JP2015088952A - 無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端末間通信が行われる無線通信システムにおいて、端末間発見信号の遅延によるシンボル間干渉の影響を軽減すること。
【解決手段】本発明の無線通通信方法は、各ユーザ端末が端末間発見信号を所定周期の送信期間において送信する無線通信システムで用いられる。無線基地局は、前記送信期間において用いられるサイクリックプレフィクス（ＣＰ）長構成を決定し、前記ＣＰ長構成を示すサイクリックプレフィクス（ＣＰ）長構成情報を送信する。各ユーザ端末は、前記ＣＰ長構成情報に基づいて、前記端末間発見信号を送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、端末間通信が行われる次世代移動通信システムにおける無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてＬＴＥ（Long Term Evolution）が仕様化されている（非特許文献１）。

このＬＴＥやＬＴＥの後継システム（例えば、ＬＴＥアドバンスト、ＦＲＡ（Future Radio Access）、４Ｇなどともいう）では、端末間通信（Ｄ２Ｄ：Device-to-Device）をサポートする無線通信システムも検討されている。端末間通信では、ユーザ端末同士が、無線基地局を介さずに（直接）、他のユーザ端末を発見し（discovery）、当該他のユーザ端末と通信を行う。

3GPP TR 36.814"E-UTRA Further advancements for E-UTRA physical layer aspects"

端末間通信が行われる無線通信システムでは、各ユーザ端末が、端末間発見信号（discovery signal）を所定周期の送信期間において送信することで、無線基地局を介さずに（直接）、他のユーザ端末を発見する端末間発見（Ｄ２Ｄ discovery）を行うことが検討されている。

この端末間発見では、伝搬遅延やタイミング誤差などにより、端末間発見信号の到着タイミングが遅延することで、シンボル間干渉が発生する恐れがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、端末間通信が行われる無線通信システムにおいて、端末間発見信号の遅延によるシンボル間干渉の影響を軽減可能な無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明に係る無線通信方法は、各ユーザ端末が端末間発見信号を所定周期の送信期間において送信する無線通信システムで用いられる無線通信方法であって、無線基地局において、前記送信期間において用いられるサイクリックプレフィクス（ＣＰ）長構成を決定する工程と、ＣＰ長構成を示すサイクリックプレフィクス（ＣＰ）長構成情報を送信する工程と、前記各ユーザ端末において、前記ＣＰ長構成情報に基づいて、前記端末間発見信号を送信する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、端末間通信が行われる無線通信システムにおいて、端末間発見信号の遅延によるシンボル間干渉の影響を軽減できる。

端末間通信が行われる無線通信システムの一例の説明図である。 端末間発見の一例の説明図である。 通常ＣＰと拡張ＣＰとの説明図である。 本発明に係る無線通信方法で用いられるＣＰ長構成の説明図である。 本発明に係る無線通信方法で用いられるＣＰ長構成情報を説明図である。 本発明に係る無線通信方法の詳細動作の説明図である。 本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。 本実施の形態に係る無線基地局の全体構成図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成図である。 本実施の形態に係る無線基地局の機能構成図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成図である。

図１は、端末間通信（Ｄ２Ｄ通信）が行われる無線通信システムの一例の説明図である。図１Ａに示すように、無線通信システムは、無線基地局（ｅＮＢ：eNodeB）と、無線基地局によって形成されるセル内のユーザ端末（ＵＥ：User Equipment）＃１−＃３と、を含んで構成される。なお、図１Ａにおいて、無線基地局は複数であってもよく、ユーザ端末数も３に限られない。

図１Ａに示す無線通信システムにおいて、無線基地局は、ユーザ端末＃１−＃３に対して、ＤＳ送信期間を示す情報（例えば、サブフレームオフセット、当該ＤＳ送信期間の周期、当該ＤＳ送信期間のサブフレーム数など）を通知する。なお、当該通知は、例えば、ＳＩＢ（System Information Block）シグナリング、ＲＲＣ（Radio Resource Control）シグナリング、報知チャネル（ＰＢＣＨ：Physical Broadcast Channel）などを用いて行われる。

ここで、ＤＳ送信期間とは、所定周期のディスカバリー信号の送信期間である。例えば、図１Ｂに示すように、ＤＳ送信期間（Uplink resource allocation for Ｄ２Ｄ discovery、Ｄ２Ｄ discovery resource）は、上りリソースとして所定周期で配置され、例えば、複数のサブフレームで構成される。

また、ディスカバリー信号は、ユーザ端末＃１−＃３間で互いを発見するための端末間発見信号である。ディスカバリー信号は、例えば、１０４ビットで構成され、ＤＳ送信期間を周波数分割（ＦＤＭ）又は／及び時間分割（ＴＤＭ）した所定のリソース単位（例えば、少なくとも一つのＰＲＢ（Physical Resource Block）ペア）に割り当てられる。

各ユーザ端末は、無線基地局から通知されたＤＳ送信期間内のリソース単位（例えば、少なくとも一つのＰＲＢペア）において、ディスカバリー信号を送信する。なお、当該リソース単位は、ＤＳ送信期間内においてランダムに選択されたリソース単位であってもよいし（Type-1、衝突型）、ユーザ端末毎に無線基地局から指定されたリソース単位であってもよい（Type-2、非衝突型）。

各ユーザ端末は、ＤＳ送信期間内において他のユーザ端末から送信されるディスカバリー信号を検出して、他のユーザ端末を発見（認識）する。なお、各ユーザ端末は、ＤＳ送信期間外の上りリソースでは、無線基地局との上り通信を行う。

図２を参照し、ＤＳ送信期間における端末間発見（Ｄ２Ｄ discovery）を詳述する。図２は、端末間発見の一例の説明図である。図２では、無線基地局からユーザ端末＃１−＃３に対して、ＤＳ送信期間の開始タイミング（タイミングＴ１）、時間長（タイミングＴ１からＴ６までの時間長）及び周期が通知されているものとする。また、図２では、ＤＳ送信期間が３サブフレームで構成されるものとするが、これに限られない。

例えば、図２に示すように、ユーザ端末＃１がサブフレーム（ＳＦ）１でディスカバリー信号を送信し、ユーザ端末＃２がサブフレーム（ＳＦ）２でディスカバリー信号を送信する場合を考える。かかる場合、ユーザ端末＃１からのディスカバリー信号は、ユーザ端末＃１及び＃３間の伝搬遅延やタイミング誤差により、サブフレーム１の開始タイミングＴ１から所定時間遅れたタイミングＴ２でユーザ端末＃３に到着する。

このように、サブフレーム１の開始タイミングＴ１と、ユーザ端末＃３におけるユーザ端末＃１からのディスカバリー信号の到着タイミングＴ２との間には、時間差（タイミングオフセット（ＴＯ１））が生じる。このＴＯ１により、ユーザ端末＃３は、サブフレーム２に一部重畳する形で、ユーザ端末＃１からのディスカバリー信号を受信することになる。

同様に、サブフレーム２の開始タイミングＴ３と、ユーザ端末＃３におけるユーザ端末＃２からのディスカバリー信号の到着タイミングＴ４との間には、時間差（タイミングオフセット（ＴＯ２））が生じる。ここで、ユーザ端末＃２及び＃３間の距離は、ユーザ端末＃１及び＃３間の距離よりも短いので、ＴＯ２は、ＴＯ１よりも短くなる。このため、ユーザ端末＃３がタイミングＴ４においてユーザ端末＃２からのディスカバリー信号を受信しようとすると、タイミングＴ４とＴ５との間において、ユーザ端末＃１からのディスカバリー信号による干渉（シンボル間干渉）を受けることになる。

このようなタイミングオフセットを軽減する方法としては、無線基地局から通知されるタイミングアドバンス（ＴＡ：Timing Advanced）を用いることも考えられる。ＴＡとは、上り信号を所望のタイミングに到着させるために、上り信号の送信タイミングを遡らせる時間を指定するものである。

しかしながら、ＴＡは、コネクティッド（Connected）状態のユーザ端末に対して、無線基地局から通知されるが、アイドル（Idle）状態のユーザ端末に対しては通知されない。このため、ユーザ端末＃１及び＃２がアイドル状態である場合は、上述のＴＯ１及びＴＯ２を回避できない恐れがある。また、ＴＡは、無線基地局とユーザ端末との間の伝搬遅延に基づく補正値であるため、ユーザ端末間での伝搬遅延により生じるＴＯ１及びＴＯ２を十分に回避できない恐れがある。

ところで、ＤＳ送信期間は、例えば、複数のサブフレームで構成され、各サブフレームは、サイクリックプレフィクス（ＣＰ：Cyclic Prefix）（ガードインターバルともいう）を含む複数のＯＦＤＭシンボルで構成される。サイクリックプレフィクスは、冗長信号、具体的には、ＯＦＤＭシンボルの後半の一定時間分をコピーして、ＯＦＤＭシンボルの先頭に張り付けたものである。

例えば、図２において、ユーザ端末＃３は、ユーザ端末＃２からのディスカバリー信号の先頭ＯＦＤＭシンボルとして、到着タイミングＴ４からＣＰ長分の長さの信号を切り捨てて、残りの部分を検出する。このため、図２において、ユーザ端末＃１からのディスカバリー信号とユーザ端末＃２からのディスカバリー信号との重複時間（すなわち、タイミングＴ４とＴ５との間の時間長）がＣＰ長より短ければ、上述のシンボル間干渉を除去できる。

図３を参照し、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）を詳述する。図３は、通常ＣＰ（Normal CP）と拡張ＣＰ（Extended CP）の説明図である。図３に示すように、１サブフレームは、２スロットで構成され、１サブフレームは、１ｍｓであり、１スロットは、０．５ｍｓである。各スロットは、複数のＯＦＤＭシンボルで構成され、各ＯＦＤＭシンボルの先頭には、ＣＰが付加されている。なお、図３に示すＣＰ長、ＯＦＤＭシンボル長、ＯＦＤＭシンボル数は一例にすぎず、これらに限られない。

通常ＣＰの場合、１スロットに７ＯＦＤＭシンボルが配置され、第１ＯＦＤＭシンボルのＣＰ長は、５．１μｓであり、第２ＯＦＤＭシンボル以降のＣＰ長は、４．７μｓである。一方、拡張ＣＰの場合、１スロットに６ＯＦＤＭシンボルが配置され、各ＯＦＤＭシンボルのＣＰ長は、通常ＣＰよりも長い１６．７μｓである。

拡張ＣＰでは、通常ＣＰよりもＣＰ長が長い。このため、遅延時間が大きい状況下においても、直前のサブフレームからの遅延信号との重複時間（例えば、図２におけるタイミングＴ４及びＴ５間の時間長）が拡張ＣＰのＣＰ長よりも短ければ、当該遅延信号によるシンボル干渉を除去できる。

一方で、拡張ＣＰでは、通常ＣＰよりもＣＰ長が長いので、オーバーヘッド量が増加する。このため、直前のサブフレームからの遅延信号との重複時間が通常ＣＰのＣＰ長より短ければ、通常ＣＰを用いることが望まれる。

そこで、本発明者らは、端末間発見（Ｄ２Ｄ Discovery）における様々なシナリオや要求条件に応じたＣＰ長を適用することで、シナリオや要求条件に応じたオーバーヘッド量を許容しながら、シンボル間干渉を除去することを着想し、本発明に至った。

本発明に係る無線通信方法は、各ユーザ端末がディスカバリー信号（端末間発見信号）を所定周期のＤＳ送信期間において送信する無線通信システムで用いられる。本発明に係る無線通信方法では、無線基地局は、ＤＳ送信期間において用いられるＣＰ長構成を決定し、決定したＣＰ長構成を示すＣＰ長構成情報を送信する。各ユーザ端末は、ＣＰ長構成情報に基づいて、ディスカバリー信号を送信する。

（ＣＰ長構成）
図４を参照し、本発明に係る無線通信方法で用いられるＣＰ長構成を説明する。ＣＰ長構成により、ＤＳ送信期間が、どのＣＰ長のＯＦＤＭシンボルのサブフレームで構成されるかが特定される。具体的には、ＣＰ長構成は、ＤＳ送信期間が通常ＣＰサブフレーム又は／拡張ＣＰサブフレームで構成されるかによって、区別される。

ここで、通常ＣＰサブフレーム（第１サブフレーム）とは、通常ＣＰ（第１ＣＰ）が挿入されるＯＦＤＭシンボルで構成されるサブフレームである（図３参照）。また、拡張ＣＰサブフレーム（第２サブフレーム）とは、通常ＣＰよりも長い拡張ＣＰ（第２ＣＰ）が挿入されるＯＦＤＭシンボルで構成されるサブフレームである（図３参照）。

図４は、本発明に係る無線通信方法で用いられるＣＰ長構成の説明図である。図４Ａに示すように、ＣＰ長構成１（第１ＣＰ長構成）では、ＤＳ送信期間が、通常ＣＰサブフレームを複数含んで（すなわち、サブフレームセットで）構成される。具体的には、各ＤＳ送信期間が、複数の通常ＣＰサブフレーム（例えば、図４Ａでは、５つの通常ＣＰサブフレーム）で構成される。ＣＰ長構成１では、通常ＣＰが付加されたディスカバリー信号がユーザ端末から送信される。通常ＣＰは、相対的にＣＰ長が短いので、屋内など短距離の端末間発見に適する。

また、図４Ｂに示すように、ＣＰ長構成２（第２ＣＰ長構成）では、ＤＳ送信期間が、拡張ＣＰサブフレームを複数含んで（すなわち、サブフレームセットで）構成される。具体的には、ＣＰ長構成２では、各ＤＳ送信期間が、複数の拡張ＣＰサブフレーム（例えば、図４Ｂでは、５つの拡張ＣＰサブフレーム）で構成される。ＣＰ長構成２では、拡張ＣＰが付加されたディスカバリー信号がユーザ端末から送信される。拡張ＣＰは、通常ＣＰよりもＣＰ長が長いので、異なるセルの端末間発見や、長距離の端末間発見に適する。

また、図４Ｃ及び４Ｄに示すように、ＣＰ長構成３（第３ＣＰ長構成）では、ＤＳ送信期間が、通常ＣＰサブフレームと拡張ＣＰサブフレームとの双方を含んで構成される。ＣＰ長構成３は、図４Ｃに示すように、各ＤＳ送信期間に通常ＣＰサブフレームと拡張ＣＰサブフレームとが割り当てられるＣＰ長構成３−１（第１構成）と、図４Ｄに示すように、通常ＣＰサブフレームで構成される第１ＤＳ送信期間（第１送信期間）及び拡張ＣＰサブフレームで構成される第２ＤＳ送信期間（第２送信期間）が割り当てられるＣＰ長構成３−２（第２構成）とを含んでもよい。

図４Ｃに示すように、ＣＰ長構成３−１では、各ＤＳ送信期間が、３つの通常ＣＰサブフレームと２つの拡張ＣＰサブフレームとで構成される。なお、各ＤＳ送信期間に含まれる通常ＣＰサブフレームと拡張ＣＰサブフレームの数は、図４Ｃに示すものに限られない。

また、図４Ｄに示すように、ＣＰ長構成３−２では、第１ＤＳ送信期間と第２ＤＳ送信期間とが交互に設けられるが、これに限られない。例えば、第１ＤＳ送信期間と第２ＤＳ送信期間とは、１対ｎ又はｎ対１（ｎ≧２）の割合で設けられてもよい。

（ＣＰ長構成情報）
図４Ａ−図４Ｄに示すようなＣＰ長構成のいずれを用いるかは、無線基地局で決定され、決定されたＣＰ長構成を示すＣＰ長構成情報がユーザ端末に通知される。図５を参照し、本発明の無線通信方法で用いられるＣＰ長構成情報について詳述する。図５は、ＣＰ長構成情報の一例を示す図である。図５に示すように、ＣＰ長構成情報は、パターン識別子であってもよいし（図５Ａ）、構成タイプ識別子とサイズ構成識別子とを含んでもよい（図５Ｂ）。

図５Ａは、ＣＰ長構成情報としてのパターン識別子の説明図である。パターン識別子は、ＣＰ長構成１、２、３（３−１、３−２を含む）における通常ＣＰサブフレーム及び／又は拡張ＣＰサブフレームの割り当てパターンを識別する識別子である。

図５Ａに示すように、パターン識別子は、例えば、３ビットで構成される。図５Ａでは、「０００」がＣＰ長構成１（図４Ａ）を示し、「００１」がＣＰ長構成２（図４Ｂ）を示し、「０１０」〜「１１１」がＣＰ長構成３（図４Ｃ、図４ＤのＣＰ長構成３−１、３−２を含む）を示す。ＣＰ長構成３では、通常ＣＰサブフレームと拡張ＣＰサブフレームとの割り当てによって、複数の割り当てパターンが想定される。このため、ＣＰ長構成３の複数の割り当てパターンを識別できるように、複数の値「０１０」〜「１１１」が確保される。

図５Ｂは、ＣＰ長構成情報としての構成タイプ識別子とサイズ識別子との説明図である。構成タイプ識別子は、ＣＰ長構成１、２、３（３−１、３−２を含む）を識別する識別子である。サイズ構成識別子（割り当て識別子）は、構成タイプ識別子がＣＰ長構成３を示す場合に、通常ＣＰサブフレーム及び拡張ＣＰサブフレームの割り当てパターン（サイズ）を識別する識別子である。サイズ構成識別子（割り当て識別子）は、リソース割り当て情報（resource allocation information）、リソース割り当て識別子などと呼ばれてもよい。

図５Ｂに示すように、構成タイプ識別子は、例えば、２ビットで構成される。図５Ｂでは、「００」がＣＰ長構成１（図４Ａ）を示し、「０１」がＣＰ長構成２（図４Ｂ）を示し、「１０」がＣＰ長構成３−１（図４Ｃ）を示し、「１１」がＣＰ長構成３−２（図４Ｄ）を示す。

また、サイズ構成識別子は、例えば、２ビットで構成される。構成タイプ識別子がＣＰ長構成３−１を示す（「１０」である）場合、サイズ構成識別子は、各ＤＳ送信期間に含まれる通常ＣＰサブフレーム又は拡張ＣＰサブフレームの数の識別子であってもよい。例えば、図４Ｃの場合、サイズ構成識別子により、３つの通常ＣＰサブフレームと２つの拡張ＣＰサブフレームとの組み合わせが識別される。

一方、構成タイプ識別子がＣＰ長構成３−２を示す（「１１」である）場合、サイズ構成識別子は、通常ＣＰサブフレームで構成される第１ＤＳ送信期間と拡張ＣＰサブフレームで構成される第２ＤＳ送信期間との配置（周期）の識別子であってもよい。例えば、図４Ｄの場合、サイズ構成識別子により、第１ＤＳ送信期間と第２ＤＳ送信期間とが交互に設けられることが識別される。

なお、サイズ構成識別子は、構成タイプ識別子がＣＰ長構成３を示す（先頭ビットが「１」である）場合にのみ、設けられてもよいか、有効（valid）となってもよい。ＣＰ長構成１、２の場合、通常ＣＰサブフレーム及び拡張ＣＰサブフレームの割り当てパターンの識別は、不要であるためである。

（無線通信方法）
図６を参照し、以上のＣＰ長構成とＣＰ長構成情報が用いられる本発明の無線通信方法の詳細動作を説明する。なお、本発明に係る無線通信方法は、複数のユーザ端末でクラスタが形成される場合にも適用可能である。クラスタが形成される場合、無線基地局の代わりに特定のユーザ端末（Cluster Head）が他のユーザ端末を制御してもよい。以下では、無線基地局とユーザ端末とを含む無線通信システムを一例として説明する。

図６は、本発明に係る無線通信方法の説明図である。図６Ａを参照し、本発明の無線通信方法における無線基地局の動作を説明する。なお、上述のクラスタが形成される場合、当該無線基地局の動作は、特定のユーザ端末（Cluster Head）によって行われてもよい。

図６Ａに示すように、無線基地局は、ユーザ端末からの測定報告、タイミングオフセット情報、位置情報の少なくとも一つに基づいて、ＣＰ長構成を決定する（ステップＳ１０１）。

ここで、測定報告には、ＤＳ送信期間における他のユーザ端末からの信号の受信品質、受信電力（受信強度）、ディスカバリー信号の検出成功率（失敗率）などが含まれる。また、測定報告には、無線基地局からの参照信号（例えば、ＣＲＳ：Cell-specific Reference Signal、ＣＳＩ−ＲＳ：Channel State Information-Reference Signal）の受信品質又は受信電力（受信強度）などが含まれてもよい。また、タイミングオフセット情報とは、ＤＳ送信期間における各サブフレームの開始タイミングと、他のユーザ端末からのディスカバリー信号の到着タイミングとの間のタイミングオフセット（タイミング差）を示す情報である。また、位置情報は、ユーザ端末の位置を示す情報であり、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）による測位位置であってもよい。

具体的には、無線基地局は、測定報告に含まれる受信品質又は受信電力（受信強度）に基づいて、ＣＰ長構成を決定してもよい。例えば、無線基地局は、受信品質又は受信電力（受信強度）が所定の閾値よりも良い場合、通常ＣＰが用いられるＣＰ長構成１（図４Ａ）を決定してもよい。また、無線基地局は、受信品質又は受信電力（受信強度）が所定の閾値よりも悪い場合、拡張ＣＰが用いられるＣＰ長構成２（図４Ｂ）を決定してもよい。また、無線基地局は、受信品質又は受信電力（受信強度）が所定の閾値よりも良いユーザ端末と悪いユーザ端末とが混在する場合、通常ＣＰと拡張ＣＰとの双方が用いられるＣＰ長構成３（図４Ｃ、４Ｄ）を決定してもよい。なお、上述のように、当該受信品質又は受信電力（受信強度）は、他のユーザ端末からのディスカバリー信号の受信品質又は受信電力（受信強度）であってもよいし、無線基地局からの参照信号の受信品質又は受信電力（受信強度）であってもよい。

また、無線基地局は、ディスカバリー信号の検出成功率（又は失敗率）に基づいて、ＣＰ長構成を決定してもよい。例えば、無線基地局は、検出成功率が所定の閾値よりも高い場合、通常ＣＰが用いられるＣＰ長構成１（図４Ａ）を決定してもよい。また、無線基地局は、検出成功率が所定の閾値よりも低い場合、拡張ＣＰが用いられるＣＰ長構成２（図４Ｂ）を決定してもよい。また、無線基地局は、検出成功率が所定の閾値よりも高いユーザ端末と低いユーザ端末とが混在する場合、通常ＣＰと拡張ＣＰとの双方が用いられるＣＰ長構成３（図４Ｃ、４Ｄ）を決定してもよい。

また、無線基地局は、タイミングオフセット情報に基づいて、ＣＰ長構成を決定してもよい。例えば、無線基地局は、タイミングオフセットが通常ＣＰよりも短い場合、通常ＣＰが用いられるＣＰ長構成１（図４Ａ）を決定してもよい。また、無線基地局は、タイミングオフセットが通常ＣＰよりも長い場合、拡張ＣＰが用いられるＣＰ長構成２（図４Ｂ）を決定してもよい。また、無線基地局は、タイミングオフセットが通常ＣＰよりも短いユーザ端末と長いユーザ端末とが混在する場合、通常ＣＰと拡張ＣＰとの双方が用いられるＣＰ長構成３（図４Ｃ、４Ｄ）を決定してもよい。

また、無線基地局は、位置情報に基づいて算出されるユーザ端末間の距離に基づいて、ＣＰ長構成を決定してもよい。例えば、無線基地局は、ユーザ端末間の距離が所定の閾値よりも小さい場合、通常ＣＰが用いられるＣＰ長構成１（図４Ａ）を決定してもよい。また、無線基地局は、ユーザ端末間の距離が所定の閾値よりも大きい場合、拡張ＣＰが用いられるＣＰ長構成２（図４Ｂ）を決定してもよい。また、無線基地局は、あるユーザ端末との距離が所定の閾値よりも小さいユーザ端末と大きいユーザ端末とが混在する場合、通常ＣＰと拡張ＣＰとの双方が用いられるＣＰ長構成３（図４Ｃ、４Ｄ）を決定してもよい。

無線基地局は、以上のように決定されたＣＰ長構成を示すＣＰ長構成情報を、ＳＩＢ（System Information Block）を用いて報知する（ステップＳ１０２）。なお、ＣＰ長構成情報は、ＲＲＣシグナリングやＰＢＣＨなどを用いて通知されてもよい。また、上述のように、ＣＰ長構成情報は、パターン識別子であってもよいし（図５Ａ）、構成タイプ識別子とサイズ構成識別子（割り当て識別子）とを含んでもよい（図５Ｂ）。

次に、図６Ｂを参照し、本発明に係る無線通信方法におけるユーザ端末の動作を説明する。なお、図６Ｂにおいて、ユーザ端末は、ＤＳ送信期間を示す情報（例えば、サブフレームオフセット、当該ＤＳ送信期間の周期、当該ＤＳ送信期間のサブフレーム数など）を受信し、当該情報に基づいて、ＤＳ送信期間を特定しているものとする。

図６Ｂに示すように、ユーザ端末は、無線基地局からＳＩＢを用いて報知されるＣＰ長構成情報を受信（取得）する（ステップＳ２０１）。

ユーザ端末は、無線基地局からのＣＰ長構成情報が、通常ＣＰと拡張ＣＰとの双方が用いられるＣＰ長構成３を示すか否かを判定する（ステップＳ２０２）。例えば、ＣＰ長構成情報がパターン識別子である場合（図５Ａ）、ユーザ端末は、パターン識別子が「０１０」〜「１１１」であるか否かを判定してもよい。また、ＣＰ長構成情報が構成タイプ識別子とサイズ構成識別子（割り当て識別子）とを含む場合、ユーザ端末は、構成タイプ識別子の１ビット目が「１」であるか否かを判定してもよい。

ＣＰ長構成情報がＣＰ長構成３を示さない（ＣＰ長構成１又は２を示す）場合、本動作は、ステップＳ２０４に進む。一方、ＣＰ長構成情報がＣＰ長構成３を示す場合、ユーザ端末は、自端末の要求条件に従って、通常ＣＰサブフレーム又は拡張ＣＰサブフレームのいずれでディスカバリー信号を送信するかを決定する（ステップＳ２０３）。なお、要求条件は、例えば、より遠くのユーザ端末に自端末を発見させるか否かなどである。

ユーザ端末は、通常ＣＰサブフレーム又は拡張ＣＰサブフレームの決定結果に基づいて、ディスカバリー信号を送信する（ステップＳ２０４）。

また、ユーザ端末は、無線基地局からのＣＰ長構成情報に基づいて決定される送信電力でディスカバリー信号を送信してもよい。具体的には、ユーザ端末は、通常ＣＰサブフレームでディスカバリー信号を送信する場合、相対的に低い送信電力を用いてもよい。また、ユーザ端末は、拡張ＣＰサブフレームでディスカバリー信号を送信する場合、通常ＣＰサブフレームよりも大きい送信電力を用いてもよい。

本発明に係る無線通信方法によれば、無線基地局が、ＣＰ長構成を決定し、当該ＣＰ長構成を示すＣＰ長構成情報を送信し、各ユーザ端末が、当該ＣＰ長構成情報に基づいてディスカバリー信号を送信する。このため、伝搬遅延やタイミング誤差などによりディスカバリー信号が遅延する場合であっても、当該遅延によるシンボル間干渉の影響を軽減できる。具体的には、直前のサブフレームからの遅延信号との重複時間（例えば、図２におけるタイミングＴ４及びＴ５間の時間長）が、決定されたＣＰ長構成のＣＰ長よりも短ければ、当該遅延信号によるシンボル干渉を除去できる。

（無線通信システム）
以下、本実施の形態に係る無線通信システムについて、詳細に説明する。この無線通信システムでは、上述の無線通信方法が適用される。なお、本実施の形態に係る無線通信システムは、無線基地局とユーザ端末とを含む無線通信システムであってもよいし、無線基地局を含まずに複数のユーザ端末でクラスタが形成される無線通信システムであってもよい。以下では、一例として、無線基地局とユーザ端末を含む無線通信システムについて説明する。

図７は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。図７に示すように、無線通信システム１は、セルＣを形成する無線基地局１０と、ユーザ端末２０と、無線基地局１０が接続されるコアネットワーク３０と、を含んで構成される。なお、無線基地局１０、ユーザ端末２０の数は図７に示すものに限られない。

無線基地局１０は、所定のカバレッジを有する無線基地局である。なお、無線基地局１０は、相対的に広いカバレッジを有するマクロ基地局（ｅＮｏｄｅＢ、マクロ基地局、集約ノード、送信ポイント、送受信ポイント）であってもよいし、局所的なカバレッジを有するスモール基地局（スモール基地局、ピコ基地局、フェムト基地局、ＨｅＮＢ（Home eNodeB）、ＲＲＨ（Remote Radio Head）、マイクロ基地局、送信ポイント、送受信ポイント）であってもよい。

ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａ、ＦＲＡなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでよい。ユーザ端末２０は、無線基地局１０と下り／上り通信を行うとともに、他のユーザ端末２０と端末間（Ｄ２Ｄ）通信／検出を行う。

また、無線通信システム１では、下りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）と、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control Channel、ＥＰＤＣＣＨ：Enhanced Physical Downlink Control Channel）、報知チャネル（ＰＢＣＨ）などが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報、所定のＳＩＢ（System Information Block）が伝送される。ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨにより、下り制御情報（ＤＣＩ）が伝送される。

また、無線通信システム１では、上りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）と、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）などが用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。また、無線通信システム１では、上りリンクにおいて、ユーザ端末２０間で互いを発見するためのディスカバリー信号（端末間発見信号）が送信される。

図８及び９を参照し、無線基地局１０、ユーザ端末２０の全体構成を説明する。図８は、本実施の形態に係る無線基地局１０の全体構成図である。図８に示すように、無線基地局１０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３（送信部、受信部）と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６とを備えている。

下りリンクにおいて、無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、コアネットワーク３０から伝送路インターフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御、例えば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理、ＣＰ挿入処理などが行われて各送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号（参照信号、同期信号、報知信号などを含む）に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。

各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナ毎にプリコーディングして出力された下り信号を無線周波数に変換する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１により送信する。

一方、上り信号については、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅され、各送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、ＣＰ除去処理、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、伝送路インターフェース１０６を介してコアネットワーク３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

図９は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。ユーザ端末２０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部２０３（送信部、受信部）と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５とを備えている。なお、ユーザ端末２０は、１つの受信回路（ＲＦ回路）により、受信周波数を切り替えてもよいし、複数の受信回路を有していてもよい。

下り信号については、複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換され、ベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、ＣＰ除去処理、ＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等がなされる。この下り信号に含まれるユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理等を行う。また、下りリンクのデータの内、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。

一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御（Ｈ−ＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ））の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理、ＣＰ挿入処理等が行われて各送受信部２０３に転送される。送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数に変換する。その後、アンプ部２０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１により送信する。

次に、図１０及び１１を参照し、無線基地局１０、ユーザ端末２０の機能構成を説明する。図１０に示す無線基地局１０の機能構成は、主に、図８のベースバンド信号処理部１０４によって構成される。また、図１１に示すユーザ端末２０の機能構成は、主に、図９のベースバンド信号処理部２０４によって構成される。

図１０は、本実施の形態に係る無線基地局１０の機能構成図である。なお、複数のユーザ端末２０によりクラスタが形成される場合、以下の無線基地局１０の機能構成を特定のユーザ端末２０（Cluster Head）が具備してもよい。図１０に示すように、無線基地局１０は、ＣＰ長構成決定部（決定部）３０１と、ＣＰ長構成情報生成部３０２を具備する。

ＣＰ長構成決定部３０１は、ＤＳ送信期間で用いられるＣＰ長構成を決定する。具体的には、ＣＰ長構成決定部３０１は、図４Ａに示すように、ＤＳ送信期間が通常ＣＰサブフレーム（第１サブフレーム）を複数含んで構成されるＣＰ長構成１（第１ＣＰ長構成）と、図４Ｂに示すように、ＤＳ送信期間が拡張ＣＰサブフレーム（第２サブフレーム）を複数含んで構成されるＣＰ長構成２（第２ＣＰ長構成）と、ＤＳ送信期間が通常ＣＰサブフレームと拡張ＣＰサブフレームとの双方を含んで構成されるＣＰ長構成３（第３ＣＰ長構成）とのいずれかに、ＣＰ長構成を決定する。

なお、ＣＰ長構成３は、図４Ｃに示すように、各送信期間に通常ＣＰサブフレーム及び拡張ＣＰサブフレームが割り当てられるＣＰ長構成３−１（第１構成）と、図４Ｄに示すように、通常ＣＰサブフレームで構成される第１ＤＳ送信期間（第１送信期間）と拡張ＣＰサブフレームで構成される第２ＤＳ送信期間（第２送信期間）とが割り当てられるＣＰ長構成３−２（第２構成）と、を含んでもよい。

また、ＣＰ長構成決定部３０１は、ユーザ端末２０からの測定報告、タイミングオフセット情報、位置情報の少なくとも一つに基づいて、ＣＰ長構成を決定してもよい。なお、測定報告、タイミングオフセット情報、位置情報の少なくとも一つを用いたＣＰ長構成の決定の詳細は、図６のステップＳ１０１で述べた通りである。

ＣＰ長構成情報生成部３０２は、以上のように決定されたＣＰ長構成を示すＣＰ長構成情報を生成する。上述のように、ＣＰ長構成情報は、パターン識別子であってもよいし（図５Ａ）、構成タイプ識別子とサイズ構成識別子（割り当て識別子）とを含んでもよい（図５Ｂ）。生成されたＣＰ長構成情報は、送受信部１０３からＳＩＢを用いて報知されてもよい。或いは、ＣＰ長構成情報は、ＲＲＣシグナリングやＰＢＣＨなどを用いて送受信部１０３からユーザ端末２０に通知されてもよい。

図１１は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の機能構成図である。図１１に示すように、ユーザ端末２０は、ＤＳ送信期間特定部４０１、ＣＰ長決定部４０２、ディスカバリー信号（ＤＳ）生成部４０３、送信電力決定部４０４、端末間発見処理部４０５を具備する。

ＤＳ送信期間特定部４０１は、無線基地局１０からのＤＳ送信期間を示す情報（例えば、サブフレームオフセット、当該ＤＳ送信期間の周期、当該ＤＳ送信期間のサブフレーム数など）に基づいて、ＤＳ送信期間を特定する。上述のように、当該情報は、例えば、ＳＩＢ、ＲＲＣシグナリング、報知チャネルなどにより、無線基地局１０からユーザ端末２０に通知されてもよい。

ＣＰ長決定部４０２は、無線基地局１０からのＣＰ長構成情報に基づいて、ディスカバリー信号の送信に用いるＣＰ長を決定し、決定結果をＤＳ生成部４０３及び送信電力決定部４０４に出力する。上述のように、当該ＣＰ長構成情報は、例えば、ＳＩＢ、ＲＲＣシグナリング、報知チャネルなどにより、無線基地局１０からユーザ端末２０に通知されてもよい。

具体的には、ＣＰ長決定部４０２は、ＣＰ長構成情報が、通常ＣＰと拡張ＣＰとの双方が用いられるＣＰ長構成３を示すか否かを判定する。例えば、ＣＰ長構成情報がパターン識別子である場合（図５Ａ）、ＣＰ長決定部４０２は、パターン識別子が「０１０」〜「１１１」であるか否かを判定してもよい。また、ＣＰ長構成情報が構成タイプ識別子とサイズ構成識別子（割り当て識別子）とを含む場合（図５Ｂ）、ＣＰ長決定部４０２は、構成タイプ識別子の１ビット目が「１」であるか否かを判定してもよい。

ＣＰ長構成情報がＣＰ長構成１を示す場合、ＣＰ長決定部４０２は、通常ＣＰを用いて（通常ＣＰサブフレームで）ディスカバリー信号を送信することを決定する。一方、ＣＰ長構成情報がＣＰ長構成２を示す場合、ＣＰ長決定部４０２は、拡張ＣＰを用いて（拡張ＣＰサブフレームで）ディスカバリー信号を送信することを決定する。

また、ＣＰ長構成情報がＣＰ長構成３を示す場合、ＣＰ長決定部４０２は、自端末の要求条件に従って、通常ＣＰ又は拡張ＣＰのいずれを用いて（通常ＣＰサブフレーム又は拡張ＣＰサブフレームのいずれで）ディスカバリー信号を送信するかを決定する。なお、要求条件は、例えば、より遠くのユーザ端末に自端末を発見させるか否かなどである。

ＤＳ生成部４０３は、ＣＰ長決定部４０２による決定結果に基づいて、ディスカバリー信号を生成する。具体的には、ＤＳ生成部４０３は、ＣＰ長決定部４０２による決定結果に従って、通常ＣＰ又は拡張ＣＰのいずれかを用いて、ディスカバリー信号を生成する。

送信電力決定部４０４は、ＣＰ長決定部４０２による決定結果に基づいて、ディスカバリー信号の送信電力を決定する。具体的には、送信電力決定部４０４は、通常ＣＰが用いられる場合、相対的に小さい送信電力でディスカバリー信号を送信することを決定する。一方、送信電力決定部４０４は、拡張ＣＰが用いられる場合、相対的に大きい送信電力でディスカバリー信号を送信することを決定する。

端末間発見処理部４０５は、端末間発見処理を行う。具体的には、端末間発見処理部４０５は、ＤＳ送信期間特定部４０１によって特定されたＤＳ送信期間において、他のユーザ端末２０からのディスカバリー信号を検出し、当該ディスカバリー信号に基づいて他のユーザ端末２０を発見する。

本実施の形態に係る無線通信システム１によれば、無線基地局１０が、ＣＰ長構成を決定し、当該ＣＰ長構成を示すＣＰ長構成情報を送信し、各ユーザ端末２０が、当該ＣＰ長構成情報に基づいてディスカバリー信号を送信する。このため、伝搬遅延やタイミング誤差などによりディスカバリー信号が遅延する場合であっても、当該遅延によるシンボル間干渉の影響を軽減できる。具体的には、直前のサブフレームからの遅延信号との重複時間（例えば、図２におけるタイミングＴ４及びＴ５間の時間長）が、決定されたＣＰ長構成のＣＰ長よりも短ければ、当該遅延信号によるシンボル干渉を除去できる。

以上、上述の実施の形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施の形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

１…無線通信システム
１０…無線基地局
２０…ユーザ端末
３０…コアネットワーク
１０１…送受信アンテナ
１０２…アンプ部
１０３…送受信部
１０４…ベースバンド信号処理部
１０５…呼処理部
１０６…伝送路インターフェース
２０１…送受信アンテナ
２０２…アンプ部
２０３…送受信部
２０４…ベースバンド信号処理部
２０５…アプリケーション部
３０１…ＣＰ長構成決定部
３０２…ＣＰ長構成情報生成部
４０１…ＤＳ送信期間特定部
４０２…ＣＰ長決定部
４０３…ＤＳ生成部
４０４…送信電力決定部
４０５…端末間発見処理部

Claims (10)

1. 各ユーザ端末が端末間発見信号を所定周期の送信期間において送信する無線通信システムで用いられる無線基地局であって、
   前記送信期間において用いられるサイクリックプレフィクス（ＣＰ）長構成を決定する決定部と、
   前記ＣＰ長構成を示すサイクリックプレフィクス（ＣＰ）長構成情報を送信する送信部と、を具備することを特徴とする無線基地局。
2. 前記決定部は、前記各ユーザ端末からの測定報告と、前記各ユーザ端末の位置情報と、前記各ユーザ端末における検出開始タイミングと前記各ユーザ端末における他のユーザ端末からの端末間発見信号の到着タイミングとのタイミング差を示すタイミングオフセット情報と、の少なくとも一つに基づいて、前記ＣＰ長構成を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記決定部は、第１サイクリックプレフィクス（ＣＰ）が挿入されるＯＦＤＭシンボルで構成される第１サブフレームを複数含んで前記送信期間が構成される第１ＣＰ長構成と、前記第１ＣＰよりも長い第２サイクリックプレフィクス（ＣＰ）が挿入されるＯＦＤＭシンボルで構成される第２サブフレームを複数含んで前記送信期間が構成される第２ＣＰ長構成と、前記第１サブフレーム及び前記第２サブフレームの双方を含んで前記送信期間が構成される第３ＣＰ長構成と、のいずれかに、前記ＣＰ長構成を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線基地局。
4. 前記第３ＣＰ長構成は、各送信期間に前記第１サブフレーム及び前記第２サブフレームが割り当てられる第１構成と、前記第１サブフレームで構成される第１送信期間と前記第２サブフレームで構成される第２送信期間とが割り当てられる第２構成と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
5. 前記ＣＰ長構成情報は、前記決定部により決定された前記ＣＰ長構成における前記第１サブフレーム又は／及び前記第２サブフレームの割り当てパターンを識別するパターン識別子であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の無線基地局。
6. 前記ＣＰ長構成情報は、前記決定部により決定された前記ＣＰ長構成が前記第１ＣＰ長構成、前記第２ＣＰ長構成、前記第３ＣＰ長構成のいずれであるかを示す構成タイプ識別子と、前記構成タイプ識別子が前記第３ＣＰ長構成を示す場合に、前記第１サブフレーム及び前記第２サブフレームの割り当てパターンを識別する割り当て識別子と、を含むことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の無線基地局。
7. 端末間発見信号を所定周期の送信期間において送信するユーザ端末であって、
   前記送信期間において用いられるサイクリックプレフィクス（ＣＰ）長構成を示すサイクリックプレフィクス（ＣＰ）長構成情報を受信する受信部と、
   前記ＣＰ長構成情報に基づいて、前記端末間発見信号を送信する送信部と、を具備することを特徴とするユーザ端末。
8. 前記ＣＰ長構成情報が、第１サイクリックプレフィクス（ＣＰ）が挿入されるＯＦＤＭシンボルで構成される第１サブフレーム及び前記第１ＣＰよりも長い第２サイクリックプレフィクス（ＣＰ）が挿入されるＯＦＤＭシンボルで構成される第２サブフレームの双方により前記送信期間が構成される第３ＣＰ長構成を示す場合、前記第１サブフレーム又は前記第２サブフレームのいずれで前記端末間発見信号を送信するかを決定する決定部を更に具備することを特徴とする請求項７に記載のユーザ端末。
9. 前記送信部は、前記ＣＰ長構成情報に基づいて決定される送信電力で、前記端末間発見信号を送信することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のユーザ端末。
10. 各ユーザ端末が端末間発見信号を所定周期の送信期間において送信する無線通信システムで用いられる無線通信方法であって、
    無線基地局において、前記送信期間において用いられるサイクリックプレフィクス（ＣＰ）長構成を決定する工程と、前記ＣＰ長構成を示すサイクリックプレフィクス（ＣＰ）長構成情報を送信する工程と、
    前記各ユーザ端末において、前記ＣＰ長構成情報に基づいて、前記端末間発見信号を送信する工程と、を有することを特徴とする無線通信方法。
    

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