JP6140270B2 - 移動通信システム、基地局、及びユーザ端末 - Google Patents

Description

本発明は、Ｄ２Ｄ通信をサポートする移動通信システムに関する。

移動通信システムの標準化プロジェクトである３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）では、リリース１２以降の新機能として、端末間（Ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ Ｄｅｖｉｃｅ：Ｄ２Ｄ）通信の導入が検討されている（非特許文献１参照）。

Ｄ２Ｄ通信では、近接する複数のユーザ端末が、コアネットワークを介さずに直接的な通信を行う。すなわち、Ｄ２Ｄ通信のデータパスはコアネットワークを経由しない。一方、移動通信システムの通常の通信（セルラ通信）のデータパスはコアネットワークを経由する。

３ＧＰＰ技術報告 「ＴＲ ２２．８０３ Ｖ１．１．０」 ２０１２年１１月

ところで、Ｄ２Ｄ通信とセルラ通信との間の干渉を防止するためには、Ｄ２Ｄ通信のために専用の周波数帯を確保することが考えられる。

しかしながら、Ｄ２Ｄ通信のために専用の周波数帯を確保する場合には、セルラ通信に利用可能な周波数帯が相対的に少なくなるなど、移動通信システム移動通信システムにおける周波数利用効率が低下する虞がある。

そこで、本発明は、Ｄ２Ｄ通信を導入しても周波数利用効率の低下を抑制できる移動通信システム、基地局、及びユーザ端末を提供する。

第１の特徴に係る移動通信システムは、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信をサポートする。前記移動通信システムは、特定周波数帯を使用して所定の無線通信を行う基地局と、前記基地局のセルに在圏するユーザ端末と、を備える。前記基地局は、前記所定の無線通信を停止する期間において、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を前記ユーザ端末に許可する。

第２の特徴に係る基地局は、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信をサポートする移動通信システムにおいて、セルを管理する。前記基地局は、特定周波数帯を使用して所定の無線通信を行う通信部と、前記所定の無線通信を停止する期間において、前記セルに在圏するユーザ端末に対して、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を許可する制御部と、を備える。

第３の特徴に係るユーザ端末は、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信をサポートする移動通信システムにおいて用いられる。前記ユーザ端末は、特定周波数帯を使用して所定の無線通信を行う基地局から、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を許可するための制御情報を受信する受信部と、前記制御情報に基づいて、前記基地局が前記所定の無線通信を停止する期間において、前記特定周波数帯を使用して前記Ｄ２Ｄ通信を行う制御部と、を備える。

実施形態に係るＬＴＥシステムの構成図である。 実施形態に係るＵＥのブロック図である。 実施形態に係るｅＮＢのブロック図である。 ＬＴＥシステムにおける無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。 ＬＴＥシステムで使用される無線フレームの構成図である。 直接通信モードのＤ２Ｄ通信を説明するための図である。 実施形態に係る動作環境を示す図である。 実施形態に係る動作を説明するための図である（その１）。 実施形態に係る動作を説明するための図である（その２）。 実施形態に係る動作を説明するための図である（その３）。 実施形態に係る動作を示すシーケンス図である。 実施形態に係る動作を示すタイミング図である。

［実施形態の概要］
実施形態に係る移動通信システムは、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信をサポートする。前記移動通信システムは、特定周波数帯を使用して所定の無線通信を行う基地局と、前記基地局のセルに在圏するユーザ端末と、を備える。前記基地局は、前記所定の無線通信を停止する期間において、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を前記ユーザ端末に許可する。

実施形態では、前記特定周波数帯は、バックホール通信用の周波数帯である。前記所定の無線通信は、隣接基地局又は上位装置との前記バックホール通信である。前記基地局は、前記隣接基地局又は前記上位装置との前記バックホール通信を停止する期間において、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を前記ユーザ端末に許可する。

実施形態では、前記基地局は、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を許可するための制御情報を前記ユーザ端末に送信する。前記制御情報は、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を許可する期間に関する時間情報、前記特定周波数帯を示す周波数情報、及び前記Ｄ２Ｄ通信を許可することを示す許可情報のうち、少なくとも１つを含む。

実施形態では、前記基地局は、前記制御情報をブロードキャストで前記ユーザ端末に送信する。

実施形態では、前記ユーザ端末は、自端末が前記Ｄ２Ｄ通信をサポートするか否かを示す情報を前記基地局に送信する。前記基地局は、前記Ｄ２Ｄ通信をサポートする前記ユーザ端末に対して、前記制御情報をユニキャストで送信する。

その他の実施形態では、前記特定周波数帯は、ＭＢＭＳ配信用の周波数帯である。前記所定の無線通信は、前記ＭＢＭＳ配信である。前記基地局は、前記ＭＢＭＳ配信を停止する期間において、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を前記ユーザ端末に許可する。

実施形態に係る基地局は、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信をサポートする移動通信システムにおいて用いられる。前記基地局は、特定周波数帯を使用して所定の無線通信を行う通信部と、前記所定の無線通信を停止する期間において、自セルに在圏するユーザ端末に対して、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を許可する制御部と、を備える。

実施形態に係るユーザ端末は、直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信をサポートする移動通信システムにおいて用いられる。前記ユーザ端末は、特定周波数帯を使用して所定の無線通信を行う基地局から、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を許可するための制御情報を受信する受信部と、前記制御情報に基づいて、前記基地局が前記所定の無線通信を停止する期間において、前記特定周波数帯を使用して前記Ｄ２Ｄ通信を行う制御部と、を備える。

［実施形態］
以下、図面を参照して、３ＧＰＰ規格に準拠して構成される移動通信システムの一つであるＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）システムにＤ２Ｄ通信を導入する場合の実施形態を説明する。

（ＬＴＥシステム）
図１は、本実施形態に係るＬＴＥシステムの構成図である。図１に示すように、ＬＴＥシステムは、複数のＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１００と、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ−ＵＭＴＳ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１０と、ＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）２０と、を含む。Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０は無線アクセスネットワークに相当し、ＥＰＣ２０はコアネットワークに相当する。Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０及びＥＰＣ２０は、ＬＴＥシステムのネットワークを構成する。

ＵＥ１００は、移動型の通信装置であり、接続先のセル（サービングセル）との無線通信を行う。ＵＥ１００はユーザ端末に相当する。

Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０は、複数のｅＮＢ２００（ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ−Ｂ）を含む。ｅＮＢ２００は基地局に相当する。ｅＮＢ２００は、１又は複数のセルを管理しており、自セルとの接続を確立したＵＥ１００との無線通信を行う。なお、「セル」は、無線通信エリアの最小単位を示す用語として使用される他に、ＵＥ１００との無線通信を行う機能を示す用語としても使用される。

ｅＮＢ２００は、例えば、無線リソース管理（ＲＲＭ）機能と、ユーザデータのルーティング機能と、モビリティ制御及びスケジューリングのための測定制御機能と、を有する。

ＥＰＣ２０は、複数のＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）／Ｓ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ−Ｇａｔｅｗａｙ）３００を含む。ＭＭＥは、ＵＥ１００に対する各種モビリティ制御等を行うネットワークノードであり、制御局に相当する。Ｓ−ＧＷは、ユーザデータの転送制御を行うネットワークノードであり、交換局に相当する。ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ３００により構成されるＥＰＣ２０は、ｅＮＢ２００を収容する。

ｅＮＢ２００は、Ｘ２インターフェイスを介して相互に接続される。また、ｅＮＢ２００は、Ｓ１インターフェイスを介してＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ３００と接続される。

次に、ＵＥ１００及びｅＮＢ２００の構成を説明する。

図２は、ＵＥ１００のブロック図である。図２に示すように、ＵＥ１００は、アンテナ１０１と、無線送受信機１１０と、ユーザインターフェイス１２０と、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機１３０と、バッテリ１４０と、メモリ１５０と、プロセッサ１６０と、を有する。メモリ１５０及びプロセッサ１６０は、制御部を構成する。ＵＥ１００は、ＧＮＳＳ受信機１３０を有していなくてもよい。また、メモリ１５０をプロセッサ１６０と一体化し、このセット（すなわち、チップセット）をプロセッサ１６０’としてもよい。

アンテナ１０１及び無線送受信機１１０は、無線信号の送受信に用いられる。無線送受信機１１０は、プロセッサ１６０が出力するベースバンド信号を無線信号に変換してアンテナ１０１から送信する。また、無線送受信機１１０は、アンテナ１０１が受信する無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ１６０に出力する。

ユーザインターフェイス１２０は、ＵＥ１００を所持するユーザとのインターフェイスであり、例えば、ディスプレイ、マイク、スピーカ、及び各種ボタンなどを含む。ユーザインターフェイス１２０は、ユーザからの操作を受け付けて、該操作の内容を示す信号をプロセッサ１６０に出力する。ＧＮＳＳ受信機１３０は、ＵＥ１００の地理的な位置を示す位置情報を得るために、ＧＮＳＳ信号を受信して、受信した信号をプロセッサ１６０に出力する。バッテリ１４０は、ＵＥ１００の各ブロックに供給すべき電力を蓄える。

メモリ１５０は、プロセッサ１６０によって実行されるプログラムと、プロセッサ１６０による処理に使用される情報と、を記憶する。プロセッサ１６０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号などを行うベースバンドプロセッサと、メモリ１５０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、を含む。プロセッサ１６０は、さらに、音声・映像信号の符号化・復号を行うコーデックを含んでもよい。プロセッサ１６０は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。

図３は、ｅＮＢ２００のブロック図である。図３に示すように、ｅＮＢ２００は、アンテナ２０１と、無線送受信機２１０と、ネットワークインターフェイス２２０と、メモリ２３０と、プロセッサ２４０と、を有する。メモリ２３０及びプロセッサ２４０は、制御部を構成する。また、メモリ２３０をプロセッサ２４０と一体化してもよい。

アンテナ２０１及び無線送受信機２１０は、ＵＥ１００との無線信号の送受信に用いられる。無線送受信機２１０は、プロセッサ２４０が出力するベースバンド信号を無線信号に変換してアンテナ２０１から送信する。また、無線送受信機２１０は、アンテナ２０１が受信する無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ２４０に出力する。

ネットワークインターフェイス２２０は、Ｘ２インターフェイスを介して隣接ｅＮＢ２００と接続され、Ｓ１インターフェイスを介してＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ３００と接続される。ネットワークインターフェイス２２０は、Ｘ２インターフェイス上で行う通信及びＳ１インターフェイス上で行う通信に用いられる。

本実施形態では、Ｘ２インターフェイスは、無線バックホール回線として構成される。すなわち、ネットワークインターフェイス２２０は、隣接ｅＮＢ２００との無線通信（すなわち、バックホール通信）を行う通信部に相当する。なお、ネットワークインターフェイス２２０は、無線送受信機２１０と一体化されてもよい。

メモリ２３０は、プロセッサ２４０によって実行されるプログラムと、プロセッサ２４０による処理に使用される情報と、を記憶する。プロセッサ２４０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号などを行うベースバンドプロセッサと、メモリ２３０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵと、を含む。プロセッサ２４０は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。

図４は、ＬＴＥシステムにおける無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。図４に示すように、無線インターフェイスプロトコルは、ＯＳＩ参照モデルのレイヤ１乃至レイヤ３に区分されており、レイヤ１は物理（ＰＨＹ）レイヤである。レイヤ２は、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤと、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤと、ＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）レイヤと、を含む。レイヤ３は、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤを含む。

物理レイヤは、符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行う。ＵＥ１００の物理レイヤとｅＮＢ２００の物理レイヤとの間では、物理チャネルを介してデータが伝送される。

ＭＡＣレイヤは、データの優先制御、及びハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）による再送処理などを行う。ＵＥ１００のＭＡＣレイヤとｅＮＢ２００のＭＡＣレイヤとの間では、トランスポートチャネルを介してデータが伝送される。ｅＮＢ２００のＭＡＣレイヤは、上下リンクのトランスポートフォーマット（トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式（ＭＣＳ））、及び割当リソースブロックを決定するスケジューラを含む。

ＲＬＣレイヤは、ＭＡＣレイヤ及び物理レイヤの機能を利用してデータを受信側のＲＬＣレイヤに伝送する。ＵＥ１００のＲＬＣレイヤとｅＮＢ２００のＲＬＣレイヤとの間では、論理チャネルを介してデータが伝送される。

ＰＤＣＰレイヤは、ヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行う。

ＲＲＣレイヤは、制御プレーンでのみ定義される。ＵＥ１００のＲＲＣレイヤとｅＮＢ２００のＲＲＣレイヤとの間では、各種設定のための制御メッセージ（ＲＲＣメッセージ）が伝送される。ＲＲＣレイヤは、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル、及び物理チャネルを制御する。ＵＥ１００のＲＲＣとｅＮＢ２００のＲＲＣとの間にＲＲＣ接続がある場合、ＵＥ１００は接続状態（ＲＲＣ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｓｔａｔｅ）であり、そうでない場合、ＵＥ１００はアイドル状態（ＲＲＣ ｉｄｌｅ ｓｔａｔｅ）である。

ＲＲＣレイヤの上位に位置するＮＡＳ(Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ)レイヤは、セッション管理及びモビリティ管理などを行う。

図５は、ＬＴＥシステムで使用される無線フレームの構成図である。ＬＴＥシステムは、下りリンクにはＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）、上りリンクにはＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）がそれぞれ適用される。

図５に示すように、無線フレームは、時間方向に並ぶ１０個のサブフレームで構成され、各サブフレームは、時間方向に並ぶ２個のスロットで構成される。各サブフレームの長さは１ｍｓであり、各スロットの長さは０．５ｍｓである。各サブフレームは、周波数方向に複数個のリソースブロック（ＲＢ）を含み、時間方向に複数個のシンボルを含む。リソースブロックは、周波数方向に複数個のサブキャリアを含む。ＵＥ１００に割り当てられる無線リソースのうち、周波数リソースはリソースブロックにより特定でき、時間リソースはサブフレーム（又はスロット）により特定できる。

下りリンクにおいて、各サブフレームの先頭数シンボルの区間は、主に制御信号を伝送するための物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）として使用される制御領域である。また、各サブフレームの残りの区間は、主にユーザデータを伝送するための物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）として使用できる領域である。

上りリンクにおいて、各サブフレームにおける周波数方向の両端部は、主に制御信号を伝送するための物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）として使用される制御領域である。また、各サブフレームにおける周波数方向の中央部は、主にユーザデータを伝送するための物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）として使用できる領域である。

（Ｄ２Ｄ通信）
本実施形態に係るＬＴＥシステムは、直接的なＵＥ間通信であるＤ２Ｄ通信をサポートする。ここでは、Ｄ２Ｄ通信を、ＬＴＥシステムの通常の通信（セルラ通信）と比較して説明する。

セルラ通信は、コアネットワークであるＥＰＣ２０をデータパスが経由する。データパスとは、ユーザデータ（ユーザプレーン）の通信経路である。これに対し、Ｄ２Ｄ通信は、ＵＥ間に設定されるデータパスがＥＰＣ２０を経由しない。よって、ＥＰＣ２０のトラフィック負荷を削減できる。

ＵＥ１００は、近傍ＵＥ発見（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）処理により、近傍に存在する他のＵＥ１００を発見し、ｅＮＢ２００の管理下でＤ２Ｄ通信を開始する。Ｄ２Ｄ通信には、直接通信モード及び局所中継（Ｌｏｃａｌｌｙ Ｒｏｕｔｅｄ）モードが存在する。

図６は、直接通信モードを説明するための図である。図６に示すように、直接通信モードは、データパスがｅＮＢ２００を経由しない。相互に近接する複数のＵＥ１００からなるＵＥ群は、ｅＮＢ２００のセルにおいて、低送信電力で直接的に無線通信を行う。よって、ＵＥ１００の消費電力の削減、及び隣接セルへの干渉の低減といったメリットを得られる。

これに対し、局所中継モードは、データパスがｅＮＢ２００を経由するもののＥＰＣ２０を経由しない。局所中継モードは、ＥＰＣ２０のトラフィック負荷を削減できるものの、直接通信モードに比べてメリットが少ない。よって、本実施形態では、直接通信モードのＤ２Ｄ通信を主として想定するが、局所中継モードのＤ２Ｄ通信であってもよい。

（実施形態に係る動作）
次に、本実施形態に係る動作について説明する。図７は、本実施形態に係る動作環境を示す図である。

図７に示すように、本実施形態に係る動作環境では、ＭｅＮＢ２００−１と、ＰｅＮＢ２００−２乃至２００−４と、が設けられる。ＭｅＮＢ２００−１は、送信電力の高いｅＮＢであり、大型のセル（マクロセル）を構成する。これに対し、ＰｅＮＢ２００−２乃至２００−４のそれぞれは、送信電力の低いｅＮＢであり、小型のセル（ピコセル）を構成する。ＰｅＮＢ２００−２乃至２００−４のそれぞれは、ＭｅＮＢ２００−１のセル・カバレッジ内に設けられている。このようなヘテロジーニアスネットワークは、ＭｅＮＢ２００−１の負荷をＰｅＮＢ２００−２乃至２００−４に分散させることが可能である。

ＰｅＮＢ２００−２のセルには、ＵＥ１００−１及び１００−２が在圏する。すなわち、ＰｅＮＢ２００−２のセルは、ＵＥ１００−１及び１００−２のそれぞれのサービングセルである。また、ＰｅＮＢ２００−３のセルには、ＵＥ１００−３が在圏する。すなわち、ＰｅＮＢ２００−３のセルは、ＵＥ１００−３のサービングセルである。さらに、ＰｅＮＢ２００−４のセルには、ＵＥ１００−４及び１００−５が在圏する。すなわち、ＰｅＮＢ２００−４のセルは、ＵＥ１００−４及び１００−５のそれぞれのサービングセルである。なお、ＵＥ１００−１乃至１００−５のそれぞれは、アイドル状態であってもよく、接続状態であってもよい。

ＰｅＮＢ２００−２はＭｅＮＢ２００−１のセル・カバレッジ内に設けられるため、ＭｅＮＢ２００−１は、ＰｅＮＢ２００−２の隣接ｅＮＢに相当する。同様に、ＰｅＮＢ２００−３及び２００−４のそれぞれはＭｅＮＢ２００−１のセル・カバレッジ内に設けられるため、ＭｅＮＢ２００−１は、ＰｅＮＢ２００−３及び２００−４のそれぞれの隣接ｅＮＢに相当する。

ＰｅＮＢ２００−２乃至２００−４のそれぞれは、ＭｅＮＢ２００−１とのｅＮＢ間通信を無線で行う。

ＭｅＮＢ２００−１及びＰｅＮＢ２００−２は、互いに指向性を向けて無線通信を行う。以下において、ＭｅＮＢ２００−１及びＰｅＮＢ２００−２が互いに指向性を向けて無線通信を行う状態を、ＭｅＮＢ２００−１とＰｅＮＢ２００−２との間に無線バックホール回線Ｂ１が確立された状態という。

また、ＭｅＮＢ２００−１及びＰｅＮＢ２００−３は、互いに指向性を向けて無線通信を行う。以下において、ＭｅＮＢ２００−１及びＰｅＮＢ２００−３が互いに指向性を向けて無線通信を行う状態を、ＭｅＮＢ２００−１とＰｅＮＢ２００−３との間に無線バックホール回線Ｂ２が確立された状態という。

さらに、ＭｅＮＢ２００−１及びＰｅＮＢ２００−４は、互いに指向性を向けて無線通信を行う。以下において、ＭｅＮＢ２００−１及びＰｅＮＢ２００−４が互いに指向性を向けて無線通信を行う状態を、ＭｅＮＢ２００−１とＰｅＮＢ２００−４との間に無線バックホール回線Ｂ３が確立された状態という。

ｅＮＢ間通信には、ｅＮＢ間通信用の周波数帯（以下、「特定周波数帯」という）が割り当てられている。本実施形態では、バックホール回線Ｂ１乃至Ｂ３における干渉を避けるために、バックホール回線Ｂ１乃至Ｂ３は時分割で確立される。すなわち、ＰｅＮＢ２００−２乃至２００−４のうち一つのＰｅＮＢ２００がＭｅＮＢ２００−１との無線通信を行う期間では、残りのＰｅＮＢ２００はＭｅＮＢ２００−１との無線通信を停止する。ＭｅＮＢ２００−１との無線通信を行うＰｅＮＢ２００は順次切り替えられる。

ＰｅＮＢ２００−２乃至２００−４のそれぞれは、ＭｅＮＢ２００−１との無線通信を停止する期間において、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信をＵＥ１００に許可する。これにより、特定周波数帯をＤ２Ｄ通信に転用できるため、ＬＴＥシステムの周波数利用効率の低下を抑制できる。

本実施形態では、ＰｅＮＢ２００−２乃至２００−４のそれぞれは、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信を許可するためのＤ２Ｄ制御情報を配下のＵＥ１００（自セルに在圏するＵＥ１００）に送信する。Ｄ２Ｄ制御情報は、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信を許可する期間（以下、「Ｄ２Ｄ許可期間」という）に関する時間情報、特定周波数帯を示す周波数情報、及びＤ２Ｄ通信を許可することを示す許可情報のうち、少なくとも１つを含む。ＰｅＮＢ２００−２乃至２００−４のそれぞれは、Ｄ２Ｄ制御情報をブロードキャストで送信してもよく、ユニキャストで送信してもよい。

図８乃至図１０は、本実施形態に係る動作を説明するための図である。

図８に示すように、第１の期間において、ＭｅＮＢ２００−１及びＰｅＮＢ２００−２との間に無線バックホール回線Ｂ１が確立され、ＭｅＮＢ２００−１及びＰｅＮＢ２００−２は無線バックホール回線Ｂ１を介してｅＮＢ間通信を行う。

一方、第１の期間において、無線バックホール回線Ｂ２及びＢ３は確立されない。ＰｅＮＢ２００−４は、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信をＵＥ１００−４及び１００−５に許可する。ＵＥ１００−４及び１００−５は、特定周波数帯を使用して、Ｄ２Ｄ通信を行う。

図９に示すように、第２の期間において、ＭｅＮＢ２００−１及びＰｅＮＢ２００−３との間に無線バックホール回線Ｂ２が確立され、ＭｅＮＢ２００−１及びＰｅＮＢ２００−３は無線バックホール回線Ｂ２を介してｅＮＢ間通信を行う。

一方、第２の期間において、無線バックホール回線Ｂ１及びＢ３は確立されない。ＰｅＮＢ２００−２は、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信をＵＥ１００−１及び１００−２に許可する。ＵＥ１００−１及び１００−２は、特定周波数帯を使用して、Ｄ２Ｄ通信を行う。また、ＰｅＮＢ２００−４は、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信をＵＥ１００−４及び１００−５に許可する。ＵＥ１００−４及び１００−５は、特定周波数帯を使用して、Ｄ２Ｄ通信を行う。

図１０に示すように、第３の期間において、ＭｅＮＢ２００−１及びＰｅＮＢ２００−４との間に無線バックホール回線Ｂ３が確立され、ＭｅＮＢ２００−１及びＰｅＮＢ２００−４は無線バックホール回線Ｂ３を介してｅＮＢ間通信を行う。

一方、第３の期間において、無線バックホール回線Ｂ１及びＢ２は確立されない。ＰｅＮＢ２００−２は、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信をＵＥ１００−１及び１００−２に許可する。ＵＥ１００−１及び１００−２は、特定周波数帯を使用して、Ｄ２Ｄ通信を行う。

図１１は、本実施形態に係る動作を示すシーケンス図である。ここでは、ＰｅＮＢ２００−２に関連する動作シーケンスを説明する。

図１１に示すように、ステップＳ１０１において、ＵＥ１００−１は、自身の能力を示すＵＥ能力情報をＰｅＮＢ２００−２に送信する。ＵＥ能力情報は、Ｄ２Ｄ通信をサポートするか否かを示すＤ２Ｄ能力情報を含む。ここでは、ＵＥ１００−１がＤ２Ｄ通信をサポートすると仮定して説明を進める。

ステップＳ１０２において、ＰｅＮＢ２００−２は、バックホール回線Ｂ１をＭｅＮＢ２００−１との間に確立する期間（第１の期間）を把握する。バックホール回線Ｂ１をＭｅＮＢ２００−１との間に確立する期間は、予め設定されていてもよく、ＭｅＮＢ２００とのネゴシエーションにより設定されてもよい。

例えば、バックホール回線Ｂ１を確立する期間をＭｅＮＢ２００−１が指定し、指定した期間を示す通知情報をＭｅＮＢ２００−１からＰｅＮＢ２００−２に送信してもよい。或いは、バックホール回線Ｂ１を確立する期間をＰｅＮＢ２００−２が指定し、指定した期間を示す要求情報をＰｅＮＢ２００−２からＭｅＮＢ２００−１に送信してもよい。

ＰｅＮＢ２００−２は、バックホール回線Ｂ１をＭｅＮＢ２００−１との間に確立する期間（第１の期間）を把握すると、Ｄ２Ｄ許可期間を第１の期間以外の期間（第２の期間、第３の期間）の中で決定する。

ステップＳ１０３において、ＰｅＮＢ２００−２は、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信を許可するためのＤ２Ｄ制御情報をＵＥ１００−１に送信する。ＰｅＮＢ２００−２は、Ｄ２Ｄ通信をサポートしないＵＥ１００に対してＤ２Ｄ制御情報を送信しなくてもよい。

ＰｅＮＢ２００−２は、Ｄ２Ｄ許可期間の開始時点よりも前の時点でＤ２Ｄ制御情報を送信してもよく、Ｄ２Ｄ許可期間が開始されてから終了するまでＤ２Ｄ制御情報を周期的に送信してもよい。後者の場合、Ｄ２Ｄ許可期間に関する時間情報をＤ２Ｄ制御情報に含めなくてもよい。

また、ＰｅＮＢ２００−２は、Ｄ２Ｄ制御情報を特定周波数帯で送信してもよく、特定周波数帯以外の周波数帯で送信してもよい。前者の場合、特定周波数帯を示す周波数情報をＤ２Ｄ制御情報に含めなくてもよい。

ＵＥ１００−１は、ＰｅＮＢ２００−２から受信したＤ２Ｄ制御情報に基づいて、Ｄ２Ｄ許可期間において、特定周波数帯を使用してＤ２Ｄ通信を行う。

図１２は、本実施形態に係る動作を示すタイミング図である。ここでは、ＰｅＮＢ２００−２に関連する動作シーケンスを説明する。

図１２に示すように、期間Ｔ１において、ＰｅＮＢ２００−２は、特定周波数帯をｅＮＢ間通信に使用する。期間Ｔ１において、ＵＥ１００−１は、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信を行わない。

期間Ｔ２において、ＰｅＮＢ２００−２は、特定周波数帯を使用したｅＮＢ間通信を停止する。期間Ｔ２において、ＵＥ１００−１は、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信を行う。

期間Ｔ３において、ＰｅＮＢ２００−２は、特定周波数帯をｅＮＢ間通信に使用する。期間Ｔ３において、ＵＥ１００−１は、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信を行わない。以降、同様の動作が繰り返される。

上述したように、ＰｅＮＢ２００−２乃至２００−４のそれぞれは、ＭｅＮＢ２００−１との無線通信を停止する期間において、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信をＵＥ１００に許可する。これにより、特定周波数帯をＤ２Ｄ通信に転用できるため、ＬＴＥシステムの周波数利用効率の低下を抑制できる。

［実施形態の変更例］
上述した実施形態では、ｅＮＢ間通信用の特定周波数帯を使用してＭｅＮＢ２００−１との無線通信を行うＰｅＮＢ２００−２乃至２００−４のそれぞれは、ＭｅＮＢ２００−１との無線通信を停止する期間において、自セル内のＵＥ１００に対して、当該特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信を許可していた。

しかしながら、ＰｅＮＢ２００−２乃至２００−４のそれぞれは、特定周波数帯を上位装置との無線通信に使用してもよい。ここで「上位装置」とは、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ３００であってもよく、基地局制御装置（ＢＳＣ）であってもよい。この場合、ＰｅＮＢ２００−２乃至２００−４のそれぞれは、かかる上位装置との無線通信を停止する期間において、自セル内のＵＥ１００に対して、当該特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信を許可してもよい。尚、上記実施形態の変更例において、ＰｅＮＢは、ＨｅＮＢ（Home eNB）であってもよく、その場合の「上位装置」とは、ＨｅＮＢ−ＧＷ（HeNB-Gateway)であってもよい。

［その他の実施形態］
上述した実施形態では、ｅＮＢ間通信における特定周波数帯のキャリア構造について特に触れなかったが、次のようなキャリア構造とすることができる。具体的には、ｅＮＢ間通信では、モビリティ制御情報及び多重アクセス制御情報といった制御情報の送受信を不要とすることができる。よって、特定周波数帯は、制御チャネルを設けないキャリア構造であってもよい。また、ｅＮＢ間通信は良好な通信状態（見通し範囲内など）で行うことが可能であることから、高次の変調及び低符号化率が適用できる。

また、上述した実施形態では、ヘテロジーニアスネットワークに本発明を適用する一例を説明したが、ヘテロジーニアスネットワークに限定されるものではなく、例えばＭｅＮＢのみによって構成されるネットワークに本発明を適用してもよい。

また、上述した実施形態では、特定周波数帯がバックホール通信用の周波数帯であり、ｅＮＢ２００は、バックホール通信を停止する期間において、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信を許可していた。

しかしながら、特定周波数帯は、ＭＢＭＳ（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ）配信用の周波数帯であってもよい。ｅＮＢ２００は、特定周波数帯を使用したＭＢＭＳ配信を停止する期間において、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信を許可してもよい。この場合、上述した実施形態においてｅＮＢ間通信（バックホール通信）をＭＢＭＳ配信と読み替えることにより、上述した実施形態に係るＤ２Ｄ制御情報を適用できる。なお、ＭＢＭＳは、ｅＮＢ２００がマルチキャスト又はブロードキャストでＭＢＭＳ（ＭＢＭＳデータ）を配信するサービスである。例えばＭＢＭＳ配信専用の周波数帯（キャリア）が導入される場合に、ＭＢＭＳを配信しない時間において当該周波数帯でＤ２Ｄ通信を可能にすることにより、当該周波数帯を有効活用できる。

或いは、特定周波数帯は、免許不要で利用できる周波数帯（いわゆる、アンライセンスドバンド）であってもよい。ｅＮＢ２００は、アンライセンスドバンドを使用してＵＥ１００との無線通信（下りリンク通信及び／又は上りリンク通信）を行う。ｅＮＢ２００は、特定周波数帯を使用した無線通信を停止する期間において、特定周波数帯を使用したＤ２Ｄ通信を許可する。なお、このような特定周波数帯の一種として、「ホワイトスペース」が挙げられる。ホワイトスペースは、デジタルテレビ放送などの一の目的を持つ利用者（「周波数の一次利用者」と称される）のために割り当てられている周波数帯ではあるものの、地理的条件・技術的条件によっては他の目的を持つ利用者（「周波数の二次利用者」と称される）も利用可能な周波数帯である。例えば、ｅＮＢ２００は、特定周波数帯を使用した（二次利用の）無線通信を実行中に、一次利用者の通信の開始を検知した場合に、特定周波数帯を使用した（二次利用の）無線通信を停止する。

さらに、上述した実施形態では、本発明をＬＴＥシステムに適用する一例を説明したが、ＬＴＥシステムに限定されるものではなく、ＬＴＥシステム以外のシステムに本発明を適用してもよい。

米国仮出願第６１／８０５７７７号（２０１３年３月２７日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

本発明は、移動通信分野において有用である。

Claims (8)

1. 直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信をサポートする移動通信システムであって、
   特定周波数帯を使用して所定の無線通信を行う基地局と、
   前記基地局のセルに在圏するユーザ端末と、を備え、
   前記基地局は、前記所定の無線通信を停止する期間において、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を前記ユーザ端末に許可することを特徴とする移動通信システム。
2. 前記特定周波数帯は、バックホール通信用の周波数帯であり、
   前記所定の無線通信は、隣接基地局又は上位装置との前記バックホール通信であり、
   前記基地局は、前記隣接基地局又は前記上位装置との前記バックホール通信を停止する期間において、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を前記ユーザ端末に許可することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
3. 前記基地局は、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を許可するための制御情報を前記ユーザ端末に送信し、
   前記制御情報は、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を許可する期間に関する時間情報、前記特定周波数帯を示す周波数情報、及び前記Ｄ２Ｄ通信を許可することを示す許可情報のうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載の移動通信システム。
4. 前記基地局は、前記制御情報をブロードキャストで前記ユーザ端末に送信することを特徴とする請求項３に記載の移動通信システム。
5. 前記ユーザ端末は、自端末が前記Ｄ２Ｄ通信をサポートするか否かを示す情報を前記基地局に送信し、
   前記基地局は、前記Ｄ２Ｄ通信をサポートする前記ユーザ端末に対して、前記制御情報をユニキャストで送信することを特徴とする請求項３に記載の移動通信システム。
6. 前記特定周波数帯は、ＭＢＭＳ配信用の周波数帯であり、
   前記所定の無線通信は、前記ＭＢＭＳ配信であり、
   前記基地局は、前記ＭＢＭＳ配信を停止する期間において、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を前記ユーザ端末に許可することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
7. 直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信をサポートする移動通信システムにおいて、セルを管理する基地局であって、
   特定周波数帯を使用して所定の無線通信を行う通信部と、
   前記所定の無線通信を停止する期間において、前記セルに在圏するユーザ端末に対して、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を許可する制御部と、を備えることを特徴とする基地局。
8. 直接的な端末間通信であるＤ２Ｄ通信をサポートする移動通信システムにおいて用いられるユーザ端末であって、
   特定周波数帯を使用して所定の無線通信を行う基地局から、前記特定周波数帯を使用した前記Ｄ２Ｄ通信を許可するための制御情報を受信する受信部と、
   前記制御情報に基づいて、前記基地局が前記所定の無線通信を停止する期間において、前記特定周波数帯を使用して前記Ｄ２Ｄ通信を行う制御部と、を備えることを特徴とするユーザ端末。

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