obtained in S202.
  • the sub-head is a radio terminal 20 that relays out-of-group communication by the radio terminals 20 in the group when communication between the head and the radio base station 10 is interrupted or malfunctioned.
  • the sub head may be referred to as a wireless terminal 20 acting as a substitute for a head in a predetermined case, or a wireless terminal 20 serving as a head in a predetermined case.
  • the radio base station 10 selects, from among all the radio terminals 20 belonging to the group, the one having the best radio quality with the radio base station 10 as the head and the second one as the sub head. be able to. In the example of FIG. 2, it is assumed that the radio base station 10 selects the radio terminal 20a as a head and the radio terminal 20b as a sub head.
  • the radio base station 10 transmits a signal notifying each radio terminal 20 in the group of information indicating the head and subhead selected in S203.
  • the notification in S204 is referred to as a head / subhead designation notification here for convenience.
  • the head / sub head designation notification can be realized by DCI (Downlink Control Information), for example.
  • DCI is downlink control information, and is transmitted / received via a downlink control channel (PDCCH: “Physical” Downlink “Control” CHannel).
  • FIG. 3A shows an example of the DCI corresponding to the head / sub head designation notification in the first embodiment.
  • information indicating a head (head identifier) and information indicating a sub head (sub head identifier) are stored in an area newly set in the existing DCI.
  • head identifier and the sub head identifier arbitrary information that can uniquely identify the wireless terminal 20 can be used. For example, a C-RNTI, a MAC address, or the like can be used.
  • each wireless terminal 20 (including the head and sub head) receives a signal including a head / sub head designation notification. Thereby, each radio
  • step S205 the wireless terminal 20a starts operating as a head in response to reception of the head / subhead designation notification in step S204.
  • step S205 the wireless terminal 20b starts operation as a sub head in response to reception of the head / sub head designation notification in step S204.
  • the wireless terminals 20 (including sub heads) other than the head 20a in the group can perform communication outside the group via the head 20a.
  • Upstream out-of-group communication corresponds to outward out-of-group communication.
  • downlink outside group communication corresponds to inward outside group communication.
  • the wireless terminal 20a which is the head in S206, relays uplink out-of-group communication by the wireless terminal 20c.
  • the radio terminal 20c other than the head 20a performs uplink out-of-group communication with the radio base station 10
  • information is not transmitted with a radio signal to the radio base station 10
  • information is transmitted with a radio signal to the head 20a.
  • inter-terminal communication is performed between the radio terminal 20c other than the head 20a and the head 20a.
  • the head 20a transmits the information included in the radio signal received from the radio terminal 20c other than the head 20a on the uplink radio signal to the radio base station 10.
  • the uplink radio signal at this time is transmitted via an uplink shared channel (PUSCH: Physical Uplink Shared CHnnel) when the information to be transmitted is data, and when the information to be transmitted is control information, the uplink control channel (PUCCH : Physical Uplink Control CHnnel).
  • PUSCH Physical Uplink Shared CHnnel
  • PUCCH Physical Uplink Control CHnnel
  • the wireless terminal 20a which is the head in S207, relays downlink out-of-group communication addressed to the wireless terminal 20c.
  • the radio base station 10 performs downlink out-of-group communication with the radio terminal 20c other than the head 20a
  • the downlink radio signal for the head 20a is not transmitted with the downlink radio signal for the radio terminal 20c other than the head 20a.
  • the downlink radio signal at this time is transmitted via a downlink shared channel (PDSCH: Physical Downlink Shared CHnnel) when the information to be transmitted is data, and when the information to be transmitted is control information, the downlink control channel (PDCCH : Physical Downlink Control CHnnel).
  • PDSCH Physical Downlink Shared CHnnel
  • the head transmits information included in the downlink radio signal received from the radio base station 10 on a radio signal to the radio terminal 20c other than the head 20a.
  • inter-terminal communication is performed between the head 20a and the radio terminal 20c other than the head.
  • the head 20a plays a role of relaying communication between the radio base station 10 and the radio terminal 20c other than the head 20a.
  • the head 20a plays a role of a relay device in communication outside the group by the wireless terminal 20c other than the head 20a.
  • the head 20a itself may perform communication outside the group (not shown).
  • the head 20a itself is also a sensor device, and when it is desired to send data measured by the head 20a itself to a remote server, the head 20a performs uplink outside group communication.
  • the head 20a is not a relay device but a starting device, and information may be transmitted on the uplink radio signal and transmitted to the radio base station 10.
  • the radio base station 10 when the radio base station 10 performs downlink out-of-group communication with the head 20a, the radio base station 10 may carry information on the downlink radio signal and transmit it to the head 20a.
  • the head 20a may receive information as a terminal device without acting as a relay device.
  • the radio base station 10 detects a communication failure or malfunction with the head 20a.
  • the radio base station 10 constantly monitors the status of the subordinate radio terminal 20, and when it is detected that the status of the head 20a is no longer the RRC_CONNECTED status (or the RRC_IDLE status), the radio base station 10 communicates with the head 20a. It is determined that the communication between them has been interrupted or malfunctioned.
  • the radio base station 10 may detect communication failure or malfunction with the head 20a by other methods. For example, the disconnection or malfunction may be detected based on the occurrence frequency of decoding / demodulation failure in communication with the head 20a, the round trip delay time (RTT: Round Trip Time), or the like.
  • RTT Round Trip Time
  • the radio base station 10 sends a signal indicating that the sub head 20b is used as a head to each radio terminal 20 in the group in response to detection of communication failure or malfunction with the head 20a in step S208.
  • This notification is referred to as a head promotion notification here for convenience.
  • the head promotion notification can be realized by, for example, DCI that is downlink control information.
  • FIG. 3B shows an example of the DCI corresponding to the head promotion notification in the first embodiment.
  • information (head promotion information) indicating that the sub head 2b becomes a head (the sub head 2b is promoted to a head) is stored in an area newly set in the existing DCI.
  • the head promotion information can be represented by 1 bit, but may be represented by a plurality of bits.
  • each wireless terminal 20 (including the sub head 2b) receives the signal including the head promotion notification in S209. Thereby, each wireless terminal 20 recognizes that the sub head 2b recognized in S204 is a head.
  • FIG. 2 shows an example in which a head / subhead designation notification is wirelessly transmitted (based on cellular communication) from the wireless base station 10 to each wireless terminal 20.
  • inter-terminal communication may be used for transmitting the head / sub head designation notification.
  • the radio base station 10 wirelessly transmits a head / subhead designation notification only to the subhead 2b (based on cellular communication). This is because the head is disconnected or malfunctioning.
  • the sub head 2b can transmit a head / sub head designation notification to the other radio terminal 20c based on the inter-terminal communication.
  • step S210 the wireless terminal 20b starts operating as a head in response to receiving the head promotion notification in step S209. Thereby, after S209, the wireless terminals 20c other than the new head 2b in the group can perform communication outside the group via the wireless terminal 20b which is the new head.
  • the wireless terminal 20b relays outward group communication by the wireless terminal 20c.
  • the wireless terminal 20b relays the inward out-of-group communication addressed to the wireless terminal 20c. Since the out-of-group communication via the new head 2b may be performed in the same manner as the out-of-group communication via the (original) head 2a, the description is omitted.
  • the sub head 20b selected in advance is selected. Becomes the head, so that the wireless terminals 20 in the group can continue to communicate outside the group. As a result, it is possible to reduce instantaneous interruption in out-of-group communication that occurs when the wireless base station 10 and the head 20a are disconnected or malfunctioned.
  • the wireless terminal 20b after each wireless terminal 20 recognizes the head and the sub head in S204, it is desirable that the wireless terminal 20b as the sub head maintain the connection with the wireless base station 10 after S204 (in other words, maintain the RRC_CONNECTED state).
  • the sub head 20b can start relaying out-of-group communication by the other radio terminal 20c immediately after receiving the head promotion notification of S206 from the radio base station 10.
  • the sub head 20b may not maintain the connection with the radio base station 10 after S204 (in other words, not maintain the RRC_CONNECTED state).
  • the sub head 20b since the sub head 20b is selected in advance, there is no change in the instantaneous interruption due to the head 20a being disconnected or malfunctioning.
  • the sub head 20b since the sub head 20b needs to connect to the wireless base station 10 by performing random access after receiving the head promotion notification of S206 from the wireless base station 10, the sub head 20b The effect of reducing breakage is diminished.
  • the following two types of processing for the wireless base station 10 of the wireless terminal 20c other than the head 20a and the sub head 20b can be considered.
  • the wireless terminal 20c other than the head 20a and the sub head 20b also maintains the connection with the wireless base station 10 after S204 (in other words, maintains the RRC_CONNECTED state).
  • each wireless terminal 20 (including the head 20a and the sub head 20b) periodically transmits an SRS to the wireless base station 10.
  • the radio base station 10 reselects (updates) a head and a sub-head as necessary based on the SRS received from each radio terminal 20 and notifies each radio terminal 20. By doing so, it becomes possible to select the head and the sub head based on the latest wireless quality.
  • the wireless base station 10 since the wireless base station 10 transmits and receives information only to the head 20a, the processing load associated with data communication and the like is reduced, but the connection with all the wireless terminals 20 is possible. Will be maintained. Therefore, according to the first method, the wireless base station 10 is burdened with managing the wireless terminal 20, and this method is difficult to adopt when the number of connectable wireless terminals of the wireless base station 10 is limited. Is also possible.
  • the wireless terminal 20c other than the head 20a and the sub head 20b does not maintain the connection with the wireless base station 10 after S204 (in other words, does not maintain the RRC_CONNECTED state).
  • the head and sub head cannot be selected based on the latest wireless quality as in the first method.
  • the radio base station 10 is not burdened with the management burden of the radio terminal 20, and can be easily adopted when the number of connectable radio terminals of the radio base station 10 is limited. it can.
  • the sub-head 20b selected in advance becomes a head.
  • Wireless terminal 20 can continue to communicate outside the group. As a result, it is possible to reduce instantaneous interruption in out-of-group communication that occurs when the wireless base station 10 and the head 20a are disconnected or malfunctioned.
  • the head and the sub head are selected based on the quality of the uplink radio signal (specifically, the quality indicated by the SRS measurement result).
  • the head and the sub head are selected based on the quality of the downlink radio signal (specifically, the quality indicated by CQI).
  • FIG. 4 shows an example of a processing sequence of the wireless communication system according to the second embodiment.
  • the second embodiment shown in FIG. 4 has many points in common with the first embodiment shown in FIG. In the following, the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment.
  • the radio base station 10 transmits a downlink reference signal (RS: “Reference” Signal).
  • the downlink RS is a measurement signal and has a different pattern for each cell, but details are omitted here.
  • the radio terminal 20 measures the downlink radio quality based on the downlink RS transmitted by the radio base station 10. Based on the measurement result, the radio terminal 20 generates CQI (Channel Quality ⁇ Indicator) that is information indicating downlink radio quality.
  • CQI Channel Quality ⁇ Indicator
  • the radio terminal 20 transmits (feeds back) the CQI generated in S302 to the radio base station 10.
  • the CQI transmission timing is designated by the radio base station 10 by the RRC signaling received in S301, but details are omitted here.
  • the radio base station 10 receives the CQI transmitted by the radio terminal 20.
  • the radio base station 10 determines a head and a sub-head based on the CQI received in S303.
  • S304 in FIG. 4 corresponds to substantially the same processing as S203 in FIG. 2, but in S203 in FIG. 2, the head and subhead are determined based on the measurement result of SRS, whereas the head and subhead are determined based on CQI. The point to do is different. In other words, the head and sub head are determined based on the uplink radio quality in S203 of FIG. 2, whereas the head and sub head are determined based on the downlink radio quality in S304 of FIG.
  • the selection is made in advance.
  • the sub-head 20b that has been used as a head allows the wireless terminals 20 in the group to continue to perform out-of-group communication. As a result, it is possible to reduce instantaneous interruption in out-of-group communication that occurs when the wireless base station 10 and the head 20a are disconnected or malfunctioned.
  • the sub head 20b when the sub head 20b starts operation as a new head, the sub head does not exist. For this reason, when the new head 20b (original sub head) is disconnected or malfunctioned, there is no sub head to be promoted to the next head, and communication outside the group is interrupted.
  • the radio base station 10 can determine, for example, a new sub head after transmitting a head promotion notification to each radio terminal 20 and notify the radio terminal 20 of the sub head.
  • the new head 20b original sub-head
  • the new sub-head can become the next sub-head, so that communication outside the group can be performed without interruption.
  • the determination of a new subhead may be made based on the uplink radio quality (SRS) as in the first embodiment, or based on the downlink radio quality (CQI) as in the second embodiment. May be determined.
  • SRS uplink radio quality
  • CQI downlink radio quality
  • the radio base station 10 can determine a new sub-head for a time after detecting the disconnection or malfunction of the head 2a and before transmitting a head promotion notification to each radio terminal 20.
  • this is not preferable because the transmission of the head promotion notification is delayed and the instantaneous interruption of communication outside the group becomes large, and the effect of the present invention cannot be obtained.
  • the radio base station 10 determines the radio terminal 20b having the second uplink or downlink radio quality as the sub head.
  • the subhead determination rule by the radio base station 10 is not limited to this.
  • the radio base station 10 can determine, as a sub-head, the radio terminal 20 that is unlikely to be disconnected or malfunctioned together with the head when it is disconnected or malfunctioned. This can be realized, for example, when the radio base station 10 acquires and uses the position information of the radio terminal 20. Specifically, first, each wireless terminal 20 transmits position information indicating its own position measured by the GPS function or the like to the wireless base station 10. Then, after determining the head based on the radio quality, the radio base station 10 can use the position information collected from each radio terminal 20 to determine the radio terminal 20 farthest from the head as a sub head. As the distance between the two wireless terminals 20 increases, the difference in the characteristics of the wireless quality between the two wireless terminals 20 increases. Therefore, it is considered that the sub-head thus determined is not likely to be disconnected or malfunctioned together with the head.
  • the sub-head 20b relays out-of-group communication by another wireless terminal 20c in the same group only after being promoted to the head.
  • the sub head 20b does not relay out-of-group communication by the other radio terminal 20c before being promoted to the head.
  • the sub head 20b can also relay out-of-group communication by the other radio terminal 20c before being promoted to the head.
  • uplink (outbound) out-of-group communication it can be as follows.
  • the other wireless terminal 20c that wants to perform communication outside the group transmits uplink data to both the head 20a and the sub head 20b.
  • the head 20a and the sub head 20b transmit the uplink data to the radio base station 10 using the same radio resource (frequency / time) in order to relay the received uplink data to the radio base station 10.
  • the transmission to the radio base station 10 by the head 20a and the sub head 20b at this time is realized based on the technology of joint transmission (JT: Joint Transmission) of multi-point cooperation (CoMP: Coordinated Multi Point) in the LTE-A system. (Details are omitted here).
  • the radio base station 10 transmits downlink data for the other radio terminals 20c (the radio terminals 20c other than the head 20a and the sub head 20b in the group) to both the head 20a and the sub head 20b.
  • the transmission to the head 20a and the sub head 20b here may be performed using different radio resources (frequency / time), or the same radio resource may be used.
  • the head 20a and the sub head 20b transmit the received downlink data to the other radio terminal 20c by inter-terminal communication.
  • the other radio terminal 20c may combine the downlink data received from the head 20a and the downlink data received from the sub head 20b based on the same principle as HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) in the LTE system (details). Is omitted). Further, as in the case of upstream, if the head 20a is disconnected or malfunctioned, communication outside the group can be performed without instantaneous interruption according to the same principle as the so-called soft handover even if the sub head 20b is not promoted to the head. Is possible.
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest
  • the head / sub head designation notification and the head promotion notification are realized by DCI which is downlink control information.
  • the head / subhead designation notification and the head promotion notification may be realized by other information.
  • the head / subhead designation notification and the head promotion notification can be realized by an RRC signal that is a control signal of an upper layer.
  • the head / subhead designation notification and the head promotion notification are downlink RRC signals and are transmitted / received via the downlink shared channel (PDSCH).
  • the head and sub head are determined based on the uplink radio quality
  • the head and sub head are determined based on the downlink radio quality.
  • the determination of the head and the sub head is not limited to these, and may be a combination of these, for example.
  • the determination of the head and the sub head can be performed based on an index in which uplink radio quality and downlink radio quality are integrated.
  • the head and the sub head can be different for uplink communication and downlink communication. In this case, the head and subhead for uplink communication can be determined based on uplink radio quality, and the head and subhead for downlink communication can be determined based on downlink radio quality.
  • the radio communication system 1 includes a radio base station 10 (eNB: evolved Node B) and a radio terminal 20 (UE: User Equipment).
  • the radio base station 10 forms a cell.
  • radio terminals 20a to 20e exist in the cell formed by the radio base station 10a.
  • wireless terminals 20f to 20g exist in the cell formed by the wireless base station 10b.
  • the wireless base station 10 is connected to the network device 3 via a wired connection, and the network device 3 is connected to the network 2 via a wired connection.
  • the radio base station 10 is provided so as to be able to transmit and receive data and control information to and from other radio base stations via the network device 3 and the network 2.
  • the radio base station 10 may separate the radio communication function with the radio terminal 20 and the digital signal processing and control function to be a separate device.
  • a device having a wireless communication function is called RRH (Remote Radio Head)
  • BBU Base Band Unit
  • the RRH may be installed overhanging from the BBU, and may be wired by an optical fiber between them.
  • the radio base station 10 is a radio base station of various scales besides a small radio base station (including a micro radio base station, a femto radio base station, etc.) such as a macro radio base station and a pico radio base station. Good.
  • the relay station transmission / reception with the wireless terminal 20 and its control
  • the wireless base station 10 of the present application It is good.
  • the radio terminal 20 performs radio communication (referred to as cellular communication for convenience) with the radio base station 10. Further, the wireless terminal 20 performs wireless communication (referred to as inter-terminal communication for convenience) with other wireless terminals.
  • Cellular communication is realized based on, for example, LTE or LTE-A.
  • terminal-to-terminal communication can be realized based on, for example, LTE or LTE-A, wireless LAN such as WiFi (registered trademark) or WiMAX (registered trademark), Bluetooth (registered trademark), GPS, Zigbee (registered) Trademark), GSM (registered trademark, Global System for Mobile communications), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), and the like can also be used.
  • the wireless terminals 20 are grouped. In the example shown in FIG. 5, three wireless terminals 20a to 20c form a group. Further, in the group of wireless terminals 20, one terminal and one head are determined. In FIG. 5, for example, it is assumed that the radio terminal 20a is a head and the radio terminal 20b is a sub head.
  • the wireless terminal can perform inter-terminal communication only with other wireless terminals in the same group.
  • inter-terminal communication can be performed between the radio terminals 20a, 20b, and 20c.
  • communication between terminals cannot be performed between the wireless terminal 20b and the wireless terminal 20d or between the wireless terminal 20c and the wireless terminal 20f.
  • a wireless terminal belonging to a group wishes to communicate (inter-group communication) with a wireless terminal not belonging to the group
  • communication is performed via the head and the wireless base station.
  • the wireless terminal 20b and the wireless terminal 20d communicate, the communication is performed via the head 20a and the wireless base station 10a.
  • the wireless terminal 20c and the wireless terminal 20g communicate, the communication is performed via the head 20a, the wireless base station 10a, and the wireless base station 10b.
  • the wireless terminal 20 may be a wireless terminal such as a mobile phone, a smartphone, a PDA (Personal Digital Assistant), a personal computer (Personal Computer), various devices or devices (such as sensor devices) having a wireless communication function.
  • a relay station that relays radio communication between the radio base station 10 and the radio terminal 20 is used, the relay station (transmission / reception with the radio base station 10 and its control) is also included in the radio terminal 20 of the present application. It is good.
  • the network device 3 includes, for example, a communication unit and a control unit, and these components are connected so that signals and data can be input and output in one direction or in both directions.
  • the network device 3 is realized by a gateway, for example.
  • the communication unit is realized by an interface circuit
  • the control unit is realized by a processor and a memory.
  • each component of the radio base station 10 and the radio terminal 20 is not limited to the mode of the first embodiment, and all or a part thereof can be used for various loads, usage conditions, and the like. Accordingly, it may be configured to be functionally or physically distributed / integrated in an arbitrary unit.
  • the memory may be connected as an external device of the radio base station 10 and the radio terminal 20 via a network or a cable.
  • FIG. 6 is a functional block diagram showing the configuration of the radio base station 10. As illustrated in FIG. 6, the radio base station 10 includes a transmission unit 11, a reception unit 12, and a control unit 13. Each of these components is connected so that signals and data can be input and output in one direction or in both directions.
  • the transmission unit 11 transmits a data signal and a control signal by cellular communication via an antenna.
  • the antenna may be common for transmission and reception.
  • the transmitter 11 transmits a downlink signal via, for example, a downlink data channel or a control channel.
  • the downlink physical data channel includes, for example, a dedicated data channel PDSCH (Physical Downlink Shared Channel).
  • the downlink physical control channel includes, for example, a dedicated control channel PDCCH (PhysicalPhysDownlink Control Channel).
  • the signal to be transmitted is, for example, an L1 / L2 control signal transmitted to the connected wireless terminal 20 on the dedicated control channel, a user data signal transmitted to the connected wireless terminal 20 on the dedicated data channel, or RRC (Radio). Resource (Control) signaling included.
  • the signal to be transmitted includes, for example, a reference signal used for channel estimation and demodulation.
  • signals transmitted by the transmitter 11 include signals transmitted by the radio base station 10 in FIG. 2 or FIG.
  • the transmission unit 11 performs various signals for connection establishment in FIG. 2 or FIG. 4 (downlink signals only), head / subhead designation notification, downlink RS, and downlink data (radio base station and radio terminals 20a and 20b). Head promotion notification may be sent.
  • the receiving unit 12 receives a data signal and a control signal transmitted from the wireless terminal 20 by cellular communication via an antenna.
  • the receiving unit 12 receives an uplink signal via, for example, an uplink data channel or a control channel.
  • the uplink physical data channel includes, for example, a dedicated data channel PUSCH (Physical Uplink Shared Channel).
  • the uplink physical control channel includes, for example, a dedicated control channel PUCCH (Physical Uplink Control Channel).
  • the received signal is, for example, an L1 / L2 control signal transmitted from the connected wireless terminal 20 on the dedicated control channel, a user data signal transmitted from the connected wireless terminal 20 on the dedicated data channel, or RRC (Radio). Resource (Control) signaling included.
  • the received signal includes, for example, a reference signal used for channel estimation and demodulation.
  • signals received by the receiving unit 12 include signals received by the radio base station 10 in FIG. 2 or FIG. Specifically, the receiving unit 12 receives various signals (uplink signals only), SRS, CQI, and uplink data (between the radio base station and the radio terminals 20a and 20b) for connection establishment in FIG. 2 or FIG. Can be received.
  • the control unit 13 outputs data to be transmitted and control information to the transmission unit 11.
  • the control unit 13 inputs received data and control information from the reception unit 12.
  • the control unit 13 acquires data and control information from the network device 3 and other wireless base stations via a wired connection or a wireless connection. In addition to these, the control unit 13 performs various controls related to various transmission signals transmitted by the transmission unit 11 and various reception signals received by the reception unit 12.
  • control unit 13 transmits / receives various signals for establishing a connection in FIG. 2 or FIG. 4, receives SRS, transmits downstream RS, receives CQI, determines head / sub head, and notifies head / sub head designation. Transmission, reception of uplink data (between the radio base station and the radio terminals 20a and 20b), transmission of downlink data (between the radio base station and the radio terminals 20a and 20b), detection of head disconnection / malfunction, head promotion Each process of sending notifications can be controlled.
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing the configuration of the wireless terminal 20.
  • the wireless terminal 20 includes transmission units 21A and 21B, reception units 22A and 22B, and control units 23A and 23B. Each of these components is connected so that signals and data can be input and output in one direction or in both directions.
  • the transmitting unit 21A transmits a data signal and a control signal by cellular communication via an antenna.
  • the antenna may be common for transmission and reception.
  • the transmission unit 21A transmits an uplink signal via, for example, an uplink data channel or a control channel.
  • the uplink physical data channel includes, for example, a dedicated data channel PUSCH.
  • the uplink physical control channel includes, for example, a dedicated control channel PUCCH.
  • the signal to be transmitted is, for example, an L1 / L2 control signal transmitted on the dedicated control channel to the connected radio base station 10, or a user data signal or RRC transmitted on the dedicated data channel to the connected radio base station 10. (Radio-Resource-Control) signaling included.
  • the signal to be transmitted includes, for example, a reference signal used for channel estimation and demodulation.
  • signals transmitted by the transmission unit 21A include signals transmitted from the wireless terminals 20 to the wireless base station 10 in FIG. 2 or FIG. Specifically, the transmitting unit 21A transmits various signals (uplink signals only), SRS, CQI, and uplink data (between the radio base station and the radio terminals 20a and 20b) for connection establishment in FIG. Yes.
  • the receiving unit 22A receives data signals and control signals transmitted from the radio base station 10 via cellular communication by cellular communication.
  • the receiving unit 22A receives a downlink signal via, for example, a downlink data channel or a control channel.
  • the downlink physical data channel includes, for example, a dedicated data channel PDSCH.
  • the downlink physical control channel includes, for example, a dedicated control channel PDCCH.
  • the received signal is, for example, an L1 / L2 control signal transmitted on the dedicated control channel from the connected radio base station 10, or a user data signal or RRC transmitted on the dedicated data channel from the connected radio base station 10. (Radio-Resource-Control) signaling included.
  • the received signal includes, for example, a reference signal used for channel estimation and demodulation.
  • signals received by the receiving unit 22A include signals received by the wireless terminals 20 from the wireless base station 10 in FIG. 2 or FIG. Specifically, the receiving unit 22A performs various signals for connection establishment in FIG. 2 or FIG. 4 (downlink signals only), head / subhead designation notification, downlink RS, downlink data (wireless base station and wireless terminals 20a and 20b).
  • the head promotion notification may be received.
  • the control unit 23A outputs data to be transmitted and control information to the transmission unit 21A.
  • the control unit 23A inputs received data and control information from the reception unit 22A.
  • the control unit 23A performs various controls related to various transmission signals transmitted by the transmission unit 21A and various reception signals received by the reception unit 22A.
  • control unit 23A controls processes other than those related to inter-terminal communication among various processes executed in each wireless terminal 20 in FIG. 2 or FIG.
  • the control unit 23A transmits / receives various signals for connection establishment, SRS transmission, downlink RS reception, CQI transmission, head / subhead designation notification reception, head Alternatively, subhead start, transmission of uplink data (between the radio base station and the radio terminals 20a and 20b), reception of downlink data (between the radio base station and the radio terminals 20a and 20b), and reception of a head promotion notification
  • the process can be controlled.
  • the transmission unit 21B transmits a data signal and a control signal through terminal-to-terminal communication.
  • the antenna may be common for transmission and reception.
  • Specific examples of the signal transmitted by the transmission unit 21B include signals transmitted by inter-terminal communication by the wireless terminals 20 in FIG. 2 or FIG.
  • the transmission unit 21B transmits uplink data (between the radio terminal 20c and the radio terminals 20a and 20b) and downlink data (between the radio terminals 20a and 20b and the radio terminal 20c) in FIG. Yes.
  • the receiving unit 22B receives a data signal and a control signal transmitted from the radio base station through terminal-to-terminal communication. Specific examples of signals received by the receiving unit 22B include signals received by the wireless terminals 20 in the inter-terminal communication in FIG. 2 or FIG. Specifically, the transmission unit 22B receives uplink data (between the radio terminal 20c and the radio terminals 20a and 20b) and downlink data (between the radio terminals 20a and 20b and the radio terminal 20c) in FIG. Yes.
  • the control unit 23B outputs data to be transmitted and control information to the transmission unit 21B. Further, the control unit 23B inputs data and control information received from the receiving unit 22B.
  • control unit 23B Specific examples of the process controlled by the control unit 23B include processes related to inter-terminal communication in various processes executed in each wireless terminal 20 in FIG. 2 or FIG. Specifically, in FIG. 2 or 4, the control unit 23B transmits / receives uplink data (between the radio terminal 20c and the radio terminals 20a and 20b) and downlink data (from the radio terminals 20a and 20b to the radio terminal 20c). Each process of transmission and reception during (between).
  • the communication between terminals may be performed by any method, and for example, the wireless terminal can perform communication based on the carrier sense method using the wireless resource for communication between terminals that is allocated in advance from the wireless base station 10. . Or it is good also as performing communication between terminals based on other wireless communication techniques, such as WiFi (trademark) which is wireless LAN.
  • Other wireless communication technologies for realizing inter-terminal communication include Bluetooth (registered trademark, Bluetooth), Zigbee (registered trademark), GSM (registered trademark, Global System for Mobile communications), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), infrared Communication or the like can also be used.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a hardware configuration of the radio base station 10.
  • the radio base station 10 includes, as hardware components, an RF (Radio Frequency) circuit 32 including an antenna 31, a CPU (Central Processing Unit) 33, and a DSP (Digital Signal Processor) 34, for example. And a memory 35 and a network IF (Interface) 36.
  • the CPU is connected via a network IF 36 such as a switch so that various signals and data can be input and output.
  • the memory 35 includes, for example, at least one of a RAM (Random Access Memory) such as SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and a flash memory, and stores programs, control information, and data.
  • RAM Random Access Memory
  • SDRAM Synchronous Dynamic Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory stores programs, control information, and data.
  • the transmission unit 11 and the reception unit 12 are realized by the RF circuit 32 or the antenna 31 and the RF circuit 32, for example.
  • the control unit 13 is realized by, for example, a CPU 33, a DSP 34, a memory 35, a digital electronic circuit (not shown), and the like.
  • Examples of the digital electronic circuit include ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field-Programming Gate Array), LSI (Large Scale Integration), and the like.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a hardware configuration of the wireless terminal 20.
  • the wireless terminal 20 includes, as hardware components, RF circuits 42A and 42B each including antennas 41A and 41B, CPUs 43A and 43B, and memories 44A and 44B, for example.
  • the wireless terminal 20 may include a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display) connected to the CPUs 43A and 43B.
  • the memories 44A and 44B include at least one of RAM such as SDRAM, ROM, and flash memory, for example, and store programs, control information, and data.
  • the transmitting unit 21A and the receiving unit 22A are realized by, for example, the RF circuit 42A, or the antenna 41A and the RF circuit 42A.
  • the control unit 23A is realized by, for example, the CPU 43A, the memory 44A, a digital electronic circuit (not shown), and the like. Examples of digital electronic circuits include ASIC, FPGA, LSI, and the like.
  • the transmission unit 21B and the reception unit 22B are realized by, for example, the RF circuit 42B, or the antenna 41B and the RF circuit 42B.
  • the control unit 23B is realized by a CPU 43B, a memory 44B, a digital electronic circuit (not shown), and the like.
  • the wireless terminal 20 includes two antennas, two RF circuits, and two CPUs. However, all or a part of them may be one. As an example, it is possible to use one antenna and serve as both antennas 41A and 41B. The same applies to the RF circuit and CPU.
  • wireless communication system 1 wireless communication system 2 network 3 network device 10 wireless base station 20 wireless terminal

Abstract

　開示の技術は、端末数が増加した場合に基地局の処理負荷を十分に軽減可能な端末間通信を実現することを目的とする。　開示の無線通信方法は、複数無線端末のうちで選択された選択端末以外の前記複数無線端末と通信を行う場合に前記選択端末を介する無線基地局を備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線基地局は、前記選択端末である第１端末以外の前記複数端末から、所定の場合に前記選択端末となる第２端末を選択し、前記無線基地局は、前記第２端末が前記選択端末となることを示す第１無線信号を前記複数無線端末に送信する。

Description

無線通信方法、無線通信システム、無線基地局および無線端末
　本発明は、無線通信方法、無線通信システム、無線基地局および無線端末に関する。
　近年、携帯電話システム（セルラーシステム）等の無線通信システムにおいて、無線通信の更なる高速化・大容量化等を図るため、次世代の無線通信技術について議論が行われている。例えば、標準化団体である3GPP（3rd Generation Partnership Project）では、LTE（Long Term Evolution）と呼ばれる通信規格や、LTEの無線通信技術をベースとしたLTE-A（LTE-Advanced）と呼ばれる通信規格が提案されている。
　3GPPにおいて完成された最新の通信規格は、LTE-Aに対応するRelease 10であり、これはLTEに対応するRelease 8および9を大幅に機能拡張したものである。現在は、Release 10をさらに拡張したRelease 11の完成に向けて、議論が進められているところである。以降では、特に断りが無い限り、「LTE」はLTEおよびLTE-Aに加え、これらを拡張したその他の無線通信システムを含むものとする。
　3GPPのRelease 11は様々な技術を含んでいるが、それらの技術の一つにMTC（Machine Type Communication）がある。MTCは、LTEシステムにおけるいわゆるM2M（Machine To Machine）通信に相当しており、機械（Machine）同士が人間を介さずに情報をやり取りする通信形態を指す。MTCの具体的適用例としては、電気、ガス、水道等のメーターの監視、防犯監視、各種機器の監視、センサーネットワーク等がある。また、例えば家庭内の電気機器等がMTCに対応することにより相互に連携することも想定されている。3GPPにおいてMTCに対する議論はまだ始まったばかりであるが、MTCは適用分野が極めて広いと考えられていることから、3GPPにおいて将来有望な技術として今後も活発な議論が続いて行くものと予想される。
特表2005-515695号公報 特開2008-193407号公報 特開2006-157666号公報 特開2005-354626号公報 特開2005-64723号公報
３ＧＰＰ　ＴＲ３６．８８８　Ｖ２．０．０（２０１２－０６）
　MTCに対応する各種装置は一般にMTCデバイスと呼ばれるが、MTCデバイスは一般的な携帯電話端末（いわゆるセルラー端末）と比較して、いくつかの特有の事情や性質が存在すると考えられている。例えば、MTCデバイスは一般的な携帯電話端末と比較して、端末数が膨大となることが予想されている。一般的な携帯電話端末であれば一人当たり１～数台で十分であるとともに、それらのうちで同時に稼働するものは一部であると考えられる。しかしながら、前述したようにMTCデバイスは世の中の至るところに配置されることも想定されており、またセンサー装置等は常時稼働している必要がある場合も多い。そのため、稼働中の端末数という観点では、MTCデバイスは膨大となるものと考えられている。
　一方、稼働中の端末数が増えると、種々の弊害が発生することも予想される。一例として、多くのMTCデバイス同士が、通常の携帯電話端末と同様にして通信を行う場合、基地局の負担が増大することが懸念される。全ての通信が基地局を経由することになることによる処理負荷が大きいためである。また、１台の基地局に同時に接続できる端末数には理論上または実用上の限界があるため、この限界を超えるほど端末が多い場合はそもそも基地局が収容できないためである。
　そこで、3GPPにおいては、MTCデバイス同士が端末間通信により通信を行うことが検討されている。3GPPにおける端末間通信はD2D(Device to Device)通信と呼ばれることがある。端末間通信の導入により、MTCデバイス同士が基地局を一々経由することなく通信を行うことが可能となるため、基地局の負担が軽減されることが期待されている。
　しかしながら、MTCデバイスに関する議論はまだ始まったばかりであり、MTCデバイス特有の性質を踏まえた各種制御や処理に関する検討は数えるほどであるのが実情である。そのため、多くのMTCデバイスを備える無線ネットワークに対しては、単に端末間通信を導入するだけでは基地局の処理負荷の軽減が不十分であることも考えられる。
　なお、上記の課題に至る説明はLTEシステムにおけるMTCデバイスに基づいて行ってきたが、この課題は一般的な携帯電話端末にも拡張できる。すなわち、現状のLTEシステムにおける端末間通信は、基地局の処理負荷を十分に軽減できていない恐れがある。
　開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、端末数が増加した場合に基地局の処理負荷を十分に軽減可能な端末間通信を実現する無線通信方法、無線通信システム、無線基地局および無線端末を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、開示の無線通信方法は、複数無線端末のうちで選択された選択端末以外の前記複数無線端末と通信を行う場合に前記選択端末を介する無線基地局を備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線基地局は、前記選択端末である第１端末以外の前記複数端末から、所定の場合に前記選択端末となる第２端末を選択し、前記無線基地局は、前記第２端末が前記選択端末となることを示す第１無線信号を前記複数無線端末に送信する。
　本件の開示する無線通信方法、無線通信システム、無線基地局および無線端末の一つの態様によれば、端末数が増加した場合に基地局の処理負荷を十分に軽減可能な端末間通信を実現することができるという効果を奏する。
図１は、問題を有する無線通信システムの処理シーケンスを示す図である。 図２は、第１実施形態に係る無線通信システムの処理シーケンスを示す図である。 図３Ａ～Ｂは、第１実施形態に係るDCIを示す図である。 図４は、第２実施形態に係る無線通信システムの処理シーケンスを示す図である。 図５は、各実施形態の無線通信システムのネットワーク構成の一例を示す図である。 図６は、各実施形態の無線通信システムにおける無線基地局の機能構成図の一例である。 図７は、各実施形態の無線通信システムにおける携帯電話端末の機能構成図の一例である。 図８は、各実施形態の無線通信システムにおける無線基地局のハードウェア構成図の一例である。 図９は、各実施形態の無線通信システムにおける携帯電話端末のハードウェア構成図の一例である。
　以下、図面を用いながら、開示の無線通信システム、無線端末、無線基地局および無線通信方法の実施形態について説明する。尚、便宜上別個の実施形態として説明するが、各実施形態を組み合わせることで、組合せの効果を得て、更に、有用性を高めることもできることはいうまでもない。
［問題の所在］
　まず、各実施形態を説明する前に、従来技術における問題の所在を説明する。この問題は、発明者が従来技術を仔細に検討した結果として新たに見出したものであり、従来は知られていなかったものであることに注意されたい。
　上述したように、端末間通信の導入により、MTCデバイス同士が基地局を一々経由することなく通信を行うことが可能となるため、基地局に接続する端末数が相対的に減少する。したがって、MTCデバイス等の端末数の増大に基づく基地局の処理負荷の増大は、端末間通信を導入することである程度軽減することができる。言い換えれば、端末間通信は、MTCデバイス等の端末数の増大に基づく基地局の処理負荷の増大を抑制するための有力な解決策となりうると考えられる。なお、本願においては、端末間通信に対する用語として、無線端末と無線基地局との間の無線通信をセルラー通信と称することがある。
　ところで、MTCデバイス間で端末間通信を行う無線通信システムにおいて、世の中の全てのMTCデバイス間で垣根なく端末間通信を行えるようにするのは安全性や管理上の観点から現実的ではないと考えられる。そのため端末間通信には、例えば特定のMTCデバイス間でのみ通信を行えるといったような、何らかの制限が設けられる必要があると考えられる。
　ここで、そのような制限を比較的容易に実現する方法の一つとして、端末のグループ化（グルーピング）を導入することが考えられる。すなわち、任意の単位でMTCデバイスをグループ化しておき、同じグループに属するMTCデバイス間のみで端末間通信を可能とすることができる。これにより、異なるグループに属するMTCデバイス間の端末間通信に対する制限を、比較的容易に実現することができる。他方、例えば、MTCデバイスそれぞれにおいて端末間通信を許可する他のMTCデバイスを登録しておくことも考えられるが、特に端末数が増えた場合に登録や管理の手間が膨大となるため、グループ化と比較して導入は困難と考えられる。
　MTCデバイスをグループ化する際の単位としては、種々の例が考えられる。一例としては、あるビル内に設定された各種防犯センサー装置であるMTCデバイスを１つのグループとすることができる。また、他の一例としては、ある町内の各家屋に設置された電気メーター装置であるMTCデバイスを１つのグループとすることが可能である。これらの例でも分かるように、MTCデバイスのグループ化は、現実世界におけるMTCデバイスの利用態様に馴染みやすい合理的な仕組みであると考えられる。これらの例に限らず、MTCデバイスのグループ化は、任意の単位に基づいて行うことができることは言うまでもない。
　さて、以上のようにMTCデバイスにグループ化に基づく端末間通信を適用することにより、同じグループ内でのMTCデバイス間の通信については、基地局の処理負荷を抑制することができる。しかしながら、あるグループ内のMTCデバイスが他のグループ内のMTCデバイスと通信を行いたい場合や、あるグループ内のMTCデバイスがどのグループにも属さない端末や装置と通信を行いたい場合には、依然として基地局を経由する必要がある（すなわちセルラー通信を使用する必要がある）。ここで、MTCデバイスの通信相手となる端末や装置については、MTCデバイスと同じ基地局の配下にある場合と、異なる基地局の配下にある場合とがあるが、いずれにしてもMTCデバイスは自分の属する基地局を経由する必要があることには変わりない。
　例えば、あるグループに属するMTCデバイスであるセンサー装置が、どのグループにも属さない遠隔地のサーバ装置に測定データ等を送信したい場合、このような送信は基地局を経由しなければ行うことができない。以下では便宜上、このような、あるグループに属するMTCデバイスが当該グループの外の端末や装置と行う通信を「グループ外通信」と呼ぶことにする。
　MTCデバイスによるグループ外通信が基地局を経由する必要があるのは、原理的にやむを得ないと考えられる。しかしながら、例えばあるグループに属する大量のセンサー装置であるMTCデバイスが、それぞれ個別に、遠隔地のサーバ装置に測定データ等を送信しようとするのは問題が大きいと考えられる。MTCデバイスによる個別のグループ外通信それぞれに対し、基地局は制御信号等を送信したり状態を把握する等の各種管理を行う必要があるため、やはり基地局の処理負荷が大きくなるという問題が残ってしまうためである。また、基地局における同時接続可能な端末数の制限の問題もあるためである。
　これらの問題を解消するため、次のような方式を考える。基地局がMTCデバイスのグループにおいて一つのMTCデバイスを選択する。そして、この選択されたMTCデバイスに、他のMTCデバイスによるグループ外通信を中継させるのである。こうすると、MTCデバイスのグループにおいて基地局と無線通信を行うのは、選択されたMTCデバイスのみとなる。そのため、基地局が制御信号等を送信したり管理を行う必要のあるMTCデバイスが１つに限定され、前記の処理負荷の問題は軽減されると考えられる。同時接続可能な端末数の制限の問題も解消されることは言うまでもない。さらに、選択されたMTCデバイス以外は基地局と無線通信を行う必要が無くなるため、特に基地局が離れている場合には、消費電力抑制の効果も得られる。
　以降は、基地局がMTCデバイスのグループから選択するMTCデバイスを「ヘッドデバイス」または「ヘッド」と称することとする。ヘッドは便宜上の呼称であり、代わりに選択端末、代表端末等と呼ぶこととしても良い。
　なお、無線基地局はMTCデバイスのグループからヘッドを選ぶ際、当該無線基地局との間の無線品質が良好なMTCデバイスを選ぶのが望ましい。ヘッドと無線基地局との間の無線品質が悪いと、グループ内の全てのMTCデバイスによるグループ外通信の通信効率が確保できなくなるため、グループ全体のスループットが落ちてしまうからである。ここで無線基地局はヘッドを選ぶ際の無線品質として、上り信号の無線品質と下り信号の少なくともいずれかを用いることができる。基地局は上り信号の無線品質を、例えば、上りの帯域全体に跨って配置される測定用信号であるSRS(Sounding Reference Signal)を用いて測定することができる。また、基地局は下り信号の受信品質を、例えば、端末からフィードバックされるCQI(Channel Quality Indicator)から取得することができる。無線基地局は、グループに属する各MTCデバイスにおけるSRSやCQIに基づいて無線品質を比較し、例えば無線品質が最良のMTCデバイスをヘッドとして選ぶことができる。
　以上で説明したように、MTCデバイスのグループにヘッドを導入することにより、稼働中のMTCデバイスの数が多い場合であっても、基地局の処理負荷を抑制しつつグループ外通信を行うことが可能となる。
　ところで、以上で説明した無線通信システムにおいては、もしヘッドと基地局との間の通信が不通となった場合、グループに属する全てのMTCデバイスによるグループ外通信が行えなくなる。ここで、不通の原因としては、例えば無線品質の著しい悪化（劣化）、ヘッドの正常終了または異常終了等が考えられるが、これらに限られない。また、不通までは至らなくとも、ヘッドと基地局との間の通信が不調となった場合であっても、グループに属する全てのMTCデバイスによるグループ外通信が効率よく行えなくなる。通信の不調の原因としては、無線品質の悪化や通信の輻輳等が考えられるが、これらに限られない。
　このようにヘッドと基地局との間の通信が不通または不調となった場合、そのままではグループ外通信を行うのに支障をきたす。そこで、このような場合には、グループに属するMTCデバイスのうちでヘッド以外のMTCデバイスから、新たなヘッドを選び直す必要がある。このとき、以上で説明した無線通信システムにおいては、以下で述べるような問題を内包している。
　図１は、問題を有する無線通信システムの処理シーケンスを示す図である。なお、本願で述べる技術はMTCデバイスに限定されるものではないため、図１及び以降の説明においては、MTCデバイスの上位概念に相当する概念である無線端末に基づいて説明を行う。特に断りのない限り、説明中の無線端末をMTCデバイスと適宜読み変えても構わない。
　図１において、３台の無線端末２０ａ～ｃは同一のグループに属しているとする。また３台の無線端末２０ａ～ｃは無線基地局１０のセル内に存在するものとする。なお、以下では特に断りのない限り、３台の無線端末２０ａ～ｃを無線端末２０と総称することとする。
　Ｓ１０１で各無線端末２０は、無線基地局１０との間の無線接続を確立する。これは無線端末２０が無線基地局１０に対しランダムアクセスを行って同期を取った後に、無線基地局１０から無線通信に関する各種の設定情報を含むRRCシグナリングの受信等を行うことで実現される。無線端末２０が無線基地局１０との接続を確立した状態は、LTEシステムにおいてはRRC_CONNECTED状態と呼ばれる。
　Ｓ１０２で各無線端末２０は、SRSを無線基地局１０に送信する。SRSの送信タイミングや送信パターン等は、Ｓ１０１で受信したRRCシグナリングから得ることができる。
　Ｓ１０３で無線基地局１０は、無線端末２０が送信したSRSに基づいて、上りの無線品質が最良の無線端末２０をヘッドとして決定する。図１の例では、無線基地局１０は無線端末２０ａをヘッドとして選択したものとする。Ｓ１０４で無線基地局１０は、決定したヘッドを通知する信号を各無線端末２０に送信する。Ｓ１０４の信号を、ここでは便宜上、ヘッド指定通知と呼ぶ。
　Ｓ１０５で無線端末２０ａは、Ｓ１０４のヘッド指定通知の受信に応じ、ヘッドとしての動作を開始する。図１では一例として、Ｓ１０６で無線端末２０ａは、無線端末２０ｃによる上り（外向き）のグループ外通信を中継している。また、Ｓ１０７で無線端末２０ａは、無線端末２０ｃ宛の下り（内向き）のグループ外通信を中継している。
　Ｓ１０８で無線基地局１０は、ヘッド２０ａの不通または不調を検出したとする。ヘッド２０ａの不通または不調は、例えばヘッド２０ａの状態が前述したRRC_CONNECTED状態でなくなったかどうかによって検出することができる。これはヘッド２０ａが無線基地局１０との接続を失ったことを意味する。無線基地局１０は、これ以外の方法でヘッド２０ａの不通・不調を検出しても良い。
　Ｓ１０９で各無線端末２０は、Ｓ１０２と同様にSRSを送信する。なお、SRSを送信するためには、無線端末２０は無線基地局１０との接続を確立している必要がある。そのためＳ１０９では、既に接続を失っているヘッド２０ａ等はSRSを送信することができない。
　Ｓ１１０で無線基地局１０は、Ｓ１０２と同様に、無線端末２０が送信したSRSに基づいて、上りの無線品質が最良の無線端末２０を新たなヘッドとして決定する。図１の例では、無線基地局１０は無線端末２０ｂを新たなヘッドとして選択したものとする。Ｓ１１１で無線基地局１０は、決定した新たなヘッドを通知するヘッド指定通知を各無線端末２０に送信する。
　Ｓ１１２で無線端末２０ｂは、Ｓ１１１のヘッド指定通知の受信に応じ、ヘッドとしての動作を開始する。図１では一例として、Ｓ１１３で無線端末２０ｂは、無線端末２０ｃによる外向きのグループ外通信を中継している。また、Ｓ１１４で無線端末２０ｂは、無線端末２０ｃ宛の内向きのグループ外通信を中継している。
　以上で図１に基づいて説明したように、無線基地局１０はヘッドを選び直す際に、ヘッドを最初に選ぶ場合と同様に、グループに属する各MTCデバイスにおけるSRSやCQIに基づいて無線品質を比較し、例えば無線品質が最良のMTCデバイスを新たなヘッドとして選ぶことになる。しかしながら、これを行おうとすると、無線基地局１０がヘッドとの間の不通や不調を検出してから、グループ内の各MTCデバイスからSRSやCQIを受信し、それらを解析・比較する必要がある。特にグループ内のMTCデバイスが多い場合には、このような一連の処理には秒単位の時間がかかることも想定される。そのため、ヘッドの選び直しの為の処理を行っている最中に、グループ外通信の瞬断が秒単位で発生することになり、通信の安定性の観点で好ましくない。
　なお、以上の説明は例としてMTCデバイスに基づいて行ったが、上記の問題は必ずしもMTCデバイスに限られるものではない。上記の問題は、例えばMTCデバイスと同様なもしくは類似した形態で利用される通常の携帯電話端末についても起こりうるものであると考えられる。
　以上をまとめると、多数のMTCデバイス（無線端末）が稼働する状況において、MTCデバイス（無線端末）をグループ化してグループ内で端末間通信を許可するとともに、グループ毎にヘッドを決めてグループ外通信を中継させることで、無線基地局１０の処理負荷を抑制することができる、しかしながら、係る方式は、ヘッドと無線基地局１０との間の通信が不通や不調となった場合に、ヘッドの選び直しに伴う秒単位の瞬断が発生しうるため、好ましくないという問題が残っている。前述したようにこの問題は、発明者が従来技術を仔細に検討した結果として新たに見出したものであり、従来は知られていなかったものである。以降では、この問題を解決するための本願の各実施形態を説明する。
［第１実施形態］
　第１実施形態は、無線基地局１０とヘッドの間が不通や不調となった場合に、予め選択しておいたサブヘッドがヘッドとなることでグループ内の無線端末２０がグループ外通信を引き続き行うことができるようにしたものである。言い換えれば、第１実施形態は、複数無線端末２０のうちで選択された選択無線端末２０以外の前記複数無線端末２０と通信を行う場合に前記選択無線端末２０を介する無線基地局１０を備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線基地局１０は、前記選択無線端末２０である第１無線端末２０以外の前記複数無線端末２０から、所定の場合に前記選択無線端末２０となる第２無線端末２０を選択し、前記無線基地局１０は、前記第２無線端末２０が前記選択無線端末２０となることを示す第１無線信号を前記複数無線端末２０に送信する無線通信方法を行うものである。
　図２は、第１実施形態に係る無線通信システムの処理シーケンスを示す図である。
　ここで、本願においてはこれまでは主としてMTCデバイスに焦点を当てて問題点等を説明してきたが、前述したように、本願発明は必ずしもMTCデバイスに限られるものではない。前記の問題点は、例えばMTCデバイスと同様なもしくは類似した形態で利用される通常の携帯電話端末についても起こりうるものであると考えられる。そのため以降は、MTCデバイスの上位概念に相当する無線端末２０に基づいて説明を行う。特に断りのない限り、説明中の無線端末２０をMTCデバイスと適宜読み変えても構わない。
　図２に示される無線通信システムの前提を述べる。３台の無線端末２０ａ～ｃはグループ化されているものとする。グループ化は任意の方法で行い、各無線端末２０ａ～ｃがグループの存在を認識しているものとする。グループ化は例えば、各無線端末２０ａ～ｃに予めオフラインで設定しておくことで実現されても良い。また、各無線端末２０ａ～ｃから収集した情報等に基づいて、無線基地局１０がグループ化を行うこととしても良い。なお、以下では特に断りのない限り、３台の無線端末２０ａ～ｃを無線端末２０と総称することとする。
　また、図２に示される無線通信システムにおいては、同じグループに属する無線端末間で（具体的には無線端末２０ａ～ｃの間で相互に）端末間通信を行えるものとする。端末間通信は任意の方式で行って良く、例えば無線基地局１０から予め割当てられた端末間通信用の無線リソースを用いて、各MTCデバイスがキャリアセンス方式に基づいて通信を行うことができる。また、無線基地局１０から割当てられた端末間通信用の無線リソースから、ヘッドが各MTCデバイスにリソースを再配分することとしてもよい（いわゆる分散スケジューリング）。あるいは、端末間通信を無線LANであるWiFi（登録商標）等の他無線通信技術に基づいて行うこととしても良い。
　図２のＳ２０１で各無線端末２０は、無線基地局１０との無線接続を確立する。具体的には、各無線端末２０は、無線基地局１０との接続が確立されていない状態であるRRC_IDLE状態から、無線基地局１０との接続が確立された状態であるRRC_CONNECTED状態に移行する。無線端末２０がRRC_CONNECTED状態に移行するためには、無線端末２０は無線基地局１０から同期信号の受信、報知情報の受信、ランダムアクセスの実行、および無線通信の設定等の為の上位信号であるRRCシグナリングの送受信等を行うが、ここでは詳細は割愛する。RRC_CONNECT状態の無線端末２０は、無線基地局１０との上りおよび下りの同期が取れており、無線基地局１０との間で上りおよび下りのデータ通信を行うことができる状態であると言える。
　図２のＳ２０２で各無線端末２０は、無線基地局１０に対しSRSを送信する。SRSは上りの参照信号（測定用の信号）の一つであり、一般的には上りのスケジューリング（上り送信に割当てる無線リソースの選択）に用いられる。SRSは上り帯域の全体に渡って配置される。SRSは、S２０１におけるRRCシグナリングで通知されるパラメータに基づいて送信される。SRSに関するパラメータとしては、SRSの送信タイミングを指定するものや、SRSの送信パターンを指定するもの等があるが、ここでは詳細は割愛する。
　一方、Ｓ２０２で無線基地局１０は、各無線端末２０から送信されたSRSを受信及び測定する。そして、SRSの測定結果により、無線基地局１０は各無線端末２０との間の上りの無線品質を得ることができる。前述したように、SRSは上り帯域の全体に渡って配置されるため、無線基地局１０は上り帯域内の周波数毎（リソースブロック単位）に無線品質を得ることができる。無線基地局１０は例えば、ある無線端末２０に対して周波数毎に得られた無線品質の平均を求めることで、当該無線端末２０との間の上りの無線品質とすることができる。
　図２のＳ２０３で無線基地局１０は、Ｓ２０２で得られた各無線端末２０との間の上りの無線品質に基づいて、ヘッドおよびサブヘッドを決定する。ここで、サブヘッドとは、ヘッドと無線基地局１０との間の通信が不通や不調になった場合等において、グループ内の無線端末２０によるグループ外通信を中継する無線端末２０のことである。サブヘッドは、所定の場合にヘッドの代理を行う無線端末２０、あるいは所定の場合にヘッドとなる無線端末２０ということもできる。Ｓ２０３において、例えば無線基地局１０は、グループに属する全ての無線端末２０のうちで、当該無線基地局１０との間の無線品質が最良のものをヘッドとし、２番目のものをサブヘッドとして選択することができる。図２の例では、無線基地局１０は無線端末２０ａをヘッドとして選択するとともに、無線端末２０ｂをサブヘッドとして選択したものとする。
　図２のＳ２０４で無線基地局１０は、グループ内の各無線端末２０に対し、Ｓ２０３で選択したヘッドおよびサブヘッドを示す情報を通知する信号を送信する。Ｓ２０４の通知を、ここでは便宜上、ヘッド・サブヘッド指定通知と呼ぶ。ヘッド・サブヘッド指定通知は、例えばDCI(Downlink Control Information)により実現することができる。DCIは下りの制御情報であり、下り制御チャネル(PDCCH: Physical Downlink Control CHannel)を介して送受信される。
　図３Ａに、第１実施形態におけるヘッド・サブヘッド指定通知に対応するDCIの一例を示す。図３Ａでは、既存のDCIに新たに設定した領域に、ヘッドを示す情報（ヘッド識別子）とサブヘッドを示す情報（サブヘッド識別子）を格納している。ヘッド識別子や、サブヘッド識別子としては、無線端末２０を一意に識別可能な任意の情報を用いることができ、例えばC-RNTIやMACアドレス等を用いることができる。
　一方、図２のＳ２０４で各無線端末２０（ヘッドやサブヘッドも含む）は、ヘッド・サブヘッド指定通知を含む信号を受信する。これにより、各無線端末２０は、どの無線端末２０がヘッドおよびサブヘッドなのかを認識することができる。
　Ｓ２０５で無線端末２０ａは、Ｓ２０４のヘッド・サブヘッド指定通知の受信に応じ、ヘッドとしての動作を開始する。また、Ｓ２０５で無線端末２０ｂは、Ｓ２０４のヘッド・サブヘッド指定通知の受信に応じ、サブヘッドとしての動作を開始する。
　これにより、Ｓ２０５以降においては、グループ内のヘッド２０ａ以外の無線端末２０（サブヘッドも含む）は、ヘッド２０ａを経由してグループ外通信を行うことが可能となる。ここで、グループ外通信には上りと下りの２種類がある。上りのグループ外通信は、外向きのグループ外通信に相当するものである。また、下りのグループ外通信は、内向きのグループ外通信に相当するものである。
　図２では一例として、Ｓ２０６でヘッドである無線端末２０ａは、無線端末２０ｃによる上りのグループ外通信を中継している。ヘッド２０ａ以外の無線端末２０ｃが無線基地局１０に対して上りのグループ外通信を行う場合、無線基地局１０に対する無線信号で情報を送信せず、ヘッド２０ａに対する無線信号で情報を送信する。このときヘッド２０ａ以外の無線端末２０ｃとヘッド２０ａとの間では端末間通信が行われる。その後ヘッド２０ａは、ヘッド２０ａ以外の無線端末２０ｃから受信した無線信号に含まれる情報を、無線基地局１０に対する上りの無線信号に載せて送信する。このときの上りの無線信号は、送信する情報がデータである場合は上り共有チャネル(PUSCH: Physical Uplink Shared CHnnel)を介して送信され、送信する情報が制御情報である場合は上り制御チャネル(PUCCH: Physical Uplink Control CHnnel)を介して送信される。Ｓ２０６の処理において、ヘッド２０ａは、ヘッド２０ａ以外の無線端末２０ｃと無線基地局１０との間の通信を中継する役割を担っていることが分かる。
　また、図２では一例として、Ｓ２０７でヘッドである無線端末２０ａは、無線端末２０ｃ宛の下りのグループ外通信を中継している。無線基地局１０がヘッド２０ａ以外の無線端末２０ｃに対して下りのグループ外通信を行う場合、ヘッド２０ａ以外の無線端末２０ｃに対する下りの無線信号で情報を送信せず、ヘッド２０ａに対する下りの無線信号で情報を送信する。このときの下りの無線信号は、送信する情報がデータである場合は下り共有チャネル(PDSCH: Physical Downlink Shared CHnnel)を介して送信され、送信する情報が制御情報である場合は下り制御チャネル(PDCCH: Physical Downlink Control CHnnel)を介して送信される。その後ヘッドは、無線基地局１０から受信した下りの無線信号に含まれる情報を、ヘッド２０ａ以外の無線端末２０ｃに対する無線信号に載せて送信する。このときヘッド２０ａとヘッド以外の無線端末２０ｃとの間では端末間通信が行われる。Ｓ２０７の処理において、ヘッド２０ａは、ヘッド２０ａ以外の無線端末２０ｃと無線基地局１０との間の通信を中継する役割を担っていることが分かる。
　このように、ヘッド２０ａは、ヘッド２０ａ以外の無線端末２０ｃによるグループ外通信においては中継装置の役割を担う。一方、ヘッド２０ａ自身がグループ外通信を行う場合もある（不図示）。例えば、ヘッド２０ａ自身もセンサー装置であり、ヘッド２０ａ自身が測定したデータを遠隔地のサーバに送りたい場合には、ヘッド２０ａは上りのグループ外通信を行う。この場合、ヘッド２０ａは中継装置ではなく、始端装置として、情報を上りの無線信号に載せて無線基地局１０に送信すれば良い。一方、無線基地局１０がヘッド２０ａに対して下りのグループ外通信を行う場合、無線基地局１０は情報を下りの無線信号に載せてヘッド２０ａに送信すれば良い。そしてヘッド２０ａは、中継装置として振る舞うことなく、終端装置として情報を受信すれば良い。
　図２の説明に戻って、Ｓ２０８で無線基地局１０は、ヘッド２０ａとの間の通信の不通や不調を検出する。例えば、無線基地局１０は配下の無線端末２０の状態を常時監視し、ヘッド２０ａの状態が前述したRRC_CONNECTED状態ではなくなった（あるいはRRC_IDLE状態となった）ことを検出した場合に、ヘッド２０ａとの間の通信が不通や不調となったと判断する。無線基地局１０はこれ以外の方法によってヘッド２０ａとの間の通信の不通や不調を検出しても良い。例えば、ヘッド２０ａとの間の通信における復号・復調の失敗の発生頻度や往復遅延時間(RTT: Round Trip Time)等に基づいて、不通や不調を検出することとしてもよい。
　図２のＳ２０９で無線基地局１０は、Ｓ２０８におけるヘッド２０ａとの通信不通や不調の検出に応じて、サブヘッド２０ｂをヘッドとする旨の通知を行う信号を、グループ内の各無線端末２０に対して送信する。この通知を、ここでは便宜上、ヘッド昇格通知と称する。ヘッド昇格通知は、例えば下りの制御情報であるDCIにより実現することができる。
　図３Ｂに、第１実施形態におけるヘッド昇格通知に対応するDCIの一例を示す。図３Ｂでは、既存のDCIに新たに設定した領域に、サブヘッド２ｂがヘッドとなる（サブヘッド２ｂがヘッドに昇格する）こと示す情報（ヘッド昇格情報）を格納している。ヘッド昇格情報は１ビットで表すこともできるが、複数ビットで表すこととしても良い。
　図２のＳ２０９で各無線端末２０（サブヘッド２ｂも含む）は、ヘッド昇格通知を含む信号を受信する。これにより、各無線端末２０は、Ｓ２０４で認識したサブヘッド２ｂがヘッドとなることを認識する。
　なお、図２のＳ２０４においては、ヘッド・サブヘッド指定通知が無線基地局１０から各無線端末２０に無線送信（セルラー通信に基づく）されている例を示している。しかしながら、ヘッド・サブヘッド指定通知の送信に端末間通信を利用することとしてもよい。この場合、無線基地局１０はヘッド・サブヘッド指定通知をサブヘッド２ｂのみに無線送信（セルラー通信に基づく）する。ヘッドは不通または不調だからである。そして、サブヘッド２ｂが、他の無線端末２０ｃに対し、端末間通信に基づいてヘッド・サブヘッド指定通知を送信することができる。
　Ｓ２１０で無線端末２０ｂは、Ｓ２０９のヘッド昇格通知の受信に応じ、ヘッドとしての動作を開始する。これにより、Ｓ２０９以降においては、グループ内の新たなヘッド２ｂ以外の無線端末２０ｃは、新たなヘッドである無線端末２０ｂを経由してグループ外通信を行うことが可能となる。図２では一例として、Ｓ２１１で無線端末２０ｂは、無線端末２０ｃによる外向きのグループ外通信を中継している。また、Ｓ２１２で無線端末２０ｂは、無線端末２０ｃ宛の内向きのグループ外通信を中継している。新たなヘッド２ｂを経由してのグループ外通信は、（元の）ヘッド２ａを経由したグループ外通信と同様に行えばよいため、説明は割愛する。
　以上説明したように、図２に示す第１実施形態に係る無線通信システムによれば、無線基地局１０とヘッド２ａの間が不通や不調となった場合に、予め選択しておいたサブヘッド２０ｂがヘッドとなることでグループ内の無線端末２０がグループ外通信を引き続き行うことができる。これにより、無線基地局１０とヘッド２０ａの間が不通や不調となった場合に発生する、グループ外通信における瞬断を低減することが可能となる。
　なお、Ｓ２０４において各無線端末２０がヘッドとサブヘッドを認識した後、サブヘッドである無線端末２０ｂはＳ２０４以降も無線基地局１０との接続を維持する（言い換えればRRC_CONNECTED状態を維持する）のが望ましい。そうすることにより、サブヘッド２０ｂはＳ２０６のヘッド昇格通知を無線基地局１０から受信すると直ちに、他無線端末２０ｃによるグループ外通信の中継を開始することができるからである。しかしながら、サブヘッド２０ｂはＳ２０４以降に無線基地局１０との接続を維持しない（言い換えればRRC_CONNECTED状態を維持しない）こととしても構わない。その場合であっても、サブヘッド２０ｂを予め選んでいることには変わりがないため、ヘッド２０ａの不通や不調時におけるヘッドの選び直しに伴う瞬断は低減されるからである。ただしこの場合、サブヘッド２０ｂはＳ２０６のヘッド昇格通知を無線基地局１０から受信してから、ランダムアクセス等を行って無線基地局１０に接続する必要があるため、ヘッド２０ａの不通や不調時における瞬断の低減の効果は薄くなる。
　ところで、Ｓ２０４において各無線端末２０がヘッドとサブヘッドを認識した後、ヘッド２０ａとサブヘッド２０ｂ以外の無線端末２０ｃの無線基地局１０に対する処理としては次の２通りが考えられる。
　１つ目の方式は、ヘッド２０ａとサブヘッド２０ｂ以外の無線端末２０ｃも、Ｓ２０４以降も無線基地局１０との接続を維持する（言い換えればRRC_CONNECTED状態を維持する）ものである。この方式では、各無線端末２０(ヘッド２０ａとサブヘッド２０ｂも含む)が定期的にSRSを無線基地局１０に送信する。そして、無線基地局１０は各無線端末２０から受信したSRSに基づいて、必要に応じて、ヘッドやサブヘッドを選択し直し（更新し）、各無線端末２０に通知する。こうすることで、最新の無線品質を踏まえてヘッドやサブヘッドを選択することが可能となる。ただし、１つ目の方式によれば、無線基地局１０が情報の送受信を行うのはヘッド２０ａのみであるためデータ通信等に伴う処理負荷は軽減されるものの、全ての無線端末２０との接続を維持することになる。そのため、１つ目の方式によれば無線基地局１０に無線端末２０の管理負担が掛かるとともに、無線基地局１０の接続可能無線端末数に制限がある場合等はこの方式は採用が困難なことも考えられる。
　これに対し、２つ目の方式は、ヘッド２０ａとサブヘッド２０ｂ以外の無線端末２０ｃは、Ｓ２０４以降は無線基地局１０との接続を維持しない（言い換えればRRC_CONNECTED状態を維持しない）ものである。この場合、１つ目の方式のように最新の無線品質を踏まえてヘッドやサブヘッドを選択することはできない。しかしながら、２つ目の方式によれば、無線基地局１０が接続を維持するのはヘッド２０ａとサブヘッド２０ｂのみで良い。そのため、２つ目の方式によれば、無線基地局１０に無線端末２０の管理負担が掛からないとともに、無線基地局１０の接続可能無線端末数に制限がある場合等も容易に採用することができる。
　以上説明した第１実施形態に係る無線通信システムによれば、無線基地局１０とヘッド２０ａの間が不通や不調となった場合に、予め選択しておいたサブヘッド２０ｂがヘッドとなることでグループ内の無線端末２０がグループ外通信を引き続き行うことができる。これにより、無線基地局１０とヘッド２０ａの間が不通や不調となった場合に発生する、グループ外通信における瞬断を低減することが可能となる。
［第２実施形態］
　第１実施形態では、上りの無線信号の品質（具体的にはSRSの測定結果が示す品質等）に基づいてヘッドとサブヘッドの選択が行われていた。これに対し、第２実施形態は、下りの無線信号の品質（具体的にはCQIの示す品質等）に基づいてヘッドとサブヘッドの選択を行うものである。
　図４に、第２実施形態に係る無線通信システムの処理シーケンスの一例を示す。図４に示される第２実施形態は、図２に示される第１実施形態と共通する点が多い。以下では第２実施形態において第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
　まず、図４のＳ３０１は、図２のＳ２０１と同様の処理であるため、ここでの説明は割愛する。
　次に図４のＳ３０２において無線基地局１０は、下りの参照信号(RS: Reference Signal)を送信する。下りのＲＳは測定用の信号であり、セル毎に異なるパターンを有するが詳細はここでは割愛する。一方、Ｓ３０２において、無線端末２０は無線基地局１０が送信した下りＲＳに基づいて、下りの無線品質を測定する。そして無線端末２０は、測定結果に基づいて、下りの無線品質を示す情報であるCQI(Channel Quality Indicator)を生成する。
　次に図４のＳ３０３において無線端末２０は、Ｓ３０２で生成したCQIを無線基地局１０に送信（フィードバック）する。CQIの送信タイミングは、Ｓ３０１で受信したRRCシグナリングにより無線基地局１０から指定されるが、ここでは詳細は割愛する。一方Ｓ３０３で無線基地局１０は、無線端末２０が送信したCQIを受信する。
　そして図４のＳ３０４において無線基地局１０は、Ｓ３０３で受信したCQIに基づいて、ヘッドとサブヘッドを決定する。図４のＳ３０４は図２のＳ２０３とほぼ同様の処理に相当するが、図２のＳ２０３ではSRSの測定結果に基づいてヘッドとサブヘッドを決定するのに対し、CQIに基づいてヘッドとサブヘッドを決定する点が異なる。別の言い方をすれば、図２のＳ２０３では上りの無線品質に基づいてヘッドとサブヘッドを決定するのに対し、図４のＳ３０４では下りの無線品質に基づいてヘッドとサブヘッドを決定している。
　図４のＳ３０５～Ｓ３１３は、図２のＳ２０４～Ｓ２１２とそれぞれ同様の処理であるため、ここでの説明は割愛する。
　以上説明した第２実施形態に係る無線通信システムによれば、第１実施形態に係る無線通信システムと同様に、無線基地局１０とヘッド２ａの間が不通や不調となった場合に、予め選択しておいたサブヘッド２０ｂがヘッドとなることでグループ内の無線端末２０がグループ外通信を引き続き行うことができる。これにより、無線基地局１０とヘッド２０ａの間が不通や不調となった場合に発生する、グループ外通信における瞬断を低減することが可能となる。
［サブヘッドの再決定に関する変形例］
　以下では上述した各実施形態につき、いくつか変形例（バリエーション）を説明する。
　第１および第２実施形態においては、サブヘッド２０ｂが新たなヘッドとしての動作を開始すると、サブヘッドが存在しなくなる。そのため、新たなヘッド２０ｂ（元のサブヘッド）が不通または不調となると、次にヘッドに昇格すべきサブヘッドが存在しないため、グループ外通信が途切れてしまうことになる。
　そこで、無線基地局１０は、例えばヘッド昇格通知を各無線端末２０に送信した後に、新たなサブヘッドを決定し、当該サブヘッドを各無線端末２０に通知することができる。これにより、新たなヘッド２０ｂ（元のサブヘッド）が不通または不調となった場合であっても、新たなサブヘッドが次のサブヘッドになれるため、グループ外通信が途切れなく行えるようになる。ここで、新たなサブヘッドの決定は、第１実施形態のように上りの無線品質(SRS)に基づいて決定しても良いし、第２実施形態のように下りの無線品質(CQI)に基づいて決定しても良い。なお、無線基地局１０は、ヘッド２ａの不通または不調を検出してから、ヘッド昇格通知を各無線端末２０に送信する前に、新たなサブヘッドを決めることも一応は可能である。しかし、そうするとヘッド昇格通知の送信が遅れてグループ外通信の瞬断が大きくなり、本願発明の効果が得られなくなるので好ましくない。
［サブヘッドの決定規則に関する変形例］
　第１および第２実施形態においては、一例として、無線基地局１０は上りまたは下りの無線品質が２番目の無線端末２０ｂをサブヘッドと決定している。しかしながら、無線基地局１０によるサブヘッドの決定規則はこれに限られるものではない。
　例えば、無線基地局１０は、ヘッドが不通または不調になった場合にそれと一緒に不通または不調になる可能性が低い無線端末２０を、サブヘッドとして決定することができる。これは例えば、無線基地局１０が無線端末２０の位置情報を取得および使用することで実現できる。具体的には、まず、各無線端末２０がGPS機能等により測定した自らの位置を示す位置情報を無線基地局１０に送信する。そして無線基地局１０は、無線品質に基づいてヘッドを決定した後に、各無線端末２０から収集した位置情報を用いて、ヘッドから最も距離が遠い無線端末２０をサブヘッドとして決定することができる。２つの無線端末２０間の距離が離れるほど、２つの無線端末２０における無線品質の特性の差が大きくなるため、こうして決定されたサブヘッドはヘッドと一緒に不通または不調になりにくいと考えられる。
［サブヘッドの動作に関する変形例］
　第１および第２実施形態においては、サブヘッド２０ｂはヘッドに昇格して初めて、同じグループの他の無線端末２０ｃによるグループ外通信の中継を行うようになる。言い換えれば、サブヘッド２０ｂはヘッドに昇格する前は、他の無線端末２０ｃによるグループ外通信の中継を行わない。しかしながら、サブヘッド２０ｂはヘッドに昇格する前も他の無線端末２０ｃによるグループ外通信の中継を行うようにすることもできる。
　例えば、上り（外向き）のグループ外通信の場合は次のようにすることができる。グループ外通信を行いたい他の無線端末２０ｃは、ヘッド２０ａとサブヘッド２０ｂの両方に上りデータを送信する。そして、ヘッド２０ａとサブヘッド２０ｂは、受信した上りデータを無線基地局１０に中継するために、当該上りデータを同じ無線リソース（周波数・時間）を用いて無線基地局１０に送信する。このときのヘッド２０ａとサブヘッド２０ｂによる無線基地局１０への送信は、LTE-Aシステムにおける多地点協調(CoMP: Coordinated Multi Point)の共同送信(JT: Joint Transmission)の技術に基づいて実現することができる（ここでは詳細は割愛する）。このようにすることで、無線基地局１０にとってサブヘッド２０ｂによる送信信号が希望信号となるため、信号強度が強化されるという効果が得られる。また、もしヘッドが不通または不調になった場合、サブヘッド２０ｂがヘッドに昇格しなくとも、いわゆるソフトハンドオーバーと同様の原理により、グループ外通信を瞬断なく行うことが可能となる。
　一方、下り（内向き）のグループ外通信の場合は次のようにすることができる。無線基地局１０は、他の無線端末２０ｃ（グループ内のヘッド２０ａとサブヘッド２０ｂ以外の無線端末２０ｃ）に対する下りデータをヘッド２０ａとサブヘッド２０ｂの両方に対して送信する。ここでのヘッド２０ａとサブヘッド２０ｂに対する送信においては、別々の無線リソース（周波数・時間）を用いて行っても良いし、同じ無線リソースを用いることもできる。そしてヘッド２０ａとサブヘッド２０ｂは、受信した下りデータを、端末間通信により他の無線端末２０ｃに送信する。このとき他の無線端末２０ｃは、LTEシステムにおけるHARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)と同様の原理に基づき、ヘッド２０ａから受信した下りデータとサブヘッド２０ｂから受信した下りデータを合成することとしても良い（詳細は割愛する）。また、上りの場合と同様に、もしヘッド２０ａが不通または不調になった場合、サブヘッド２０ｂがヘッドに昇格しなくとも、いわゆるソフトハンドオーバーと同様の原理により、グループ外通信を瞬断なく行うことが可能となる。
［その他の変形例］
　以上で説明した各実施形態においては、ヘッド・サブヘッド指定通知やヘッド昇格通知を下りの制御情報であるDCIにより実現している。しかしながら、ヘッド・サブヘッド指定通知やヘッド昇格通知はこれ以外の情報により実現することとしても良い。例えば、ヘッド・サブヘッド指定通知やヘッド昇格通知は、上位レイヤの制御信号であるRRC信号により実現することができる。その場合、ヘッド・サブヘッド指定通知やヘッド昇格通知は下りのRRC信号となり、下り共有チャネル(PDSCH)を介して送受信される。
　以上で説明した第１実施形態においては上りの無線品質に基づいてヘッドおよびサブヘッドを決定しており、第２実施形態においては下りの無線品質に基づいてヘッドおよびサブヘッドを決定している。しかしながら、ヘッドおよびサブヘッドの決定は、これらに限られるわけではなく、例えばこれらを組み合わせることとしてもよい。例えば、ヘッドおよびサブヘッドの決定を、上りの無線品質と下りの無線品質とを統合した指標に基づいて行うことができる。また、ヘッドおよびサブヘッドを、上り通信と下り通信とで別のものとすることも可能である。その場合、上り通信用のヘッドおよびサブヘッドは上りの無線品質に基づいて決定し、下り通信用のヘッドおよびサブヘッドは下りの無線品質に基づいて決定することができる。
［各実施形態の無線通信システムのネットワーク構成］
　次に図５に基づいて、各実施形態および各変形例の無線通信システム１のネットワーク構成を説明する。図５に示すように、無線通信システム１は、無線基地局１０(eNB: evolved Node B)と、無線端末２０(UE: User Equipment)とを有する。無線基地局１０は、セルを形成している。図５に示す例では、無線基地局１０ａが形成するセルに無線端末２０ａ～ｅが存在している。また、無線基地局１０ｂが形成するセルに無線端末２０ｆ～ｇが存在している。
　無線基地局１０は、有線接続を介してネットワーク装置３と接続されており、ネットワーク装置３は、有線接続を介してネットワーク２に接続されている。無線基地局１０は、ネットワーク装置３およびネットワーク２を介して、他の無線基地局とデータや制御情報を送受信可能に設けられている。
　無線基地局１０は、無線端末２０との無線通信機能とデジタル信号処理および制御機能とを分離して別装置としてもよい。この場合、無線通信機能を備える装置をＲＲＨ（Remote Radio Head）、デジタル信号処理および制御機能を備える装置をＢＢＵ（Base Band Unit）と呼ぶ。ＲＲＨはＢＢＵから張り出されて設置され、それらの間は光ファイバなどで有線接続されてもよい。また、無線基地局１０は、マクロ無線基地局、ピコ無線基地局等の小型無線基地局（マイクロ無線基地局、フェムト無線基地局等を含む）の他、様々な規模の無線基地局であってよい。また、無線基地局１０と無線端末２０との無線通信を中継する中継局が使用される場合、当該中継局（無線端末２０との送受信およびその制御）も本願の無線基地局１０に含まれることとしてもよい。
　一方、無線端末２０は、無線基地局１０と無線通信（便宜上、セルラー通信と呼ぶ）を行う。また、無線端末２０は、他の無線端末と無線通信（便宜上、端末間通信と呼ぶ）を行う。セルラー通信は、例えばＬＴＥやＬＴＥ－Ａに基づいて実現される。また、端末間通信は、例えばＬＴＥやＬＴＥ－Ａに基づいて実現することもできるし、WiFi（登録商標）やWiMAX（登録商標）等の無線LAN、Bluetooth（登録商標）、GPS、Zigbee（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標、Global System for Mobile communications）、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）等を用いることもできる。
　図５に示されるように、本願においては、無線端末２０がグループ化されている。図５に示す例では、無線端末２０ａ～ｃの３つがグループを形成している。また、無線端末２０のグループにおいては、ヘッドとサブヘッドとなる端末が１つずつ決定される。図５では、例えば無線端末２０ａがヘッドであり、無線端末２０ｂがサブヘッドであるとする。
　そして、無線端末は同一のグループ内の他の無線端末との間でのみ、端末間通信を行うことができる。図５の例では、例えば無線端末２０ａ、２０ｂ、２０ｃの間でそれぞれ端末間通信を行うことができる。これに対し、例えば無線端末２０ｂと無線端末２０ｄとの間や、無線端末２０ｃと無線端末２０ｆとの間では端末間通信を行うことはできない。
　一方、グループに属する無線端末が当該グループに属さない無線端末等と通信（グループ間通信）を行いたい場合、ヘッドおよび無線基地局を介して通信を行う。例えば、無線端末２０ｂと無線端末２０ｄが通信を行う場合は、ヘッド２０ａと無線基地局１０ａを経由して通信を行う。また、無線端末２０ｃと無線端末２０ｇが通信を行う場合は、ヘッド２０ａ、無線基地局１０ａ、および無線基地局１０ｂを経由して通信を行う。
　無線端末２０は、携帯電話機、スマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、パーソナルコンピュータ（Personal Computer）、無線通信機能を有する各種装置や機器（センサー装置等）などの無線端末であってよい。また、無線基地局１０と無線端末２０との無線通信を中継する中継局が使用される場合、当該中継局（無線基地局１０との送受信およびその制御）も本願の無線端末２０に含まれることとしてもよい。
　ネットワーク装置３は、例えば通信部と制御部とを備え、これら各構成部分が、一方向または双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。ネットワーク装置３は、例えばゲートウェイにより実現される。ネットワーク装置３のハードウェア構成としては、例えば通信部はインタフェース回路、制御部はプロセッサとメモリとで実現される。
　なお、無線基地局１０、無線端末２０の各構成要素の分散・統合の具体的態様は、第１実施形態の態様に限定されず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することもできる。例えば、メモリを、無線基地局１０、無線端末２０の外部装置としてネットワークやケーブル経由で接続するようにしてもよい。
［各実施形態の無線通信システムにおける各装置の機能構成］
　次に、図６～図７に基づいて、各実施形態および各変形例の無線通信システムにおける各装置の機能構成を説明する。
　図６は、無線基地局１０の構成を示す機能ブロック図である。図６に示すように、無線基地局１０は、送信部１１と、受信部１２と、制御部１３とを備える。これら各構成部分は、一方向または双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。
　送信部１１は、データ信号や制御信号を、アンテナを介してセルラー通信で送信する。なお、アンテナは送信と受信で共通でもよい。送信部１１は、例えば下りのデータチャネルや制御チャネルを介して、下り信号を送信する。下りの物理データチャネルは例えば、個別データチャネルPDSCH(Physical Downlink Shared Channel)を含む。また、下りの物理制御チャネルは例えば、個別制御チャネルPDCCH(Physical Downlink Control Channel)を含む。送信する信号は例えば、接続状態の無線端末２０に個別制御チャネル上で伝送されるＬ１／Ｌ２制御信号や、接続状態の無線端末２０に個別データチャネル上で伝送されるユーザデータ信号やRRC（Radio Resource Control)シグナリングを含む。また、送信する信号は例えば、チャネル推定や復調のために用いられるリファレンス信号を含む。
　送信部１１が送信する信号の具体例としては、図２または図４において無線基地局１０により送信される各信号が挙げられる。具体的には、送信部１１は、図２または図４における接続確立のための各種信号（下り信号のみ）、ヘッド・サブヘッド指定通知、下りRS、下りデータ(無線基地局と無線端末２０ａや２０ｂとの間)、ヘッド昇格通知を送信しうる。
　受信部１２は、無線端末２０から送信されたデータ信号や制御信号を、アンテナを介してセルラー通信で受信する。受信部１２は、例えば上りのデータチャネルや制御チャネルを介して、上り信号を受信する。上りの物理データチャネルは例えば、個別データチャネルPUSCH（Physical Uplink Shared Channel）を含む。また、上りの物理制御チャネルは例えば、個別制御チャネルPUCCH（Physical Uplink Control Channel）を含む。受信する信号は例えば、接続状態の無線端末２０から個別制御チャネル上で伝送されるＬ１／Ｌ２制御信号や、接続状態の無線端末２０から個別データチャネル上で伝送されるユーザデータ信号やRRC（Radio Resource Control)シグナリングを含む。また、受信する信号は例えば、チャネル推定や復調のために用いられるリファレンス信号を含む。
　受信部１２が受信する信号の具体例としては、図２または図４において無線基地局１０により受信される各信号が挙げられる。具体的には、受信部１２は、図２または図４における接続確立のための各種信号（上り信号のみ）、SRS、CQI、上りデータ(無線基地局と無線端末２０ａや２０ｂとの間)を受信しうる。
　制御部１３は、送信するデータや制御情報を送信部１１に出力する。制御部１３は、受信されるデータや制御情報を受信部１２から入力する。制御部１３は、有線接続あるいは無線接続を介して、ネットワーク装置３や他の無線基地局からデータや制御情報を取得する。制御部１３はこれら以外にも送信部１１が送信する各種の送信信号や受信部１２が受信する各種の受信信号に関連する種々の制御を行う。
　制御部１３が制御する処理の具体例としては、図２または図４において無線基地局１０において実行される各種処理が挙げられる。具体的には、制御部１３は、図２または図４における接続確立のための各種信号の送受信、SRSの受信、下りRSの送信、CQIの受信、ヘッド・サブヘッドの決定、ヘッド・サブヘッド指定通知の送信、上りデータ(無線基地局と無線端末２０ａや２０ｂとの間)の受信、下りデータ(無線基地局と無線端末２０ａや２０ｂとの間)の送信、ヘッド不通・不調の検出、ヘッド昇格通知の送信の各処理を制御しうる。
　図７は、無線端末２０の構成を示す機能ブロック図である。図７に示すように、無線端末２０は、送信部２１Ａ，２１Ｂと、受信部２２Ａ，２２Ｂと、制御部２３Ａ，２３Ｂと、を備える。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。
　送信部２１Ａは、データ信号や制御信号を、アンテナを介してセルラー通信で送信する。なお、アンテナは送信と受信で共通でもよい。送信部２１Ａは、例えば上りのデータチャネルや制御チャネルを介して、上り信号を送信する。上りの物理データチャネルは例えば、個別データチャネルPUSCHを含む。また、上りの物理制御チャネルは例えば、個別制御チャネルPUCCHを含む。送信する信号は例えば、接続中の無線基地局１０へ個別制御チャネル上で伝送されるＬ１／Ｌ２制御信号や、接続中の無線基地局１０へ個別データチャネル上で伝送されるユーザデータ信号やRRC（Radio Resource Control)シグナリングを含む。また、送信する信号は例えば、チャネル推定や復調のために用いられるリファレンス信号を含む。
　送信部２１Ａが送信する信号の具体例としては、図２または図４において各無線端末２０により無線基地局１０へ送信される各信号が挙げられる。具体的には、送信部２１Ａは、図２または４における接続確立のための各種信号（上り信号のみ）、SRS、CQI、上りデータ(無線基地局と無線端末２０ａや２０ｂとの間)を送信しうる。
　受信部２２Ａは、無線基地局１０から送信されたデータ信号や制御信号を、アンテナを介してセルラー通信で受信する。受信部２２Ａは、例えば下りのデータチャネルや制御チャネルを介して、下り信号を受信する。下りの物理データチャネルは例えば、個別データチャネルPDSCHを含む。また、下りの物理制御チャネルは例えば、個別制御チャネルPDCCHを含む。受信する信号は例えば、接続中の無線基地局１０から個別制御チャネル上で伝送されるＬ１／Ｌ２制御信号や、接続中の無線基地局１０から個別データチャネル上で伝送されるユーザデータ信号やRRC（Radio Resource Control)シグナリングを含む。また、受信する信号は例えば、チャネル推定や復調のために用いられるリファレンス信号を含む。
　受信部２２Ａが受信する信号の具体例としては、図２または図４において無線基地局１０から各無線端末２０により受信される各信号が挙げられる。具体的には、受信部２２Ａは、図２または図４における接続確立のための各種信号（下り信号のみ）、ヘッド・サブヘッド指定通知、下りRS、下りデータ(無線基地局と無線端末２０ａや２０ｂとの間)、ヘッド昇格通知を受信しうる。
　制御部２３Ａは、送信するデータや制御情報を送信部２１Ａに出力する。制御部２３Ａは、受信されるデータや制御情報を受信部２２Ａから入力する。制御部２３Ａはこれら以外にも送信部２１Ａが送信する各種の送信信号や受信部２２Ａが受信する各種の受信信号に関連する種々の制御を行う。
　制御部２３Ａが制御する処理の具体例としては、図２または図４において各無線端末２０において実行される各種処理で端末間通信に係るもの以外の処理が挙げられる。具体的には、制御部２３Ａは、図２または図４においては、接続確立のための各種信号の送受信、SRSの送信、下りRSの受信、CQIの送信、ヘッド・サブヘッド指定通知の受信、ヘッド又はサブヘッドの開始、上りデータ(無線基地局と無線端末２０ａや２０ｂとの間)の送信、下りデータ(無線基地局と無線端末２０ａや２０ｂとの間)の受信、ヘッド昇格通知の受信の各処理を制御しうる。
　送信部２１Ｂは、データ信号や制御信号を、アンテナを介して端末間通信で送信する。なお、アンテナは送信と受信で共通でもよい。送信部２１Ｂが送信する信号の具体例としては、図２または図４において各無線端末２０により端末間通信で送信される各信号が挙げられる。具体的には、送信部２１Ｂは、図２または４における上りデータ(無線端末２０ｃから無線端末２０ａや２０ｂへの間)や下りデータ(無線端末２０ａや２０ｂから無線端末２０ｃへの間)を送信しうる。
　受信部２２Ｂは、無線基地局から送信されたデータ信号や制御信号を、アンテナを介して端末間通信で受信する。受信部２２Ｂが受信する信号の具体例としては、図２または図４において各無線端末２０により端末間通信で受信される各信号が挙げられる。具体的には、送信部２２Ｂは、図２または４における上りデータ(無線端末２０ｃから無線端末２０ａや２０ｂへの間)や下りデータ(無線端末２０ａや２０ｂから無線端末２０ｃへの間)を受信しうる。
　制御部２３Ｂは、送信するデータや制御情報を送信部２１Ｂに出力する。また、制御部２３Ｂは、受信部２２Ｂから受信されるデータや制御情報を入力する。
　制御部２３Ｂが制御する処理の具体例としては、図２または図４において各無線端末２０において実行される各種処理で端末間通信に係る処理が挙げられる。具体的には、制御部２３Ｂは、図２または図４においては、上りデータ(無線端末２０ｃから無線端末２０ａや２０ｂへの間)の送受信や下りデータ(無線端末２０ａや２０ｂから無線端末２０ｃへの間)の送受信の各処理を制御しうる。
　また、端末間通信は任意の方式で行って良く、例えば無線基地局１０から予め割当てられた端末間通信用の無線リソースを用いて、無線端末がキャリアセンス方式に基づいて通信を行うことができる。あるいは、端末間通信を無線LANであるWiFi（登録商標）等の他無線通信技術に基づいて行うこととしても良い。端末間通信を実現するための他無線通信技術としては、ブルートゥース（登録商標、Bluetooth）、Zigbee（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標、Global System for Mobile communications）、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）、赤外線通信等を用いることもできる。
［各実施形態の無線通信システムにおける各装置のハードウェア構成］
　図８～図９に基づいて、各実施形態および各変形例の無線通信システムにおける各装置のハードウェア構成を説明する。
　図８は、無線基地局１０のハードウェア構成を示す図である。図８に示すように、無線基地局１０は、ハードウェアの構成要素として、例えばアンテナ３１を備えるＲＦ（Radio　Frequency）回路３２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３３と、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）３４と、メモリ３５と、ネットワークＩＦ（Interface）３６とを有する。ＣＰＵは、スイッチ等のネットワークＩＦ３６を介して各種信号やデータの入出力が可能なように接続されている。メモリ３５は、例えばＳＤＲＡＭ（Synchronous　Dynamic　Random　Access　Memory）等のＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory)、およびフラッシュメモリの少なくともいずれかを含み、プログラムや制御情報やデータを格納する。送信部１１および受信部１２は、例えばＲＦ回路３２、あるいはアンテナ３１およびＲＦ回路３２により実現される。制御部１３は、例えばＣＰＵ３３、ＤＳＰ３４、メモリ３５、不図示のデジタル電子回路等により実現される。デジタル電子回路としては例えば、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programming Gate Array）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等が挙げられる。
　図９は、無線端末２０のハードウェア構成を示す図である。図９に示すように、無線端末２０は、ハードウェアの構成要素として、例えばアンテナ４１Ａ，４１Ｂをそれぞれ備えるＲＦ回路４２Ａ，４２Ｂと、ＣＰＵ４３Ａ，４３Ｂと、メモリ４４Ａ，４４Ｂとを有する。さらに、無線端末２０は、ＣＰＵ４３Ａ，４３Ｂに接続されるＬＣＤ（Liquid　Crystal　Display）等の表示装置を有してもよい。メモリ４４Ａ，４４Ｂは、例えばＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ、ＲＯＭ、およびフラッシュメモリの少なくともいずれかを含み、プログラムや制御情報やデータを格納する。送信部２１Ａおよび受信部２２Ａは、例えばＲＦ回路４２Ａ、あるいはアンテナ４１ＡおよびＲＦ回路４２Ａにより実現される。制御部２３Ａは、例えばＣＰＵ４３Ａ、メモリ４４Ａ、不図示のデジタル電子回路等により実現される。デジタル電子回路としては例えば、例えばＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＬＳＩ等が挙げられる。同様に、送信部２１Ｂおよび受信部２２Ｂは、例えばＲＦ回路４２Ｂ、あるいはアンテナ４１ＢおよびＲＦ回路４２Ｂにより実現される。制御部２３Ｂは、ＣＰＵ４３Ｂ、メモリ４４Ｂ、不図示のデジタル電子回路等により実現される。
　なお、図９に示す例では無線端末２０はアンテナ、ＲＦ回路、ＣＰＵを２個ずつ備えているが、これらの全部または一部は１個であっても構わない。一例として、アンテナを１個とし、アンテナ４１Ａと４１Ｂの両方を兼ねるようにすることができる。ＲＦ回路、ＣＰＵについても同様である。
　１　無線通信システム
　２　ネットワーク
　３　ネットワーク装置
　１０　無線基地局
　２０　無線端末
 
 
 

Claims (8)

  1. 　複数無線端末のうちで選択された選択端末以外の前記複数無線端末と通信を行う場合に前記選択端末を介する無線基地局を備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    　前記無線基地局は、前記選択端末である第１端末以外の前記複数端末から、所定の場合に前記選択端末となる第２端末を選択し、
    　前記無線基地局は、前記第２端末が前記選択端末となることを示す第１無線信号を前記複数無線端末に送信する
    無線通信方法。 
  2. 　前記無線基地局は、前記所定の場合を検出したときに、該検出を示す第２無線信号を前記複数無線端末に送信する
    請求項１記載の無線通信方法。 
  3. 　前記無線基地局は、前記複数無線端末から前記選択端末を介さずに受信した測定用信号に基づいて、前記第１端末及び前記第２端末を選択する
    請求項１記載の無線通信方法。 
  4. 　前記無線基地局は、前記複数無線端末における受信品質を該複数無線端末から受信し、
    　前記無線基地局は、前記受信品質に基づいて、前記第１端末及び前記第２端末を選択する
    請求項１記載の無線通信方法。 
  5. 　前記複数無線端末のうちで前記第１端末と前記第２端末以外の無線端末は、無線基地局との同期を維持しない
    請求項１記載の無線通信方法。 
  6. 　複数無線端末と、
    　前記複数無線端末のうちで選択された選択端末以外の前記複数無線端末と通信を行う場合に前記選択端末を介する無線基地局と
    を備える無線通信システムであって、
    　前記無線基地局は、
    　前記選択端末である第１端末以外の前記複数端末から、所定の場合に前記選択端末となる第２端末を選択する処理部と、
    　前記第２端末が前記選択端末となることを示す第１無線信号を前記複数無線端末に送信する送信部とを備える
    無線通信システム。 
  7. 　複数無線端末のうちで選択された選択端末以外の前記複数無線端末と通信を行う場合に前記選択端末を介する通信部と、
    　前記選択端末である第１端末以外の前記複数端末から、所定の場合に前記選択端末となる第２端末を選択する処理部と、
    　前記第２端末が前記選択端末となることを示す第１無線信号を前記複数無線端末に送信する送信部とを備える
    無線基地局。 
  8. 　複数無線端末を含む無線通信システムにおける該複数無線端末のうちの無線端末であって、
    　無線基地局との間で第１受信信号を受信または第１送信信号を送信する第１通信部と、
    　前記複数無線端末における前記無線端末以外の他無線端末との間で第２受信信号を受信または第２送信信号を送信する第２通信部と、
    　前記第１受信信号に含まれる該無線端末宛の情報を終端させるとともに、該無線端末が始端である前記無線基地局宛の情報を前記第１送信信号に含ませる第１制御部と、
    　該無線端末が前記複数無線端末のうちで選択された選択端末である場合、前記第１受信信号に含まれる前記他無線端末宛の情報を前記第２送信信号に含ませるとともに、前記第２受信信号に含まれる前記無線基地局宛の情報を前記第１送信信号に含ませる第２制御部と、
    　を備え、
    　前記第１通信部は、前記選択端末が該無線端末以外の第１端末であるときに、所定の場合に該無線端末が前記選択端末となることを前記無線基地局が決定した場合に、該決定を示す第１無線信号を受信する
    　無線端末。
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