JP2014183412A - 無線基地局装置、無線端末装置、無線通信システムおよび端末間直接通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線基地局装置を介して無線端末装置間で通信可能な無線通信システムにおいて、無線基地局装置が端末間直接通信を制御することを図る。
【解決手段】基地局１が使用可能な無線リソースの中から、又は、基地局１が使用可能な無線リソースとは別に、端末間直接通信に専用の端末間直接通信用無線リソース１０３を設け、基地局１が端末間直接通信を行う送信端末２−１および受信端末２−２に対する端末間直接通信用無線リソース１０３の割り当てを行い、下りリンク無線リソース１０２を用いて、送信端末２−１および受信端末２−２に対し、端末間直接通信用無線リソース１０３の割り当て情報を送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線基地局装置、無線端末装置、無線通信システムおよび端末間直接通信方法に関する。

近年、基地局を介して端末間で通信可能なセルラーシステムにおいて、該端末間で直接通信を行う技術が検討されている（例えば、非特許文献１参照）。端末間の直接通信では、基地局を介さずに、端末間で直接にデータを伝送するので、伝送遅延時間の短縮や無線リソースの利用効率の向上などの利点がある。

"Key drivers for LTE success: Services Evolution"，Balazs Bertenyi Chairman of 3GPP TSG SA，3GPP Seminar, LTE Asia , 6 September 2011，＜ＵＲＬ：http://www.3gpp.org/ftp/Information/presentations/presentations_2011/2011_09_LTE_Asia/2011_LTE-Asia_3GPP_Service_evolution.pdf＞

しかし、上述したセルラーシステムにおいて、端末間の直接通信をどのように制御するのかが課題となっている。基地局による通信制御を行わない場合には、端末が直接通信に関する通信制御を行う必要があるため、端末の処理能力に対する要求が高くなったり、端末の消費電力が増加し電池寿命が短くなったりすることが考えられる。また、端末間の直接通信に使用される無線リソースの管理が難しく、電波干渉による通信速度の低下が発生しやすいと考えられる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、無線基地局装置を介して無線端末装置間で通信可能な無線通信システムにおいて、無線基地局装置が端末間直接通信を制御することができるようにすることを課題とする。

（１）本発明に係る無線基地局装置は、無線基地局装置を介して無線端末装置間で通信可能な無線通信システムの前記無線基地局装置において、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースの中から、又は、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースとは別に、前記無線端末装置間の直接通信に専用の端末間直接通信用無線リソースを設け、前記直接通信を行う前記無線端末装置に対する前記端末間直接通信用無線リソースの割り当てを行う端末間直接通信制御部と、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースを用いて、前記直接通信を行う前記無線端末装置に対し、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報を送信する無線部と、を備えたことを特徴とする。

（２）本発明に係る無線基地局装置において、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報は、前記直接通信を行う送信端末および受信端末の両方の前記無線端末装置に対して同時に送信されることを特徴とする。

（３）本発明に係る無線基地局装置において、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報は、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報であることを示す部分を有することを特徴とする。

（４）本発明に係る無線基地局装置において、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報は、前記直接通信を行う送信端末または受信端末に対する割り当て情報であることを示す部分を有することを特徴とする。

（５）本発明に係る無線基地局装置においては、前記無線基地局装置を介して無線端末装置間で通信する際に使用されるダウンリンク制御チャネルに端末間直接通信用フォーマットを設け、前記端末間直接通信用フォーマットは、端末間直接通信用無線リソースの割り当てであることを示す情報、送信端末または受信端末のいずれであるかを示す情報、及び、前記無線基地局装置が割り当てた端末間直接通信用無線リソースを示す情報、を格納する部分を有する、ことを特徴とする。

（６）本発明に係る無線端末装置は、無線基地局装置を介して無線端末装置間で通信可能な前記無線端末装置において、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースの中から、又は、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースとは別に、設けられた前記無線端末装置間の直接通信に専用の端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報を、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースを用いて前記無線基地局装置から受信する無線部と、前記受信された割り当て情報で示される端末間直接通信用無線リソースを用いて前記直接通信を行うための制御を行う端末間直接通信制御部と、を備えたことを特徴とする。

（７）本発明に係る無線端末装置において、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報は、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報であることを示す部分を有することを特徴とする。

（８）本発明に係る無線端末装置において、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報は、前記直接通信を行う送信端末または受信端末に対する割り当て情報であることを示す部分を有することを特徴とする。

（９）本発明に係る無線端末装置においては、前記無線基地局装置を介して無線端末装置間で通信する際に使用されるダウンリンク制御チャネルに端末間直接通信用フォーマットを設け、前記端末間直接通信用フォーマットは、端末間直接通信用無線リソースの割り当てであることを示す情報、送信端末または受信端末のいずれであるかを示す情報、及び、前記無線基地局装置が割り当てた端末間直接通信用無線リソースを示す情報、を格納する部分を有する、ことを特徴とする。

（１０）本発明に係る無線通信システムは、前述の（１）に記載の無線基地局装置と、前述の（６）に記載の無線端末装置とを有する。

（１１）本発明に係る端末間直接通信方法は、無線基地局装置を介して無線端末装置間で通信可能な無線通信システムにおける端末間直接通信方法であって、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースの中から、又は、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースとは別に、前記無線端末装置間の直接通信に専用の端末間直接通信用無線リソースを設け、前記無線基地局装置が、前記直接通信を行う前記無線端末装置に対する前記端末間直接通信用無線リソースの割り当てを行うステップと、前記無線基地局装置が、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースを用いて、前記直接通信を行う前記無線端末装置に対し、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報を送信するステップと、前記無線端末装置が、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報を前記無線基地局装置から受信するステップと、前記無線端末装置が、前記受信された割り当て情報で示される端末間直接通信用無線リソースを用いて前記直接通信を行うステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、無線基地局装置を介して無線端末装置間で通信可能な無線通信システムにおいて、無線基地局装置が端末間直接通信を制御することができる。これにより、無線端末装置において端末間直接通信に係る制御の負荷を軽減できるので、端末の処理能力に対する要求が高くなったり、端末の消費電力が増加し電池寿命が短くなったりすることを防止できる。また、無線基地局装置が集中的に端末間直接通信用無線リソースを管理することができるので、端末間直接通信において電波干渉による通信速度の低下を防止できる。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムの無線リソースの構成を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態に係る基地局１の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る端末２の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る端末間直接通信制御の手順を示すシーケンスチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの無線リソースの構成を説明するための説明図である。本実施形態に係る無線通信システムは、無線基地局装置（以下、基地局と称する）を介して無線端末装置（以下、端末と称する）間で通信可能である。本実施形態に係る無線通信システムとしては、例えば、セルラーシステムが挙げられる。

図１には、端末間で直接通信を行う送信端末２−１および受信端末２−２（以下、特に区別しないときは「端末２」と称する）と、基地局１が示されている。図１において、無線通信システムは、端末２から基地局１に向かう方向の上りリンク（Uplink）の無線リソース１０１と、基地局１から端末２に向かう方向の下りリンク（Downlink）の無線リソース１０２を有する。上りリンク無線リソース１０１と下りリンク無線リソース１０２は、基地局１を介して端末２間で通信する際に使用されるものとして従来から設けられている。本実施形態では、端末間の直接通信に専用の端末間直接通信用無線リソース１０３を設ける。端末間直接通信用無線リソース１０３は、送信端末２−１および受信端末２−２が端末間の直接通信に使用する無線リソースである。

端末間直接通信用無線リソース１０３は、基地局１が使用可能な無線リソースの中から設けられてもよく、又は、基地局１が使用可能な無線リソースとは別に設けられてもよい。例えば、端末間直接通信用無線リソース１０３は、上りリンク無線リソース１０１の一部であってもよく、又は、下りリンク無線リソース１０２の一部であってもよい。又は、端末間直接通信用無線リソース１０３は、上りリンク無線リソース１０１及び下りリンク無線リソース１０２とは独立した別の無線リソースであってもよい。なお、無線リソースとしては、例えば、周波数領域、時間領域などのリソースが挙げられる。例えば、基地局１が使用可能な無線リソース（上りリンク無線リソース１０１及び下りリンク無線リソース１０２）は２ＧＨｚ帯であり、端末間直接通信用無線リソース１０３は３．５ＧＨｚ帯である。

図２は、本実施形態に係る基地局１の構成を示すブロック図である。図３は、本実施形態に係る端末２の構成を示すブロック図である。図２及び図３には、端末間直接通信に係る構成のみを示している。

図２において、基地局１は、無線部１０と端末間直接通信制御部１１と端末情報記憶部１２を有する。無線部１０は、上りリンク無線リソース１０１および下りリンク無線リソース１０２を用いて、端末２と無線通信を行う。端末間直接通信制御部１１は、端末間直接通信の制御を行う。端末間直接通信制御部１１は、端末間直接通信を行う送信端末２−１および受信端末２−２に対する端末間直接通信用無線リソース１０３の割り当てを行う。無線部１０は、下りリンク無線リソース１０２を用いて、送信端末２−１および受信端末２−２に対し、端末間直接通信用無線リソース１０３の割り当て情報を送信する。

端末情報記憶部１２は、端末２に関する端末情報を格納する。端末情報は、例えば、端末２の利用者の嗜好、過去の通信の目的（例えば、通話、電子メールの送受信、画像のダウンロードなど）、端末２の位置などの情報である。

図３において、端末２は、無線部２０と端末間直接通信制御部２１と測定部２２を有する。無線部２０は、上りリンク無線リソース１０１および下りリンク無線リソース１０２を用いて、基地局１と無線通信を行う。また、無線部２０は、端末間直接通信用無線リソース１０３を用いて、端末間直接通信を行う。無線部２０は、下りリンク無線リソース１０２を用いて、基地局１から、端末間直接通信用無線リソース１０３の割り当て情報を受信する。

端末間直接通信制御部２１は、端末間直接通信の制御を行う。端末間直接通信制御部２１は、基地局１から受信された端末間直接通信用無線リソース１０３の割り当て情報で示される端末間直接通信用無線リソース１０３を用いて端末間直接通信を行うための制御を行う。測定部２２は、無線部２０を用いて無線区間の通信品質の測定を行う。

次に図４を参照して本実施形態に係る基地局１および端末２の動作を説明する。図４は、本実施形態に係る端末間直接通信制御の手順を示すシーケンスチャートである。

（ステップＳ１）送信端末２−１は、基地局１に対して、上りリンク無線リソース１０１を用いて端末間通信要求メッセージを送信する。端末間通信の相手である受信端末２−２が特定できる場合には、端末間通信要求メッセージに、受信端末２−２を特定する情報（例えば、受信端末２−２の識別番号）を含める。また、端末間通信要求メッセージに、送信する予定のデータの種類やデータ量などを含めてもよい。他方、端末間通信の相手である受信端末２−２が特定できない場合には、端末間通信要求メッセージに、端末間通信の相手の選択に用いるデータ（例えば、望ましい通信相手の嗜好や位置などの情報）を含める。

基地局１は、送信端末２−１から受信した端末間通信要求メッセージに基づいて、受信端末２−２及び端末間直接通信の可否を決定する。端末間通信の相手である受信端末２−２が特定されていない場合には、端末間通信要求メッセージと端末情報記憶部１２内の情報とに基づいて、送信端末２−１に合う受信端末２−２または受信端末２−２のグループを選択する。

なお、基地局１は、該選択された受信端末２−２または受信端末２−２のグループに対して端末間通信要求メッセージを送り、該受信端末２−２または該受信端末２−２のグループから該端末間通信要求メッセージに対する確認応答メッセージを受信した場合に、該受信端末２−２または該受信端末２−２のグループを当該送信端末２−１の通信相手に確定してもよい。

また、端末間直接通信の可の判断では、以下の条件（ａ）、（ｂ）を考慮することが好ましい。
（ａ）送信端末２−１と受信端末２−２が、端末間直接通信用無線リソース１０３を用いて通信可能であること。
（ｂ）送信端末２−１と受信端末２−２間で直接通信を行う方が、基地局１を介して通信するよりも、無線リソースを有効に利用できること（例えば、無線リソースの使用量が少ないなど）。

基地局１は、送信端末２−１と受信端末２−２間で直接通信を行うと決定した場合に、送信端末２−１と受信端末２−２間で直接通信に使用する端末間直接通信用無線リソース１０３の割り当てを行う。この端末間直接通信用無線リソース１０３の割り当てにおいて、無線区間の通信品質測定を行うようにしてもよい。ここでは、該無線区間の通信品質測定を行う場合を説明する。

（ステップＳ２）基地局１は、下りリンク無線リソース１０２を用いて、端末直接通信用無線リソース１０３の中から無線リンク品質測定用に割り当てた無線リンク品質測定用無線リソースを送信端末２−１及び受信端末２−２へ通知する。なお、端末直接通信用無線リソース１０３において、無線リンク品質測定用の測定信号の配置を固定し、定常的に測定信号を送信するようにしてもよい。

（ステップＳ３）送信端末２−１は、ステップＳ２で基地局１から通知された端末間直接通信用無線リソース１０３を用いて、無線区間の通信品質を測定するための測定信号を受信端末２−２へ送信する。

（ステップＳ４）受信端末２−２は、送信端末２−１からの測定信号を受信し、該受信信号を用いて無線区間の通信品質を測定する。受信端末２−２は、該無線区間の通信品質の測定結果を、上りリンク無線リソース１０１を用いて基地局１へ通知する。

（ステップＳ５）基地局１は、受信端末２−２から通知された無線区間の通信品質の測定結果に基づいて、送信端末２−１と受信端末２−２間で直接通信に使用する端末間直接通信用無線リソース１０３を決定する。基地局１は、該決定した端末間直接通信用無線リソース１０３を、下りリンク無線リソース１０２を用いて送信端末２−１及び受信端末２−２に通知する。この端末間直接通信用無線リソース１０３の通知は、送信端末２−１及び受信端末２−２に対して同時に行うことが好ましい。

上述した実施形態によれば、基地局１が端末間直接通信を制御することができる。これにより、端末２において端末間直接通信に係る制御の負荷を軽減できるので、端末の処理能力に対する要求が高くなったり、端末の消費電力が増加し電池寿命が短くなったりすることを防止できる。また、基地局１が集中的に端末間直接通信用無線リソース１０３を管理することができるので、端末間直接通信において電波干渉による通信速度の低下を防止できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本発明は、セルラーシステム等の無線通信システムに適用可能である。例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）規格の無線通信システム（ＬＴＥシステム）に本発明を適用することが挙げられる。ＬＴＥ規格は、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で標準化作業が進められている。ＬＴＥシステムに本発明を適用する場合について、以下に説明する。

ＬＴＥシステムに本発明を適用する場合、ダウンリンク制御チャネル（Physical Downlink Control Channel：PDCCH）に、端末間直接通信用フォーマットを設ける。この端末間直接通信用フォーマットには、以下の情報（１）、（２）、（３）を格納する部分（field）を設ける。
（１）端末間直接通信用無線リソースの割り当てであることを示す情報（例えば、１ビットのfield）。
（２）送信端末であるか、または受信端末であるかを示す情報（例えば、１ビットのfieldであって、０は送信端末を示し、１は受信端末を示す）。
（３）無線基地局装置が割り当てた端末間直接通信用無線リソースを示す情報や通信モードを示す情報。

１…基地局（無線基地局装置）、２…端末（無線端末装置）、２−１…送信端末（無線端末装置）、２−２…受信端末（無線端末装置）、１０，２０…無線部、１１，２１…端末間直接通信制御部、１２…端末情報記憶部、２２…測定部

Claims (11)

1. 無線基地局装置を介して無線端末装置間で通信可能な無線通信システムの前記無線基地局装置において、
   前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースの中から、又は、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースとは別に、前記無線端末装置間の直接通信に専用の端末間直接通信用無線リソースを設け、
   前記直接通信を行う前記無線端末装置に対する前記端末間直接通信用無線リソースの割り当てを行う端末間直接通信制御部と、
   前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースを用いて、前記直接通信を行う前記無線端末装置に対し、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報を送信する無線部と、
   を備えたことを特徴とする無線基地局装置。
2. 前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報は、前記直接通信を行う送信端末および受信端末の両方の前記無線端末装置に対して同時に送信されることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
3. 前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報は、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報であることを示す部分を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線基地局装置。
4. 前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報は、前記直接通信を行う送信端末または受信端末に対する割り当て情報であることを示す部分を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線基地局装置。
5. 前記無線基地局装置を介して無線端末装置間で通信する際に使用されるダウンリンク制御チャネルに端末間直接通信用フォーマットを設け、
   前記端末間直接通信用フォーマットは、端末間直接通信用無線リソースの割り当てであることを示す情報、送信端末または受信端末のいずれであるかを示す情報、及び、前記無線基地局装置が割り当てた端末間直接通信用無線リソースを示す情報、を格納する部分を有する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線基地局装置。
6. 無線基地局装置を介して無線端末装置間で通信可能な前記無線端末装置において、
   前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースの中から、又は、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースとは別に、設けられた前記無線端末装置間の直接通信に専用の端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報を、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースを用いて前記無線基地局装置から受信する無線部と、
   前記受信された割り当て情報で示される端末間直接通信用無線リソースを用いて前記直接通信を行うための制御を行う端末間直接通信制御部と、
   を備えたことを特徴とする無線端末装置。
7. 前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報は、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報であることを示す部分を有することを特徴とする請求項６に記載の無線端末装置。
8. 前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報は、前記直接通信を行う送信端末または受信端末に対する割り当て情報であることを示す部分を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の無線端末装置。
9. 前記無線基地局装置を介して無線端末装置間で通信する際に使用されるダウンリンク制御チャネルに端末間直接通信用フォーマットを設け、
   前記端末間直接通信用フォーマットは、端末間直接通信用無線リソースの割り当てであることを示す情報、送信端末または受信端末のいずれであるかを示す情報、及び、前記無線基地局装置が割り当てた端末間直接通信用無線リソースを示す情報、を格納する部分を有する、
   ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の無線端末装置。
10. 請求項１に記載の無線基地局装置と、請求項６に記載の無線端末装置とを有する無線通信システム。
11. 無線基地局装置を介して無線端末装置間で通信可能な無線通信システムにおける端末間直接通信方法であって、
    前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースの中から、又は、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースとは別に、前記無線端末装置間の直接通信に専用の端末間直接通信用無線リソースを設け、
    前記無線基地局装置が、前記直接通信を行う前記無線端末装置に対する前記端末間直接通信用無線リソースの割り当てを行うステップと、
    前記無線基地局装置が、前記無線基地局装置が使用可能な無線リソースを用いて、前記直接通信を行う前記無線端末装置に対し、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報を送信するステップと、
    前記無線端末装置が、前記端末間直接通信用無線リソースの割り当て情報を前記無線基地局装置から受信するステップと、
    前記無線端末装置が、前記受信された割り当て情報で示される端末間直接通信用無線リソースを用いて前記直接通信を行うステップと、
    を含むことを特徴とする端末間直接通信方法。

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