以下、添付の図面を参照して説明された本発明の実施例から、本発明の構成、作用及び他の特徴が容易に理解されるであろう。以下に説明される実施例は、本発明の技術的特徴が3GPPシステムに適用された例である。
本明細書ではLTEシステム及びLTE−Aシステムを用いて本発明の実施例を説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、上述した定義に該当するいかなる通信システムにも適用可能である。また、本明細書は、FDD(Frequency Division Duplex)方式を基準にして本発明の実施例について説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、H−FDD(Hybrid−FDD)方式又はTDD(Time Division Duplex)方式にも容易に変形して適用することができる。
図2は、3GPP無線接続網規格に基づく端末とE−UTRANとの間の無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)のコントロールプレーン及びユーザプレーンの構造を示す図である。コントロールプレーンとは、端末(UE)とネットワークとが呼を管理するために用いる制御メッセージが送信される通路のことを意味する。ユーザプレーンとは、アプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データ又はインターネットパケットデータなどが送信される通路のことを意味する。
第1層である物理層は、物理チャネル(Physical Channel)を用いて上位層に情報送信サービス(Information Transfer Service)を提供する。物理層は、上位の媒体接続制御(Medium Access Control)層とは伝送チャネル(Transport Channel)を介して接続されている。該伝送チャネルを介して媒体接続制御層と物理層との間にデータが移動する。送信側の物理層と受信側の物理層との間には物理チャネルを介してデータが移動する。該物理チャネルは、時間及び周波数を無線リソースとして活用する。具体的に、物理チャネルは、下りリンクにおいてOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式で変調され、上りリンクにおいてSC−FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)方式で変調される。
第2層の媒体接続制御(Medium Access Control;MAC)層は、論理チャネル(Logical Channel)を介して、上位層である無線リンク制御(Radio Link Control;RLC)層にサービスを提供する。第2層のRLC層は、信頼できるデータ送信を支援する。RLC層の機能は、MAC内部の機能ブロックとしてもよい。第2層のPDCP(Packet Data Convergence Protocol)層は、帯域幅の狭い無線インターフェースでIPv4やIPv6のようなIPパケットを效率的に送信するために、余分の制御情報を減らすヘッダー圧縮(Header Compression)機能を果たす。
第3層の最下部に位置する無線リソース制御(Radio Resource Control;RRC)層は、コントロールプレーンにのみ定義される。RRC層は、無線ベアラー(Radio Bearer)の設定(Configuration)、再設定(Re−configuration)及び解除(Release)に関連して、論理チャネル、伝送チャネル及び物理チャネルの制御を担当する。無線ベアラー(RB)とは、端末とネットワーク間のデータ伝達のために第2層により提供されるサービスのことを意味する。そのために、端末のRRC層とネットワークのRRC層とはRRCメッセージを互いに交換する。端末のRRC層とネットワークのRRC層間にRRC接続(RRC Connected)がある場合に、端末はRRC接続状態(Connected Mode)にあり、そうでない場合は、RRC休止状態(Idle Mode)にある。RRC層の上位にあるNAS(Non−Access Stratum)層は、セッション管理(Session Management)と移動性管理(Mobility Management)などの機能を果たす。
基地局(eNB)を構成する一つのセルは、1.4、3、5、10、15、20MHzなどの帯域幅のいずれか一つとして設定され、複数の端末に下り又は上り送信サービスを提供する。互いに異なるセルは、互いに異なる帯域幅を提供するように設定することができる。
ネットワークから端末にデータを送信する下り伝送チャネルとしては、システム情報を送信するBCH(Broadcast Channel)、ページングメッセージを送信するPCH(Paging Channel)、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信する下りSCH(Shared Channel)などがある。下りマルチキャスト又は放送サービスのトラフィック又は制御メッセージは、下りSCHを介して送信されてもよく、別の下りMCH(Multicast Channel)を介して送信されてもよい。一方、端末からネットワークにデータを送信する上り伝送チャネルとしては、初期制御メッセージを送信するRACH(Random Access Channel)、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信する上りSCH(Shared Channel)がある。伝送チャネルの上位に存在し、伝送チャネルにマップされる論理チャネル(Logical Channel)としては、BCCH(Broadcast Control Channel)、PCCH(Paging Control Channel)、CCCH(Common Control Channel)、MCCH(Multicast Control Channel)、MTCH(Multicast Traffic Channel)などがある。
図3は、3GPPシステムに用いられる物理チャネル及びこれらのチャネルを用いた一般の信号送信方法を説明するための図である。
端末は、電源が入ったり、新しくセルに進入したりした場合に、基地局と同期を取るなどの初期セル探索(Initial cell search)作業を行う(S301)。そのために、端末は、基地局から1次同期チャネル(Primary Synchronization Channel;P−SCH)及び2次同期チャネル(Secondary Synchronization Channel;S−SCH)を受信して基地局と同期を取り、セルIDなどの情報を取得することができる。その後、端末は、基地局から物理放送チャネル(Physical Broadcast Channel)を受信し、セル内放送情報を取得することができる。一方、端末は、初期セル探索段階で、下りリンク参照信号(Downlink Reference Signal;DL RS)を受信し、下りリンクチャネル状態を確認することができる。
初期セル探索を終えた端末は、物理下りリンク制御チャネル(Physical Downlink Control Channel;PDCCH)、及び該PDCCHに載せられた情報に基づいて物理下りリンク共有チャネル(Physical Downlink Control Channel;PDSCH)を受信することによって、より具体的なシステム情報を取得することができる(S302)。
一方、基地局に初めて接続したり信号送信のための無線リソースがない場合には、端末は、基地局にランダムアクセス手順(Random Access Procedure;RACH)を行うことができる(S303乃至S306)。そのために、端末は、物理ランダムアクセスチャネル(Physical Random Access Channel;PRACH)を介して特定シーケンスをプリアンブルとして送信し(S303及びS305)、PDCCH及び対応するPDSCHを介して、プリアンブルに対する応答メッセージを受信することができる(S304及びS306)。競合ベースのRACHの場合、衝突解決手順(Contention Resolution Procedure)をさらに行うことができる。
上述の手順を行った端末は、その後、一般的な上りリンク/下りリンク信号送信手順として、PDCCH/PDSCHの受信(S307)、及び物理上りリンク共有チャネル(Physical Uplink Shared Channel;PUSCH)/物理上りリンク制御チャネル(Physical Uplink Control Channel;PUCCH)の送信(S308)を行うことができる。特に、端末はPDCCHを介して下りリンク制御情報(Downlink Control Information;DCI)を受信する。ここで、DCIは、端末に対するリソース割り当て情報のような制御情報を含んでおり、その使用目的によってフォーマットが異なる。
一方、端末が上りリンクで基地局に送信する又は端末が基地局から受信する制御情報としては、下りリンク/上りリンクACK/NACK信号、CQI(Channel Quality Indicator)、PMI(Precoding Matrix Index)、RI(Rank Indicator)などを含む。3GPP LTEシステムでは、端末は、これらのCQI/PMI/RIなどの制御情報をPUSCH及び/又はPUCCHを介して送信することができる。
図4は、下りリンク無線フレームにおいて一つのサブフレームの制御領域に含まれる制御チャネルを例示する図である。
図4を参照すると、サブフレームは14個のOFDMシンボルで構成されている。サブフレーム設定によって、先頭における1個〜3個のOFDMシンボルは制御領域として用いられ、残りの13個〜11個のOFDMシンボルはデータ領域として用いられる。同図で、R1乃至R4は、アンテナ0乃至3に対する参照信号(Reference Signal(RS)又はパイロット信号(Pilot Signal))を表す。RSは、制御領域及びデータ領域にかかわらず、サブフレーム内に一定のパターンで固定される。制御チャネルは、制御領域においてRSが割り当てられていないリソースに割り当てられ、トラフィックチャネルも、データ領域においてRSが割り当てられていないリソースに割り当てられる。制御領域に割り当てられる制御チャネルには、PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel)、PHICH(Physical Hybrid−ARQ Indicator CHannel)、PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)などがある。
PCFICHは、物理制御フォーマット指示子チャネルであり、毎サブフレームごとにPDCCHに用いられるOFDMシンボルの個数を端末に知らせる。PCFICHは、最初のOFDMシンボルに位置し、PHICH及びPDCCHに優先して設定される。PCFICHは4個のREG(Resource Element Group)で構成され、それぞれのREGはセルID(Cell IDentity)に基づいて制御領域内に分散される。1個のREGは4個のRE(Resource Element)で構成される。REは、1個の副搬送波×1個のOFDMシンボルで定義される最小物理リソースを表す。PCFICH値は、帯域幅によって、1乃至3、又は2乃至4の値を示し、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)で変調される。
PHICHは、物理HARQ(Hybrid−Automatic Repeat and request)指示子チャネルであり、上りリンク送信に対するHARQ ACK/NACKを運ぶために用いられる。すなわち、PHICHは、UL HARQのためのDL ACK/NACK情報が送信されるチャネルを表す。PHICHは、1個のREGで構成され、セル特定(cell−specific)にスクランブルされる。ACK/NACKは、1ビットで指示され、BPSK(Binary phase shift keying)で変調する。変調されたACK/NACKは、拡散因子(Spreading Factor;SF)=2又は4で拡散される。同一のリソースにマップされる複数のPHICHはPHICHグループを構成する。PHICHグループに多重化されるPHICHの個数は、拡散コードの個数によって決定される。PHICH(グループ)は、周波数領域及び/又は時間領域においてダイバーシティ利得を得るために3回反復(repetition)される。
PDCCHは、物理下りリンク制御チャネルであり、サブフレームの先頭におけるn個のOFDMシンボルに割り当てられる。ここで、nは1以上の整数であり、PCFICHによって指示される。PDCCHは、一つ以上のCCE(Control Channel Element)で構成される。PDCCHは、伝送チャネルであるPCH(Paging channel)及びDL−SCH(Downlink−shared channel)のリソース割り当てに関する情報、上りリンクスケジューリンググラント(Uplink Scheduling Grant)、HARQ情報などを各端末又は端末グループに知らせる。PCH及びDL−SCHは、PDSCHを介して送信される。そのため、基地局と端末は、一般に、特定の制御情報又は特定のサービスデータ以外は、PDSCHを介してデータをそれぞれ送信及び受信する。
PDSCHのデータがいずれの端末(一つ又は複数の端末)に送信されるか、それらの端末がどのようにPDSCHデータを受信してデコードしなければならないかに関する情報などは、PDCCHに含まれて送信される。例えば、特定PDCCHが「A」というRNTI(Radio Network Temporary Identity)でCRC(cyclic redundancy check)マスクされており、「B」という無線リソース(例、周波数位置)及び「C」という伝送形式情報(例、伝送ブロックサイズ、変調方式、コーディング情報など)を用いて送信されるデータに関する情報が特定サブフレームで送信されると仮定する。この場合、セル内の端末は、自身が持っているRNTI情報を用いてPDCCHをモニタし、「A」のRNTIを持っている一つ以上の端末があると、当該端末はPDCCHを受信し、受信したPDCCHの情報に基づいて、「B」と「C」が示すPDSCHを受信する。
図5は、LTEシステムで用いられる上りリンクサブフレームの構造を示す図である。
図5を参照すると、上りリンクサブフレームは、制御情報を運ぶPUCCH(Physical Uplink Control CHannel)が割り当てられる領域と、ユーザデータを運ぶPUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)が割り当てられる領域とに分けられる。周波数領域の中間部分がPUSCHに割り当てられ、周波数領域においてデータ領域の両側部分がPUCCHに割り当てられる。PUCCH上で送信される制御情報としては、HARQに用いられるACK/NACK、下りリンクチャネル状態を示すCQI(Channel Quality Indicator)、MIMOのためのRI(Rank Indicator)、上りリンクリソース割り当て要請であるSR(Scheduling Request)などがある。1つの端末に対するPUCCHは、サブフレーム内の各スロットで互いに異なる周波数を占める1つのリソースブロックを使用する。すなわち、PUCCHに割り当てられる2個のリソースブロックは、スロット境界で周波数ホップ(frequency hopping)する。特に、図5は、m=0のPUCCH、m=1のPUCCH、m=2のPUCCH、m=3のPUCCHがサブフレームに割り当てられる例を示している。
図6は、LTE TDDシステムにおける無線フレームの構造を例示する。LTE TDDシステムにおいて無線フレームは2個のハーフフレーム(half frame)で構成され、各ハーフフレームは、2個のスロットを含む4個の一般サブフレームと、DwPTS(Downlink Pilot Time Slot)、保護区間(Guard Period、GP)及びUpPTS(Uplink Pilot Time Slot)を含む特別サブフレーム(special subframe)とで構成される。
特別サブフレームにおいて、DwPTSは、端末における初期セル探索、同期化又はチャネル推定に用いられる。UpPTSは、基地局におけるチャネル推定及び端末との上りリンク送信同期化に用いられる。すなわち、DwPTSは、下りリンク送信に、UpPTSは上りリンク送信に用いられ、特に、UpPTSは、PRACHプリアンブルやSRS送信の用途に用いられる。また、保護区間は、上りリンクと下りリンク間に下りリンク信号の多重経路遅延によって上りリンクで生じる干渉を除去するための区間である。
一方、LTE TDDシステムにおいて上りリンク/下りリンクサブフレーム設定(UL/DL configuration)は、下記の表1のとおりである。
上記の表1で、Dは下りリンクサブフレーム、Uは上りリンクサブフレームを表し、Sは特別サブフレームを意味する。また、上記の表1では、各上りリンク/下りリンクサブフレーム設定において下りリンク−上りリンクスイッチング周期(Downlink−to−Uplink Switch−point periodicity)も示している。
図7は、LTEシステムにおける上りリンク無線フレームと下りリンク無線フレームとの送受信タイミングを示す図である。
図8は、端末間直接通信の概念図である。
図8を参照すると、UE1とUE2が相互間の端末間直接通信を行っており、UE3とUE4も相互間の端末間直接通信を行っている。eNBは、適切な制御信号を用いてUE間の直接通信のための時間/周波数リソースの位置、送信電力などを制御することができる。しかし、eNBのカバレッジの外部にUEが存在する場合、UE間の直接通信はeNBの制御信号無しにも行われるように設定されてもよい。以下では、端末間直接通信をD2D(device−to−device)通信と呼ぶ。
本発明では、図8のようにUEが他のUEとの端末間直接通信信号を用いて相手UEの位置或いは相手UEとの距離を測定する方法を提案する。
UEが他のUEの位置や他のUEとの距離を把握できる場合には、様々な有用なサービスを提供することができる。例えば、他のユーザのUEとの距離が把握でき、当該他のユーザが一定の距離以内に位置する場合に、ユーザにその旨を知らせて、近くに位置している他のユーザが誰であるかを把握可能にするサービスを提供することができる。他の例として、複数のUEが広告のようなメッセージを送信する際、ユーザは自身のUEと一定の距離以内に存在する広告メッセージのみを受信するように設定する動作を可能にすることもできる。更に他の例として、自身に関心対象として登録されたUEが自身から一定の領域以内に存在するか或いはどれくらい離れているかなどを観察してユーザに知らせるサービスを提供することもできる。
無線通信システムにおいてUEの位置情報を把握する技術として、eNBの送信する信号をUEが受信してそれに基づいて自身の位置を把握する方案が提案されている。この技術では、UEは、eNBが送信する信号、例えば、3GPP LTEシステムのPRS(positioning reference signal)を測定し、各eNB送信信号の到着時間、又は2つのeNBからの送信信号の到着時間の差を測定することによって、UEの位置を把握する。より具体的に、UEが2つのeNBからの送信信号の到着時間の差を測定すると、これら両eNBからの距離の差を把握することができ、両eNBからの距離の差が一定である曲線上の一点にUEが位置するようになるという事実がわかる。この過程を他の2つのeNBに対しても反復すると、UEが位置できる曲線を複数個得るようになり、これらの曲線が出合う地点にUEが位置していると把握できる。実際に、この動作のためには、UEが測定するeNBの位置情報が必要である。しかし、ネットワークは、どのeNBがどこに位置するかを既に知っているので、UEが上述のeNB送信信号の到着時間又は2つのeNBからの送信信号の到着時間の差をネットワークに報告すると、ネットワークは当該UEの位置を把握することができる。
無線通信システムにおいてUEの位置情報を把握する他の技術として、UEの送信する信号をeNBが受信し、それに基づいてネットワークが当該UEの位置を把握する方案も提案されている。この技術において、UEは特定の信号、例えば、3GPP LTEのSRS(sounding reference signal)を送信し、これを複数のeNBが受信し、各eNBで信号の到着時間或いは2つのeNBでの到着時間の差を測定する。その後、ネットワークは、事前に保有している各eNBの位置情報に基づいて、各eNBにおけるUEとの距離、又は2つのeNBにおける当該UEとの距離の差を計算することができ、この動作を複数のeNBに反復して共通に現れる地点を当該UEの位置する地点と把握することができる。
上述した既存の動作は、あるUEが特定の他のUEの位置を把握するために広く活用するには不具合がある。
まず、2つの方式とも最終的にはネットワークがUEの位置を把握することから、特定UEが他のUEの位置情報を活用するには、ネットワークが位置測定の対象となるUEとの一連の動作を通じて位置を測定した後、これを所望するUEに該当の情報を伝達しなければならない。この過程でネットワークとUEとの間にシグナリングオーバーヘッドが発生する他、UEの個数が非常に増加する場合には、各UEの位置をネットワークが計算するにかかる計算複雑度も大きく増加してしまう。特に、UEの所望する情報がターゲットUEの正確な位置ではなく、自身との距離のように部分的な情報に該当する場合には、このようなシグナリングオーバーヘッドや計算複雑度は不要な費用として作用する可能性が高い。
この問題を解決するために、本発明では、UEとUEとの間に直接信号、すなわち、端末間直接通信を用いた信号を送受信することによってシグナリングオーバーヘッド及びネットワークにとっての計算複雑度を最小化する、UE間の位置及び距離測定方式を提案する。
まず、本発明において、各UEは、一定の規則にしたがって、自身の存在を知らせる信号を送信すると仮定する。この信号をDS(discovery signal)と呼ぶ。DS送信の規則にしたがって特定のDSを受信したUEは、このDSを送信したUEを把握できるように設計される。例えば、DSは、送信UEの識別(identity)情報を含むことができる。ここで、DS送信規則は、各UEがDSを生成する方法及びDSを送信する時間/周波数リソースを生成する方法を含む。また、ネットワークはDS送信規則を放送(broadcast)し、DS送受信に参加するUEにとってその規則を把握できるようにすることができる。
本発明において、UEはDSを送信する際に、送信時点決定の基準となるeNBが存在すると仮定する。これをDS基準eNBと呼ぶ。UEは複数のDS基準eNBを有することができる。例えば、UEは、時点1ではeNB1をDS基準eNBとしてDSを送信し、時点2ではeNB2をDS基準eNBとしてDSを送信することができる。以下では、DSを受信して他のUEの位置を測定しようとするUEをオペレーションUEと呼び、オペレーションUEが位置を測定しようとするUEをターゲットUEと呼ぶ。すなわち、オペレーションUEは、ターゲットUEの送信したDSを測定することによって、ターゲットUEの位置或いは自身とターゲットUEとの距離を測定する。ただし、本発明で説明する動作は、DSを用いる場合に制限されるものではなく、UEとUE間に直接送受信される任意の信号を用いる場合にも適用可能であるということは明らかである。
図9は、本発明の実施例によって、ターゲットUEがDSを送信する時点及びオペレーションUEがDSを受信する時点を説明する図である。
図9を参照すると、eNBnがDS基準eNBとして与えられる場合、ターゲットUEは、eNBnの下りリンクサブフレーム境界を受信した時点に基づいてDSの送信時点を決定する。eNBnが時点tnで下りリンクサブフレーム境界を送信し、eNBnとターゲットUEとの伝搬遅延(propagation delay)がknであれば、ターゲットUEがeNBnの下りリンクサブフレーム境界を受信する時点は、tn+knになる。ターゲットUEは上記tn+knの時点からFnだけの前の時点で自身のDSを送信する。このFn値は、事前に固定された値であってもよく、或いは、eNBの指示によって与えられてもよい。Fn値がeNBの指示によって与えられる場合、Fn値は、当該UEがeNBにUL信号を送信する時に適用するTA(timing advance)値と同じ値と決定されてもよい。万一Fn値が事前に固定されている場合には、全てのDS基準eNBに対して同一の値として固定されてもよい。
このように、ターゲットUEがtn+kn−Fnで送信した信号は、ターゲットUEとオペレーションUE間の伝搬遅延xを経てオペレーションUEに時点un=tn+kn−Fn+xに到達するようになる。DS基準eNBnとオペレーションUE間の伝搬遅延はdnと仮定する。
以下、上述した過程でDSが送信されるとき、オペレーションUEとターゲットUE間の距離の上限及び下限を求める方法を説明する。
図10は、本発明の実施例によって算出された、ターゲットUEが位置可能な領域を示す図である。特に、図10は、
である場合を仮定する。図10を参照すると、オペレーションUEがターゲットUEのDSを受信する時点の最大値と最小値はそれぞれ、ターゲットUE位置1及びターゲットUE位置2で現れる。
ターゲットUEが位置1にいる場合、下記の式1のような条件が成立可能である。
式1を整理すると、下記の式2のようにxに関する条件を導出することができる。
ターゲットUEが位置2にいる場合には、下記の式3のような条件が成立可能であり、特に、xとは関係のない条件であることが分かる。
図11は、本発明の実施例によって算出された、ターゲットUEが位置可能な領域の他の例を示す図である。特に、図11は、
である場合を仮定する。図11を参照すると、オペレーションUEがターゲットUEのDSを受信する時点の最大値と最小値はそれぞれ、ターゲットUE位置1とターゲットUE位置2で現れる。
ターゲットUEが位置1にいる場合、下記の式4のような条件が成立可能である。
また、ターゲットUEが位置2にいる場合、下記の式5のような条件が成立可能である。
式5を整理すると、下記の式6のようにxに関する条件を導出することができる。
上述した式2及び式6をまとめると、オペレーションUEとターゲットUE間の伝搬遅延xは下記の式7の条件を満たすようになる。
式7で、unは、ターゲットUEの送信したDSをオペレーションUEが受信した時点であるから、オペレーションUEによる測定が可能であり、(tn+dn)も同様、オペレーションUEがeNBnの下りリンクサブフレーム境界を受信した時点であるから、測定可能である。Fnは、あらかじめ定められた値であれば、オペレーションUEが既に知っている値であり、eNBがターゲットUEに指示した値であれば、eNBがその値を伝達したりターゲットUEが直接オペレーションUEに知らせたりすることができる。例えば、DSの一部のフィールドを用いてFnを伝達することができる。
(tn−dn)は、(tn+dn)の測定値に基づくものであり、オペレーションUEがdnを把握することによって計算することができる。例えば、オペレーションUEはDS基準eNBnにランダムアクセス(random access)を試み、この時にeNBnが知らせるTA値を、オペレーションUEとeNBnとのRTD(round trip delay)、すなわち、2*dnと見なすことができる。
ターゲットUEがオペレーションUEに直接Fn値を知らせる方法をより具体的に説明する。上述したように、ターゲットUEは、自身が送信するDS或いはその他の端末間直接通信信号における一部のフィールドを用いて、自身が使用しているFn値を送信することができる。Fn値は、図9で説明したように、信号を送信するターゲットUEが基準eNBから受信した下りリンクサブフレーム境界とD2D信号を送信する時点との間隔を表す。
このとき、Fn値を含んでいる端末間信号そのものは、Fn値を適用しないで送信することが好ましい。これは、D2D信号を受信するオペレーションUEにとって、Fn値を知っていない状況でFn値の適用された端末間信号を受信するためには非常に広い時間領域で端末間信号の検出を試みなければならないからである。例えば、ターゲットUEは、Fnを適用していない(すなわち、Fnを0とする。)状態又はオペレーションUEが事前に把握している固定された他の値を適用した状態で端末間信号を送信し、その端末間信号における一部のフィールドを用いて、後にオペレーションUEが端末間信号送信に適用するFn値を知らせることができる。オペレーションUEは、まず、基準eNBから受信した下りリンクサブフレーム境界時点(図9でun)を中心に、Fnが適用されていない端末間信号の受信を試み、検出された信号からFn値を読み取った後、端末間信号の受信にはFn値が適用されたと見なすことができる。
図12は、本発明の実施例によって、端末間直接通信を用いた信号、すなわち、D2D信号を送受信する例を示す図である。図12を参照すると、ターゲットUEは、Fn値が含まれたD2D信号#1をFnを適用しないで送信し、その次には、Fnを適用してD2D信号#2を送信している。
一方、オペレーションUEは、上述したとおり、ターゲットUEとの伝搬遅延xの上限及び下限を把握することができる。このように把握した上限及び下限は、DS基準eNB別に異なる値を有することができる。このため、オペレーションUEは、まず、各DS基準eNBに対してxの上限と下限を計算した後、計算されたxの領域に対する積集合を取ることによって、xの存在する領域の範囲をより一層縮めることができる。オペレーションUEとターゲットUEとの伝搬遅延xに関する情報が得られると、ここに電磁気波の進行速度をかけることによって、オペレーションUEとターゲットUEとの距離として換算することができる。
次に、DS基準eNBの位置情報及びDS受信時点を用いてターゲットUEの位置を測定する方法を説明する。
図9で説明したように、un=tn+kn−Fn+xと与えられるので、オペレーションUEの観点からは、2つの地点で送信したDSが同一時点に受信されるということは、両地点から計算されるkn+xが同一値を有するということを意味する。図面を参照して説明する。
図13は、本発明の実施例によってターゲットUEの位置を把握する一方法を示す図である。
図13を参照すると、kn+xは、DS基準eNBnからターゲットUEを経てオペレーションUEに到達する信号の伝搬遅延を意味するので、同一のunを生成するターゲットUEの位置は、DS基準eNBnとオペレーションUEの位置を焦点とする楕円の形態で表される。すなわち、オペレーションUEがunを測定し、それに基づいてkn+xを計算する場合には、オペレーションUEは一つの楕円を形成し、当該楕円上のある地点にターゲットUEが位置するということがわかる。
図14は、本発明の実施例によってターゲットUEの位置を把握する他の方法を示す図である。特に、図14では、図13で説明した原理に基づいて2つのDS基準eNBに対して楕円を形成し、両楕円の交点に該当する位置にターゲットUEが存在可能であるという事実を把握する。
図15は、本発明の実施例によって、ターゲットUEの位置を把握する更に他の方法を示す図である。特に、図15では、3つのDS基準eNBに対して上記の動作を反復する。3つの楕円の交点は単一点として現れるので、ターゲットUEの位置を1つに固定することができる。
上述したように、ターゲットUEが位置可能な楕円を2つ以上のDS基準eNBに対して形成することによってターゲットUEの位置を把握することができる。そのために、オペレーションUEにとっては各DS基準eNBの位置に関する情報が必要となり、この情報は、ネットワークが事前にUEに放送(broadcast)などの方法で知らせることができる。
このようなDS基準eNBの位置情報は、各eNBの経度及び緯度のような絶対的な座標の形態で表現することができ、この場合、オペレーションUEはターゲットUEの絶対的な座標が把握できる。一方、ターゲットUEとオペレーションUEとの距離を測定する場合のように絶対的な座標を必要としない場合には、相対的な位置だけを必要とする。一例として、DS基準eNB間の距離情報のみがオペレーションUEに提供されてもよい。
図15を参照すると、anmは、DS基準eNBnとeNBm間の距離を表すので、ターゲットUEがこの情報を取得すると、各eNBの相対的な位置が把握できる。この方式においてもオペレーションUEは各DS基準eNBとの距離を把握しなければならないが、これは、上述したように、ランダムアクセス過程で取得したTAから把握してもよく、或いは、各DS基準eNBの送信した信号(例えば、PRS)から取得してもよい。
一方、オペレーションUEがターゲットUEとDS基準eNBとの距離を把握できる場合も、ターゲットUEとの距離を測定したりターゲットUEの位置を把握するのに役立つ。一例として、ネットワークがターゲットUEと特定DS基準eNB間の距離をオペレーションUEに知らせたり、又はターゲットUEがD2D通信を用いて、例えば、DSの一部のビットを用いてオペレーションUEに自身と特定DS基準eNB間の距離を知らせたと仮定する。
上述したように、ターゲットUEがD2D信号の送信に使用するFn値が、上りリンク信号送信に使用するTA値と同じ値に設定され、このFn値が端末間直接送受信信号でオペレーションUEに伝達されると、このFn値から、オペレーションUEはターゲットUEと基準eNB間の距離が把握できる。これは、一般に特定UEのTA値がUEと基準eNB間の伝搬遅延の2倍に該当する値に設定されるからである。すなわち、オペレーションUEは、ターゲットUEから伝達されたFn値を半分にした値がターゲットUEと基準eNB間の伝搬遅延に該当すると見なすことができる。
その後、オペレーションUEは、当該DS基準eNBを基準にターゲットUEが送信したDSからターゲットUEの候補位置が把握でき、ここに当該DS基準eNBとターゲットUE間の距離に該当する円を追加することによってターゲットUEの候補位置を減らす。図16に、本発明の実施例によって、DS基準eNBとターゲットUE間の距離に該当する円を追加することによってターゲットUEの候補位置を減らす例を示す。
次に、DS信号の受信時間の差を用いて、ターゲットUEの位置又はターゲットUEとの距離を測定する方法を説明する。
図9で説明したように、un=tn+kn−Fn+xと与えられるので、ターゲットUEが2つのDS基準eNBであるeNBnとeNBmを基準に送信したDSに対してオペレーションUEがそれぞれunとumを測定した場合、これら2つの値の差から、ターゲットUEと2つのDS基準eNBとの距離が把握できる。具体的に、un−um=tn−tm+kn−km−Fn+Fmになるが、ここで、共通要素であるターゲットUEとオペレーションUE間の距離xが消える。上述したように、オペレーションUEはFnとFmを事前に把握しており、或いは動作の便宜のために2つの値は同一に説明されてもよく、この場合、2つの成分はなくなる。
tn及びtmの情報は、ターゲットUEが各DS基準eNBを基準にDSを送信する時点情報(例えば、無線フレームとサブフレームインデックス)から誘導することができ、一定レベル以下の時間単位(例えば、サブフレームを構成する1ms単位)ではDS基準eNBが同期化されていると仮定してもよい。すなわち、1ms単位で2つのDS基準eNBが同期化されていると仮定すれば、オペレーションUEは、2つのDS基準eNBが送信する下りリンクサブフレーム境界は同一時点に該当すると仮定することができる。
このような動作によって、オペレーションUEはun−umから、ターゲットUEとDS基準eNB間の距離の差に該当するkn−kmが計算できる。
図17は、本発明の実施例によって、DS信号の受信時間の差を用いてターゲットUEの位置又はターゲットUEとの距離を測定する一例を示す図である。
図17を参照すると、2つのDS基準eNBの位置情報に基づいて、ターゲットUEが位置できる候補地域を表す曲線を形成している。ここで、曲線は、2つのDS基準eNBからの距離の差が一定に与えられる点の集合として表される。この動作を別の2つのeNB組合せに対して行うと別の曲線を形成することができ、2つの曲線の交点がターゲットUEの位置となる。
図18は、本発明の実施例によって、DS信号の受信時間の差を用いてターゲットUEの位置又はターゲットUEとの距離を測定する他の例を示す図である。特に、図18では、eNB2とeNB3に対してさらに図17の距離測定を行っている。
図17及び図18で、オペレーションUEは各DS基準eNBとの距離を把握しなければならないが、これは、上述したように、ランダムアクセス過程で取得したTAから把握することもでき、各DS基準eNBが送信した信号(例えば、PRS)から取得することもできる。
一方、オペレーションUEがターゲットUEからFn、Fm値を直接受け取り、これに基づいて各基準eNBとターゲットUEとの距離を把握したとすれば、これを活用してターゲットUEとの距離を測定することも可能である。例えば、図17で取得したターゲットUEの候補位置は、各基準eNBとターゲットUEとの距離情報を用いてさらに減らすことができる。図19に、本発明の実施例によって、各基準eNBとターゲットUEとの距離を把握してターゲットUEとの距離を測定する例を示す。
一方、ターゲットUEが各基準eNBとのTA値を取得してこれらをそれぞれ端末間信号として送信する場合には、ターゲットUEにとって多数のeNBへの接続を試みることが要求されるため、過度な複雑性及びオーバーヘッドを招きうる。この場合には、少数の基準eNBに基準を合わせて端末間信号を送信する時には、上りリンク送信に適用するTA値と同じFn値を用いるが、その他の基準eNBに基準を合わせる時には、あらかじめ定められた値、すなわち、0、又はオペレーションUEが事前に把握している固定された別の値をFn値として設定することができる。例えば、ターゲットUEのサービングセル(serving cell)に同期を合わせるときには、Fnを、上りリンク送信に適用するTA値にするが、残りのeNBに同期を合わせるときには、Fnを0に設定することができる。この場合には、Fnを送信する際、このFn値が、ターゲットUEが上りリンク送信に適用するTA値と同一であるか否かを知らせることができる。
上述した一連の動作が可能となるには、ターゲットUEがいつどのeNBをDS基準eNBとして想定してDSを送信するかを、オペレーションUEが把握可能でなければならない。このような情報をネットワークがオペレーションUEに伝達することができる。
上述した方式によって、オペレーションUEはターゲットUEの位置を計算することができる。この計算する動作は、ネットワークがDS基準eNBの位置情報をオペレーションUEに提供し、これに基づいてオペレーションUEが直接計算してもよい。或いは、オペレーションUEの単純化のために、オペレーションUEは、各DS基準eNBに対応するターゲットUE DSの受信時間又は特定DS基準eNB組合せに対するターゲットUE DSの受信時間の差を測定してネットワークに報告し、これに基づいてネットワークがターゲットUEの位置を把握できるようにしてもよい。特に、後者の場合は、ターゲットUEに別途の位置把握能力がなく、ネットワークがオペレーションUEを介してターゲットUEの位置を把握しようとする場合に用いることができる。
図20は、本発明の一実施例に係る通信装置のブロック構成図である。
図20を参照すると、通信装置2000は、プロセッサ2010、メモリ2020、RFモジュール2030、ディスプレイモジュール2040、及びユーザインターフェースモジュール2050を備えている。
通信装置2000は説明の便宜のために示されたもので、一部のモジュールは省略されてもよい。また、通信装置2000は必要なモジュールをさらに備えることができる。また、通信装置2000において、一部のモジュールは、より細分化したモジュールに区分することができる。プロセッサ2010は、図面を参照して例示した本発明の実施例に係る動作を実行するように構成される。具体的に、プロセッサ2010の詳細な動作は、図1乃至図19に記載された内容を参照することができる。
メモリ2020は、プロセッサ2010に接続し、オペレーティングシステム、アプリケーション、プログラムコード、データなどを格納する。RFモジュール2030は、プロセッサ2010に接続し、基底帯域信号を無線信号に変換したり、無線信号を基底帯域信号に変換する機能を果たす。そのために、RFモジュール2030は、アナログ変換、増幅、フィルタリング及び周波数アップコンバート又はこれらの逆過程を行う。ディスプレイモジュール2040は、プロセッサ2010に接続し、様々な情報をディスプレイする。ディスプレイモジュール2040は、これに制限されるものではないが、LCD(Liquid Crystal Display)、LED(Light Emitting Diode)、OLED(Organic Light Emitting Diode)のような周知の要素を用いることができる。ユーザインターフェースモジュール2050は、プロセッサ2010に接続し、キーパッド、タッチスクリーンなどのような周知のユーザインターフェースの組合せで構成可能である。
以上説明してきた実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定形態に結合したものである。各構成要素又は特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮しなければならない。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施することもでき、一部の構成要素及び/又は特徴を結合して本発明の実施例を構成することもできる。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更されてもよい。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、他の実施例の対応する構成又は特徴に取り替わってもよい。特許請求の範囲において明示的な引用関係にない請求項を結合して実施例を構成したり、出願後の補正により新しい請求項として含めたりできるということは明らかである。
本発明に係る実施例は、様々な手段、例えば、ハードウェア、ファームウェア(firmware)、ソフトウェア又はそれらの結合などによって具現することができる。ハードウェアによる具現では、本発明の一実施例は、一つ又はそれ以上のASICs(application specific integrated circuits)、DSPs(digital signal processors)、DSPDs(digital signal processing devices)、PLDs(programmable logic devices)、FPGAs(field programmable gate arrays)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどによって具現することができる。
ファームウェアやソフトウェアによる具現では、本発明の一実施例は、以上で説明された機能又は動作を実行するモジュール、手順、関数などの形態として具現することができる。ソフトウェアコードは、メモリユニットに記憶され、プロセッサによって駆動可能である。メモリユニットは、プロセッサの内部又は外部に設けられ、公知の様々な手段によってプロセッサとデータを交換することができる。
本発明は、本発明の特徴から逸脱しない範囲で別の特定の形態に具体化できるということが当業者にとっては自明である。したがって、上記の詳細な説明は、いずれの面においても制限的に解釈してはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的な解釈によって決定すべきであり、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。