(57)【要約】      （修正有）【課題】D2D対応装置が各自の利用可能性及び能力を通知する手段を提供する。【解決手段】無線通信ネットワークにおいて、修正されたランダムアクセス(RACH)手順を用いてデバイス間(D2D)リンクが設定される。D2D対応UE11が自身の能力を他のUE12に通知できるようにし、D2D対応UE11が基地局20から追加的な情報を受信できるようにし、D2Dリンクを設定するためにハンドシェーク手順を利用できるように、従来のRACH手順が修正される。【選択図】図４
2014207669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークにおける第１及び第２の端末の間でデバイス間（Ｄ２Ｄ）無線通信リンクを形成するリンク形成方法であって、基地局が少なくとも前記第１の端末と無線通信を行い、当該リンク形成方法は、
前記第１の端末が他の端末とＤ２Ｄ無線通信リンクを設定することが可能なＤ２Ｄ対応端末として自ら決定するステップと、
前記第１の端末が、前記基地局により設定されたランダムアクセス期間の間に、前記第１の端末のＤ２Ｄ対応能力を通知するためのランダムアクセスプリアンブルをブロードキャストするステップと、
前記基地局が、前記第１の端末からの前記ランダムアクセスプリアンブルに応答して、前記Ｄ２Ｄ無線通信リンクを設定するための情報を含むランダムアクセスレスポンスを送信するステップと、
前記第２の端末が、前記ランダムアクセスプリアンブルを検出し、前記第１の端末と前記Ｄ２Ｄ無線通信リンクを設定するステップと
を有するリンク形成方法。
【請求項２】
前記第１の端末が前記基地局との間に直接的な無線リンクを有する、請求項１に記載のリンク形成方法。
【請求項３】
前記ランダムアクセスレスポンスに含まれている情報が、
前記第１の端末が将来ブロードキャストするためのランダムアクセスプリアンブル、
前記第１の端末が前記ランダムアクセスプリアンブルを将来ブロードキャストすることについての指示、
前記第２の端末からの送信に対するタイミング情報、及び
前記第２の端末からの送信に対するリソース割り当て
のうちの少なくとも１つを示す、請求項１又は２に記載のリンク形成方法。
【請求項４】
後続の少なくとも１つのランダムアクセス期間の間に、前記第１の端末が前記ブロードキャストを反復する、請求項１ないし３のうち何れか１項に記載のリンク形成方法。
【請求項５】
前記基地局が、前記ランダムアクセスプリアンブルのブロードキャストを止めるように前記第１の端末に指示する、請求項４に記載のリンク形成方法。
【請求項６】
前記基地局が、前記ランダムアクセスプリアンブルをブロードキャストする周期を前記第１の端末に通知する、請求項４に記載のリンク形成方法。
【請求項７】
前記ブロードキャストは、前記第１の端末から前記基地局への無線通信に必要な送信電力よりも低い送信電力で行われる、請求項１ないし６のうちの何れか１項に記載のリンク形成方法。
【請求項８】
前記ブロードキャストの前に、前記基地局が、Ｄ２Ｄ無線通信のための個別ランダムアクセスプリアンブルを前記第１の端末に通知するステップを更に有する請求項１ないし７のうちの何れか１項に記載のリンク形成方法。
【請求項９】
当該リンク形成方法が、一群のプリアンブルをＤ２Ｄプリアンブルであるとして予め決定するステップを更に有し、
前記ブロードキャストするステップにおいて、前記第１の端末が前記Ｄ２Ｄプリアンブルのうち何れかを選択し、
前記基地局が、前記ランダムアクセスレスポンスにより前記ブロードキャストに応答するステップと、
前記第１の端末が前記第１の端末を識別する信号を送信するステップと、
前記第２の端末が、前記信号をデコードして前記第１の端末を識別し、前記Ｄ２Ｄプリアンブルのうち選択されたものを前記第１の端末に返すステップと
を更に有する請求項１ないし７のうち何れか１項に記載のリンク形成方法。  
【請求項１０】
前記Ｄ２Ｄプリアンブルが、Ｄ２Ｄ無線通信に使用するために予約されたプリアンブルを識別する少なくとも１つのビットを含む、請求項９に記載のリンク形成方法。
【請求項１１】
前記基地局は前記第１の端末と無線通信を行い、前記第２の端末は第２の基地局と無線通信を行い、前記第１の基地局は前記ランダムアクセス期間を示す情報を前記第２の基地局に提供し、前記第２の基地局は前記第１の基地局により提供された情報をブロードキャストする、請求項１ないし１０のうちの何れか１項に記載のリンク形成方法。
【請求項１２】
前記決定するステップが前記第１の端末により自動的に実行される、請求項１ないし１１のうち何れか１項に記載のリンク形成方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの基地局と第１及び第２の端末とを有する無線通信システムであって、少なくとも前記第１の端末は前記基地局と無線通信を行い、
前記基地局は、ランダムアクセス期間を設定するように形成されたコントローラと、前記ランダムアクセス期間をブロードキャストするように形成された送信機とを含み、
前記第１の端末は、該第１の端末が他の端末とデバイス間（Ｄ２Ｄ）無線通信リンクを設定することが可能なＤ２Ｄ対応端末であることを決定するように形成されたコントローラと、前記基地局により設定されたランダムアクセス期間の間に、前記第１の端末のＤ２Ｄ対応能力を通知するためのランダムアクセスプリアンブルをブロードキャストするように形成された送信機とを含み、
前記第２の端末は、前記ランダムアクセスプリアンブルを検出する受信機と、前記ランダムアクセスプリアンブルの検出に応答して、前記第１の端末と前記Ｄ２Ｄ無線通信リンクを設定するコントローラと含み、
前記基地局は、前記第１の端末から前記ランダムアクセスプリアンブルを受信したことに応答して、前記Ｄ２Ｄ無線通信リンクを設定するための情報を含むランダムアクセスレスポンスを前記送信機から送信するように形成されている、無線通信システム。
【請求項１４】
無線通信システムで使用される端末であって、前記無線通信システムは、当該端末と、当該端末と無線通信を行う少なくとも１つの基地局と、少なくとも１つの他の端末とを有し、当該端末は、
他の端末とデバイス間（Ｄ２Ｄ）無線通信リンクを設定することが可能なＤ２Ｄ対応端末であることを決定するように形成されたコントローラと、
前記基地局により設定されたランダムアクセス期間の間に、当該端末のＤ２Ｄ対応能力を通知するためのランダムアクセスプリアンブルを前記少なくとも１つの他の端末にブロードキャストするように形成された送信機と
を含む端末。
【請求項１５】
無線通信システムで使用される基地局であって、前記無線通信システムは、当該基地局と、当該基地局と無線通信を行いかつデバイス間（Ｄ２Ｄ）無線通信を行うことが可能な第１の端末と、第２の端末とを有し、当該基地局は、
前記第１の端末がＤ２Ｄプリアンブルを送信することで前記第１の端末のＤ２Ｄ対応能力を前記第１の端末が通知できるようにするランダムアクセス期間を設定するコントローラと、
前記ランダムアクセス期間をブロードキャストし、選択的に個別Ｄ２Ｄプリアンブルを前記第１の端末に通知するように形成された送信機と、
前記第１の端末から送信された前記Ｄ２Ｄプリアンブルを受信するように形成された受信機と
を有し、前記コントローラは、前記受信機が前記Ｄ２Ｄプリアンブルを受信したことに応答して、前記第１の端末及び前記第２の端末の間でＤ２Ｄリンクを設定するための情報を前記送信機に送信させる、基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば3GPPロングタームエボリューション(LTE)及び3GPP_LTE-A(LTEアドバンスト)等の一群の標準規格に準拠したネットワークのような無線通信ネットワークに関連し、特にそのようなネットワークにおけるいわゆるデバイス間(Device-to-Device：D2D)リンクに関連する。
【背景技術】
【０００２】
図1(a)に概略的に示されているように、基地局(BS)20は所与の無線アクセス技術(RAT)を利用してBSのカバレッジ領域(セル)に在圏するユーザ装置(UE)11、12(いわゆる端末、加入者又は移動局等と言及されてもよい)と通信を行う無線通信ネットワークが広く知られている。図1(a)に示されている矢印はBS20とUE11、12各々との間のデータ経路を示す。実際には不図示の制御経路が別に存在し、データ経路を介して送信されるユーザデータとは別に、管理のための通知(シグナリング)を行い、ネットワークにおけるメッセージを処理し、ユーザにサービスを提供する。制御経路は、例えば、BS及びUE間のコネクションを設定及び維持するための無線リソース制御(RRC)情報を担う。
【０００３】
基地局からUEへの通信方向はダウンリンク(DL)と言及され、UEから基地局への通信方向はアップリンク(UL)と言及される。そのようなシステムにおけるリソースは時間の次元及び周波数の次元の双方を有し、時間領域に関するリソースは一般にフレームの単位で組織され、フレームの各々は複数の「サブフレーム」を有する。
【０００４】
3GPPは、最近、端末間の直接的なピアツーピア(peer-to-peer)通信にライセンスされたスペクトルを利用する研究を始めており、図1(a)のUE11、12から発せられている「波」により示されているように、互いの近くにあるUEを相互に発見すると、図1(b)に示されているように、それらのUEの間で直接的な通信を行う。近接した位置にある装置間の通信及び発見(Discovery)は近接サービス(Proximity  Service)の一般的な傘下のもとで研究されており、いわゆる端末間通信又はデバイス間(device-to-device：D2D)通信とも呼ばれている。この点については例えば非特許文献1に記載されており、本願のリファレンスに組み入れられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】3GPP  TR22.803  v0.5.0,“3rd  Generation  Partnership  Project;  Technical  Specification  Group  SA;  Feasibility  Study  for  Proximity  Services  (ProSe)  (Release  12)”,  August  2012
【非特許文献２】3GPP  TS36.321
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
D2D通信の場合、全てのUEがBS20と直接的なデータ経路を保持することは必須ではない。例えば、図1(b)のUE12のデータ経路は、UE12がD2D通信を行うUE11を経由してもよい。従ってD2Dは少なくともユーザデータに関して他のUEの中継局として機能するUEを含む。その結果、UE及び基地局間のセルラ無線リンクとD2D無線リンクとを含む混合ネットワークとなる。D2Dを行う詳細な方法自体は説明する本発明に本質的ではないが、D2Dは、D2Dセルラネットワークと同じRATを利用しかつネットワークオペレータに利用可能な許可されたスペクトルを利用する通信に関連する。従って、D2D通信用に特定のリソース(例えば、時間的な期間及び/又は周波数)を確保することで、D2Dモードの装置の通信とUE及びBS間の従来の通信との間の干渉を回避することが考えられる。
【０００７】
D2D通信は基地局に対する何らかのデータ経路を必ずしも必要としないが、通常、基地局はUE各々に対する制御経路を維持し続ける。3GPPにおける研究は、現在、「連続的なネットワーク制御を受け、かつ3GPPネットワークカバレッジに在圏する」端末間(UE間)のD2D通信に着目している。
【０００８】
しかしながら、制御経路が(特に公の安全なアプリケーションにおいて)D2Dを利用できるように、D2Dリンクを使用してカバレッジ圏外の装置に無線リソース管理情報を中継する準備もなされつつある。このように、無線ネットワークのカバレッジを任意のBSのカバレッジ領域外に拡張するために、D2Dを利用することが可能である。以後、データ経路(又はデータ経路の一部)及び/又は制御経路(制御経路の一部)に関してD2Dを使用することは、「D2Dリンク」と言及される。D2D通信を行うUEは「D2Dモード」で動作していると言及される。UE及びBSの間の従来の無線リンクは「セルラネットワーク」と言及されるが、簡明化のため又はより一般的に「ネットワーク」と言及されてもよい。
【０００９】
D2D通信を行うには、UEはD2Dに関する自身の能力(D2D対応能力)を通知(又は公表)する必要があり、他のUEはD2Dリンクを形成する相手になり得るUEの中で選択を実行できる必要がある。この点を詳細に検討する前に、3GPPネットワーク(特に、LTEネットワーク)における様々な抽象段階で規定されているデータ及びシグナリングに関する「チャネル(channel)」の背景的な情報を説明する。図2は、論理レベル、トランスポートレベル及び物理レベルの各々におけるLTEで規定されているいくつかのチャネルと、それらの間の対応関係(マッピング)とを示している。
【００１０】
物理レイヤレベルのダウンリンクでは、ユーザデータだけでなくシステム情報ブロック(SIB)がトランスポートチャネルDL-SCHに含まれ、DL-SCHは物理ダウンリンク共有チャネル(PDSCH)に含まれる。図2に示されているように、PDSCHはトランスポートレイヤレベルのページングチャネルPCHを含む。ダウンリンクでは様々な目的で通知される様々な制御チャネルが存在し、特に、物理ダウンリンク制御チャネル(PDCCH)は、例えば基地局(LTEではeNBと言及される)からその基地局により制御される個々のUEへ、シグナリング情報を搬送するために使用される。
【００１１】
各々の基地局は、そのセルにUEが現在在圏しているか否かによらず、圏内の全てのUEに多数のチャネル及び信号をブロードキャスト(報知)している。図2に示されているように、それらは物理ブロードキャストチャネルPBCHを含む。PBCHはいわゆるマスタ情報ブロック(Master  Information  Block：MIB)を含み、MIBは、その信号の範囲内に在圏する任意のUEが上記のSIBを受信及び復号を実行できるようにする基本的なシステム情報を示す。そのようなブロードキャスト情報は無線リソース制御(RRC)シグナリングの一種である。
【００１２】
UEがシステム情報をデコードすると、後述するようにUEはネットワークにアクセスするためのランダムアクセス(RA又はRACH)プロセス手順に従うことができるようになる。UEは、ネットワークとのRRCコネクションを有している「RRC_Connected(RRC接続)」モードであるかもしれないし、或いはスイッチはオンになっているが如何なるRRCコネクションも設定されていない「RRC_Idle(RRCアイドル)」モードであるかもしれない。(特に)RACHはUEがRRC_IdleからRRC_Connectedモードへ移るのに使用される。UEがRRC_Connectedモードに移ると、UEは更にUE固有のRRCシグナリングにより個別的に設定されてもよい。例えば、UEはeNBから識別子(C-RNTI)を受信し、UEは以後のアップリンク通信で自身を識別するためにその識別子を利用する。
【００１３】
アップリンクにおいて、ユーザデータ及び何らかのシグナリングデータ(制御情報)は物理アップリンク共有チャネル(PUSCH)に含まれ、制御チャネルは物理アップリンク制御チャネルPUCCHを含み、PUCCHはチャネル品質インジケータ(CQI)レポート及びスケジューリングリクエストを示すUEからのシグナリングに使用される。このようにeNBはRRC_Connectedモードの全てのUEから測定レポートやUEの能力に関する他の情報を受信する。
【００１４】
本発明に関連して、物理ランダムアクセスチャネルPRACHは、UEが割り当てられた如何なるアップリンク送信リソースも有していない場合に、ネットワークにアクセスするためにランダムアクセスチャネル(RACH)を搬送するのに従来使用されている。例えばPUSCHで送信するデータが生じることにより、スケジューリングリクエスト(scheduling  request：SR)のトリガがUEで生じた場合において、UEに如何なるPUSCHのりソースも割り当てられていなかった場合、送信を目的としたSRが個別リソース(dedicated  resource)で送信される。そのようなりソースがUEに割り当てられていなかった場合、RA手順が開始される。SRの送信は、事実上、PUSCHでデータ送信を行うためのアップリンクリソースの要求である。
【００１５】
従って、利用可能な如何なる個別リソースも有していないUEがアップリンクで信号を送信することを可能にするためにRACHが提供され、1台より多い端末が同じPRACHリソースで同時に送信できるようにする。(後述するように、衝突がないRACH(contention-free  RACH)の場合を除いて)所与の何らかの時点でリソースを利用するUE(又は複数のUE)の識別子はネットワークにとって事前には分からないので、「ランダムアクセス(RA)」という用語が使用されている。(送信された場合に、eNBにより識別可能なシグネチャとともに信号を生成するための一連のビットである)プリアンブルは送信の様々なソースをeNBが区別できるようにUEにより使用される。
【００１６】
RACHプロセスが使用される状況は以下の場合を含む：
−  RRC_IDLEからの初期アクセス
−  RRCコネクション再設定
−  ハンドオーバ
−  RRC_CONNECTEDにおけるDLデータの到着(非同期の場合)
−  RRC_CONNECTEDにおけるULデータの到着(非同期の場合、又はSRリソースが利用可能でない場合)
−  ポジショニング(positioning)(タイミングアドバンス(TA)に基づく)。
【００１７】
RACHは衝突許容モード(contention-based  mode)及び非衝突モード(contention-free  mode)の何れかにおいてUEにより使用できる。
【００１８】
衝突許容RAの場合、UEは何らかのプリアンブルをランダムに選択し、2つ以上のUEがたまたま同じプリアンブルを選択するとeNBにおいて「衝突(collision)」が生じるおそれがある。非衝突RAはどのプリアンブルが使用されて良いかをeNBが各UEに通知することで衝突を回避する。
【００１９】
以下、「RACH」又は「RACHする(RACHing)」はRACH手順の少なくとも開始部分を実行するUEを示す動詞として使用されてもよい。
【００２０】
RACHはPDCCHの指示(例えば、DLデータが到着した場合、ポジショニングの場合)に応じて起動されてもよい。LTEのリリース8、9又は10では、非衝突RAはハンドオーバ、DLデータの到着及びポジショニングの場合にしか適用できない。
【００２１】
図3は、LTE無線通信システムのUE10及びeNB(基地局)20の間でなされる従来のRACH手順による信号の送受信を示す。図3に示されているように、(非衝突型アクセスの場合)RA手順は一般的には次のようにしてなされる：
(i)  上述したようにUE10は対象のセル(サービングセル)に関するダウンリンクブロードキャストチャネルPBCHを受信している。これは図3において(0)として示されている。
【００２２】
(ii)  図3に示されているようにeNB20によりネットワークはセル固有情報を通知し、セル固有情報は以下の事項を示す：
・PRACHに利用可能なリソース、
・利用可能なランダムアクセスプリアンブル(64までであり、以下「プリアンブル」と言及される)、及び
・小さなメッセージサイズ及び大きなメッセージサイズに対応するプリアンブル。
【００２３】
(iii)  UE10はこれらの衝突許容型アクセスに利用可能な情報及び意図しているメッセージサイズに応じてPRACHプリアンブルを選択する。
【００２４】
(iv)  UE10はサービングセルのアップリンクでPRACHプリアンブルを送信する(図3において(1)により示されており、「メッセージ1」と言及されてもよい)。eNB20はメッセージ1を受信し、UEの送信タイミングを推定する。
【００２５】
(v)  UE10はネットワーク(言い換えれば、eNB20  )からの応答を特定のダウンリンクチャネルで待機又は監視する。UEは図3ではRARウィンドウ(ランダムアクセスレスポンスウィンドウ)として示されている所定の長さの時間にわたってそのチャネルの到着を待機する。UEによるメッセージ1の送信に応答して、UEはネットワークからランダムアクセスレスポンス又はRAR(図3において(2)として示されている「メッセージ2」)を受信する。この点については後述する。
【００２６】
(vi)  ネットワークからメッセージ2を受信したことに応じて、UE10はメッセージ2に含まれているULグラント及びタイミングアドバンス情報を利用して、スケジューリングされた送信をPUSCHにより行う(図3において(3)により示される「メッセージ3」)。この送信はL2/L3メッセージと呼ばれてもよい。
【００２７】
(vii)  eNBが1台より多いUEから同じプリアンブルを同時に受信した場合、及びこれらのUEのうち1台より多いUEがメッセージ3を送信した場合、eNB20から衝突回避メッセージが送信されてもよい。
【００２８】
UE10がeNBから如何なるレスポンス(応答)も受信しなかった場合、UEは新たなプリアンブルを選択し、ランダムバックオフ時間の経過後にRACHサブフレームで新たな送信を行う。
【００２９】
非衝突RAの場合の手順は、次のように比較的簡易である：
(i)  eNBが非衝突アクセスに利用可能なプリアンブルをUEに設定する。
【００３０】
(ii)  UEはそのプリアンブル(メッセージ1)をアップリンクでeNBに送信する。
【００３１】
(iii)  UEはPDSCHによりネットワークからRAR(メッセージ2)を受信し、ネットワークからの通知はPUSCHによる送信のためのULグラントを含む。RARに使用されるリソースもPDCCHで通知される。
【００３２】
衝突許容型RA手順及び非衝突型RA手順の何れにおいても、RARはテンポラリセル無線ネットワークテンポラリ識別子(Temporary  Cell  Radio  Network  Temporary  Identifier：C-RNTI)を含み、C-RNTIはUEを識別しかつUEがRRC_Connectedモードに入る場合にUEに割り当てられる。C-RNTIは後のUL送信の際にeNBがUEを識別するために使用される。
【００３３】
衝突許容型手順の場合、UEはこのC-RNTIをメッセージ3でeNBに送信し、1つより多いUEがそのようにすると、eNBで衝突が生じ、その場合eNBは衝突回避手順を開始してもよい。
【００３４】
衝突許容型RA手順及び非衝突型RA手順の何れにおいても、RARは以下の事項を示す：
−  タイミングアドバンスコマンド、
−  ULグラント、及び
−  テンポラリセル無線ネットワークテンポラリ識別子(C-RNTI)。
【００３５】
例えばダウンリンクにおけるスケジューリングや輻輳の問題等に対処するため、eNBにはRARを送信するための時間枠(又は時間ウィンドウ)が与えられている。これは上述したように図3においてRARウィンドウと言及されており、システムパラメータの選択に応じて(2ないし10サブフレームに対応する)2ないし10ミリ秒の範囲内で設定可能である。eNBがUEのプリアンブル送信を確認したか否かを判断するために、UEはRARウィンドウ全体にわたって待機しなければならない。RARがRARウィンドウの間に受信されなかった場合、典型的にはRAプリアンブルが再送される。
【００３６】
LTEにおけるRA手順の更なる詳細については非特許文献2に示されており、その内容は本願のリファレンスに組み入れられる。
【００３７】
上述したように、D2D通信を行う場合、UEはD2Dに関する各自の能力(D2D対応能力)を通知し、他のUEはD2Dリンクを形成するのに利用可能なUEを選択できる必要がある。従って、D2D対応装置が各自の利用可能性及び能力を効率的な方法で通知できるようにする手段が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
一形態によるリンク形成方法は、
ネットワークにおける第1及び第2の端末の間でデバイス間(D2D)無線通信リンクを形成するリンク形成方法であって、基地局が少なくとも前記第１の端末と無線通信を行い、当該リンク形成方法は、
前記第1の端末が他の端末とD2D無線通信リンクを設定することが可能なD2D対応端末として自ら決定するステップと、
前記第1の端末が、前記基地局により設定されたランダムアクセス期間の間に、前記第1の端末のD2D対応能力を通知するためのランダムアクセスプリアンブルをブロードキャストするステップと、
前記基地局が、前記第1の端末からの前記ランダムアクセスプリアンブルに応答して、前記D2D無線通信リンクを設定するための情報を含むランダムアクセスレスポンスを送信するステップと、
前記第2の端末が、前記ランダムアクセスプリアンブルを検出し、前記第１の端末と前記D2D無線通信リンクを設定するステップと
を有するリンク形成方法である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
添付図面は単なる一例として参照される。
【図１】通常の無線セルラ通信の様子(a)とD2D通信の様子(b)とを示す図。
【図２】LTEにおける論理チャネル、トランスポートチャネル及び物理チャネルの間の対応関係を示す図。
【図３】LTEシステムにおける通常のRA手順を示す図。
【図４】本発明の第1の形態によるシグナリングのシーケンスを示す図。
【図５】本発明の第2の形態によるシグナリングのシーケンスを示す図。
【図６】本発明の第3の形態によるシグナリングのシーケンスを示す図。
【図７】本発明の第4の形態によるシグナリングのシーケンスを示す図。
【図８】本発明の第5の形態によるシグナリングのシーケンスを示す図。
【図９】本発明の第6の形態によるシグナリングのシーケンスを示す図。
【図１０】本発明が適用される端末の一例を示すブロック図。
【図１１】本発明が適用される基地局の一例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
＜実施の形態の概要＞
本発明の第1の形態により提供される方法は、
ネットワークにおける第1及び第2の端末の間でデバイス間(D2D)無線通信リンクを形成するリンク形成方法であって、基地局が少なくとも第１の端末と無線通信を行い、当該リンク形成方法は、
第1の端末が他の端末とD2D無線通信リンクを設定することが可能なD2D対応端末として自認するステップと、
第1の端末が、基地局により設定されたランダムアクセス期間の間に、第1の端末のD2D対応能力を通知するためのランダムアクセスプリアンブルをブロードキャストするステップと、
基地局が、第1の端末からのランダムアクセスプリアンブルに応答して、D2D無線通信リンクを設定するための情報を含むランダムアクセスレスポンスを送信するステップと、
第2の端末が、ランダムアクセスプリアンブルを検出し、第1の端末とD2D無線通信リンクを設定するステップと
を有するリンク形成方法である。
【００４１】
好ましくは、第1の端末は基地局との間に直接的な無線リンク(無線セルラリンク又はワイヤレスセルラリンク)を有する。しかしながら、第1の端末が基地局と間接的に、例えば既に存在するD2Dリンクを通じて通信することも可能である。
【００４２】
ランダムアクセスレスポンスに含まれている情報は、
第1の端末が将来ブロードキャストするためのランダムアクセスプリアンブル、
第1の端末がランダムアクセスプリアンブルを将来ブロードキャストすることについての指示、
第2の端末からの送信に対するタイミング情報、及び
第2の端末からの送信に対するリソース割り当て
のうちの少なくとも１つの情報を含む。
【００４３】
情報は、第1の端末の識別子や第1の端末に対するアップリンググラント(割り当てることが許可された上りリソースを示す通知)等のような、RARに通常含まれている情報に加えて提供されてもよい。好ましくは、第1の端末だけでなく第2の端末もランダムアクセスレスポンスを検出する。
【００４４】
好ましくは、後続の少なくとも1つのランダムアクセス期間の間に、第１の端末がブロードキャストを反復する。従って第1の端末がD2Dプリアンブルの初回送信に続いてD2Dリンクを設定することに失敗したとしても、後の送信に続いてD2Dリンクを設定できる可能性がある。
【００４５】
基地局は、広範囲に及ぶネットワークに関する様々な理由又は端末自身に関する理由により、ランダムアクセスプリアンブルのブロードキャストを止めるように第1の端末に指示してもよい。
【００４６】
基地局は、ランダムアクセスプリアンブルをブロードキャストする周期を第１の端末に通知してもよい。例えば、時間が複数のフレームに分割されている無線通信システムにおいて、基地局はnフレーム毎のような周期を設定してもよい(nは整数)。
【００４７】
一実施形態において、第1の端末によるD2Dプリアンブルのブロードキャストは、第1の端末から基地局への直接的な無線通信に必要な送信電力よりも低い送信電力で行われる。
【００４８】
一実施形態において、本方法は、ブロードキャストの前に、D2D通信のための専用の又は個別的なランダムアクセスプリアンブルを基地局が第1の端末に通知するステップを更に有する。これは、基地局の範囲内に在圏する潜在的ないくつものD2D対応端末の各々に個別的なD2Dプリアンブルを基地局が設定できるようにし、それらの端末による衝突のない通知を可能にする。これらの実施形態において、D2D通知は非衝突RACHに基づく手順により実行されるが、従来の手順から修正される。
【００４９】
他の実施形態はD2D通知に衝突許容型の方法を使用する。言い換えれば、D2D対応端末は衝突許容RACHに基づく手順により自身の能力(又は機能又は性能)(capability)を通知するが、この場合も従来の手順から修正される。この場合、本方法は、
一群のプリアンブルをD2Dプリアンブルであるとして予め決定するステップを更に有し、
ブロードキャストするステップにおいて、第1の端末がD2Dプリアンブルのうち何れかを選択し、
基地局が、ランダムアクセスレスポンスによりブロードキャストに応答するステップと、
第1の端末が第1の端末を識別する信号を送信するステップと、
第2の端末が、信号をデコードして第1の端末を識別し、D2Dプリアンブルのうち選択されたものを第1の端末に返すステップと
を更に有する。
【００５０】
好ましくは、D2Dプリアンブルは、D2D無線通信に使用するために予約されたプリアンブルを識別する少なくとも1つのビットを含む。
【００５１】
本方法は異なる基地局により制御される第1、第2の端末に適用されてもよい。すなわち、(第1の)基地局は第1の端末と無線通信を行い、第2の端末は第2の基地局と無線通信を行う。この場合、好ましくは、第1の基地局はランダムアクセス期間を示す情報を第2の基地局に提供し、第2の基地局は第1の基地局により提供された情報をブロードキャストし、ランダムアクセス期間が第2の端末にとって分かるようにする。このように、第2の端末が第1の端末の通信範囲内に属していた場合、第2の端末はそのランダムアクセス期間の間にD2Dプリアンブルを検出することができる。
【００５２】
上記の何れの方法においても、決定又は自認するステップは第１の端末により自動的に実行される。すなわち、D2D対応端末として自認するために、端末は、端末のユーザからの如何なる入力も必要とせず、基地局からの付加的な情報も如何なるトリガも必要としない。従って本発明による方法は、D2Dリンクを設定する際に端末が自ら決定を行う分散型の方法として考えることができる。
【００５３】
本発明の第2の形態により提供されるシステムは、
少なくとも1つの基地局と第1及び第2の端末とを有する無線通信システムであって、少なくとも第1の端末は基地局と無線通信を行い、
基地局は、ランダムアクセス期間を設定するように形成されたコントローラと、ランダムアクセス期間をブロードキャストするように形成された送信機とを含み、
第1の端末は、第1の端末が他の端末とデバイス間(D2D)無線通信リンクを設定することが可能なD2D対応端末であることを決定するように形成されたコントローラと、基地局により設定されたランダムアクセス期間の間に、第1の端末のD2D対応能力を通知するためのランダムアクセスプリアンブルをブロードキャストするように形成された送信機とを含み、
第2の端末は、ランダムアクセスプリアンブルを検出する受信機と、ランダムアクセスプリアンブルの検出に応答して、第1の端末とD2D無線通信リンクを設定するコントローラと含み、
基地局は、第1の端末からランダムアクセスプリアンブルを受信したことに応答して、D2D無線通信リンクを設定するための情報を含むランダムアクセスレスポンスを送信機から送信するように形成されている、無線通信システムである。
【００５４】
このシステムは上記の方法に関して説明した何れの特徴を備えていてもよい。例えば、第1の端末が基地局との直接的な無線リンクを有することは必須ではない。好ましくは、第1の端末からのランダムアクセスプリアンブルに応答して、基地局は、D2Dリンクを設定するための情報を含むランダムアクセスレスポンスを送信するように形成される。
【００５５】
本発明の第3の形態により提供される端末は、
無線通信システムで使用される端末であって、無線通信システムは、当該端末と、当該端末と無線通信を行う少なくとも1つの基地局と、少なくとも1つの他の端末とを有し、当該端末は、
他の端末とデバイス間(D2D)無線通信リンクを設定することが可能なD2D対応端末であることを決定するように形成されたコントローラと、
基地局により設定されたランダムアクセス期間の間に、当該端末のD2D対応能力を通知するためのランダムアクセスプリアンブルを少なくとも１つの他の端末にブロードキャストするように形成された送信機と
を含む端末である。
【００５６】
端末は上記に示されている端末に適用可能な任意の方法ステップを実行することに適している。
【００５７】
本発明の第4の形態により提供される基地局は、
無線通信システムで使用される基地局であって、無線通信システムは、当該基地局と、当該基地局と無線通信を行いかつデバイス間(D2D)無線通信を行うことが可能な第1の端末と、第2の端末とを有し、当該基地局は、
第1の端末がD2Dプリアンブルを送信することで第1の端末のD2D対応能力を第1の端末が通知できるようにするランダムアクセス期間を設定するコントローラと、
ランダムアクセス期間をブロードキャストし、選択的に個別D2Dプリアンブルを第1の端末に通知するように形成された送信機と、
第１の端末から送信されたD2Dプリアンブルを受信するように形成された受信機と
を有し、コントローラは、受信機がD2Dプリアンブルを受信したことに応答して、第1の端末及び第2の端末の間でD2Dリンクを設定するための情報を送信機に送信させる、基地局である。
【００５８】
基地局は上記に示されている基地局に適用可能な任意の方法ステップを実行することに適している。
【００５９】
更なる形態は、プロセッサを備えた無線トランシーバ装置を上記の端末又は基地局として機能させるソフトウェアに関連する。そのようなソフトウェアは、コンピュータで読み取ることが可能な記憶媒体(コンピュータ読み取り可能記憶媒体)に記録されていてもよいし、或いは例えばインターネットウェブサイトから提供されるダウンロード可能なデータ信号等のような信号の形式で提供されてもよいし、或いはその他の任意の形態で提供されてもよい。
【００６０】
本発明の別の形態によれば、UE同士の間でD2Dリンクを使用することが可能なD2D対応装置を発見するための方法が提供され、本方法は、
(非衝突RACH方法の場合には個別プリアンブルである)個別信号を利用して、或いは潜在的なD2Dリンクについての各自のD2D対応能力を示すD2D対応UEから他のUEへ送信される符号化信号を利用して、D2D対応UEを、D2Dリンクを設定することに異存はない他のUEに通知する通知ステップと、
D2D対応UEがeNodeBに関して各自の動作を変更する動作変更ステップであって、該UEは信号をデコードする各自の動作を変更する、動作変更ステップと、
を有し、当該方法は、最適化のシグナリングのための信号の周波数を変更又は修正し、又は中断し、UE同士の間でハンドシェーキング手順を可能にする他のシグナリングを更に有していてもよい。
【００６１】
概して、明示的な別段の言及がなければ、本発明の一実施形態により説明された特徴は他の任意の実施形態にも等しく適用可能であり、かつ任意の実施形態の組み合わせに適用可能である(たとえそのような組み合わせが本願において明示的に言及も説明されていなかったとしても適用可能である)。
【００６２】
上記の説明から明らかであるように、本発明は無線通信システムにおける基地局及びユーザ装置の間で信号を送受信することを含む。基地局はそのような信号を送受信するのに適した任意の形態を使用してよい。通常は、基地局は3GPP-LTE及び3GPP-LTE-Aに関する一群の規格を実現するために提案されている形態を使用することになり、従って様々な状況において適切なeNodeB(eNB)として説明されてよいことが、予想される(基地局又はeNBという用語は、ホームeNodeB(HeNB)又はフェムト/ピコセルeNBを包含してもよい)。しかしながら、本発明に関する機能的な条件により、全部又は幾つかの基地局はユーザ装置との間で信号を送受信するのに適した任意の他の形態を使用してもよい。
【００６３】
同様に、本発明において、各々のユーザ装置は基地局との間で信号を送受信するのに適した任意の形態を使用してよい。例えば、ユーザ装置は、加入者局や移動局(Mobile  Station：MS)であってもよいし、或いは適切な他の固定された形態又は移動可能な形態を使用してよい。本発明を図示しながら説明する観点からは、ユーザ装置をモバイルハンドセットとして考えることが便利であるかもしれないが(多くの場合、ユーザ装置の少なくとも幾つかはモバイルハンドセットを有する)、本発明はそのような例に限定されない。
【００６４】
本発明による実施の形態は、修正されたランダムアクセス(RACH)手順を利用してデバイス間(D2D)リンクを設定する新規な手段を提供することができる。D2D対応UEが自身の能力(D2D対応能力)を他のUEに通知できるようにし、D2D対応UEが基地局から追加的な情報を受信できるようにし、D2Dリンクを設定するためにハンドシェーク手順を利用できるように、従来のRACH手順が修正される。更に、実施の形態は、RRC-UE状態(RRC_Connected又はRRC_Idle)を考慮して、同一又は異なるカバレッジ領域内のUE同士の間にD2Dリンクを設定できるように、ブロードキャストシステム情報を修正する。ブロードキャストシステム情報に対する修正の提案は、1)D2D対応UEのカバレッジエリアとは異なるカバレッジエリアに在圏する他のUEとのD2Dリンクを設定する機会についての通知；及び2)D2Dリンクの待機期間を示す、D2D対応UEのカバレッジエリアにおけるRACHパラメータを含む。UE及びeNodeBの双方の動作に関する仕様変更(標準規格の変更)は、提案されているRACH処理に適合すると予想される。
【００６５】
主な利点は改善されたRACH手順によるものであり、装置間のD2D通信リンクを可能にするために必要な手順の制御シグナリングオーバーヘッドを減らすことになる。更に、本発明は、ブロードキャストシステム情報の修正により、同一の又は異なるカバレッジ領域に属する装置同士の間でD2Dリンクを効率的に設定できるようにする。
【００６６】
＜実施の形態の詳細な説明＞
導入部で規定されているようなRACH手順はUE及びeNBの間の通信を含む。本発明の実施形態は、D2D通信を可能にする目的でなされるRACH手順の修正の詳細(例えば、通知、設定及びパラメータの修正等)に関連している。以後、「D2D対応UE(D2D-capable  UE)」は、他のUEとの間でのD2Dリンクの利用可能性を報知(通知)する能力を有するUEであって、少なくとも1つの他のUEから/へのトラフィックについての中継局として機能することが可能なUEとして定義される。他のUEは、区別する必要がある場合、D2D必要UE(D2D-needing
UE)として言及される。従って図1(b)におけるUE11はD2D対応UEの具体例であり、UE12はD2D必要UEである。
【００６７】
UEは、UEの本来の能力(又は機能又は性能)だけでなく、現在点での負荷(データバッファステータス)、バッテリレベル、eNBとの間の無線リンク(チャネル)の品質等に基づいて、自身(UE)がD2D対応UEであることを確認する。中継局として機能する程度に良いチャネルを有する対象とされるか否かを検査するために、UEは、受信信号強度インジケータ(RSSI)のような測定値を利用することができる。D2Dに対する利用可能性を判断する別の基準は、UEが他のUEに対するD2Dリンクを既に提供しているか否かである。なぜならUEが有効に保持できる(同時接続の)D2Dリンクの数については制限が存在することが予想されるからである。UEは周期的に及び/又はeNBからのリクエストに応じて自身の(D2D)利用可能性を検討及び確認してもよい。
【００６８】
UEは、例えばeNBとの無線リンク(チャネル)の品質に基づいて自身(UE)がD2D必要UEであることを確認してもよい。D2Dリンクのような別のリンクを形成する必要があることを判断するために、UEはRSSIを利用することが可能であり、例えばUEはRSSIの測定値が閾値を下回ったような場合に別のリンクを形成する必要があることを判断する。要求されたサービスをUEに提供するのに必要なデータスループット等のような別の要因が考慮されてもよい。
【００６９】
基地局からの如何なる付加的な入力や命令も必要とせずに、或いはエンドユーザからの如何なる入力も必要とせずに、UEはそのような判断を自動的に行ってよいことに言及しておく必要がある。実際、サービス品質(QoS)の改善を期待して意図的に行う場合を除いて、ユーザは、D2Dリンクが設定されることに少しも気付く必要はない。実施の形態は、更に、D2Dモードが開始される前に何を行うか、特に、提案される個別D2Dプリアンブル(dedicated  D2D  preamble)のブロードキャストをUEが何時どのようにして監視し始めるかについての問題を取り上げている。
【００７０】
実施の形態の特徴は以下の事項を含む：
−  D2D方法を用いて通信リンクを提供するように要求する又は指示を受けることが可能なD2D対応UE(RACHを実行することになるUE)及び他のUEの間でなされる(やり取りのプロトコルを示す)ハンドシェーキング手順。ハンドシェーキング手順はLTE-RACHプリアンブルの従来の手順を修正することで実行される。
【００７１】
−  D2D対応UEが、自身の能力を他のUEに通知(又は公表)できるようにしかつeNBから追加的な(制御)情報を受信できるように、従来のLTE-RACH手順を修正すること。
【００７２】
−  D2Dリンクの通知及び設定のために特定のRACHプリアンブルの指定を含むようにセルブロードキャスト情報を変更こと(これにより、D2Dゲートウェイを探すUEの端末電力を節約できる)(一実施形態では隣接セルにおけるD2D通信を行う機会の情報も含むようにする)。
【００７３】
ネットワークに加わる(又は参入する又はジョインする)UEは、例えば初期のアクセス又はコネクションの際に、各自のD2D対応能力に関する何らかの情報をネットワークに通知する、と仮定する。この情報は、D2D対応UEであると自認したUEからの明示的な通知を含んでもよい。代替的に、eNBはUEからのレポートに通常含まれている他の情報からeNB自らその事実(UEがD2D対応UEであること)を推定してもよい。ネットワークは、接続されているUE全ての詳細情報、UEのサービスセッション、バッファステータス等を知ることができるものとする。
【００７４】
従って、様々なUEと無線通信を行っている基地局(eNodeB)は上述の意味で何れのUEがD2D対応UEであるかを知る。更に、定義から、D2DリンクはUE間の直接的な通信という意味を含むので、D2D必要UEは1つ以上の他のUEが近くに存在することを検出できることが仮定されている。UEは他のUEの存在を継続的又は連続的に検出することが可能であるが、バッテリ電力を節約するため、その検出を特定の時間期間に制限することが好ましい(この点については後述する)。
【００７５】
説明される全ての実施形態において、図3を参照しながら説明した従来のRACH手順に関する修正がなされる。最初のステップは各々の実施形態で基本的には同じである。
【００７６】
第1の実施形態では、非衝突型のRACH手順が以下のように修正される。以下において説明されるステップ1-3は図4に示されている。
【００７７】
1.  eNodeBはD2D通信を目的とした個別プリアンブルを指定し(設定し又は割り当て)、指定した個別プリアンブルをD2D対応UEに送信する。プリアンブルはそのD2D対応UEに固有である(従って衝突は生じない)。この個別プリアンブルのライフタイム(寿命又は有効期間)は可変パラメータであり、ライフタイムの変更の仕方(及びこの目的の何らかのRACHプリアンブルの使用を禁止することを含む)については後述の実施形態に関して説明される。
【００７８】
2.  D2D対応UEは、指定された「D2Dプリアンブル」でRACH手順を行い、自身のD2D対応能力を、プリアンブル信号が届く範囲内の他の任意のUEに通知する。D2Dリンクを必要とするUEは、RACH期間の間監視を行い、個別D2Dプリアンブルを特定又は確認し、そのD2D対応UEを特定する；この点は従来のRACH手順に対する変更(修正)である。
【００７９】
ステップ2の具体的な段階では、個別D2Dプリアンブルをブロードキャストするための送信電力を調整することが可能であり、特に、その送信電力は、eNBに到達するために通常必要とされる送信電力より低くすることが可能である。しかしながら、eNBが個別D2Dプリアンブルを監視する必要がある場合、より高い送信電力が適用されることになり、その場合、D2D必要UEは、遠く離れたUEがリンクを形成しないことを保証するために、測定されたRSSIについて何らかの追加的なスケーリングを行う必要が生じるであろう。
【００８０】
3.  eNodeBは、(a)修正されていないランダムアクセスレスポンスメッセージ(RAR)をブロードキャストする(これは、D2Dリンクを必要とするUEがD2D対応UEを特定することに役立つ)、(b)D2D対応UEに対するULグラントを含む従来のRARをブロードキャストする(後述)、又は(c)場合によってはRARを必要としないかもしれない。
【００８１】
4.  D2D対応UEは、上記の3(a)の場合、RARをもはや期待していないのでそのRARを無視する(この点は既存の動作に対する変更である)、或いは上記の3(b)の場合、従来のRARと同様に、D2D対応UEはeNodeBとの通信に使用するためのULグラントを記録する。
【００８２】
上記の(a)の場合でさえ、RARはいくつもの観点から依然として有益であり、例えば、D2D必要UEの以後のUL送信を同期させるためのタイミング調整命令(timing  alignment  instruction)を特定すること、D2D必要UEからのL2/L3メッセージの送信(図示せず)のための初期ULリソース割当を特定すること、或いはセル無線ねとワークテンポラリ識別子C-RNTIをD2D必要UEに割り当てること等の観点から有益である。従ってD2D必要UEがRARを受信してもよい。後述するように、RARは、最適化を目的とする情報を提供するために使用可能であり、個別プリアンブルをブロードキャストすることを止めるようにD2D対応UEを指図するためにも使用可能である。
【００８３】
5.  ステップ2でD2D対応UEを検出したD2D必要UEは、D2D対応UEとともにD2Dリンクを設定するためのハンドシェーキング手順を実行する。何れのD2D必要UEもプリアンブル信号を返さなかった場合、D2D対応UEはこのプロセスを反復してもよい。
【００８４】
第1の実施形態の個々の手順を変更することで他の実施形態が得られてもよい。
【００８５】
図5には第2の実施形態に関するステップ1-3が示されている。第1の実施形態においてD2D対応UEは1つのRACH(プリアンブル)しか送信していないが、より一般的には、D2D対応UEは周期的にプリアンブルを送信してもよく、例えばフレームの中で指定されたRACH期間の間やネットワークの動作に関するサブフレームの間にプリアンブルを送信してもよい。このタイミング(を示す情報)は、eNodeBからその圏内の全てのUEへのブロードキャストメッセージ(報知メッセージ)に含まれていてもよい。
【００８６】
図4に示す第1の実施形態の手順全体を反復することに比較すると、図5のシグナリングは短くなっている。なぜならステップ1が以後のRACHには不要だからである。従って、制御シグナリングの送信回数を減らせる等の観点から有利である。
【００８７】
第2の実施形態では、非衝突型RACH手順は次のように修正される。
【００８８】
1.  eNodeBはD2D通信を目的とした個別プリアンブルを指定し、指定した個別プリアンブルをD2D対応UEに送信する。複数のD2D対応UEがeNBと通信を行っている場合、eNBは各自に1つずつ異なる個別D2Dプリアンブルを送信する。
【００８９】
2.  D2D対応UEは、指定されたD2DプリアンブルでRACH手順を行い、自身のD2D対応能力を通知する。D2Dリンクを必要とするUEは、RACH期間の間監視を行い、個別D2Dプリアンブルを受信し、そのD2D対応UEを特定する。
【００９０】
3.  eNodeBは追加的な情報とともにランダムアクセスレスポンスメッセージ(RAR)を送信し、必要な場合、次のRACHで使用する個別D2Dプリアンブルの変更(D2Dプリアンブル2)を示す。従ってD2D対応UEは新たなプリアンブル(D2Dプリアンブル2)で次回のRACH手順を行う。
【００９１】
4.  代替的に、D2D必要UEがハンドシェーキング手順を実行する場合、D2Dリンクが設定され、これはD2D対応UEによる以後のRACH手順の終了をもたらす。
【００９２】
このように、eNBは、指定する目的で特定のメッセージ(ステップ1)を送信し直す必要なしに、D2D対応UEに対して指定するプリアンブルを変更することが可能である。プリアンブルを変更することは、例えば、D2D対応UEに追加的な情報を知らせるために使用されてもよい。例えば、通常eNBはQoSを保証する責任を有するので、eNBはD2Dリンクが遅延を許容しにくい高優先度であること等を通知してもよい。
【００９３】
例えば、バッテリ電力やバッファステータスの限界等に起因して、或いは保持するD2Dリンクの限界数に達したこと等に起因して、D2D対応UEは指定されたD2Dプリアンブルの送信を様々な何らかの理由で中断するかもしれない。
【００９４】
D2D対応UEが自身の理由(例えば、電力の制限)によりD2Dプリアンブルの送信を中断することに加えて、eNBがD2D対応UEにそのようにすること(中断すること)を希望するかもしれない。eNBは、ネットワークパフォーマンスに関する総合的又は全体的な情報を有しており、UEによる電力消費を低減させること及び/又はD2D通信に割り当てられているリソースを解放すること等のために、D2Dモードを止める判断を行うかもしれない。例えば、D2Dがネットワークのカバレッジを拡張するために使用されている場合に、eNBはそうせずにセルラネットワークを介したカバレッジを直接的に提供するため、或いはリソースの利用効率を改善する等のために、eNBの送信電力を強めることを決定するかもしれない。
【００９５】
次に、図6には第3の実施形態によるステップ1-3が示されており、停止信号又はストップ信号が送信され、これは以後のD2D通信のD2Dモードを止める新しい有効な手段である(シグナリングの負担が少ない)。非衝突型のRACH手順は次のように修正される。
【００９６】
1.  eNodeBはD2D通信を目的とした個別プリアンブルを指定し、指定した個別プリアンブルをD2D対応UEに送信する。
【００９７】
2.  D2D対応UEは、指定されたD2DプリアンブルでRACH手順を行い、自身のD2D対応能力を通知する。D2D必要UEは、RACH期間の間監視を行い、個別D2Dプリアンブルを受信し、そのD2D対応UEを特定する。
【００９８】
3.  eNodeBは追加的な情報とともにランダムアクセスレスポンスメッセージ(RAR)を送信し、追加的な情報は、特定のUE又は全てのUEについてのD2D処理を止める命令を含む。
【００９９】
4.  命令に応答して、UEは個別D2Dプリアンブルを用いたRACH手順を止める。
【０１００】
プリアンブルを送信するD2D対応UEはD2D対応UEのバッテリ電力を消費するので、D2D対応UEがRACH手順を行う頻度(又は周期)(或いは、上記の何れかの実施形態におけるステップ2を実行する頻度又は周期)を適切に調整することが望ましい。これは(端末を探す)ディスカバリ(discovery)のために割く時間を犠牲にしてD2D対応UEの電力消費量を減らすことができる。
【０１０１】
次に、第4の実施形態においては、非衝突型のRACH手順が次のように修正される。
【０１０２】
1.  eNodeBはD2D通信を目的とした個別プリアンブルを指定し、指定した個別プリアンブルをD2D対応UEに送信する。
【０１０３】
2.  D2D対応UEは、指定されたD2DプリアンブルでRACH手順を行い、自身のD2D対応能力を通知する。D2Dリンクを必要とするUEは、RACH期間の間監視を行い、個別D2Dプリアンブルを受信し、そのD2D対応UEを特定する。
【０１０４】
3.  eNodeBは、プリアンブルの周期を変更することを示す追加的な情報とともにランダムアクセスレスポンスメッセージ(RAR)を送信する。
【０１０５】
4.  D2D対応UEは個別D2Dプリアンブルを用いたRACH手順の周期を変更する；例えば、利用可能な全ての期間ではなくn個のRA期間毎に1度だけRACH手順を実行する。
【０１０６】
第1ないし第4の実施形態は何れも非衝突型であるが、第5の実施形態は衝突許容型のRACH手順に本発明を適用又は拡張する。
【０１０７】
上記の実施形態とは異なり、第5の実施形態はプリアンブルシーケンスの特定のビット(又は複数のビット)を用いてD2D対応能力を表現する。第5の実施形態の前提条件は、UEがプリアンブルの指定においてこの「D2D対応能力ビット(D2D  capability  bit)」を事前に認識できることである。例えば、このビット(又は一連のビット或いはビットシーケンス)の意味は、UEの動作に関するネットワークの標準仕様(標準規格)に記載される(従って全てのUEはこのビットの意味を知っている)。また、D2D対応能力ビットを設定することは、一部の可能なプリアンブルが本発明によるD2Dプリアンブルに使用するために設定されることを意味する。
【０１０８】
ステップ0：D2Dリンクを必要とするUEはRACH期間の間に監視を行う又は待機する。
【０１０９】
ステップ1：D2D対応UEは、一群のD2Dプリアンブルの中からD2Dプリアンブルを選択し、そのプリアンブルがD2Dリンクに関するものであることを示す少なくとも1つのビットとともにD2Dプリアンブルを送信する(利用可能なパラメータの再分割がなされ、この点についてはMACの標準仕様に記載される)。
【０１１０】
D2Dリンクを必要とするUEは、プリアンブルを監視し、それをD2Dプリアンブルとして確認する。
【０１１１】
ステップ2：eNBは通常通りD2Dプリアンブルに応答してRAR(ブロードキャスト)を送信する。
【０１１２】
ステップ3：D2D対応UE(及び同じプリアンブルを利用する他のUE)は、(UEの識別子を含む)L2/L3メッセージをeNBに送信する。
【０１１３】
D2D必要UEはL2/L3メッセージ(ユニキャストメッセージ)を完全にデコードしてD2D対応UEのIDを取得する。従って、D2D必要UEは、近辺のUEの中で何れがD2Dリンクを提案しているD2D対応UEであるかを知っている。
【０１１４】
ステップ4：eNBは衝突回避メッセージ(ユニキャスト)をD2D対応UE(成功したUE)に送信する。たとえ対処すべき衝突が実際になかったとしても、D2D対応UEのRACH手順を終了させるために、このメッセージが送信されることが望ましいことに留意を要する。衝突が存在する場合、RACH手順の終了は、D2D対応UEを衝突において成功したことを裏付ける。D2D対応UEは、eNBのカバレッジエリア圏外のUEに届くように、メッセージをブロードキャストメッセージとして他のUEへ中継してもよい。
【０１１５】
D2Dリンクを必要とするUEは、ステップ3で取得したD2D対応UEの衝突メッセージをデコードし、そのD2D対応UEとともにハンドシェーク手順を続ける。
【０１１６】
ハンドシェーク手順は、UEが同じ個別プリアンブルをD2D対応UEに送信しているので、非衝突型の方法を利用している。すなわち、D2Dリンクを必要とするUEは同じD2DプリアンブルをD2D対応UEに送信する。
【０１１７】
上記の実施形態では、D2D対応UEとD2Dリンクに参加することを求めるUEとは或る1つのeNodeBのカバレッジエリアに在圏していることが仮定されている。この場合、D2Dモードを開始する前に、ブロードキャストシステム情報から事前に取得した(情報が示す)RACH期間において、UEは、RRC_ConnectedモードであってもRRC_Idleモードであっても、D2D対応UEがブロードキャストした個別プリアンブルを監視する。
【０１１８】
次に説明する第6の実施形態によれば、UEがRRC_Connectedモード又はRRC_Idleモードで動作している場合に、D2Dリンクを必要とするUEとともに、同一の又は相違するeNodeBに属しているUE同士の間でD2Dリンクを設定できるように、ブロードキャストシステム情報が修正される。この修正は、D2D対応UEによりブロードキャストされている個別D2DプリアンブルのブロードキャストをUEが何時どのようにして監視し始めるか、という問題を解決する。
【０１１９】
例えば次のような状況が考えられるが実施形態はこれらに限定されない。
【０１２０】
(i)  同じeNodeBのカバレッジエリアに在圏しているD2D対応UE及びD2D必要UE：
RRC接続状態(RRC_Connectedモード)のUE
RRCアイドル状態(RRC_Idleモード)のUE
これら2つの状況を区別する理由は、RRC_ConnectedモードのUEは(過去に取得したシステム情報により既に取得しているので)RACH期間を知るためにシステム情報を(別途)監視する必要はないのに対して、アイドルモードのUEは監視しなければならないからである。
【０１２１】
(ii)  UEが別のeNodeBの隣接カバレッジ領域に在圏しており、D2D対応UEのサービングeNBのカバレッジ領域圏外に位置している場合：
RRC接続状態(RRC_Connectedモード)のUE
RRCアイドル状態(RRC_Idleモード)のUE
図9に示されているように、第6の実施形態は、D2D必要UEが、D2D対応UEのサービングセルの第1のeNodeB(eNB1)のカバレッジエリア圏外であって、第2のeNodeB(eNB2)のカバレッジエリアのセル端に位置している状況に対処する。この実施形態では、2つのeNBが或る程度同期していることが仮定されている。対象としている主要な同期情報はeNB1のRACH期間であり、D2D必要UEはeNB2を介してこの情報を受信できる。すなわち、この実施形態では、D2D必要UEは、(1)(異なるセル、eNB1における)他のUEとD2D通信を行う機会についての通知、及び(2)D2Dリンクについての監視期間を示す第1のセル(eNB1)のRACHパラメータという新たな情報と共に、このセル(eNB2)のブロードキャストシステム情報を受信する。このようにして、D2D必要UEは、異なるセルに在圏するD2D対応UEとのD2Dリンクを設定することができる。特に、異なる時間的な期間又は周波数リソースがD2D通信のために個々のeNBにより確保又は予約されている場合、同期情報及び/又はD2D機会の通知は、タイミング及び/又は周波数の情報を含むことが可能である。
【０１２２】
この場合、リソースの最適化又は干渉の軽減等の観点から、eNBは、各自のカバレッジエリアのD2Dリンクについての情報を交換することが有益である。
【０１２３】
図10は本発明が適用されてもよい端末10の一例を示すブロック図である。端末10は、上記の無線通信システムに使用されてよい如何なるタイプの装置を含んでもよく、例えば、セルラ電話機(又はセルフォン)(スマートフォンを含む)、移動通信機能を備えたパーソナルディジタルアシスタント、移動通信要素を備えたラップトップ又はコンピュータシステム、及び/又は無線通信を行うことが可能な任意の装置であってよい。端末10は、少なくとも1つのアンテナ802に接続された送信機/受信機ユニット804(まとめて通信部を形成する)と、ストレージ媒体808の形式のメモリにアクセスするコントローラ806とを含む。コントローラは、例えば、マイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ(DSP)、ASIC、FPGAでもよいし、或いは(例えば、通信ユニットがSRS信号を送信することを制御すること等を含む)様々な機能を実行するようにプログラムされた又は構築されたその他の論理回路であってもよい。例えば、上記の様々な機能はストレージ媒体808に保存されかつコントローラ804により実行されるコンピュータプログラムの形式で実現されてもよい。コントローラ806は、端末10が上述したようなD2D対応端末(D2D対応UE)であることを確認するように形成されている。送信/受信ユニット804は、コントローラ806による制御の下で、D2Dプリアンブルをブロードキャストし、RARを受信し、上記の様々な処理を実行するように形成されている。
【０１２４】
図11は本発明が適用されてもよい基地局20の一例を示すブロック図である。基地局は、少なくとも1つのアンテナ902に接続された送信機/受信機ユニット904(まとめて通信部を形成する)と、コントローラ906とを含む。コントローラは、例えば、マイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ(DSP)、ASIC、FPGAでもよいし、或いは(例えば、基地局20の動作パラメータを変更すること等を含む)様々な機能を実行するようにプログラムされた又は構築されたその他の論理回路であってもよい。例えば、上記の様々な機能はストレージ媒体908に保存されかつコントローラ904により実行されるコンピュータプログラムの形式で実現されてもよい。例えばコントローラ906は上記の第1ないし第4の実施形態におけるD2Dプリアンブルを指定すること、RARを構築すること等についての責任を有する。送信/受信ユニット904は、コントローラ906の制御の下で、指定されたD2DプリアンブルをD2D対応UEに通知すること、D2D対応UEから送信されたプリアンブルを受信すること、RARを送信すること等についての責任を有する。
【０１２５】
上記の実施の形態は組み合わせられてもよく、例えば、第6の実施形態は先行する何れの実施形態と共に使用されてもよい。様々な変形例が本発明の範囲内で可能である。
【０１２６】
本発明の何れの方法におけるステップの順序も必須であるとは限らない。例えば、第1ないし第4の実施形態では、eNBがD2Dについて個別プリアンブルを指定する前に、D2D対応UEが特定されることが仮定されている。これは好ましいイベントのシーケンスであるが、劣った代替例では(充分に利用可能なプリアンブルをもたらすならば)D2Dリンクを提供するUEの現在の適格性によらず、各々のUEに個別D2Dプリアンブルを割り当ててもよい。
【０１２７】
上述したように、「D2Dリンク」は、データ経路、制御経路、又は双方の経路のうち何れを含んでもよく、UL及びDL双方について、又はUL及びDLのうち一方について設定されてもよい。D2Dリンクは、eNBとの直接的なリンクと置換することが可能であり、直接的なリンクを補完して既存のサービスのデータレートを改善し、新たなサービスを追加し、及び/又は冗長度を提供する。一例として、D2Dリンクは、補足的又は追加的なDLデータ経路として使用され、D2D必要UEが達成できるデータレートを改善し、例えばビデオストリーミングのようなデータ量の多い(data  intensive)サービスのQoSを改善する。
【０１２８】
そのような様々な種類のD2Dリンクを区別するために、D2D対応UEは、DLデータリンクの使用可能性を示すために第1のプリアンブルを使用し、ULデータリンクについては別のプリアンブルを使用する、等のようにプリアンブルを使い分けてもよい。或いは、プリアンブルシーケンスの一部として少なくとも1つの「D2D対応能力ビット」が使用されている第5の実施形態において、複数のビットを利用することで、DL、UL、トラフィック又は双方を受け入れる許容性を示してもよい。
【０１２９】
通常(少なくとも3GPPでは)、D2Dはセルラネットワークに利用可能なライセンスされたスペクトルを共有することを含み、かつ同じRATを利用するように理解されるが、このことは必須ではない。基地局がUEとのRRC接続を用いて或る程度全体的な制御を維持できる限り、D2Dは他のスペクトル及び/又は他のRATを利用することが可能である。そのような他のRATの具体例はWi-Fi(IEEE802.11)及びブルートゥース(登録商標)(IEEE802.15)等を含む。
【０１３０】
上述したように、D2D対応UEがeNBとの間でトラフィックを中継することは必須ではない。例えば、モバイルゲームやファイル共有等のような所定のアプリケーションの場合、セルラネットワークに至るデータ経路を利用せずに、D2D対応UEとD2D必要UEとが通信することで充分な場合があるかもしれない。しかしながらそれでもカバレッジエリア内のD2Dリンクを制御及び管理するためにeNBが制御経路に含まれるべきである。
【０１３１】
上記の例では、D2D対応UEはeNBとの直接的な無線リンクを有するように仮定されていたが、このことは必須ではなく、原則として、D2D対応UEは、他のD2D対応UEとのD2Dリンクを自ら利用し、直接的なセルラ無線リンクのみを利用してもよいし(この場合、eNBとの通信は間接的である)又は直接的なセルラ無線リンクを追加的に利用してもよい。
【０１３２】
上述したように、本発明の実施形態では、eNodeBは、D2D通信目的で個別プリアンブルを指定し、指定した個別プリアンブルをD2D対応UEに送信する。しかしながら、これは必ずしも、利用可能なD2D対応UE全てにeNBがプリアンブルを指定しなければならないことを意味しない。eNBは、例えば、セルラネットワーク内の通常の無縁通信における干渉を回避又は軽減するために、カバレッジ領域内のD2Dの利用を制限する理由を有するかもしれない。同様に、第5の実施形態では、eNBは対応能力ビットを含む特定のD2Dプリアンブルの利用について制限を課してもよい。
【０１３３】
ちなみに、第5の実施形態における「能力ビット」を利用することは、従来UEがULグラント(L2/L3メッセージ)の必要なサイズを示すやり方と基本的に同じである等の観点から有益である。しかしながら、これは単なる一例に過ぎず、「D2D対応能力」パラメータとしてプリアンブルを示す様々な代替的な方式が存在する。例えば、一部の利用可能なプリアンブルがD2D用としてシステム標準仕様で予約されていてもよい。
【０１３４】
上記の実施形態において、D2D対応UEはD2D通信に自身が利用可能であることを自ら確認する。しかしながらこのことは必須ではなく、UEがD2Dリンクを提案することを基地局が希望していることを、UEは基地局から通知されてもよい。
【０１３５】
1つより多いD2D必要UEに、同じD2D対応UEが、D2Dリンクを同時に提供してもよい。逆に、同じD2D必要UEが、1つより多いD2D対応UEと同時にD2Dリンクを設定してもよい。
【０１３６】
上記の例では「ユーザ」を有する「UE」の観点から説明されているが、本発明は、端末がマシン(machine)である所謂マシン間(Machine-to-Machine：M2M)通信に同様に適用されてよい。
【０１３７】
要するに、本発明による実施の形態は、修正されたランダムアクセス(RACH)手順を利用してデバイス間(D2D)リンクを設定する新規な手段を提供することができる。D2D対応UEが自身の能力(D2D対応能力)を他のUEに通知できるようにし、D2D対応UEが追加的な情報(制御情報)を受信できるようにし、D2Dリンクを設定するためにハンドシェーク手順を利用できるように、従来のRACH手順が修正される。更に、実施の形態は、RRC-UE状態(RRC_Connected又はRRC_Idle)を考慮して、同一又は異なるカバレッジ領域内のUE同士の間にD2Dリンクを設定できるように、ブロードキャストシステム情報を修正する。ブロードキャストシステム情報に対する修正の提案は、1)D2D対応UEのカバレッジエリアとは異なるカバレッジエリアに在圏する他のUEとのD2Dリンクを設定する機会についての通知；及び2)D2Dリンクの待機期間を示す、D2D対応UEのカバレッジエリアにおけるRACHパラメータを含む。UE及びeNodeBの双方の動作に関する仕様変更(標準規格の変更)は、提案されているRACH処理に適合すると予想される。
【０１３８】
産業上の利用可能性に関し、本発明の実施形態は改善されたRACH手順を提供することができ、無線通信ネットワークにおいてUE同士の間でD2D通信リンクを可能にするのに必要な手順の制御シグナリングオーバーヘッドを軽減する。更に、本発明はブロードキャストシステム情報の修正により同一の又は異なるカバレッジエリアに属する装置間のD2Dリンクを効率的に設定できるようにする。
【符号の説明】
【０１３９】
11  ユーザ装置
12  ユーザ装置
20  基地局
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図１０】
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【図１１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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